4酵母工艺学—第四章 酵母菌的营养

1. 无机氮源：硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐、氨、尿素等； 2. 有机氮源：氨基酸、蛋白质、多肽、酰胺、生物胺、嘌呤、嘧啶、核苷酸 等。

酿酒酵母不能直接利用的无机氮源：硝酸盐、亚硝酸盐； 酿酒酵母不能直接利用的有机氮源：除了氨基酸之外的大部 分有机氮源。
三、无机盐
除去C、H、O、N外，酵母菌生命活动中不可缺少的其它元素统称为酵母 菌必需的无机营养元素（无机盐），细胞中大多数无机元素以离子形式存 在。当培养中缺乏这些无机元素时，就会导致菌体生长缓慢或繁殖能力降

在糖蜜培养基中，以上所有的微量元素都能提供。
四、维生素

酵母菌的生长需要一些少量的有机物质，这些物质不像碳源、氮源、无 机物一样作为营养物质，而是起一种更精细的调节功能。大多数是某些 酶的辅酶的成分或充当辅酶的功能，是维持酵母菌正常生长和发育必不 可缺的有机化合物，这些有机化合物统称为维生素。

Pantothenic acid
Coenzyme A
第二节 发酵活化剂与抑制剂

发酵活化剂 发酵抑制剂

发酵活化剂

活化剂效应是特定底物所必须的。通常，这些底物是食品或 者饲料工业的废品，它们必须提供某种营养物才能刺激酵母
生长。例如，以磨面工业中废品为原料生产酵母时，发酵的
活化剂是生物素。

某些氨基酸和矿物质能刺激酿酒酵母的生长。β-丙氨酸可 替代泛酸，油酸和棕榈酸在生物素不充足的培养基中可以
磷

酵母菌体中磷的含量较高，大多数的磷是以磷酸盐（PO43-）形式存在； 磷元素的功能： ①构成核酸、磷脂和许多辅酶，如辅酶Ⅰ、辅酶Ⅱ、辅酶A的成分； ②参与碳水化合物代谢主要步骤的磷酸化过程，生成高能磷酸化合物 （ATP），贮存和运送能量； ③磷酸盐是重要的pH缓冲剂； ④对于酿酒酵母来说，磷酸盐的不足会引起细胞壁中蛋白质和葡聚糖含 量的下降，同时导致细胞中固醇和甘油三酯量的下降。
《酵母工艺学》
第一章 酵母概况
第二章 酵母菌的微生物学概要
第三章 酵母菌的代谢与生长 第四章 酵母菌的营养 第五章 酵母菌的培养原理 第六章 活性干酵母ADY的生产
第七章 酵母菌的代谢工程
第四章 酵母菌的营养

第一节 酵母菌的营养 第二节 发酵活化剂与抑制剂 第三节 酵母菌常用培养基
第一节 酵母菌的营养
麦芽汁培养基

制备过程：干麦芽首先进行粉碎（不能太粗，也不必太细。太 粗影响糖化，太细影响过滤），加3～4倍水，浸泡1小时，然
后在搅拌条件下缓慢升温至55～63℃，保温糖化4～6小时，用
0.01mol/L碘液（1.3g I2，4.0g KI，溶于500ml蒸馏水）测定为 黄色至无色即为终点。在糖化过程中每30分钟搅拌一次，并保 温60～63℃。糖化完全后，升温到100℃，煮沸10分钟左右， 用绒布袋过滤，所得清液分装后用0.01MPa压力灭菌15到30分 钟备用。

天然培养基 合成培养基 半合成培养基


前言

按培养基成分可以分为天然培养基、合成培养基和半合成培养基； 按培养基的物理状态可以分为液体培养基、固体培养基（琼脂，
1.5-2%）和半固体培养基；

根据培养的目的可以分为种子培养基、发酵培养基、保藏培养基、 选择培养基（营养缺陷型或抗性作为遗传标记）、繁殖培养基、
鉴别培养基等等。
天然培养基

凡利用生物的组织、器官及其抽提物或制品配成的培养基，
成为天然培养基。

其优点是配制方便、营养成分丰富、培养效果良好。 其缺点是成分复杂，而且其化学成分受产地、加工方法等
因素的影响。

酵母菌常用的天然培养基有麦芽汁培养基、米曲汁培养基、 葡萄汁培养基和土豆培养基（PDA培养基）等。

碳源 氮源 无机盐 维生素 水
一、碳源

凡是可以被酵母菌利用，并能为细胞生长繁殖和构成细胞代 谢产物提供碳元素（碳骨架）的营养物质，统称为酵母菌的 碳源物质。 酵母菌利用碳源的必需要素：

1. 吸收系统 2. 生化代谢途径

酵母菌可利用碳源的类型：
1. 碳水化合物 2. 非碳水化合物 3. 工业生产中的碳源
合成培养基 使用成分完全了解的化学药品配制而成的培养基称为合成 培养基。


其优点是成分已知，重复性好。
其缺点是价格较高、培养的微生物生长较慢。
多用于实验室进行微生物生理生化和遗传育种的研究。 酵母菌常用合成培养基有生孢子培养基、基本培养基、 YNB培养基和察氏培养基等。
半合成培养基
促进生长，油酸和亚油酸可以刺激酵母的无氧生长。此外，
钙可以增强镁离子在原生质膜上的作用。锌是丙酮酸羧化 酶的组成部分，它可以刺激啤酒的发酵。锰、钴、碘、硼
对酵母的生长有不同的刺激作用。

某些植物生长素，如β-吲哚乙酸、吲哚-3-乙酸、α-萘乙酸， 也可以起到发酵活化剂的作用。
发酵抑制剂
(1) 抗生素 大多数酵母菌对潮霉素、博来霉素、G418等一些真菌抗生 素比较敏感。 (2) 二乙基焦碳酸盐（DEP） DEP是一种酵母乙醇脱氢酶高效抑制剂。 (3) 山梨酸
1. 产朊假丝酵母能够利用乙醇、乙酸、丙酸、丁酸和己酸培养基
进行生长，但是在其他的醇类上几乎不生长；
2. 乙醇和丙三醇是汉逊酵母（Hansenula miso ）酵母最好的碳 源； 3. 多形汉逊氏酵母可以利用甲醇作为碳源进行生长； 4. 热带假丝酵母能够利用正烷烃作为碳源进行生长；
5. 解脂耶氏酵母能够利用烷烃类化合物和油脂作为碳源进行生长。

使用前，加水稀释至10～12°Bx，固体培养基加琼脂2%。
米曲汁培养基

培菌：取大米500g，淘洗干净，浸泡一夜，倾去水后，用纱布将米粒 表面水分沾干，再用纱布包好，常压蒸1小时，加入175ml清水拌匀， 再蒸30分钟。取出摊凉至36～38℃，接种一支黄曲霉（3800）斜面 孢子，拌匀，放入洁净的曲盒中摊匀，置30℃温箱培养。培养20小时 左右，待米粒表面长出白色菌丝时，用玻璃棒将曲划碎，以利通气。 待培养至40小时左右后，菌丝已长满米粒表面，此时酶已大量形成， 培养即成熟。 糖化：如果立即要使用米曲汁，可将450g湿米曲加入68℃热水 1000ml，于55～60℃保温糖化4～6小时，过滤后，即得米曲汁。如 果暂时不用米曲汁，则可将米曲晾干，放阴凉处保存。同时，可按米 曲∶水=1∶4配好，置55～60℃恒温糖化3～4小时即可。 米曲汁的过滤、杀菌和配置同麦芽汁。
山梨酸酯的浓度达到0.19%是可以完全抑制面包酵母的生长。
发酵抑制剂
(4) 二氧化碳 在香槟酒的大规模生产中，常用高压用来调节酵母的生长和 发酵速度。
(5) 二氧化硫
(6) 其它抑制剂 n-辛基没食子酸、乙烯基氯乙醇、阴离子烷基苯磺酸（去垢
剂）、除草剂醋酸苯基汞（PMA）、香料、芥末粉、肉桂等
第三节 常用酵母菌培养基


葡萄汁培养基

葡萄汁（10°Bx）100毫升，蛋白胨 0.5克或(NH4)2SO4 0.3克， 琼脂2克。pH 5.5～3.5，117℃灭菌15分钟。

若pH自然时，灭菌条件为117℃，20分钟。
土豆培养基

称取去皮马铃薯200克，切成小块，加1000毫升水，煮沸 30分钟至1小时（煮烂），用双层纱布过滤成土豆汁。加 入20克的葡萄糖并加水补充至1000毫升。固体培养基加琼 脂2%。最后，121℃灭菌20分钟（15-30分钟）即可。
淀粉质原料
淀粉质原料：薯干、玉米、大麦 等谷物原料。


此类原料须经粉碎、蒸煮、水解、 过滤等过程制成水解糖后才能用
作酵母的碳源。

一般采用酶法水解，若采用酸法 水解，则谷物中的营养成分破坏 较严重，在培养基中需补充多种
维生素。
废液 废液：葡萄糖、海藻糖、食糖等工业的含糖废液，亚硫酸 盐废液，木材和蔬菜水解液等。
碳水化合物

酵母菌可利用的碳水化合物：
1. 单糖：葡萄糖、果糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖、来苏糖、 山梨糖、半乳糖等。 2. 双糖：麦芽糖、海藻糖、蜜二糖等。 3. 三糖：棉子糖等。 酿酒酵母不能利用的糖类：乳糖、麦芽糖、蜜二糖； 酿酒酵母分解棉子糖的能力弱。

非碳水化合物

包括有机酸、烷烃、烯烃、油类、醇类、酯类等。
但对于甜菜糖蜜，必须补充生物素。
硫胺素（Thiamine）

又称维生素B1，它的活性形式是焦 磷酸硫胺素（TPP）。TPP是丙酮 酸脱羧酶、酮基转移酶、 丙酮酸脱 氢酶、α-酮戊二酸脱氢酶等的辅酶。
泛酸（Pantothenic acid）

又称维生素B5，它是辅酶A的组 成部分。辅酶A（Coenzyme A） 是一种含有泛酸的辅酶，它可以 作为很多酶的辅酶。
微量元素

酵母菌生长所必需的微量元素（或者痕量元素或者稀有元素）包括有 铁、锌、铜、钴、锰、钼等。

比如，铁和锌是酵母菌中许多酶的功能性组分，同时都对酵母生长有刺 激作用；

铜是酵母菌中一些酶的金属激活因子，但超过最适浓度的铜对于酵母生 长具有抑制作用；

锰能够间接地影响酵母菌中一些酶的活性。 钴能刺激酵母菌对于蛋白质的吸收利用。

在酵母工业中，由于糖蜜原料磷酸盐的含量明显不足，故可以用磷酸、
磷酸铵或碱式磷酸盐来补充磷源。
镁

镁是酵母菌必需的并起广泛调节作用的无机元素。 镁元素的功能： ①很多酶促反应中的激活剂； ②影响细胞膜的结构与功能； ③影响物质交换； ④影响大量的生化过程。

甜菜糖蜜中镁的含量较低，一般需补充硫酸镁；甘蔗糖蜜中的镁含量则 由产地而定，有些甘蔗糖蜜不需提供镁。


这些废液虽然都可用来生产酿酒酵母，但并不是好的底物， 用作饲料酵母生产较为合适。例如，葡萄糖母液中盐的含 量较高，对酵母生长有抑制作用；亚硫酸盐废液中含有大 量戊糖，酿酒酵母不能利用；此外有些废液可发酵性糖的
浓度很低，不适应于工业化操作。
二、氮源

凡是可以被酵母菌利用，并能为细胞生长繁殖和构成细胞代 谢产物提供氮元素的营养物质，统称为酵母菌的氮源物质。 酵母菌可利用氮源的类型：
酵母生长所需的主要维生素有：生物素、泛酸、肌醇和硫胺素等。

在糖蜜培养基中缺乏的维生素通常主要是生物素。
生物素（Biotin）

它的主要功能是转移CO2或者羧基，
它是丙酮酸羧化酶、乙酰辅酶A羧化
酶、 丙酰辅酶A羧化酶、尿素羧化 酶等的辅酶。

以甘蔗糖蜜为原料生产酵母时，一 般只需少量补充生物素。


由部分天然材料和部分已知的纯化学药品组成的培养基称为半合
成培养基。

半合成培养基的特点是配制方便、成本较低、微生物生长良好。 实验室和工业发酵生产中应用的酵母培养基大多数都是半合成培
养基。

酵母菌常用的半合成培养基有完全培养基、YEPD培养基（YPD 培养基）、豆芽汁培养基等。

豆芽汁培养基：将黄豆用水浸泡一夜，放在室内（20℃左右），上 面盖湿布，每天冲洗1~2次，弃取腐烂不发芽者，待发芽至1寸左右 即可；取10克豆芽，加100毫升水，煮沸半小时后，纱布过滤，加入
蔗糖5%，pH自然。121℃灭菌20分钟。

酵母甘油培养基（YEPG培养基）：酵母膏1%，蛋白胨2%，甘油 1%，121℃灭菌20分钟。

YEPD培养基：蛋白胨Peptone 2%，酵母膏Yeast Extract 1%，葡萄
钾

钾元素的功能： ①调节渗透压； ②某些酶的激活剂； ③对碳水化合物的代谢具有促进作用； ④控制细胞质的胶态和细胞膜的透性。

甜菜糖蜜糖蜜原料中钾盐的含量较高，因此一般不需添加钾盐； 甘蔗糖蜜中钾盐的含量比甜菜糖蜜低，是否需要补充钾则由产地 而定。
其它

钙、钠、硫也是许多细胞结构的成分。 糖蜜中一般都能提供足够的钙和钠，硫的含量则往往过高。
低。
其主要功能有：

① 构成细胞的主要成分；
② 作为酶活性基团的组成部分并维持酶的活性；
③ 调节细胞渗透压、氢离子浓度、氧化还原电位等；

真菌所需的无机元素的量与碳源和氮源相比是很低的，一般 每升培养基只需要几百毫克。
根据所需无机元素的量将无机元素分为：

常量元素：磷、镁、钾、钙、钠、硫等 微量元素：铁、锌、铜、钴、锰、钼等
工业生产中的碳源



糖质原料 淀粉质原料 废液（如含糖废液）
糖质原料

糖质原料：糖蜜、红糖等。
糖蜜：糖厂的副产品，可发酵性糖的含量一般为30~60%，除此之 外，还含有一定的可发酵性氮、多种无机盐及维生素，是酵母生产

中比较理想的碳源（原料）。目前国内外普遍采用甘蔗糖蜜或百度文库菜
糖蜜作为面包酵母、食用酵母、酿酒酵母和药用酵母生产的碳源。