酵母菌综述

第四节酵母菌

三、酵母菌的繁殖方式与生活史

（一）酵母菌的繁殖方式

酵母菌的繁殖方式有无性繁殖和有性繁殖两类，其中无性繁殖又分为芽殖和裂殖。各种酵母的繁殖方式不尽相同。在发酵工业中常用的酵母以无性繁殖中的芽殖为主。

1.无性繁殖

（1）芽殖

1）酵母菌的出芽过程（图2-72，图2-73）。首先是细胞核邻近的中心体产生一个小的突起点，同时细胞表面向外突出，逐渐冒出小芽。然后部分已经增大的核、细胞质、细胞器（如线粒体等）进入芽内，最后芽细胞从母细胞得到一套完整的核结构、线粒体、核糖体、液泡等，与母细胞分离并成为独立的细胞。

2）酵母的出芽数。一个酵母能形成的芽数是受到限制的。在酿酒酵母中，若营养不受到限制，产生的芽即人为除去，则每个细胞可产生9～43个芽。然而在正常情况下，在达到平衡期的正常群体中，大多数细胞或没有出芽痕或只有很少的芽（1～6个），仅少量的细胞有12～15个芽，也有的研究者认为常见的是以20个芽为度。在群体中，最老的部分细胞出芽数小于最大值的原因是营养消耗和（或）细胞数量太大（图2-74）。

图2-72 酵母细胞的出芽过程

图2-73 酵母细胞出芽过程的核行为

3）酵母细胞的出芽位点。在双倍体酵母属中，芽的分布或多或少是随机的。在单倍体酵母属中，出芽痕多数以排、环或螺旋状出现。在产生3～4个子细胞后，细胞表面逐渐不规则，在产子囊的尖形酵母中，出芽点都在细胞的两极，出芽痕彼此重叠。由于细胞的极区被一系列环圈占据，因而具有特殊的芽痕特征。红酵母属的种株通常在同一位点重复形成芽，由于在原来细胞壁下面连续地出芽，于是形成厚厚的领圈状。

图2-74 酵母细胞的多个芽痕

一般当芽长到正常大小时，子细胞就与母细胞脱离，以典型的单细胞状态存在。但也有的酵母在芽长到正常大小时仍与母细胞相连，而且还继续产生芽。如此反复进行，最后成为具有发达或不发达分枝的假菌丝（图2-75，图2-76）。实际上假菌丝就是芽殖后的子细胞与母细胞之间极窄的相连面，像一细腰。而真菌丝横隔处两细胞的宽度是一致的。是否形成假菌丝在酵母分类上虽具有重要意义，但由于假菌丝的形态会随培养条件改变，因而它在分类上的参考价值不大。

图2-75 假菌丝的几种类型

图2-76 热带假丝酵母

（Candida tropicalis）的真菌丝、假菌丝和芽孢子

（2）裂殖

在裂殖酵母属（Schizosaccharomyces）中，当酵母细胞的径间出现横隔之后，就会横向裂开形成两个细胞（图2-77），同时形成芽痕，然后逐渐在原细胞和新长出的细胞间留下一道环状的疤痕。伸长的母细胞和新生长的细胞随后又裂殖，长出新细胞，这种自我重复的过程，使得原细胞上新的痕圈不断叠加。

（3）芽裂繁殖

这是一种界于出芽和横隔形成两者之间的一种裂殖法，这种繁殖法很少见。它首先是在芽基很宽的颈处出芽，然后形成一层横隔将芽与母细胞分开（图2-78）。

这种繁殖可在类酵母属（Saccharomycodes）、拿逊酵母属（Nadsonia）和瓶形酵母属中出现。

图2-77 裂殖酵母的裂殖和新痕圈的不断叠加

图2-78 类酵母的芽裂繁殖

2.有性繁殖

酵母菌以形成子囊孢子的方式进行繁殖的过程，称为有性繁殖。此繁殖过程是：首先由两个具有性亲和性的单倍体酵母细胞各伸出一根管状原生质体突起，然后吻合而成一接合桥，先行质配，继而进行核配，形成一个双倍体。随后在一定的条件下双倍体细胞成为子囊进行减数分裂；进而分裂成不同数的子核，形成子囊孢子，也有未经性细胞结合而形成子囊孢子的。

（1）子囊孢子的形状

不同的酵母形成的子囊孢子形状是不同的，如图2-79、图2-80所示。这是酵母菌分类上的特征之一。

图2-79 子囊孢子的形状

（2）子囊孢子的形成

能形成子囊孢子的酵母形成孢子的条件并不相同，有的在常规条件下即可，有的则需要特殊的条件，其中影响较大的是培养基（表2-13）。

（3）我国一些酿酒酵母的产子囊孢子情况

酿酒酵母的品种不同，产子囊孢子情况差异很大，一些啤酒酿造用酵母产子囊孢子性能则明显退化，但面包酵母产子囊孢子性能极强（表2-14）。

图2-80 几种典型子囊孢子的照片

（二）酵母菌的生活史

在发酵工业中，酵母属酵母菌是目前最常用酵母，其生活史见酿酒酵母。这种酵母在平时一般以双倍体细胞形式存在，以无性的芽殖进行繁殖，它们在产子囊孢子培养基上会形成1～4个子囊孢子，所以会以单倍体细胞的形式存在。在单倍体细胞接触时，它又能经质配和核配重新产生双倍体细胞活动于自然界，这是一种单、双倍体同时存在的酵母。

以八孢裂殖酵母为例，这是一种以单倍体的细胞形式存在的生活史，其双倍体世代存在时间通常很短，仅在两个单倍体细胞和它们的核接合之后，以接合子形式存在。

路氏类酵母是以双倍体细胞为主要存在形式，子囊孢子在子囊内就成对结合，单倍体的形式存在时间很短。图2-81是三种类型酵母菌的生活史。

图2-81 三种类型酵母菌的生活史

（三）几种典型酵母菌的菌落形态

几种典型酵母菌的菌落形态如图2-82所示。

图2-82 几种典型酵母菌的菌落形态

A深红酵母（Rhodotorula rubra）；

B玫红法佛酵母（Phaffia rhodozyma）；

C大型罗伦隐球酵母（Cryptococcus laurentii）；

D美极梅奇酵母（Metschnikowia pulcherrima）；

E浅红酵母（Rhodotorula pallida）；

F酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）；

G产朊假丝酵母（Candida utilis）；

H出芽短梗霉（Aureobasidium pullulans）；

I多孢丝孢酵母（Trichosporon cutaneum）；

J荚复膜孢酵母（Saccharomycopsis capsularis）；

K解脂复膜孢酵母（Saccharomycopsis lipolytica）；

L季也蒙有孢汉逊酵母（Hanseniaspora guilliermondii）；

M碎囊汉逊酵母（Hansenula capsulata）；

N卡氏酵母（Saccharomyces carlsbergensis）；

O鲁氏酵母（Sarcharomyces rouxii）

四、酵母菌的分类

酵母菌属于真菌门的子囊菌纲和不完全菌纲。酵母菌的分类较复杂，既要根据其形态特征，又要依据其生理生化特征。

（一）酵母菌分类和鉴定的程序

1.营养性繁殖和生长特性

1）营养性繁殖特点。

2）营养细胞生长特点：①在液体和固体培养基上生长的细胞形态；②假菌丝和真菌丝的形成；③无性内生孢子的形成；④厚垣孢子的形成；⑤掷孢子的形成。

3）细胞壁和横隔的结构。

2.有性特征

1）子囊孢子的形成。

2）担孢子的形成。

3.生理生化特征

1）碳源的利用：①碳源的发酵；②碳源的同化；③熊果苷（arbutin）的分解。

2）氮源的同化。

3）无维生素培养基的生长及需要的维生素。

4）在50％葡萄糖-酵母汁琼脂和含5％葡萄糖酵母氮基（yeast nitrogen base）中加入10％NaCl的生长。

5）在37℃和其他温度条件下的生长，致死温度。

6）自葡萄糖产酸的情况。

7）淀粉利用试验。

8）脲酶试验。

9）脂肪的分解。

10）酯的产生。

11）放线菌酮的抗性。

12）在1％醋酸中的忍受力。