2022第九届济南国际生物发酵产品与技术装备展览会
2022年3月30-4月1日 山东国际会展中心

【生物发酵展资讯】发酵工艺:酿酒酵母高转化率酒精发酵工艺及应用

一、酿酒酵母的概述

1.1、酿酒酵母的生物介绍

酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae),又称面包酵母或者出芽酵母。酿酒酵母细胞有两种生活形态:单倍体和二倍体。酿酒的最适生长温度为28℃,但也可以在适当的高温下生长。作为一种单细胞真核生物,酿酒酵母具有一切真核细胞生命活动最基本特征,又有实验所需微生物应具备的背景清楚、生长迅速、操作方便等许多优点。现代遗传学、细胞生物学、生物化学中许多规律性认识都是由酵母菌为实验材料研究出来的。酿酒酵母被认为是最具潜力的大规模生产菌种。

1.2、酿酒酵母的形态特征

酿酒酵母是单细胞,卵圆形或球形,具细胞壁、细胞质膜、细胞核(极微小,常不易见到)、液泡、线粒体及各种贮减物质,如油滴、肝糖等。酿酒酵母生长在麦芽汁琼脂培养基上的酿酒酵母菌落为乳白色,有光泽、平坦、边缘整齐;细胞宽度2.5-10μm,长度4.5 -21μm,长与宽之比为 1 -2,多为圆形、卵圆形或卵形。

 

 

1.3、酿酒酵母的功能物质

酿酒酵母菌含丰富的蛋白质、维生素、矿物质、多糖和许多生物活性物质,有许多完整的酶系,并含有2.5%-10%的核糖核酸(ribose nucleic acid,RNA)。酿酒酵母细胞壁含有丰富的β-1,3-葡聚糖和甘露寡糖(mannan oligosaccharide,MOS),其含量可达到细胞壁干质量的95%左右;酵母细胞原生质中含丰富的小肽;酿酒酵母中含超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)。

二、酿酒酵母的发酵工艺流程

2.1、准备工作

(1)菌株:

酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。

(2)试剂:

斐林试剂、0.2%标准葡萄糖溶液、液化酶、糖化酶、氢氧化钠、甲基蓝溶液、浓硫酸以及粗制复合酶等。

(3)仪器设备:

台式离心机、糖度计、酒精计、恒温水槽、电子天平、灭菌锅、培养箱、磁力搅拌器以及振荡器等。

(4)培养基:

固体斜面完全培养基(YEPD)、酒母培养基、发酵培养基。

 

2.2、发酵流程

将待测菌株经过斜面传代培养验证稳定性后,转到新鲜斜面培养基中培养,接种到种子培养基上培养,当细胞数目达到1x109cell/ml时即对数生长期时,按照发酵培养基体积的15%的接种量,接种到发酵培养基中。

具体操作如下:

(1)菌种在YEPD斜面上30℃活化两次,接种于装有8ml的14oBx种子糖化液的20×20大试管中,30℃培养16-20小时;

(2)将菌液接入装有100ml的14oBx种子糖化液的250ml三角瓶中,30℃,200rmp培养10-12小时;

(3)发酵使用500ml三角瓶,内装255g发酵培养基,当细胞数目达到1X109cell/ml时候即对数生长期时,将二级种子液接种45g到发酵培养基中,装上发酵拴,30℃静置培养;

(4)12小时后用浓硫酸封口,将发酵培养箱温度调整至34℃,静置发酵60小时;

(5)期间每隔12小时称重一次,记下减轻的重量,求二氧化碳的失重量;

(6)发酵完成后可以测定一些数据,比如酒精度、表观糖度、还原糖与酸度等参数值,供后期数据的处理与分析。

 

三、酿酒酵母的应用方向

酿酒酵母作为单细胞真核生物的代表,发酵工艺成熟,生物安全性高,主要用于燃料乙醇、白酒、葡萄酒、啤酒等的酿造生产中。酿酒酵母活菌、非活性成分及细胞组成成分也已广泛应用于畜牧养殖业和饲料工业。

3.1、酿酒酵母在酿酒工业上的应用

酵母菌将葡萄糖、果糖、甘露糖等单糖吸入细胞内,在无氧的条件下,经过内酶的作用,把单糖分解为二氧化碳和乙醇,此作用即发酵。

3.2、酿酒酵母在畜牧养殖业上的应用

活菌可以作为益生菌或发酵菌剂使用。可以促进动物胃肠道有益菌群的繁殖,改善动物消化道微生态平衡。可以有效吸附肠道病原菌。布拉迪酵母菌株具有天然耐热性,布拉迪酵母菌株耐酸性能良好。布拉迪酵母可以分泌多胺物质(腐胺、精胺和亚精胺),促进动物肠道成熟,增强肠细胞对营养物质的吸收能力。酿酒酵母可以作为发酵菌剂使用,或与其他益生菌配伍,用于饲用原料的发酵处理,提升原料价值。

3.3、酿酒酵母在饲料工业上的应用

酿酒酵母非活性形式和细胞组分,可以作为酵母有机微量元素、功能性蛋白原料、免疫增强剂、霉菌毒素吸附剂、抑菌促生长剂使用。酿酒酵母富含蛋白质、核酸、维生素、多糖等营养物质,在诱食、促生长效果方面作用明显,具有替代血浆蛋白粉、鱼粉的潜力。

3.4、酿酒酵母在生物科研上的应用

(1)酿酒酵母作为模式生物在外源基因功能鉴定中的应用

酿酒酵母基因组小,生命周期短,繁殖快速,再加上实验操作上更简易,具有简便的平板影印能力,非常适合遗传周期短,繁殖快速,再加上实验操作上更简易,具有简便的平板影印能力,非常适合遗传学上的分析研究。同时,酿酒酵母具有稳定的单倍体和二倍体细胞,在实验条件下,酿酒酵母的二倍体和单倍体这两种状态可以相互转换。

(2)酿酒酵母作为模式生物在人类基因功能研究中的应用

酿酒酵母作为单细胞真核生物,具有和动植物细胞相似的结构特征,包括细胞核,内质网,高尔基体,线粒体,过氧化物酶体,细胞骨架等,而且其细胞生长发育过程和动植物细胞也有很高的相似性,很多基因在酵母和动植物细胞中是高度保守的。而且,酵母细胞很容易进行生物化学和分子生物学操作,因此,酵母是基因功能研究中常用的模式生物。

3.5、酿酒酵母在医药方面的应用

酵母富含含维生素B、蛋白质和多种酶,所以菌体制成成酵母片,用于治疗消化不良;还可从酵母菌中提取出用于生产核酸类衍生物、辅酶A.细胞色素C、谷胱甘肽和多种氨基酸的原料。还可用于生产重组乙型肝炎疫苗(酿酒酵母)。

3.6、酿酒酵母在其他方面的应用

酿酒酵母较其他微生物,具有良好的食品安全性;具有低pH耐受性,有利于高效积累有机酸、降低下游提取纯化成本;具有高葡萄糖耐受性,为实现高密度发酵奠定基础。酿酒酵母被认为是二羧酸生产的潜在高效细胞工厂。
2022第九届国际生物发酵展(济南)支持单位:中国轻工业联合会、济南市商务局、中国国际贸易促进委员会济南市分会

主办单位:中国生物发酵产业协会                              

承办单位:上海信世展览服务有限公司

协办单位:中国医药教育协会、中国食品发酵工业研究院、中科院天津工业微生物研究所、山东省生物发酵产业协会、山东省水处理协会、江南大学食品学院、山东省科学院生物研究所、齐鲁工业大学、华东理工大学、河南工业大学、浙江科技学院、华南理工大学

同期举办:中国(山东)精酿啤酒展、中国(济南)玉米深加工产业展、中国国际酿造技术装备(山东)展

生物发酵展已经成功举办八届,积累了来自发酵工程、生物工程、细胞工程、蛋白质工程、生物制药、生物饲料、生物农药、生物肥料、生物化工、食品发酵、益生制品食品加工、啤酒、功能饮料、保健营养品、食品添加剂、功能食品、酿酒、化妆品等数十万条精准企业数据,展会汇集生产企业的技术总监、科研、销售、经理、大学与科研机构参观、参会!

生物发酵展参展、参观:周彬13167144125

文章来源:发酵大师网,发酵展周彬整理发布

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