酵母菌资源开发与利用.doc

酵母菌资源开发与利用酵母是一种单细胞微生物，属真菌类。目前已发现的酵母菌已超过500种，分属41属。酵母菌的结构与其它生物细胞相似，也是分为细胞壁、细胞质、细胞核及内含物等。其细胞膜具有半透性，属于半透膜。其功能主要是吸收营养物质、排泄废物，并分泌一些酵母菌体外酶如转化酶等，把不能渗透过细胞膜的大分子，再通过渗透作用进人细胞体内。细胞质的主要成分是胶体蛋白质，并含有碳氢化合物和脂肪等，其作用是维持细胞的生命活动。早在数千年前就同人类的日常生活有着密切的联系。我国古代劳动人民就会利用酵母制酒，在齐民要求一书中，记载了12种不同的酒曲和20多种酒的制法。公元前2600年古埃及人利用啤酒发酵的酵母泥和小麦粉拌和发酵制成烤饼或馒头。直到今天酵母仍然是我们日常生活中所不可缺少的。酵母具有很高的营养价值（如表1），含有丰富的蛋白质，具有人体所必需的八种氨基酸和多种B族维生素，维生素D2原、脂肪、粗纤维素、碳水化合物、矿物元素及微量元素等。同时还含有丰富的酶系统和生理活性物质，如辅酶I、辅酶A、辅酶Q、细胞色素C、卵磷脂、凝血质、谷胱甘肽和核糖核酸等。它可广泛的应用于食品、医药、饲料工业等方面，前景广阔。一 食品工业上的应用在面包生产中，将活化的酵母掺人面粉，酵母的发酵是在酶的作用下，将碳水化合物转变为二氧化碳及酒精。即酵母细胞本身产生生理代谢作用，把糖(能被酵母利用的单糖有葡萄糖、果糖、甘露糖)消耗掉以后，放出二氧化碳气体和酒精、热量及少量的有机酸。其中的二氧化碳气体能使面团膨大、疏松。同时还有挥发性和不挥发性风味物质的生成，经过烘烤的加热作用，发生一个复杂的生物化学变化过程(像美拉德反应等)，形成面包所特有的烘烤香味。提取酵母精。酵母精是天然调味料的一大品系，具有强烈的呈味性能，且富含十多种氨基酸、肽、呈味核苷酸、维生素及微量元素等。营养丰富、滋味鲜美、肉香味浓郁、后味悠长，集调味与营养两大功能于一体，可与动物肉类提取物相媲美,是味精、植物水解蛋白等调味料所无法比拟的。在食品工业中，可以广泛地应用于肉类、水产品、快餐、膨化等食品的加工,起到改善产品风味、提高产品品质及营养价值等功能。如与谷氨酸和食盐混合使用，则几乎接近肉汤的天然味感。此外酵母精还具有缓和酸味、除去苦味、屏蔽咸味及异味效果。制取增鲜剂。在食品化学上,人们把5肌苷酸(IMP)和5鸟苷酸(GMP)称为鲜味成份。当其与氨基酸类鲜味物质(如味精)同用时，有协同作用，产生相乘的效果，能极大地增强单独呈味氨基酸的鲜味，且呈肉味，赋于浓厚感。由于L谷氨酸几乎存在于所有食品中，所以添加5核苷酸，能显著地强化食品的鲜味。尤其是当食品中的氨基酸类鲜味物质含量在阈值(感觉上能尝出鲜味的最低浓度称为呈味物质的阈值)以下时，其鲜味是潜在性的，只要添加少量的5核苷酸，就能使其提到阈值以上,发挥其鲜味效果。在酵母菌体自溶后离心，取上清液调pH至2.5，以沉淀核糖核酸；然后用桔青霉液体培养基使酵母核糖核酸降解为核苷酸；再加米曲霉固体培养浸出液，使其中的AMP氧化脱氨为IMP，用阳离子交换树脂把GMP和IMP分离出来，收集I+G的洗脱液,经薄膜浓缩、酒精析出并干燥，得到以钠盐形式存在的IMP、Na和GMPNa即为增鲜剂。还可以利用酵母菌体制取饮料及奶制品乳化剂。利用酵母生产酵母食用蛋白，其生产过程:首先是菌体破壁。破壁的方法包括物理、化学和生物破壁。使用无毒无害的特殊母菌防腐，酵母菌是最安全的且营养丰富。运用该技术已分离到特殊酵母菌对水果蔬菜上生长的霉菌具有很强的抑制作用.对引起洋葱、苹果、橘子和橙子腐烂的霉菌具有很好的抑制效果。二 医疗保健行业上的应用酵母是一种很好的保健品。可用于治疗消化不良和B族维生素缺乏症。在人体衰弱时，能提高肌肉紧张力及调整被破坏的新陈代谢方面都有特殊的效果。在保健功能上，可以健脑、健胃、美容、解酒、预防肝坏疽，改善肝胀功能和延缓衰老等。酵母菌可以形成SOD，干酵母在医药上又称“食母生片”，主要健胃及消化的药物。酵母片能促进食物在胃肠道的消化和吸收。临床上多用于肝脏疾病。此外常用于胃炎、消化不良及各种胃肠功能不好的患者，以健胃、健脾和助消化。酵母菌也广泛用于营养品。酵母菌中含有丰富的蛋白质、矿物质、B族维生素和少量甘油三脂等。酵母还是一些人体必需的营养元素的载体，如硒、铬、铁和锌的载体。在制药方面。我国医学早在几百年前就用酵母来治疗疾病，中医药名为神曲，它是面粉、熬皮加药物经过酵母菌混合酵制而成。它是一种酶类消化药，主治消食、化积、健脾、行气、上泻、解表等。用于提取凝血质、麦甾醇和卵磷脂；制取核酸、核苷酸、核苷类药物；制取药物果糖二磷酸钠(FDP);制取谷胱甘肽等。三 饲料工业上的应用酵母培养物(YC)营养丰富，含有维生素、矿物质、消化酶、促生长因子和较齐全的氨基酸，适口性好，是集营养、保健为一体的生物活性添加剂。大量的研究表明，酵母细胞可以提高反当动物对饲料干物质，纤维素、半纤维素、蛋白质等有机物和磷酸的消化率，改善粗饲料的适口性，预防和治疗腹胀，腹泻等消化不良，促进幼、病胃肠发育和功能的恢复提高，进而增强机体的免疫力。对单胃动物也有一定作用。其作用的实质是酵母菌的作用，家畜酵母的摄人量增加及其在胃肠道上的大量繁殖，有效地改善了胃肠环境和菌群结构。从而，促进有益菌群的有效浓度，增进整个胃肠道对饲料养分的分解、吸收和利用。同时，有效抑制病源微生物的繁殖，增强机体免疫力和抗病力。单细胞蛋白单细胞蛋白(SCP)是从含蛋白质的微生物中获取的蛋白质。蛋白质含量高达85%，在畜牧业一直作为单细胞蛋白而被广泛使用研究表明，用活性酵母代替鱼粉饲料喂养仔鸡，获得了最佳的上市体重、料肉比和经济效益。此外，由于酵母菌本身的特点，含有丰富的生理活性物质及分泌多种酶，如淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶等，因而酵母可加强对营养物质的消化利用，促进生长，增加食欲，从而增强抵抗各种疾病的能力，且提高产蛋率和繁殖性能。生产食用色素。酵母产生的食用色素中最多的是类胡萝卜素，类胡萝卜素在动物和人体中有重要的代谢功能。由于动物本身不能合成，这种色素必须从食物中摄取。常见的产色酵母:菲氏酵母、红酵母、隐球酵母和掷胞酵母等。四 酿造工业上的应用酿酒酵母菌为异养型微生物，以糖类物质(主要是葡萄糖)为能源和碳源供生命活动所需。酵母菌进行糖类代谢的结果在无氧条件下产生酒精和二氧化碳。酵母菌在酿造各种酒类都发挥着重要的作用。尤其是白酒、啤酒产量最大、消费最广。几千年前人们已在不自觉的情况下利用酵母菌生产各种饮料酒，所以我国酿酒的历史悠久，工艺独特，品种繁多。近几年来，在传统酿造技术的基础上，渗人现代生物技术，缩短生产周期，节约劳动力。无论是白酒、曲酒还是啤酒，都有很快的发展，产量和质量都有很大的提高。生香酵母(产脂酵母或产膜酵母)在酿制白酒工艺上的应用，使白酒的优质酒率大大提高。由于生香酵母具有好气性，能生成大量的醋类物质，而酒精产量较少，是我国酿制白酒形成香味成分的主要菌种。在啤酒的生产中，酵母除了生成酒精、二氧化碳外，还代谢生成一些副产物，如高级醇、有机酸、联二酮、醛类等物质。这些副产物与酒精、二氧化碳共同组成啤酒的酒体，形成了啤酒特有的风味。所以说，酵母发酵副产物与酒类质量，特别是与风味质量密切相关。制酱油、制醋。为使酱油成品形成良好的风味，发酵过程中添加鲁氏酵母、拟球酵母。在酱醒特殊的环境中繁殖和发挥作用的酱油酵母的耐盐性、抗渗透性很强，鲁氏酵母除生成乙醇外，还在高盐状态使糖类生成多元醇，即丙三醇、阿拉伯糖醇、赤鲜糖醇等醇。这些物质对酱油香味的形成起到重要的作用，且具有浓郁的酒香气。拟球酵母生成的聚醇类和4一乙基愈创木酚，使产品又具有浓郁的醋香气。在制酱油的过程中，酵母类除参与碳酞化合物、醛缩醇类、含硫化合物等香气成份的生成外，还很大程度的参与氨基酸、有机酸类的生成，酵母菌体自溶生成唬拍酸。由此可见，酵母在酱油加工过程中起不可代替的作用。五 生物工程上的应用由于重组DNA技术的发展，分子生物学工作者已将很多种其他生物的基因导人酵母，并在酵母基因调控系统的控制下，合成和分泌异源基因的产物。其中，有些可以应用于食品工业中。例如，可代替犊胃凝乳酶制造奶酷的凝乳酶。在面包酵母的遗传育种中使用原生质体融合方法的报道很多，Spencer等将糖化酵母和鲁氏酵母原生质体融合，得到了一个稳定的融合株，该株用于甜面团发酵效果良好。六 在废水处理上的运用酵母菌废水处理技术是以从环境中筛选的适应于特定废水的一种或多种酵母菌的组合为主体,在完全开放和好氧的条件下，通过酵母菌对废水中有机质的分解和利用而达到去除废水COD实现水质净化目的的一种技术。在废水处理装置的运行方式上与普通的活性污泥法非常相似，主要是利用曝气池，废水首先进入生长有混合菌种的曝气池进行曝气后，再进入沉降池，利用酵母菌优良的自然沉降性实现菌体分离，并将部分菌体实行菌体污泥回流。另外，对于一些原水COD浓度低的废水也可以利用接触氧化方式进行处理。该工艺由于不需要无菌条件，不需要特别制备菌种，不需要特别的发酵罐，整个处理为连续的工艺过程，而不是分批分罐,因此使处理成本大大降低。从废水处理的角度，最终达到排放标准为目的。常用典型的好氧酵母菌废水处理技术工艺流程如图1所示。用于处理啤酒废水、食品加工废水、含油废水、水产品加工废水、屠宰废水以及制浆废水等。七 酵母的不利影响酵母对于我们的日常生活息息相关，给与我们生活很大的帮助。但是有时酵母对我们的生活也会带来负面影响。一些食品受酵母菌污染会产生气、变酸、变质，影响产品质量，对人体存在潜在危险。如在饮料生产过程中酵母侵入，迅速繁殖，导致大量产品混浊，出现沉淀或团块酸败变质，给企业带来严重的经济损失，危害甚大。酵母菌和霉菌对化妆品也有影响。化妆品中的霉菌和酵母菌陈引起自身霉坏变质外，也会给人们的皮肤，乃至整个机体造成损害，病变可累及各器官，甚至辨发各种恶性肿瘤。酿酒酵母某些株系不仅可在人体引起浅表感染,而且可引起危及生命的全身感染。根据临床文献报道,酿酒酵母既可在无明显染病素因的病人,也可在遭受严重免疫损害的病人例如艾滋病病人、癌症病人和糖尿病患者