發(fā)酵工業(yè)中常用常見的酵母菌

發(fā)酵工業(yè)中常用常見的酵母菌(一)釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae)這是發(fā)酵工業(yè)上最常用的菌種之一(圖2-84)。按細(xì)胞長與寬的比例可將其分為三組。1)細(xì)胞多為圓形或卵形，長與寬之比為1?2。這類酵母除了用于釀造飲料酒和制作面包外，還用于乙醇發(fā)酵。其中德國2號(hào)和12號(hào)(Rassell和RasseXIl)最有名，但因其不能耐高濃度鹽類，故只適用于以糖化的淀粉質(zhì)為原料生產(chǎn)乙醇和白酒。2)細(xì)胞形狀以卵形和長卵形為主，也有些圓形或短卵形細(xì)胞，長與寬之比通常為2。常形成假菌絲，但不發(fā)達(dá)也不典型。這類酵母主要用于釀造葡萄酒和果酒，也可用于釀造啤酒、蒸餾酒和酵母生產(chǎn)。葡萄酒釀造業(yè)稱此為葡萄酒酵母(Sac.ellisoideus)。3)大部分細(xì)胞長寬之比大于2,它以俗名為臺(tái)灣396號(hào)酵母為代表。我國南方常將其用于糖蜜原料生產(chǎn)乙醇。其特點(diǎn)為耐高滲壓，可忍受高濃度鹽類。該酵母原稱魏氏酵母(Sac.willanus)。在啤酒釀造中最早采用的酵母是卡爾斯伯啤酒廠的E.C.Hansen(1842?1909年)在1883年分離的卡爾斯伯酵母(Saccharomycescarlsbergensis),這是一種底面發(fā)酵酵母。釀酒酵母也可用于啤酒釀造，但屬上面發(fā)酵酵母，這兩種酵母發(fā)酵的過程和啤酒風(fēng)味都有所不同。目前在分類上皆采用釀酒酵母的學(xué)名。底面發(fā)酵酵母其細(xì)胞為圓形或卵圓形，直徑為5?10um。它與釀酒酵母在外形上的區(qū)別是，卡氏酵母部分細(xì)胞的細(xì)胞壁有一平端。另外，溫度對(duì)這兩類酵母的影響也不同。在高溫時(shí)，釀酒酵母比卡氏酵母生長得更快，但在低溫時(shí)卡氏酵母生長較快。釀酒酵母繁殖速度最高時(shí)的溫度為33℃,而卡氏酵母需在36℃。但在8℃時(shí)卡氏酵母較釀酒酵母繁殖速度幾乎快一倍。

（二）異常漢遜酵母（Hansenulaanomala）細(xì)胞為圓形，直徑4?7um,橢圓形成臘腸形，大小為（2.5?6）^mx（4.5?20）um,甚至有長達(dá)30Hm的長細(xì)胞，多邊芽殖，發(fā)酵，液面有白色菌醭，培養(yǎng)液混濁，有菌體沉淀于管底（圖2-85）。生長在麥芽汁瓊脂斜面上的菌落平坦，乳白色，無光澤，邊緣呈絲狀。在加蓋片的馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基上培養(yǎng)，能生成發(fā)達(dá)的樹狀分枝的假菌芽生孢子圓或橢圓形。菌絲頂端的細(xì)胞很長，可達(dá)20um。子囊是由細(xì)胞直接變成的。每個(gè)子囊有1?4個(gè)（多為2個(gè)）帽形孢子，子囊孢子由子囊內(nèi)放出后常不散開。從土壤、樹枝、樹木中流出的汁液、儲(chǔ)存的谷物、青儲(chǔ)飼料、湖水或溪水、污水和蛀木蟲的糞便中，都曾分離到異常漢遜酵母。由于異常漢遜酵母能產(chǎn)生乙酸乙酯，故它常在調(diào)節(jié)食品的風(fēng)味中起到一定作用。如將其用于無鹽發(fā)酵醬油可增加香味，有的廠還用這種菌參與以薯干為原料的白酒的釀造，采用浸香和串香法可釀造出比一般薯干白酒味道醇和的白酒。它氧化烴類的能力較強(qiáng)，能利用煤油，可以用乙醇和甘油作為碳源，在100mL無機(jī)鹽合成培養(yǎng)基（以3g硫酸銨為氮源）中，逐步加入6mL乙醇（每次加2mL）,經(jīng)6天培養(yǎng)可得3.9g菌體。不少真菌在培養(yǎng)液中能積累游離氨基酸，其中異常漢遜酵母積累L-色氨酸更為突出。（三）粟酒裂殖酵母（Schizosaccharomycespombe）細(xì)胞呈圓柱形或圓筒形，末端圓鈍，也有的呈橢圓形，大小為3.55?4.02）Hmx（7.11?24.9）^m。營養(yǎng)繁殖為裂殖，無真菌絲，無醭，在麥芽汁中能發(fā)酵，液體混濁有沉淀（圖2-86）。培養(yǎng)在麥芽汁瓊脂斜面上的菌落為乳白色，光亮、平滑、邊緣整齊。在加蓋片的馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基上培養(yǎng)不生成假菌絲，也無真菌絲。子囊由兩個(gè)營養(yǎng)細(xì)胞接合后形成，每個(gè)子囊有1?4個(gè)光面的圓形子囊孢子，大小為3?4um。該酵母最早是從非洲粟酒中分離出來的，以后不同的人曾多次在甘蔗糖蜜中將它分離出來，在水果上也常能發(fā)現(xiàn)它。有人曾對(duì)在用菊芋（鬼子姜）制成的未水解糖液中粟酒裂殖酵母的發(fā)酵能力進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由此可得到產(chǎn)量很高的乙醇。（四）黏紅酵母黏紅變種（Rhodotorulaglutinis）細(xì)胞呈卵形到球形，大小為（2.3?5.0）umx（4.0?10）^m,某些菌株細(xì)胞較長，可達(dá)12?16^m,其寬度可增到7Hm（圖2-87）。在麥芽汁瓊脂斜面上培養(yǎng)，細(xì)胞較液體麥芽汁中小一些，有時(shí)也長一些。在斜面上培養(yǎng)一個(gè)月以上，菌苔呈現(xiàn)珊瑚紅到橙紅色或微帶橘紅色；表面由光滑到褶皺，有光澤，質(zhì)地黏稠有時(shí)發(fā)硬；其橫切面扁平，有較寬的凸起部分，邊緣由不規(guī)則到整齊，頂端常有較原始的假菌絲。在加蓋片的玉米粉瓊脂培養(yǎng)基上培養(yǎng)，通常無假菌絲或只是較原始類型的假菌絲，但偶爾也有某些菌株的假菌絲很發(fā)達(dá)，有時(shí)甚至出現(xiàn)真菌絲。人們?cè)鴱目諝狻⑺?、花、土壤、鱒魚腸道、泡菜水、腌小蝦、榆樹葉的液汁、白楊樹的黏液中分離出黏紅酵母。這個(gè)種能氧化烷烴，是較好的產(chǎn)脂肪菌種。據(jù)報(bào)道，其脂肪含量可達(dá)干物重量的50%?60%,但合成脂肪速度緩慢，如在培養(yǎng)液中添加氮和磷，則可增大合成速度。產(chǎn)1g脂肪約需4.5g葡萄糖，在一定條件下，還可產(chǎn)生L-丙氨酸和L-谷氨酸。其產(chǎn)蛋氨酸的能力很強(qiáng)，蛋氨酸的產(chǎn)量可達(dá)干重的1%。此流初泡子此流初泡子CiooEpoieiBa電寰胞子巳先生泡■干(conid-iDECiora)D.節(jié)池子(BixthEOSporer)反里亙泡子(，“短了曲印口工日)(五)產(chǎn)朊假絲酵母(Candidautilis)細(xì)胞呈圓形、橢圓形或圓柱形(臘腸形)，大小為(3.5?4.5)umx(7?13)Hm,無醭，管底有菌體沉淀，能發(fā)酵。培養(yǎng)在麥芽汁瓊脂斜面上的菌落為乳白色，平滑，有光澤或無光澤，邊緣整齊或呈菌絲狀。在加蓋片的玉米粉瓊脂培養(yǎng)基上培養(yǎng)，僅能生些原始假菌絲，或不發(fā)達(dá)的假菌絲，或無假菌絲；不產(chǎn)生真菌絲。有人曾從酒坊的酵母沉淀、牛的消化道、花、人的唾液中分離出產(chǎn)朊假絲酵母。在微生物蛋白中，人們研究得最多的是酵母蛋白。其中以產(chǎn)朊假絲酵母和啤酒酵母是最常用的，而產(chǎn)朊假絲酵母的蛋白質(zhì)含量和維生素B含量均比啤酒酵母高，它能夠以尿素和硝酸作為氮源，在培養(yǎng)基中不需要加入任何刺激生長的因子即可生長。特別重要的是，它能利用五碳糖和六碳糖，既能利用造紙工業(yè)的亞硫酸廢液，也能利用糖蜜、馬鈴薯淀粉廢料、木材水解液等生產(chǎn)出人畜可食的蛋白質(zhì)。在工業(yè)生產(chǎn)酵母時(shí)，一般不用淀粉廢料，即使需要利用時(shí)，也常常要將能分泌淀粉酶的肋狀擬內(nèi)孢霉(Endomycopsisfibuliger)或柯達(dá)氏擬內(nèi)孢霉(Endomycopsischodati)同時(shí)加入培養(yǎng)，這樣，產(chǎn)朊假絲酵母便可利用擬內(nèi)孢霉分解淀粉所產(chǎn)生的糖作為其菌體生長的碳源。（六）白地霉（Geotrichumcandidum）28?30℃在麥芽汁中培養(yǎng)1天，產(chǎn)生白色醭，呈毛絨狀或粉狀，韌或易碎。具有真菌絲，有的有兩叉分枝，橫隔多或少，菌絲寬2.5?9um,一般為3?7um,裂殖，節(jié)孢子單個(gè)或連接成鏈，呈長筒形、方形，也有橢圓形或圓形，末端圓鈍。節(jié)孢子絕大多數(shù)為（4.9?7.6）|imx（5.4?16.6）|im（圖2-88）。28?30℃在麥芽汁瓊脂斜面劃線培養(yǎng)3天，菌落白色，呈毛狀或粉狀，皮膜型或脂泥型。菌絲及節(jié)孢子的形狀與麥芽汁中的近似。28?30℃在麥芽汁瓊脂上懸滴培養(yǎng)14h,節(jié)孢子發(fā)芽形成菌絲，有橫隔，懸滴邊緣處有的菌絲斷裂為節(jié)孢子；22h后一部分菌絲末端斷裂成節(jié)孢子。25?28℃在麥芽汁瓊脂上的巨大菌落，經(jīng)培養(yǎng)3天后，直徑為30?40mm,5天達(dá)50?70mm；培養(yǎng)5天的菌落為白色，呈絨毛狀或粉狀。此菌能水解蛋白，其中多數(shù)能液化明膠及胨化牛奶，少數(shù)則只能胨化牛奶，但不液化明膠；其生長最高溫度為33?37℃。從動(dòng)物糞便、有機(jī)肥料、爛菜、蔬菜、青菜、樹葉、青儲(chǔ)飼料、泡菜及土壤垃圾中都可分離到白地霉。其中以爛菜上分布最多，肥料和動(dòng)物糞便次之。白地霉的營養(yǎng)價(jià)值并不比產(chǎn)朊假絲酵母差，因此可供食用及用作飼料，也可用于提取核酸。白地霉還可合成脂肪，但產(chǎn)量不如紅酵母、脂肪酵母等高。（七）粉狀畢赤酵母（Pichiafarinosa）畢赤酵母屬細(xì)胞形狀多樣，多邊出芽；能形成假菌絲，常有油滴，表面光滑，發(fā)酵或不發(fā)酵，不同化硝酸鹽，能利用正癸烷及十六烷，可發(fā)酵石油以生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白，在釀酒業(yè)中為有害菌，代表種為粉狀畢赤酵母（Pichiafarinosa）（圖2-89）。粉狀畢赤酵母是最近迅速發(fā)展的一種基因工程表達(dá)宿主，它有許多優(yōu)點(diǎn)：①含特有的AOX（醇氧化酶基因）啟動(dòng)子，用甲醇可以嚴(yán)格地調(diào)控其表達(dá)；②有完備的發(fā)酵方法，可以高密度連續(xù)培養(yǎng)，其轉(zhuǎn)化子能夠非常穩(wěn)定地表達(dá)外源蛋白質(zhì)，蛋白產(chǎn)量高；③適應(yīng)能力強(qiáng)，易于操作，可以在廉價(jià)的非選擇性培養(yǎng)基中生長；④基因表達(dá)產(chǎn)物既可在胞內(nèi)，又可被分泌到胞外，分泌的異源蛋白質(zhì)占所有被分泌蛋白的30%以上，利于工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)；⑤能對(duì)要表達(dá)的多肽和蛋白質(zhì)進(jìn)行翻譯后加工處理。利用重組的基因工程畢赤酵母已高效表達(dá)植酸酶。畢赤酵母是一種甲醇酵母，對(duì)外源蛋白的糖基化等更接近于哺乳動(dòng)物細(xì)胞，而目前較為廣泛使用的釀酒酵母則往往出現(xiàn)過度糖基化，這些都是畢赤酵母日益受到重視的主要原因。其表達(dá)系統(tǒng)已經(jīng)迅速地成為重要的蛋白質(zhì)表達(dá)系統(tǒng)之一，現(xiàn)廣泛使用于各類實(shí)驗(yàn)室。用畢赤酵母表達(dá)蛋白水平高出釀酒酵母10?100倍，又適用于高密度發(fā)酵，因此更適用于工業(yè)化生產(chǎn)。(八)產(chǎn)甘油假絲酵母(Candidaglycerinogens)細(xì)胞圓筒形、卵圓形，大小為(2.5?4.4)umx(4.4?12.0)^m,菌落為干燥、灰白、平薄。芽殖，易形成假菌絲，不產(chǎn)生子囊孢子(圖2-90)。線粒體DNA分子量為20kb左右，符合假絲酵母屬典型特征。碳源主要是葡萄糖、蔗糖和乙醇，對(duì)甘油、檸檬酸微弱且利用緩慢，不能同化肌醇、赤蘚醇、阿拉伯醇、甘露醇及硝酸鹽，與DBB顯色反應(yīng)為陰性。該菌具有獨(dú)特的生理生化特征，該菌株厭氧時(shí)僅對(duì)葡萄糖微發(fā)酵，對(duì)麥芽糖、蔗糖、乳糖和半乳糖不發(fā)酵，同化葡萄糖，但不同化麥芽糖、蔗糖、乳糖和半乳糖，能同化乙醇和烴類，生長不需要外源維生素；在25℃、30℃、37℃及40℃下生長；在含