利用生物技術(shù)構(gòu)建優(yōu)良酵母菌種

利用生物技術(shù)構(gòu)建優(yōu)良酵母菌種第1頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日參考文獻(xiàn)1.固定化酵母連續(xù)釀造啤酒的生產(chǎn)工藝.中外技術(shù)情報(bào).19962.解純剛，胡宗利，闡建全.基因工程在啤酒酵母育種中的應(yīng)用.廣州食品工業(yè)科技3.王樹慶.利用基因工程構(gòu)建優(yōu)良啤酒酵母菌種.四川食品與發(fā)酵.1999年第1期4.基伊埃集團(tuán)液體加工部屬下Tuchenhagen公司.HeikkiLommi.現(xiàn)代化啤酒釀造技術(shù)-固定化酵母工藝第2頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日綜述酵母質(zhì)量的優(yōu)劣關(guān)系到啤酒質(zhì)量的好壞。選育性能優(yōu)良的酵母菌種是釀造業(yè)一項(xiàng)長(zhǎng)期的任務(wù)。傳統(tǒng)的酵母育種技術(shù)，如誘變、雜交、細(xì)胞融合等，雖在菌種選育中具有一定效果，但都不盡人意。生物技術(shù)的發(fā)展為人們改造釀酒酵母的釀造特性提供了切實(shí)可行的途徑。目前改良酵母菌種的方法有固定化酵母和基因工程兩種方法。第3頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日固定化酵母連續(xù)釀造啤酒技術(shù)固定化酵母連續(xù)釀造啤酒的工藝流程為:麥汁一麥汁罐一麥汁殺菌機(jī)一游離酵母通風(fēng)攪拌培養(yǎng)一離心分離機(jī)-一固定化酵母主酵罐一熱交換機(jī)一固定化酵母后酵罐一啤酒貯罐一一導(dǎo)過濾一裝瓶一銷售第4頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日固定化酵母連續(xù)釀造啤酒技術(shù)具體操作：生產(chǎn)時(shí)麥汁分批制備，調(diào)整成分，冷卻后在?！嬉韵卤４嬗邴溨拗?。對(duì)此麥汁連續(xù)加熱殺菌，并冷卻到13℃，對(duì)游離酵母培養(yǎng)罐行通風(fēng)攪拌，可促進(jìn)酵母迅速繁殖，適量消耗糖，大量消耗麥汁中的氨基酸。氨基酸消耗量通常以發(fā)酵度控制，并定期進(jìn)行氨基酸分析，直至碳一氮消耗達(dá)到與傳統(tǒng)方法同等的平衡程度。接著離心分離除去游離酵母，送至固定化酵母主酵罐進(jìn)行耗糖發(fā)酵。罐內(nèi)填滿了用適當(dāng)大小的多空陶珠為載體的固定化酵母（用陶珠作為固定化載體，對(duì)細(xì)胞的固定化能力強(qiáng)，操作簡(jiǎn)便，物理強(qiáng)度高，能保證發(fā)酵過程的長(zhǎng)期穩(wěn)定，適于擴(kuò)大生產(chǎn)和連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)）。第5頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日麥汁由發(fā)酵罐的底部向上流動(dòng)，在8℃進(jìn)行主發(fā)酵。為確保罐內(nèi)溫度分布均勻，罐外設(shè)有冷卻夾套，罐內(nèi)設(shè)有冷卻管。麥汁在罐內(nèi)的滯留時(shí)間為2~3天，繼而嫩啤酒進(jìn)入老熟過程，即在厭氣條件下，將嫩啤酒加熱到60~70℃，保持20~30min，使大部分。一乙酞乳酸直接轉(zhuǎn)換成無臭的3一輕基丁酮，送入固定化酵母后酵罐使嫩啤酒再次與酵母接觸，把前一階段生成并殘留下來的雙乙酞還原成為3一輕基丁酮。固定化酵母后酵罐內(nèi)也填滿了以多孔陶珠為載體的固定化酵母，使嫩啤酒由下向上流動(dòng)，保溫在?！妫砸种齐p乙酞的再生成。嫩迫酒在后酵罐內(nèi)的滯留時(shí)間為1天。主酵、后酵總時(shí)間為3~4天，遠(yuǎn)短于傳統(tǒng)發(fā)酵所需時(shí)間。第6頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日連續(xù)所得啤酒貯存在啤酒貯罐中，分批過濾、裝瓶、銷售。長(zhǎng)時(shí)期運(yùn)行證明，這種連續(xù)釀造系統(tǒng)是成功的。從表1中可以看出，用本釀造系統(tǒng)釀造的啤酒與傳統(tǒng)法釀造的啤酒的成分基本一致。但一次充填固定化酵母后，其活性隨時(shí)間減小，發(fā)酵效率隨之降低，當(dāng)影響到啤酒質(zhì)量時(shí)應(yīng)該更換。從實(shí)踐情況來看，一次連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期可達(dá)到6個(gè)月。第7頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日第8頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日固定化酵母釀造啤酒與傳統(tǒng)啤酒釀造的比較相同點(diǎn)：啤酒的成分基本一致不同點(diǎn)：固定化酵母發(fā)酵所需的時(shí)間短，主酵、后酵總時(shí)間為3~4天；且酵母菌的利用率大大提高，從而優(yōu)化了工藝，提高了啤酒的成品率。第9頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日基因工程改良酵母菌種基因工程也稱為DNA重組技術(shù)，是指把某一生物體(供體)的遺傳物質(zhì)在體外經(jīng)限制性內(nèi)切酶與連接酶的“剪接”，與一定的載體(質(zhì)粒、噬菌體、病毒等)相連接(重組)，構(gòu)成DNA重組分子，通過一定的方法，導(dǎo)人另一生物體(受體)細(xì)胞中，使被引進(jìn)的外源DNA片段在受體細(xì)胞內(nèi)得到表達(dá)，并穩(wěn)定遺傳的技術(shù)。DNA重組技術(shù)包括四個(gè)步驟:目的基因的獲取;載體與工具酶的選擇;DNA體外重組;外源基因的無性繁殖和表達(dá)。第10頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日質(zhì)粒PET13:l是首先用于啤酒酵母改良的載體。該質(zhì)粒含有2腳的酵母質(zhì)粒部分、銅離子抗性基因與便于選擇和維持遺傳的大腸桿菌基因，該質(zhì)粒經(jīng)改造后已作為釀酒酵母工程育種的載體。近來，用純的、不附加任何質(zhì)粒載體的天然酵母DNA進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使這項(xiàng)技術(shù)對(duì)酵母育種更加有用。11第11頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日轉(zhuǎn)化方法用于酵母育種有其明顯的優(yōu)點(diǎn):(1)只要有適當(dāng)?shù)倪z傳標(biāo)記，就有可能把任何指定的基因?qū)私湍讣?xì)胞;(2)這一遺傳操作一般不改變親酵母菌株基因組的整體結(jié)構(gòu)，并且對(duì)酵母在長(zhǎng)期工業(yè)生產(chǎn)中形成的優(yōu)良釀造特性不會(huì)產(chǎn)生不良的影響。第12頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日p一葡聚糖的分解帶有細(xì)胞外p一葡聚糖基因的啤酒酵母能使大麥p一葡聚糖在發(fā)酵中降解，從而防止了由于俘一葡聚糖可能引起的渾濁，同時(shí)可以改善啤酒的可濾性。Mead即.P.G和Pentha.M閉分別克隆了枯草芽抱桿菌和真菌的葡聚糖酶基因，并各自獲得一株具葡聚糖分解能力的酵母菌株，該菌株可有效改善由葡聚糖引起的危害，且對(duì)啤酒質(zhì)量無不良影響。英國的BASSH和WHITBREAD公司也成功地克隆了p一葡聚糖酶[，解決了葡聚糖引起的渾濁，提高了可濾性。國內(nèi)也成功地克隆了此基因。第13頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日糊精的利用淀粉糖化后形成的高分子支鏈糊精不能被普通酵母菌株利用。葡萄糖昔酶能將糊精水解為葡萄糖，將此酶基因引入啤酒酵母中，可使麥汁中的糊精得到有效利用，使碳水化合物達(dá)到很高的發(fā)酵度，并有效改善啤酒的可濾性，這種酵母特別適于低醇低熱量啤酒的制造。研究發(fā)現(xiàn)，葡萄糖昔酶由三個(gè)同源基因STAIDEXI)、ST八2(DEXZ)、ST八3(DEX3)控制，能水解日一1，4及日一1，6糖昔鍵從淀粉非還原端釋放出葡萄糖。SAKAI和HANsEN等[v]已成功克隆了葡萄糖昔酶基因。另有報(bào)道認(rèn)為克隆了葡萄糖昔酶的啤酒酵母能分解麥汁中70%的糊精。第14頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日雙乙酞的降低雙乙酞是啤酒發(fā)酵過程中形成的副產(chǎn)物，來自酵母亮氨酸、擷氨酸生物合成的中間產(chǎn)物母一乙酞乳酸，后經(jīng)氧化脫梭反應(yīng)自發(fā)形成。嗜殺啤酒酵母的選育啤酒釀造過程中由于野生酵母和其它有害微生物的污染，會(huì)給啤酒帶來異味并引起啤酒的生物穩(wěn)定性問題，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。為了凈化發(fā)酵系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)純種發(fā)酵，將嗜殺酵母產(chǎn)生的嗜殺毒素基因?qū)似【平湍钢?，能有效殺死野生酵母和常見的啤酒有害菌，并可使啤酒釀造過程變得粗曠，易于控制。國外嗜殺酵母已經(jīng)在清酒、葡萄酒、乙醇、啤酒的發(fā)酵生產(chǎn)中得到應(yīng)用。第15頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日提高生香物質(zhì)的含量啤酒釀造的一個(gè)重要方面是生香物質(zhì)的形成，其生成量可以通過基因工程技術(shù)加以控制。乙酸異戊醋和乙酸乙醋是啤酒中的重要物質(zhì)，乙醇乙酞轉(zhuǎn)移酶在其形成過程中發(fā)揮著重要作用。另外，對(duì)于啤酒發(fā)酵中生成的不良風(fēng)味物質(zhì)，同樣可以利用基因工程技術(shù)加以去除。16第16頁，共18頁，2023年，2月20日，星期日隨著啤酒工業(yè)基礎(chǔ)研究工作的深人發(fā)展，及現(xiàn)代分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、基因工程技術(shù)的發(fā)展，DNA重組技術(shù)必將在啤酒酵母選育中得到廣泛的應(yīng)用。利用基因