筛分的优良酿酒酵母菌株性能研究

第55卷（第6期）Vol.55，No.6筛分的优良酿酒酵母菌株性能研究

乔建援，王林风，银会娟，刘钺，薛

宝

（车用生物燃料技术国家重点实验室，河南南阳473000）

摘要：酵母菌株的性能决定了酒精生产的能耗及成本。本论文对酵母菌1308中经诱变选育出的优良菌株B4进

行了性能研究，通过综合研究表明新菌株B4在16%（v/v）的酒度、及25g/100mL的糖度下能正常发酵，性能优于了母株1308；其他性能基本遗传了1308的性能，能应用于现有工艺中，提高发酵水平，实现节能减排。关键词：酵母菌；性能研究；发酵中图分类号：TS261，1+1

文献标识码：A

文章编号：1674-506X（2019）06-0060-0005

StudyonthePerformanceofScreenedStrainsofYeast

QIAOJian-yuan，YINHui-juan，LIUYue，WANGLi-feng，WANGFang-fang，XUBao

（StateKeyLaboratoryofVehicleBiofuelTechnology，NanyangHenan473000，China）

Abstract：Theperformanceofyeaststraindeterminestheenergyconsumptionandcostofalcoholproduction.Inthispaper，thepropertiesofexcellentstrainB4bredbymutagenesisinyeast1308werestudied.ThecomprehensivestudyshowedthatthenewstrainB4wassuperiortotheparentstrain1308inhighalcoholandtheexistingtechnologytoimprovefermentationlevelandachieveenergysavingandemissionreduction，Keywords：yeast；performanceresearch；fermentationdoi：10.3969/j.issn.1674-506X.2019.06-011

sugartolerance.Theotherpropertieswerebasicallyinheritedfromtheparentstrain1308，Itcouldbeusedin

酵母菌是重要的工业微生物与科学研究的模式生物，在食品、医药、能源化工和环境治理等领域有重要应用价值，同时也是酒精工业的基础菌。其发酵性能的优选工作一直是酒精行业关注的焦点之一。一种优良的酵母菌株不仅有利于提高粮食的转化率，降低生产成本，而且也能有力地降低生产的能耗和水耗，节能减排［1-2］。

天冠集团一直致力于酒精酵母的优选工作，建国初选育出了的教科书菌株——南阳酵母［3］，之后在南阳酵母的基础上，经过耐高糖度的自然驯育，

优选得到了酵母菌株1308，将发酵性能从最终的终了酒度5-8%提升到12%左右。经过十几年的自然驯育，将1308菌株的发酵性能发挥到了极致，终了酒度最高达到15%。为进一步提高酿酒酵母的性能，本文以1308菌株为母株进行了诱变选育。

BoultonR等［4］认为，在发酵前期细胞所受到高

浓度葡萄糖的底物抑制作用要大于产物乙醇所产生的影响。因此作者对从耐受高糖度角度出发，以常压室温等离子体（ARTP）技术诱变［5-6］选育出的B4酵母菌进行了生长及发酵性能参数试验，研究了

收稿日期：2019-08-06作者简介：乔建援（1974-），男，高级工程师，主要从事新产品的开发、工艺研究及中试放大研究。

第55卷（总第214期）乔建援等：筛分的优良酿酒酵母菌株性能研究

61B4艺，菌株的生长性能，节能减排，降低成本。以期供企业优化酒精生产工11.1

材料与方法1.1.1材料

酵母菌种1308、酵母B4（由1308诱变选育所得），现

均保藏于车用生物燃料技术国家重点实验室。

1.1.2大麦芽粉、原料

木薯粉（40目）、糖化酶和液化酶等取自河南天冠股份有限公司生产车间。

酵母浸膏、蛋白胨、葡萄糖、尿素、硫酸镁、磷酸氢二钾、氯化钠等所有生化试剂均为市购。1.1.3YEPD培养基液体培养基［3］：酵母浸膏10g/L，蛋白胨1.2

20g/L试验方法

，葡萄糖20g/L。

1.2.1最适生长温度试验［7］

从斜面挑1环保藏菌株于2%的葡萄糖无菌液

中30℃进行活化，然后取0.3mL种子液至10mL的

YEPD培养，培养液体试管中扩培，8h后对扩培结果进行化验，将扩培管置于不同温度下测其质量体积浓度（g/L）及吸光度。1.2.2对菌株如最适发酵温度试验

1.2.1的方法进行100mL液体三角瓶

扩培，对扩培液进行离心，弃上清，菌泥备用。将木薯与自来水按照质量比1∶1.85配料、浸泡，调pH至5.5086，加入液化酶（18U/g干料）于65℃液化0.5h，素、℃1.3液化‰磷酸氢二钾、1h（称空瓶重，0.5分装‰硫酸镁，）。并添加然后接入菌泥，1.98‰的尿加入糖化酶（160U/g干料），分别置于30℃、33℃、

3540℃以及变温控制（及0-16h温度控制为33℃，16-过程控制时均于h为35℃，40h之后为16h添加糖化酶34℃）进行发酵对比试验。5U/g干料。待发酵结束后对发酵液进分析化验。1.2.3按酒精耐受

1.2.1扩培菌种，然后取1mL种子液至10mL

乙醇体积分数为18%、20%、22%、24%、26%、28%的麦芽汁液体试管中，培养8h后吸取1mL培养液涂1.2.4YEPD固体培养基平板，按温度耐受

观测平板中菌落的生长情况。1.2.1扩培菌种，然后各取0.4mL种子液至

10不同温度下mL麦芽汁液体试管中（50℃、55℃、3060℃℃培养、65℃16、70h，然后置于

℃、75℃、

80吸取℃，1做mL2培养液涂个平行）水浴YEPD10固体培养基平板，min或20min培养，观测平

然后板中菌落的生长情况。1.2.5按pH1.2.1耐受

扩培菌种，然后各取0，3mL种子液至

10管中，mL置于不同30pH（℃2培养、3、416、5h、，6测定吸光度。、7、8、9）的YEPD液体试1.2.6按糖度耐受［8］

1.2.1扩培菌种，然后各取0.3mL种子液至

10和mL60%不同糖，蛋白胨含量为（10%、15%20、20%g/L，、酵母膏含量为25%、30%、40%10、50%

g/L，pH养结束测定吸光度。为5，8）含量的液体试管中，置于30℃培养。培1.2.7耐盐试验［8］

按1.2.1扩培菌种，然后各取0.3mL种子液

至10mL不同盐（添加NaCl至0、1、3、5、7、9、11、13、1530g/100mL2℃培养24）h含量的，培养结束分别测定吸光度。YEPD液体试管中扩培，置于2.1

结果与分析

如图最适生长温度试验结果

1所示，两种酵母的吸光度和质量体积浓

度以及其平均值的变化曲线的最高点均集中在30-

35为℃30-35之间，℃因此得出。试验表明，B4酵母菌最适生长的温度范围新菌株遗传了老菌株的生长温度特性，这有利于菌株的生产应用。2.2

试验一、最适发酵温度试验结果

二、三为酵母B4试验结果。从图2、图3可以看出，两种酵母的最适发酵温度均在33℃左

2.01.81-L）m1.6001g·（1.4/度浓体1.2B4酵母菌1.01308酵母0.825283033353740酵母培养温度/℃

图1

两种酵母菌最适生长温度试验结果

Fig.1

Testresultsofoptimumgrowthtemperature

fortwokindsofyeasts

6218.017.5

-1发酵终了酒精/%·（v/v）2019年第6期8683平均淀粉利用率/%80777471

30333533-35-3468

17.016.516.015.515.014.514.0

试验一试验二试验三酵母1308试验一试验二试验三酵母1308发酵温度控制/℃

30333533-35-34

发酵温度/℃

图2

Fig.2

两种酵母在不同温度下的发酵结果对比

Comparisonoffermentationresultsoftwoyeastsatdifferenttemperatures

图3

Fig.3

温度变化对两种酵母发酵液淀粉利用率的影响

Effectoftemperaturechangeonstarchutilizationrateoftwoyeastfermentationbroth

右。发酵温度继续由33℃升高至35℃，淀粉利用率出现突然下降的趋势，说明35℃的发酵温度不适合酵母菌的发酵，而现有发酵温度控制工艺33℃-35℃-34℃的控温模式下，两种酵母表现相当，且与制时可适当地提高发酵温度，有利于降低能耗。2.3

酒精耐受

体积分数下的耐受性就开始下降。结果分析表明，酵母B4对酒精的耐受性优于母株1308。2.4

试验结果表明，两种酵母的温度耐受性能基本温度耐受性对比

33℃基本吻合。试验表明，在实际生产中，过程控

相当。在水浴时间为10min的条件下，酵母普遍可耐受至60℃的温度，个别可耐受80℃的水浴温度；在水浴时间延长至20min的条件下，菌体对温度的耐受情况有了明显的变化，菌体能够普遍耐受住55℃高温。而超过30min的情况下，酵母在45℃就只能部分耐受。说明过高温度下，菌株生存时间越

试验表明，B4酵母普遍可耐受16%酒精，大部

分可耐受18%酒精，少部分可耐受至24%酒精，个别能耐受26%的酒精浓度。而酵母1308在18%酒精

表1

Tab.1

酒精含量（/V/V，%）

酵母B4酵母1308

两种酵母对酒精含量的耐受性对比

Comparisonofalcoholcontenttoleranceontwoyeastsfermentation

1416182022242628＋＋＋＋

＋＋＋＋

＋＋＋-

＋-＋-

＋---＋-----------注：“＋＋”表示两个平皿上均有菌落长出，“＋-”表示只有一个平皿上有菌落长出，“--”表示两个平皿上均无菌落长出，下同。

表2

Tab.2

水浴温度/℃

10min酵母B4

20min30min

酵母1308

10min20min30min37两种酵母对温度耐受性比较

Comparisonoftemperaturetoleranceoftwoyeasts

404550556065707580＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋

＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋

＋＋＋＋＋-＋＋＋＋＋-

＋＋＋＋--＋＋＋＋＋-

＋＋＋＋--＋＋＋---＋＋＋---＋＋＋---＋-----＋-----

＋＋----＋-----

＋-----＋-----

＋-----------第55卷（总第214期）乔建援等：筛分的优良酿酒酵母菌株性能研究

63长，存活率越低，酵母在酒精发酵时，温度控制应尽量的精确。2.5

试验表明，pH耐受性对比

两种酵母的pH的耐受性基本相

当。培养液pH过高或过低均不利于酵母菌的生长。在培养液pH为2时酵母几乎不生长，在3-7之间生长较好，在pH为4-6时酵母生长最好，而碱性环境不利于酵母菌的生长。

5.04.54.0m3.5n053.06/度2.5光吸2.01.5酵母B41.0酵母13080.502345pHCK值

6789图4

两种酵母对pH耐受性对比

Fig.4

ComparisonofpHtoleranceoftwoyeasts

2.6

糖度耐受性试验中种子培养糖度耐受性对比

8h，接种含糖培养

基，分别在16h、48h测培养基的吸光度。两种酵母的试验结果对比如表3所示。

试验结果表明，两种酵母在糖含量10-20g/

100浓随之大幅度增加；mL之间，随着糖含量的增加，在糖含量25-60延长培养时间，g/100mL，随着

菌

表3两种酵母对糖度耐受性的结果对比

Tab.3

Comparisonofsugarcontentstoleranceof

twoyeasts

糖含量/g/100mL

酵母B4（OD600）酵母1308（OD1016h152.928.8248h16h600）203.549.622.828.8748h252.629.563.563.179.46303.07402.9210.112.959.63501.789.132.669.60600.446.521.656.690.325.473.220.204.460.201.420.22糖含量的增加，菌浓却呈现与之负相关的趋势，即糖含量越高，菌浓越低，说明该糖含量对酵母菌的生长具有抑制作用，25-40g/100mL的糖含量可部分抑制B4酵母菌的生长，50-60g/100mL的糖含量可完全抑制B4酵母菌的生长。其中B4酵母对高糖的耐受性略优于母株1308。2.7

由图耐盐试验

5可以看出，两种酵母对氯化钠的耐受性基本一致。随着培养液中盐含量的逐渐增加，对酵母菌的抑制作用逐渐增强，在NaCl含量为3g/100mL时，酵母的生长受到部分抑制；在NaCl含量为9g/际生产中，100mL时，应注意氯离子与钠离子的添加量。

酵母的生长几乎受到完全抑制。因此实

5.04.54.0酵母B43.5酵母1308006D3.0O/度2.5光吸2.01.51.00.50.0013579111315氯化钠添加量/g·（100mL）

-1

图5盐浓度对两种酵母菌生长的影响

Fig.5

Effectsofsaltconcentrationonthegrowthoftwoyeasts

3

3.1

结论

通过试验将酵母菌B4的性能汇总如下。

表4

B4酵母菌相关生长及发酵性能汇总表

Tab.4

SummaryofyeastB4growthandfermentation

function

项目

参数

最适生长温度/℃最适发酵温度/℃30、33、33-35-3430-35酒精耐受（/V/V）三种控温模式均可

温度耐受/℃55℃（水浴≥16%20min）

糖度耐受pH耐受

/g/100mL3-7耐盐/g/100mL25之间正常生长，可部分抑制，4-6之间生长良好3可部分抑制，509以上可完全抑制

可完全抑制643.2

通过试验表明，B4菌株在糖度、温度、酒精度

2019年第6期［4］BOULTONR.Thepredictionoffermentationbehavior

（1）：40-45.

byakineticmodel［J］.Am，J，Enol，Vitic，1980，31

这三方面的耐受性优于母株1308。而其他方面的性能基本与1308相当。说明新菌株B4可以进一步提高淀粉的转化率，在现有工艺中提高发酵水平，实现节能减排的目的。参考方献

［1］黄平，曹健军，张肖克，等.应用浓醪发酵技术推动酒精

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characteristicsandidentification，3rdedition［J］.PediatricDermatology，2001，18（6）：547-547.2676-2684.

（上接第49页）

下降，因为回生值越高老化程度越大［16］，所以发酵导致米粉老化程度和淀粉结晶程度减小，进而使水分更容易进入米粉内部。3

结论

在方便粉丝生产工艺中，首先用植物乳杆菌、

［7］李芸.发酵米粉生产过程中的菌相变化及发酵对米粉

品质的影响［D］.中国农业大学，2015.

［8］张玉荣，周显青，李庆光，等.植物乳杆菌发酵大米粉及

其淀粉特性变化［J］.粮食与饲料工业，2012（8）：18-22.［9］CHARUTIGONC，JITPUPAKDREEJ，NAMSREEP，

etal.Effectsofprocessingconditionsandtheuseof

modified

starch

and

monoglyceride

on

ScienceandTechnology，2008，41（4）：642-651.

some

毕赤酵母、根霉或混合菌种对米浆进行发酵，对米浆的RVA黏度性质产生影响，发酵组米浆的峰值黏度、谷值黏度和崩溃值和最终黏度都得到了显著提高，回生值有显著降低。而增加发酵工艺生产的方便粉丝硬度、弹性和拉伸距离都有显著提升。同时，发酵工艺也改善了发酵方便粉丝的感官评分、蒸煮特性和复水性。尤其是混合菌种发酵方便粉丝感官评分最高达到86.3，断条率和损失率降低为7.73%和4.96%，复水时间最短可达到270±21s。参考文献

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