全 文 ：文章编号:1002-8110(2004)05-0094-02
He-Ne激光对啤酒酵母的影响
张智维 ,杨　辉
(陕西科技大学 ,陕西 咸阳　712081)
摘　要:用He-Ne激光对啤酒酵母进行照射 , 发现照射 5min 时 ,活菌数最高 ,并且分解糖的能力最强 , 随着照
射时间的延长 , 活菌数和分解糖的能力也随着下降。另外在计数时 , 发现平板上出现了大小不均一的菌落 ,可
能有诱变株产生。
关键词:啤酒酵母;He-Ne 激光;生物效应;活菌数
中图分类号:TS262.5;TS261.11　　　　文献标识码:A
　　用激光照射酵母菌 ,可以通过产生光 、电 、热 、压力和电
磁效应的综合作用 ,直接或间接地影响酵母菌引起细胞 DNA
或 RNA改变 , 导致酶的激活或钝化 , 进而引起细胞分裂和细
胞代谢活动的改变[ 1 ～ 2] 。啤酒酵母是啤酒工业的重要生产
菌种 ,它的优劣直接关系着啤酒质量的高低。本文主要用
He-Ne激光对啤酒酵母的活菌数和降糖作用进行了初步研
究探讨 ,为生产实践提供理论依据。
1　材料与方法
1.1　材料　啤酒酵母:陕西科技大学生命科学与工程学院
微生物室提供;麦芽汁固体培养基;麦芽汁液体培养基;0.
85%的生理盐水溶液;HJ-2B 型 He-Ne 激光器(输出功率
5mW , 光斑直径 1mm)南京光学仪器厂;短焦距凸透镜(用于
扩束);2X-C 生物显微镜 上海光学仪器厂;电热培养箱 江
苏省东台县电器厂;有机制备仪一套。
1.2　方法
1.2.1　酵母菌菌种活化
一次活化:在无菌操作下 , 将酵母菌接种于麦芽汁固体
培养基 ,于 28℃培养箱中 24h。
二次活化:取活化一次的酵母菌并将其接种于麦芽汁液
体培养基 ,于 28℃培养箱中 20h。
1.2.2　激光照射
取 2mL活化二次的酵母培养液于 9 支无菌试管中 ,将这
9 支试管进行编号:5 , 10 , 15 , 20 , 30 , 40 , 60 , 80 , CK(CK 为未照
射组作为参照 , 5 , 10 , 15 , 20 , 30 , 40 , 60 , 80 为照射时间 ,单位为
min);编号完后 , 振荡均匀 , 进行激光扩束(将凸透镜置于激
光输出端口)照射 , 照射距离 30cm , 扩束直径 3mm , 照射方法
为由试管底垂直向上照射。
1.2.3　照射酵母液浓度的确定
将活化好的酵母培养液进行稀释 , 用显微镜观察计数
法[ 3]对稀释液进行计数 ,以便于确定哪些浓度作为目标照射
浓度。
1.2.4　酵母菌的活菌记数
用稀释平板记数法[ 3]进行记数 , 同时观察各试样的菌落
形态。
1.2.5　酵母菌的发酵实验[ 4]
每个照射剂量试样吸取 3mL 于 200mL 发酵培养基中 ,
28℃发酵 7d。
1.2.6　发酵试验酒精度的测定
用比重法测定。
2　结果与讨论
2.1　激光对酵母菌细胞数的影响　激光照射后的酵母菌 ,
培养 48h , 用肉眼观察法对活菌落计数 , 结果见表 1。
　　表 1 He-Ne 激光对酵母菌细胞数的影响
照射时间(min) 5 10 15 20 30 40 60 80 ck
细胞数(个/mL)×107 9.3 9.1 8.9 7.7 7.3 4.1 3.5 3.1 7.2
增长/下降 +2.1 +1.9 +1.7 +0.5 +0.1 -3.1 -3.7 -4.1 0.0
变化率(%) +29.2 +26.4 +23.6 +6.9 +1.4 -43.1 -51.4 -56.9 0.0
　　从表 1 可以看出 , 分别用 8 个剂量(5 , 10 , 15 , 20 , 30 , 40 ,
60 , 80)的 He-Ne激光照射酵母菌细胞 ,照射 5min时 , 活细胞
数最高 , 与对照组比较 ,细胞增长率在 20%～ 30%之间。 当
照射时间延长至 40min 以上时 , 细胞平均数量下降达到
50%。
收稿日期:2004-05-06
作者简介:张智维(1967-),女 , 陕西省人 , 在读研究生 , 工程
师。
　　He-Ne激光对细胞的促进增殖作用是由光动力作用引
起的。光动力作用的基质可以是个体 、组织 、细胞或细胞器。
在细胞成分中生物膜是最重要的作用基质。 光动力作用机
制主要是破坏膜脂 ,使脂肪酸氧化从而使膜变得脆弱。过氧
化物诱发的自由基氧化作用则造成整个膜的破坏[ 5] 。适当
剂量的激光可使酵母菌细胞膜变薄 , 使得细胞裂殖更容易 ,
从而使酵母菌的繁殖在相同时间内比对照组更快;过量的照
射剂量则会破坏整个细胞膜 , 使细胞死亡 , 同时裂殖出来的
芽孢容易受到破坏导致死亡 ,从而使细胞数量减少。
第 31卷　第5期
2 0 0 4 年 9 月　　　　　　　　　　　　　　　　　　
酿　　酒
LIQUORMAKING
　　　　　　　　　　　　　　　　　　Vol.31 , No.5
Sep., 　2004
2.2　激光对酵母菌产酒率的影响
用照射后的酵母菌试样进行发酵试验 , 发酵结束后 , 测
定其酒精含量 ,结果见表 2。
　　表 2 He-Ne激光对酵母菌乙醇发酵的影响
辅照时间(min) 5 10 15 20 30 40 60 80 CK
乙醇含量%(v/ v) 8.8 9.5 8.8 8.5 8.3 7.6 6.4 6.6 8.3
增长/下降 +0.5 +1.2 +0.5 +0.2 +0.0 -0.7 -1.9 -1.7 0.0
含量变化率(%) +6.0 +14.5 +6.0 +2.4 +0.0 -8.4 -22.9 -20.5 0.0
　　从表 2 可以看出:不同照射量对酵母菌的发酵作用也有
一定的影响 ,其中以 5 、10 、15min 的照射时间最好 , 与对照比
较 ,乙醇发酵含量变化在 6.0 ～ 15%之间。在照射时间延长
至40min以上时 ,乙醇发酵含量降低达 60%, 此结果同样反
映激光对细胞有一定的生物效应。
激光照射酵母菌后 , 可使组织在几毫秒时间内引起 200
～ 1000℃的升温 ,或组织中的温度达到 45 50℃,维持 1min 左
右 ,二者都能引起蛋白质破坏 , 细胞内的其他一些物质发生
改变 , 特别是某些酶的功能降低 , 使某些代谢途径受到损伤 ,
致使细胞不能进行正常的生化反应[ 6] , 引起乙醇含量的变
化。
2.3　酵母菌的发酵性能比较　激光照射后的酵母菌在发酵
前期 ,发酵液中的气泡比对照组少 , 但后期则比对照组多 , 且
发酵时间比对照组长。说明激光辐照对酵母菌细胞有一定
的损伤作用 ,细胞在发酵初期有一段修复期 , 修复期过后可
以进行正常的发酵作用。有些照射时段的发酵作用较强 , 说
明这一时段的酵母菌发酵效率比其它组高 ,能充分利用培养
基中的糖。
2.4　激光对菌落的影响　对照组平板上菌落大小均一 , 记
数平板上出现了大小不均一的菌落 , 明显区别于对照组的菌
落特征。这可能是激光照射对酵母菌产生了诱变效果 ,出现
了诱变株。由于激光的照射 ,酵母菌细胞内先产生了某些自
由基(如氢氧自由基 、氢自由基等), 而这些自由基都不稳定 ,
很容易形成具有氧化效应的过氧类物质 , 它们可以对酵母菌
细胞内 DNA 分子上的碱基结构发生改变 , 也有可能造成
DNA分子的断裂 , 最终导致基因的突变和诱变株的产生[ 7] 。
3　结论
3.1　He-Ne 激光对啤酒酵母有一定的生物效应。 经照射
后的酵母菌 ,活细胞数 、产酒率均有变化 , 对其发酵性能也有
一定的影响 ,还可能有诱变株产生。
3.2　He-Ne 激光照射酵母菌细胞 , 随着时间的变化 , 对其
活细胞数有一定的影响。在 5、10 、15min 的照射时段 ,活细胞
数最高 , 细胞增长率在 20%～ 30%之间;当照射时间延长至
40min以上时 ,细胞平均数量下降达到 50%。
3.3　He-Ne 激光对酵母菌产酒率也有一定的影响。在照
射5min时 , 乙醇发酵含量变化在 6.0%～ 15%之间 , 照射时
间延长至 40min 以上时 ,乙醇发酵含量降低达60%。
3.4　激光辐照对酵母菌细胞有一定的损伤作用 , 表现在发
酵初期有一段修复期 , 修复期过后可以进行正常的发酵作
用。
3.5　激光照射后 , 记数平板上出现了大小不均一的菌落 , 明
显区别于对照组的菌落特征。这可能是激光照射对酵母菌
产生了诱变效果 ,出现了诱变株。
[ 参考文献]
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[ 7] 谢锦云.激光科技.1981.2 ,236.
The Study to biological effects of Saccharomyces cereveseae by He-Ne laser
ZHANG Zhi-wei ,YANGHui
(Shaanxi University of S cience and Technology , Xianyang , Shaanxi province , 712081 , china)
ABSTRACT:Saccharomyces cereveseae was irradiated with He-Ne laser.Results showed that the number of active yeast cell was largest
and the ability of yeast cell s degrading carbohydrate reached the best point just at five minutes irradiating point , then they were decreased with
the increasing of irradiating.Also the tribes shapes and sizes of great irradiated with He-Ne laser were different.In the case , some variation
strains were obtained.
KEY WORDS:Saccharomyces cereveseae;He-Ne laser;biological effects;active bacteria amount
·95·第 5期　　　　　　　　 　张智维 ,等:He-Ne激光对啤酒酵母生物效应的研究