全 文 ：浅谈啤酒酵母的研究与发展
单连菊　张双玲
(青岛啤酒集团公司科研中心 , 266101)
摘　要:论述了优良啤酒酵母的所应具备的特点及性能要求 , 阐述了啤酒酵母的主要研究动
态及研究进展 , 利用基因工程优化的酵母菌种 , 以及固定化酵母的研究和开发利用。
关键词:啤酒酵母　菌种　基因工程　固定化酵母
随着人们生活水平的不断提高 , 对啤酒的需求量越来越大 , 对啤酒质量的要求也越来越高。在影
响啤酒质量的诸多因素中 , 酵母菌种的好坏起着至关重要的作用 , 可以说酵母是啤酒的灵魂。高质量
的啤酒当然需要性能优良的酵母菌种。
评价酵母菌种优良与否 , 主要从以下几个方面考虑:
1　形态学上的要求:细胞形态为圆形或卵圆形 , 优良菌株酵母短轴与长轴之比为 1∶(1.1 -
1.3), 细胞大小趋向于中小型体积为 (100 um3-160 um3), 相同接种量 , 细胞比表面积大 , 发酵速
度快。
2　生理学要求:希望选择繁殖速度快的菌株 , 细胞倍增时间短 , 细胞密度增长快 , 缩短接种后
的停滞期 , 很快进入对数生长期。
3　发酵力的要求:主要指酵母对糖的发酵能力 , 希望酵母具有良好的合成麦芽糖和麦芽三糖渗
透酶的能力 , 使酵母能利用麦芽糖 、 麦芽三糖进行发酵 , 提高发酵度。
4　凝聚性和沉淀能力:凝聚性太强的酵母一般发酵速度较慢 , 发酵度偏低 , 双乙酰还原慢 。要
求酵母凝聚性适中 , 即能达到较高的发酵度 , 又沉淀坚实 , 发酵完毕后能顺利从发酵液中分离。
5　双乙酰峰值和还原速度:希望双乙酰峰值低 , 还原速度快。
6　挥发性风味物质:要求酵母最终代谢产物赋予啤酒以良好的风味。
7　酵母对压力的耐受力:希望酵母对压力有较强的耐受力。
8　酵母的稳定性:希望酵母能抗变异 , 连续发酵 10 代以上发酵速度 、 发酵度 、 双乙酰含量及酒
的风格无显著变化。
9　主酵液和成品啤酒的风味品尝:不能有特殊的异香 、 异味。
10　啤酒泡沫特性:希望泡沫洁白细腻。
对于啤酒酵母的研究大致可分为四个阶段:
一 、 从自然界或生产过程中分离菌种 , 这是一个自然筛选阶段。
二 、 用物理 、 化学因子诱变菌种 , 即酵母的遗传与变异 , 其中物理因素包括高温 、 紫外线 、 X-
射线 、δ-射线 、 β-射线 、 快中子 、 激光等 , 其中认为快中子较为有效。化学诱变剂包括亚硝酸 、 乙
基磺酸甲烷 (EMS)、 硫酸二乙酯 (DES)、 N-甲基-N′-硝基-N-亚硝基胍 (MNNG)、 亚硝基乙
基脲 (NEU)、 氮芥 、 乙烯亚胺 、 羟胺 、 氧化锂 、 碱基类似物等 , 其中认为 EMS 较为有效 , 称为超诱
变剂。国内生产常用的氮芥 、 乙烯亚胺 、 紫外线 、 X-射线均有较好的诱变效果。通过诱变 , 可以获
得改变了遗传特性的变异菌株。
三 、 杂交 、 原生质体融合 , 这是在细胞水平上构建新菌株。杂交育种是依靠酵母的生活史 , 利用
其具有不同遗传特性和相反交配型的细胞能产生新的双倍体 , 杂交后的新菌株应具有稳定的遗传特
性 , 否则就没有实用价值。通过杂交获取满足生产需要的某些特有性能。原生质体融合包括种内种间
融合。
四 、 分子遗传与育种的研究 , 这是在分子 、 基因水平上构建工程菌 , 即所谓的基因工程 , 国内基
因工程技术在酵母方面的研究始于 1978 年 , 1979 年得到第一个 2 um 的啤酒酵母的质粒。 进几年此
项技术发展较快 , 由于基因重组技术的开展 , 根据生产需要 , 可以改变酵母的某些特性。国外在这一
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领域的研究更深更广 , 已将啤酒酵母的 16 条染色体通过电泳分离出来 , 并将其 DNA 序列全部定位 ,
国内目前还未达到这一水平。
目前通过基因重组技术来改变酵母菌种的遗传特性 , 使它具有生产所需要的某些优良性状 , 正在
进行的研究试验有以下几个方面:
1.高发酵度的酵母菌株:从许旺氏酵母属将编码糖化酶的基因转化到啤酒酵母中 , 主要是提高
酵母分解麦芽三糖的能力 , 提高啤酒的发酵度 , 此类菌株主要用来做干啤和高浓稀释酒 (淡爽型啤
酒)。
2.具有 β-葡聚糖酶的酵母菌种:将木霉或枯草芽孢杆菌编码 β -葡聚糖酶的基因转移到啤酒酵
母中 , 使啤酒中的高分子 β-葡聚糖得以分解 , 降低啤酒粘度 , 加快啤酒过滤速度。
3.改善酵母凝聚性的菌种:将控制凝聚性的基因主要是 FLO1 基因转移到非凝聚性酵母中 , 改
善其凝聚性 , 发酵后便于收集酵母 , 啤酒过滤快。
4.产生胞外蛋白酶的菌种:将野生酵母中编码胞外蛋白酶的基因克隆到啤酒酵母中 , 发酵时蛋
白酶分泌到细胞外 , 将高分子蛋白质分解 , 有利于提高啤酒的非生物稳定性。
5.具有α-乙酰乳酸脱羧酶的酵母菌株:啤酒酵母本身不含α-乙酰乳酸脱羧酶 , 将枯草芽孢杆
菌编码α-乙酰乳酸脱羧酶的基因克隆或整合到啤酒酵母中 , 可大大减少双乙酰的形成 。
6.能消除自由基的酵母菌株:将桑蚕的这一基因克隆到啤酒酵母中 , 能有效消除啤酒中的自由
基 , 提高啤酒的风味稳定性。
7.增加 SO 2含量的菌株:酵母的 MET10 基因编码一种亚硫酸盐还原酶所必需的多肽 , 此酶使
SO2及其化合物断裂 , 阻止其在细胞中聚集。通过基因工程将酵母菌株的 MET10 基因失活 , 使其失去
了亚硫酸盐还原酶活性 , 在发酵中产生较多的亚硫酸盐及 SO2 , SO2 及亚硫酸盐作为一种抗氧化剂 , 在
啤酒中含量增加对啤酒的稳定性有利 , 用此种酵母生产的啤酒的风味稳定性比用常规酵母高得多。
此外将要开发的菌种还有:H2S 含量低的菌株 , 类胆固醇含量高的菌株 , 耐高酒精度 、 高渗透压
的菌株 , 耐高温的菌株 , 抗污染的菌株 , 抗老化的菌株 , 增加醋酸乙酯含量的菌株 , 能利用淀粉的菌
株 , 改善泡沫的菌株及无醇啤酒的菌株等等。通过这些工作的进一步展开 , 使我们能够科学地控制啤
酒酵母的遗传特性 , 使其变得符合要求 , 使啤酒酿造技术更为合理 , 便于控制。
酵母菌种的保藏和酵母的分离培养同等重要 , 若保藏不当 , 不但会使酵母污染 、 衰老 , 而且会使
酵母退化 、 变异甚至死亡 , 直接影响生产。对于纯种原菌的保藏常用的方法有:固体斜面保藏 , 液体
试管保藏 (磷酸盐缓冲液或蔗糖溶液保藏), 真空冷冻干燥保藏 , 液氮保藏。啤酒厂保藏菌种大都采
用前三种方法 , 简单易行 , 对于利用基因工程所构建的具有优良特性的工程菌的保藏 , 最好选用后两
种保藏方法 , 变异率低 , 保藏时间长。
随着啤酒工业的不断发展 , 人们开始研究用固定化酵母进行发酵 , 固定化细胞技术应用于酿酒主
要是因为固定化酵母细胞浓度高 , 发酵速度快 , 可缩短发酵周期 , 减少操作费用。国外用固定化酵母
实验始于 1892 年 , 第一次将固定化细胞用于工业酿造发酵系统是从 1970 年开始的。用于细胞固定化
的主要载体有:纤维素 、 多孔玻璃 、 陶瓷微粒 、 硅藻土 、 聚氨基葡糖微粒等 , 通过各种载体物理特性
的比较 , 认为聚氨基葡糖微粒为载体具有更多的优越性。主要的生物反应器类型有:气体提升式反应
器 , 混合床反应器 , 流化床反应器。用各种反应器所制得的啤酒 , 通过理化指标的分析及风味特征的
比较发现用流化床反应器所制得的啤酒的质量更接近于商业啤酒 (常规发酵啤酒)。目前这一研究正
处在中试规模阶段 , 应用于大规模生产还需要一段时间的探索和试验。
参考文献
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(收稿日期:1999-05-20)
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