全 文 ：高产SO2啤酒酵母菌株发酵性能的研究
王 艳,陈叶福,王鹏银,肖冬光
(天津市工业微生物重点实验室,天津科技大学生物工程学院,天津300457)
摘 要:主要对高产二氧化硫啤酒酵母突变株 M8的发酵性能和遗传稳定性进行了研究。啤酒发酵实验结果
表明,突变株M8发酵性能较好。突变株M8第 20代菌株发酵的啤酒的二氧化硫生成量比原株 S-5提高了
20.72%,硫化氢生成量降低了49.3%,遗传稳定性良好。
关键词:二氧化硫;啤酒酵母;发酵性能
中图分类号:TS262.11;TS262.5 文献标识码:B
本实验室已选育得到一株适量高产二氧化硫的啤酒酵母
菌株 M8。本文主要对该菌株的发酵性能及遗传稳定性,与原
株进行了对比研究,为进行生产规模的发酵提供依据。
1材料与方法
1.1菌种
啤酒酵母 S-5,啤酒酵母 M8为菌株 S-5经紫外诱变后
获得的高产SO2菌株,本实验室保藏。
1.2培养基
麦芽汁培养基:将麦芽粉碎糖化制得,糖度 10°Bx,pH自
然。
醋酸铅显色平板:YEPD固体培养基加0.05%醋酸铅。
不同硫源鉴别培养基:葡萄糖 2%,氯化钠 0.01%,磷酸二
氢钾 0.15%,氯化镁 0.4%,氯化钙 0.01%,碘化钾 0.01%,磷酸
氢二铵 0.1%,维生素母液 0.1%,微量元素母液 0.1%,硫化钠
(或亚硫酸钠)5mg/L,琼脂2%,pH5.0～6.0。
1.3实验方法
1.3.1菌种传代
啤酒酵母菌株 M8在麦芽汁斜面培养基连续转接 20代,
分别取第1、5、10、15、20代菌株进行实验,各代菌株依次编号
为M-1、M-5、M-10、M-15、M-20。
1.3.2啤酒发酵实验
将斜面上的菌种接到装有 50mL麦芽汁的三角瓶中,
28℃静置培养 24h。按 10%的接种量接入麦芽汁发酵培养基
中,12℃恒温发酵8d。
1.4主要分析方法
1.4.1啤酒中总二氧化硫的测定:碘量法[2]。
1.4.2硫化氢的测定:亚甲基兰分光光度法[3]。
1.4.3凝聚性、发酵度、死灭温度的测定见参考文献[4]。
1.4.4MET10基因的测序:委托TaKaRaBiotechnology公司完
成测序。
2结果与讨论
2.1突变株M8与原株凝聚性、发酵度和死灭温度的比较
酵母菌的凝聚性、发酵度和死灭温度在生产上具有特殊
的重要性,是菌种选育的重要参考指标。凝聚性不同的酵母,
其沉降速度也不一样,发酵度也有差异。如果酵母菌菌种发生
变异、或污染杂菌、或已经退化,则其凝聚性、发酵度和死灭温
度都将发生改变,给生产带来困难。因此,分别对不同代数突
变株 M8与原株 S-5的凝聚性、发酵度和死灭温度进行比较,
结果见表1。
表1 不同代数啤酒酵母突变株与原株发酵性能比较
从表 1可以看出,突变株 M8各代菌株的凝聚性与原株
S-5相差不大,都属于强凝聚性酵母;死灭温度均为 52℃,在
正常值的范围内;突变株 M8各代菌株的外观发酵度和真正
发酵度均高于原株,说明紫外诱变对菌株的发酵度产生了一
定的影响,但突变株各代之间的发酵度相差不大。
2.2突变株M8与原株发酵速度的比较
啤酒酵母的发酵速度与菌种有很大关系。酵母的麦芽糖
渗透酶活力和麦芽三糖渗透酶活力是控制麦芽糖和麦芽三糖
发酵的重要因素,对发酵速度影响很大[5]。在同样发酵条件下,
酵母的发酵速度越快,发酵液 pH降低也较快,有利于提高啤
酒的稳定性。将突变株 M8第 1、5、10、15、20代菌株与原株
S-5同时进行啤酒发酵试验,每天用糖度计测定发酵液外观
浓度,对比其发酵速度,结果见表2。
收稿日期:2007-07-10
基金项目:天津市自然科学基金资助(05YFJMJC03000)
作者简介:王 艳(1982-),女,山西太原人,硕士研究生,研究方向为
酵母菌遗传改良与育种。
通讯作者:肖冬光(1956-),教授、博士生导师,xdg@tust.edu.cn。
菌号
S-5
M-1
M-5
M-10
M-15
M-20
本斯值/mL
2.8
3.0
3.0
3.0
2.8
2.8
外观发酵度/%
75.31
77.36
77.36
77.61
76.60
76.08
真正发酵度/%
62.08
65.13
65.38
65.89
64.86
64.86
死灭温度/℃
52
52
52
52
52
52
第34卷 第5期
2007年 9月
酿 酒
LIQUOR MAKING
Vol.34.№.5
Sep.,2007
文章编号:1002-8110(2007)05-0069-03
· 69·
从表 2可以看出,突变株 M8各代菌株与原株 S-5发酵
速度基本一致。发酵前3d为发酵的高泡期,平均每天降糖约
1.5~2°Bx。第5d开始,降糖速度逐渐减慢,发酵进入后期。
2.3突变株M8遗传稳定性实验
2.3.1醋酸铅显色平板实验
酵母代谢产生的硫化氢与培养基中的醋酸铅反应生成硫
化铅,使菌落颜色呈黑色。黑色菌落是产生硫化氢较多的菌
株,而白色或淡棕色菌落则是不产生硫化氢或少产生硫化氢
的菌株。高产二氧化硫啤酒酵母突变株 M8,由于硫代谢途径
的变化,菌株的硫化氢生成量比原株有所下降。将突变株 M8
第 1、5、10、15、20代菌株与原株 S-5分别划线于醋酸铅显色
平板,28℃培养 3～4天,待长出菌落后,观察菌落显色情况,
如图1所示。
图1醋酸铅显色平板
从图 1可以看出,突变株 M8各代菌株在醋酸铅显色平
板上生长的菌落颜色均呈白色或浅棕色,原株S-5菌落颜色
呈深棕色。
2.3.2不同硫源鉴别培养基实验
将突变株 M8第 1、5、10、15、20代菌株与原株 S-5分别
划线于以亚硫酸钠或硫化钠为唯一硫源的鉴别培养基上,
28℃培养3～4d,观察菌落生长情况,如图2所示。
从图 2可以看出,突变株 M8各代菌株在含不同硫源的
鉴别培养基上生长情况较一致:具体表现为在以亚硫酸钠为
唯一硫源的培养基上菌落生长较小;而在以硫化钠为唯一硫
源的培养基上菌落生长较大。突变株与原株相比较,突变株对
亚硫酸钠的利用情况较原株差,而对硫化钠的利用,二者没有
明显区别。
(a) (b)
图2不同硫源平板生长情况
(a:亚硫酸钠为唯一硫源的平板 b:硫化钠为唯一硫源的平板)
通过对编码亚硫酸盐还原酶 α 亚基的 MET10进行克隆
和测序,结果表明经过紫外诱变,突变株 M8与原株 S-5的
MET10的启动子部分和结构基因区域均没有发生变化。分析
可能存在MET10转录后的调控[6]或是编码亚硫酸盐还原酶的
其它基因受到了损伤,引起亚硫酸盐还原酶的部分失活。硫代
谢途径中亚硫酸盐到硫化物的代谢流发生变化,使得酵母不
能很好地利用亚硫酸钠,而对硫化钠的利用不受影响。
2.3.3二氧化硫生成量测定
二氧化硫是啤酒生产过程中常用的一种抗氧化剂。一般
来说,啤酒中二氧化硫含量越高,啤酒的风味稳定性越好。经
实验室选育得到的高产二氧化硫啤酒酵母突变株 M8要应用
于实际生产,需对其遗传稳定性进行研究。
将突变株 M8第 1、5、10、15、20代菌株与原株 S-5同时
进行发酵实验,按照 1.3.2的方法,12℃发酵 8d后,测定发酵
液中总二氧化硫生成量,结果见图 3。从图 3可以看出,突变
株M-20的二氧化硫生成量比原株S-5提高了20.72%。
2.3.4硫化氢生成量测定
硫化氢是对啤酒风味影响较大的挥发性含硫化合物。硫
化氢不仅本身对啤酒风味产生影响,它还是其它挥发性含硫
化合物形成的关键物质。所以控制啤酒中硫化氢的生成量非
常重要。将突变株 M8第1、5、10、15、20代菌株与原株S-5同
时进行发酵实验,按照 1.3.2的方法,12℃发酵 8d后,测定发
酵液中硫化氢生成量,结果见图5。
从图4可以看出,啤酒酵母突变株M8各代菌株的硫化
氢生成量相差不大,其中M-20的硫化氢生成量比原株S-5
下降了49.3%。结合图1、图2、图3、图4可以看出突变株
M8遗传稳定性良好。
3结论
高产二氧化硫啤酒酵母突变株M8的发酵性能较好。经
表2 发酵速度变化曲线
二
氧
化
硫
生
成
量
(
m
g
/
L
) 25
20
15
10
5
0
S-5 M-4 M-5 M-10 M-15 M-20
图3 突变株与原株二氧化硫生成量的比较
第五期 2007酿 酒
原株糖度/Brix
M-1糖度/Brix
M-5糖度/Brix
M-10糖度/Brix
M-15糖度/Brix
M-20糖度/Brix
0h
10
10
10
10
10
10
1h
7.9
7.3
7.35
7.78
7.32
7.78
2h
6.6
6.23
6.03
6.3
6.2
6.2
3h
4.75
4.15
4.1
4.6
4.58
4.3
4h
3.38
3.3
3.8
3.65
3.15
3.5
5h
2.7
2.6
2.58
2.5
2.43
2.4
6h
2.42
2.4
2.41
2.4
2.42
2.3
7h
2.44
2.4
2.35
2.42
2.4
2.3
8h
2.4
2.37
2.35
2.4
2.38
2.3
· 70·
硫
化
氢
生
成
量
(
μ
g
/
L
)
图4突变株与原株硫化氢生成量的比较
30
25
20
15
10
5
0
S-5 M-4 M-5 M-10 M-15 M-20
过啤酒发酵实验,突变株M8第20代菌株的总二氧化硫生成
量比原株S-5提高了20.72%,硫化氢生成量下降了49.3%,
遗传稳定性良好。
[参考文献]
[1] Jiranek V, Langridge P, Henschke P A. Determination of
sulphite reductase activity and its response to assimilable
nitrogenstatusinacommercialSaccharomycescerevisiaewine
yeast [J]. Journal of Applied Bacteriology. 1996, 81 (3):
329-336
[2]丁书美,陈叶福,肖冬光,等.啤酒中二氧化硫测定方法的
研究[J].中国发酵工程学术研究会论文集[C].宁夏,2006
[3]丁书美,陈叶福,肖冬光.啤酒中硫化氢测定方法的研究[J].
酿酒,2006,33(6):94-95
[4]杜连祥等.工业微生物学实验技术[M].天津:天津科学技
术出版社,1992
[5]管敦仪.啤酒工业手册[M].北京:中国轻工业出版社,1998
[6] S. M. Hosseini-MAZINANI, Naoki KOSHIKAWA, Kazunori
SUGIMOTO. Cloningand SequencingofSulfite Reductaseα
Subunit Gene from Saccharomyces cerevisiae [J]. DNA
Research.1995,2:15-19
Study on Fermentation Properties of High SO2-produc ng
Strain of Saccharomyces cerevisiae
WANGYan,CHENYe-fu,WANGPeng-yin,XIAODong-guang
(TianjinIndustrialMicrobiologyKey-Lab,InstituteofBiotechnology,TianjinUniversityofScienceandTechnology,Tianjin 300457,China)
Abstract:In this paper, the fermentation properties and genetic stabilityofhigh SO2-producingstrain ofSaccharom ces cerevisiae were
studied. The result ofbeer fermentation by mutant M8 indicated that its fermentative properties were better. Compared with the original
strainS-5,theproductionofSO2bythetwentiethgenerationofmutantM8increasedby20.72%,H2Sproductio wasreducedby49.3%,in
dicatedmutantM8′sgeneticstabilitywerebetter.
Key words:SO2;Saccharomycescerevisiae;fermentationproperties
王 艳,等:高产SO2啤酒酵母菌株发酵性能的研究第五期 2007
《食品研究与开发》征订启事
《食品研究与开发》是由天津市食品研究所和天津市
食品工业生产力促进中心主办,国内外公开发行的食品专
业科技期刊,于1980年创刊,现为月刊。采用国际流行开
本大 16开,共 12个印张(192页)。其专业突出,内容丰
富,印刷精美,是一本既有基础理论研究,又包括实用技术
的刊物。本刊已被“万方数据库”、“中文科技期刊数据库”
等知名媒体收录,并被北京大学图书馆列入“中文核心期
刊”。主要栏目有:科学研究、食品工艺、食品开发、检测分
析、营养健康、食品保鲜、添加剂、食品机械和综述等。
本刊国内统一刊号CN12-1231/TS;国际刊I SN1005
-6521;邮发代号:6-197。全国各地邮局及本编辑部均可
订阅。定价:15元/册,全年180元(12期)。
本编辑部常年办理邮购,订阅办法如下:
(1)邮局汇款。地址:天津市南开区卫津南路 36号;收款
人:《食品研究与开发》编辑部;邮政编码:300381。
(2)银行汇款。开户银行:天津银行天马支行;
账号:106301201090048704;单位:食品研究与开发编辑部。
《食品研究与开发》编辑部
E-mail:tjfood@vip.163.com
电话(传真) :022-23015671
· 71·