氮源对酵母发酵中葡萄糖和麦芽糖型式变化的影响
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不同生长条件对酵母产多糖及降糖的影响姜威;张善飞;陈杰;成建国;赵长新【摘要】pH values, carbon source and dissolved oxygen conditions arekey factors influencing polysaccharides-producing and glucose-reducingof yeast during yeast growth process. The research results suggested that as culture medium pH value was 6.0, the content of polysaccharides se- creted by yeast was as high as 5.22 mg/mL and glucose-reducing speed was comparatively fast, as fructose was selected as carbon source, the con- tent of polysaccharides secreted by yeast could achieve 5.40 mg/mL, and dissolved oxygen conditions had the most significant effects on polysac- charides-producing of yeast (the content ofpolysaccharides secreted by yeast reached up to 4.31 mg/mL in aerobic conditions and to 1.81 mg/mLin anaerobic conditions). As the best choice in practice, culture medium pH value should be 6.0, fructose selected as carbon source, and aerobic conditions selected, which were helpful for yeast growth with fast glucose-reducing speed and high polysaccharides yield.%在酵母生长过程中,pH值、碳源及溶氧条件是影响其分泌多糖和降糖效果的重要因素。
飞酿笔记(二十四)——氮源对发酵的影响(下)最近写了这么多枯燥的有关原理的文章,大家是不是有点抓狂?“明明是很简单的事情,你就告诉我一吨葡萄浆需要添加多少克DAP 就好,哪里需要这么多废话?”说实话,我还真不能确切告诉你一个准确数,只能告诉你原理,你结合实际情况去判断。
所以,还要回到大学,去倒腾氨基酸,膜,代谢途径……在所有的无机氮源中,氨被优先吸收。
酿酒酵母总是优先表达氨运输基因,氨的氧化态被直接吸收成有机物。
虽然氨能够潜在阻止氨基酸的吸收,但是在葡萄汁子中它的量不足以引起这种阻止作用。
酿酒酵母有几种氨基酸运输系统,一种是非专一的,除了脯氨酸都能够直接吸收,另外一种是专一的有选择性的,只运输特定组的氨基酸。
这就可以解释为什么有些氨基酸会被优先吸收(苯丙氨酸,亮氨酸,异亮氨酸,色氨酸),而其他的氨基酸很难被吸收(丙氨酸,精氨酸,脯氨酸)。
在葡萄醪中主要可利用的氨基酸是脯氨酸和精氨酸。
脯氨酸不能被用作氮源,因为它需要分子态氧的存在来代谢。
所以,精氨酸是作为氮源的主要氨基酸。
遗憾的是,精氨酸可能被降解为鸟氨酸和尿素,如果尿素不能够降解为二氧化碳和氨(氨被吸收合成氨基酸),它可能被排出来,这可不是我们希望看到的,因为尿素可能被牵涉到产生氨基甲酸乙酯。
胺和多肽也可以被当成氮源吸收,但是蛋白质不可以被利用,葡萄酒中的酵母既不能运输蛋白质进细胞内,也不能在胞外酶解它们成氨基酸。
氮源被用来合成蛋白质、嘧啶核苷酸和核酸。
酵母细胞通常用无机氮源和糖来合成他们所需的氨基酸和核酸。
因此,大部分酵母菌株并不需要汁子中的这些代谢中间产物。
在发酵过程中,氮源含量能够影响合成和释放香气物质。
在氨和尿素存在的情况下,高级醇的含量会降低,要是从汁子或葡萄醪中吸收特定的氨基酸,高级醇的产生量就会升高。
另外,在氮饥饿的状态下,甘油和海藻糖的产生量就会大幅升高。
在发酵过程中,特别是发酵结束后,氮源和其他物质会缓慢释放到酒中,这是来自于死的和要死的酵母细胞的自溶。
酵母菌氮源同化实验步骤酵母菌是一种常见的单细胞真菌,可以利用多种氮源进行生长和繁殖。
酵母菌的氮源同化实验可以用于研究其氮源摄取和代谢的机制。
以下是一个典型的酵母菌氮源同化实验的步骤:1.培养基的准备:准备完备的培养基是进行实验的基础。
一般来说,常用的培养基是酵母提取物匀浆培养基(YPD),包含酵母提取物、葡萄糖和酵母氮碱基。
除此之外,还可以根据实验需求添加特定的氮源,比如硝酸盐、氨、谷氨酸等。
2. 酵母菌的预培养:从酵母菌培养库中取出一个菌株,接种到含有适宜培养基的培养皿或试管中。
在适当的培养条件下(通常是30°C、200 rpm)培养至对数生长期。
这样可以提高酵母菌的活性和生长速度。
3. 酵母菌的初级培养:将培养好的酵母菌(在对数生长期)转移到含有待测氮源的培养基中。
根据实验需要,可以设立不同的对照组比较各种氮源的效果。
通常需要设立一个完全的培养基对照组(包括所有氮源)和单一氮源组。
培养条件同样是30°C、200 rpm。
培养时间可以根据实验需要调整,通常为24小时。
4.酵母菌生长曲线的测定:通过测量酵母菌的生长曲线来评估不同氮源对酵母菌生长的影响。
生长曲线可以通过测量培养液中菌体浓度的变化得到。
常用的测量方法包括光密度测定(以OD600为单位)或计数室内外培养皿中的细胞数。
测量时间可以根据实验需要进行多次,以获取完整的生长曲线。
5.酵母菌代谢产物的分析:酵母菌利用不同的氮源进行代谢产物的产生也会有所不同。
可以通过色谱法、质谱法等分析方法对培养液中的代谢产物进行分析。
比如,酵母菌在使用硝酸盐作为氮源时会产生硝酸盐酯。
6.数据分析和统计:将实验获取的数据进行统计学分析,比较不同氮源对酵母菌生长的影响。
一般会采用方差分析等方法来评估不同处理组之间的差异是否显著。
实验设计和分析的具体细节可以根据实际需要进行调整,比如根据相关文献对待测氮源的浓度范围进行优化、添加合适的对照组等。
这个实验可以用于了解酵母菌氮源代谢的机制,也可以用于筛选酵母菌菌株的适应性和代谢能力。
发酵过程中糖度的变化发酵是一种常见的生物化学过程,它在食品、饮料和药物等领域都有广泛的应用。
在发酵过程中,糖度的变化是关键的指标之一。
本文将介绍发酵过程中糖度的变化,并探讨其原因和影响因素。
一、发酵过程中糖度的变化发酵是通过微生物将糖类转化为酒精和二氧化碳的过程。
在发酵开始时,糖度较高,随着发酵的进行,糖类逐渐被微生物分解,糖度逐渐下降。
当糖类被完全分解后,糖度接近于零。
具体来说,在发酵早期,糖类被酵母菌转化为酒精和二氧化碳。
酵母菌通过酶的作用将糖类分解为小分子物质,再将其转化为酒精和二氧化碳。
这个过程是一个氧化还原反应,同时释放出能量。
随着糖类的分解,糖度逐渐下降。
在发酵中期,糖类的分解速度逐渐减慢。
这是因为酵母菌在分解糖类的同时也需要利用酒精和二氧化碳来维持自身的生存。
当酒精和二氧化碳的产量达到一定水平时,它们对酵母菌的生长和活性产生抑制作用,导致糖类的分解速度减慢。
在发酵后期,糖类的分解几乎停止。
此时,糖类的浓度非常低,基本上可以忽略不计。
这时的发酵液中主要含有酒精和少量的其他物质,如酸类、酮类、酯类等。
糖度的变化曲线呈现出一个下降的趋势,最终趋于稳定。
二、糖度变化的原因糖度的变化是由发酵过程中的化学反应引起的。
在发酵早期,酵母菌通过酶的作用将糖类分解为小分子物质,再将其转化为酒精和二氧化碳。
这个过程是一个复杂的氧化还原反应,其中涉及多种酶的参与。
酵母菌通过这些酶的作用将糖类分解为酒精和二氧化碳,同时释放出能量。
糖度的变化还受到其他因素的影响。
首先,发酵过程需要适宜的温度和pH值。
温度过高或过低,pH值过高或过低,都会影响酵母菌的活性,从而影响糖类的分解速度和糖度的变化。
其次,发酵过程还需要适宜的营养物质供应。
酵母菌需要一定的碳源、氮源和微量元素来生长和繁殖,这些营养物质的供应也会影响糖类的分解速度和糖度的变化。
三、糖度变化的影响因素糖度的变化受到多种因素的影响。
首先是酵母菌的种类和数量。
在生物技术飞速发展下,微生物发酵产品受到人们的广泛喜爱。
氮源作为微生物生长的主要营养物质之一,通常分为有机和无机两种,较为常见的有机氮源有蛋白胨、玉米浆、酵母粉等,尤其是酵母类氮源在发酵行业中的应用十分普遍,如乳酸菌发酵、生物防腐剂、透明质酸等等,具有天然无污染等特性,被广大发酵企业认可和使用。
1 有机氮源的主要类型1.1 蛋白胨此种氮源的类型众多,各类蛋白胨中含有的营养成分不尽相同,且微生物所需营养源也有所区别,为特定菌种寻找最佳蛋白胨以满足细胞生长需求十分关键。
蛋白胨的主要构成为多种氨基酸与多肽,制作原料以肉、明胶、酪素为主,可借助生物技术将原料水解后浓缩为粉末状,颜色为浅黄色。
根据来源不同,可将其分为动物型、植物型、微生物型3种。
其中,动物型包括肉胨、骨胨等,大豆蛋白胨属于植物型代表,内含丰富的营养物质,可为细胞生长提供充足供给,在微生物发酵、医药行业、科研领域中得以普及。
因不同生物体生长所需的营养物有所区别,每种蛋白胨内的营养物质也不尽相同,如何科学利用蛋白胨有待深入研究[1]。
1.2 酵母粉酵母粉类型有两种,即天然酵母与酵母浸粉,前者由多种酵母菌自然繁殖产生,酵母菌附着在谷物、花朵、果实上,其营养物主要由附着物决定,属于绿色、无污染的营养源;后者是由人工制作而成,在特定条件下,将面包酵母自溶或采用酶法破壁,使蛋白质等营养物质充分释放和降解,最终通过干燥、浓缩等变成粉末状,有助于吸收和使用。
1.3 玉米浆与其他有机氮源相比,玉米浆在成本方面具有较大优势,其主要是利用湿磨法生产玉米淀粉时的副产物,内含糖类、氨基酸、多肽等营养物质,内部维生素、氨基酸、生长因子的含量均超过酵母浸出物,不但有助于菌体生长,还可促进发酵产酸与糖酸转化率的提升。
2 酵母类有机氮源在发酵中的应用2.1 在透明质酸生产中的应用该物质的发酵菌种以兽疫链球菌、马疫链球菌为主。
以后者为例,其TCA循环(三羧酸循环)不够完善,在代谢期间无法合成必需氨基酸、核苷酸等物质,对营养要求较为严格,需要可提供多样化生长因子的有机氮源。
飞酿笔记(二十三)——氮源对发酵的影响(上)说起影响酒精发酵的因素,不可避免地要谈“氮源”,因为氮源是第二重要的酵母营养物质,在数量上仅次于糖;也是我们关注的“硫臭味”的重要因素,还关乎“耗氮法”生产甜酒的理论基础,更关乎我们在酒精发酵中是否补充氮源……所有这些,促使我们有必要深入了解氮源。
在大多数情况下,葡萄汁子或葡萄浆含有酒精发酵所需要的足够氮源,但是,氮源含量的变化会相当大,有的产区做过这方面的测量,范围在60-2400mg/L,可见还是跨度很大的。
大部分氮源是以游离氨基酸的形式存在的,特别是脯氨酸和精氨酸。
通常认为完成发酵必需的最少的可吸收氮源的数量为150mg/L(主要是游离氨基酸,除了脯氨酸和氨)。
理想的可吸收氮源的范围建议是在400-500mg/L,更高的浓度也不见得是件好事,因为它会促进不必要的细胞繁殖,从而降低了糖转化为酒精的转化率。
相反,如果氮源含量低,就会有更多的高级醇的产生释放。
当需要添加氮源时,通常是在发酵的中期添加DAP(磷酸氢二铵),在这时候添加有利于合成糖输送所需要的蛋白质。
当氮源缺乏严重时,建议及早添加DAP,因为氨基酸的合成受到限制会释放大量的硫化氢,从而给葡萄酒带来不愉快的臭鸡蛋味,特别是在酵母的对数生长期,氮源缺乏,这种情况会愈加明显。
虽然DAP是一种很有用的发酵助剂,但是如果氮源够了的话,还是少加或者不加为好,因为它会被牵连合成一种可疑的致癌剂---氨基甲酸乙酯。
过量的氮源也会使一些菌株倾向于生产高浓度的硫化氢。
所以,现在已经研发了一种快速测量可吸收氮源的方法,能够使酒厂更好地评估添加氮源的量。
几种情况能够降低汁子中的氮源含量,在葡萄园中氮的缺乏以及过度澄清都能够限制或减少汁子中的可吸收氮的含量。
如果缺乏严重,不但会引起发酵迟缓,甚至会引起发酵的停滞,这是因为氨饥饿会带来的糖运输系统的不可逆失活。
如果葡萄感染灰霉菌,汁子的氮源含量甚至会减少80%,一些葡萄品种的汁子会比其他品种更易缺氮,比如“霞多丽”和“鸽笼白”,当给这些汁子做过度的发酵前离心或过滤时,缺氮会更严重。
在影响氮源因素方面有很多相关的研究,请作者查新一些相关研究论文资料,加以补充丰富。
作为综述,文章内容有些简单,而且很多内容都是一笔带过,此外,参考文献也比较少,最新的文献更少。
请作者将内容进一步丰富。
作者写作本文的参考文献大多只是来自一些书本,如果写作一篇综述,建议作者多查阅一些最新的国内外相关的研究资料。
二审意见:请关注批注,并请修改的时候,务必不要删除批注葡萄酒酿造过程中氮源的控制与管理余昆1,梁百吉1,徐桂花2,李勇1,陈玲1,杨文娇1(1.宁夏红枸杞产业集团,中宁755100;2.宁夏大学,银川750104)摘要:氮源管理是酵母营养控制的重要组成部分,影响葡萄汁中的氮含量的因素主要有葡萄种植和酿造工艺两个方面。
合理把握葡萄汁中原有含氮量和发酵助剂的添加量及添加时间是葡萄酒酿造过程中氮源的控制和管理的关键环节。
关键词:葡萄酒酿造;氮源;管理The control and management of Nitrogen source in wine brewing processYU Kun1LIANG baiji1XU guihua2LI Yong1CHEN Ling1Y ANG wenjiao1(1.Ningxiahong Medlar Industry Group Company Limited,Zhongning,Ningxia 755100,China;2. Ningxia University,Yinchuan, Ningxia 750000,China)Abstract:Nitrogen source management is an important part of yeast nutrient control.Effect of nitrogen content in grape juice mainly manifested in two aspects, that is, grape planting and brewing technology. A reasonable grasp of original nitrogen content in grape juice and fermentation additives amount and the adding time is the key to Nitrogen source control and management in wine brewing process.Key word:Wine brewing; Nitrogen source ;Management氮是构成酵母细胞蛋白质、酶和核酸等的主要元素,占酵母菌干重的12%[1]。
各工艺条件对发酵的影响发酵条件控制的目的就是要为生产菌创造一个最适的环境,使我们所需要的代谢活动得以最充分的表达,积累更多的代谢产物。
影响L-苏氨酸产量的因素有很多,如培养基、温度、pH、溶氧等。
1、培养基对发酵的影响:发酵培养基必需满足微生物的能量、元素及特殊养分的需求:碳源、氮源、无机盐类、生长因子等。
(1)碳、氮、磷的平衡:C/N直接影响菌体的生长和代谢,如果C/N偏小(氮源丰富),会导致菌体生长过剩,易造成菌体提前衰老自溶;C/N过大,菌体繁殖数量少,发酵密度低,细菌代谢不平衡,不利于产物的积累。
磷是核酸与磷脂的成分,组成高能磷酸化合物及许多酶的活性基,磷不足影响菌体生长。
在代谢方面,适量磷有利于糖代谢的进行;磷酸根在能量代谢中起调节作用。
另外,在一定范围内,磷酸盐对培养基pH值的变化起缓冲作用。
(2)基质浓度对发酵的影响:低浓度有诱导作用(迟滞期产生各种酶),高浓度会起分解代谢物阻遏作用;培养基过于丰富,会使菌体生长过盛,发酵液黏稠,影响传质。
(3)碳源的种类和浓度对发酵的影响:碳源的种类对发酵的影响主要取决于其性质,即快速利用的碳源(速效碳源)和缓慢利用的碳源(迟效碳源)。
速效碳源(如葡萄糖)能较快地参与微生物的代谢,合成菌体、产生能量、合成代谢产物等;迟效碳源(如蔗糖)不能被微生物直接吸收利用,需要微生物分泌胞外酶先将其分解成小分子物质,因此菌体利用缓慢。
速效碳源(葡萄糖)的特点:优点:吸收快,利用快,能迅速参加代谢合成菌体和产生能量。
缺点:有的分解代谢产物对产物的合成会产生阻遏作用。
碳源的浓度对菌体的生长和产物的合成有着明显的影响。
以葡糖糖为例,它对糖代谢中的一个关键酶——葡糖糖氧化酶(GOD)的形成具有双重效应,即低浓度下有诱导作用,而高浓度下有分解代谢产物阻遏效应。
为避免初始培养基中渗透压过高,一般采用中间补糖的方法控制碳源浓度。
发酵过程中补糖过量,碳代谢流在糖酵解途径中过量,必须分解部分氧化副产物(如乙酸、乳酸、其它氨基酸等)来维持碳代谢流平衡,易造成碳源浪费,糖酸转化率低。
外源氮对酿酒葡萄生理及葡萄酒品质的影响外源氮对酿酒葡萄生理及葡萄酒品质的影响引言:氮是植物生长过程中必不可少的营养元素之一,对于酿酒葡萄生长发育和葡萄酒品质具有重要作用。
酿酒葡萄的品质不仅受到内源氮的供应和代谢调节,还受到外源氮的影响。
本文将探讨外源氮对酿酒葡萄生理及葡萄酒品质的影响。
一、外源氮对酿酒葡萄生理的影响1. 外源氮提高酿酒葡萄的生长势氮是构成蛋白质和核酸的重要成分,能够促进酿酒葡萄的生长发育。
适量的外源氮供应可以增加酿酒葡萄的叶片面积、根系生物量和叶绿素含量,促进光合作用和碳水化合物的合成,提高葡萄的生长势。
2. 外源氮影响酿酒葡萄的营养代谢外源氮对酿酒葡萄的氮代谢具有明显影响。
高浓度的外源氮会抑制酿酒葡萄体内一氧化氮合成酶的活性,导致一氧化氮的合成和释放减少,从而影响葡萄果实的酸度和糖酸比。
此外,外源氮还可影响葡萄果汁中有机酸的含量及质与量的平衡。
3. 外源氮对酿酒葡萄的抗逆性影响适量的外源氮供应可以提高酿酒葡萄的抗逆性。
研究表明,外源氮可以增加酿酒葡萄的抗氧化系统酶活性,降低活性氧的累积导致的氧化伤害,提高酿酒葡萄对环境胁迫的适应能力。
二、外源氮对葡萄酒品质的影响1. 外源氮影响葡萄酒的风味特性外源氮的供应和种类将对葡萄酒的风味产生直接影响。
适量的外源氮可以促进酿酒葡萄果实中各种酒类芳香物质的积累,提高葡萄酒的香气浓度和品质。
但过量的外源氮则可能导致葡萄酒中出现异味和刺激性氨基酸的积累,降低葡萄酒的品质。
2. 外源氮影响葡萄酒的酸度和甜度外源氮供应对葡萄酒的酸度和甜度也有一定的影响。
适量的外源氮可以提高葡萄果汁的酸度和总糖含量,增加葡萄酒的酸度和果味。
然而,外源氮过量则会导致酿酒葡萄中糖酸比例失衡,葡萄酒的酸度和甜度呈现不均衡的情况。
3. 外源氮对葡萄酒的稳定性影响外源氮供应还与葡萄酒的稳定性密切相关。
外源氮对酿酒葡萄采摘后的质量保持和果实利用率有显著影响,过量的外源氮会导致酿酒葡萄果实的快速腐烂,降低葡萄酒的贮藏稳定性。
酵母菌生长代谢及其在工业上的应用酵母菌是一种单细胞真菌,是许多工业过程中的重要微生物。
它们能够利用不同的碳源和氮源进行生长,产生大量的代谢产物,如酒精、乳酸、丙酮酸和香味物质等。
了解酵母菌的代谢过程可以帮助优化生产过程,提高产量和产品质量。
本文将介绍酵母菌的生长代谢过程及其工业应用。
酵母菌的生长代谢过程酵母菌能够利用不同的碳源和氮源进行生长。
其中,葡萄糖是最常用的碳源,可以通过糖酵解途径产生ATP。
糖酵解途径主要分为两个阶段:糖的分解和三羧酸循环。
糖的分解过程中,葡萄糖先被磷酸化为葡萄糖-6-磷酸,然后被分解为丙酮酸和磷酸甘油酸。
在三羧酸循环中,丙酮酸进一步被氧化为二氧化碳和水,同时还可产生ATP和还原型辅酶NADH。
除了糖酵解途径外,酵母菌还可以利用脂肪酸、甘油和乳酸等其他碳源进行代谢。
在脂肪酸代谢过程中,脂肪酸首先被氧化为酰辅酶A,然后通过β-氧化作用分解为丙酮酸和乙酸。
在甘油代谢过程中,甘油被磷酸化为甘油-3-磷酸,然后被分解为丙酮酸和乙酸。
在乳酸代谢过程中,乳酸被氧化为丙酮酸和二氧化碳。
除了碳源外,氮源也对酵母菌的生长代谢有影响。
氮源可以通过氨基酸代谢和尿素代谢等途径利用。
在氨基酸代谢过程中,氨基酸首先被转化为α-酮酸,然后被氧化为三羧酸循环中的中间物质。
在尿素代谢过程中,尿素被水解为氨和二氧化碳,氨进一步被氧化为尿素循环中的中间物质。
酵母菌在代谢过程中产生的代谢产物酵母菌在代谢过程中可以产生大量的代谢产物,包括酒精、乳酸、丙酮酸和香味物质等。
其中,酒精是酵母菌代谢产物中最为重要的一种。
酿酒和啤酒生产过程中,酵母菌将葡萄糖转化为乙醇和二氧化碳,使得糖分被利用,并且使酒精浓度达到合适的水平。
酵母菌还可以产生乳酸和丙酮酸等产物,这些产物可以在酸奶制作和面包制作过程中得到利用。
此外,酵母菌的香味物质产生能力也得到了重视,被应用于食品和香料工业中。
酵母菌在工业上的应用酵母菌在食品发酵、药物生产和生物废水处理等方面得到了广泛应用。
不同有机氮源对葡萄酒发酵的影响谢诗怡;韩月;张烨;孙玉梅【期刊名称】《中国酿造》【年(卷),期】2018(037)004【摘要】分别使用酵母浸粉和混合氨基酸作为模拟葡萄汁(36 °Bx)的有机氮源发酵葡萄酒,以保证葡萄酒的正常发酵和最终产品品质.通过测定发酵过程中的二氧化碳生成量、还原糖、可同化氮、甘油和挥发性化合物含量变化,比较酵母浸粉和混合氨基酸对葡萄酒品质的影响.结果表明,使用酵母浸粉耗还原糖量为295.7 g/L,生成乙醇97.20 g/L、甘油26.50 g/L、乙酸1.08 g/L和乙酸乙酯46.05 mg/L,与使用混合氨基酸相比,多消耗还原糖130.47 g/L,多生成乙醇46.14 g/L、甘油7.95 g/L 和乙酸0.54 g/L,增幅分别为78.95%、90.38%、42.84%和99.35%.使用酵母浸粉比混合氨基酸的发酵程度大,速度快.因此,可用适量酵母浸粉替代混合氨基酸作为葡萄酒发酵的氮源补充.【总页数】6页(P38-43)【作者】谢诗怡;韩月;张烨;孙玉梅【作者单位】大连工业大学生物工程学院,辽宁大连 116034;大连工业大学生物工程学院,辽宁大连 116034;大连工业大学生物工程学院,辽宁大连 116034;大连工业大学生物工程学院,辽宁大连 116034【正文语种】中文【中图分类】TS262.38【相关文献】1.不同有机氮源对发酵法生产肌苷影响的研究 [J], 何峰;李科;张晓红;陈亭亭;杨薇;项俊2.有机氮源对L-色氨酸发酵的影响 [J], 杜丽红;张震;徐庆阳;陈宁;尚永崇3.不同有机氮源对山药-食药用真菌\"双向发酵\"的影响 [J], 许彬;尹圣化;王振泉;李慧星;李斌;郭书贤4.添加不同有机氮源对L-赖氨酸发酵的作用 [J], 李朝波;翟秀超;温琦;王世宾5.饲料中不同蛋白质水平和不同氮源对意大利西门塔尔公牛瘤胃发酵和肥育性能的影响 [J], Mauro Spanghero;Federico Mason;Cristina Zanfi;Anna Nikulina因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
氮源对酵母发酵中葡萄糖和麦芽糖型式变化的影响曾琳娟周国泉摘译福建省燕京惠泉啤酒股份有限公司362100【摘要】啤酒酵母发酵中利用麦芽糖和葡萄糖,这两种物质受到氮源结构复合程度的强烈影响。
在该项研究中,用到两株啤酒酵母,酵母菌在含有葡萄糖、麦芽糖和某一种氮源的培养基中培养,氮源有铵盐(硫酸铵)、游离氨基酸(酪蛋白氨基酸)和肽(蛋白胨)。
即使在没有氮源和糖类型的情况下,酵母菌在低糖浓度发酵中会产生二次生长。
高浓度糖发酵会改变糖的型式,菌量的增加和乙醇的产生有赖于氮源,在啤酒酵母菌中是有差异的。
从试验结果来看,在含有麦芽糖、蛋白胨和酪蛋白氨基酸的两株酵母中产生的菌量都多,在只含有酪蛋白氨基酸的酵母中,一株啤酒酵母产生的菌量和酒精含量高。
相反的,在含有蛋白胨和酪蛋白氨基酸的培养基中,另一株啤酒酵母产生的菌量浓度和酒精浓度更高。
在含葡萄糖培养基培养的所有菌株上,蛋白胨产生的较高的发酵性能,在蛋白胨和酪蛋白氨基酸的培养基中,啤酒酵母产生的酒精量是一样的。
铵盐产生的总是较差的酵母性能。
该文的研究结果表明,培养基中不同组成的复合氮源环境与诱发缓慢发酵的条件有类似之处,这就说明了糖的种类和浓度、氮源的组成和酵母特性对酵母的发酵特性起着主要的影响。
【关键词】氨基酸;发酵;葡萄糖利用;不完全发酵;麦芽糖利用;氮源代谢;肽;酵母介绍自然界中,碳源和氮源是复合物的主要构成元素。
酵母在利用氮源和碳源过程中。
有一条标准主要考虑其发酵可发酵糖类的速度和程度。
麦汁中是一个典型的营养基的天然复合物,其中含有蔗糖、果糖、葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖、糊精、氨基酸、肽类、蛋白质、维生素、离子、核酸和其他成分。
为了从各种氮源和碳源中选择最佳的组合,酵母已经发展了感官和调节的分子机制,这包括了关键系统的诱导和抑制机制。
糖降解物阻遏确保了糖利用的次序,在啤酒酵母发酵上,酵母按葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖和麦芽三糖这种顺序发酵的,在程度上是交迭一起的。
葡萄酒发酵过程中氮源的控制与管理氮源在葡萄酒发酵的过程中起着重要的作用,对氮源的控制与管理是葡萄酒发酵过程中不可缺少的环节,也是最重要的环节。
因此在葡萄酒发酵的过程中,要加强对氮源的控制与管理。
文章主要对发酵过程中葡萄汁中氮的组成和存在形式做介绍以及对影响葡萄汁含氮量的因素的概述,进而强调氮含量对酵母的影响与酵母发酵助剂的使用,希望为葡萄酒产业提供借鉴。
标签:葡萄酒发酵;氮源;控制;管理氮源对葡萄酒的发酵有着重要的影响,如果在葡萄酒发酵的过程中,对氮源没有进行有效的控制和管理,会大大影响葡萄酒的口感,进而影响企业的效益,因此在葡萄酒发酵过程中加强对氮源的控制与管理是十分重要的,文章主要阐释葡萄酒在发酵过程中对氮源的控制与管理。
1 葡萄汁中氮的构成以及存在方式在对葡萄酒发酵过程中氮源的控制与管理进行探究之前,首先让了解一下葡萄汁中的氮的构成以及存在方式,以方便对葡萄酒发酵过程中氮源的控制与管理做更深入的研究。
葡萄汁中主要有无机氮和氨基态氮两种,前者铵盐是其存在的载体,主要以NH4+形式存在,而后者氨基态氮的存在形式很多,最重要是以脯氨酸、谷氨酸等形式存在,施肥过多的时候谷氨酸就会变成氨基酸。
因此对氮源中的氨基态氮进行控制与管理要比对无机氮进行管理复杂得多。
2 影响葡萄汁含氮量的成因上文中,作者主要介绍了葡萄汁中氮的构成以及存在的方式,使人对葡萄酒发酵过程中产生的氮源有了初步的了解,那么影响葡萄汁含氮量的成因有哪些呢?接下来,作者就针对这一问题进行详细的阐释,其主要成因如下:2.1 葡萄种植因素这一因素是影响葡萄汁含氮量重要的因素,葡萄的种植因素包括很多,比如天气因素,种植地块管理的差异性以及葡萄的采摘时节等。
天气因素主要包括光照、降雨量等。
无论是哪一产区,都不能忽视对葡萄种植地块的管理,及時消除病虫害、适时浇水、施肥等。
2.2 发酵工艺的影响通常情况下,葡萄汁在发酵36至40小时之后,同化氮源就会消失,在这时应该注意对同化氮源物质进行添加,这样才能保证酒精发酵能够顺利进行。
氮源对酵母发酵中葡萄糖和麦芽糖型式变化的影响曾琳娟周国泉摘译福建省燕京惠泉啤酒股份有限公司362100【摘要】啤酒酵母发酵中利用麦芽糖和葡萄糖,这两种物质受到氮源结构复合程度的强烈影响。
在该项研究中,用到两株啤酒酵母,酵母菌在含有葡萄糖、麦芽糖和某一种氮源的培养基中培养,氮源有铵盐(硫酸铵)、游离氨基酸(酪蛋白氨基酸)和肽(蛋白胨)。
即使在没有氮源和糖类型的情况下,酵母菌在低糖浓度发酵中会产生二次生长。
高浓度糖发酵会改变糖的型式,菌量的增加和乙醇的产生有赖于氮源,在啤酒酵母菌中是有差异的。
从试验结果来看,在含有麦芽糖、蛋白胨和酪蛋白氨基酸的两株酵母中产生的菌量都多,在只含有酪蛋白氨基酸的酵母中,一株啤酒酵母产生的菌量和酒精含量高。
相反的,在含有蛋白胨和酪蛋白氨基酸的培养基中,另一株啤酒酵母产生的菌量浓度和酒精浓度更高。
在含葡萄糖培养基培养的所有菌株上,蛋白胨产生的较高的发酵性能,在蛋白胨和酪蛋白氨基酸的培养基中,啤酒酵母产生的酒精量是一样的。
铵盐产生的总是较差的酵母性能。
该文的研究结果表明,培养基中不同组成的复合氮源环境与诱发缓慢发酵的条件有类似之处,这就说明了糖的种类和浓度、氮源的组成和酵母特性对酵母的发酵特性起着主要的影响。
【关键词】氨基酸;发酵;葡萄糖利用;不完全发酵;麦芽糖利用;氮源代谢;肽;酵母介绍自然界中,碳源和氮源是复合物的主要构成元素。
酵母在利用氮源和碳源过程中。
有一条标准主要考虑其发酵可发酵糖类的速度和程度。
麦汁中是一个典型的营养基的天然复合物,其中含有蔗糖、果糖、葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖、糊精、氨基酸、肽类、蛋白质、维生素、离子、核酸和其他成分。
为了从各种氮源和碳源中选择最佳的组合,酵母已经发展了感官和调节的分子机制,这包括了关键系统的诱导和抑制机制。
糖降解物阻遏确保了糖利用的次序,在啤酒酵母发酵上,酵母按葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖和麦芽三糖这种顺序发酵的,在程度上是交迭一起的。
但在啤酒发酵菌株中对糖的利用形式也会改变,这方面已经有报道过。
在很多活有机体的高分子物质中,氮是一个主要元素,在分子结构和功能中起着中心作用,大多数有机体中都有复杂的控制机制来提供一个稳定的氮供应。
类似于碳降解物阻遏机制,糖降解物阻遏可以诱发不同的氮源复合物。
在酵母发酵中曾发现,氨、天冬酰胺酸、谷氨酸盐和谷氨酸酯先被酵母的发酵利用。
一旦这些主要氮源缺失或者浓度极低,接着利用其他氮源(如氨基复合物、氨基酸和肽类)。
对次要氮源的利用要求分解酶和透性酶的合成,这种合成与氮降解物阻遏密切相关——在首选氮源存在时,透性酶会被阻止。
在麦汁发酵过程中,氨基酸消化是顺序是按其型式来的,氨基酸基团的型式是以发酵基被利用的速率为基础来鉴定的。
麦汁氨基酸也是通过酵母代谢中酮酸类似物的基本作用来划分的。
麦汁中含有大量复合的肽类。
不管在酵母生长和发酵中肽类起着如何重要的作用,但对麦汁肽类及其产生对啤酒发酵影响的研究却很少,哪些范围的肽类或是什么顺序的肽类从麦汁中被发酵出来不得而知。
考虑到氮源复合物的大概数量和转化对于工业发酵进程和成品质量是重要的,对于选择的发酵菌株来说,不仅快速又高效利用所有的糖,而且可以正确使用所有不同的氮源是至关重要的,因为这可以确保最终的产品质量。
在该项研究中,培养基的补充物中含有麦芽糖或葡萄糖,或者是一个更复杂结构的氮源如蛋白胨,这种物质可以引发更多的生物量和酒精产物。
曾有报道啤酒酵母在发酵半乳糖的能力上是有区别的,这有赖于氮源的组成和酵母在发酵糖类时的降解物阻遏。
在该项研究中,研究者继续从氮源和碳源组成对酵母代谢的影响方面从事研究。
两株啤酒酵母(ale酵母和lager酵母)被用来做进一步的研究。
结果显示,培养基中的氮源组成与糖的种类及其浓度搭配,所形成的环境与工业生产中的缓慢发酵类似,这会严重影响到酵母增殖和酒精生成。
酵母在该项研究中,利用到的酵母菌株有:爱尔啤酒酵母LBCC A3和拉格尔啤酒酵母LBCC L52,两株酵母取自加拿大拉贝特酿造培养收集中心。
酵母菌株保存在蛋白胨-酵母浸出萃取-葡萄糖琼脂斜面培养基中,温度保持在4℃,每个月培养一次。
培养基的化学成分及其组成培养基:包括不含氨基酸、硫酸铵、酪蛋白氨基酸、蛋白胨和酵母萃取物的酵母氮基。
其它所有培养基成分取自工业生产,具有最高的可利用纯度。
培养和生长条件酵母发酵的培养基中含有0.17%(w/v)酵母氮基、2%麦芽糖或1.5%葡萄糖(w/v)、1%(w/v)氮源(硫酸铵、酪蛋白氨基酸或蛋白胨)。
糖液经过高压煮沸,按要求浓度的两倍来浓缩,在接种前迅速加入培养基中。
从斜面琼脂中移出接种物,在无菌水中做细胞悬浮培养,添加量为0.02g干质每升。
细胞在125mL 锥形瓶中生长,事先瓶中加入25mL培养基,然后在30℃保温下做摇床培养,摇晃速度为250rpm。
分析方法在发酵过程中的特定时间内取出一定量的细胞悬浮液,细胞悬浮液要经过离心、冷冻清夜,最后分析。
酒精度的测定由气相色谱(CG-37型,CG设备公司,São Paulo,巴西)来分析。
细胞密度是测定570nm 下的浊度,从干质/OD校正曲线的斜率得到密度值。
细胞活性采用亚甲基蓝染色法测定。
碳水化合物是采用2-羟基-3,5-二硝基氯苯酸的比色法测定。
重现性该项研究的结果是三次平行试验的平均值。
结果为了研究不同组成的氮源和碳源对工业酵母菌代谢的影响,在培养基上有所选择,这些培养基包括含有麦芽糖(或葡萄糖)和各种组成的氮源,氮源包括工业酶促蛋白水解产物(蛋白胨)、蛋白水解酸(酪蛋白氨基酸)或硫酸铵。
图1、2显示了酵母菌在发酵过程中菌量增加、酒精生成、糖利用和酵母活性的变化情况,培养基中有15%(w/v)麦芽糖(图1A-2A)和15%(w/v)葡萄糖(图1B-2B)以及各种氮源。
L52拉格尔啤酒酵母的酵母生长和酒精生成曲线见图1A,它的培养基中含有蛋白胨和酪蛋白氨基酸。
A3爱尔啤酒酵母的酵母生长和酒精生成曲线见图2A,它的培养基中只补充了酪蛋白氨基酸。
在补充了蛋白胨的的发酵中,两株酵母在利用麦芽糖的型式上显示出了显著的变化——酵母利用麦芽糖生长,但无法有效的把麦芽糖发酵成高浓度的酒精。
图1 拉格尔啤酒酵母菌L52在YNB培养基上的菌量增殖、酒精含量变化(空心标志)和糖消耗、酵母活性的变化(实心标志)。
培养基中含有15%(w/v)麦芽糖(图A)或15%(w/v)葡萄糖(图B),并补充了1%(w/c)蛋白胨(方形标志)、酪蛋白氨基酸(圆形标志)和硫酸铵(三角形标志)。
发酵温度是30℃,起始pH5.0、摇床转速250rpm。
图2 爱尔啤酒酵母菌A3在YNB培养基上的菌量增殖、酒精含量变化(空心标志)和糖消耗、酵母活性的变化(实心标志)。
培养基中含有15%(w/v)麦芽糖(图A)或15%(w/v)葡萄糖(图B),并补充了1%(w/c)蛋白胨(方形标志)、酪蛋白氨基酸(圆形标志)和硫酸铵(三角形标志)。
发酵温度是30℃,起始pH5.0、摇床转速250rpm。
氮源组成对工业啤酒的影响也是研究的范围之内。
从图1B、2B可以看出,在含有15%(w/v)葡萄糖的YNB培养基中四株酵母菌的细菌量增殖、酒精产物、糖利用和酵母活性的变化。
在较高麦芽糖浓度的培养基上,蛋白胨诱发较高的菌量增殖和酒精产物。
然而,啤酒酵母菌A3在补充蛋白胨和酪蛋白氨基酸的培养基中得到的酒精产物量是接近的。
包括麦芽糖和葡萄糖的培养基发酵四株酵母中,硫酸铵诱发的发酵性能较弱。
从酵母菌发酵过程中的菌量增殖、酒精产生及消耗、糖利用的分析结果来看有二次生长现象。
发酵利用的培养基是YNB,培养基中包括酵母一开始利用糖生成菌量和酒精,待糖耗尽后,酒精就被作为一种碳源被利用。
表1是利用工业酵母发酵20h和60h酵母菌繁殖的数量,使用到的培养基YNB中含有2%(w/v)麦芽糖或2%(w/v)麦芽糖,并补充了各种氮源。
在补充了蛋白胨和酪蛋白氨基酸的培养基中得到的酵母菌增殖量最多。
爱尔啤酒酵母菌A3与拉格尔啤酒酵母菌L52比较,前者的酵母增殖量更多,发酵速度更快。
在研究的两株酵母菌中,硫酸铵诱发的发酵速率总是较低。
表1 两株工业酵母菌增殖量(mg/mL)比较。
发酵是利用YNB培养基,含有2%(w/v)葡萄糖或麦芽糖,并补充各种不同的氮源。
菌株时间(h)蛋白胨酪蛋白氨基酸铵葡萄糖麦芽糖葡萄糖麦芽糖葡萄糖麦芽糖A3 20 6.0 6.0 4.5 5.5 1.3 2.060 8.5 8.1 9.0 10.0 2.7 4.0 L52 20 2.5 2.7 2.3 2.7 0.75 1.260 6.2 7.0 5.5 7.7 2.0 1.8发酵条件:30℃、250rpm,起始pH5.0、培养基补充1%(w/v)氮源。
讨论由于麦汁中含有各种糖类和各种氮源复合物,在该项研究中为了研究氮源对酵母代谢的影响,在培养基中就使用了一种糖类作为碳源,同时也利用各种浓度和组合的氮源。
利用的氮源包括简单铵离子(硫酸铵)、由氨基酸组成的蛋白水解酸(酪蛋白氨基酸)和由肽类组成的酶水解蛋白(蛋白胨)。
该项研究中使用到的碳源是葡萄糖和麦芽糖,浓度有低(2%,w/v)有高(15%,w/v),目的是为了证明酵母细胞对不同代谢条件(如糖降解物阻遏的程度低或高)下的反应。
从该项研究的结果来看,氮源的组成强烈的影响着酵母的代谢。
补充的氮源,以及糖的类型和浓度也影响着菌量增殖和酒精生成。
在低浓度麦芽糖和葡萄糖(2%,w/v)中观察到有二次生长的现象。
补充了硫酸铵的培养基上,糖被转化为酒精,酒精被酵母慢慢的利用。
在高浓度糖上,二次生长现象很难发现,在有蛋白胨的培养基中,从发酵到氧化代谢的转化速率快了很多。
代谢变化的时间是随着麦芽糖浓度的增加而延长,伴随的是发酵菌增殖量的减少,导致了二次生长的减弱。
与酪蛋白氨基酸和硫酸铵比较,蛋白胨导致的发酵性能会更高。
当麦芽糖浓度较高(15%,w/v),氮源的组成会导致改变麦芽糖的型式,并强烈影响酵母增长和酒精产量。
对酵母菌的研究结果补充了其他研究,结果显示酵母菌利用各种氮源会改变麦芽糖和葡萄糖的型式。
在补充了蛋白胨和酪蛋白氨基酸的培养基上,啤酒酵母菌的酵母增殖量都高(见图1、2和表1)。
高浓度糖中,氮源的组成导致改变麦芽糖和葡萄糖的发酵,并强烈影响酵母增殖量和酒精生成。
酵母发酵麦芽糖时,蛋白胨这种氮源可以提高发酵性能,增加酵母菌增殖和酒精的生成,并保留酵母活性。
啤酒酵母菌A3的培养基中补充了蛋白胨,结果显示出在改变麦芽糖型式的利用方面很剧烈。
酵母利用糖类来增殖,但无法有效的把麦芽糖发酵成高浓度的酒精。
啤酒酵母菌A3的培养基中添加麦芽糖后得到的结果与添加葡萄糖的结果是接近的。
该项研究中,补充硫酸铵的试验结果得到的都是较低的发酵性能。