啤酒酵母菌

在给许多客户介绍酵母浸粉时，很多人都会将其与酵母粉混为一谈，经常会问：“酵母浸粉不就是酵母粉吗？”“酵母浸膏和酵母浸粉哪个好呢？” 首先我们了解一下什么是酵母粉、酵母浸粉和酵母浸膏吧！ 酵母粉含义：一般是指灭活的酵母，产品成分主要是失去活性的酵母菌体，营养成分包括仍然包裹在菌体内部的粗蛋白、胞壁多糖以及丰富的维生素、生长素、微量元素等。 酵母粉分类：分糖蜜酵母粉与啤酒渣酵母粉两大类，前者专门发酵生产并干燥制成，以糖蜜为主要原料，品质好且质量稳定；后者采用啤酒生产的废料－废啤酒酵母泥为原料，一般采取滚筒干燥制成，成本较低，但杂质较多，酵母细胞较老化，微生物不易吸收利用，品质不稳定。酵母粉主要在传统的抗生素等发酵行业应用较广泛。 酵母粉特点：微生物对酵母粉的营养物质利用率与利用速率较低，发酵完毕后不能利用的残留物（粗蛋白与菌体细胞壁）较多，难以处理。 酵母浸粉含义：又称酵母提取物，是采用新鲜酵母经酵母自溶、过滤、 浓缩、喷雾干燥而得到的一种浅黄色至类白色 干燥粉末。有酵母自然 香味，易溶于水，水溶 液呈淡黄色。酵母浸粉吸湿性，请放阴凉干燥处保存。酵母浸粉当中含有氨基酸类、肽类、水溶性维生素、及酵母多糖、酵母核酸组成的一种混合物，酵母浸粉当中含有丰富的B族维生素和各种氨基酸。核苷酸类、有机酸类、矿物质类及维生素类的水溶性物质。在当中它起的主要作用是补充氮源和提供细菌生长的各种维生素及氨基酸。 酵母浸粉分类：同样可以采取糖蜜发酵的糖蜜酵母和啤酒生产的废啤酒酵母泥为原料生产。 糖蜜酵母生产的酵母浸粉一般品质较高，这一方面是糖蜜酵母发酵经过专业的生产控制，原料品质就比较高，另外啤酒酵母粉为原料也有利于酵母积累更丰富的天然营养成分。另外一方面是以糖蜜酵母为原料的酵母浸粉生产规模可以做的很大，生产厂家可以充分采用先进的生产工艺设备与技术，从生产技术的角度保证酵母浸粉产品的高品质。 酵母浸粉特点：酵母浸粉的生物利用度高，微生物的利用速率快，特别有利于对发酵培养基比较挑剔的营养缺陷型、基因重组工程菌的吸收利用，有助于缩短发酵周期，提高微生物发酵效价；同时发酵残留非常少，有利于发酵废液的环保处理。 酵母浸粉主要用于微生物培养基制备的基础原材料以及生物制药发酵。 酵母浸膏以酵母为原料，采用自溶法或加酶水解法工艺，经分离、脱色精制浓缩而成的，含氨基酸、肽、多肽及酵母细胞水溶性成分的膏状产品。 废啤酒酵母泥生产的酵母浸粉品质一般要大大差于糖蜜酵母浸粉，这主要是因为废啤酒酵母泥本身是啤酒生产的副产物，不存在什么质量控制；另外一方面是废啤酒酵母泥不能长途运输，生产厂家一般只能依赖周边啤酒厂的有限供应，生产规模难以扩大，因此限制了厂家的投资规模，一般只能土法上马，难以把生产技术装备以及所能采取的技术手段提升到理想的状态，导致产品色泽较深、不溶性杂质较多，维生素、生长素等微量营养物质的含量也比较欠缺。 酵母粉和酵母浸粉是完全不一样的产品，更不能混为一谈。 酵母浸粉和酵母浸膏的区别在于酵母浸粉经过高温瞬时干燥所损失的营养成分比酵母浸膏长时间浓缩所损失的营养要少得多，所以酵母浸粉在实际使用中用量更经济，且使用方便，也更易于运输和保存。 酵母浸粉和酵母浸膏应用领域食:品饲料领域、动物营养领域、生物发酵领域、营养保健领域、发酵工业领域：可用于抗生素新药、多肽、核苷酸、B族维生素、生长因子、氨基酸、有机酸、酶制剂、生物防腐剂、原料药、VC及肌苷、生物材料、维生素、微量元素、基因工程等生物工程产业。为微生物发酵培养提供全面均衡的营养 、微生物培养基:假单胞杆菌、醋酸杆菌、葡萄糖酸杆菌、大肠杆菌、枯草杆菌、乳酸链球菌、葡萄球菌、酵母及支原体。

Kevin Verstrepen(中)和同事们在实验室品尝啤酒　　使用传统育种方法，我们能把风味加强10倍，但使用基因改造方法，我们能加强100倍或1000倍。　　Kevin Verstrepen 的实验室会议有时会让人变得醉醺醺。每周两次，他在比利时鲁汶大学和佛兰德斯生物技术研究所的几个组员都会围坐在桌边，桌上则放满了郁金香形的黑色啤酒杯以及痰盂和饼干。　　Verstrepen举起一只酒杯，然后闻了闻。“我觉得这就像个乙酸乙酯炸弹。”这种化学品经常用在梨子味的甜食中，在高浓度下散发出一股指甲油味儿。　　实验室里的一位研究生Brigida Gallone还闻到了另一种味道。“乙酸乙酯和4-乙烯基愈创木酚。”她说。后者闻起来像烟雾、丁香和牙医办公室的味道。“我喜欢4-乙烯基愈创木酚，但这个太浓了。”　　另一位学生Stijn Mertens 闻到了湿硬板纸的味道，这种味道在陈啤酒中很常见。“我闻到了反-2-壬烯醛。”他说。　　该小组结束了对这种啤酒的分析，开始品尝第九杯，也是最后一杯啤酒。时间还没到上午11点。　　“在注意力涣散之前，你只能做那么多。”博士后Miguel Roncoroni 说。他主持这些品酒会已经4个多月了。他们所属的项目旨在描述市场上200多种比利时啤酒的特点。他们的评价以及对产生口味和香气的几十种化学物质的精确测量，能帮助消费者将自己喜爱的啤酒与实验室介绍进行对比，挑选出想尝试的新啤酒。　　但Verstrepen的梦想不止于此。他想培养出完美的酵母。他的实验室正在把有关啤酒风味的化学和遗传知识运用到培育酵母菌株上，以培育出独特风味和受追捧的可口饮品。　　该实验室里的“啤酒极客”横跨两界，既从事科学研究，也参与工业酿造。他们通过酵母研究演化、生物化学，甚至神经科学，但也与来自全世界的啤酒制造商签订合同。在一篇即将发表于《细胞》期刊的论文中，该实验室报告了150个用于酿造啤酒、清酒以及其他发酵制品的酵母菌株的基因组。　　走出酿造厂　　对啤酒这个价值5000亿美元且产品依赖化学与微生物学间复杂反应的行业而言，高级酵母菌株可是抢手货。“你总想知道Kevin的实验室有什么新东西。”美国New Belgium 啤酒厂的酿酒师Peter Bouckaert 说，“人们都关注他的动态。”　　啤酒的味道来自寥寥几种原料。谷物(主要是大麦麦芽)提供了糖和酒体，也能影响风味，比如常见于黑啤的巧克力味。而啤酒花带来了苦味和一些手工啤酒中的热带水果调。可溶矿物质会影响来自谷物和啤酒花的风味。酿酒酵母提供了酒精、气泡和上百种香味化合物。发酵过程生成了其他一切，从乙酸异戊酯(德国维森小麦白啤香蕉味的来源)到带来丁香味的4-乙烯基愈创木酚。　　啤酒制造商曾经是酵母科学的领军者。丹麦的嘉士伯酒厂在1875年建立了全世界最早的酵母生物学实验室。在那里，Emil Christian Hansen 于1883年首次分离出了酿酒酵母的纯菌株。在20世纪30~40年代，另一位就职于嘉士伯的科学家Jvind Winge 发现酵母既能有性生殖，也能无性生殖，并利用这一特点来培育具有实用酿造性状的新菌株。　　Winge 的工作让酵母从酿酒厂走进了生物学实验室。现在，许多科学家使用酿酒酵母作为探索复杂细胞内部运作机制的模型。尽管酵母与生命科学的结合由来已久且成果卓著，Verstrepen 仍然认为，许多啤酒制造商在酵母使用上还停留在19世纪。“啤酒制造商，尤其是传统的啤酒制造商，使用的往往不是最理想的酵母。”　　Verstrepen 想要改变这点。起初，他在南非的一家葡萄酒酵母菌实验室工作，然后于1999年进入鲁汶大学啤酒实验室攻读博士学位。但他失望地发现，研究的大部分内容都是在为酿酒商解决问题。“没人真的在做生物学研究。”他说。梦想破灭后，他来到马萨诸塞州怀特黑德生物医学研究所，跟随Gerald Fink 从事博士后研究。Gerald Fink 在上世纪70年代开创了酵母菌基因工程研究。　　然而，尽管那里的科学家喜欢酵母，但没人对啤酒有兴趣。他的研究重点是致病性酵母菌黏连在人体组织上所使用的蛋白质。他发现，酵母菌的“黏性”取决于某个特定基因上的DNA序列重复次数。“这就好比尼龙搭扣越长，就越容易黏住东西。”他解释道。这种蛋白质还与酵母菌的絮凝有关，即酵母菌细胞在啤酒中凝聚成团、从溶液中析出的过程。不同菌株的絮凝特性不同，会影响啤酒的风味、澄清度和酒精含量。　　啤酒实验室　　2005年，Verstrepen在哈佛大学设立了自己的实验室，着重研究不同DNA序列重复在产生多样性方面的作用。他也在哈佛大学给本科生教授生物学，并在这门课程中融入了酿酒学。“那门课挺难的。”他说。但在2009年回到鲁汶大学前，啤酒一直没有成为他的研究课题。　　Verstrepen一直希望能将研究与对啤酒和葡萄酒的兴趣结合起来。他与业界的合作始于一家瑞士巧克力公司打来的电话。百乐嘉利宝公司是全世界最大的可可生产商之一，其需要把苦味的可可豆转化成可可粉(这在传统上是由环境中的酵母菌完成的)。“而我回答他们，巧克力也是发酵的吗?”Verstrepen 说。　　尽管如此，该公司还是成为了Verstrepen 实验室的第一位咨询客户。现在，其实验室的25位科学家中，有一半人从事有关啤酒、生物燃料和其他发酵产品的应用研究，其他人则从事表观遗传学、分子演化和其他基础研究。　　乍一看，Verstrepen 的实验室和其他实验室没什么两样，实验桌上摆放着离心机、培养皿和移液器，还有一个装满了小玻璃瓶的培养箱。如果瓶子里装着的不是浓浓的大麦麦芽、糖和啤酒花的话，这个孵化器在任何微生物学实验室都不会显得突兀。　　但该实验室的冰箱里存放了约3万种酵母菌，包括在全世界范围内用于酿酒、烘培和其他用途的1000种菌株，以及从水果、花卉、昆虫，甚至人类身上分离出来的1000种野生菌株。其中许多品种都已经根据影响口味以及啤酒制造商关注的其他性状的基因进行了归类。实验室正与加州怀特纯酵母发酵实验室和合成基因组公司合作，构建工业用酵母菌的系谱。　　冰箱里的其他菌种则是实验室的发明创造：拥有独特性状组合的全新菌株。团队通过让不同的菌株配种并筛选后代的香气制造新菌种。最近，实验室也开始筛选这些性状背后的基因。Verstrepen 认为，它将改变酿造业。　　该实验室还使用了一种一天能完成上百次酵母配种的机器人，生产出的菌株根本来不及分析品尝。为了解决生产过剩问题，研究者正在研发一种同时能产生2000多种不同酵母菌、每种20皮升的微流控芯片，每种酵母都只含有一个酵母单细胞。它们可以自动检验这些微量酿造产物的酒精含量，并希望最终能测量产生的香味化合物。　　寻找新味道　　Verstrepen 的酵母存档让他的实验室成为了啤酒制造商寻找特定风味的一站式商店。 “Kevin 的研究有点超过啤酒制造商的应用范畴。”Bouckaert 说，“但这并不意味着它们不能在未来转化为巨大的商机。”　　Verstrepen 表示，酿酒酵母的自然变异为风味和其他性状的调整提供了空间，但这种方法也有局限。基因改造工具可以在此基础上改进。“使用传统育种方法，我们能把风味加强10倍，但使用基因改造方法，我们能加强100倍或1000倍。”Verstrepen 说。啤酒制造商对他们的成果很激动，但转基因食品的“污名”意味着实验室在生产供给业界的菌株时使用的一直都是更为传统的技术，比如传统育种和定向演化。　　诸如CRISPR之类的基因编辑技术也能将自然发生、会带来风味的变异型引入生长良好、但没有什么味的酵母菌株，更快完成与传统育种方法相同的目标。　　虽然一些手工啤酒厂曾向实验室索要过转基因酵母，但Bouckaert 表示酿造业中的大多数企业对此并无兴趣。“美国的手工啤酒厂正在挑战极限，但基因改造是个禁区。”他说。　　不过，Mertens 很乐意看到自己的发明被制成商业啤酒，但也希望能为他发明的其他菌株的基因组测序，以理解不同物种如何杂交——或许甚至能找出最初的拉格啤酒酵母产生的条件。“我们研制出了新的酵母，啤酒制造商很喜欢它。”他说，“但我们研究的是杂交的运作基础，比啤酒科学更进一步。”　　在上午的啤酒品尝结束之际，桌上的痰盂已经吐满了。Verstrepen 与一家DNA测序公司有个会议，Mertens 和其他学生都有研究工作要做。实验室或许吸引了许多啤酒极客，但并不是狂饮派对。　　“没错，你研究的产品很有趣，但这归根结底还是遗传学工作，”Mertens 说，“我们喝酒不是为了取乐。”至少下班前不是。

【引言】酿酒酵母菌是一种具有高工业附加值的菌种，其在真核和人类细胞研究等领域也有着非常重要的作用。酿酒酵母菌由于自身所在的细胞周期不同，遗传特性不同或是所处的环境不同可展现出球形单体，有芽双体或形成团簇等多种形貌。因此获得具有高纯度单一形貌的酿酒酵母菌无论是对生物学基础性研究还是对应用领域均有着非常重要的意义。 【成果简介】麦考瑞大学Ming Li课题组利用MicroWriter ML3小型台式无掩膜光刻机制备了一系列矩形微流控通道。在制备的微流控通道中，通过粘弹性流体和牛顿流体的共同作用对不同形貌的酿酒酵母菌进行了有效的分类和收集。借助MicroWirter ML3中所采用的无掩模技术，课题组轻松实现了对微流控传输通道长度的调节，优化出对不同形貌酵母菌进行分类的佳参数。 【图文导读】图1.在MicroWriter制备的微流控通道中利用粘弹性流体对不同形貌的酿酒酵母菌进行分类。（a）对不同形貌酿酒酵母菌，而非根据尺寸进行分类的原理图。微流控结构有两个入口，一个是用于注入酿酒酵母菌溶液，另一个用于注入聚氧乙烯（PEO）鞘液。除此之外，该结构还有一个微流控传输通道，一个扩展区和七个出口。所有的酵母菌初期排列在鞘液的边缘，在界面弹性升力和内在升力的共同作用下，酿酒酵母菌根据形貌在鞘液内被分类。（b）对酿酒酵母菌进行形貌分类的微流控通道设计图（左）和用MicroWirter ML3制备出的实际微流控通道（右）的对比。图中比例尺为10 μm。图2. 微流控传输通道的长度对不同形貌酿酒酵母菌分类的影响。（a）不同形貌的酿酒酵母菌在不同长度传输通道参数下的实际结果。黑色虚线代表传输通道的中心线。图中比例尺是50 μm。（b）不同形貌的酿酒酵母菌在侧向的分布结果，单体（蓝色），有芽双体（黄色）和形成团簇（紫色）。误差棒代表测量100次实验的分布结果。图3. PEO浓度1000 ppm，微流控传输通道长度15 mm，酵母菌流量为1μL/min, 鞘液流量为5μL/min的条件下不同形貌的酿酒酵母菌的分类和收集效果。（a）收集不同形貌酿酒酵母菌的七个出口。（b）不同形貌酵母菌在入口和出口的比较图。（c）实验表明不同形貌的酵母菌可在不同出口处进行收集。单体主要在O1出口，形成团簇的菌主要O4出口。（d）不同出口处对不同形貌的酿酒酵母菌的分类结果，单体（蓝色），有芽双体（黄色）和形成团簇（紫色）。（e）和（f）不同出口对不同形貌的酿酒酵母菌的分离和收集结果的柱状图。误差棒代表着三次实验的误差结果。 【结论】随着微流控在生物领域的应用逐渐增多，影响力逐渐扩大，如何快速开发出符合实验设计的原型微流控结构变得十分重要。由于实验过程中需要及时修改相应的参数，得到优化的实验结果，灵活多变的光刻手段显得尤为重要。从上文中可以看出，MicroWirter ML3小型台式无掩膜光刻机可以帮助用户快速实现原型微流控结构的开发，助力生物相关微流控领域的研究。 【参考文献】[1]. Liu P , Liu H , Yuan D , et al. Separation and Enrichment of Yeast Saccharomyces cerevisiae by Shape Using Viscoelastic Microfluidics[J]. Analytical Chemistry, 2021, 93(3):1586-1595.