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摘 要

为讨论该抗冻酵母AFY-1在不良环境的耐性，本文将该酵母应用于乙醇发酵， 探究其对乙醇、葡萄糖、酸和发酵温度的耐受性。实验结果表明，抗冻酵母AFY-1在乙醇发酵中对乙醇的耐性优于原始酵母。初始乙醇浓度为6%时，抗冻酵母AFY-1的乙醇得率为8.9%，而原始酵母只有2.6%。抗冻酵母AFY-1在乙醇发酵中对葡萄糖的耐性优于原始酵母。抗冻酵母AFY-1最高能耐受650 g/L的糖浓度，但原始酵母最高只能耐受450 g/L的糖浓度。丁酸对抗冻酵母AFY-1和原始酵母的毒性作用最强，乙酸次之，乳酸对2种酵母的影响不大。抗冻酵母AFY-1和原始酵母对丁酸的耐性均较差。抗冻酵母AFY-1和原始酵母对发酵温度的耐受性基本相同，最高均能耐受40 ℃。发酵温度为40 ℃时，抗冻酵母AFY-1和原始酵母的乙醇得率分别为24.0%、22.3%。

关键词：抗冻酵母 乙醇发酵 耐性

Ethanol fermentation ability of freeze-tolerant yeast AFY-1

ABSTRACT

In order to discuss the tolerance of freeze-tolerant yeast AFY-1 in different environment, the yeast was applied to ethanol fermentation and the tolerance ability of ethanol, glucose, acid and fermentation temperature were explored. The results showed that the tolerance of freeze-tolerant yeast AFY-1 in ethanol fermentation to ethanol is better than that of parent yeast. When the initial ethanol concentration was 6%, the ethanol yield of the freeze-tolerant yeast AFY-1 was 8.9%, while parent yeast was only 2.6%. The tolerance of freeze-tolerant yeast AFY-1 to glucose in ethanol fermentation is better than that of parent yeast. The highest tolerance Sugar concentration to freeze-tolerant yeast AFY-1 was the 650 g/L, but parent is only 450 g/L. The butyric acid has stronger toxic effect among freeze-tolerant yeast AFY-1 and raw yeast than acetic acid. Freeze-tolerant yeast AFY-1 and parent yeast of butyric acid tolerance is poor for fermentation temperature tolerance, freeze-tolerant yeast AFY-1 is basically the same as parent yeast. When the temperature was 40 ℃, the ethanol yield of freeze-tolerant yeast AFY-1 and original yeast are 24.0% and 22.3% respectively.

KEYWORDS: Freeze-tolerant yeast；ethanol fermentation；tolerance

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1 抗冻酵母的研究现状 1

1.2 乙醇发酵的主要影响因素 2

1.2.1 乙醇 2

1.2.2 糖 3

1.2.3 酸 3

1.2.4 温度 4

1.3 研究目的及意义 5

第二章 实验材料与方法 6

2.1 实验材料 6

2.1.1 菌种 6

2.1.2 培养基 6

2.2 实验方法 6

2.2.1 菌种耐酸性测定 6

2.2.2 乙醇发酵能力测定 7

2.2.3 发酵液中残糖和乙醇浓度的测定 7

2.2.4 发酵液细胞数测定 7

第三章 结果与讨论 9

3.1 乙醇的影响 9

3.2 糖的影响 10

3.3 酸的影响 11

3.4 温度的影响 12

第四章 结论与展望 15

4.1 结论 15

4.2 展望 15

参考文献 16

致 谢 19

第一章 文献综述

1.1 抗冻酵母的研究现状

抗冻酵母，顾名思义，这种酵母菌的抗冻性、耐冷冻性都比其它酵母强，并且有的抗冻酵母在低温环境下有超强的发酵能力。

抗冻酵母在冷冻面团这个领域应用较广泛^[1]。冷冻生胚是含有酵母的面团经过切块、成型、速冻加工的面粉加工产品，可以长期冻藏。冷冻生胚是面食发展新方向，使用冷冻生胚，对消费者来说，可以确保食品安全，改善口味口感；对于生产者来说，可以减少店面设备和人力投入，节约能耗，有效控制库存减少损耗，提高加工效率。冷冻生胚技术的关键在于选育出性能优良的抗冻酵母。

性能优良的抗冻酵母必须具备良好的耐冷冻能力和发酵力。在面团冷冻和冻藏过程中，酵母细胞受到严重的伤害。低温和冰晶的形成导致酵母细胞壁和细胞膜损伤、以及蛋白质和DNA变性，从而使细胞存活率下降、发酵活力下降。且解冻后的酵母细胞破损后会分解出一些还原性物质，如谷胱甘肽等。这些物质不仅会弱化面筋的网络结构，破坏面筋的二硫键，还会降低面团的持气性，对面团的体积产生不良影响，进而会影响食品质量^[2]。

影响酵母耐冷冻能力的因素很多，主要包括海藻糖含量、质膜水运输蛋白活性、胞内甘油、氨基酸等方面。海藻糖是酵母菌的主要能源物质，面包酵母在受到内外环境刺激时也会产生代谢物质海藻糖，酵母菌的海藻糖含量越高，其抗冻性、耐高温能力、抗脱水性、抗辐射性和抗高渗透性等就越强^[3]。酵母胞内产生的甘油能帮助处于恶劣环境下的酵母对外界产生较强的抵抗能力，且胞内甘油对面包制品的口感、质地和色泽等性质几乎不会产生影响^[4]。谷氨酸，精氨酸和脯氨酸等个别带电荷的氨基酸可以作为酵母细胞的表面保护剂，增强酵母细胞的抗冷冻性。

本实验室以面包酵母Saccharomyces cerevisiae CGMCC 2.1423为原始酵母，采用等离子体诱变结合定向驯化的手段，选育出一株抗冻酵母命名为AFY-1^[6]（发明专利：CN103194401A）。将抗冻酵母AFY-1的菌液经-20 ℃和-80 ℃环境条件下冻藏120 d后，细胞存活率分别为83.2%和82.0%。抗冻酵母AFY-1制成的冷冻面团，经-20 ℃环境条件下冻藏70 d后，冷冻面团的最大体积、平均醒发速度和发酵力分别为新鲜面团中的97.1%、84.1%、86.4%，明显高于其原始酵母的55.2%、9.2%、15.1%。同时，抗冻酵母AFY-1的细胞内海藻糖含量增加到3.62% ,d.b.，甘油含量为0.55% ,d.b.，氨基酸含量也增至17.51 mg/g-DM，均明显高于原始酵母。抗冻酵母AFY-1冷冻后，胞内谷氨酸、丝氨酸、精氨酸、天冬氨酸和脯氨酸含量也都有了明显地增加。细胞存活率随冻藏前、冻藏后海藻糖含量的增加呈线性增加，同时也随冻藏后各氨基酸含量的增加呈线性增加，但与冻藏前各氨基酸含量无关^[7]。

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