酵母的历史省公开课一等奖全国示范课微课金奖课件

酵母工艺学参考书《酵母生产与应用手册》，于景芝，中国轻工业出版社，.1/75酵母发酵产品研究进展

1.酵母概述2.酿酒酵母定向育种研究进展3.酵母细胞产品研究进展4.酵母提取物研究进展2/75一.酵母概况酵母发展简史:酵母是一个单细胞微生物，最少包含100多个属，700多个种，10,000多个独立菌株。人们利用酵母历史已经有约9000年(酿酒)；酵母工业发展史已经有200多年(啤酒沉淀物，1781年，荷兰)；人类认识酵母菌历史为100多年（1860~1870）。Yeast3/75谈到酵母发觉要从公元前3000年说起，古埃及人最先掌握了制作发酵面包技术。最初发酵方法可能是偶然发觉：和好面团在温暖处放久了，受到空气中野生酵母菌侵入，造成发酵、膨胀、变酸，再经烤制便得到了远比“烤饼”松软一个新面食，这便是世界上最早面包。也就是人类对酵母最早应用。4/75公元2世纪末，罗马面包师行会统一了制作面包技术和酵母菌种。他们经过实践比较，选取酵酒酵母液作为标准酵母。

17世纪时，一位知道酿酒面包师试用啤酒沉淀物（即酵母）来发面，发觉啤酒沉淀物含有强力发酵面团作用。与传统“发面起子”比较，发酵速度快，产酸少。因而这种发面方法很快传遍了全世界。酵母工业发展能够说从这时起就开始起步了。5/751）利用啤酒和酒精副产物阶段此阶段大致范围在18世纪末至19世纪末100多年时间内。自17世纪开始，很多年来人们一直使用泥状啤酒沉淀物发面，不过这种泥状啤酒酵母变质很快，运输和使用不便，其产品商业化受到限制。1781年，在荷兰，从啤酒泡沫中经离心分离出来啤酒上面发酵酵母，经深入压榨成块后，开始在市场上销售，这就是最早商品面包酵母。

1846年，第一个酒精酵母工厂在维也纳建立，在这种方法中，酵母与酒精是同时得到，酵母是酒精副产物，因而被称为酒精酵母。从整个酵母工业历史来看，酵母工业发展大致可分成三个阶段。

6/752）酵母生产工艺正式形成阶段

此阶段大致范围是19世纪末至本世纪20年代大约50年左右时间内。在此期间，面包酵母生产技术在荷兰、德国、奥地利等得到了快速发展，我们今天所熟知面包酵母生产工艺在此时期内正式形成。7/75活性干酵母发展阶段

此阶段大致范围是上世纪20年代至今。活性干酵母使用方便、便于保留、发酵力强。当前国内外各种酵母多采取此工艺。8/75常规酵母与非常规酵母:常规酵母(ConventionalYeast)——即生理和遗传特征完全清楚酵母:

Saccharomycescerevisiae;Schizosacharomyces（裂殖酵母）非常规酵母(NonconventionalYeast)——即生理和遗传特征还末完全清楚酵母：

Candida;Hansenula;Kluyveromyces;Pichia;Schwanniomyces（许旺酵母）;Trichosporon（丝孢酵母）工业上应用广泛酵母：Saccharomycescerevisiae,CandidaBerkhout，Pichia.Yeast9/75酿酒酵母基因工程表示系统不足有：(1)其质粒表示载体常不稳定，易丢失；(2)表示载体缺乏高效可调控开启子；(3)较难实现高密度培养等。Yeast10/75非常规酵母表示系统研究:已开始建立基因表示系统非常规酵母有：Pichia、Hansenula、Kluyveromyces等。其中，巴斯德毕赤氏酵母基因表示系统发展最为快速，已经有数百种外源蛋白质在巴斯德毕赤氏酵母中表示，其产量比酿酒酵母系统高10~100倍。预示着非常规酵母在基因工程表示系统中有着良好应用前景。Yeast11/75酵母是主要工业微生物：★到当前为止，酵母生物产品产值占整个生物工业产值40%左右，产量占90%左右。酵母菌厌氧发酵↓胞外产品：酒精（燃料乙醇）各种洒类甘油等好氧发酵↓细胞产品：面包酵母营养酵母酿酒酵母药用酵母饲料酵母好氧/厌氧发酵↓胞内产品：蛋白质核酸类产品生理活性物质多糖等12/75二.酿酒酵母定向育种研究进展2.1酵母与酿酒2.2酿酒酵母育种方法2.3酒精酵母育种2.4酒类酵母育种13/752.1酵母与酿酒关于酒起源(1)成熟水果

(2)发芽谷物

(3)发霉谷物

葡萄酒→白兰地啤酒→威士忌黄酒→白酒酵母酵母酵母蒸馏蒸馏蒸馏14/75酵母菌是天然酿酒微生物

——家养微生物自然界中有糖地方就会有酵母菌。从自然界中可筛选到酿酒效率高达90%以上酵母菌，到当前为止这是其它微生物极难到达高度（包含经各种方法改造后菌株）。乙醇是酿酒酵母惟一主要代谢产物，含量可达10-20%，其它代谢产物总和普通不超出0.5%（CO2除外）。15/752.2酿酒酵母育种方法自然筛选诱变育种杂交育种原生质体融合育种分子育种（即基因工程技术育种）16/75自然筛选从自然界中分离筛选；从搜集到不一样起源工业用酵母菌筛选符合厂家生产需要酵母菌种；从生产中分离符合需要酵母菌种等。17/75诱变育种物理因子——UV、X、

、快中子、高温等化学因子——亚硝酸、NTG、硫酸二乙酯、甲基磺酸乙酯、5-氨基尿嘧啶等特点：方法简单，收效显著，所以在科研和生产上得到广泛应用，但缺乏育种定向性，存在副作用。18/75

细胞X细胞

细胞X孢子

孢子X孢子

取得含有优良特性酵母菌种杂交育种19/75原生质体＋原生质体原生质体＋灭活原生质体细胞器＋原生质体融合异源细胞＋酵母原生质体

取得含有优良特性酵母菌种。原生质体融合育种20/75分子育种☆酵母菌分子育种技术主要包含以下几方面：异源基因在工业酵母中克隆和表示；同源基因在工业酵母中克隆和表示（自克隆技术）；基因敲出；增加有用基因考贝数；依据代谢控制理论进行基因重组。

21/752.3酒精酵母育种到当前为止，酒精是惟一可代替石油一个可再生能源。全世界已探明石油储量约1500亿吨，按当前消耗速度，可用约50年。当前全世界酒精产量80%用于汽油醇，总产量约5000万吨。22/75酒精生产菌种选育热点：（1）耐乙醇、耐高温、耐高渗菌株构建耐乙醇（16~22%）——高浓发酵、节约能耗、降低成本。耐高温（40~45℃）——提升生产速率、节约水耗。耐高渗（耐糖30%以上）——是实现高浓发酵前提。23/75酒精生产菌种选育热点：（2）木糖发酵高产菌株构建因为粮食供给限制，淀粉质原料生产酒精不可能无限发展。纤维类物质是自然界中存量最大可再生资源，其有效利用关键之一是木糖有效利用。自然界中木糖含量仅次于葡萄糖，约占纤维类物质总量1/4。24/75木质纤维素LignocellulosicMaterials预处理Pre-treatment酶解EnzymaticHydrolysis固液分离Solid-liquidSeparation纤维素Cellulose酶解EnzymaticHydrolysis葡萄糖Glucose乙醇Ethanol木糖Xylose乙醇Ethanol单细胞蛋白SingleCellProtein

2,3-丁二醇2,3-butanediol谷胱甘肽GSH木质纤维素生物转化：25/752.4酒类酵母育种酒组成：水+乙醇98%

风味物质0.1～１.0%

其它杂质1.0～1.9%酒品质——取决于0.1～１.0%风味物质，价格相差达万倍以上。风味物质主要组成——酯类物质、酸类物质、高级醇、羰基化合物、其它五大类。酒生理作用——各酒种基本相同。26/75酿酒类酵母育种攻关点菌种改造目标——风味物质平衡。即降低有害物质生成量，适量增加有益物质生成量。菌种改造方法——微量代谢物质调整与控制。改造难点：

(1)许多微量物质代谢机理不明；

(2)风味物质平衡问题；

(3)微量（mg/L，μg/L）——筛选困难．27/753.酵母细胞产品研究进展3.1酵母产品分类3.2食用酵母3.3饲料酵母3.4酿酒酵母3.5药用酵母28/753.1酵母产品分类（1）按产品活性活性酵母：产品中酵母细胞处于休眠状态，在适宜条件下复水，即恢复正常细胞功效。非活性酵母：酵母细胞大多自溶，并失去活性，但其中一些生理活性物质仍含有活性。Yeast29/753.1酵母产品分类

（2）按产品含水量干酵母：含水量＜10%压榨酵母：含水量66~72%酵母乳：含水量80~86%

（3）按酵母产品用途食用酵母、饲料酵母、酿酒酵母、药用酵母Yeast30/753.2食用酵母用作食品发酵剂面包酵母——含有香松可口、营养丰富等特点。作为食品添加剂或营养补充剂营养酵母——用来提升食品营养价值和改进口感。31/75营养酵母：★酵母是一个全营养素，其中包含四大营养系列：蛋白质：40~60%

核酸：8~10%

各种维生素：0.3~0.8%

矿物质：6~9%32/75依据全国营养调查，VB2是中国居民最缺乏维生素（钙是最缺乏矿物质），全国人均天天摄入量仅为RDA值（不影响健康最低摄入量）60%左右。酵母中B族维生素含量最丰富，普通酵母VB2含量为50mg/kg左右，富集酵母可达100mg/kg以上。人体直接摄入药用VB2其吸收率只有15%左右，而对酵母中VB2吸收率可达60%以上，为直接摄入4倍左右，是一个理想VB2补充源。Yeast33/75Yeast食用酵母人均年消耗量（g)120g/人年34/753.3饲料酵母广泛用作各种家禽、家畜、鱼虾、蜜蜂等蛋白质添加剂。全世界饲料酵母年总产量：150~200万吨我国年产量：0.5~2.0万吨Yeast35/753.4酿酒酵母我国酿酒活性干酵母（ADY）科研与生产水平已达世界先进水平，我室是研究酿酒活性干酵母主要单位之一。我室在酿酒ADY方面主要科研结果包含：酒精活干酵母、葡萄酒活性干酵母、生香活性干酵母和啤酒活性干酵母等。当前，我国生产酒精活性干酵母已大量出口美国、英国等发达国家。Yeast36/753.5药用酵母普通药用酵母：酵母片、发酵培养基富集酵母：富含某种微量元素铬酵母——治疗2号糖尿病特效药硒酵母——可治疗一些癌症铁酵母——补血剂锌酵母——第三代补锌产品（蛋白锌）（无机锌：硫酸锌；有机锌：葡萄糖酸锌、乳酸锌、甘草酸锌）Yeast37/754.酵母提取物研究进展酵母细胞中含有主要经济价值物质包含：蛋白质、酶脂肪核酸类物质糖类物质：葡聚糖、甘露聚糖、海藻糖等凝血质、麦角固醇、谷光甘肽各种维生素B和维生素D2原辅酶A、辅酶Q、辅酶I、细胞色素C等Yeast38/754.酵母提取物研究进展4.1核酸类产品4.2酵母味素4.3海藻糖39/754.1核酸类产品核酸类物质包含：核糖核酸（RNA）脱氧核糖核酸（DNA）嘌呤、嘧啶碱基、核苷、核苷酸及它们衍生物Yeast40/75部分核酸产品价格5´-鸟苷酸钠（I）：50~60美元/千克5´-肌苷酸钠（G）：20~30美元/千克I+G：30~40美元/千克5´-胞苷酸钠：150~200美元/千克聚肌胞：1.5~2.0万美元/千克Yeast41/75由酵母生产核酸类产品酵母中核酸含量：普通酵母8~10%，高核酸酵母14~16%

阳离子交换I+G

高核酵母稀碱法或盐溶法核糖核酸酶法水解

阴离子交换胞苷酸

Yeast聚肌胞CDP胆碱阿糖腺苷环胞苷42/754.2酵母味素酵母味素又称酵母味精、酵母精和酵母浸出物（Yeastextract）——是利用当代生物技术将酵母细胞内蛋白质、核酸类物质进行降解、再经提纯精制而得到粉状、膏状或液体状产品。酵母味素集调味、营养和医疗辅助于一身，被称为第三代味精（I+G称为第二代味精）。生产酵母味素酵母起源：专门培养酵母、干酵母生产厂尾粉、啤酒酵母泥。yeast43/75酵母味素在食品中应用酱油、生抽王、辣酱油、蕃茄酱、食醋；鸡精、牛肉精；炒菜、汤、火锅；糕点；罐头、火腿肠；榨菜、泡菜、咸菜；面条、快餐、方便面调料。44/75西欧调味品市场情况（%）yeast45/754.3海藻糖海藻糖（Trehalose）亦名蘑菇糖（Mushroomsugar）因最初发觉于海藻中而得名。海藻糖是生物体内一个基础代谢物质，为非还原性双糖。在机体内，干燥、高温易造成海藻糖积累，而在常温和复水情况下被海藻糖酶分解成二分子葡萄糖，进入能量代谢。海藻糖存在于真菌、细菌、酵母、虾、蜂及昆虫血液中。普通情况下，酵母细胞中海藻糖含量不超出10%，采取高温休克和“饥饿”培养则可使海藻糖含量达15~25%。Yeast46/75海藻糖生物保护作用对于含有生物活性蛋白质、酶、核酸等大分子物质，其分子周围都有一层水化膜保护着，失水干燥会破坏其结构，并失去活性。海藻糖可在干燥生物分子失水部位以羟基和分子形成氢键，取代水作用，从而使生物大分子在脱水条件下不丧失活性，被称为神奇双糖。Yeast47/75海藻糖—天然保护剂食品保鲜：奶类、果泥、禽蛋、番茄酱等。（主要问题是价格问题，300~500美元/千克）医药生物制品保留：血液制品、菌苗、疫苗、单克隆抗体、重组人体蛋白、载药脂质体、抗血清等。给医用生物制品保留、运输和使用带来方便。研究用生物制品保留：限制性内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、细胞膜、抗体、抗原、细胞器等。使生命科学变得方便、简单、有效。Yeast48/75由酵母细胞提取海藻糖酵母菌常规快速培养“饥饿”培养、温度休克培养分离、洗涤、过滤酒精提取精制干燥成品Yeast49/75

5、世界酵母工业现实状况

酵母产品从来是西方企业天下。世界酵母市场形成了寡头垄断格局，几家西方大企业掌握话语权。国际市场上，酵母行业是成熟、高集中度行业。年全球酵母产量为400万吨左右，其中高活性干酵母140万吨左右。全球酵母企业约300家，主要五家有：法国Lesaffre和英国ABF旗下ABMauri*（荷兰RoyalGist-Brocades酵母业务被上述两家企业吞并，当前只进行酵母抽提物生产，所以光荣退出前三甲行列）；加拿大拉曼企业，中国安琪，美国UniversalFoods企业（红星酵母）。50/75最早经营此业法国乐斯福（Lesaffre）企业历史到达150多年，当前在全球产能达30万吨，有40家工厂。英国AB马利企业年产能25万吨，全球有37家工厂（英国食品联合集团企业(ABF收购澳大利亚BurnsPhilp企业全球酵母业务，整合其自有酵母业务组成ABMauri），加拿大拉曼企业年产能10万吨，全球有12家工厂，三巨头占据世界市场60%。51/755.1概况52/7553/75酵母产业组织和管理以生产为系统，美国将酵母和酵母为基础工业分成：①面包酵母及相关产品；②食用酵母和饲料酵母；③以酵母为原料产品如酵母抽提物和一些生化产品；④啤酒酵母和啤酒酿造；⑤葡萄酒酵母和葡萄酒酿造；⑥酒精酵母和蒸馏酒；⑦工业酒精和燃料乙醇。

54/755.2酵母抽提物酵母抽提物世界年产量就达5万吨以上，年产值为5亿美元。55/75当前，日本生产酵母抽提物企业有：①朝日啤酒食品企业是当前日本最大酵母抽提物生产企业，产品有自溶型酵母提取物“米斯特”，酶水解型产品“司泊米斯特”等各种酵母抽提物。②麒麟啤酒食品企业。该企业以新鲜或干燥啤酒酵母为原料生产酵母调味料，商品名为“酵调”系列液状和粉状产品。

56/75③味之素企业。该企业利用谷胧甘肤含量高酵母提取物生产“超级”系列酵母调味料。④武田药品工业企业。该企业生产酵母调味料是酶分解型、自溶性制品以及兼有强力鲜味提取物调味料，尤其是含有预防产品成粉状或结块制品。⑤杰替（JT）食品企业。该企业开发生产和市场销售酵母抽提物产品主要有“酵母抽提物21-T”，和“酵母抽提物21-A”。

57/75⑥协和发酵工业企业。该企业酵母抽提物有：“酵母抽提物协和C'，是含有强力鲜味和甜味平衡良好粉末产品；“酵母抽提物协和W”是含有强力鲜味和醇厚味愉粉朱产晶；“噢母抽堤物协和甘是含有错净清灰鳞味钓低盐粉东齐品；“琴母抽提物协和H”是富含核酸、游离氨基酸和呈味性多肤成份产品，调味效果平衡良好，只需少许添加就可使食品含有浓厚味道。

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6、我国酵母工业现实状况

我国酵母工业化生产始于1922年，由上海大华利卫生食料厂首家生产压榨面包酵母，至今已经有80多年历史。59/7560/756.1高活性干酵母产业我国活性干酵母研究和开发始于20世纪70年代。1974年上海酵母厂首先试制和生产了面包活性干酵母，改革开放国策则大大加紧了高活性酵母产业发展速度。

20世纪80年代中期，广东率先引进了国外先进高活性干酵母生产技术和设备，建成了两家大型含有当代国际先进水平高活性干酵母生产企业，即广东丹宝利酵母企业和广东梅山一马利酵母企业。61/75当前，我国生产高活性干酵母国有企业主要有湖北安琪酵母企业、广东丹宝利酵母企业，中澳合资梅山一马利酵母企业和哈尔滨一马利酵母企业等数家。

62/756.2食用酵母抽提物生产从20世纪70年代起，我国多家研究机构就开始研究和开发利用活性酵母生产食用酵母抽提物，作为食用营养调味品。因为我国饮食习惯和消费结构与欧美国家不一样，鲜味剂以味精为主，味精在我国鲜味剂市场上占据绝正确主导地位。63/75

酵母抽提物产品作为食用调味品不但含有鲜味，同时因含有20余种氨基酸和肤类物质，因而含有营养价值高，味道醇厚、抗氧化性等优点。当前，酵母抽提物主要应用在加工食品行业。64/756.3活性酵母产品

当前，我国市场上商品活性酵母主要品种有以下几类。1）面包酵母

是指以糖蜜、淀粉质原料，经发酵法通风培养酿酒酵母（Saccharomycescere-visia。），制得有发酵活性用于发面面包酵母。

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依据其生产工艺、活性高低和含水分不一样又分为:

(l)鲜酵母产品含有强发酵活性，由新鲜酵母菌体所组成块状产品，含水分70％一73%，俗称压榨酵母（Compressedyeast）。

(2)活性干酵母该类产品是将含有强壮发酵活性鲜酵母，经过低温脱水后制成有发酵活性干酵母菌体，产品呈颗粒状，含水分为7.0％一8.5％。66/75(3）高活性干酵母该产品是将鲜酵母经过低温脱水后制得含有高活性干酵母菌体，活性大大高于普通活性干酵母，且发酵速度快，溶解性能好。产品呈细小颗粒状，含水分为5.0％一6.0%，采取真空包装。67/752）酿酒活性干酵母

该产品是以糖蜜、淀粉质原料，发酵通风培养得到酿酒酵母（Saccharomycescerevisiae）、葡萄汁酵母（S.uvarum）、贝酵母（S.bayanus）等制得有发酵产生酒精能力活性干酵母菌体。68/75依据酵母生产工艺和用户不一样要求，主要有两种商品:(1）酿酒鲜酵母产品含有强发酵酒精活性酵母菌体，其产品含水分