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高糖酵母和低糖酵母耐性生长曲线评估方法

来源:中国酿造 发布时间:2024-03-29 23:02:53 浏览:169 次

目前,世界上的酵母工业已经形成了独立的产业体系,生产规模越来越大[1]。酵母工业是食品与食品配料行业的重要部分,国家《“十一五”发展规划纲要》明确指出:“生物产业要充分发挥我国特有的资源优势和技术优势,面向健康、农业、环保等的重大需求,努力实现关键技术与重要产品新突破。”这为酵母工业的未来发展提供方向和指导[2-3]。酵母行业处于快速发展期,其产品产量、产值稳步增长,生产规模不断扩大[4]。同时消费者也是日趋成熟,购买活性干酵母由单纯份量、价格的选择,转向了越来越重视品牌、质量、售后服务和技术指导等[5-6]。


酵母是生产发酵面食中重要原料之一,其特性的不同也会直接影响着发酵面食制品的最终质量。由于目前,在国内面食发酵中应用的干酵母(即发活性干酵母)已经有十几种,其中包括进口的、国产的[7]。这就导致干酵母的品质以及发酵特性存在着很大的差异,具有不同的适用性。所以发酵面食加工厂在选用酵母前,只有了解了该酵母的品质特性才能做到正确、合理的使用,以确保品质的质量[8]。


在发面的过程中,酵母的发酵受到pH值、温度、糖和渗透压等因素的影响。而在发面过程中,糖和盐这两种原料则是影响酵母耐渗透压的主要因素[9-10]。一般来说,增加培养基底物(糖、盐)的浓度,能增加酵母的代谢活性,但过高的底物浓度,会对酵母细胞产生高的渗透压力,影响酵母的生长与代谢,甚至完全抑制酵母的生长。研究酵母的耐性生长曲线,能更直观地评价酵母的耐渗特性,使酵母在实际生产和生活中得到更好的利用,在理论和实践上都有着重要的意义[11]。


莫丽春等[12]针对几种即发活性干酵母的发酵特性进行了研究,结果表明,不同干酵母的耐盐性和耐糖性均有所不同。刘湄等[13]研究得到结论,蔗糖酶活力低的菌株,在高糖面团中发酵力较好;而麦芽糖适应性好的菌株,在无糖面团中起发速度较快。马勇等[14]分别采用分光光度法和直接计数法分别对产油酵母菌YI的生长曲线进行测定,在对数期以前,两种方法的结果基本是一致的;在稳定期和衰亡期,直接技术法更能真实反映酵母菌的生长情况,而对数期和稳定期,产油酵母菌YI培养液的OD600nm值与细胞数量之间均存在较好的相关性。


针对酵母菌耐渗性的特点,来选择优良特性的菌种,是目前研究较多的方向。但是缺乏一个整体规范的方法,目前还没有很好且准确的评价酵母耐渗性的方法。目前主要有以下几种试验方法[15-16]:①以渗透性对酵母生长的影响来定义;②以耐渗性对酵母发酵能力的影响来定义;③以不同渗透压下对酵母细胞活性的影响来定义。本研究采用酵母耐性生长曲线展开试验,从表征液体培养基中产生胁迫对酵母生长的影响来判定其生长情况[17]。


1、材料与方法


1.1材料与试剂


欧洲1号(A)高糖和低糖酵母、欧洲2号(B)高糖和低糖酵母、国产1号(C)高糖和低糖酵母、国产2号(D)高糖和低糖酵母:市售。酵母膏、蛋白胨:北京奥博星生物技术有限公司;葡萄糖、氯化钠:国药集团化学试剂有限公司。


酵母浸出粉胨葡萄糖(yeast extract peptone dextrose medium,YPD)培养基:酵母膏1%,葡萄糖2%,蛋白胨2%,于115℃灭菌30 min。


1.2仪器与设备


BS2242电子天平:北京奥多利斯仪器系统有限公司;DK-98-II电子万用炉:北京市永光明医疗仪器有限公司;QYC-200摇床:上海福玛实验设备有限公司;TD-5G台式低速离心机:湖南凯达科学仪器有限公司;YX280A手提式蒸汽灭菌锅:上海三申医疗器械有限公司;T6-新世纪紫外可见分光光度计:北京普析通用仪器有限责任公司。


1.3试验方法[9,14,17]


1.3.1低糖酵母耐盐性生长曲线


在YPD液体培养基的基础上分别添加1%、3%、5%和7%的氯化钠,以不添加氯化钠的培养基作为对照。低糖酵母粉于空白YPD培养基中30℃过夜培养后,以菌液A600nm=0.1时的浓度接种于各耐盐梯度的液体培养基中,置于30℃、200 r/min的摇床中进行观察培养。每隔4 h测定其在波长600 nm条件下的吸光度值,直至48 h,观察酵母菌种在各盐含量下的生长情况。


1.3.2高糖酵母耐盐性生长曲线


方法同1.3.1。


1.3.3低糖酵母耐低糖性生长曲线


低糖酵母粉于空白YPD培养基中30℃过夜培养后,以菌液A600nm=0.1时的浓度接种于各低糖梯度的液体培养基中,置于30℃、200 r/min的摇床中进行观察培养,以不添加葡萄糖的培养基作为对照。每隔4 h测定其在波长600 nm条件下的吸光度值,直至48 h,观察酵母菌种在各盐含量下的生长情况。


1.3.4高糖酵母耐高糖性生长曲线


高糖酵母粉于空白YPD培养基中30℃过夜培养后,以菌液A600nm=0.1时的浓度接种于各高糖梯度的液体培养基中,置于30℃、200 r/min的摇床中进行观察培养,以不添加葡萄糖的培养基作为对照。每隔4 h测定其在波长600 nm处的吸光度值,直至48 h,观察酵母菌种在各盐含量下的生长情况。


2、结果与分析


2.1酵母耐盐性生长曲线分析


2.1.1低糖酵母耐盐性生长曲线


根据低糖酵母耐盐性生长曲线(见图1)分析可知,在不含盐和盐含量为1%时,4种低糖酵母的生长趋势差不多。而在盐含量为3%时,表现为D低糖酵母的生长趋势较缓慢。在含量为5%~7%时,A、B两种低糖酵母的生长趋势优于C和D两种低糖酵母。

图1低糖酵母耐盐性生长曲线


整体来看,在盐含量为0~3%时,4种品牌酵母菌的生长都在12~16 h达到稳定状态。而盐含量≥3%时,其生长趋势明显弱于盐含量为0~3%环境下的生长情况,且盐含量越高生长趋势越缓慢,达到稳定状态所需的时间越长。


2.1.2高糖酵母耐盐性生长曲线


由高糖酵母菌在耐盐性生长曲线(见图2)可知,在不含盐的情况下,酵母菌种的生长曲线在8 h左右达到一个平稳阶段,1%盐含量时其在12 h左右达到平稳阶段,而3%盐含量则是在16 h左右达到平稳阶段。盐含量≥3%时,酵母生长较为缓慢,其越来越难达到一个平稳的阶段。在高糖酵母中,A、B、D三种酵母的耐盐生长曲线是相似的,C酵母的生长趋势则稍弱一些。


总的来说,盐含量为0~3%的情况下,为4种高糖酵母较适宜的生长环境,且易于达到一个平稳生长的趋势。


2.2酵母耐糖性生长曲线分析


2.2.1低糖酵母耐糖性生长曲线


根据低糖酵母耐低糖的生长曲线(见图3)分析可知,在0~8%的糖含量下,4种低糖酵母的生长趋势变化情况不大,C低糖酵母的生长较为明显,A、B、D的生长情况较为接近,都是微有增长的趋势。总的来说,4种低糖酵母在糖含量为0~8%时其生长不受影响,且都稍有增长,4种低糖酵母的生长趋势也较为接近,都是在16 h左右达到一个稳定的阶段。

图2高糖酵母耐盐性生长曲线


2.2.2高糖酵母耐糖性生长曲线


根据高糖酵母耐高糖生长曲线(见图4)的结果可知,4种酵母在高糖含量条件下,其生长趋势都比较接近。且在不含糖的情况下,4种酵母的吸光度值均在2.0~2.5,但是在糖含量为10%、20%、30%的情况下,吸光度值均有明显的增长。且依次是在16 h、20 h、24 h达到一个稳定的阶段。糖含量为40%~50%时,其生长趋势开始较缓慢。而糖含量越高,其达到平稳趋势所需的时间越长,且生长也越缓慢。

图4高糖酵母耐高糖性生长曲线

3、结论


整体来看,无论是高糖还是低糖酵母菌,在盐含量为0~3%时,4种酵母菌的生长都是在12 h~16 h达到稳定状态,之后的生长速度则较为平稳。在盐含量≥3%时,可以观察到4种酵母菌的生长趋势明显弱于其在不含盐环境下的生长情况,且盐含量越高生长趋势越缓慢,达到稳定状态的时间越长。


4种低糖酵母在糖含量为0~8%时其生长不受影响,且都稍有增长,也即糖含量为0~8%条件下是利于低糖酵母生长,且4种低糖酵母的生长趋势也较为接近,都是在16 h左右达到一个稳定的阶段。4种高糖酵母在0~30%的糖含量下,其生长趋势较快。糖含量为40%~50%时,其生长趋势开始较缓慢,其达到平稳趋势的时间越长。


结果表明,在制作面制品时,不论是加入低糖或是高糖酵母的面制品中,盐含量在0~3%时最为适宜;在加有低糖酵母的面制品中适量的加入0~8%的糖时,是利于酵母菌的生长的;而在加入高糖酵母的面制品中其糖量最适宜不超过30%,否则会抑制酵母菌的生长。同时在研究过程中,可以根据酵母菌约在16 h左右达到一个稳定阶段,而选择该阶段生长较为稳定的酵母菌进行试验分析,以保证菌种生长的稳定性。


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