酵母细胞的固定化问题研究论文

制备反复使用的酵母细胞应注意1.细胞的固定化要在严格无菌的条件下进行;对制备的的海藻酸钠溶液,氯化钙溶液以及注射器等器材进行严格灭菌.2.反复使用固定化酵母细胞时,需注意避免微生物的污染.

固定化细胞技术的食品工业应用论文

摘要 :固定化细胞技术是一种现代化高新技术，该种技术将细胞、酶、原生质等物质束缚于特殊相中，使之与整体流体分割开来，但是可以实现与效应物与低物的分子交换。目前，固定化细胞技术已经在环保、化工、制药、食品等领域中得到了应用。本文就固定化细胞技术在食品工业中的应用进行分析。

关键词 :固定化细胞技术;食品工业;应用

固定化技术最早产生于上世纪60～70年代，是指利用化学或物理方式将酶或细胞固定在载体上，可以有效的提升酶的稳定性。固定化细胞技术是食品中经常使用的一种技术，酶的效力在反复的反应中不会流失，可以连续生产，节约成本，因此得到广泛的应用。

一、固定化细胞的优缺点

固定化细胞较之固定化酶有下列优点:一是细胞中的酶直接发挥作用，不用直接从微生物细胞中提取出来，这样既能有效的保证酶的活性，也可以降低成本;二是细胞的繁殖速度快稳定性高;三是较之提取出来的酶，细胞中的酶的稳定性更好;四是细胞中的酶可以连续反应，操作简便;固定化细胞也有一些缺点，首先，菌体具有自溶的特点，要防止菌体自溶，保持菌体的完整性，从而提高产品的纯度;其次，细胞中的蛋白酶容易分解，要采用一定的技术防止这种情况的发生;再次，细胞中有多种菌，会影响细胞的固定性，为了防止副作用的发生，要有效抑制其它酶的活性。

二、细胞固定化的方法

细胞固定化有许多的方法，企业可以根据自己的情况合理的选用。(一)吸附法吸附法分为表面吸附法和细胞聚集法两种，其中表面吸附法是指利用微生物本身的吸附能力，将细胞固定在载体中。可以充当吸附细胞的载体有多种，例如高岭土、多孔硅、活性炭等多孔性的物质［1］。细胞聚集法是指利用细胞本身的聚集性，将细胞大面积的培养，从而提升细胞的浓度。(二)包埋法包埋法是最常用的一种方法，分为凝胶包埋法和微胶囊法两种，凝胶包埋法是将细胞用凝胶来包埋固定，生产啤酒、酒精、抗生素一般采用这种方法。微胶囊法是利用胶囊将细胞包埋起来，以利于长期保存。(三)共价结合法共价结合法对于条件的要求比较严格，没有很专业的技术不容易成功。它是利用氨基、羧基等反应基因，与已经活化的`载体相互融合形成共价键，从而让细胞固定在载体中［2］。(四)交联法交联法是利用戊二醛、甲苯二异氰酸酯等交联剂，直接与细胞上的氨基、酚基等反应集团进行反应，让各个细胞之间相连，形成网状的结构，从而形成固定化细胞。

三、固定化细胞技术在食品工业中的应用

固定化细胞技术在食品中有非常广泛的应用，并且取得很好的效果。现阶段固定化细胞技术不仅仅应用于食品加工上，在制药技术、化学分析、环境保护方面也有广泛的应用。

(一)果葡糖浆的生产

首次利用微生物菌体生产果葡糖浆是在1966年的日本，并且取得了很大的成功，随即投入了生产［3］。1969年将技术进行进一步提升，利用菌体热固法生产出固定化细胞，实现连续化的生产，有效的提升了果葡糖浆的质量。在生产的过程中，首先在微生物中水解出葡萄糖，然后再将葡萄糖转化为比较甜的果糖，再提炼浓缩就可以成为果葡糖浆。

(二)柑桔类果汁的脱苦

常用的柠檬苦素类脱苦酶其PH值为碱性，但是不适用柑桔的加工生产中使用，可以采用细胞固定化的技术，将细胞固定在载体中，用于柑桔果汁的脱苦。利用固定化细胞技术，对于PH值不再有特殊的影响，可以有效的进行具有酸性特征的柑桔的脱苦。固定化细胞技术的使用，有效的解决了柑桔果汁的脱苦问题，让柑桔果汁的口感更好，更能符合消费者的需求。

(三)酱油生产

酱油是每个家庭厨房中的必需品，采用固定化细胞技术可以更有效的促进酱油的生产。通过固定化细胞技术生产酱油，可以缩短生产周期，提升酱油的口感，让酱油的质量更加优越。在生产的过程中，将固定化细胞放置在搅拌罐的反应器中与过滤装置有效的结合，让它们做出反应，即可生产出风味良好的酱油产品。

(四)酿酒

酿酒是固定化细胞技术另一项重要的应用，较之传统的酿酒技术，利用固定化细胞酿出的啤酒香气更浓、澄清度更高，口感更好，并且酵母菌得到更好的发酵，让其中的麦芽糖得到广泛的应用。目前，固定化细胞技术已经广泛的应用于酿酒领域，并取得了很好的效果。另外固定化细胞技术也可以应用于米酒的酿造和酒精的生产中［4］。固定化细胞技术在食品工业生产中的应用还非常多，如固定a-淀粉酶、固定化氨基酰化酶的生产中，目前，很多固定化细胞与固定化酶还处在试验阶段，其中还有一些技术难题尚未克服，很多还处于研究和开发中，但它已经给我们指明了发展方向，随着固定化技术的发展，将会有更多的固定化酶、细胞、原生质体应用于生产。

四、结语

目前，各个国家都开始将固定化细胞技术应用在工业生产领域之中，其应用范围已经超过了食品加工、制药工业与轻化工业，扩展至环境保护、化学分析、能源开发等新型领域中，在下一阶段下，固定化细胞技术将表现出更好的发展前景。总之，固定化细胞技术利用了细胞密度高、繁殖速度快和耐毒害性好的特点，在食品工业的生产中表现出很高的优势。固定性细胞技术还有许多优良的性能没有发挥出来，我们要加大固定化细胞技术的研究，让其更好的为我们服务。

参考文献:

［1］韩文静．固定化酶的新型制备方法及其在食品工业中的应用［J］．食品工业科技，2009(02)．

［2］毛跟年，李丽维，齐凤．固定化酶应用研究进展［J］．中国酿造，2009(08)．

［3］乔德亮，胡冰，曾晓雄．酶固定化及其在食品工业中应用新进展［J］．食品工业科技．2008(01)．

［4］李晔．酶的固定化及其应用［J］．分子催化，2008(01).

浅谈食品工业中产香酵母的应用论文

1引言

产香酵母又名酯酵母，是一类能合成具有芳香气味的酯类物质，如今产香酵母早已不局限于产酯而是在生产过程中能产生让人喜欢闻的香味的各种酵母，香气多为醇类、酯类、酚类、酮类、芳香类等具有挥发性风味的物质，主要的香气类型有：花香型、清香型、果香型等，常被广泛应用于酿造、调味品、功能饮料、无醇饮料、食品等领域的增香。

2产香酵母在农产品中的应用

2．1产香酵母在果酒中的应用

果酒的口感、风味以及质感在果酒发酵酿造生产中起着很重要的作用，尤其是其中的风味是评价果酒优质的一个重要指标。因此果酒增香已成为现今果酒发酵酿造中的一个热门研究课题。果酒品质丰富、种类多样。张大为等从酥梨自然发酵汁中得到了一株不仅糖利用力低而且还可以增加梨酒香味的东方伊莎酵母，并将其作为梨酒生产中的产香菌使用。曹新志等从四川自贡本地梨果中筛选出了一株产香酵母FL－5，产酒精、产酸、产酯能力较好，且发酵周期短。何义从梨果园中分离出一株产香性能好的酿酒酵母Y－5，确立了梨酒酿造工艺，发酵产生的风味明显优于工业菌株ADY，能较好地保留鸭梨的原香味。赵海霞等则从苹果皮中分离出一株孢汉逊酵母属的产香酵母，适合苹果酒酿造，所得苹果酒品质优良，具有苹果酒的典型风味。古其会［5］等从多种成熟的水果皮上分离出一株对病原菌有抑制作用的产酯酵母，可用于番木瓜酒的酿造，经过分子生物学鉴定为梅奇酵母。王雪莹从甜橙果皮上筛选出两株性能优良的酵母S017和F076，其中S017产酯量高达86．75％，而F076发酵过程中产生的萜类物质相对含量比S017高，具有保留原料特殊香气组分的能力。艾方等从柑桔中分离出了两株能够耐受较高的盐、糖浓度的产香酵母，现已用于浓缩果汁和低醇果酒的增香。沈昌从水果、土壤中分离筛选出产香能力较强的酵母N－2，用于紫甘薯发酵酿造，经优化发酵工艺得到了花色苷含量保存多、还原糖浓度低、酒精度高、色泽鲜丽的紫甘薯发酵产品。此外李剑芳从自然发酵猕猴桃汁中分离出一株柠檬形克勒克氏产香酵母E－45，经鉴定为能产醇类、酯类等芳香物质的低发酵力产香酵母，可用于葡萄酒等果酒的增香。自然选育出的产香酵母菌株与工业菌株比较，具有专一性酿造的优势。曹新志等筛选出的产香酵母FL－5与安琪酵母DC－2相比，FL－5酿造的果酒风味更优。袁丽从不同水果中筛选出两株产香酿酒酵母菌GY1、GY2并与安琪酵母相比，GY1、GY2均优于安琪活性酵母。张翠英也从葡萄皮中筛选出一株产香酵母经诱导得到一株在低温条件下仍具有较强的发酵能力，与优良葡萄酒酵母比更具优势。王雪莹分离的S017以果酒干酵母为对照，S017所酿造的甜橙果酒色泽、澄清度、酒香均具备优质果酒的感官品质，在酿造工业中有较好的应用前景。

2．2产香酵母在白酒中的应用

在白酒生产中为了增加酒中的独特风味通常会加入某些化学物品以增加酒的香气，可最终酒中的香气都较为单一。自然酿造的白酒通常会以酒曲窖泥为分离源，筛选耐高温、性能优异、适合白酒增香的产酯酵母，经酿造的白酒经产酯酵母自身合成的风味物质比添加化学物质更多样化，风味更丰富独特，因此越来越多的白酒生产也用产香酵母增香。通常产香酵母的筛选都从大曲发酵的酒液或糟醅中筛选。郭志从泸州老窖窖泥中分离出一株耐受高温的酵母菌，属于异常汉逊酵母属。通过产香条件的响应面优化，得到耐受高温酵母，产生的2－正戊基呋喃、苯乙醇等香气物质，产量比原来浓香型大曲高出约两倍左右。蒲春等从大曲中筛选出一株酶活性高的产香酵母菌并对其功能特性进行测定，产香浓郁，可与其它产酒量高的菌种混合发酵。张春林对大曲发酵液进行了酵母分离，筛选出产香酵母ZY－1和GY－3，通过模拟探索出发酵中产生香气成分的机理，提出了产香酵母是大曲中风味物质形成的重要原因。顾宗珠等从酒曲中筛选出一株产酯量高的酵母，通过正交试验确定最适培养条件，提高白酒品质生产。王晓丹等从贵州某酒厂酒醅中筛出一株产乙酸乙酯的平常假丝酵母、一株产乙酸苯乙酯的毕赤氏酵母。对两株菌进行感官评价和GC－MS检测，结果显示两株酵母即产酒又产香、可将其用于香料和酒类发酵。周世水等从酒曲富集液中筛选出一株Y2－7，发酵后酒精度可达60％、总酯量为2．1g／L，酒液醇香明显。

2．3产香酵母在低醇饮料中的应用

酵母类群中有一类酵母的产酒能力极差、但产酯、产酸、产酮类物质优良，市场对保健品的推行下，各种无醇、低醇饮料出现在生活中，为了此类饮料的广泛应用，满足广大消费人群，工业生产中常用低醇产酯酵母来提高风味。程晨从自然发酵果浆中筛选出发酵速度快且风味好的酵母C7，并将其用于低醇饮料的工艺研究，效果显著。赵晓［20］通过对五株不同来源酵母菌进行生物学特性进行研究，最后筛选出一株适合格瓦斯发酵的酵母菌Y3，可以用于生产具有面包香气的格瓦斯。格瓦斯是以谷物及果蔬为原料经由酵母菌和乳酸菌发酵一种含低度乙醇的饮品，它即具有啤酒的淡爽、香醇的特征，也具有碳酸饮料的清凉爽口特性在。低醇发酵的工艺研究中，孙丙升［21］在新疆，青海，陕西，甘肃四个地采集土壤并进行筛选，最后选出优良的白地霉GS28B和SX71A做为无醇类饮料的生产菌株，根据菌种生理特性，正交试验确定两株菌的最佳工艺组合：温度为24℃，蛋白质含量为1．0g／L，摇床转速为160r／min，GS28B接种量为5．0％，SX71A接种量为2．0％，通过GC－MS测定香气成分为酯类和2－苯乙醇，发酵生产中乙醇含量只有0．02％和0．03％，基本达到了无醇要求，毒理学评定也确定了此类无醇饮料对身体无毒。

2．4产香酵母在调味品中的应用

酵母由于功能各异、长发酵产物丰富，自身理化性质有别，不同环境的酵母会有不同的特性，酵母生存环境分布十分广泛，伴随着酿酒酵母的不断发现，研究者将菌源扩展到食品、调味品等领域，筛选出具有特殊能力的产香酵母，避缺选优的应用于调味品及农产品中。闫美从辣椒酱中筛选出一株耐盐性高达24％的鲁氏产香酵母，主要产具有玫瑰花香的苯乙醇。并与球拟酵母应用于酱油酿造。王刚等从泡菜和豆浆中筛选出一株具有潜在应用价值的产香酵母YG28B、YG28B，与活性干酵母用于发酵面包，风味独特。韩志双等从发酵豆瓣酱中筛选出一株产特殊香味物质、耐盐、发酵力强且产香的异变球拟酵母，在豆瓣酱发酵过程中能增添风味和口感。匡钰从菠萝皮上筛选出一株发酵性能好的酿酒酵母，用于果醋的发酵酿造，所得菠萝果醋具有菠萝的特殊香气，果香爽口。冯杰在对酱油发酵研究中，以一株耐高盐增香酵母菌埃切假丝酵母为研究对象，用浓度为240g／L的氯化钠对菌株进行驯化以提高酵母在酱醪中的适应能力，并通过对发酵工艺的调控，采用两阶段添加法研究了酵母对酱香风味质量的促进，较对照组酵母对主要酱香物质均有所增加，进一步丰富了酱油成分，促进了酱油的风味，提高了酱油的品质。为了提高虾酱的香气和品质，连鑫等从虾酱中分理处一株季氏毕氏产香酵母，该菌产香能力较强，耐盐度达10％，经过驯化可作为虾酱复合发酵剂的菌株使用，用于提高香气度低盐虾酱的发酵。高健等从莴苣中得到一株产香酵母命名为G0901，主要产柠檬烯，相对含量可达20％。较现今柠檬烯生产大多从植物精油中提取，G0901的分离为利用微生物高效生产柠檬烯提供了较好的研究材料。单艺等从传统云南糯米酒中分离出一株产酯能力较强的Y2，通过实验测试，可用于增加酯香味米酒生产中。张世秀等从天然点浆剂酸浆中分离出一株产香性能好的酵母CF610，所产香气浓郁，主要香味物质为苯乙醇。梁辉等从传统腊鱼中分离出两株产香酵母：季也蒙毕赤酵母和平滑假丝酵母，并对两株菌进行理化性质分析，平滑假丝酵母发酵适应性优于季也蒙毕赤酵母，可成为新型肉品发酵剂。

2．5产香酵母在烟叶中的应用

通常多酚等香味前体物质产生的已酸甲酯、苯乙酸甲酯、愈创木酚、异戊醇等挥发性香味物质，对改善烟叶香味品质具有重要的应用价值。张知晓从烟叶中分离出一株产香白地霉13－1，白地霉具有脂肪酶活性，经过线性相关性比较证明脂肪酶是影响白地霉酯类挥发性物的关键因素之一。用白地霉发酵烟叶能显著减低烟叶中还原糖。吕品等从自然陈化的白肋烟叶中分离出产生特殊酸性物质的酵母CB－2，并将其用于香料生产，发酵出的香料具有提高卷烟烟气香气质、降低干燥感和刺激感，柔和了烟气。马海昌也表明利用生香酵母对烟梗发酵液发酵，得到的香料口感以及风味都比枯草芽孢杆菌好。

3产香酵母在酿造中的工艺技术

3．1工艺参数优化

生产中单一的菌株只能提高单方面的风味，而与其它菌株混合运用不仅能很好的利用发酵液中的原料，而且混合发酵时可以产生多种芳香类物质是单一菌种不能合成的。陆振群从优质白酒曲中筛选诱导出一株产乙酸乙酯量多的生香酵母S8，但浓香型白酒的主要香味成分是已酸乙酯，为了获得已酸乙酯，将产酯酵母S8与已酸菌复合培养，能产生大量的已酸乙酯，为浓香型白酒的生产提供了一定的研究意义。丁玉振研究了产香酵母的发酵规律和在醇香果汁生产工艺上的应用。通过实验论证证明低温能有效的控制菌株的发酵进程，低温有利于发酵香气的纯正和圆满，确定在10℃下发酵香气浓郁，将产香酵母与低温发酵工艺结合应用。

3．2共固定化技术

共固定化技术是固定化技术和混合发酵技术基础上发展起来的新技术，将几种细胞同时包埋与同一载体形成稳定的固定化细胞系统。可发挥不同微生物的协同作用。贺江将产酯酵母AS2．300用于多菌种共固定化技术进行苹果醋的酿造，当酵母菌1450、产酯酵母AS2．300、乳酸菌按比例（6∶3∶1）发酵可得到品质良好的苹果醋，相比酵母菌和醋酸菌共固定化颗粒酿造，其发酵性能可以长时间稳定，比酵母菌与醋酸菌共固定化更具优势。同时也避免了液体发酵和固体化技术在品质上的`不足，发酵速率也明显高于文献报道的数据。王克明等［38］在多菌种固定化技术应用于各类发酵的研究中，将红曲霉菌、葡萄酒酵母、产香酵母、嗜酸乳酸菌按比例（3∶2∶2∶1）发酵成苹果酒饮料；将根霉、酿酒酵母、产香酵母按比例（4∶3∶2）发酵成保健红醋，并确定此比例是最佳菌种配量。通过实验得出发酵功能稻米乳饮料的多菌种配比为根霉、酿酒酵母、产香酵母、嗜酸乳酸菌的比例（4∶2∶2∶1）［40］。探讨了苦瓜保健醋中根霉、酿酒酵母、产香酵母、醋酸菌的比例（4∶2∶2∶1）。以酿酒酵母、产香酵母按（4∶1）比例发酵海藻酒、效果显著［42］。以苦瓜为原料，采用固定化酿酒酵母、产香酵母（4∶1）酿造苦瓜酒。

4产香酵母在细胞工程中的应用

随着酿造工艺的发展，饮品的增多，微生物的利用也越来越频繁，从自然界中直接分离的菌株已不适合直接用于工业生产。为了获得更优良的菌株，构建工程菌成了现在的主要手段，在微生物中主要运用诱导育种及原生质体融合技术来获取工业菌种。

4．1原生质体融合技术应用

林小江利用原生质体融合技术将生香酒曲中分离的生香酵母HTE－2和经诱导选育的低甲醇酿酒酵母LM－1进行融合得到PF1。通过生理特性测定，酿酒工艺优化（温度19．07℃、时间5d、糖度17．34％、pH值4．34、接种量2％）使甲醇含量下降，总酯含量提高。以大米、小麦为原料用PF1酒曲可酿造高品质的蒸馏酒。张大为［45］从陕西兴平市梨园里面采样分离出两株酵母，一株酿酒酵母，一株产香酵母，通过原生质体融合技术，将两种菌的优良性状相结合构建基因工程菌。通过理化性质的测定，所融合的酵母具有产酒率高，产香率高的优良酵母，利用中草药代替二氧化硫的作用并与工程菌结合酿造。金磊也从陕西兴平市果园采样筛选出酿酒酵母YDJ05和产香酵母YS03通过原生质体融合技术将YDS05作为亲本菌株X，YS03通过EMS诱变得到一株精氨酸营养缺陷型菌株Y，将XY融合，筛选出一株发酵能力强，产香能力强的双亲优良特性作为适合酿造梨酒的酵母菌株。李锐利从小曲酒的酒曲中分离筛选出高产乙酸乙酯酵母菌株Y1，通过原生质体融合，诱变育种等手段对菌株进行改造得到BY2，稳定性好。并对酵母产酯条件进行了研究，最后将选育的菌株用于清香型小曲白酒酿造，可提高清香型白酒的质量。王林松利用原生质体融合技术以产香优良酵母PF14为融合亲本X，发酵力好的酵母为融合亲本Y进行融合筛选得出具有两种酵母性能的菌株。通过GC－MS对其香气进行鉴定分析，对工程菌株进行了发酵动力学研究，很好的解释和预测了发酵过程中的动态变化。

4．2诱变育种

彭帮柱以酿酒酵母菌株作为诱变出发菌株，利用甲基磺酸乙酯（EMS）进行诱变，得到一株产香的赖氨酸缺陷性突变株，将其作为亲本与发酵力强的酵母进行原生质体融合，通过GC－MS对融合子进行香气成分鉴定，最后筛选出三株产香、发酵能力均强的增香型适合苹果酒酿造的菌株。张翠英以葡萄味分离源，筛选出具有较好产香能力的YU2．28并通过60Coγ射线诱导果酒酵母菌YU2最后选育出耐低温的S15．3。将这两种菌混合发酵后产品比市售的干白葡萄酒品质更佳，对产香酵母发酵的培养基配方进行了研究，最后得出在pH值5．5，添加2％乙醇，0．1％乙酸，培养温度18度，并以玉米粉为基质生长，产香能力强且成本低廉。

5结论与展望

目前，国内对产香酵母已较为全面和广泛的应用，但仍存在有待发展的地方。比如产香酵母菌发酵食品的种类和产量上与发达国家相比还有一定的距离。许多产香酵母的制品还没有形成工业化生产，应最大程度利用产香酵母菌发展产品的优势，研究开发更多的新型品种，使之投放市场。产香酵母分离筛选应用仅仅局限于可以培养的酵母，然而在自然界中可被培养的菌株仅占酵母类群的很小一部分，限制了产香酵母的应用。酵母菌群在发酵过程中不应局限于几种酵母的应用，因多菌群相互作用，可使风味多样化，而在现在的果酒酿造中还是运用单一酵母较多，产香型酵母的研究主要局限在酿造和调味品的应用。还未广泛的应用于其他生活领域；如酵母酶类的应用、产香物质的提取等。在工业生产中大多数都没有根据特殊的菌株去生产具有特异性的产品还是沿用常用的工业菌株，限制了产香酵母的发展。在我国在酿造工艺中技术相对于发达国家还有一些差距，酿造时有害微生物的存在不可避免，而如何避免产香酵母与有害微生物的竞争、如何保证产生的香味物质不被破坏不会挥发方面的研究存在不足。因此，在优良菌株的选育方面需进一步研究以提高产品的产量和品质。产香酵母也是一种重要的单细胞微生物，与人类日常生活和工业应用有这密切的联系。作为酵母的一种也是人类利用最早，应用最广泛，人类直接食用最多的一种微生物。具有发酵，营养强化，增味等功能。当今世界食品发展的潮流是保健食品，即不仅具有食品色香味，而且还具有调节人体生理功能的作用。因此从产香酵母菌发酵食品特点来看，所发酵的食品则属于保健食品，符合时代要求，有强大的生命力和广阔的前景。利用产香酵母开发更多的有利于人体健康的食品，应用高新技术开发酵母在食品上得使用。随着分子生物学、遗传学、基因工程等的发展，从分子水平出发研究产香酵母将会成为研究的主要方向。基因工程菌的建立也会加快产香酵母的应用，在以后各种菌株的应用中，酵母菌群的生态平衡发酵有望成为热门课题。在工业生产中、微生物的发酵生产比化工工业生产相对较环保、产率高、产物副作用小等优势，产香酵母在以后的发展中有望在日用品、农用品、食品、保健品、化妆品等领域广泛应用。