乙醇(俗称酒精)是一种绿色燃料,具有污染小、可再生、容易运输和储藏等优点[1]。乙醇主要来源于粮食和糖料作物,通过微生物发酵把其中的淀粉或糖转化而得。发酵主要由酵母菌引起。酵母发酵温度一般不应超过36℃,温度过高,会导致酵母的老化或死亡,使发酵过程不能正常进行。因此在发酵生产酒精过程中往往需要有冷却这一工序,其目的在于使主发酵的基质维持在一个适宜温度,保证较高的酵母活性以便获得较高的产酒率。假如能使主发酵基质的温度维持在38℃到40℃之间,那么既可以节省能源,又能在我国夏季高温时节进行正常的酒精发酵[2]。此外,酒精生产时糖化酶的最适温度为60℃,若提高了发酵温度,不仅可减少冷却水的用量、使酶活力上升而且单位时间内可发酵性糖的转化率提高,发酵周期也会有所缩短。因此,筛选耐高温、产酒性能好的菌株是很必要的[3]。
本文以实验室保存的酿酒酵母菌株为初始菌株,对其进行紫外诱变,筛选一株耐高温、产酒率高的菌株,并进一步探讨其发酵特性。
1、材料和方法
1.1实验材料
菌株:酿酒酵母购自中国工业微生物菌种保存中心,实验室4℃冰箱保存。
1.2实验方法
1.2.1酿酒酵母生长曲线的测定方法
采用紫外分光光度法测定菌株(酿酒酵母)浓度。首先利用紫外分光光度计在560nm处以空白试剂作参比测得酿酒酵母OD(光密度)值。在一定范围内,菌体的浓度和所测得的光密度或浊度呈线性关系。因此,定时测定培养液的OD值,然后以OD值为纵坐标,生长时间为横坐标,绘制出酿酒酵母生长曲线。
1.2.2酿酒酵母紫外诱变方法
采用单一诱变剂(紫外线)照射酿酒酵母,设定紫外灯功率10W,照射距离30cm,改变照射时间,筛选出耐高温、产酒精高的菌株。
2、实验结果与分析
2.1酿酒酵母生长曲线
取酿酒酵母斜面菌种1支,无菌操作接入YEPD培养液中,在30℃下恒温培养24h,制成种子培养液。用2mL无菌移液管准确吸取2mL种子培养液加入三角瓶中,于30℃下振荡培养。然后分别对培养时间为0h,2h,4h,6h,8h,10h,12h,14h,16h的培养液测定OD值。酿酒酵母生长曲线见图1。
图1酿酒酵母生长曲线
由图1可明显观察到酿酒酵母菌体细胞生长出现3个阶段:延滞期、对数期、稳定期。生长曲线直观地反映了该菌群在培养过程中的生长、繁殖规律,该菌群在培养0~3h为延滞期,3~10h为对数生长期,10~16h为稳定期。
在对数生长期,酵母菌活菌数目以稳定的几何指数增长。此期间菌落形态、生物活性、染色都很典型,对环境因素的作用很敏感,因此选择本实验的紫外诱变在此期间进行。
在稳定期,生长菌群总数处于基本平稳阶段,但细胞群体活力变化很大。由于培养基中营养物质的不断消耗、pH值下降、毒性产物积累等不利因素的影响,菌落染色、形态、生物活性出现改变,菌体开始产生代谢产物,有利于发酵产物的积累。
结论
本实验采用紫外诱变方法,诱变筛选耐高温、高产酒率的酿酒酵母。该方法简单易行,且有较高的诱变效率。利用紫外分光光度法测定菌株浓度,绘制出酿酒酵母生长曲线,由此选择了最佳的菌株诱变菌龄为3~10h,以此提高诱变得率。紫外线诱变的条件为:紫外灯功率10W;照射距离30 cm,照射时间3min。此条件下筛选出了一株耐37℃高温,酒精产率为3.837%的酿酒酵母菌株。
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