實(shí)驗(yàn)原理
微生物學(xué)的類別分門(mén)、綱、目、科、屬、種,生產(chǎn)酒精用酵母菌屬于微生物中的真菌門(mén)、子囊菌綱、原子囊菌亞綱、內(nèi)孢霉目、內(nèi)孢霉科、啤酒酵母屬、卡爾斯伯酵母屬等。
(一)形態(tài)特征的鑒定
把酵母菌接種到麥芽汁固體培養(yǎng)基上,讓它長(zhǎng)成菌落,觀察其菌落的形態(tài)、顏色、質(zhì)地、邊緣、表面等特征。把它再接種到液體麥芽汁培養(yǎng)基中,觀察是否能產(chǎn)生醭、試管或培養(yǎng)儀器表面壁上能否形成菌環(huán),培養(yǎng)液中是否產(chǎn)生沉淀、混濁程度等。另外,還要取樣在顯微鏡下觀察其單細(xì)胞的形態(tài)、大小、能否形成孢子、孢子的大小以及繁殖方式等。
(二)生理生化特征的鑒定
酵母菌的生理生化特征主要表現(xiàn)為發(fā)酵葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖等糖類的能力。同時(shí),還需測(cè)定利用其它碳水化合物、同化酒精、耐酒精,利用硝酸鹽還是硫酸鹽,發(fā)酵產(chǎn)酸、產(chǎn)醋、耐溫、耐酸、抗重金屬離子、抗雜菌性等的能力。
最后,根據(jù)以上得出的形態(tài)特征和生理生化特征,查閱有關(guān)資料,把具有相同特征的一類酵母菌,就可以歸屬于某一屬。
一、酵母菌糖發(fā)酵試驗(yàn)
酵母菌在厭氧條件下能分解糖類,產(chǎn)生各種有機(jī)酸、氣體和其它產(chǎn)物。酵母菌種類不同對(duì)各種糖類的發(fā)酵能力各異。因此,這是鑒別酵母菌種類的一項(xiàng)重要依據(jù)。
酸的產(chǎn)生可根據(jù)培養(yǎng)基中溴甲酚紫(pH6.8-5.2由紫變黃)或溴麝香草酚藍(lán)(pH7.6-6.0由藍(lán)變黃)指標(biāo)劑顏色的改變來(lái)確定。產(chǎn)氣可由發(fā)酵管氣泡的產(chǎn)生予以證實(shí)。
二、酵母菌碳源同化試驗(yàn)
碳是酵母菌細(xì)胞的重要組成成分,約占酵母菌體重量的50%,為酵母菌生命活動(dòng)提供所需的能量和組成其結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。酵母菌對(duì)各種碳源的利用,因種類不同而異。這是酵母菌分類鑒定的一個(gè)重要依據(jù)。
三、酵母菌氮源同化試驗(yàn)
酵母菌蛋白酶不分泌于菌體外,故酵母菌對(duì)復(fù)雜的蛋白質(zhì)不能利用,酵母菌對(duì)一些較簡(jiǎn)單的含氮化合物的利用程度也不一致。
四、酵母菌生長(zhǎng)曲線的測(cè)定試驗(yàn)
酵母菌屬于單細(xì)胞真核型微生物,把一定數(shù)量的酵母菌接種于的液體培養(yǎng)基中,在適宜的溫度下培養(yǎng)時(shí),它的生長(zhǎng)過(guò)程具有一定的規(guī)律性。在其生長(zhǎng)過(guò)程中,定時(shí)取樣測(cè)定酵母菌細(xì)胞數(shù)量,然后以酵母菌細(xì)胞數(shù)的對(duì)數(shù)作縱坐標(biāo),生長(zhǎng)時(shí)間作橫坐標(biāo),繪制所得的曲線叫生長(zhǎng)曲線。此生長(zhǎng)曲線大致可劃分為四個(gè)階段:調(diào)整期、對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期、穩(wěn)定期和衰退期。
實(shí)驗(yàn)試劑
1. 酵母菌糖發(fā)酵試驗(yàn)
糖發(fā)酵基礎(chǔ)液,1.6%溴甲酚紫或0.2%溴麝香草酚藍(lán)溶液,葡萄糖、乳糖、半乳糖和麥芽糖,啤酒酵母斜面菌種。
2. 酵母菌碳源同化試驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)材料
1. 酵母菌糖發(fā)酵試驗(yàn)
糖發(fā)酵基礎(chǔ)液,1.6%溴甲酚紫或0.2%溴麝香草酚藍(lán)溶液,葡萄糖、乳糖、半乳糖和麥芽糖,啤酒酵母斜面菌種。
2. 酵母菌碳源同化試驗(yàn)
無(wú)碳基礎(chǔ)培養(yǎng)基,啤酒酵母斜面菌種,0.5%的葡萄糖、蔗糖、乳糖、半乳糖、麥芽糖溶液。
3. 酵母菌氮源同化試驗(yàn)
無(wú)氮基礎(chǔ)培養(yǎng)基,啤酒酵母斜面菌,0.5%的蛋白胨、硫酸銨、硝酸銨和尿素溶液。
4. 酵母菌生長(zhǎng)曲線的測(cè)定試驗(yàn)
酵母菌增殖培養(yǎng)基,蘋(píng)果酒酵母斜面菌種。
實(shí)驗(yàn)步驟
一、酵母菌糖發(fā)酵試驗(yàn)
1) 糖發(fā)酵基礎(chǔ)液配制好后,按培養(yǎng)液容量的1%加入糖,分裝于杜氏發(fā)酵管中(培養(yǎng)液的高度約為4-5厘米),再在試管內(nèi)加入倒置的小玻管(約0.4×2.0-2.5厘米)一支。每種糖設(shè)三個(gè)重復(fù)管,<121℃>高壓滅菌15分鐘。
2) 將酵母分別接入上述各發(fā)酵管中,置<30℃>下培養(yǎng)48-72小時(shí),另以不接種者作對(duì)照
3) 如產(chǎn)酸則培養(yǎng)液pH值下降而變黃色;如產(chǎn)氣,則必先產(chǎn)酸,并在杜氏小管頂端出現(xiàn)氣泡。
4) 結(jié)果記錄。以“ ”表示產(chǎn)酸,“<0”>表示產(chǎn)氣,“+”表示產(chǎn)酸產(chǎn)氣,“-”表示無(wú)變化,“堿”表示產(chǎn)堿。
二、酵母菌碳源同化試驗(yàn)
生長(zhǎng)圖譜法
1) 無(wú)碳培養(yǎng)基內(nèi)加入2%的水洗瓊脂,融化后冷卻至45<-50℃>,到至平板。
2) 接種新鮮培養(yǎng)的啤酒酵母于1毫升無(wú)菌生理鹽水內(nèi),攪勻后倒入上述未凝平板內(nèi),搖勻待凝。
3) 皿底用特種蠟筆寫(xiě)上被測(cè)試各種碳源的標(biāo)記。
4) 用不銹鋼匙,按標(biāo)記加入相應(yīng)的米粒大小的碳源,并以葡萄糖作對(duì)照。
5) <28℃>下培養(yǎng)24-48小時(shí)后觀察結(jié)果。
三、酵母菌氮源同化試驗(yàn)
1、液體試管法
方法同二,以被測(cè)試的氮源代替碳源,不加任何氮源作空白對(duì)照。
2、生長(zhǎng)圖譜法
方法同二,以被測(cè)試的氮源代替碳源,不加任何氮化物作空白對(duì)照。
3、結(jié)果觀察
1)液體試管中溶液pH值的變化。
2)生長(zhǎng)圖譜中測(cè)量形成菌落的大小,說(shuō)明對(duì)各種氮源的利用情況。
四、酵母菌生長(zhǎng)曲線的測(cè)定試驗(yàn)
1、將培養(yǎng)24小時(shí)左右的酵母斜面菌種,用無(wú)菌水洗下菌苔,以3000轉(zhuǎn)/分的速率離心,得菌體。將酵母菌體沉淀物再用無(wú)菌水洗2-3次后,制備酵母菌懸液(細(xì)胞數(shù)量約106左右/毫升),測(cè)數(shù)備用。
2、取上述菌懸液1毫升于盛有清亮的酵母增殖培養(yǎng)液的試管中,<25℃>下培養(yǎng),以此為起始時(shí)間,記錄起始溶液的細(xì)胞數(shù)。并在培養(yǎng)1,2,4,6,8,9,10,11,12,14,16,20,22,24小時(shí)時(shí)分別取樣檢測(cè)酵母菌細(xì)胞數(shù)量。
3、酵母菌細(xì)胞數(shù)量的檢測(cè)
方法①:活菌計(jì)數(shù)法。此法是將以上定時(shí)取出的被檢樣品作一系列稀釋后,取一定量體積(在0.1-1毫升之間)的稀釋液涂布于盛有固體培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿內(nèi),在<25℃>下培養(yǎng)24小時(shí)左右,計(jì)算培養(yǎng)皿內(nèi)菌落數(shù)就可測(cè)出溶液中活菌數(shù)量。
方法②:血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)法。此法是先將以上定時(shí)取出的被檢樣品作一系列稀釋后,使菌落數(shù)約為105-106個(gè)/毫升,取一滴稀釋液滴于血球計(jì)數(shù)板內(nèi),在顯微鏡下直接計(jì)算細(xì)胞總數(shù)。
4、繪制生長(zhǎng)曲線
以酵母菌細(xì)胞數(shù)的對(duì)數(shù)作為縱坐標(biāo),以培養(yǎng)時(shí)間作為橫坐標(biāo),畫(huà)出酵母菌的生長(zhǎng)曲線。并分析酵母菌群體的生長(zhǎng)規(guī)律。
附表1 酵母菌分屬鑒定結(jié)果
菌種號(hào) |
形態(tài)特征 |
生理特征 |
群體 |
個(gè)體 |
假菌絲 |
子囊孢子 |
葡萄糖發(fā)酵 |
類淀粉化合物的生成 |
硝酸鉀同化 |
肌醇同化 |
其他 |
巨大菌落 |
沉淀 |
瞨 |
環(huán) |
島 |
細(xì)胞形狀大小 |
無(wú)性繁殖方式 |
Kleyn |
Gorodkowa |
馬鈴薯塊 |
石膏塊 |
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附表2酵母種的鑒定結(jié)果記錄
菌株 |
形態(tài)特征 |
生理特征 |
糖發(fā)酵 |
糖同化 |
菌落 |
瞨膜 |
細(xì)胞形態(tài)大小 |
無(wú)性繁殖方式 |
假菌絲 |
子囊孢子 |
葡萄糖 |
乳糖 |
半乳糖 |
麥芽糖 |
蜜二糖 |
蔗糖 |
棉子糖 |
葡萄糖 |
乳糖 |
半乳糖 |
麥芽糖 |
蔗糖 |
纖維二糖 |
蜜二糖 |
海藻糖 |
L阿拉伯糖 |
D阿拉伯糖 |
棉子糖 |
D木糖 |
可溶性淀粉 |
山梨糖 |
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菌株 |
氮源同化 |
醇類同化 |
在無(wú)維生素培養(yǎng)基上生長(zhǎng) |
其他 |
維生素需要 |
硝酸鉀 |
硫酸銨 |
乙醇 |
甘油 |
山梨醇 |
衛(wèi)矛醇 |
赤蘚醇 |
阿東醇 |
肌醇 |
甘露醇 |
牛奶反應(yīng) |
油脂分解 |
抗放線菌酮 |
產(chǎn)生類淀粉 |
于37℃生長(zhǎng) |
耐高滲透壓 |
生物素 |
微生素B1 |
微生素B2 |
微生素B6 |
微生素B12 |
葉酸 |
煙酸 |
泛酸鈣 |
對(duì)氨基苯甲酸 |
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注意事項(xiàng)
附1麥芽汁培養(yǎng)基的制備:
麥芽汁制備俗稱糖化。所謂糖化是指將麥芽和輔料中高分子貯藏物質(zhì)(如蛋白質(zhì)、淀粉、半纖維素等機(jī)器分解中間產(chǎn)物)通過(guò)麥芽中各種水解酶類(或外加酶制劑)作用降解為低分子物質(zhì)并溶于水的過(guò)程。溶解于水的各種干物質(zhì)稱為浸出物,糖化后未經(jīng)過(guò)濾的料液稱為糖化醪,過(guò)濾后的清夜稱為麥芽汁,麥芽汁中浸出物含量和原料干物質(zhì)之比(質(zhì)量分?jǐn)?shù))稱為無(wú)水浸出率。
方法一
(1)取50g麥芽,在EBC標(biāo)準(zhǔn)磨上粉碎;
(2)將已經(jīng)粉碎好的麥芽粉放入已稱重的糖化杯中,加200mL46℃水,不斷攪拌并在46℃水浴中保溫30min;
(3)使醪液以1℃/ min速率升溫到70℃。此時(shí)杯內(nèi)加入100mL70℃水,保持恒溫。
(4)5min后用玻璃棒取麥芽汁1滴,置于白滴板上,再加碘液1滴,混合后觀察碘液顏色變化。直到碘液呈純黃色不再變色,停止保溫,糖化結(jié)束。
(5)在10~15min內(nèi)急劇冷卻到室溫;
(6)沖洗攪玻璃棒拌器,擦干糖化杯外壁,加水使其內(nèi)容物準(zhǔn)確稱量為450g;
(7)用玻璃棒攪拌糖化杯,并注于漏斗中進(jìn)行過(guò)濾,即獲得麥芽汁。
方法二
稱取市售麥芽粉或大麥經(jīng)浸泡、發(fā)芽、干燥、粉碎的麥芽粉,按每Kg麥芽粉加入60—65℃溫?zé)崴?.5—4kg。于55—60℃保溫糖化3-4小時(shí),用碘液檢查,然后4層紗布過(guò)濾,過(guò)濾液中加雞蛋白加水20 mL,調(diào)勻之生出豐富的泡沫為止,然后倒在糖化液中攪拌煮沸后用4層紗布過(guò)濾,即得到澄清、透明的麥芽汁,滅菌后方可備用。
附2 酵母菌鑒定常用培養(yǎng)基
1.酵母菌生孢培養(yǎng)基
(1)麥?zhǔn)檄傊?/DIV>
葡萄糖 1g
KCL 1.8g
酵母浸膏 2.5g
醋酸鈉 8.2g
瓊脂 12g
蒸餾水 1000ml
115℃滅菌20min
(2)胡蘿卜培養(yǎng)基
將葫蘿卜切成的6~7cm的長(zhǎng)條,下后上薄,裝入培養(yǎng)管中,加水1ml,殺菌,即成。
(3)Gorodkowa氏培養(yǎng)基
消化蛋白 1g
葡萄糖 0.1g
氯化鈉 0.5g
瓊脂 1.2g
水 100ml
2.12.5%豆芽汁培養(yǎng)基
黃豆芽125g加1L,煮沸半小時(shí),過(guò)濾后補(bǔ)足水至1L。115℃滅菌30min
3.0.6%酵母浸汁
加60g干酵母粉于1L水中,必要時(shí)加入一些蛋清以澄清濾液,121℃滅菌15min,趁熱用雙層濾紙過(guò)濾;115℃滅菌15min。
4.同化碳源基礎(chǔ)培養(yǎng)基
(NH4)2SO40.5%,KH2PO40.1%,MgSO4-7H2O0.05%,酵母膏0.02%,水洗瓊脂2%。115℃滅菌15min
同化碳源液體培養(yǎng)基
(NH4)2SO40.5%,KH2PO4,MgSO4-7H2O0.05%,CaCl2-2H2O0.01%.NaCl0.01%,酵母膏0.02%,糖或其它碳源0.5%。
用蒸餾水配,培養(yǎng)基過(guò)濾后分裝小試管,每管3 ml, 115℃滅菌20min。
5. 同化氮源基礎(chǔ)培養(yǎng)基
葡萄糖2%,KH2PO40.1%,MgSO4-7H2O0.05%,酵母膏0.02%,水洗瓊脂2%。
用蒸餾水配,培養(yǎng)基過(guò)濾后分裝大試管,每管20 ml, 115℃滅菌15min。