啤酒手册—05酵母

啤酒手册—05酵母

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1、第五章酵母麦汁经过啤酒酵母的发酵,便酿制成啤酒。由于酵母不仅进行酒精发酵,而且其新陈代谢的产物还影响啤酒的口味和特点,所以了解酵母的结构和组成、新陈代谢、繁殖和生长及其分类非常重要。不同的酵母菌种有一系列不同的特性。第一节啤酒酵母在分类学的位置在微生物分类系统上,通常分为门、纲、目、科、属、种。以此分类方法,则啤酒酵母属于:门:真菌门纲:子囊菌纲目:内孢霉目科:内孢霉科属:酵母属种:啤酒酵母第二节酵母细胞的结构和组成一、酵母细胞的结构酵母细胞形态为椭圆、圆形,细胞大小一般为(8~10)μm×(5~7)μm(见图5.1)。在显微镜下看到的酵母细胞结构主要有细胞壁

2、、细胞膜、细胞质、细胞核、液泡等组成(见图5.2)。由细胞膜3包围着细胞质1,细胞膜的外部又有细胞壁2保护,另外在显微镜下常可在细胞壁上看见出芽点4。图5.1酵母细胞图5.2酵母细胞结构1-细胞质2-细胞壁3-细胞膜4-出芽点5-线粒体6-液泡7-聚偏磷酸盐颗粒8-类脂颗粒9-内质网10-细胞核11-核膜12-核质1.细胞壁细胞壁位于细胞的最外层,具有一定的弹性,决定着酵母细胞的形状和稳定性,约占细胞质量的30%,壁厚100~200nm。细胞壁由大分子的物质组成,主要成分为30~40%的甘露聚糖(即酵母胶体)和30~40%的葡聚糖。位于细胞外部的甘露聚糖(见图

3、5.3)与磷结合,而位于细胞里面的葡聚糖与硫以酯链连接,总复合物还包括蛋白质和酶,它们通过细胞膜分解物质使之便于输送,所以细胞壁的结构具有重大意义。除此之外,细胞壁还含有蛋白质、脂肪、矿物质。65图5.3(图上端为细胞壁外层)M-甘露醇P-磷酸盐G-葡聚糖S-硫Prot-蛋白质2.细胞膜细胞膜紧贴细胞壁的内面,厚度约150nm,是一层半透性的膜,构成细胞壁的基础物质。细胞膜调节着细胞内的渗透压,调节着营养物质的吸收和代谢产物的排出,形成酵母细胞的渗透框架。同时,细胞膜可分离出胞外酶,胞外酶有酵母细胞形成,但在酵母细胞外起作用。3.细胞质酵母细胞中充满着细胞质,

4、细胞质主要有酶形式的蛋白质组成。细胞质中含有丰富的核糖体,核糖体是合成蛋白质的地方。此外,细胞质还含有线粒体,线粒体的主要功能是通过呼吸为酵母细胞提供能量。4.细胞核细胞核直径为0.5~1.5μm,经染色后可以观察到。细胞核被核膜所包围,其主要化学组成是脱氧核糖核酸DNA和蛋白质,是遗传物质的承载体,控制着酵母的新陈代谢。5.液泡在显微镜下,常可看见酵母细胞中充满水性细胞液的液泡,酵母细胞可在液泡中短时间贮存代谢产物,此外液泡中还有细胞的磷酸盐贮仓(聚偏磷酸盐颗粒)。二、酵母的组成酵母细胞大约含有75%的水。酵母绝干物质主要由蛋白质和碳水化合物组成,见表5.1

5、。表5.1成分含量(%)蛋白物45~60碳水化合物25~35脂肪4~7矿物质6~9酵母中贮存的碳水化合物中,最重要的是糖原,此外还有海藻糖。糖原是由葡糖残糖残基组成的分支葡聚糖;海藻糖是由二个葡萄糖单元组成的二糖。这些贮存碳水化合物以特殊贮存颗粒形式贮存于细胞质中,并在酵母细胞营养缺乏时被分解,从而给细胞提供能量。除碳水化合物外,细胞质中还贮存了类脂质形式的脂肪。内质网贯穿于整个细胞质将其分为许多反应空间。此外,酵母还含有丰富的维生素和酶,尤其是维生素含量很高,特别是维生素B1和B6。因此说未过滤啤酒(如小麦啤酒)含有大量的维生素实不为过。第三节酵母的新陈代谢

6、65生命的典型特征是生长和繁殖。维持生命需要持续的物质转化,即新陈代谢。新陈代谢的作用在于:(1)吸收可利用的物质作为营养,将其转化为机体本身的物质;(2)获得生命功能所需的能量。为保证这些功能的进行,酵母必需有机物质,特别是糖形式的碳水化合物。酵母既可以在有氧的情况下利用糖(耗氧性),又可以在无氧情况下分解糖(厌氧性)。耗氧且释放能量多的过程称为呼吸,厌氧且释放能量少的过程称为发酵。通过呼吸和发酵获取能量的反应过程非常复杂且步骤繁多,每个反应步骤都由特殊酶催化。在酵母细胞中,酶以一定的细胞结构连接。酶的呼吸链主要在线粒体上,而酶的发酵主要在细胞质的基础物质中

7、进行。有机物的呼吸或发酵是以细胞内容物的输送为前提条件的。酵母细胞通过细胞壁吸收营养物质,由细胞膜进行调节。酵母细胞只能吸收与输送机理相适应的物质,而这又取决于酵母细胞中酶的多样性。一、碳水化合物的代谢在碳水化合物中,只有糖分能供给酵母呼吸或发酵。区别各种酵母的重要标准是它对不同糖分的呼吸或发酵能力。原则上所有能被酵母发酵的糖,也可以被酵母呼吸消耗;反之,则不行。酵母对糖进行耗氧分解还是厌氧分解,这主要取决于有无氧气存在,在有氧情况下,酵母通过呼吸获取能量;而在无氧情况下,则进行发酵。这种转变称为巴斯德效应。酵母是唯一能从呼吸转变到发酵的生物,正是基于这种转变

8、才有了千百年的酒精饮料生产。我们知道,

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