酵母菌：从微观世界到人类生活的神奇微生物

酵母菌：从微观世界到人类生活的神奇微生物

酵母菌是一类广泛存在于自然界中的单细胞真菌，它们在食品发酵、生物技术等领域有着重要的应用。本文将从酵母菌的定义、特点、分布与应用、形态构造、繁殖方式以及甘油发酵等方面，为您全面介绍这种神奇的微生物。

酵母菌，一般泛指能发酵糖类的各种单细胞真菌，是一个通俗名称，并非分类学上的名词。
酵母菌群体一般具有5个特点：①个体一般以单细胞非菌丝状态存在；②多数营出芽生殖；③能利用糖类产能；④细胞壁常含有甘露聚糖；⑤多生活在含糖较多、酸度较大的环境中。

酵母菌的分布与应用

自然界中酵母菌的分布很广，主要生长在偏酸的含糖环境中，如花蜜、果实和叶子的表面以及果园的土壤中。比较特别的是，不在少数的酵母菌可以利用烃类物质，因而可以在油田和炼油厂附近找到利用石油的酵母菌。

酵母菌多达上百种，在人类生活生产中有非常广泛的应用，简要概括如图1所示。

图1 酵母菌的应用

酵母菌的形态与构造

酵母菌细胞的形态常为球状、卵圆状、椭圆状等。最典型和重要的酵母菌是酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae），其细胞大小为（2.5～10）μm×（4.5～21）μm。

酵母菌细胞结构与其它真核细胞结构相似，具细胞壁，细胞膜，细胞质和细胞核。细胞质中含多种细胞器，如核糖体、线粒体、液泡等（如图2）。

图2 酵母菌细胞结构图

酵母菌细胞壁的主要成分为“酵母纤维素”即外层甘露聚糖、中层蛋白质和内层葡聚糖所构成的三明治状结构。该壁可用蜗牛消化酶水解以制成酵母原生质体。

图3 酵母菌细胞壁结构模式图

酵母菌细胞膜上含有丰富的麦角甾醇，可经紫外线照射后转化为VD2。

酵母菌在有氧条件下细胞内会形成许多杆状或球状的线粒体；在缺氧条件下，则形成无嵴的、没有氧化磷酸化功能的线粒体。

酵母菌细胞核内存在一种闭合环状超螺旋DNA分子，被称为“2μm质粒”，可作为酵母菌转化的有效载体，因而得以建成“工程菌”。

酵母菌的繁殖方式和生活史

酵母菌的繁殖方式多样，既有有性繁殖又有无性繁殖，总结如下图4所示。

图4 酵母菌的繁殖方式

酵母菌的生活史（指上一代生物个体经一系列生长、发育阶段而产生下一代个体的全部过程）有单倍体型、双倍体型和单双倍体型，其中单双倍体型具有典型的世代交替现象（如图5所示）。

图5 酵母菌（单双倍体型）生活史

酵母菌的甘油发酵

甘油作为酿酒酵母酒精发酵的主要副产物之一，能够中和乙醇引发的辣感，平衡酸感，改善葡萄酒口感的圆润度和丰满度。甘油本身具有甜味和粘性，一定的甘油水平既可以调整葡萄酒的风味，又可以保持酵母细胞的渗透平衡和氧化还原平衡。

甘油主要是通过酿酒酵母酒精发酵开始时的伴生途径—甘油发酵产生的，具体过程如下。

图6 酿酒酵母酒精发酵与甘油发酵途径

主要参考书籍：周德庆《微生物学教程》。