为了更好的理解和传播有关酵母絮凝的科学知识,我们根据E.V. Soares在《Journal of Applied Microbiology》上的综述文章《Flocculation in Saccharomyces cerevisiae: A Review》的内容,向中文读者介绍这篇论文的主要内容和其科学意义。
E.V. Soares,隶属于波尔图理工大学的化学工程学院生物工程实验室和米尼奥大学生物技术与生物工程研究所,撰写了关于酵母絮凝的文章,该文在2011年发表于《Journal of Applied Microbiology》。文章评审了Saccharomyces cerevisiae(酿酒酵母)絮凝的多个影响因素,包括培养基的化学特性(如pH值和二价离子的存在)、发酵条件(氧气、糖、温度和乙醇浓度)、以及特定基因(如FLO1, Lg-FLO1, FLO5, FLO8, FLO9 和FLO10)的表达情况。此外,文章还对絮凝过程中的代谢控制进行了回顾和更新。
酵母絮凝被定义为一种非性别、同型可逆的细胞聚集过程,其中酵母细胞聚合成称为絮凝物的大量多细胞团块,并迅速从悬浮的培养基中沉降。文章详细讨论了细胞壁电荷和疏水性对絮凝的影响,酵母细胞壁主要由β-葡聚糖、几丁质组成的内层和主要由α-甘露多糖与蛋白质结合形成的纤维状外层构成。在生理pH下,酵母细胞壁带有负电荷,这种电荷排斥起到防止细胞聚集的屏障作用。研究发现细胞表面疏水性与絮凝之间存在正相关关系。
Miki等人提出,只有在絮凝细胞上存在的一种似凝集素蛋白,能够识别和与邻近细胞上的α-甘露糖残基(受体)相互作用。钙离子使凝集素实现活性构象,从而促进细胞絮凝。
论文详细描述了与絮凝相关的多个基因,包括FLO1,FLO5,FLO9,FLO10等。FLO1基因编码的蛋白是絮凝过程中的关键结构蛋白,其功能与絮凝的程度正相关。其他多种基因和基因调节元件也在酵母的絮凝过程中扮演着重要角色。
酵母絮凝是一复杂的过程,受多种因素影响。文中指出,钙离子在酵母絮凝中起着关键作用,且不同酵母菌株对钙离子的敏感度不同。培养基的pH也显著影响絮凝,多数酒精酵母菌株只在特定的pH值范围内絮凝。温度、氧气和糖的存在进一步影响絮凝现象,高温可抑制絮凝因蛋白变性,对乙醇的敏感性使其在适宜条件下促进絮凝,而不同糖类(如麦芽糖和葡萄糖)的存在则会影响基因表达及酵母的絮凝状态。
酵母絮凝特性使其在食品和酿造工业中得到广泛应用。絮凝可视为一种低成本、高效和环保的细胞分离方法,尤其是在啤酒和葡萄酒生产过程中,絮凝使酵母能在发酵后快速沉降,以提高生产效率和成品的质量。此外,在生物乙醇生产中,使用絮凝酵母菌株可降低分离过程的成本提高生产力。作者还指出絮凝酵母在重金属生物修复上的潜力。
Soares在文章最后探讨絮凝行为可能是酵母细胞的一种社会行为,应对长期生存压力而进化出的一种策略。絮凝物内的细胞通过中心化合物分解为其他细胞提供养料,显示出某种程度上的协作和共存性。
综上所述,酵母絮凝是一个复杂且有潜力的生物过程,其不仅在传统工业中扮演重要角色,还为新型生物技术的开发提供了宝贵的思路和途径。这篇综述论文为相关领域的研究人员提供了一个全面且详细的酵母絮凝特性的总结,为后续研究奠定了坚实的基础。