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酵母
,'''酵母'''（[[拼音]]：中国大陆：jiàomǔ、台湾：xiàomǔ；[[注音]]：中国大陆：ㄐㄧㄠˋ ㄇㄨˇ、台湾：ㄒㄧㄠˋ ㄇㄨˇ；[[英文]]：Yeast）是[[真核生物|真核生物域]][[真菌界]]之下的一个非分类学术语，泛指能[[发酵]]糖类的各种单细胞[[微生物]]。不同的酵母菌在进化和分类地位上有异源性；而酵母菌种类很多，已知的约有56属500多种酵母菌属[[兼性厌氧菌]]。
自从第一种酵母于数亿年前出现，现时已辨识出1,500个酵母的[[物种]]，占所有已描述的真菌物种的1%。
== 历史 ==
4000年前，古埃及人已经开始利用酵母酿酒与制作面包了 ；中国的[[商朝|殷商]]时期（约3500年前），古人利用酵母酿造米酒，而酵母馒头、饼等开始于[[汉朝]]时期。
1680年，[[荷兰]]科学家[[安东尼·范·列文虎克]]首次利用[[显微镜]]观察到酵母，但当时并没有将其当作一个生物体看待。
1857年，法国科学家[[路易·巴斯德]]首次发现酿造[[酒精]]来之酵母体的[[发酵|发酵作用]]，而并非简单的化学催化。巴斯德曾经将空气通进酿酒液中，发现酵母的细胞量增加了，但是酒精的生成量减少，后来人们将此现象称为“[[巴斯德效应|巴斯德效应]]”。
酵母的工业化生产与商业化依赖于干燥与压滤技术的发展。1846年，[[欧洲]]实现酵母的工业化生产。[[美国]]酵母的工业与商业化是随着1876年[[费城百年博览会]]的举办展开的。中国酵母的现代化生产开始于20世纪80年代中期。
==细胞形态与结构==
酵母细胞明显比大多数细菌大，细胞大小约为 2～5 × 5～30μm（短轴×长轴）。实际上，每种酵母确实具有自己特有的形态模式，但会随着菌龄与环境不断变化。一般平板培养基上的酵母菌落呈白色凸起粒状，常带有酒香味。
酵母属于真核微生物，除没有鞭毛外，一般都具有细胞壁、细胞膜、线粒体、核糖体、液泡等细胞器。
*'''细胞壁'''：厚度为0.1～0.3[[μm]]，不如细菌的坚韧；主要成分为[[葡聚糖|葡聚糖]]、[[甘露糖|甘露聚糖]]等。酵母[[细胞壁]]呈“三明治”形：内层葡聚糖、外层甘露聚糖以及中间蛋白层。有研究表明，葡聚糖是维持细胞壁内壁强度最主要的物质。
*'''细胞膜'''：[[细胞膜]]为磷脂双分子层，与其他生物一样都是双膜中间镶嵌着蛋白质。此外，酵母细胞膜中还含有[[固醇|甾醇]]，其中以[[麦角固醇|麦角甾醇]]最为常见。
* '''细胞核'''：酵母具有成形的[[细胞核]]，不同种的酵母染色体数不同，且细胞核的形态会随着细胞分裂周期而变化。细胞核是酵母菌[[遗传]]信息的主要储存与[[转录]]场所，其[[DNA]]量占总细胞DNA的绝大部分。此外还有两个“[[细胞器]]”含有DNA：线粒体与“[[2μm质粒]]”。
*'''线粒体'''：[[线粒体]]为酵母细胞能量的主要提供场所，酵母线粒体要比高等动物的小，其大小为0.3～1μm × 0.5～3μm。一般在厌氧或高糖([[葡萄糖]] 5％～10％)条件下，酵母菌的线粒体前体发育较差，不具有[[氧化磷酸化]]的能力。
*'''核糖体'''：与真核生物一样，酵母菌[[核糖体|核糖体]]为80S型的。
*'''液泡'''：大多数酵母菌都具有[[液泡]]，其主要用于储藏一些营养物质或者[[水解酶]]前体物，另外还有调剂渗透压的作用。
==营养与生长==
酵母菌广泛生活于潮湿且富含糖分的物体表层，例如果皮表层、[[土壤]]、植物表面、植物分泌物（如[[仙人掌]]的汁），甚至[[空气]]中也有分布。此外，有研究发现酵母还能寄生于[[人类]]身上与一些[[昆虫]][[肠道]]内。
酵母菌属于化能[[异营生物|异养]]、兼性厌氧型微生物，能够直接吸收利用多种[[单糖]]分子，比如[[葡萄糖]]、[[果糖]]等。一些酵母菌还能代谢利用[[五碳糖]]、[[乙醇]]或者[[有机酸]]。一部分[[双糖]]，例如[[蔗糖]]，能在[[胞外酶]]作用下水解为单糖被吸收利用。酵母菌不能直接利用淀粉等多糖类物质。因此，在啤酒酿制过程中，原料麦必须经过[[糖化]]才能被酿酒酵母进一步发酵利用。
许多酵母营[[厌氧生物#专性厌氧生物|专性]]或[[厌氧生物#兼性厌氧生物|兼性]][[好氧生物|好氧]]的生活方式，目前尚未发现[[厌氧生物#专性厌氧生物|专性厌氧]]的酵母。在缺乏[[氧气]]时，发酵型的酵母会进行缺氧[[呼吸作用]]，当中通过[[糖酵解]]作用将葡萄糖转化成丙酮酸，其后丙酮酸经脱碳作用脱去碳原子，形成乙醛，同时释出CO<sub>2</sub>，乙醛再被于糖酵解作用产生的NADH<sub>2</sub>还原成乙醇并产生能量([[ATP]])。
:C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6 </sub>→2C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>OH + 2CO<sub>2</sub> + 2ATP
在[[酿酒|酿酒]]过程中，乙醇被保留下来；在烤面包或蒸馒头的过程中，CO<sub>2</sub>将面团发起，而酒精则挥发。在有氧条件下，酵母将葡萄糖经有氧呼吸(糖酵解→三羧酸循环)代谢生成CO<sub>2</sub>和H<sub>2</sub>O。
:C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6 </sub> + 6O<sub>2</sub>→6CO<sub>2</sub> + 6H<sub>2</sub>O + 30(32)ATP
有氧条件下，酵母菌往往能够迅速出芽繁殖。
酵母菌的最适生长温度各异，在自然pH或弱酸环境中生长生活力最高。毕竟酵母能在低pH(pH≈3)条件下生长。
==繁殖==
酵母具有无性繁殖和有性繁殖两种方式。
===无性繁殖===
# 出芽生殖（budding） 在生长环境良好时，酵母菌迅速生长，几乎每个细胞外面都会产生芽体，而且芽体上会产生新的芽体。芽体逐渐长大成熟后与母体分离。
# 分裂生殖（fission） 少数酵母菌如裂殖酵母属（Schizosaccharomyces）具有与细菌一样的二分裂繁殖方式。
# 孢子生殖 部分少数酵母菌如掷孢酵母属（Sporobolomyces）能在其营养细胞上长出小梗，小梗上产生掷孢子。孢子成熟后，通过一种特有的喷射机制将孢子喷出。
一些酵母，如[[假丝酵母属|假丝酵母]]（或称[[念珠菌]]，''Candida''）不能进行有性生殖，只能进行无性生殖。
===有性繁殖===
酵母以[[子囊]]和[[子囊孢子]]的形式进行[[有性生殖]]。一般通过临近的两个形态相同而性别不同的细胞各自伸出一个管状的原生质突起，经过接触、融合形成一条通道，通过质配、核配和减数分裂形成4个或8个核。然后他们分别与周围的原生质结合在一起，形成成熟的子囊孢子，原有的营养细胞变成了子囊。
==用途==
酵母具备许多诱人的特征，广泛应用于工业、商品生产、环保以及科学研究领域。酿造酒精与面包烘培是酵母菌最常见、最古老的利用方式。此外, 许多酵母还能用于生产各类[[饲料]]以及工业营养物，比如[[SCP]]（Single Cell Protein）、[[酵母提取物]]等。某些酵母耐酸、耐高渗透、分解吸收有毒物质，同时被广泛应用于[[污水]]处理领域。在科学研究上，[[酿酒酵母]]（''Saccharomyces cerevisiae''）作为[[模式生物]]被使用；另外一些酵母已经被开发为[[异源蛋白表达系统]]使用，利用基因技术在酵母细胞内表达[[外源蛋白质]]。
===酒精饮料===
酵母菌被广泛应用于[[酒精饮料]]，例如[[啤酒]]、[[果酒]]、[[蒸馏酒]]的生产中，酵母菌在无氧条件或低氧浓度条件下，消耗谷物、[[水果]]等[[碳水化合物]]原料，为自身提供[[能量]]并产生[[酒精]]与[[二氧化碳]]。最常见的用于[[啤酒]]与[[果酒]]酿造的[[菌种]]为[[酿酒酵母]]（''Saccharomyces cerevisiae''）。
====啤酒====
用于酿造啤酒的酵母菌，根据[[发酵]]类型的不同，主要分为两大类：'''[[爱尔酵母]]'''（ale yeast）与'''[[拉格酵母(窖藏酵母)]]'''（lager yeast）。爱尔酵母发酵期间会慢慢上升至啤酒表层，因此又称[[顶层发酵]]酵母（top fermenting yeast）。最常用的爱尔酵母为[[啤酒酵母]]（''Saccharomyces cerevisiae''）。 由爱尔酵母发酵的啤酒有：[[爱尔啤酒]]、[[小麦啤酒|麦啤]]、[[司陶特啤酒|司陶特]]（stouts）等。
拉格酵母(窖藏酵母)用于[[底层发酵]]（bottom fermentation）。与[[顶层发酵]]方法相比，底层发酵往往采用较低的发酵[[温度]]，发酵时间较长。到发酵末期，酵母菌下沉于酒桶底部，由此啤酒酒色也较为透明。[[卡尔斯博酵母]]（''Saccharomyces pastorianus,'' 旧称''Saccharomyces carlsbergensis''）是一种典型与比较常用的拉格酵母(窖藏酵母)之一。现在，爱尔酵母与拉格酵母(窖藏酵母)已被重新归类于''S. cerevisae''菌属。
此外，还有许多种类的酵母菌应用在[[酒精]]酿制中，以适应不同工艺与口感风味上的需要。目前。各种各样的育种技术被引进到优良菌种的选育中；基因工程菌技术的加入，赋予了酵母菌自然菌种所不具备的新特性。有研究称，转入黑曲霉菌葡萄糖淀粉酶基因的酵母工程菌，能够更高效的分解利用原来中的淀粉。
====葡萄酒====
传统[[葡萄酒]]的酿造，便是利用粘附于果皮上的天然酵母菌来酿制，此方法亦成为[[自然发酵]]法。这些果皮上的菌种，其实是许多[[微生物]]的“混合体”，某种程度上可认为其增加了酿酒过程及产品质量的许多不确定因素。因此，现在越来越多的[[酿酒师]]和[[酿酒厂]]会选择经[[分离菌种|分离]]纯化后的纯菌种进行发酵。不同的酵母菌，可形成不同风味的[[葡萄酒]]。
===外源蛋白表达系统===
作为[[真核生物]]，[[毕赤酵母]]具有高等真核表达系统的许多优点：如[[糖基化]]、[[信号肽]]追加等[[后转译]]能力，且实验操作简单。它比[[杆状病毒]]或[[哺乳动物]]组织培养等其它真核表达系统更快捷、简单、廉价，且表达水平更高。同为酵母，毕赤酵母具有与[[酿酒酵母]]相似的分子及遗传操作优点，且它的[[外源蛋白]][[表达]]水平是后者的十倍以至百倍。这些使得毕赤酵母成为非常有用的蛋白表达系统。
===烘焙面包===
将酵母与面粉混合，加水加糖揉和，发酵30分钟左右。发酵后做成面包形状，再发酵30分钟左右，放入烤箱烘烤熟，[[面包]]就可以食用了。
===污水处理===
==致病性==
一般酵母菌被指认为是一种[[条件致病菌]]，特别容易对免疫力低下的病人造成感染。酵母菌感染属于[[真菌感染]]中的一种形式。
[[白色念珠菌]]（''Candida albicans''）能够引起[[鹅口疮]]以及[[尿道炎]]等感染疾病。白色念珠菌在人类身上主要出现在[[口腔]]、[[肠道]]、[[尿道]]等部位的粘膜上，小部分生活在皮肤表面。正常情况下，念珠菌以[[酵母细胞型]]存在，没有致病性；在一些因素的诱导下，比如免疫力缺陷、过量使用抗生素等，白色念珠菌大量转化为[[菌丝型|菌丝生长型]]，并大量繁殖，入侵患者[[粘膜]]系统，引起[[炎症]]而发病。在怀孕晚期服用避孕药的妇女中，极易感染[[尿道炎]]，其中一个可能的诱因便是身体上的激素出现了失衡。
[[白色隐球菌]]（''Cryptococcus albidus''）是一种一般对人类无害的出芽型酵母菌。但在[[免疫系统]]缺陷者身上，可能感染病人引起一种名为[[隐球菌病]]（cryptococcosis）的疾病。 另外，有案例显示，一位进行[[免疫抑制]]治疗的病人肺部受到白色隐球菌的感染后，导致出现[[急性呼吸窘迫综合症]](ARDS)的病症。
[[酿酒酵母]]（''Saccharomyces sereviciae''）一般不被认为是条件性致病菌，但是也有少量的报告显示出酿酒酵母具有致病的能力。
==益生酵母菌==
虽然有些酵母菌是条件性致病菌，但是有益的[[酵母属|酵母菌属]]的[[布拉酵母菌]]种（学名：''Saccharomyces boulardii''）可以防止甚至治疗一些[[细菌]]导致的腹泻和感染性[[肠炎]]。
==参考文献==