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退化和变异现象的原因有哪些

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在食醋生产过程中,涉及三大类关键菌种:用于糖化的曲霉、用于酒精发酵的酵母菌以及用于醋酸发酵的醋酸菌。这些菌株分别在食醋酿造的三个阶段发挥关键作用。从微生物形态变异的角度,黑曲霉和米曲霉变异时,光滑型黑色菌落展现出更强的淀粉酶活力,而褶皱型黄色菌落则活力下降。酵母菌在正常菌落中,多为光滑型,偶尔出现褶皱型,褶皱型酵母的发酵力通常会降低。变异的不定向性意味着,正向或负向变异都有可能发生。形态变化导致的黑曲霉糖化力提升称为“正变”,糖化力下降的变异则称为“负变”。菌种退化是生物学的自然现象,通常表现为在接种、传代和保藏过程中,微生物的生理性状和形态特征逐渐减弱或消失,导致优良生产性能衰退。

退化的根本原因是基因突变,即菌种细胞内的遗传物质DNA链在复制过程中产生了“错误”,携带这一错误基因的子细胞表现出与上一代不同的性状,影响特定生产性能,如蛋白酶活力降低。微生物易于变异,因此在生产中使用的菌种会不断产生变异细胞,起初数量较少,不显著影响整体性能。然而,随着接种和传代次数的增加,变异细胞数量逐渐增多,当达到一定数量时,整个菌种表现出变异特性,呈现出退化现象。退化是一个不可逆转的渐进过程,试管斜面菌种受到污染或培养基改变也可能导致退化现象。

连续接种传代是菌种退化的直接原因。基因突变改变菌种细胞的性状,但仅有个别或少数细胞的变异不足以引起整个菌种的退化。只有在连续接种传代培养后,含突变基因的细胞数量增加,最终占据优势,导致整个菌种出现退化现象。温度和湿度对微生物的突变率有显著影响,提高温度或湿度可以增加突变频率,加速菌种退化。此外,连续传代的培养基对菌种退化也有很大影响。例如,在不同培养基上培养的同种微生物,其突变率和退化速度可能不同。菌种本身的稳定性,即突变率的高低,对其退化影响显著。在选择菌种时,应优先考虑稳定性高的菌种,因为它们不易发生突变。同时,生产条件不当也会导致菌种性能下降,人们将这种现象称为“菌种退化”。例如,在黑曲霉菌种生产中,如果只培养3天就用于生产,而非7-10天的保藏时间,经过多次传代后可能出现“退化”。这主要是由于分生孢子成熟度不够,而非真正的菌种退化。在实践中,应避免仅依据颜色判断菌种质量,而应关注分生孢子的成熟度。

总之,食醋生产中的菌种退化是一个从量变到质变逐步演化的过程,需要及时发现并采取措施。保持菌种的优良特性,提高生产性能以及选育新的菌种是食醋生产企业的核心工作,对确保食醋产品质量至关重要。