酿酒酵母是生物学研究中常用的单细胞真核模式生物,它在食品、生物及制药等行业也已被广泛应用,但它的存在也会给食品生产中的果汁、牛奶等液体食物带来一定的污染。磁场处理,作为一种物理技术,在食品工业中已被用于强化发酵、积累代谢产物等过程。随着非热杀菌技术的兴起,以脉冲磁场进行食品冷杀菌也逐渐受到重视。目前,关于在外加磁场作用下,酿酒酵母细胞生理代谢的研究还少见报道。本论文以恒定磁场和循环磁处理两种磁场处理方式分别作用于酿酒酵母细胞,探讨磁场处理对细胞的微观形态结构、细胞功能、细胞内营养成分及生理代谢等方面的影响,通过研究酿酒酵母发酵最终产物含量及成分活性、细胞内部形态、功能及代谢等方面的变化,揭示磁场对酿酒酵母细胞内部代谢途径及生理变化的作用机制,为磁生物学的深入研究及磁场在食品及制药工业的应用提供实验依据。主要研究内容及结果如下： 一、外加磁场对酿酒酵母细胞生长的影响研究结果显示：磁化培养基及恒定磁场条件下酿酒酵母细胞的比生长速率在一定范围内随磁感应强度的增加而上升。采用透射电子显微镜观察恒定磁场对酿酒酵母细胞微观结构的影响,发现磁场处理后,具有1-2个芽痕及中央液泡的细胞在总体中所占比率有所上升,表明试验条件下的磁场有促使酿酒酵母细胞生长并加快其成熟的作用。磁场处理后,细胞内线粒体肿胀和增生现象较为明显,表明能量的代谢过程发生改变；并可偶见细胞核异常增大现象。 二、恒定磁场对酿酒酵母细胞膜脂流动性和ATP酶活性的影响结果表明：酿酒酵母细胞经恒定磁场处理后细胞膜脂流动性上升,膜脂微粘度及刚性降低,ATP酶活性有不同程度增强。并可见由此引起的细胞向外部介质排出H+速率加快,发酵液pH值下降幅度增大。K+的跨膜运输更为活跃,介质中K+含量出现折线型上升,表明K+由细胞外流及摄入通道功能增强。在较低磁感应强度的磁场(50mT～100mT)作用下,与H+协同运输进入细胞的氨基酸含量上升,胞内两种B族维生素的含量也有所上升,影响膜脂流动性的脂质过氧化终产物丙二醛的含量下降；在较高磁感应强度的磁场(500mT)下,氨基酸及维生素含量下降,丙二醛含量上升。表明质膜是磁场作用的一个靶位,恒定磁场会通过对膜脂流动性的作用而影响离子通道蛋白的活性及功能,从而改变物质的跨膜运输；并显示磁场对酿酒酵母影响的非线性规律。 三、外加磁场对酿酒酵母细胞自由基H2O2的含量及抗氧化系统的影响结果表明,较低强度的磁场作用,会刺激H2O2的产生,SOD、CAT、GSH等抗氧化剂活性增强和/或含量上升,细胞清除DPPH自由基的能力增强。但随作用的磁场强度进一步增强或时间延长,酶系抗氧化剂活性下降；非酶系抗氧化剂含量降低,形成氧化应激,表明磁场对酿酒酵母细胞氧自由基的含量及抗氧化系统的作用存在一个最适值。 四、恒定磁场处理对酿酒酵母细胞线粒体功能的影响采用3种不同的荧光探针对恒定磁场处理下酿酒酵母细胞线粒体的功能进行研究。结果发现：在较低磁场强度下,随着作用的磁场强度的增大,细胞线粒体膜电位荧光强度逐渐增强,线粒体功能提高,活性氧荧光强度降低；而经较高强度的磁场处理后,活性氧荧光上升,膜电位迅速上升随后逐渐下降,表明磁场处理会通过刺激活性氧的产生引起膜电位的上升,并导致呼吸链中释放出更多的活性氧,使膜电位因自由基攻击而下降,细胞发生程序性死亡。通过测定恒定磁场处理前后线粒体内膜标志酶琥珀酸脱氢酶的活性,发现其变化依赖于磁场强度及磁处理时间,表明三羧酸循环在恒定磁场处理过程中产生改变。SDS-PAGE实验分析表明,50mT恒定磁场处理前后酿酒酵母细胞线粒体中可溶性蛋白的电泳图谱有较大差异,其相对含量发生明显变化,表明膜电位的变化引起线粒体蛋白质的分布和定位发生改变。处理组中特异性条带的出现,表明氧化应激下编码线粒体蛋白的基因在转录或翻译水平对蛋白质的表达进行了调控。 五、磁处理参数对酿酒酵母细胞死亡率的影响以正交设计对循环磁处理中磁感应强度、细胞通过磁场速率及磁处理次数3个因素对酿酒酵母细胞死亡率的影响进行了检测,各因素对细胞死亡率的影响由大到小依次为磁感应强度>通过磁场次数>通过磁场速率。紫外吸收光谱分析发现酿酒酵母细胞内的蛋白质及核酸成分在循环磁处理后向胞外泄露。以原子力显微镜对循环磁处理后的酿酒酵母细胞的微观形态进行观察,发现细胞表面的微观形态发生改变,细胞壁由光滑平整变为皱褶迭起,长轴方向顶端处胞壁穿孔,胞质外流。这两项观察证实了“磁致穿孔”现象的存在。经循环磁处理后,膜的流动性降低,刚性及通透性增加；线粒体膜电位及活性氧荧光都有所下降,△ψm值下降,膜通透性上升。表明循环磁处理能通过磁力及诱导出的感应电流对细胞表面及内部结构产生直接破坏,导致细胞死亡。