安第斯奇恰酒分离株酿酒酵母的遗传预适应性促进其在工业啤酒酿造中的应用

【字体: 时间:2025年05月15日 来源:Food Microbiology 4.5

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  为探究非欧洲酵母在啤酒酿造中的潜力,研究人员对厄瓜多尔安第斯奇恰酒分离的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)开展研究。发现两株菌具高效发酵能力,含功能性STA1基因,酿造的啤酒风味物质丰富,为工业 brewing 提供新方向。

  啤酒作为全球广受欢迎的饮品,其酿造酵母的多样性和性能提升一直是行业关注的焦点。传统欧洲酿酒酵母虽占据主导地位,但随着消费者对啤酒风味多样性和功能性需求的增加,挖掘非欧洲来源的酵母资源成为突破现有局限的重要方向。目前,关于传统谷物发酵中分离的酵母在工业啤酒酿造中的适用性研究尚有限,尤其是来自安第斯地区奇恰酒的酵母资源,其潜在价值亟待探索。在此背景下,开展对安第斯奇恰酒分离酵母的研究,对于拓展啤酒酵母菌种库、提升酿造工艺创新具有重要意义。
来自国外研究机构的研究人员针对厄瓜多尔安第斯地区传统玉米基奇恰酒中分离的酿酒酵母菌株,开展了其在工业啤酒酿造中的应用潜力研究。通过多方面分析,揭示了这些菌株的遗传特性、发酵性能及酿造啤酒的风味特征,为工业啤酒酿造引入新的酵母资源提供了科学依据。该研究成果发表在《Food Microbiology》。

研究人员主要采用了以下关键技术方法:首先从奇恰酒样本中分离酵母菌株,通过 ITS PCR 和测序进行物种鉴定;运用全基因组测序(包括 Illumina 短读长和 Oxford Nanopore 长读长测序)分析菌株遗传背景,构建系统发育树;利用压力耐受性分析、淀粉酶活性检测等筛选具有潜力的菌株;开展小试和中试规模的麦芽汁发酵试验,测定发酵参数和啤酒理化指标;通过气相色谱 - 火焰离子化检测(GC-FID)等进行风味物质分析,并进行感官评价。

酵母菌株的分离与筛选


从安第斯奇恰酒中分离出 175 株酵母,基于对乙醇、温度、渗透压等胁迫的耐受性及 glucoamylase 活性,筛选出 18 株菌株,其中 Y-23101、Y-23102 和 Y-23157 因具有 glucoamylase 活性而突出,经鉴定均为酿酒酵母。

遗传特征分析


全基因组测序显示,四株奇恰酒分离株和一株甘蔗分离株为二倍体。系统发育分析表明,奇恰酒菌株 Y-23101、Y-23102、Y-23157 与厄瓜多尔 “ALI” 菌株聚为一支,与 “法属圭亚那” 种群互为姐妹群,而 Y-23156 和甘蔗菌株则与 “法属圭亚那”“墨西哥龙舌兰” 种群相关,整体与欧洲酿酒酵母遗传差异显著,提示其属于未被描述的新种群。

STA1基因的存在与进化分析


三株奇恰酒菌株(Y-23101、Y-23102、Y-23157)携带功能性STA1基因,该基因由FLO11SGA1融合而来,编码胞外 glucoamylase,与 “马赛克啤酒” 群体中的STA1基因序列高度相似,暗示可能存在古老的基因混合事件。系统发育分析支持STA1基因可能起源于拉丁美洲菌株,后传播至欧洲 “马赛克啤酒” 群体。

发酵性能与啤酒特性


小试和中试发酵试验表明,STA1阳性的 Y-23101 和 Y-23102 菌株发酵性能优于商业参考菌株,酒精产量达 5.9%-6.1%(v/v),残糖量低,显示出高效的麦芽三糖利用能力。酿造的啤酒富含果味酯类和丁香状化合物 4 - 乙烯基愈创木酚(4-vinylguaiacol),感官评价优于部分商业菌株,且无异味。

研究结论表明,安第斯奇恰酒分离的酿酒酵母菌株具有独特的遗传背景,其携带的STA1基因赋予高效发酵性能,酿造的啤酒风味特征与小麦啤酒相似,具备工业应用潜力。该研究拓展了酿酒酵母的遗传多样性,为工业啤酒酿造提供了非欧洲来源的新菌株选择,强调了评估传统谷物发酵相关非欧洲菌株工业酿造潜力的重要性,为啤酒产业的创新发展开辟了新路径。

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