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乳酸在发酵食品和饮料的发酵过程中是一种常见的代谢产物和生长抑制剂。例如,在酱香型白酒的发酵过程中,乳酸是含量最高的有机酸,可达36.20 g·kg-1酒醅,抑制核心酵母的生长代谢。然而目前对酵母乳酸耐受性的研究主要停留在单菌水平,不适用于白酒酿造的混菌体系。研究核心酵母菌群的乳酸耐受机制,有助于维持白酒发酵过程中酵母菌群发酵能力的稳定,有助于白酒生产走向标准化、精确化与可控化。本文以白酒酿造体系中的核心酵母菌群为研究对象,借助转录组学、共培养和反转录荧光定量PCR等研究手段,初步探明了核心酵母菌群对高浓度乳酸的适应性反应。取得的主要研究结果如下:(1)首先探究了乳酸胁迫对白酒酿造体系中的核心酵母Pichia kudriavzevii C-16和Saccharomyces cerevisiae C-3的影响。S.cerevisiae C-3在40 g·L-1乳酸胁迫下几乎不生长,发酵终点的OD600降低了98%,乙醇产量降低了66%;而P.kudriavzevii C-16在40 g·L-1乳酸胁迫下发酵终点的OD600仅降低了46%,乙醇产量未下降,表明P.kudriavzevii C-16的乳酸耐受性显著优于S.cerevisiae C-3。同时发现P.kudriavzevii C-16可以降解培养基中18%的乳酸,是S.cerevisiae C-3的1.62倍,这表明降解乳酸可能是酵母适应乳酸胁迫的一种重要机制。(2)进一步研究了P.kudriavzevii C-16对乳酸胁迫的适应机制。P.kudriavzevii C-16的乳酸耐受性显著强于其模式菌株ATCC 24210。C-16的乳酸降解量是模式菌株的2.83倍,表明P.kudriavzevii C-16在长期的乳酸胁迫中发生了适应性进化,降解乳酸的能力提高。通过比较转录组学分析发现,与模式菌株相比,乳酸胁迫下P.kudriavzevii C-16丙酮酸代谢途径、ABC转运蛋白、GAD系统中的关键酶都有不同程度的上调,表明其降解乳酸、外排乳酸根离子和消耗H+的效率更高。另外还发现亮氨酸、缬氨酸合成过程中有4个酶转录上调。与模式菌株相比,P.kudriavzevii C-16更适应白酒酿造体系。(3)接着探索了P.kudriavzevii C-16在酵母菌群适应乳酸胁迫中的作用。乳酸胁迫下,S.cerevisiae C-3与P.kudriavzevii C-16共培养时S.cerevisiae C-3的延迟期比单培养缩短,表明P.kudriavzevii C-16降解培养基中的乳酸,可以为S.cerevisiae C-3提供适宜的生长环境。在高浓度乳酸胁迫下,P.kudriavzevii C-16在24 h内将乳酸从40.00降至35.46 g·L-1。与单培养相比,S.cerevisiae C-3的lldD基因在共培养24 h时显著上调,表明此时S.cerevisiae C-3恢复了其降解乳酸的能力。最终两株菌一起把乳酸降至26.29g·L-1。与P.kudriavzevii C-16(提高了90%)或S.cerevisiae C-3(提高了209%)的单培养相比,共培养显著提高了乳酸的消耗量。另外还发现,VMA8和STL1的转录在酵母菌群中上调。表明乳酸的分解代谢、H+的外排和甘油的转运是酵母菌群耐受乳酸的重要途径。