氮是酿酒酵母进行正常生命活动所必须的营养元素,氮源可以通过影响酿酒酵母的代谢途径进而改变代谢产物的含量和比例。为了探讨氮源与酿酒酵母代谢产物的关系,本文以模拟葡萄汁为试验材料,设计了180、280、380 mg/L三种氮源浓度,研究了三种氮源浓度下酯类、高级醇和挥发性有机酸的含量及在发酵过程中的动态变化,并分析了不氮源浓度对发酵液基本理化指标的影响。试验结果表明:(1)低氮条件下抑制了酵母菌的繁殖速率,并降低了其稳定期的菌体浓度。发酵液中挥发酸的含量随着氮源浓度增加而增加。(2)酯类物质的含量随着氮源浓度增加而增加,3种氮源浓度下酿酒酵母生成的乙酸酯含量明显高于乙基酯的含量。模拟葡萄汁中的氮源浓度并没有改变发酵液中各种酯类物质的生成规律,但影响了发酵结束时酯类物质的含量。低氮条件下乙酸苯乙酯和癸酸乙酯的生成量增加;高级醇类物质的总量随着氮源浓度的降低而增加,其中异丁醇、异戊醇和苯乙醇的含量随着氮源浓度的降低逐渐增加,然而丙醇的生成趋势与之相反;挥发性有机酸类物质的总量随着氮源浓度的增加而增加。针对低氮条件下酿酒酵母高级醇总生成量增加的现象,本研究以氮源浓度为180 mg/L的模拟葡萄汁为低氮处理组,以氮源浓度为380 mg/L的模拟葡萄汁为对照组,在对数生长中期分别取样进行转录组分析,对低氮条件下酿酒酵母高级醇的代谢途径进行了研究,得出了以下结论:(1)在两组样品中总计发现了237个差异表达基因,与对照组相比,低氮条件下共发现了122个上调基因,115个下调基因。(2)通过对差异表达基因的GO(Gene ontology)功能富集分析和KEGG Pathway(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)富集分析共发现44个与低氮条件下高级醇生成量增加相关的差异表达基因。这些差异表达基因主要参与酿酒酵母氮源转运蛋白的合成、氮代谢阻遏反应以及糖和氨基酸的代谢。(3)在低氮条件下,这些差异基因通过调整酿酒酵母的糖代谢途径,使较多的丙酮酸进入埃里希途径生成芳香族氨基酸(苯丙氨酸)和支链氨基酸(缬氨酸、亮氨酸),在生成这些氨基酸的过程中会产生大量的α-酮酸,一部分α-酮酸通过脱羧脱氢生成了相应的高级醇,从而导致了低氮条件下苯乙醇、异丁醇和异戊醇生成量的增加。低氮条件下过多的丙酮酸用来合成支链氨基酸和芳香族氨基酸,从而削弱了由丙酮酸代谢生成α-酮丁酸(丙醇的前体)的代谢流。另外,α-酮丁酸也可由苏氨酸通过转氨作用生成,在低氮条件下苏氨酸的含量也相对较低,也就相应的减弱了从苏氨酸到α-酮丁酸的代谢流,最终导致了低氮条件下丙醇生成量的降低。