低产乙醇本土非酿酒酵母的选育

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近几十年来,全球气候变暖导致葡萄的糖含量不断增高,进而导致葡萄酒酒度逐渐升高。葡萄酒中的乙醇对葡萄酒的平衡起着关键作用,但乙醇含量过高会影响葡萄酒的风味特征以及人类的身体健康。因此,如何有效降低葡萄酒中乙醇含量越来越受到关注,而选育具有降低乙醇能力的本土非酿酒酵母成为最简单和经济的方法。本研究采用模拟葡萄汁发酵评估了111株本土非酿酒酵母的产乙醇能力等发酵性能,筛选获得了乙醇产量和乙醇产率均低于对照菌株酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)NX11424的菌株,并对其酿造学特性进行研究,在此基础上,利用ARTP诱变育种技术,将低产乙醇且酿造特性优良的非酿酒酵母菌株进行诱变育种,以获得能快速启动发酵的低产乙醇的非酿酒酵母菌株,主要研究结果如下:(1)筛选获得了4株低产乙醇有孢汉逊酵母。对来自4个不同葡萄酒产区的111株本土非酿酒酵母进行分子分类鉴定,分属于8个酵母属和15个酵母种。利用模拟葡萄汁对这111株本土非酿酒酵母进行发酵,其中有74株非酿酒酵母的乙醇产量和乙醇产率均低于S.cerevisiae NX11424。综合分析菌株的理化指标,筛选获得4株乙醇产率较低且发酵速率较快的有孢汉逊酵母,包括仙人掌有孢汉逊酵母(Hanseniaspora opuntiae)Ho A-1-3、Ho C-4-2和葡萄汁有孢汉逊酵母(Hanseniaspora uvarum)Hu B-2-2、Hu C-3-2,它们的乙醇产率分别降低了26.03%、22.33%、23.77%和32.05%。(2)筛选获得2株低产乙醇且酿造特性良好的有孢汉逊酵母。将H.opuntiae Ho A-1-3、Ho C-4-2和H.uvarum Hu B-2-2、Hu C-3-2再次进行模拟葡萄汁发酵,验证了其降醇能力,Ho A-1-3、Ho C-4-2、Hu B-2-2和Hu C-3-2的乙醇产率分别降低23.87%、19.25%、10.74%和18.74%。4株有孢汉逊酵母均具有良好的的生长能力和低产泡特性,均不具有针对酿酒酵母的嗜杀活性,Ho C-4-2和Hu C-3-2不产H2S。在耐受性方面,它们均能耐受400 g/L糖、300 mg/L SO2、p H 2.8、10℃低温和40℃高温。Ho A-1-3和Ho C-4-2可以耐受6%(v/v)酒精度。最终得到2株低产乙醇且酿造特性优良的菌株H.opuntiae Ho C-4-2和H.uvarum Hu C-3-2。(3)利用ARTP技术诱变育种选育1株发酵速度较快且低产乙醇的有孢汉逊酵母。为了进一步提高H.opuntiae Ho C-4-2和H.uvarum Hu C-3-2的发酵速度,将其进行常压室温等离子体(ARTP)诱变,共获得1063株诱变菌株。以菌体生长量(OD600nm)为初筛指标,初步筛选到发酵速率高于诱变出发菌株的8株酵母。将其进行模拟葡萄汁发酵,通过糖消耗和乙醇产量的测定来评价乙醇产率的变化,最终获得一株发酵速度快于出发菌株和乙醇产率降低10.26%的菌株Ho C32-2-72。
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