高级醇 · 代谢工程文献库

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Improvement of flavor profiles in Chinese rice wine by creating fermenting yeast with superior ethanol tolerance and fermentation activity

作者
Yijin Yang, Yongjun Xia, Xiangna Lin, Guangqiang Wang, Hui Zhang, Zhiqiang Xiong, Haiyan Yu, Jianshen Yu, Lianzhong Ai
单位
Shanghai Engineering Research Center of Food Microbiology, School of Medical Instrument and Food Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai, 200093, PR China; School of Perfume and Aroma Technology, Shanghai Institute of Technology, Shanghai, 200235, PR China; Shanghai Jinfeng Wine Co., Ltd., Shanghai, 200120, PR China
杂志
Food Research International（2018）
DOI
10.1016/j.foodres.2018.03.036
所属领域
发酵工程 / 食品微生物
关键词
Chinese rice wineFlavor profilesethanol tolerancefermentation activityodor activity valuesensory evaluation
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解决的核心问题

中国黄酒酿造中酵母在二次发酵阶段面临高浓度乙醇胁迫，乙醇耐受性与发酵活力不足导致发酵不彻底、风味品质下降；同时纯种酵母发酵风味单一，缺乏改善黄酒风味的酵母菌株。

研究策略

结合乙醇适应性进化、紫外诱变和原生质体融合技术，将高乙醇耐受性与高发酵活力的性状整合到同一二倍体杂交酵母中，用于黄酒酿造以改善风味。

研究路线图

100%
核心问题：高乙醇胁迫下发酵不彻底，风味单一
策略：三步法整合优良性状
① 乙醇适应性进化（20-Ha4→Et20）
② 紫外诱变（30-Ha5→CTZ30）
③ 原生质体融合（Et20×CTZ30→F23）
关键改造：获得杂交二倍体F23（耐25%乙醇，高发酵活力）
结果：F23性能显著优于亲本（存活率6.2%@25%乙醇；风味物总量98.13mg/L，OAV>1有17种）
结论：F23改善黄酒风味轮廓，可用于差异化生产
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核心内容

针对中国黄酒酿造中酵母乙醇耐受性与发酵活力不足导致发酵不彻底、风味单一的问题，研究者联合应用乙醇适应性进化、紫外诱变和原生质体融合技术，将高乙醇耐受性与高发酵活力性状整合至同一二倍体杂交酵母中。所得杂交株F23在25%乙醇下细胞存活率达6.2%，而亲本菌株在20%乙醇下即无法存活。黄酒酿造试验显示，F23的乙醇产量达134.70 g/L，较对照菌株BR30和BR20分别提高约7.07%和12.44%；酒样总风味化合物含量为98.13 mg/L，较对照提升19.99%~26.55%，其中醇类和酯类总量分别达53.14 mg/L和30.14 mg/L，均显著高于亲本。F23酒样中OAV大于1的关键风味贡献物达17种，多于对照的15种和14种，乙酸异戊酯OAV最高达1020，感官评价在果香、酒香和醇厚口感方面得分最高。该研究证实三步策略创制的杂交酵母F23能有效提升黄酒发酵效率与风味复杂度，可作为混合发酵起始菌株，为黄酒风格差异化生产提供了可行方案。

创新点

首次联合应用三步策略（乙醇驯化、UV诱变、原生质体融合）创制兼具优越乙醇耐受性和发酵活力的酵母杂交株；获得的杂交株F23在25%乙醇下仍能存活，显著优于亲本；总风味化合物含量和OAV>1的风味贡献物数量显著提升。

研究对象（7）

底盘细胞代谢通路基因蛋白功能说明
Saccharomyces cerevisiae haploid strain 20-Ha4 乙醇发酵 — — 催化 来自二倍体BR20的单倍体菌株，用于乙醇适应性进化
Saccharomyces cerevisiae haploid strain Et20 乙醇发酵 — — 催化 由20-Ha4经逐步提高乙醇浓度驯化获得，可耐受20% v/v乙醇，为单倍体
Saccharomyces cerevisiae haploid strain 30-Ha5 乙醇发酵 — — 催化 来自二倍体BR30的单倍体菌株，用于UV诱变
Saccharomyces cerevisiae haploid strain CTZ30 乙醇发酵 — — 催化 由30-Ha5经UV诱变筛选的克霉唑抗性突变株，具有高发酵活性
Saccharomyces cerevisiae diploid hybrid F23 乙醇发酵和黄酒风味物质合成 — — 催化 由Et20和CTZ30原生质体融合所得二倍体杂交株，乙醇耐受25% v/v，发酵活力高，显著改善黄酒风味
Saccharomyces cerevisiae diploid strain BR20 乙醇发酵 — — 催化 亲本菌株，乙醇耐受18%，CGMCC 9445
Saccharomyces cerevisiae diploid strain BR30 乙醇发酵 — — 催化 亲本菌株，具有优良发酵活性，CGMCC 10378

关键发现

  1. 杂交二倍体F23在25%乙醇下细胞存活率为6.2%，而其亲本菌株在20%乙醇下不能存活
  2. 黄酒酿造中F23的乙醇产量为134.70 g/L，分别比BR30（125.80 g/L）和BR20（119.80 g/L）高约7.07%和12.44%
  3. F23酒样总风味化合物含量为98.13 mg/L，比BR20（81.78 mg/L）和BR30（77.54 mg/L）高19.99%-26.55%
  4. F23酒中醇类总量为53.14 mg/L，比BR30和BR20分别高25.57%和13.64%
  5. 酯类总量为30.14 mg/L，高于BR20（22.88 mg/L）和BR30（23.04 mg/L）
  6. F23酒中OAV>1的化合物有17种，而BR20和BR30分别为15种和14种，其中乙酸异戊酯OAV最高（1020）
  7. 感官评价中F23酒在果香、酒香和醇厚口感方面评分最高。

研究结论

通过适应性进化、紫外诱变和原生质体融合获得的酵母杂交株F23显著提高了乙醇耐受性和发酵活力，促进了黄酒中高级醇、酯类等风味物质的生成，使总风味化合物含量和关键风味贡献物（OAV>1）数量增加，改善了黄酒风味轮廓和感官品质，可作为类似混合发酵的起始菌株用于丰富黄酒风格和差异化生产。