Effect of xylitol and trehalose on dry resistance of yeasts
- 作者
- I. Krallish, H. Jeppsson, A. Rapoport, B. Hahn-Hägerdal
- 杂志
- Applied Microbiology and Biotechnology（1997）
- DOI
- 10.1007/s002530050954
- 所属领域
- 发酵工程
- 关键词
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解决的核心问题
比较胞内木糖醇和海藻糖积累对酵母脱水/复水后存活率的影响，探究提高酵母干燥抗性的因素。
研究策略
利用重组木糖利用酿酒酵母S600、宿主菌H158和天然木糖利用菌Pachysolen tannophilus，分别在葡萄糖和木糖培养基中培养至稳定期，测定脱水前后胞内木糖醇和海藻糖含量及脱水/复水后存活率，分析其相关性。
核心内容
本研究以重组木糖利用酿酒酵母S600、宿主菌H158及天然木糖利用菌Pachysolen tannophilus为对象，比较胞内木糖醇和海藻糖积累对酵母脱水/复水后存活率的影响。通过在葡萄糖或木糖培养基中培养至稳定期，测定脱水前后两种溶质的胞内含量并关联存活率。结果显示，木糖培养的S600脱水后存活率达68%，胞内木糖醇在脱水过程中从75升至154 μg/mg干重；P. tannophilus木糖培养后存活率为57%，木糖醇从64增至110 μg/mg。相比之下，葡萄糖培养的H158和P. tannophilus存活率仅41%和37%，木糖醇积累较低（53→67和40→88 μg/mg）。海藻糖虽在脱水后普遍升高（如H158从80升至151），但与存活率无相关性。结论表明胞内木糖醇积累与酵母干燥抗性呈正相关，而海藻糖在此条件下无保护作用；木糖醇可能通过结构化胞内水来稳定细胞结构。该发现为通过代谢工程调控多元醇积累以提升工业酵母干燥耐受性提供了新思路。
创新点
发现胞内木糖醇积累可显著提高酵母干燥抗性，而海藻糖在此条件下未表现出保护作用；提出木糖醇通过结构化胞内水发挥保护作用。
研究对象（4）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Saccharomyces cerevisiae H158 | 葡萄糖代谢 | — | — | 催化 | 非木糖利用宿主菌，作为对照，培养于葡萄糖 |
| Saccharomyces cerevisiae S600 | 木糖代谢 | XYL1 | 木糖还原酶 | 催化 | 重组菌株，催化木糖→木糖醇 |
| Saccharomyces cerevisiae S600 | 木糖代谢 | XYL2 | 木糖醇脱氢酶 | 催化 | 催化木糖醇→木酮糖 |
| Pachysolen tannophilus CBS 4044 | 木糖代谢 | — | — | 催化 | 天然木糖利用菌，木糖培养时积累木糖醇 |
关键发现
- 木糖培养的S. cerevisiae S600脱水后存活率为68%，其胞内木糖醇在脱水前后分别为75和154 μg/mg干重
- P. tannophilus木糖培养后存活率为57%，木糖醇从64升至110 μg/mg
- 葡萄糖培养的H158和P. tannophilus存活率分别为41%和37%，木糖醇较低（53→67和40→88 μg/mg）。海藻糖含量在脱水后增加（H158从80升至151，S600从50升至92），但与存活率无相关性。
研究结论
胞内木糖醇积累与酵母脱水/复水存活率正相关，可增强干燥抗性；而海藻糖在该实验条件下无保护作用。木糖醇可能通过结构化水保护细胞结构。