植物蛋白源活性肽調控釀酒酵母增殖和代謝的機理研究

《植物蛋白源活性肽調控釀酒酵母增殖和代謝的機理研究》是依託華南理工大學，由趙海鋒擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：植物蛋白源活性肽調控釀酒酵母增殖和代謝的機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：趙海鋒
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

在啤酒高濃釀造中，如何提高發酵效率和啤酒質量是釀造界亟待解決的重要課題。近來的研究日益表明，營養補充，尤其是氮源補充，是一種有效且簡便的提高酵母發酵性能的方法，因此，利用氮源調控酵母的增殖和代謝則是提高發酵效率和啤酒質量的關鍵。本項目將針對促酵母增殖活性肽的高效富集、活性肽的結構鑑定與構效關係及其對酵母代謝和啤酒質量的定向調控策略等亟需解決的科學問題，運用限制性可控酶解技術結合分級膜分離高效富集目標活性肽，然後套用凝膠過濾色譜結合基質輔助雷射解析電離飛行時間質譜和核磁共振儀對目標活性肽進行分離純化和結構鑑定，闡明其促酵母增殖活性與結構的關係，最後通過活性肽的螢光染色和同位素標記，套用雷射共聚焦顯微鏡和穩定同位素比例質譜儀闡明活性肽在酵母胞內外的轉運機制和代謝途徑，明晰其定向調控酵母增殖和代謝的機理和消除高濃釀造啤酒質量缺陷的有效性，為高濃釀造中提高麥汁發酵效率和啤酒質量提供理論和方法指導。

結題摘要

在啤酒高濃釀造中，如何提高發酵效率和啤酒質量是釀造界亟待解決的重要課題，而氮源補充則被認為是一種有效且簡便的提高酵母發酵性能的方法。本項目較為系統地研究了促酵母增殖活性肽的高效富集、活性肽的結構鑑定與構效關係及其對酵母代謝和啤酒質量的影響和定向調控策略，在獲得具有顯著促進酵母增殖與代謝的生物活性肽段的基礎上，闡明了活性肽在酵母胞內外的轉運機制和代謝途徑。具體研究結果如下：蛋白水解物的促酵母增殖活性與其水解度並無正相關關係，而是依賴於蛋白和蛋白酶種類、水解度、分子量分布和胺基酸組成。用胰酶酶解小麥麵筋蛋白24h所得的酶解物和用複合蛋白酶酶解大豆分離蛋白9h所得酶解產物，在其添加量分別為1.0%和0.1%時具有最好的促進酵母增殖活性。XAD-16樹脂對於小麥麵筋蛋白水解物（WGH）具有最突出的吸附和解吸能力,WGH經不同乙醇濃度洗脫所得組分的胺基酸組成和Mw分布具有明顯的差異，這也是導致其在提高酵母細胞活力、出芽率及對乙醇和滲透壓脅迫耐受性方面表現出不同能力的主要原因。從植物蛋白水解物中分離鑑定得到了20餘種小分子活性肽，其中LL、LLL和LML具有促進酵母增殖和提高發酵性能的活性，相關機理研究發現LL、LLL和LML補充提高了酵母的ADH酶活性和細胞膜完整性並減少胞內ROS水平；其中ROS水平的降低主要是由於抗氧化酶系統中的CAT、SOD和GSH-Px的酶活力提高以及非酶抗氧化系統中的GSH的含量升高所致。利用GC-MSD代謝組學技術分析了二肽LL的添加對VHG發酵中酵母胞內代謝物表達的影響。PCA和PLS-DA篩選出12個主要差異代謝物，這些主要差異代謝物涉及的代謝通路主要有：倍半萜與三萜代謝途徑、鞘脂類代謝、丙酮酸代謝、嘌呤代謝以及甘油脂代謝等。在不影響啤酒非生物穩定性的前提下，補充植物蛋白水解物可使表觀發酵度和乙醇產量分別提高10.4%和7.2%，發酵周期縮短4d，改善了成品啤酒的泡沫穩定性，提高了高濃釀造啤酒的風味品質。