大鯢肽在釀酒酵母發(fā)酵過程中的應(yīng)用

何鳳梅，余睿智，胡斯杰，曹 陽，佟長青，李 偉

（大連海洋大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧大連 116023）

0 引言

釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae） 是食品工業(yè)中發(fā)酵和焙烤食品時(shí)常用的一種重要應(yīng)用微生物。因此，人們對(duì)釀酒酵母增殖及發(fā)酵性能的改進(jìn)進(jìn)行了多方面的研究，如培養(yǎng)溫度、時(shí)間、搖床轉(zhuǎn)速、培養(yǎng)基葡萄糖濃度、pH 值、檸檬酸濃度、酵母細(xì)胞膜透性，以及氮源、氨基酸、激活劑、外源酶等外源添加物等[1-7]。莫芬等人[8]與趙海鋒等人[9]研究發(fā)現(xiàn)，不同水解度的小麥面筋蛋白水解物對(duì)釀酒酵母的發(fā)酵性能的促進(jìn)效果不同。盧敏[10]發(fā)現(xiàn)，大豆蛋白水解物對(duì)酵母的生長代謝和發(fā)酵性能的促進(jìn)作用高于小麥面筋蛋白，并確定了大豆蛋白水解物起作用的成分。萬春燕[11]研究發(fā)現(xiàn)，分子量為3 kDa 的大豆活性肽可以改善酵母細(xì)胞的代謝環(huán)境，從而提高酵母發(fā)酵和代謝能力，減短發(fā)酵周期。因此，肽類活性物質(zhì)是一種潛在的具有提高釀酒酵母發(fā)酵能力的活性物質(zhì)。試驗(yàn)以大鯢肽為對(duì)象，研究了其在釀酒酵母發(fā)酵過程中的作用，旨為其在發(fā)酵過程中的應(yīng)用提供科學(xué)參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

大鯢肽按照王文莉等人[12]的方法制備；釀酒酵母為葡萄酒活性干酵母RV002，購于安琪公司；蛋白胨、酵母浸粉，購于北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司；淀粉，購于大連黑石礁大商超市；其余試劑為國產(chǎn)分析純。

1.2 方法

1.2.1 發(fā)酵液體培養(yǎng)基配制

將葡萄糖75 g，酵母浸粉2.5 g，蛋白胨5 g 溶于500 mL 去離子水中，于121 ℃條件下滅菌20 min。

1.2.2 活化釀酒酵母

將0.5 g 釀酒酵母加到2%的葡萄糖無菌水50 mL中（121 ℃，20 min），于35 ℃條件下活化30 min，得到釀酒酵母懸液。

1.2.3 大鯢肽與釀酒酵母共同培養(yǎng)

將活化好的釀酒酵母懸液倒入液體培養(yǎng)基中（1∶10，V/V），分別加入0，0.5，1.0，2.0 g 的大鯢肽，充分搖勻，得到4 組樣品：0，1，2，4 mg/mL。取30 mL 混合液于50 mL 三角瓶內(nèi)（干熱法滅菌），在轉(zhuǎn)速150 r/min，溫度30 ℃的條件下于搖床內(nèi)培養(yǎng)。分別在0，6，12，18，24 h 時(shí)，對(duì)該發(fā)酵過程進(jìn)行檢測。每個(gè)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行3 次平行檢測。

1.2.4 發(fā)酵液參數(shù)測定

發(fā)酵液OD600值、pH 值、殘?zhí)橇亢鸵掖籍a(chǎn)量的分析按照劉帥[13]的方法進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 大鯢肽對(duì)釀酒酵母增殖的影響

在不同質(zhì)量濃度的大鯢肽作用下，考查釀酒酵母RV002 的生長曲線。

大鯢肽與釀酒酵母RV002 共同培養(yǎng)酵母生長曲線見圖1。

由圖1 可知，活化后的釀酒酵母需經(jīng)過6 h 左右的適應(yīng)期，在6～12 h 進(jìn)入酵母生長的對(duì)數(shù)期，12 h后酵母生長速度較對(duì)數(shù)期有所減緩，18 h 后酵母生長逐漸進(jìn)入穩(wěn)定期。含有1，2，4 mg/mL 大鯢肽的釀酒酵母在12 h 后增殖速度明顯高于對(duì)照組的釀酒酵母（p＜0.05）。在發(fā)酵結(jié)束時(shí)，4 mg/mL 組的OD600值為0.476，較對(duì)照組增加了0.141。

按照王文莉等人[12]的方法制備的大鯢肽，其分子量小于2 000 Da。相關(guān)研究表明，小分子肽在發(fā)酵過程中更容易被酵母細(xì)胞利用[8]。而Ikeda K 等人[14]的研究認(rèn)為小分子肽可以影響酵母的脂質(zhì)代謝系統(tǒng)，進(jìn)而促進(jìn)酵母的增殖。因此，小分子大鯢肽對(duì)酵母生理功能的影響和酵母具體吸收利用大鯢肽的機(jī)制，還有待進(jìn)一步研究。

2.2 大鯢肽對(duì)釀酒酵母發(fā)酵性能的影響

碳源和氮源是釀酒酵母發(fā)酵期間的主要營養(yǎng)物質(zhì)，這些營養(yǎng)物質(zhì)對(duì)釀酒酵母發(fā)酵過程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化有著重要作用。

大鯢肽對(duì)釀酒酵母RV002 糖代謝的影響見圖2。

圖2 大鯢肽對(duì)釀酒酵母RV002 糖代謝的影響

由圖2 可知，在6～18 h 的發(fā)酵期間，添加大鯢肽的3 組釀酒酵母消耗葡萄糖的速度明顯高于對(duì)照組，大鯢肽質(zhì)量濃度為4 mg/mL 組消耗糖的速度最高。

大鯢肽對(duì)釀酒酵母RV002 乙醇生成的影響見圖3。

圖3 大鯢肽對(duì)釀酒酵母RV002 乙醇生成的影響

乙醇的產(chǎn)量是評(píng)價(jià)釀酒酵母發(fā)酵能力的指標(biāo)之一，產(chǎn)量高說明酵母的發(fā)酵性能高。由圖3 可知，添加大鯢肽的3 組釀酒酵母的乙醇產(chǎn)量高于對(duì)照組。在24 h 釀酒酵母發(fā)酵過程中，大鯢肽質(zhì)量濃度為4 mg/mL 組的乙醇產(chǎn)量最高，乙醇含量0.071 g/mL，與對(duì)照組相比乙醇產(chǎn)量提高了7.6%（V/V）。試驗(yàn)結(jié)果顯示，大鯢肽可以顯著提高釀酒酵母的發(fā)酵性能。莫芬等人[8]得到了類似的結(jié)果，認(rèn)為小分子面筋蛋白活性肽（＜1 kDa） 可能促進(jìn)酵母的代謝機(jī)制，促進(jìn)其對(duì)糖類物質(zhì)的利用，進(jìn)而提高酵母發(fā)酵性能。Da Cruz SH 等人[15]研究表明，酵母發(fā)酵過程中乙醇的產(chǎn)量受到氮源結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的影響。大鯢肽經(jīng)過時(shí)間飛行質(zhì)譜（MALDI-TOF） 測定表明，它的分子量主要為948.365，1 020.105，1 150.219，1 262.864，1 435.411，1 830.835 Da，具有一定的復(fù)雜性[12]。肽類物質(zhì)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性可以在一定程度上降低糖代謝物的抑制效應(yīng)[11]。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，大鯢肽具有類似的作用。

大鯢肽對(duì)釀酒酵母RV002 發(fā)酵過程中pH 值的影響見圖4。

圖4 大鯢肽對(duì)釀酒酵母RV002 發(fā)酵過程中pH 值的影響

由圖4 可知，發(fā)酵液的pH 值隨著時(shí)間的增加而降低，大鯢肽添加組的pH 值明顯低于對(duì)照組，經(jīng)過24 h 釀酒酵母的發(fā)酵，大鯢肽質(zhì)量濃度為4 mg/mL組與對(duì)照組最終的pH 值分別為3.16 和3.26。釀酒酵母發(fā)酵過程中，pH 值的總體趨勢是下降的[16]。

3 結(jié)論

大鯢肽可促進(jìn)釀酒酵母的增殖、提高釀酒酵母的發(fā)酵能力，不同質(zhì)量濃度的大鯢肽對(duì)釀酒酵母促增殖和發(fā)酵性能的影響不同。將大鯢肽與釀酒酵母共同培養(yǎng)24 h 后，含有4 mg/mL 大鯢肽組和對(duì)照組的OD600值分別是0.476 和0.335，糖度分別為4.07和4.10 °Bx，pH 值分別為3.16 和3.31，乙醇含量分別為0.071 和0.066 g/mL，乙醇產(chǎn)量提高了7.6%。因此，大鯢肽可以作為提高釀酒酵母性能的外源添加物。