Метаболическое взаимодействие брожения комплексавинных дрожжей

Дрожжи в естественных условиях присутствуют на поверхности плодов винограда, часто они заметны как светлый налёт на ягодах, образованный преимущественно Hanseniaspora uvarum.

Введение

Винные дрожжи используются в виноделии как возбудители спиртового брожения. Они относятся к семейству Saccharomycetaceae роду Saccharomyces виду vini. Каждый вид дрожжей включает большое количество рас, мало различающихся по внешним признакам, но значительно - по ценным для производства физиологическим и биохимическим свойствам. [1, 2].

Методы и результаты исследований

В ряде исследований отмечается, что вклад дрожжей, не принадлежащих к роду Saccharomyces, приводит к более сложным ароматам и улучшению качества вина. Однако природные культуры тяжело поддаются контролю, так как смешанные культуры должны быть использованы в более благоприятных условиях [3, 4]. Было изучено смешанное брожение винных дрожжей Hanseniaspora uvarum, Torulaspora Delbrueckii и Kluyveromyces thermotolerans вместе с Saccharomyces cerevisiae. В виноградном сусле с высоким содержанием сахара, смешанное брожение проходило лучше, чем брожение чистой культуры Saccharomyces cerevisiae. Последовательные испытания Т. Delbrueckii и K. thermotolerans показали слабое брожение. Низкая температура брожения (15°С) H. uvarum привела к остановке брожения, однако это не было связано с дефицитом усвояемых азотистых соединений с меньшими количествами этих соединений [5].

Естественное брожение виноградного сусла обычно начинается низкотолерантными к спирту остроконечными дрожжами (Kloeckera / Hanseniaspora), которые преобладают на первых этапах брожения. Через 3-4 дня они заменяются эллиптическими дрожжами (Saccharomyces cerevisiae), что продолжает и завершает процесс ферментации. Кроме того, на различных этапах ферментации, можно изолировать другие культуры, принадлежащие к другим родам дрожжей, такие как Candida, Torulaspora, Kluyveromyces и Metschnikowia. В последнее время в виноделии наблюдается переоценка роли дрожжей, не принадлежащих к роду Saccharomyces [6]. Применение дрожжей, не принадлежащих к роду Saccharomyces в последовательных культурах, имеет некоторые возможные ограничения. Последовательное брожение культур Т. delbrueckii и K. thermotolerans приводит к ограниченному остатку сахара, что указывает на выносливость брожения. Низкие температуры отрицательно влияют на развитие брожения, в результате чего останавливается брожение H. uvarum [7]. В настоящей работе изучалось поведение брожения и метаболическое взаимодействие смешанных и последовательных культур S.cerevisiae и Hanseniaspora uvarum, Torulaspora delbrueckii, Kluyveromyces thermotolerans. Повторные эксперименты были проведены в колбах Эрленмейера (300 мл), содержащих 200 мл виноградного сусла при 15-20°C, культивирование проходило в течение 48 часов до содержания 106 клеток мл 1. Смешанное брожение проводилось до содержания 106 клеток мл 1 (дрожжи, не принадлежащие к роду Saccharomyces) и 106 клеток мл 1 (S. cerevisiae). Последовательное брожение проводилось до содержания 106 клеток мл 1 (дрожжи, не принадлежащие к роду Saccharomyces) с добавлением S. сerevisiae после 4 дней (20°C) и после 7 дней (15°C). Хорошо известно, что дрожжи, не принадлежащие к роду Saccharomyces, могут влиять на кинетику брожения с культурой S. cerevisiae. Наши результаты изучения процесса брожения, подтверждающие такое поведение, приведены на рисунке 1. Все смешанные культуры показали замедленный темп брожения при сравнении с чистой культурой S. сerevisiae. Кроме того, последователь-ные испытания показали дальнейшее снижение темпа брожения в сравнении со смешанным брожением. Тем не менее, конечный выход CO2 был аналогичен у чистого и смешанного брожения при 20°C.

Брожение при 20°C. ■, чистая культура S. cerevisiae. (A) □, смешанная культура H.uvarum/S. cerevisiae. ♦, последовательная культура H. uvarum/S. cerevisiae. ◊, чистая культура H. uvarum. (B) □, смешанная культура K. thermotolerans/S. cerevisiae. ♦, последовательная культура K. Thermotolerans/S. cerevisiae. ◊, чистая культура K. thermotolerans. (C) □, смешанная культура T. delbrueckii/S. cerevisiae. ♦, последовательная культура T. delbrueckii/S. cerevisiae. ◊, чистая культура T. delbruecki

Брожение при 20°C. ■, чистая культура S. cerevisiae. (A) □, смешанная культура H.uvarum/S. cerevisiae. ♦, последовательная культура H. uvarum/S. cerevisiae. ◊, чистая культура H. uvarum. (B) □, смешанная культура K. thermotolerans/S. cerevisiae. ♦, последовательная культура K. Thermotolerans/S. cerevisiae. ◊, чистая культура K. thermotolerans. (C) □, смешанная культура T. delbrueckii/S. cerevisiae. ♦, последовательная культура T. delbrueckii/S. cerevisiae. ◊, чистая культура T. delbruecki

Рост жизнеспособных клеток смешанного брожения S. cerevisiae/H. uvarum показан на рисунке 2, где остроконечные дрожжи в последовательных культурах растут лучше, чем в смешанных.

Рост биомассы S. cerevisiae/H. uvarum в смешанном брожении при 20°C. ■, чистая культура S. cerevisiae (S p). □, смешанная культура S. cerevisiae (S m). ◊, смешанная культура H. uvarum (H m).

Развитие биомассы смешанных культур К. thermotolerans/S. cerevisiae, и T. delbrueckii/S. cerevisiae показано на рисунках 3 и 4. В смешанных культурах дрожжи, не принадлежащие к роду Saccharomyces, растут на первых этапах брожения (10-14 дней), а в последовательных культурах они растут в течение длительного периода (21-28 дней). Кроме того, в последовательных культурах дрожжи, не принадлежащие к роду Saccharomyces, были доминирующим видом и после инокуляции штамма S. cerevisiae, (7­10 дней).

Рост биомассы S. cerevisiae/K. thermotolerans в смешанном

Рис. 4. Рост биомассы S. cerevisiae/T. delbrueckii в смешанном брожении при 20°C. ■, чистая культура S. cerevisiae (S p). □, смешанная культура S. cerevisiae (S m). смешанная культура T. delbrueckii (K m)

Рост биомассы S. cerevisiae/T. delbrueckii в смешанном брожении при 20°C. ■, чистая культура S. cerevisiae (S p). □, смешанная культура S. cerevisiae (S m). ◊, смешанная культура T. delbrueckii (K m)

Для улучшения букета вина в виноделии, смешанное брожение может быть интересной альтернативой управляемого брожения с использованием закваски S. cerevisiae.

Выводы

Результаты настоящего исследования показывают, что смешанное брожение не влияет отрицательно на развитие брожения и аромат вина.

 

Литература

  1. Kyung Man You, Claire-Lise Rosenfield, and Douglas C. Knipple. Ethanol Tolerance in the Yeast Saccharomyces cerevisiae Is Dependent on Cellular Oleic Acid Content (англ.) //Applied and Environmental Microbiology. — 2003. — Т. 69. — № 3. — Р. 1499—1503.
  2. Chandra J. Panchal. Yeast strain selection — New York: CRC Press, — P. 117.
  3. Ciani M. Wine fermentation by multistarter inoculum. Ind. Bevande 30, 2001. — P. 35-39.
  4. Grossman M., Linsemeyer H., Muno H., Rapp A. Use of oligo-strain yeast cultures to increase complexity of wine aroma. Vitic. Enol. Sci. 51, 1996. — 175-179.
  5. Romano P. Role of apiculate yeasts on organoleptic characteristics of wine. In: Ciani, M. (Ed.), Biodiversity and Biotechnology of Wine Yeasts. Research Signpost, Kerala, India,
  6. — P. 99-109.
  7. Hansen E.H., Nissen P., Sommer P., Nielsen J.C., Arneborg N., The effect of oxygen on the survival of non-Saccharomyces yeasts during mixed culture fermentations of grape juice with Saccharomyces cerevisiae. J. Appl. Microbiol. 91, 2001. — P. 541-547.
  8. Erten H. Relations between elevated temperatures and fermentation behaviour of Kloeckera apiculata and Saccharomyces cerevisiae associated with winemaking in mixed cultures. World J. Microbiol. Biotechnol. 18, 2002. — 373-378.
Фамилия автора: Е. Астафьева, А. Сапарбекова, Ж. Надирова, Р. Айткулова
Год: 2014
Город: Алматы
Яндекс.Метрика