Analiza profili fermentacyjnych i cech genotypowych mezofilnych szczepów drożdży winiarskich

• Autorzy: Katarzyna Rajkowska , Alina Kunicka

Warianty tytułu

The Analysis of Fermentation Profiles and Some Genetic Properties of Mesophilic Wine Yeast Strains

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

Celem badań było określenie aktywności fermentacyjnej oraz analiza cech genotypowych mezofilnych szczepów drożdży winiarskich gatunków .Saccharomyces cerevisiae i .Saccharomyces bayanus. Drożdże charakteryzowały się zróżnicowaną aktywnością fermentacyjną. Statystycznie istotne różnice dotyczyły wydajności produkcji etanolu i glicerolu, zawartości dwutlenku siarki oraz wykorzystania cukrów. Parametry win, zgodne z wymaganiami normatywnymi, świadczyły o wysokiej przydatności technologicznej badanych szczepów. Drożdże cechowały się zdolnością wydajnej biodegradacji kwasu L-jabłkowego w warunkach beztlenowych, zmniejszając jego zawartość o 65,668,4%. Testowane szczepy wykazywały polimorfizm genomowego DNA, a profile elektroforetyczne chromosomalnego i mitochondrialnego DNA różniły się liczbą, położeniem oraz intensywnością prążków. Jednoznaczne rozróżnienie szczepów możliwe było na podstawie analizy genetycznej z równoczesnym zastosowaniem dwóch technik biologii molekularnej: kariotypowania oraz analizy restrykcyjnej mtDNA. Zawartość DNA w komórkach drożdży wyznaczona metodą cytometrii przepływowej wskazywała na ich diploidalność bądź aneuploidalność. Różnice cech fizjologicznych i genetycznych dowodziły wyraźnej odmienności drożdży, nie pozwoliły jednak na jednoznaczne taksonomiczne zakwalifikowanie szczepów do gatunków S. cerevisiae i S. bayanus, co może wskazywać na hybrydyzację drożdży w obrębie rodzaju Saccharomyces w środowisku naturalnym.(abstrakt oryginalny)

EN

The objective of this study was to analyze fermentation activity and some genetic traits of mesophilic wine yeast strains representing two species: Saccharomyces cerevisiae and Saccharomyces bayanus. The yeast strains analyzed were characterized by a varying physiological activity. Statistical differences were to be attributed to the production of ethanol and glycerol, as well as to the SO2 level and sugar consumption. Chemical properties of wine fulfilled the standard recommendations, thus, they proved the high technological usefulness of the strains examined. The yeasts were also characterized by a good ability to biodegrade L-malic acid under the anaerobic conditions, after the wine fermentation completed, and they reduced the content of this acid by 65,6 to 68,4%. The yeast strains tested showed a polymorphism of the genome's DNA, and electrophoretic profiles of the chromosomal and mitochondrial DNA patterns differed in their number, location, and intensity of stripes. It was possible to unambiguously differentiate between individual wine yeast strains on the basis of genetic analysis applied simultaneously with two other techniques from the domains of molecular biology: karyotyping and mtDNA restriction analysis. The DNA contents in yeast cells as determined by a flow cytometry indicated that yeast strains were either diploid or aneuploid. Differences in the physiological and genetic properties of the yeast strains tested proved clear dissimilarities among them; however, those dissimilarities did not allow for the definite, taxonomical classification of the yeast strains to S. cerevisiae and S. bayanus groups; this fact may confirm the hybridization of yeast within a Saccharomyces group in a natural environment.(original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Towaroznawstwo żywności; Produkcja wina; Technologia produkcji żywności; Jakość produktów żywnościowych; Mikrobiologia

EN

Food commodities; Wine production; Food production technology; Quality of food products; Microbiology

• Czasopismo: Żywność: nauka - technologia - jakość
• Rocznik: 2005
• Numer: R. 12, nr 2 (43), Supl.
• Strony: 164--173

Twórcy

autor

Katarzyna Rajkowska

• Politechnika Łódzka

autor

Alina Kunicka

• Politechnika Łódzka

Bibliografia

• [1] Bakalinsky A.T., Snow R.: The chromosomal constitution of wine strains of Saccharomyces cerevisiae. Yeast, 1990, 6, 367-382.
• [2] Briones A.I., Ubeda J., Grando M.S.: Differentiation of Saccharomyces cerevisiae strains isolated from fermenting musts according to their karyotype patterns. Int. J. Food Microbiol., 1996, 28, 369-377.
• [3] Canas P.M.I., Iranzo J.F., Perez A.I.B.: Study of the karyotype of wine yeasts isolated in the region of Valdepenas in two consecutive vintages. Food. Microbiol., 1997, 14, 221-225.
• [4] Cardinali G., Martini A.: Electrophoretic karyotypes of authentic strains of the sensu stricto group of the genus Saccharomyces. Int. J. Syst. Bacteriol., 1994, 44, 791-797.
• [5] Cavalieri D., Barberio C., Casalone E., Pinzauti E., Sebastiani F., Mortimer R.K., Polsinelli M.: Genetic and molecular diversity in Saccharomyces cerevisiae natural populations. Food Technol. Biotechnol., 1998, 36, 45-50.
• [6] Delfini C., Cervetti F.: Metabolic and technological factors affecting acetic acid production by yeasts during alcoholic fermentation. Vitic. Enol. Sci., 1991, 46, 142-150.
• [7] Elkins E.R., Heuser J.R.: Detection of adulteration in apple juice by L-malic/total malic acid ratio. J. Assoc. Off. Anal. Chem. Intern., 1994, 77, 411-415.
• [8] Frayne R.F.: Direct analysis of the major organic components in grape must and wine using HPLC. Am. J. Enol. Vitic., 1986, 37, 281-287.
• [9] Guijo S., Mauricio J.C., Salmon J.M., Ortega J.M.: Determination of the relative ploidy in different Saccharomyces cerevisiae strains used for fermentation and 'flor' film ageing of dry sherry-type wines. Yeast, 1997, 13, 101-117.
• [10] Ibeas I.I., Jimenez J.: Genomic complexity and chromosomal rearrangements in wine-laboratory yeast hybrids. Curr. Genet., 1996, 30, 410-416.
• [11] Kunicka A., Szopa J.S.: Otrzymywanie międzyrodzajowych hybrydów drożdży Saccharomyces cerevisiae i Schizosaccharomyces pombe na drodze fuzji protoplastów. Biotechnologia, 1998, 1, 167-177.
• [12] Lambrechts M.G., Pretorius I.S.: Yeast and its importance to wine aroma - a review. S. Afr. J. Enol. Vitic., 2000, 21, 97-128.
• [13] [13] Nadal D., Carro D., Fernandez-Larrea J., Pina B.: Analysis and dynamics of the chromosomal complements of wild sparkling-wine yeast strains. Appl. Environ. Microbiol., 1999, 65, 1688-1695.
• [14] Naumov G.I., Masneuf I., Naumova E.S., Aigle M., Dubourdieu D.: Association of Saccharomyces bayanus var. uvarum with some French wines: genetic analysis of yeast populations. Res. Microbiol., 2000, 151, 683-691.
• [15] Pataro C., Guerra J.B., Petrillo-Peixoto M.L., Mendonca-Hagler L.C., Linardi V.R., Rosa C.A.: Yeast communities and genetic polymorphism of Saccharomyces cerevisiae strains associated with artisanal fermentation in Brazil. J. Appl. Microbiol., 2000, 89, 24-31.
• [16] PN-80/A-79121. Wino owocowe.
• [17] PN-90/A-79120/05. Wina i miody pitne. Przygotowanie próbek i metody badań. Oznaczanie zawartości ekstraktu całkowitego i bezcukrowego.
• [18] PN-90/A-79120/06 Wina i miody pitne. Przygotowanie próbek i metody badań. Oznaczanie zawartości cukrów.
• [19] PN-90/A-79120/07 Wina i miody pitne. Przygotowanie próbek i metody badań. Oznaczanie kwasowości ogólnej.
• [20] PN-90/A-79120/10 Wina i miody pitne. Przygotowanie próbek i metody badań. Oznaczanie zawartości dwutlenku siarki (SO2).
• [21] Pretorius I.S., Bauer F.: Meeting the consumer challenge through genetically customized wine-yeast strains. Trends Biotechnol., 2002, 20, 426-432.
• [22] Querol A., Barrio E., Ramon D.: A comparative study of different methods of yeast strain characterization. System. Appl. Microbiol., 1992, 15, 439-446.
• [23] Romano P., Caruso M., Capece A., Lipani G., Paraggio M., Fiore C.: Metabolic diversity of Saccharomyces cerevisiae strains from spontaneously fermented grape must. World J. Microbiol. Biotechnol., 2003, 19, 311-315.
• [24] Schwartz DC, Cantor C: Separation of yeast chromosome-sized DNAs by pulsed field gradient gel electrophoresis. Cell, 1984, 37, 67-75.
• [25] Tornai-Lehoczki J., Dlauchy D.: An opportunity to distinguish species of Saccharomyces sensu stricto by electrophoretic separation of the larger chromosomes. Lett. Appl. Microbiol., 1996, 23, 227-230.
• [26] Volschenk H., van Vuuren H.J.J., Viljoen-Bloom M.: Malo-ethanolic fermentation in Saccharomyces and Schizosaccharomyces. Curr. Genet., 2003, 43, 379-391.
• [27] Vaughan-Martini A., Martini A., Cardinali G.: Electrophoretic karyotyping as a taxonomic tool in the genus Saccharomyces. Antonie van Leeuwenhoek, 1993, 63, 145- 156.
• [28] Wzorek W., Pogorzelski E.: Technologia winiarstwa owocowego i gronowego. Sigma NOT. Warszawa 1997.