細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定的pH值對(duì)機(jī)體發(fā)揮正常功能至關(guān)重要，如酶反應(yīng)的進(jìn)行、蛋白質(zhì)折疊和功能發(fā)揮都依賴于細(xì)胞內(nèi)pH。當(dāng)外界環(huán)境pH很低時(shí)，會(huì)使細(xì)胞內(nèi)pH降低，導(dǎo)致細(xì)胞的生長(zhǎng)和代謝受到嚴(yán)重抑制。為了研究低pH對(duì)釀酒酵母生長(zhǎng)和酒精發(fā)酵的影響，并進(jìn)一步探討釀酒酵母應(yīng)對(duì)葡萄汁低pH脅迫的響應(yīng)機(jī)制，本試驗(yàn)從12株釀酒酵母中篩選出3株對(duì)低pH值具有不同耐受性的菌株Freddo、BH8、N°7303，通過(guò)前期試驗(yàn)確定了4個(gè)對(duì)釀酒酵母生長(zhǎng)和發(fā)酵影響程度不同的pH值：4.50(釀酒酵母生長(zhǎng)和發(fā)酵適宜的pH)、3.00和2.75(對(duì)釀酒酵母生長(zhǎng)和發(fā)酵會(huì)產(chǎn)生一定程度抑制的pH)、2.50(對(duì)釀酒酵母生長(zhǎng)和發(fā)酵會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重抑制的pH)，研究了這4個(gè)pH值對(duì)挑選出的3株菌的生長(zhǎng)和酒精發(fā)酵的影響。進(jìn)一步以低糖模擬合成培養(yǎng)基為研究體系，以pH4.50為對(duì)照，研究了這3株酵母乙醇、甘油及其主要編碼基因在低pH脅迫下的變化、及HOG/MAPK途徑關(guān)鍵激酶Hogl的編碼基因及其調(diào)控基因FPS1，3個(gè)弱酸脅迫抗性基因HAA1、PMA1和PDR12對(duì)低pH脅迫的應(yīng)答反應(yīng)，同時(shí)比較研究了BH8穩(wěn)定期接種到低糖模擬合成培養(yǎng)基中及BH8對(duì)數(shù)期接種到模擬合成培養(yǎng)基中相關(guān)基因?qū)Φ蚿H脅迫的應(yīng)答反應(yīng)。
主要研究結(jié)果如下：
1.12株釀酒酵母菌株中，菌株Freddo低pH耐受性最強(qiáng)，BH8次之，N°7303最弱；在研究的pH范圍內(nèi)，pH4.0-5.0是酵母生長(zhǎng)和發(fā)酵最適宜的pH范圍，而pH≤3.0酵母會(huì)受到低pH脅迫。在選定的4個(gè)pH值中，pH2.75和2.50比pH4.50和3.00對(duì)酵母生長(zhǎng)和發(fā)酵產(chǎn)物影響更大。低pH延長(zhǎng)了酵母的遲滯期，降低了累計(jì)失重，延緩了總糖的消耗速度，增加了最終產(chǎn)物中乙酸和甘油的產(chǎn)量，降低了最終產(chǎn)物中乙醇和L-琥珀酸的產(chǎn)量，提高了3株菌對(duì)數(shù)期細(xì)胞中過(guò)氧化氫酶活性和CTT1的基因相對(duì)表達(dá)水平。
2.在低pH脅迫下，3株菌的乙醇和甘油產(chǎn)量均隨脅迫增強(qiáng)而降低；菌株BH8在模擬合成培養(yǎng)基中乙醇的產(chǎn)量低于它在低糖模擬合成培養(yǎng)基中的產(chǎn)量，但甘油產(chǎn)量高于它在低糖模擬合成培養(yǎng)基中的產(chǎn)量。
3.從基因相對(duì)表達(dá)水平來(lái)看，ADH1在3株不同低pH耐受性的菌株中的相對(duì)表達(dá)水平均隨pH脅迫增強(qiáng)而下調(diào)。GPD1、HOG1、FPS1、HAA1、PMA1和PDR12在對(duì)數(shù)期細(xì)胞中的相對(duì)表達(dá)水平與菌株的耐酸性相關(guān)，在同一株菌中保持較好的一致性：菌Freddo各樣品中6個(gè)基因在pH3.00-2h或2.75-2h時(shí)相對(duì)表達(dá)水平最高(PMA1除外)，菌N。7303較恒定且較低，菌BH8在pH2.50-2h時(shí)極高，而在其它處理下較低。在穩(wěn)定期細(xì)胞中，F(xiàn)PS1、HAA1、HOG1和PDR12在低pH脅迫時(shí)的相對(duì)表達(dá)水平顯著低于pH4.50時(shí)的表達(dá)，而GPD1和PMA1在各樣品中差異不大。在模擬合成培養(yǎng)基中，除GPD1隨pH脅迫增強(qiáng)而上調(diào)外，其余基因在各樣品中的相對(duì)表達(dá)水平差異均不大。論文依據(jù)3株對(duì)低pH具有不同耐受性的菌株對(duì)低pH值的反應(yīng)，討論了釀酒酵母應(yīng)對(duì)葡萄汁低pH脅迫的響應(yīng)機(jī)制，推測(cè)釀酒酵母對(duì)低pH脅迫的響應(yīng)既存在一般脅迫響應(yīng)，又存在特定的酸脅迫響應(yīng)，既遵循典型的弱酸脅迫響應(yīng)機(jī)制，同時(shí)還存在其它的脅迫響應(yīng)機(jī)制，具體機(jī)制有待進(jìn)一步研究。
相關(guān)新聞推薦
1、2'-巖藻糖基乳糖作為益生元對(duì)兩歧雙歧桿菌的益生菌的影響（上）
2、從茯磚茶中分離“金花菌”，對(duì)于高鹽度培養(yǎng)條件與生長(zhǎng)機(jī)制
3、平板實(shí)驗(yàn)測(cè)定貝萊斯芽胞桿菌WB菌株對(duì)西瓜植株的促生效應(yīng)——摘要、材料與方法