CHARAKTERYSTYKA METABOLIZMU GLUKOZY I FRUKTOZY U DROŻDŻY BRETTANOMYCES BRUXELLENSIS W WARUNKACH MODELOWYCH

Podobne dokumenty
Nauka Przyroda Technologie

CHARAKTERYSTYKA FERMENTACJI ROZTWORÓW MODELOWYCH Z UŻYCIEM MONOKULTUR DROŻDŻY DZIKICH I SZLACHETNYCH

PL B1. UNIWERSYTET PRZYRODNICZY WE WROCŁAWIU, Wrocław, PL BUP 21/10

BIOSYNTEZA ERYTRYTOLU Z GLICEROLU PRZEZ SZCZEP YARROWIA LIPOLYTICA WRATISLAVIA K1-UV21 W RÓŻNYCH SYSTEMACH HODOWLANYCH 1

OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA WYBRANYCH SZCZEPÓW DROŻDŻY I PLEŚNI WYIZOLOWANYCH Z SADU ŚLIWOWEGO

WPŁYW DODATKU SOLI MAGNEZU I WAPNIA DO WYSOKOCUKROWYCH NASTAWÓW NA PROCES FERMENTACJI WINIARSKIEJ I PRZYROST BIOMASY DROŻDŻY

Oznaczanie dekstranu w sokach cukrowniczych

Przedstawiona do oceny rozprawa naukowa obejmuje 230 stron i składa się ze wstępu, 7 rozdziałów, streszczenia w języku polskim i angielskim, spisu

Czy produkcja żywności to procesy fizyczne i reakcje chemiczne?

Ćwiczenie 14. Technologie z udziałem bakterii kwasu mlekowego: wykorzystanie fermentacji mlekowej, masłowej i propionowej

NEURALNA PREDYKCJA WYNIKÓW PROCESU RÓWNOCZESNEJ BIOSYNTEZY INULINAZY I INWERTAZY PRZEZ ASPERGILLUS NIGER W WARUNKACH WYBRANYCH STRESÓW ABIOTYCZNYCH

Technologia bioprocesów. procesy up-stream

HODOWLA PERIODYCZNA DROBNOUSTROJÓW

Biotechnologia interdyscyplinarna dziedzina nauki i techniki, zajmująca się zmianą materii żywej i poprzez wykorzystanie

(21) Numer zgłoszenia: (54) Sposób wytwarzania preparatu barwników czerwonych buraka ćwikłowego

Typy bioreaktorów najczęściej stosowanych w biotechnologii farmaceutycznej

5x 20 ml. SQPE KWAS OCTOWY (auto) Liczba analiz z Hyperlab: 400/500 Tylko do odczytu

dr inż. Małgorzata Lasik-Kurdyś Zakład Fermentacji i Biosyntezy Instytut Technologii Żywności Pochodzenia Roślinnego

BIOTECHNOLOGIA, podstawy mikrobiologiczne i biochemiczne Aleksander Chmiel, PWN 1998

Liofilizowany ocet jabłkowy 80% (±5%), mikronizowany błonnik jabłkowy 20% (±5%), celulozowa otoczka kapsułki.

PL B1. POLITECHNIKA ŁÓDZKA, Łódź, PL BUP 11/12

PL B1. POLITECHNIKA WARSZAWSKA, Warszawa, PL BUP 24/15. JOLANTA MIERZEJEWSKA, Warszawa, PL ALEKSANDRA MULARSKA, Ząbki, PL

Co to jest FERMENTACJA?

SELEKCJA NOWO WYIZOLOWANYCH SZCZEPÓW RHIZOPUS ORYZAE DO WYDAJNEJ PRODUKCJI KWASU L(+) MLEKOWEGO

KWAS OLEINOWY ŹRÓDŁEM WĘGLA O WŁAŚCIWOŚCIACH HYDROFOBOWYCH W BIOSYNTEZIE ZWIĄZKÓW POWIERZCHNIOWO CZYNNYCH PRZEZ SZCZEP CANDIDA BOMBICOLA

Ćwiczenie 15. Procesy biosyntezy w biotechnologii: produkcja dekstranu przez bakterie Leuconostoc mesenteroides

SEKCJA MIKROBIOLOGICZNA STUDENCKIEGO KOŁA NAUKOWEGO BIOLOGÓW

Dekstran i mannitol jako wskaźniki degradacji buraków cukrowych

INSTRUKCJA TECHNOLOGICZNA PROCESU OTRZYMYWANIA DROŻDŻY EKOLOGICZNYCH

woda do 1000 ml ph=6,9-7,1. Po sterylizacji dodać nystatynę (końcowe stężenie ok. 50 μg/ml). Agar z wyciągiem glebowym i ekstraktem drożdżowym (YS)

Kuratorium Oświaty w Lublinie

Niestandardowe wykorzystanie buraków cukrowych

Protokół Winifikacji Sposób produkcji wina Aromatyczny Seyval Blanc

BIOLOGICZNA METODA OCENY PRZYDATNOŚCI MELASU DO PRODUKCJI ETANOLU

BIOTECHNOLOGIA OGÓLNA

RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) (13) B1. (21) Numer zgłoszenia:

Wpływ metod destylacji na zmiany profili zapachowych wina ryżowego

Biotechnologia farmaceutyczna

NEURONOWA METODA MAKSYMALIZACJI WARTOŚCI WYNIKÓW RÓWNOCZESNEJ PRODUKCJI ENZYMÓW PRZEZ DROśDśE KLUYVEROMYCES MARXIANUS K-4

WPŁYW SKŁADU POŻYWKI NA WYBRANE CECHY MUSZKI OWOCOWEJ Drosophila melanogaster

PRODUKTY UBOCZNE Z PRZEROBU BURAKÓW CUKROWYCH JAKO SUBSTRATY DO BIOSYNTEZY KWASU CYTRYNOWEGO

SPOSÓB SPRAWDZANIA ZGODNOŚCI MATERIAŁÓW I WYROBÓW Z TWORZYW SZTUCZNYCH Z USTALONYMI LIMITAMI

Bioreaktor membranowy. Produkcja alkoholu przez drożdże Saccharomyces cerevisiae z permeatu serwatki

WIESŁAW WZOREK, ANNA BUGAJEWSKA, SYLWIA MATEUSIAK, SYLWIA BONIN

Powodzenia!!! WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII III ETAP. Termin: r. Czas pracy: 90 minut. Liczba otrzymanych punktów

KONDENSAT PODEZODORYZACYJNY JAKO SUBSTRAT TŁUSZCZOWY W BIOSYNTEZIE ZWIĄZKÓW POWIERZCHNIOWO CZYNNYCH Z WYKORZYSTANIEM DROŻDŻY CANDIDA BOMBICOLA

MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA SUROWCÓW ODPADOWYCH W PROCESIE FERMENTACJI PROPIONOWEJ

WPŁYW TEMPERATURY SUSZENIA FONTANNOWEGO NA KINETYKĘ ODWADNIANIA I ŻYWOTNOŚĆ DROŻDŻY

Warszawa, dnia 19 listopada 2013 r. Poz ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ZDROWIA 1) z dnia 15 października 2013 r.

IZOLACJA I WSTĘPNA CHARAKTERYSTYKA BAKTERII REDUKUJĄCYCH METALE ZIEM RZADKICH WYIZOLOWANYCH Z HAŁDY FOSFOGIPSU W WIŚLINCE

Krowa sprawca globalnego ocieplenia?

ROCZN. PZH, 1998, 49, 73-86

Wydziału Biotechnologii i Nauk o Żywności

SCLEROTIUM SP. WOJCIECH CZUB, MARIANNA TURKIEWICZ BIOSYNTEZA SKLEROGLUKANU PRZEZ SZCZEP

Roman Marecik, Paweł Cyplik

1 X. dx dt. W trakcie hodowli okresowej wyróżnia się 4 główne fazy (Rys. 1) substrat. czas [h]

Biosynteza witamin. B 2, B 12, A (karotenów), D 2

Kuratorium Oświaty w Lublinie ZESTAW ZADAŃ KONKURSOWYCH Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM ROK SZKOLNY 2016/2017 ETAP TRZECI

Nauka Przyroda Technologie

CHARAKTERYSTYKA SKŁADU CHEMICZNEGO KŁACZKÓW IZOLOWANYCH Z ZAKWASZONYCH ROZTWORÓW CUKRU. dr inż. Ilona Błaszczyk dr inż.

Konkurs przedmiotowy z chemii dla uczniów gimnazjów 6 marca 2015 r. zawody III stopnia (wojewódzkie)

Bioreaktor membranowy. Biodegradacja serwatki

Preparaty krwiozastępcze

STRESZCZENIE PRACY DOKTORSKIEJ Mgr inż. Michalina Adaszyńska-Skwirzyńska

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1537

KINETYKA HYDROLIZY SACHAROZY

SZKOŁA PODSTAWOWA II Etap Edukacyjny: Klasy IV-VI Przyroda Czas realizacji materiału

PROTEOLYTIC ACTIVITY OF Bacillus cereus STRAINS

Biotechnologia w produkcji piwa. Wykłady Samodzielna Katedra Biotechnologii i Biologii Molekularnej dr Sławomir Wierzba

Ocena stopnia zakażenia mikrobiologicznego na podstawie analiz kwasu mlekowego. Magdalena Kołodziejczyk

WPŁYW SUPLEMANTACJI PODŁOŻA HODOWLANEGO BIOTYNĄ NA JEJ ZAWARTOŚĆ W BIOMASIE KOMÓRKOWEJ DROŻDŻY

WPŁYW METABOLITÓW PROPIONIBACTERIUM NA WZROST WYBRANYCH GRZYBÓW CHOROBOTWÓRCZYCH I WYTWARZANIE MIKOTOKSYN

Winiarstwo część praktyczna. Cel ćwiczenia Poznanie metod badań i oceny moszczów owocowych, win i miodów pitnych

Walory buraków cukrowych, jako surowca

Aktywność przeciwgrzybowa bakterii z rodzaju Lactobacillus w obecności polioli i ich galaktozylowych pochodnych

Co z kwasami tłuszczowymi nasyconymi? Ograniczać czy nie?

WSTĘPNY DOBÓR STĘŻENIA KOMPONENTÓW PODŁOŻA Z SACHAROZĄ DO BIOSYNTEZY CYTRYNIANU ORAZ INWERTAZY PRZEZ YARROWIA LIPOLYTICA A-101-B56-5 1

WPŁYW METANOLU NA PROCES BIOSYNTEZY KWASU CYTRYNOWEGO Z SACHAROZY PRZEZ ASPERGILLUS NIGER

Licealista w świecie nauki

XIX. Pałeczki Gram-ujemne część I - ćwiczenia praktyczne

Składniki podłoża hodowlanego

C 6 H 12 O 6 2 C 2 O 5 OH + 2 CO 2 H = -84 kj/mol

WPŁYW MAKROELEMENTÓW NA PROCES BIOSYNTEZY KWASU SZCZAWIOWEGO Z GLICEROLU PRZEZ ASPERGILLUS NIGER

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1537

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1408

Niniejsze rozporządzenie wiąże w całości i jest bezpośrednio stosowane we wszystkich państwach członkowskich.

Lactobacillus pałeczki kwasu mlekowego Probiotyki

OCENA PRZYDATNOŚCI SZCZEPÓW DROŻDŻY WYIZOLOWANYCH Z KEFIRÓW DO SYNTEZY POLIMERÓW ZEWNĄTRZKOMÓRKOWYCH

Oznaczanie jonów organicznych i nieorganicznych w cukrze. Wydział Biotechnologii i Nauk o Żywności. mgr inż. Aneta Antczak

Analiza wydajności pracy w rolnictwie zachodniopomorskim

PL B1. BOWIL BIOTECH SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Władysławowo, PL BUP 01/05

Przykładowe rozwiązania zadań obliczeniowych

WPŁYW RÓŻNYCH WARUNKÓW FERMENTACJI ALKOHOLOWEJ MELASY NA JEJ INTENSYFIKACJĘ I JAKOŚĆ OTRZYMANEGO SPIRYTUSU

Współczesne metody chromatograficzne: Chromatografia cienkowarstwowa

METABOLITY FERMENTACJI ALKOHOLOWEJ OSMOFILNYCH DROŻDŻY SACCHAROMYCES W ZALEŻNOŚCI OD SZCZEPU ORAZ ZAWARTOŚCI CUKRÓW W BRZECZCE

EFEKTYWNOŚĆ BIOSYNTEZY KWASU CYTRYNOWEGO W ZASILANYCH OKRESOWYCH HODOWLACH WGŁĘBNYCH

ZAGROŻENIA MIKROBIOLOGICZNE W PRZECHOWYWANYM SOKU GĘSTYM W CUKROWNI GLINOJECK BSO POLSKA S.A. mgr inż. Magdalena Irach BSO Polska S.A.

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1537

POTENCJAŁ PRZECIWUTLENIAJĄCY EKSTRAKTÓW KAROTENOIDÓW Z KOMÓREK RHODOTORULA SP. W EMULSJI KWASU LINOLOWEGO

WPŁYW JONÓW MAGNEZU NA ROZWÓJ BAKTERYJNEJ MIKROFLORY WYSTĘPUJĄCEJ W PRASOWANYCH DROŻDŻACH PIEKARSKICH

Transkrypt:

BROMAT. CHEM. TOKSYKOL. XLII, 2009, 3, str. 356 362 Małgorzata Lasik, Małgorzata Gumienna, Jacek Nowak CHARAKTERYSTYKA METABOLIZMU GLUKOZY I FRUKTOZY U DROŻDŻY BRETTANOMYCES BRUXELLENSIS W WARUNKACH MODELOWYCH Zakład Fermentacji i Biosyntezy Instytutu Technologii Żywności Pochodzenia Roślinnego Wydziału Nauk o Żywności i Żywieniu Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu Kierownik: prof. dr hab. Z. Czarnecki Oceniono możliwości biosyntezy kwasu octowego przez drożdże Brettanomyces bruxellensis w warunkach hodowli wstrząsanych z wykorzystaniem glukozy i fruktozy jako źródeł węgla. Scharakteryzowano wzrost i żywotność drożdży oraz ich metabolizm szczególnie pod kątem dynamiki oraz wydajności procesu biosyntezy kwasu octowego. Stwierdzono, że trzy testowane szczepy wykazywały zdolność do biosyntezy kwasu octowego a najwyższe uzyskane stężenie wynosiło 6,04 g/dm 3. Hasła kluczowe: drożdże, Brettanomyces bruxellensis, kwas octowy. Key words: yeasts, Brettanomyces bruxellensis, acetic acid. Drożdże z rodzaju Brettanomyces należą do mikroflory winogron i poznane zostały jako jedno ze szczególnych zagrożeń zakażeń mikrobiologicznych win gronowych (1 3). Wyizolowane zostały w 1904 r. z angielskich piw, co znalazło konsekwencję w ich nazwie: Brettanomyces brettano czyli British brewer (angielski piwowar) oraz myces (grzyby). Brettanomyces dobrze znoszą surowe warunki panujące w takim środowisku jakim jest wino, a mianowicie wysoka kwasowość (ph ok. 3,5), wysokie stężenie etanolu (10 14% obj.), niskie stężenie cukrów (nawet poniżej 2 g/dm 3 ) oraz duże ilości związków polifenolowych. Prawdopodobnie dlatego częściej spotyka się je w winach czerwonych niż białych (1 5). Zagrożeniem wynikającym z obecności tych drożdży w winie jest przede wszystkim ich zdolność do syntezy niekorzystnych aromatów. Brettanomyces mają bowiem zdolność rozkładu naturalnie występujących w winogronach hydroksykwasów (kumarowego, ferulowego i kawowego) oraz ich biokonwersji do fenolowych związków zapachowych takich, jak: 4-etylo fenol, 4-etylo gwalikol i etylo katechol, odpowiedzialnych za aromaty: wędzonki, stajni, potu, plastrów opatrunkowych czy myszy. Należy jednak zaznaczyć, że poza niekorzystnymi zapachami, drożdże Brettanomyces zdolne są również do syntezy całej gamy estrów przyczyniających się z kolei do powstawania przyjemnych aromatów takich, jak: kwiatowy, owocowy, świeżego chleba, piwa czy szynki (3, 6 8). Analiza metabolizmu drożdży Brettanomyces wskazuje również na ich zdolność do biosyntezy podwyższonych ilości kwasu octowego. Niskie wymagania żywieniowe tych drożdży, zdolność do wykorzystywania różnych źródeł węgla oraz bez-

Nr 3 357 Metabolizm glukozy i fruktozy u drożdży Brettanomyces bruxellensis pośredniej biokonwersji glukozy do kwasu octowego z pominięciem fermentacji alkoholowej, to cechy dzięki którym Brettanomyces mają szanse stać się mikroorganizmami alternatywnymi dla bakterii Acetobacter w procesie produkcji kwasu octowego. Pierwsze doniesienia wskazują na bardzo zróżnicowaną wydajność takiego procesu, w zakresie od 8 do 65 g kwasu octowego/dm 3, w zależności od specyfiki szczepu, warunków hodowli oraz rodzaju zastosowanego źródła węgla (9 13). W prezentowanej pracy oceniono wzrost oraz metabolizm drożdży Brettanomyces bruxellensis w podłożach zawierających różne rodzaje oraz stężenia cukru jako źródła węgla szczególnie pod kątem dynamiki oraz wydajności procesu biosyntezy kwasu octowego. MATERIAŁ I METODY Do badań wykorzystano trzy szczepy drożdży Brettanomyces bruxellensis pochodzące z Cornell Enology Strain Collection (NYSAES, NY, USA): B. bruxellensis CE 116, B. bruxellensis CE 120 oraz B. bruxellensis CE 254. Drożdże przechowywano i namnażano w podłożu YM, Difco (glukoza 10 g/dm 3, pepton małosolny 5 g/dm 3, ekstrakt drożdżowy 3 g/dm 3, ekstrakt słodowy 3 g/dm 3. Dla biosyntezy kwasu octowego stosowano modelowe podłoże glukozowe (11) o składzie: glukoza 50 g/dm 3, (NH 4 ) 2 HPO 4 2 g/dm 3, KH 2 PO 4 5 g/dm 3, MgSO 4 7 H 2 O 0,4 g/dm 3, ekstrakt drożdżowy 1 g/dm 3, ph = 4. Dla oceny wpływu różnych źródeł węgla na wydajność biosyntezy kwasu octowego zastosowano modyfikację własną podłoża modelowego, w której glukozę w stężeniu 50g/dm 3 zastępowano glukozą i fruktozą w stężeniach 10 i 25 g/dm 3, oraz stosowano równocześnie glukozę i fruktozę (symulacja składu moszczu gronowego) w stężeniach 5, 10 i 25 g/dm 3. Hodowle prowadzono w warunkach wstrząsanych (150 obr./min), w temp. 30 C, bez regulacji ph. Inokulum stanowiła 48 h hodowla szczepu Brettanomyces bruxellensis w ilości 5% (v/v). Metody analityczne: Liczbę oraz żywotność komórek drożdży oceniano mikroskopowo za pomocą komory Thoma oraz z zastosowaniem barwienia błękitem metylenowym. Kwasowość czynną oceniano za pomocą ph-metru Elmetron CP-411 z automatyczną kompensacją temperatury. Zmiany stężenia glukozy, fruktozy oraz kwasu octowego oceniano za pomocą wysokosprawnej chromatografii cieczowej. Płyny pohodowlane filtrowano przez mikrofiltr 0,45 μm, tak przygotowane próbki nastrzykiwano na kolumnę Aminex HPX-87H (BIO-RAD) w objętości 20 mm 3. Fazę ruchomą stanowił roztwór kwasu siarkowego o stęż. 0,005 mol/dm 3. Czas analizy wynosił 30 min., a temp. 30 C. WYNIKI I ICH OMÓWIENIE Na podstawie analizy wyników hodowli wszystkich trzech testowanych szczepów Brettanomyces bruxellensis stwierdzono, iż największa dynamika wykorzystania glukozy występowała w pierwszych siedmiu dniach hodowli (tab. I). Najwyższe

358 M. Lasik i inni Nr 3 odnotowane stężenie kwasu octowego dla szczepów B. bruxellensis CE 116, CE 120 i CE 254 wyniosło odpowiednio 5,76 ± 0,50, 6,04 ± 0,29 i 5,66 ± 0,49 g/dm 3. Żywotność drożdży do siódmego dnia hodowli była bardzo wysoka (> 95%), a następnie nieznacznie obniżała się. Uzyskane w warunkach prezentowanego doświadczenia ilości kwasu octowego są jednak niższe od wyników prac innych badaczy. Podczas hodowli prowadzonych w podobnych warunkach uzyskiwane stężenia kwasu octowego sięgały od 9 g/dm 3 (11) lub 11 g/dm 3 (10) do 24 g/dm 3 (13). W przypadku zwiększenia napowietrzania podłoża hodowlanego w warunkach hodowli bioreaktorowych najwyższe odnotowane stężenie wynosiło 65 g/dm 3 (12). Trzeba jednak podkreślić, że wydajność procesu biosyntezy kwasu octowego jest ściśle związana ze specyfiką szczepu. Freer i współpr. (13) w tych samych badaniach podają, że 26 szczepów z 60 badanych w ogóle nie było zdolnych do produkcji kwasu octowego na określonym poziomie detekcji. Tabela I. Zmiany ph, liczy i żywotności drożdży oraz stężenia glukozy, kwasu octowego i alkoholu podczas hodowli Brettanomyces bruxellensis w modelowym podłożu glukozowym Table I. Changes in the ph, amount and vitality of yeasts, as well as in the concentration of glucose, acetic acid and ethanol during cultivation of Brettanomyces bruxellensis in the model glucose medium Dzień hodowli ph log kom/cm 3 Żywotność drożdży (%) Glukoza Kwas octowy Etanol (% v/v) Brettanomyces bruxellensis CE 116 0 4,19±0,00 7,62±0,00 97,86±0,00 50,00±0,00 0 0 1 3,16±0,03 7,83±0,14 97,44±0,33 45,00±0,00 0 0 3 2,49±0,01 8,60±0,01 96,51±0,15 33,70±7,07 3,53±0,11 0,70±0,99 7 2,59±0,00 8,42±0,06 92,97±4,09 20,90±1,14 5,38±0,61 1,80±0,04 10 2,61±0,00 8,44±0,01 94,51±0,43 17,42±1,39 5,60±0,69 1,57±0,13 14 2,57±0,01 8,43±0,03 90,74±0,06 14,01±2,68 5,76±0,50 1,54±0,00 Brettanomyces bruxellensis CE 120 0 4,19±0,00 7,36±0,00 97,41±0,00 50,00±0,00 0 0 1 3,09±0,03 7,81±0,11 98,15±2,62 34,62±2,11 0 0 3 2,50±0,00 8,69±0,05 95,65±2,98 26,69±7,62 5,64±1,70 1,20±0,00 7 2,64±0,02 8,39±0,06 96,58±2,74 21,27±8,30 5,94±0,80 1,80±0,13 10 2,65±0,01 8,62±0,03 95,17±1,03 17,24±6,99 6,04±0,29 1,55±0,01 14 2,64±0,01 8,53±0,02 89,57±1,37 14,56±4,86 5,64±0,76 1,50±0,06 Brettanomyces bruxellensis CE 254 0 4,18±0,00 7,55±0,00 98,81±0,00 50,00±0,00 0 0 1 3,06±0,01 8,15±0,05 95,89±3,61 40,64±0,76 0 0 3 2,51±0,00 8,44±0,04 94,55±0,02 31,98±1,22 5,66±0,49 1,95±0,08 7 2,66±0,01 8,50±0,05 97,21±1,02 29,58±2,60 5,13±0,26 1,46±0,28 10 2,65±0,01 8,64±0,13 93,50±1,25 26,76±0,61 5,25±0,24 1,44±0,15 14 2,62±0,01 8,44±0,04 88,86±1,78 25,00±1,20 5,47±0,18 1,51±0,00

Nr 3 359 Metabolizm glukozy i fruktozy u drożdży Brettanomyces bruxellensis Należy również zwrócić uwagę na zdolność drożdży do wykorzystania etanolu jako źródło węgla. We wszystkich hodowlach zauważono syntezę niewielkich ilości etanolu. Jednak po siódmym dniu hodowli jego stężenie zaczęło się obniżać co może świadczyć o wykorzystaniu go przez drożdże jako źródło węgla. Takie zjawisko podczas hodowli Brettanomyces jest potwierdzeniem obserwacji innych badaczy (11 13) analizujących warunki syntezy kwasu octowego. Tabela II. Zmiany ph, liczy i żywotności drożdży oraz stężenia cukru (glukozy lub fruktozy), kwasu octowego i alkoholu podczas hodowli szczepu Brettanomyces bruxellensis CE 254 w modyfikowanym podłożu glukozowym Table II. Changes in the ph, amount and vitality of yeasts, as well as in the concentration of sugar (glucose or fructose), acetic acid and ethanol during cultivation of the strain Brettanomyces bruxellensis CE 254 in the modified glucose medium Dzień hodowli ph log kom/cm 3 Żywotność drożdży (%) glukoza 25 g/dm 3 Cukier Kwas octowy Etanol (% v/v) 0 4,51±0,00 7,95±0,00 98,89±0,00 25,00±0,00 0 0 1 2,60±0,02 8,30±0,01 97,51±2,07 7,88±0,04 0,92±0,16 0,82±0,04 3 2,54±0,05 8,42±0,03 97,29±0,74 0,12±0,00 4,07±1,21 0,71±0,00 7 2,77±0,04 8,40±0,11 79,10±4,11 0 5,82±0,42 0,62±0,00 fruktoza 25 g/dm 3 0 4,42±0,00 7,95±0,00 98,89±0,00 25,00±0,00 0 0 1 2,88±0,04 8,11±0,15 96,22±0,25 9,73±1,17 1,14±0,02 0,51±0,00 3 2,70±0,00 8,42±0,01 96,18±0,08 0 3,42±1,87 0,62±0,11 7 2,84±0,01 8,26±0,02 78,14±11,36 0 5,96±0,24 0,62±0,01 glukoza 10 g/dm 3 0 4,57±0,00 7,95±0,00 98,89±0,00 10,00±0,00 0 0 1 2,84±0,02 8,19±0,03 98,02±1,07 0,96±0,21 1,47±0,02 0,42±0,02 3 2,70±0,00 8,62±0,03 95,90±0,04 0,15±0,07 0,21±0,13 0,20±0,14 7 2,83±0,01 8,41±0,24 83,18±1,03 0 0 0 glukoza 10 g/dm 3 0 4,48±0,00 7,95±0,00 98,89±0,00 10,00±0,00 0 0 1 2,87±0,03 8,17±0,11 98,05±0,45 0,03±0,04 0,45±0,07 0,21±0,01 3 2,84±0,02 8,41±0,07 96,19±0,51 0 0,43±0,04 0,14±0,02 7 2,92±0,00 8,39±0,03 86,67±5,45 0 0 0 Podczas hodowli z zastosowaniem dwóch rodzajów cukru: glukozy i fruktozy w różnych stężeniach wykazano, że stężenie zarówno glukozy, jak i fruktozy w ilości 10 g/dm 3, było zbyt niskie dla uzyskania zadowalającej wydajności produkcji kwasu octowego (tab. II). W przypadku glukozy cukier został wykorzystany po trzecim dniu hodowli, w przypadku fruktozy już po pierwszym dniu. W podłożu pojawił się kwas octowy jednak w bardzo małych ilościach (w podłożu zawierającym glukozę 1,47 ± 0,02 g/dm 3 i fruktozę 0,45 ± 0,07 g/dm 3 ). Zaobserwowano, że

360 M. Lasik i inni Nr 3 zarówno powstały kwas, jak i etanol były wykorzystane przez drożdże jako jedyne pozostałe w środowisku źródło węgla (kiedy glukoza i fruktoza została całkowicie zutylizowana). Po siedmiu dniach hodowli odnotowywano brak glukozy, fruktozy, kwasu octowego i etanolu. Wartość ph w obu przypadkach osiągnęła najniższy poziom w trzecim dniu hodowli. Następnie, podobnie jak w pierwszym etapie badań, zaobserwowano podwyższenie ph z jednoczesnym zmniejszeniem liczby drożdży, co może wskazywać na lizę komórek. Podczas hodowli w podłożu zawierającym 25 g/dm 3 glukozy lub fruktozy ponownie zaobserwowano całkowite wykorzystanie cukru już po trzech dniach (tab. II). Stwierdzono, że stężenie to jest wystarczające, aby drożdże nie wykorzystywały kwasu octowego i etanolu jako dodatkowego źródła węgla. Stężenie kwasu octowego osiągnęło poziom 5,96 ± 0,24 g/dm 3 w przypadku podłoża zawierającego fruktozę i 5,82 ± 0,42 g/dm 3 w podłożu zawierającym glukozę. Ponownie po intensywnym obniżeniu ph środowiska hodowlanego obserwowano wzrost ph po trzecim dniu hodowli z jednoczesnym obniżeniem liczby komórek. Różne stężenia i rodzaje źródeł węgla korzystnych dla procesu produkcji kwasu octowego przez drożdże Brettanomyces były również celem badań innych naukowców. Aguilar i współpr. (9) wskazują na stężenie glukozy w wysokości 50 60 g/dm 3 jako najlepsze środowisko do biosyntezy (stężenie kwasu octowego sięgało wtedy 13 g/dm 3 ). Z kolei wg Freer i współpr. (12) najlepszym stężeniem glukozy było Tabela III. Zmiany ph, liczy i żywotności drożdży oraz stężenia cukru (glukozy i fruktozy), kwasu octowego i alkoholu podczas hodowli szczepu Brettanomyces bruxellensis CE 254 w modyfikowanym podłożu glukozowym Table III. Changes in the ph, amount and vitality of yeasts, as well as in the concentration of sugar (glucose and fructose), acetic acid and ethanol during cultivation of the strain Brettanomyces bruxellensis CE 254 in the modified glucose medium Dzień hodowli ph log kom/cm 3 Żywotność drożdży (%) Glukoza Fruktoza Kwas octowy Etanol (% v/v) glukoza/fruktoza: 25/25 g/dm 3 0 4,47±0,00 7,95±0,00 98,89±0,00 25,00±0,00 25,00±0,00 0 0 1 3,11±0,21 8,13±0,11 96,98±0,78 14,83±3,22 21,80±3,25 0,83±1,17 0,45±0,21 3 2,58±0,01 8,65±0,05 96,20±0,11 0 0 2,30±0,15 0,85±0,07 7 2,65±0,01 8,57±0,09 79,44±4,25 0 0 4,10±0,49 1,01±0,13 glukoza/fruktoza: 10/10 g/dm 3 0 4,59±0,00 7,95±0,00 98,89±0,00 10,00±0,00 10,00±0,00 0 0 1 2,94±0,14 8,35±0,16 96,68±1,81 2,18±1,52 5,10±2,61 1,06±0,15 0,46±0,08 3 2,79±0,02 8,34±0,12 96,65±1,53 0 0 3,28±1,10 0,45±0,04 7 2,87±0,02 8,15±0,10 81,85±4,45 0 0 5,66±0,24 0,45±0,01 glukoza/fruktoza: 5/5 g/dm 3 0 4,48±0,00 7,95±0,00 98,89±0,00 5,00±0,00 5,00±0,00 0 0 1 3,04±0,05 8,20±0,05 98,04±1,10 0 0,11±0,16 1,17±0,02 0,39±0,06 3 2,95±0,07 8,55±0,04 96,41±1,70 0 0 0,42±0,17 0,17±0,10 7 2,91±0,02 8,58±0,02 80,68±0,95 0 0 0 0

Nr 3 361 Metabolizm glukozy i fruktozy u drożdży Brettanomyces bruxellensis 100 g/dm 3. Przy takiej koncentracji cukru jako substratu, uzyskano stężenie kwasu octowego na poziomie 31,6 g/dm 3, ale glukoza w podłożu nie została całkowicie wykorzystana. Należy podkreślić, że podczas tak przeprowadzonej hodowli tylko 5 szczepów z 60 badanych miało zdolność do produkcji kwasu octowego powyżej 29 g/dm 3. Natomiast 28 z nich uzyskało wydajność powyżej 5 g/dm 3. Zatem wydajności uzyskane w ramach prezentowanych badań znajdują potwierdzenie w wynikach badań innych zespołów. W podłożach z zastosowaniem glukozy i fruktozy jako źródeł węgla ponownie zaobserwowano całkowite zużycie cukru, jednak glukoza zawsze była wykorzystywana w pierwszej kolejności. Podobne preferencje dotyczące wykorzystania glukozy przez drożdże B. bruxellensis w porównaniu z innymi źródłami węgla takimi, jak: melas, sacharoza, sok buraczany i ananasowy zostały opisane również przez innych badaczy podczas hodowli okresowych prowadzonych w bioreaktorach (9). W ramach prezentowanych badań własnych, największą koncentrację kwasu octowego (5,66±0,24 g/dm 3 ) uzyskano w hodowli ze stężeniem cukrów glukoza/ fruktoza 10/10 g/dm 3. W przypadku stężenia cukrów 5/5 g/dm 3 jako źródło węgla wykorzystane były także, wytworzone wcześniej kwas octowy i etanol. Przy stężeniu cukrów 25/25 g/dm 3 stwierdzono zmniejszoną produkcję kwasu octowego, jak również niską przeżywalność komórek 79,44% po siedmiu dniach (tab. III). Stwierdzono, że takie stężenie cukru może mieć inhibujący wpływ na metabolizm badanego szczepu. WNIOSKI 1. Stwierdzono zdolność trzech testowanych szczepów drożdży Brettanomyces bruxellensis CE 116, CE 120 oraz CE 254 do biosyntezy kwasu octowego w zastosowanych warunkach tlenowych hodowli wstrząsanych, prowadzonych w temp. 30 C, bez regulacji kwasowości środowiska. 2. Z przetestowanych źródeł węgla najkorzystniejszym pod względem biosyntezy kwasu octowego była glukoza w stężeniu od 25 do 50 g/dm 3. W przypadku braku glukozy w środowisku zarówno fruktoza, jak i etanol mogą również stanowić przyswajalne dla Brettanomyces źródła węgla, jednak obserwowany wzrost i metabolizm drożdży były w takich warunkach istotnie ograniczone. M. Lasik, M. Gumienna, J. Nowak CHARACTERISTIC OF GLUCOSE AND FRUCTOSE METABOLISM BY YEAST BRETTANOMYCES BRUXELLENSIS IN A MODEL MEDIUM Summary The possibility of acetic acid biosynthesis by the yeast Brettanomyces bruxellensis with a carbon source of glucose and fructose, in shake conditions was evaluated. The characteristic of growth and vitality of the yeast as well as the metabolism, specially from the point of view of the dynamic and efficiency of acetic acid biosynthesis were performed. It was found that all three tested strains were able to produce the acetic acid and the highest obtained concentration reached 6 g/dm 3.

362 M. Lasik i inni Nr 3 PIŚMIENNICTWO 1. Conterno, L., Lucy Joseph, C.M., Arvik, T.J., Henick-Kling, T., Bisson, L.F.: Genetic and physiological characterization of Brettanomyces bruxellensis strains isolated from wines. American Journal of Enology and Viticulture., 2006; 57 (2): 139-147. 2. Renouf, V., Falcou, M., Miot-Sertier, C., Perello, M.C., De Revel, G., Lonvaud-Funel, A.: Interactions between Brettanomyces bruxellensis and other yeasts species during the initial stages winemaking. J. Appl. Microbiol., 2006; 100: 1208-1219. 3. Loureiro, V., Malfeito-Ferreira, M.: Spoilage yeasts in the wine industry. Intern. J. Food Microbiol., 2003; 86: 23-50. 4. Ciani, M., Maccarelli, F., Fatichenti, F.: Growth and fermentation behaviour of Brettanomyces /Dekkera yeasts under different of aerobiosis. World J. Microbiol. Biotechnol., 2003; 19: 419-422. 5.Guadalupe Aguilar Uscanga, M., Delia, M.-L., Strehaiano, P.: Nutrional requirements of Brettanomyces bruxellensis: growth and physiology in batch and chemostat cultures. Can. J. Microbiol., 2000; 46: 1046-1050. 6. Harris V., Ford Ch.M., Jiranek V., Grbin P.R.: Dekkera and Brettanomyces growth and utilization of hydroxycinnamic acids in synthetic media. Appl. Microbiol. Biotechnol., 2008; 78: 997-1006. 7. Suarez, R., Suarez-Lepe, J.A., Morata, A., Calderon, F.: The production of ethylphenols in wine by yeasts of genera Brettanomyces and Dekkera: a review. Food Chemistry. 2007; 102: 10-21. 8. Shinorara, T., Kubodera, S., Yanagida, F.: Distribution of Phenolic Yeasts and Production of Phenolic Off-Flavors in Wine Fermentation. J. Bioscience and Bioengineering. 2000; 90 (1): 90-97. 9. Aguilar Uscanga, M.G., Escudero Abarca, B.I.: Carbon sources and their effect on growth, acetic acid and ethanol production by B.bruxellensis in batch culture. J. Food Process Engineer., 2007; 30: 13-23. 10. Castro- Martinez, C., Escudero-Abarca, B.I., Gomez Rodiguez, J., Harward-Jones, P.M., Aguilar-Uscanga, M.G.: Effect of physical factors on acetic acid production in Brettanomyces strains. J. Food Process Engineer., 2005; 28: 133-143. 11. Aguilar Uscanga, M.G., Delia, M.L., Strehaiano, P.: Brettanomyces bruxellensis: effect of oxygen on growth and acetic acid productoin. Appl. Microbiol. Biotechnol., 2003; 61: 157-162. 12. Freer, S.N., Dien, B., Matsuda, S., Production of acetic acid by Dekkera/Brettanomyces yeasts under conditions of constant ph. World J. Microb. Biotechnol., 2003; 19: 101-105. 13. Freer S.N.: Acetic acid production by Dekkera/Brettanomyces yeasts. World J. Microbiol. Biotechnol., 2002; 18: 271-275. Adres: 60-624 Poznań, Wojska Polskiego 31.