Биотехнологическое применение дрожжей в напитках и продуктах питания: от ферментации до инноваций (аннотация)Биотехнологическое применение дрожжей в напитках и продуктах питания: от ферментации до инноваций
Брожение - один из старейших методов сохранения продуктов питания, используемый во всем мире на протяжении сотен лет.
Наиболее популярные процессы ферментации, в которых задействованы дрожжи, - это виноделие и хлебопечение. Однако эти микроорганизмы участвуют также в производстве различных видов продуктов питания и напитков, таких как сыр, сухие колбасы, пиво, сидр и др. Кроме того, хорошо известна способность дрожжей, особенно Saccharomyces cerevisiae, сбраживать сахара в процессе ферментации. Однако в последние годы при выборе микроорганизмов в качестве стартовых культур учитываются новые свойства. В этом контексте изучение характеристик, связанных с производством антимикробных пептидов и определенных ароматических соединений, различной ферментативной активности, даже их функциональных свойств как пробиотиков, которые могут оказывать оздоровительное воздействие, принимаются во внимание при выборе штаммов для их применения в производстве продуктов питания.
Во многих странах коммерческие стартовые культуры для виноделия в основном состоят из S. cerevisiae, а использование и коммерциализация других видов дрожжей менее распространены. Для других напитков и ферментированных продуктов информация о дрожжах в качестве стартовых или добавочных культур все еще скудна. Поэтому целью данного обзора является освещение потенциального применения различных видов дрожжей с помощью современных достижений в изучении метаболических и функциональных свойств, что может расширить знания в этой области исследований и способствовать использованию выбранных дрожжей в пищевой промышленности.
Martău et al. предложили использовать яблочные выжимки (AP) и пшеничную муку (WF) для создания новой закваски путем ферментации с использованием S. cerevisiae в чистой культуре и совместной культуры с молочнокислыми бактериями (Fructilactobacillus florum). Добавление WF и AP оказало положительное влияние на жизнеспособность клеток, в основном при ферментации с 95% WF и 5% AP при ферментации в совместной культуре. Анализ метаболитов во время ферментации показал, что AP может быть важным и дешевым источником ферментируемых сахаров и органических кислот, которые повышают пищевую ценность закваски. Кроме того, включение AP в ферментацию закваски может способствовать рациональному использованию побочных продуктов переработки яблок.
В исследовании Foster et al. охарактеризованы результаты ферментации традиционных норвежских дрожжей для фермерского эля, также известных как квейки, в широком диапазоне температур от 12 до 42°C. Кинетика брожения и метаболизм сахаров, а также целые геномные последовательности шести штаммов квейков были зарегистрированы и сравнены с таковыми у четырех широко используемых дрожжей S. cerevisiae. Авторы наблюдали специфические для штамма и температуры различия в эффективности ферментации, стрессоустойчивости и выживаемости клеток при более высоких температурах у штаммов квейков. Кроме того, квейки демонстрировали повышенный уровень внутриклеточной трегалозы, что могло способствовать их термотолерантности. Это исследование показало, что квейки являются подходящим вариантом для ферментации пива при высоких температурах и могут помочь пивоварам выбрать оптимальные температуры для конкретных штаммов дрожжей, чтобы оптимизировать результаты производства.
Catrileo et al. изучали реакцию Brettanomyces bruxellensis, основных дрожжей порчи вина, на присутствие света и p-кумаровой кислоты (pCA), оценивая рост и экспрессию генов. Когда B. bruxellensis LAMAP2480 подвергался воздействию света двух интенсивностей (2500 и 4000 люкс) и в отсутствие pCA, его рост не был обнаружен. В темноте добавление pCA (100 мг/л) в культуральную среду не изменяло кинетику роста штамма LAMAP2480. Однако в присутствии pCA и света продолжительность лаг-фазы увеличивалась, но он мог расти до высокой концентрации клеток. Кроме того, pCA стимулировал антиоксидантный ответ со сверхэкспрессией генов SOD1, GCN4 и ESBP6, позволяя расти B. bruxellensis. Реакция дрожжей может быть связана с перекрестной защитой при воздействии обоих стрессоров. Данное исследование является первым отчетом о влиянии света на рост B. bruxellensis в качестве инновационного метода борьбы с контаминацией вина.
Gao et al. исследовали влияние двух несахаромицетовых дрожжей с высокой β-глюкозидазной активностью на сенсорные характеристики белых и красных вин. Meyerozyma guilliermondii NM218 и Hanseniaspora uvarum BF345 улучшили цветочный и фруктовый ароматы вин Cabernet Sauvignon и Chardonnay, соответственно. Таким образом, ферментация, проводимая смешанными культурами, состоящими из специфических несахаромицетовых дрожжей и S. cerevisiae, является возможным способом улучшения ароматического разнообразия и общего качества винной продукции.
Li et al. оценили влияние двух местных штаммов Torulaspora delbrueckii при последовательной ферментации с S. cerevisiae на ароматический профиль вина Vidal blanc. Авторы отметили явное влияние этого вида, не относящегося к роду сахаромицетов, на ароматическую композицию вин, которая, как оказалось, также зависит от штамма. Смешанные культуры способствовали высокой концентрации некоторых летучих соединений, таких как 2-фенилэтиловый спирт, изоамилацетат, D-лимонен и цинеол. Это первое исследование по применению нативного T. delbrueckii в смешанной ферментации с S. cerevisiae в вине Vidal blanc и представляет собой потенциальную стратегию для придания ароматической сложности винам.
Эти исследования расширяют знания о биотехнологических применениях дрожжей, подтверждая важность характеристики этих микроорганизмов, участвующих в традиционных ферментациях с использованием новых матриц или стратегий для улучшения качества продуктов питания и напитков. Мы надеемся, что эти работы вдохновят микробиологов и биотехнологов к изучению новых применений дрожжей в пищевой промышленности.
