周立華,牟德華,李 艷,2
(1.河北科技大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院,河北石家莊050018; 2.河北省發(fā)酵工程技術(shù)研究中心,河北石家莊050018)
酵母菌β-D-葡萄糖苷酶酶學(xué)性質(zhì)及對葡萄酒香氣的影響研究進(jìn)展
周立華1,牟德華1,李艷1,2
(1.河北科技大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院,河北石家莊050018; 2.河北省發(fā)酵工程技術(shù)研究中心,河北石家莊050018)
闡述了產(chǎn)β-D-葡萄糖苷酶酵母菌的篩選及分子鑒定,酵母菌β-D-葡萄糖苷酶的理化性質(zhì)、分離提純和固定化。重點(diǎn)對酵母菌β-D-葡萄糖苷酶在增強(qiáng)葡萄酒香氣方面的應(yīng)用進(jìn)行了論述和展望。
酵母; β-D-葡萄糖苷酶; 葡萄酒; 香氣
葡萄中的單萜烯類物質(zhì)是葡萄酒香氣的重要成分,而它們大多數(shù)以與糖苷結(jié)合態(tài)的形式存在,經(jīng)過發(fā)酵進(jìn)入葡萄酒中[1]。香氣糖苷是葡萄酒活性香氣成分的預(yù)備庫,比它們對應(yīng)的游離態(tài)配基多幾倍,甚至幾十倍[2]。目前,在葡萄酒行業(yè)中主要應(yīng)用β-D-葡萄糖苷酶水解葡萄中與糖苷結(jié)合的單萜類物質(zhì),從而釋放糖苷及單萜增加葡萄酒的香氣[3]。
β-D-葡萄糖苷酶廣泛存在于植物、細(xì)菌、霉菌和酵母菌中[4],可以水解含有β-D-葡萄糖苷鍵的物質(zhì),使之產(chǎn)生葡萄糖及相應(yīng)的配基[5]。19世紀(jì)初,發(fā)現(xiàn)此酶的作用后[6],被廣泛應(yīng)用到食品行業(yè),尤其是葡萄酒增香方面,對提高葡萄酒的品質(zhì)具有很好的促進(jìn)作用。
目前,葡萄酒行業(yè)多使用黑曲霉產(chǎn)生的β-D-葡萄糖苷酶制劑,雖然提高了葡萄酒的香氣,但同時也增加了葡萄酒中外來蛋白質(zhì)的含量,造成葡萄酒穩(wěn)定性的潛在威脅[7]。因此,篩選產(chǎn)β-D-葡萄糖苷酶的釀酒酵母,利用其進(jìn)行葡萄汁酒精發(fā)酵的同時可水解葡萄中的萜烯類物質(zhì)釋放香氣物質(zhì)。對近年來產(chǎn)β-D-葡萄糖苷酶酵母菌的篩選和鑒定,以及酵母產(chǎn)β-D-葡萄糖苷酶的酶學(xué)性質(zhì)和在葡萄酒增香方面研究成果的總結(jié)論述的目的是促進(jìn)對產(chǎn)酶酵母菌及其酶制劑的應(yīng)用,提高葡萄酒的感官品質(zhì)和香氣特性。
篩選高產(chǎn)β-D-葡萄糖苷酶的酵母菌,并應(yīng)用于葡萄酒的釀造過程具有深遠(yuǎn)意義。主要方法是采用平板固態(tài)選擇培養(yǎng)基進(jìn)行酵母菌培養(yǎng),初步篩選得到產(chǎn)酶單菌落,再經(jīng)過液體發(fā)酵實(shí)驗(yàn)得到酶液,測定酶活力得到高產(chǎn)菌株。
選擇培養(yǎng)基時,依據(jù)成分可分為pNPG顯色法[8-9]、梔子苷元顯色法[10-11]、七葉苷顯色法[12-14]、α-纖維素顯色法[15-17]、纖維素-剛果紅[18-20]、剛果紅CMC-Na顯色法[21]、4-MUG法[22-26]和熊果苷法[27]等,原理見表1。
表1 產(chǎn)β-D-葡萄糖苷酶酵母菌的篩選方法與原理
對產(chǎn)酶菌株的篩選方法,依不同環(huán)境,不同篩選目的,所用的篩選方法不同,比如在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行小批量篩選時,運(yùn)用pNPG法較實(shí)用,如果大批量篩選,運(yùn)用七葉苷顯色法較為適用。
檢測β-D-葡萄糖苷酶活力的方法可分為比色法、分光光度法、熒光法等,底物不同可分為pNPG法、MUG法、水楊苷法、京尼平苷法等。
對硝基苯基β-D-葡萄糖苷,簡稱pNPG,是一種人工合成的酶底物,與β-D-葡萄糖苷酶有很強(qiáng)的反應(yīng)能力,是目前國內(nèi)測定β-D-葡萄糖苷酶活性最常用的底物,主要原理為pNPG被β-D-葡萄糖苷酶水解生成的對硝基苯酚在經(jīng)過碳酸鈉終止反應(yīng)后呈現(xiàn)黃色,在400~420 nm具有吸收峰,可通過比色最終對酶活進(jìn)行測定。如Wanapu C等[21]篩選產(chǎn)β-D-葡萄糖苷酶的酵母菌運(yùn)用pNPG法測定酶活性,在900 μL反應(yīng)體系中,加入3.3 mM 的pNPG,100 mM緩沖溶液(pH5),100 μL粗酶液在50℃反應(yīng)25 min,反應(yīng)結(jié)束后加入2 mL 1 M的Na2CO3終止反應(yīng),在400 nm檢測吸光度;ünal M ü等[29]也以pNPG為底物對1株從玫瑰香葡萄中分離篩選的產(chǎn)β-D-葡萄糖苷酶酵母進(jìn)行了酶活的測定;Y Gueguen等[30]以Duolite A-568交換樹脂為固定化載體對β-D-葡萄糖苷酶進(jìn)行了固定化,然后以pNPG為底物對固定化后的酶進(jìn)行酶活的測定,又研究了固定化β-D-葡萄糖苷酶對葡萄酒香氣的影響;Barbagallo R N等[27]對霉菌和酵母菌所產(chǎn)β-D-葡萄糖苷酶的活性進(jìn)行了測定,并比較了兩者所產(chǎn)酶理化特性和對葡萄酒的增香實(shí)驗(yàn),得到很好的結(jié)果。
除pNPG法外,京尼平苷法、水楊苷法也有廣泛的應(yīng)用,梁華正等[31]建立了以京尼平苷為底物檢測β-D-葡萄糖苷酶活力的方法,利用京尼平苷經(jīng)β-D-葡萄糖苷酶水解后釋放京尼平,京尼平與氨基酸反應(yīng)生成穩(wěn)定的藍(lán)色化合物,在590 nm具有特征吸收峰,經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明,京尼平苷法的精密度與準(zhǔn)確性較好,結(jié)果較穩(wěn)定;以水楊苷為底物的方法測定的是經(jīng)過β-D-葡萄糖苷酶水解產(chǎn)生極微量的葡萄糖,雖然實(shí)驗(yàn)檢測的量很少,可以滿足一些β-D-葡萄糖苷酶少量反應(yīng)的實(shí)驗(yàn),但反應(yīng)易受到干擾,且檢測靈敏度不好[32]。
3.1β-D-葡萄糖苷酶的活性中心結(jié)構(gòu)
研究表明,絕大多數(shù)β-D-葡萄糖苷酶起催化作用的是具有活性的2個催化殘基,這2個殘基分別為起到酸堿作用的靠近N-端的谷氨酸和另一端具有親核試劑作用的氨基酸[33]。此外,也有少數(shù)研究發(fā)現(xiàn)并不是只有2個氨基酸殘基具有催化作用,如Grabnitz等[34]研究發(fā)現(xiàn)來自Clostridium thermocellum的β-D-葡萄糖苷酶的活性部分在N端有130個氨基酸區(qū)域,該區(qū)的個性特征是氨基酸序列中心基團(tuán)His-Asn-Glu-Pro,存在于該區(qū)域的具有催化作用的殘基是相隔35~55個氨基酸的His和Glu,其中質(zhì)子化態(tài)的完全保持殘基His121作為質(zhì)子供體與Glu166協(xié)同穩(wěn)定氧碳正離子。而高度保守的C端附近的殘基有可能參與了酶與糖苷基底物的鍵合,其中在該區(qū)的一些微小差異與不同β-D-葡萄糖苷酶的底物特異性有關(guān)。
3.2影響β-D-葡萄糖苷酶活力的因素
影響β-D-葡萄糖苷酶活性的因素有很多,如反應(yīng)時的溫度、反應(yīng)體系pH值、反應(yīng)時間和底物濃度等,其中最主要的影響因素是溫度與pH值。不同來源的β-D-葡萄糖苷酶其最適反應(yīng)條件不同。
β-D-葡萄糖苷酶的最適反應(yīng)溫度及熱穩(wěn)定性溫度范圍較大,最低40℃,最高可達(dá)110℃,一般微生物所產(chǎn)β-D-葡萄糖苷酶最適溫度都在50℃左右,而有些古細(xì)菌的最適反應(yīng)溫度可達(dá)100℃以上。絕大多數(shù)β-D-葡萄糖苷酶的最適pH值在酸性范圍,一般在3.5~5.5之間,也可以在7.0左右,對pH值的要求較高。如Wanapu C等[21]篩選出了1株高產(chǎn)β-D-葡萄糖苷酶的酵母菌,并研究了其最適反應(yīng)條件,結(jié)果表明,篩選菌的最適pH值為5.0,最適溫度為50℃,在20℃、30℃和40℃溫度下的酶活力可以保持在80%以上,能極大地滿足在釀酒期間的溫度要求,為該菌株在釀造葡萄酒中的應(yīng)用提供了依據(jù)。Hernandez L F等[9]研究了1株產(chǎn)β-D-葡萄糖苷酶的釀酒酵母,在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)該菌株所產(chǎn)的β-D-葡萄糖苷酶最適pH4.0,最適反應(yīng)溫度40~50℃,很接近釀造葡萄酒過程中的低pH值環(huán)境,為利用該野生釀酒酵母提供依據(jù)。
除溫度與pH值外,酒精度和金屬離子等因素也對β-D-葡萄糖苷酶的活性產(chǎn)生影響,尤其是金屬離子,其種類對酶活性的影響可分為促進(jìn)與抑制兩種作用。
4.1β-D-葡萄糖苷酶的分離與純化
為了得到相對較純的酶液,一般都要進(jìn)行很復(fù)雜的分離過程,胞外酶的分離純化過程一般為:發(fā)酵液離心去除菌體→上清液進(jìn)行酶沉淀→離心得到沉淀→緩沖溶液溶解→透析去除鹽離子→濃縮→固相柱分離→洗脫→去鹽濃縮待用。
分離純化的首要步驟是發(fā)酵液離心與酶沉淀,沉淀劑可選硫酸銨、乙酸銨和丙酮等,目前最常用的沉淀劑為飽和硫酸銨溶液,Wanapu C等[21]以80%的硫酸銨沉淀釀酒酵母的產(chǎn)酶發(fā)酵液,然后將沉淀溶于磷酸鈉緩沖溶液(pH7),透析濃縮后通過負(fù)離子交換色譜柱,以0~0.5 mM的KCl進(jìn)行梯度洗脫,收集流出液,再進(jìn)行透析,最后經(jīng)過羥基磷灰石分離柱,再經(jīng)過20~500 mM的磷酸鹽緩沖溶液進(jìn)行梯度洗脫,得到高純度的β-D-葡萄糖苷酶;González-Pombo P等[35]用70%的硫酸銨對酶液進(jìn)行沉淀過夜,再進(jìn)行溶解、去除鹽離子等過程,最終得到高純度的β-D-葡萄糖苷酶,經(jīng)測定酶活可達(dá)0.14 EU/g;宋娜娜[36]、鄭淑霞[37]、孟憲文[38]和石賢愛[39]等也利用硫酸銨對發(fā)酵液中的酶進(jìn)行分級沉淀,再經(jīng)過層析柱分離純化,最終得到較純的β-D-葡萄糖苷酶;ünal M ü等[29]和祝霞等[40]分別用丙酮對酵母菌產(chǎn)酶發(fā)酵液中β-D-葡萄糖苷酶進(jìn)行了沉淀,再經(jīng)過透析及凝膠柱層析等過程,最終得到濃縮的糖苷酶。
4.2β-D-葡萄糖苷酶的固定化
目前,對β-D-葡萄糖苷酶的研究大多數(shù)是游離態(tài),然而由于酶的穩(wěn)定性低及不能重復(fù)利用,使成本升高。相對于游離態(tài)的酶,固定化的β-D-葡萄糖苷酶具有貯存穩(wěn)定性高、分離回收容易、可多次重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)[41]。β-D-葡萄糖苷酶固定化的方法可分為吸附法、共價結(jié)合法、交聯(lián)法、包埋法或2種甚至多種方法的聯(lián)合使用。固定化所用的載體可大致分為有機(jī)高分子載體、無機(jī)化合物載體以及新型載體等。
4.2.1吸附法
吸附法是利用非化學(xué)變化的物理吸附、離子鍵吸附等方法,將酶固定在纖維素、瓊脂糖等多糖類或多孔玻璃、離子交換樹脂等載體上的固定方式,吸附、純化與固定化可以同時進(jìn)行,并且具有載體在失活后可以進(jìn)行再生的優(yōu)點(diǎn)[42]。Gueguen Y等[43]以A-568離子交換樹脂為吸附劑對假絲酵母所產(chǎn)的β-D-葡萄糖苷酶進(jìn)行固定化,固定化后的酶用蒸餾水進(jìn)行清洗,再利用pH4,1 M的檸檬酸鹽-磷酸鹽緩沖液進(jìn)行清洗,利用固定化酶發(fā)酵玫瑰香葡萄酒,研究對酒香氣的影響,經(jīng)GC-MS檢測結(jié)果顯示:橙花醇、香葉醇、芳樟醇、松油烯等萜烯類物質(zhì)含量明顯增加,且固定化酶表現(xiàn)了很好的穩(wěn)定性。Yannick G等[44]以DuoliteA-568為吸附劑固定β-D-葡萄糖苷酶,用固定化酶在流化床和固定床2種反應(yīng)器中進(jìn)行葡萄酒中風(fēng)味前體物質(zhì)水解實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,流化床反應(yīng)器可在375 min后把前體物質(zhì)100%水解,優(yōu)于在400 min后水解90%前體物質(zhì)的固定床反應(yīng)器,為葡萄酒香氣的改善提供了依據(jù)。
4.2.2共價結(jié)合法
共價結(jié)合法是用固相支持物表面上的反應(yīng)基團(tuán)與酶蛋白分子表面的功能團(tuán)之間發(fā)生反應(yīng),形成化學(xué)共價鍵連接來對目標(biāo)酶進(jìn)行固定的方法。該方法由于結(jié)合鍵之間的連接較為牢固,所以穩(wěn)定性較好,在β-D-葡萄糖苷酶的固定中較為常見。其載體一般為天然高分子(瓊脂糖、纖維素、淀粉等)、高聚物和一些無機(jī)支持物等。González-Pombo P等[1]以Eupergit C為載體與β-D-葡糖苷酶、α-阿拉伯糖苷酶和α-鼠李糖苷酶3種糖苷酶進(jìn)行共價結(jié)合,在固定化過程中考慮了反應(yīng)體系的pH值、反應(yīng)時間與緩沖鹽濃度等變量的影響,最終確定的反應(yīng)條件為pH 7.0,反應(yīng)時間4 d,緩沖鹽濃度為1 M,得到的酶固定率高于60%,酶活維持最高80%以上,經(jīng)過對葡萄酒香氣的影響實(shí)驗(yàn)顯示,游離態(tài)的單萜烯類物質(zhì)由1119 μg/L升為2132 μg/L。
4.2.3交聯(lián)法
交聯(lián)法是利用交聯(lián)劑和酶分子之間進(jìn)行交聯(lián)結(jié)合形成共價鍵,從而得到三向交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),達(dá)到對β-D-葡萄糖苷酶的固定化。G Matthijs等[44]以葡聚糖二醛為交聯(lián)劑,通過2種方法對β-D-葡萄糖苷酶進(jìn)行固定化,一種是將糖苷酶與葡聚糖二醛進(jìn)行交聯(lián)后包埋于氨基丙基硅膠中;另一種為β-D-葡萄糖苷酶包埋于經(jīng)過葡聚糖二醛進(jìn)行改性的硅膠中,2種方法比較的結(jié)果顯示,第1種固定化方法β-D-葡萄糖苷酶的熱穩(wěn)定性遠(yuǎn)優(yōu)于第2種直接包埋法。
4.2.4其他固定方法
除以上固定方法外,還有包埋法和幾種固定方法聯(lián)用法,聯(lián)用法可以彌補(bǔ)某些單一方法的不足,增加固定化酶的穩(wěn)定性等性能。王瑾等[45]以殼聚糖、海藻酸鈉為包埋材料,戊二醛為交聯(lián)劑,固定化β-D-葡萄糖苷酶,研究了固定化條件與酶活力回收的關(guān)系。通過單因素和正交實(shí)驗(yàn)確定了最佳固定化條件,即殼聚糖(脫乙酰度為85%)濃度1.5%、海藻酸鈉濃度2%、戊二醛濃度1%,pH5,固定化酶活力回收率達(dá)到83.8%。固定化酶最適作用溫度60℃,最適pH5,該固定化酶重復(fù)使用5次,其活力仍能保持70%。朱均均等[30]以殼聚糖微球?yàn)槲絼┹d體,以戊二醛為交聯(lián)劑,采用吸附-交聯(lián)法固定化β-D-葡萄糖苷酶,通過正交優(yōu)化得到最優(yōu)的固定化條件為:pH5.0,酶用量48.6 IU/g的β-D-葡萄糖苷酶經(jīng)殼聚糖微球吸附12h后,在25℃、1.0%戊二醛的存在下交聯(lián)2 h,得到酶活力為41.76 IU/g和酶活回收率為85.93%的固定化酶,得到了預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
5.1葡萄中香氣前體物的化學(xué)組成
葡萄果實(shí)中具有呈香作用的物質(zhì)主要有萜烯類化合物、甲氧基吡嗪、揮發(fā)性硫化物和C13-降異戊二烯衍生物等,這其中最主要的香氣來源為萜烯類物質(zhì)。雖然萜烯類物質(zhì)決定著葡萄果實(shí)的香氣特點(diǎn),是葡萄酒中品種香的主要來源,但是大部分的萜烯類物質(zhì)以結(jié)合態(tài)存在于葡萄中,是某些香氣物質(zhì)與糖類物質(zhì)結(jié)合形成的化合物,結(jié)合態(tài)的香氣物質(zhì)是不具有揮發(fā)性的物質(zhì)。香氣前體物從結(jié)構(gòu)上可以分為糖基和配基兩部分,葡萄果實(shí)中的糖基主要有O-β-D-糖苷和O-雙糖苷兩大類,香氣物質(zhì)可以與β-D-吡喃葡萄糖連接,也可以在與β-D-吡喃葡萄糖連接的基礎(chǔ)上與第二個單糖進(jìn)行連接,這些單糖一般為α-L-呋喃阿拉伯糖、α-L-吡喃阿拉伯糖、β-D-吡喃葡萄糖、β-D-呋喃芹菜糖和β-D-吡喃木糖[46-47],大多數(shù)葡萄果實(shí)中的糖苷是以二糖苷的形式存在。目前,在葡萄果實(shí)中已經(jīng)鑒定出的糖基有4種,為:β-D-吡喃葡萄糖苷(β-D-glucopyranosides)、6-O-(α-L-吡喃鼠李糖基)-β-D-吡喃葡萄糖苷[6-O-(a-L-rhamnopyranosyl)-β-D-glucopyranosides]、6-O-(α-L-呋喃阿拉伯糖基)-β-D-吡喃葡萄糖苷[6-O-(a-L-arabinofuranosyl)-β-D-glucopyranosides]、6-O-(β-D-呋喃芹菜糖基)-β-D-吡喃葡萄糖苷[6-O-(β-D-apiofuranosyl)-β-D-glucopyranosides][48]。很多麝香葡萄中鍵合態(tài)香氣物質(zhì)含量最多的成分為芹菜糖苷、蕓香糖苷和葡萄糖苷,在某些品種的葡萄中芹菜糖苷可以超過50%,葡萄糖苷含量一般在4%~37%之間[49-50]。葡萄果實(shí)中的配基種類很多,主要有萜醇、C13-降異戊二烯類、醇類、酸類和莽草酸途徑的代謝產(chǎn)物。萜烯基糖苷物質(zhì)配基主要為萜醇及相應(yīng)的氧化還原產(chǎn)物,也包括萜二醇、萜三醇和里那醇氧化物等環(huán)氧化物[51]。
5.2β-D-葡萄糖苷酶對葡萄酒香氣的影響
β-D-葡萄糖苷酶的水解機(jī)理針對不同的糖苷鍵合態(tài)的香氣物質(zhì),其作用機(jī)理有所不同,一般只有一種β-D-吡喃葡萄糖連接的香氣前體物質(zhì),可以直接經(jīng)過β-D-葡萄糖苷酶水解釋放葡萄糖和相應(yīng)的香氣物質(zhì);對于連接2個單糖的香氣前體物質(zhì),在水解過程中需要進(jìn)行兩步水解機(jī)制,第一步是在相應(yīng)的雙糖苷酶的作用下,水解去除β-D-芹菜糖、α-L-鼠李糖或α-L-阿拉伯糖形成單糖苷;第二步是在β-D-葡萄糖單糖苷酶的參與下,徹底水解糖苷而釋放出相應(yīng)的糖配體和配基[52],進(jìn)而對葡萄果實(shí)或葡萄酒起到增香的作用。經(jīng)過β-D-葡萄糖苷酶水解釋放的香氣物質(zhì)有芳樟醇、萜品醇、香葉醇、橙花醇等,這些物質(zhì)在經(jīng)過β-D-葡萄糖苷酶的水解后含量會明顯增加,Wanapu C等[21]使用自篩酵母菌進(jìn)行葡萄酒發(fā)酵實(shí)驗(yàn),以普通酵母菌為對照組,結(jié)果發(fā)現(xiàn)葡萄酒中乙酸己酯、芳樟醇、苯乙醇、橙花醇、香葉醇等的含量明顯增加,充分證明了β-D-葡萄糖苷酶對葡萄酒增香的作用;González-Pombo P[1]等將固定化的β-D-葡萄糖苷酶加入到玫瑰香白葡萄酒中,經(jīng)過20 d的水解,結(jié)果顯示,游離態(tài)的單萜烯類物質(zhì)由原來的1119 μg/L增加到2132 μg/L,尤其香葉醇含量增加了其風(fēng)味閾值的3~4倍;另外,Cordero Otero R R等[53]、Wang Y等[54]和Vernocchi P等[55]也就β-D-葡萄糖苷酶對葡萄酒中香氣物質(zhì)的影響進(jìn)行了研究,得到了相同的結(jié)果。
對釀酒酵母產(chǎn)β-D-葡萄糖苷酶的產(chǎn)酶機(jī)理和釀酒作用機(jī)理的研究目前仍處于初步階段,對于酵母菌發(fā)酵酒精和產(chǎn)酶,以及酶水解釋放香氣彼此之間的關(guān)系還不十分清楚,對β-D-葡萄糖苷酶以及在葡萄酒增香方面的研究依然是一個具有深遠(yuǎn)前景的研究課題和方向,吸引著很多科研工作者為之努力。
[1]González-Pombo P,F(xiàn)ari?a L,Carrau F,et al.Aroma enhancement in wines using co-immobilizedAspergillus niger glycosidases[J].Food Chemistry,2014,143:185-191.
[2]陶永勝,牟含,李國,等.野生膠紅酵母糖苷酶水解媚麗新酒中香氣糖苷研究[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報,2014(12):37.
[3]GallifuocoA,Alfani F,Cantarella M,et al.Immobilized β-glucosidase for the winemaking industry:study of biocatalyst operational stability in laboratory-scale continuous reactors[J].Process Biochemistry,1999,35(1):179-185.
[4]Rodríguez M E,Lopes C,Valles S,et al.Selection and preliminary characterization of β-glycosidases producer Patagonian wild yeasts[J].Enzyme and Microbial Technology,2007,41(6):812-820.
[5]王玉霞,張超.一株野生酵母β-葡萄糖苷酶特性研究[J].食品工業(yè),2014(5):52.
[6]Feldwisch J,VenteA,Zettl R,et al.Characterization of two membrane-associated beta-glucosidases from maize(Zea mays L.)coleoptiles[J].Biochem J,1994,302:15-21.
[7]王彩肖,武偉偉,李艷.產(chǎn)β-D-葡萄糖苷酶酵母菌的篩選及產(chǎn)酶性質(zhì)研究[J].釀酒科技,2014(10):14-22.
[8]侯曉瑞,王婧,楊學(xué)山,等.甘肅河西走廊葡萄酒產(chǎn)區(qū)高產(chǎn)β-葡萄糖苷酶酵母菌株篩選[J].食品科學(xué),2014,35(23):139-143.
[9]Hernandez L F,Espinosa J C,F(xiàn)ernandez-Gonzalez M,et al. β-Glucosidase activity in a Saccharomyces cerevisiae wine strain[J].International Journal of Food Microbiology,2003,80 (2):171-176.
[10]張蔚,楊雪鵬,魏東芝,等.β-葡萄糖苷酶高產(chǎn)菌株的篩選及產(chǎn)酶條件優(yōu)化[J].河南大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2011,41(2):174-178.
[11]王斌赟,劉逸寒,李玉,等.β-葡萄糖苷酶高產(chǎn)菌株的篩選及其基因的克隆與表達(dá)[J].化學(xué)與生物工程,2012,29(6):66-70.
[12]張益波,王娟,何歡,等.β-葡萄糖苷酶新型高產(chǎn)菌株篩選及其液態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基的優(yōu)化[J].微生物學(xué)通報,2011,38(6):809-815.
[13]Pérez G,F(xiàn)ari?a L,Barquet M,et al.Aquick screening method to identify β-glucosidase activity in native wine yeast strains: application of Esculin GlycerolAgar(EGA)medium[J]. World Journal of Microbiology and Biotechnology,2011,27 (1):47-55.
[14]鄭芳,曹小芳,張亞玲,等.一株β-葡萄糖苷酶產(chǎn)生菌株的分離鑒定及酶學(xué)性質(zhì)研究[J].微生物學(xué)通報,2012,39(8):1059-1068.
[15]何平,曾瑩,李彥,等.京尼平甙法測定酶活在β-葡萄糖苷酶高產(chǎn)菌株篩選中的應(yīng)用[J].飼料工業(yè),2006,27(14):54-56.
[16]余偉,王宏勛,張曉昱.高產(chǎn)β-葡萄糖苷酶藥用真菌菌株的篩選[J].食品科技,2008,33(7):10-14.
[17]吳小剛,曾瑩,周麗明,等.β-葡萄糖苷酶高產(chǎn)菌的篩選[J].中國釀造,2005,24(9):14-16.
[18]岳冬冬,劉新育,徐新慧,等.β-葡萄糖苷酶高產(chǎn)菌株的篩選及其性質(zhì)研究[J].河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2012,46(2):173-176.
[19]唐德芳,裴小瓊,李曉璐,等.黑曲霉β-葡萄糖苷酶的篩選,克隆及表達(dá)[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報,2009,15(3):423-426.
[20]劉德海,郝益民,岳丹丹,等.一株產(chǎn)β-葡萄糖苷酶菌株的篩選及酶學(xué)性質(zhì)研究[J].中國釀造,2013,32(6):47-47.
[21]Wanapu C,Sripunya P,Boonkerd N.Selection of yeast strains containing β-glucosidase for improving wine aroma[J]. Journal ofAgricultural Science and Technology B,2012,2 (6B):691.
[22]Mateo J J,Peris L,Ibanez C,et al.Characterization of glycolytic activities from non-Saccharomyces yeasts isolated from Bobal musts[J].Journal of industrial microbiology& biotechnology,2011,38(2):347-354.
[23]BelancicA,Gunata Z,Vallier M J,et al.β-Glucosidase from the grape native yeast Debaryomyces vanrijiae:purification,characterization,and its effect on monoterpene content of a Muscat grape juice[J].Journal ofAgricultural and Food Chemistry,2003,51(5):1453-1459.
[24]Swangkeaw J,Vichitphan S,Butzke C E,et al. Characterization of β-glucosidases from Hanseniaspora sp. and Pichia anomala with potentially aroma-enhancing capabilities in juice and wine[J].World Journal of Microbiology and Biotechnology,2011,27(2):423-430.
[25]SabelA,Martens S,PetriA,et al.Wickerhamomyces anomalusAS1:a new strain with potential to improve wine aroma[J].Annals of Microbiology,2014,64(2):483-491.
[26]López S,Maicas S.Characterisation of Hanseniaspora isolates with potential aroma-enhancing properties in Muscat wines[J].SouthAfrican Journal of Enology and Viticulture,2014,35(2):109-115.
[27]Barbagallo R N,Spagna G,Palmeri R,et al.Selection,characterization and comparison of β-glucosidase from mould and yeasts employable for enological applications[J].Enzyme and Microbial Technology,2004,35(1):58-66.
[28]張超,李艷賓,張磊,等.纖維素-剛果紅培養(yǎng)基鑒定產(chǎn)纖維素酶真菌的機(jī)理研究[J].纖維素科學(xué)與技術(shù),2007,15(2):39-44.
[29]ünal M ü,Aksoy VA,?enerA.Isolation,purification and determination of some biochemical properties of β-glucosidase from Muscat of Bornova grape[J].European Food Research and Technology,2014,238(1):9-15.
[30]Gueguen Y,Chemardin P,Janbon G,et al.Avery efficient β-glucosidase catalyst for the hydrolysis of flavor precursors of wines and fruit juices[J].Journal ofAgricultural and Food Chemistry,1996,44(8):2336-2340.
[31]梁華正,劉富梁,彭玲西,等.京尼平苷為底物測定β-葡萄糖苷酶活力的方法[J].食品科學(xué),2006,27(4):182-185.
[32]陳守文,陳九武,趙山,等.利用黑曲霉β-葡萄糖苷酶改善葡萄酒的風(fēng)味[J].中國釀造,1993(3):17-19.
[33]Tull D,Withers S G,Gilkes N R,et al.Glutamic acid 274 is the nucleophile in the active site of a“retaining”exoglucanase from Cellulomonas fimi[J].Journal of Biological Chemistry,1991,266(24):15621-15625.
[34]Gr?bnitz F,Seiss M,Rücknagel K P,et al.Structure of the β-glucosidase gene bglAof Clostridium thermocellum[J]. European Journal of Biochemistry,1991,200(2):301-309.
[35]González-Pombo P,F(xiàn)ari?a L,Carrau F,et al.Anovel extracellular β-glucosidase from Issatchenkia terricola: Isolation,immobilization and application for aroma enhancement of white Muscat wine[J].Process Biochemistry,2011,46(1):385-389.
[36]宋娜娜,宋向陽,連之娜,等.纖維素酶液中β-葡萄糖苷酶的分離純化[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2011,35(4):111-116.
[37]鄭淑霞,沈志揚(yáng),劉樹滔,等.黑曲霉發(fā)酵粉中一種β-葡萄糖苷酶的分離純化與表征[J].福州大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2004,32(1):101-105.
[38]孟憲文,李長彪,劉長江,等.乳酸菌β-葡萄糖苷酶的分離純化及特性研究[J].食品科學(xué),2007,27(11):116-119.
[39]石賢愛,張利,劉震,等.南日鮑β-葡萄糖苷酶分離純化及表征[J].福州大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2014(3):480-485.
[40]祝霞,盛文軍,楊學(xué)山,等.紅佳釀酵母β-葡萄糖苷酶的分離純化及酶學(xué)性質(zhì)[J].食品科學(xué),2014,13:031.
[41]Jing P,Bomser JA,Schwartz S J,et al.Structure-function relationships of anthocyanins from various anthocyanin-rich extracts on the inhibition of colon cancer cell growth[J]. Journal ofAgricultural and Food Chemistry,2008,56(20):9391-9398.
[42]董海寶.生物化工[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001:287-296.
[43]Gueguen Y,Chemardin P,Pien S,et al.Enhancement of aromatic quality of Muscat wine by the use of immobilized β-glucosidase[J].Journal of Biotechnology,1997,55(3):151-156.
[44]Matthijs G,Schacht E.Comparative study of methodologies for obtaining β-glucosidase immobilized on dextran-modified silica[J].Enzyme and Microbial Technology,1996,19(8):601-605.
[45]王瑾,李默馨,李紅玲,等.殼聚糖/海藻酸鈉固定化β-葡萄糖苷酶的研究[J].食品工業(yè)科技,2009(3):164-167.
[46]Williams P J,Strauss C R,Wilson B,et al.Studies on the hydrolysis of Vitis vinifera monoterpene precursor compounds and model monoterpene.beta.-D glucosides rationalizing the monoterpene composition of grapes[J]. Journal ofAgricultural and Food Chemistry,1982,30(6):1219-1223.
[47]Voirin S G,Baumes R L,Bitteur S M,et al.Novel monoterpene disaccharide glycosides of Vitis vinifera grapes [J].Journal ofAgricultural and Food Chemistry,1990,38(6):1373-1378.
[48]Winterhalter P,Skouroumounis G K.Glycoconjugated aroma compounds:occurrence,role and biotechnological transformation[M]//Biotechnology ofAroma Compounds. Berlin:Springer,1997:73-105.
[49]Maicas S,Mateo J J.Hydrolysis of terpenyl glycosides in grape juice and other fruit juices:a review[J].Applied Microbiology and Biotechnology,2005,67(3):322-335.
[50]Palomo E S,Pérez-Coello M S,Díaz-Maroto M C,et al. Contribution of free and glycosidically-bound volatile compounds to the aroma of muscat“a petit grains”wines and effect of skin contact[J].Food Chemistry,2006,95(2):279-289.
[51]Fernández-González M,Di Stefano R,BrionesA.Hydrolysis and transformation of terpene glycosides from muscat must by different yeast species[J].Food Microbiology,2003,20(1):35-41.
[52]Palmeri R,Spagna G.β-Glucosidase in cellular and acellular form for winemaking application[J].Enzyme and Microbial Technology,2007,40(3):382-389.
[53]Cordero Otero R R,Ubeda Iranzo J F,Briones-Perez A I,et al. Characterization of the β-glucosidase activity produced by enological strains of non-Saccharomyces yeasts[J].Journal of Food Science,2003,68(8):2564-2569.
[54]Wang Y,Zhang C,Li J,et al.Different influences of β-glucosidases on volatile compounds and anthocyanins of Cabernet Gernischt and possible reason[J].Food Chemistry,2013,140(1):245-254.
[55]Vernocchi P,Ndagijimana M,Serrazanetti D I,et al.Use of Saccharomyces cerevisiae strains endowed with β-glucosidase activity for the production of Sangiovese wine [J].World Journal of Microbiology and Biotechnology,2011,27(6):1423-1433.
Research Progress in Enzymatic Properties of β-D-glucosidase Produced by Yeast and Its Effects on Wine Aroma
ZHOU Lihua1,MOU Dehua1and LI Yan1,2
(1.College of Bioscience and Bioengineering,Hebei University of Science and Technology,Shijiazhuang,Hebei 050018;2.Hebei R&D Center for Fermentation Engineering,Shijiazhuang,Hebei 050018,China)
In this paper,the screening of β-D-glucosidase-producing yeast strains and its molecular identification were introduced.The physiochemical properties,the separation,the purification and the immobilization of β-D-glucosidase were reviewed.Especially,the application of β-D-glucosidase in enhancing wine aroma was discussed.
yeast;β-D-glucosidase;wine;aroma
TS262.6;TS261.1;TS261.4
A
1001-9286(2016)09-0099-06
10.13746/j.njkj.2016142
2016-04-22;
2016-06-21
周立華(1988-),男,在讀碩士研究生,研究方向:傳統(tǒng)發(fā)酵工程創(chuàng)新技術(shù)研究。
李艷(1958-),女,教授,河北省發(fā)酵工程重點(diǎn)學(xué)科學(xué)術(shù)帶頭人,河北省發(fā)酵工程技術(shù)研究中心學(xué)術(shù)帶頭人,研究方向:傳統(tǒng)發(fā)酵工程創(chuàng)新技術(shù)研究、葡萄酒和果酒釀造。
優(yōu)先數(shù)字出版時間:2016-07-26;地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20160726.1242.001.html。