培育淀粉利用性酵母菌开发酒类新产品.doc

培育澱粉利用性酵母菌開發酒類新產品 Breeding amylolytic yeast strain for novel alcoholic beverage development -Chung 指導教授：鄧德豐 Teng, Der-Feng ； 謝寶全Hsieh, Pao-Chuan 【摘要】 　　原生質融合技術，可因選擇親株的性質，來賦予子代菌種新的特性，達到菌種改良的目的，尚且沒有基因改造生物 genetically modified organisms, GMOs 之疑慮，因此本研究的目的，乃利用原生質體融合的方法，選擇所需要功能的菌種，進行原生質體融合，培育出所期待功能的菌株，用於酒類釀造，期待能用以改善製程，增進發酵效率、提高酒類品質及風味，以滿足消費者的需求。 第一部分試驗，以實驗室既有澱粉利用性融合株為基礎，針對利用單醣、多醣類進行發酵作用的可行性，菌株用於酒類製造時有關的α-澱粉酶 α-amylase 、葡萄糖澱粉酶 glucoamylase 生產情形及菌株酒精耐性，篩選出符合釀酒條件的菌種。結果以由粟酒裂殖酵母 Schizosaccharomyces pombe 及紅麴菌 Monascus anka 融合而成的菌株，較符合釀酒需求，其直接利用葡萄糖及澱粉的發酵的發酵效率分別可達91.2%及51.8%；以製作米麴探討融合株，對於釀酒有關酵素的生產，6日後，其α-澱粉酶、葡萄糖澱粉酶活性，分別可達8.91 units/ml及30.10 units/ml，較其親株 Schizo. pombe 及其他融合株產生量較多，直接於含酒精的培養基，其酒精耐性在含酒精濃度為7%的培養基中進行發酵，其發酵力仍可達27.6%，不遜於其他融合株；而以白米為原料進行釀酒試驗，分別在添加或不加糖化酵素進行釀酒試驗，其酒精濃度分別可達7.8%及6.03%，亦不遜於其他融合株。 第二部份試驗，以篩選的融合株，其融合條件進行再探討，並將融合株直接用於釀酒試驗。實驗結果顯示，Schizo. pombe 與M. anka在細胞生長初期，對由Trichoderma. viride於木屑與麩皮以1:1比例所組成之培養基培養8日，其所產生的細胞壁分解酵素最敏感，最容易生成原生質體；以高濃度（1×107 cells/ml以上）原生質體，在於30℃下進行融合反應10~20分鐘，以三明治包埋法於厭氣環境下進行融合株之融合，並以澱粉為唯一碳源的再生培養基，進行澱粉利用性融合株的篩選及繼代，培育出澱粉利用性酵母菌。 融合株在細胞形態上較親株小，且成圓球狀；對碳源的利用，較親株更為廣泛，且較適合於有機氮源的環境下生長；在三種碳源培養基其發酵率分別是，葡萄糖，93.68%及94.09%；馬鈴薯澱粉，56.03%及0%；麥芽抽出液，82.64%及74.86%。製作米麴探討與製酒有關係的酵素α-amylase、glucoamylase 及 acid protease生產，融合株產生的酵素活性分別為2.66 units/g、29.7 units/g、682.75 units/g，皆較親株幾無α-澱粉酶、葡萄糖澱粉酶及微量酸性蛋白質分解酵素者為優，用於製酒試驗上可節省50%的葡萄糖澱粉酶使用量。 第三部份探討將融合株用於機能性酒精性飲料開發的可行性，並與傳統啤酒酵母菌進行比較。由實驗結果發現，融合株在碳源利用的廣泛性及發酵性，及釀酒有關的三種酵素皆優於糖化酵母 Saccharomyces. Diastaticus ；利用融合株，以具抗氧化性的麥汁為原料，在低溫下，進行酒類釀造試驗，發現發酵完成酒液，其總殘糖分含量較以S. diastaticus發酵者低；以DPPH清除效率評估發酵完成的酒液，亦較傳統酵母菌生產的酒液，更具有抗氧化能力，因此以融合株為菌株，應可運用於低熱量保健性酒精性飲料的開發。 Keywords: 原生質體融合、Schizosaccharomyces pombe、Monascus anka、醣化酵素用量降低、抗氧化能力 【Abstract】 The technology of protoplast fusion grants the ability to produce unique progeny yeast strains, based on the features of parent strains, that have improved or new characteristics of their own. Traditional techniques, such as screening, mutation, and hybridization for strain improvement, are not yet reg