深層海水培養酵母菌的蛋白質體學研究

Liu CF, Zhang XF, Yu TL, Lee CL*. 2024. Utilizing Deep Ocean Water in Yeast Fermentation for Enhanced Mineral-Rich Biomass Production and Fermentative Regulation by Proteomics Modulation. Heliyon. 10(10) 30, e31031 (SCI)

深海海水用於酵母發酵以增強富含礦物質生物質生產和通過蛋白質組學調節發酵調控的綜述

摘要

本文綜述了 Liu 等人於 2024 年發表在 Heliyon 期刊上的研究"利用深海海水進行酵母發酵以增強富含礦物質生物質的生產和通過蛋白質組學調節發酵調控"的主要內容。

研究背景： 深海海水 (DOW) 富含礦物質，是一種天然營養來源。在 DOW 中培養酵母可以輔助發酵過程，同時酵母可以吸收 DOW 中的礦物質，從而產生富含礦物質的酵母生物質。

研究方法： 本研究使用台灣東海岸 (TT-1, HL-1, HL-2) 三個 DOW 來源，發酵了各種釀酒酵母菌株。研究人員探討了 DOW 對酵母生長、酒精脫氫酶活性以及酵母對礦物質離子生物吸收的影響。此外，本研究還採用二維電泳技術來檢驗吸收的礦物質如何影響酵母蛋白質的調節，從而影響生物量和代謝。

研究結果：

• 釀酒酵母 BCRC 21689 顯示出從 DOW 中生物吸收鎂、鈣、鉀和鋅等礦物質的顯著能力，從而增強其生長和發酵性能。

• 蛋白質組學分析顯示，與糖酵解和能量代謝、酒精代謝以及生長調節相關的 21 種蛋白質的表達發生了顯著變化，這些變化都受到 DOW 富含礦物質環境的影響。這表明 DOW 的礦物質含量是上調糖酵解代謝和酒精脫氫酶中必需酶的關鍵因素。

• 還觀察到參與合成和摺疊過程的蛋白質增加，導致酵母生物量顯著增加。

研究結論： 本研究強調了 DOW 作為酵母發酵過程中天然增強劑的潛力，它可以使酵母富含多種礦物質，並調節蛋白質組學表達以優化酵母生長和發酵。

主要發現

• 不同來源和濃度的 DOW 對三種釀酒酵母菌株 (BCRC 23144、BCRC 21833、BCRC 21685) 的生長和酶活性產生不同的影響。

• 不同酵母菌株對 DOW 中礦物質和微量元素的吸收和利用模式各不相同。

• S. cerevisiae BCRC 21685 在吸收大多數礦物質方面表現出優異的能力，尤其是鈉和鉀，這些礦物質通常難以被微生物吸收。

• 與純水組相比，來自台灣的 DOW 組和 MgCl2 組在不同程度上增強了糖酵解代謝酶調節（甘油醛-3-磷酸脫氫酶、烯醇化酶和丙酮酸激酶），順序為 TT- 1、MgCl2、HL-1、HL-2。

• DOW 的添加主要增強了糖酵解代謝中關鍵酶的表達，並調節了酒精脫氫酶的表達。

• 通過增加與蛋白質合成和摺疊相關的酶的表達，實現了更高的生物質產量。

重要引文

• “深海海水 (DOW)，以其營養豐富的特性而聞名，在眾多研究中因其各種健康益處而受到關注。”

• “通過利用 DOW，可以提高發酵效率，降低生產成本，並顯著提高產品的價值和健康功能。”

• “本研究主要調查 DOW 在酵母發酵生產和蛋白質表達中的應用。”

• “這些發現提供了對微生物与其環境相互作用的見解，並揭示了如何最大限度地利用 DOW 中的資源。”

• “這些結果突出了 DOW 在發酵過程中的潛在應用，並表明不同的酵母菌株可能會有不同的反應。”

• “酵母的礦物質吸收能力在保健食品和生物技術領域具有多方面的發展潛力。”

• “總之，S. cerevisiae BCRC 21685 的礦物質吸收模式表明其對 DOW 環境的高度適應性和潛在的代謝優勢。”

• “本研究的結果表明，DOW 的添加主要增強了糖酵解代謝中關鍵酶的表達，並調節了酒精脫氫酶的表達。通過增加與蛋白質合成和摺疊相關的酶的表達，實現了更高的生物質產量。”

總結

Liu 等人的研究表明，DOW 作為酵母發酵過程中天然增強劑具有巨大潛力。 DOW 可以豐富酵母的礦物質含量，並調節蛋白質組學表達以優化酵母生長和發酵。未來的研究將進一步闡明 DOW 對酵母發酵的影響機制，並為利用 DOW 開發新型發酵產品提供指導。