Degradation of β-Glucan, Pectin and

Degradation of β-Glucan, Pectin and Xylan for Better Filterability of Beer and Wine

Barley cell walls contain β-glucan, polysaccharides containing β-1,4- and β-1,3-linked glucose molecules. These linkages are cleaved by specific endo-β-glucanases from barley during the malting process. Depending on the conditions used,β-glucan degradation is often incomplete. The enzyme from barley is extremely thermolabile and, due to high temperatures during the drying of malt and mashing, little active β glucanases are present in wort. Thus,β-glucan is often found in beer, where it reduces filterability by the for-mation of gels and blocks the filter. Moreover,β-glucan is found in the final product and causes hazes [70, 81].
One can add isolated microbial β-glucanases to mash and wort, respectively, to improve the filterability of beer. Meanwhile, the genes encoding β-glucanases have been cloned from bacteria and fungi, characterized and expressed in brewer’s yeast. Cantwell et al. [82] expressed a β-glucanase-encoding gene from Bacillus subtilis under the control of the ADH1 promoter in yeast. However, very little enzyme was secreted by the engineered yeast.Lancashire and Wilde [83] fused the B. subtilisgene to the promoter and signal sequence of the S. cerevisiae α-factor, a naturally secreted enzyme.Brewer’s yeast transformed with this expression cassette secreted functional β-glucanase into the medium, which reduced the β-glucan content of the wort during fermentation.
Enari et al. [84] expressed the Trichoderma reesei β-glucanase gene under control of the PGK1 promoter. Specific yeast-secretion signal sequences were not required, since fungal extracellular enzymes are efficiently excreted by the yeast [85]. Wort β-glucan was effectively degraded and beer filterability was remarkably improved in brewing experiments using the transformed yeast strain [84, 86]. The heat-labile β-glucanase from barley, which is responsible for β-glucan degradation during malting and mashing was fused downstream of a mouse α-amylase-secretion signal sequence and expressed in S. cerevisiae under the control of the ADH1 and PGK1 promoters, respectively [87, 88].Brewer’s yeast, transformed with this construct, produced beer with reduced β-glucan content in brewing experiments [81]. Recently, the β-glucanase of Rhizopus microsporus var.microsporus was characterized [89]. This enzyme was shown to be able to hydrolyze barley β-glucan and its maximum activity was detected at temperatures of 50–60◦C. This enzyme was also able to reduce both the viscosity of the brewing mash and the filtration time, and is thus a promising candidate for industrial application.
Glucan, pectin and xylan are polysaccharides that also hamper wine clarification. These polysaccharides are derived from grapes or formed by other microorganisms, respectively. They are responsible for turbidity, viscosity and filter stoppages. Pectinases and glucanases have very often been added to the grape must during wine making in order to improve filterability [25]. Some recombinant yeast strains have been developed that are able to express and secrete these enzymes. For example, a glucanolytic wine yeast was developed expressing fungal or bacterial β-1,4-glucanases [90, 91]. Recently, recombinant wine yeast strains have been constructed that were able to degrade the problem-causing grape polysaccharides, glucan and xylan, by separately integrating theTrichoderma reesei XYN2 xylanase gene and the Butyrivibrio fibrisolvens END1 glucanase into the genome of a commercial wine yeast strain of S. cerevisiae [92].

Kết quả (Việt) 1:

Sự suy thoái của β-Glucan, Pectin và Xylan cho tốt hơn Filterability của bia và rượu vang

lúa mạch thành tế bào chứa β-glucan, polysaccharides có β-1,4 và β-1,3-liên kết với các phân tử glucose. Các mối liên kết được cảm bởi cụ thể endo-β-glucanases từ lúa mạch trong quá trình nổi. Tùy thuộc vào các điều kiện sử dụng, β-glucan xuống cấp thường là không đầy đủ. Enzyme từ lúa mạch là rất thermolabile, và do nhiệt độ cao trong quá trình sấy mạch Nha và nghiền, ít hoạt động β glucanases có mặt trong wort. Vì vậy, β-glucan thường được tìm thấy trong bia, nơi nó làm giảm filterability bởi cho-mation của gel và chặn các bộ lọc. Hơn nữa, β-glucan được tìm thấy trong các sản phẩm cuối cùng và nguyên nhân hazes [70, 81].
Một có thể thêm cô lập vi khuẩn β-glucanases mash và wort, tương ứng, để cải thiện filterability bia. Trong khi đó, các gene mã hóa β-glucanases đã được nhân bản từ vi khuẩn và nấm, đặc trưng và bày tỏ trong men bia. Cantwell et al. [82] bày tỏ một gen β-glucanase mã hóa từ Bacillus subtilis dưới sự kiểm soát của promoter ADH1 nấm men. Tuy nhiên, rất ít enzym do nấm men chế tiết ra.Lancashire và Wilde [83] hợp nhất subtilisgene B. promoter và tín hiệu chuỗi S. cerevisiae α-factor, một enzyme tự nhiên tiết ra.Men bia chuyển với cassette biểu hiện này tiết ra β-glucanase chức năng vào phương tiện truyền thông, giảm β-glucan nội dung của wort trong quá trình lên men.
Enari et al. [84] bày tỏ Trichoderma reesei β-glucanase gen dưới sự kiểm soát của PGK1 promoter. Nấm men-tiết cụ thể tín hiệu trình tự đã không yêu cầu, kể từ khi nấm ngoại bào enzyme hiệu quả được bài tiết bởi các men [85]. Wort β-glucan là có hiệu quả bị suy thoái và bia filterability đã được cải thiện đáng kể trong pha thí nghiệm bằng cách sử dụng các chủng nấm men chuyển [84, 86]. Labile nhiệt β-glucanase từ lúa mạch, mà là chịu trách nhiệm về β-glucan suy thoái trong malting và nghiền được hợp nhất hạ lưu của một chuỗi tín hiệu α-amylase – tiết chuột và bày tỏ trong S. cerevisiae dưới sự kiểm soát của các quảng bá ADH1 và PGK1, tương ứng [87, 88].Men bia, chuyển đổi với xây dựng này, sản xuất bia với giảm β-glucan nội dung trong các thí nghiệm pha cà phê [81]. Gần đây, β-glucanase của Rhizopus microsporus var.microsporus là đặc trưng [89]. Enzyme này đã được hiển thị để có thể hydrolyze lúa mạch β-glucan và hoạt động tối đa của nó được phát hiện ở nhiệt độ của 50–60◦C. Enzyme này cũng đã có thể làm giảm cả hai độ nhớt của mash pha cà phê và đó lọc, và do đó là một ứng cử viên đầy hứa hẹn cho ứng dụng công nghiệp.
Glucan, pectin và xylan là polysaccharides mà cũng cản trở rượu vang làm rõ. Các polysaccharides là bắt nguồn từ nho hoặc được hình thành bởi các vi sinh vật, tương ứng. Họ có trách nhiệm độ đục, độ nhớt và lọc ngừng. Pectinases và glucanases đã rất thường được thêm vào để phải nho trong rượu vang làm cho nhằm cải thiện filterability [25]. Một số chủng nấm men tái tổ hợp đã được phát triển có thể nhận và tiết ra các enzym. Ví dụ, một men rượu glucanolytic đã được phát triển thể hiện nấm hoặc vi khuẩn β-1,4-glucanases [90, 91]. Gần đây, tái tổ hợp nấm men rượu vang chủng đã được xây dựng mà đã có thể làm suy giảm các vấn đề gây ra nho polysaccharides, glucan và xylan, bằng một cách riêng biệt cách tích hợp Butyrivibrio fibrisolvens END1 glucanase và theTrichoderma reesei XYN2 xylanase gen vào bộ gen của một dòng thương mại men rượu S. cerevisiae [92].