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레포트 | 아라비카 커피 발효에 관여하는 펙틴 분해 효소 (동아프리카) (2006)
날짜
2018-05-28 13:30:22
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348

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아라비카 커피 발효에 관여하는 펙틴 분해 효소 (동아프리카)  (2006)

 

원제 : Pectin degrading enzymes in yeasts involved in fermentation of Coffea arabica in East Africa

 

저자 : Wafa Masoud, Lene Jespersen

 

요약 :

  커피 발효 중의 주요 이스트균인 Pichia anomala 6계통(), Pichia kluyvery 4계통, Hanseniaspora uvarum 2계통이 폴리갈락투로닌산(TPA) 및 커피액(CB) 속에서 폴리갈락투로네이즈(PG), 펙틴 에스테레이즈(PE), 펙틴 리에이즈(PL) 를 생성하는 능력에 대해 연구하였다. 비교군으로는 코코아에서 추출하였으며 PG 생산성이 높은 것으로 보고된 Kluyeromyces marxianus CCT 3172 을 사용하였다.

  YPA 배양액에서의 PG 생산성 비교 실험에서는 K. marxianus CCT 3172, P. anomala S16, P. kluyveri S13Y4 가 가장 활동성이 컸다. 효소 분석 결과, 실험 대상인 이스트 균종 네 가지는 PG 는 생성하였으나 PE, PL 은 아무도 생산해 내지 못했다. P. anomala S16, P. kluyveri S13Y4 YPA 배양액에서보다는 커피액 속에서 PG 생산량이 더 많았다. K. marxianus CCT 3172, P. anomala S16, P. kluyveri S13Y4 pH 3.0-8.0, 15-40도 온도로 맞춰 둔 YPA 에서 배양한 경우, 위 세 균종은 PH 6.0, 30도에서 PG 생산량이 가장 높았다. K. marxianus CCT 3172, P. anomala S16 PG 생성은 pH 5.5, 40도가 최적이었다. 그에 비해 P. kluyveri S13Y4 pH 5.0, 50도에서 활동성이 가장 높았다.

  이스트 균종별로 세포 외 PG 효소 활동성은 유의하게 달랐으며 같은 종에서도 균주별로 활동성이 유의하게 달랐다. P. anomala, P. kluyveri PG 균 생성량이 높았다. 그러므로, 위 두 균종 계통이 커피 발효 중 펙틴 분해에 관여할 가능성이 크다.

 

주요 내용 :

 - 펙틴성 점액질 제거에 관여하는 미생물에 관한 문헌 기록 : (2006 이전)

  Vaughn (1958) : 건식, 반건식 브라질 커피에서 펙틴 분해 능력이 있는 그람 음성 박테리아균(Aerobacter, Escherichia ) Bacillus , 사상균 분리

  Frank (1965) : 수세식 하와이 커피에서 점액질 분해와 관련하여 Erwinia, Escherichia , 특히 Erwinia dissolvens 분리

  Agate and Bhat (1966) : 인도 산 로부스타 커피에서 Kluyveromyces marxianus, Saccharomyces bayanus, Saccharomyes cerevisiae var. ellipsoideus, Schizosaccharomyces 종이 펙틴 분해 활동을 하는 것을 발견

  Masoud (2004) : 탄자니아 산 아라비카 커피에서 주요 균종으로 P. anomala, P. kluyveri, H. uvarum 확인

 

- 펙틴과 펙틴 분해 :

  Be Miller (1986) : 펙틴은 디-갈락투로닌산 잔기가 알파-1,4-결합하여 형성된 호모갈락투로난 사슬로 구성된 헤테로 다당류

  펙틴 분해 효소로서 펙틴에스테레이즈(PE)는 메틸 에스테르기를 수화시켜 펙틴에서 에스테르기를 떼어 내며, 디폴리머레이즈(중합 해제 효소)는 호모갈락투로난 사슬에 직접 개입하여 사슬을 끊어 내는 것으로 글리코시드 결합을 수화시키는 폴리갈락투로네이즈(PG), 에스테르화한 디-갈락투로닌산에서 베타-제거 반응으로 글리코시드 결합을 끊는 리에이즈(PL) 가 있음.

  이스트가 생성하는 펙틴 분해 효소는 주로 PG 로서 이러한 이스트로는 Rhodotorula , Cryptococcus albidus, K. marxianus 및 일부 Candida 종이 있음

 

- 실험 결과 :

  본 실험 대상인 이스트 균종에서는 PG 생성만 확인되었음, 문헌에 따르면 펙틴 분해성 이스트에서 주로 생성되는 효소는 PG

  Gainvors (1994) : 와인에서 추출한 S. cerevisiae 의 경우 펙틴 에스테레이즈, 펙틴 리에이즈르 생성할 수 있음.

  Vaughn (1969) : 올리브 연화에 관여하는 Rhodotorula 종은 펙틴 에스테레이즈를 분비함.

  YPA 배양액에 글루코스를 첨가하지 않은 경우, 이스트는 거의 성장하지 못하며 PG 활동도 없음. 이는 연구 대상인 이스트는 폴리갈락투로닌산을 유일한 탄소 공급원으로 삼아 활동할 수는 없다는 것 (이스트 활동에는 글루코스나 프럭토스 등의 단당류가 필요하다는 것) 을 나타냄. / 수확기의 커피 열매 내 글루코스, 프럭토스 함량은 각각 건조 무게비 0.03%, 0.04%

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  이스트의 최적 활동 pH 6.0, 최적 활동 온도는 30도이며 30도를 넘어서면 효소 분비량이 급격히 감소

  효소의 활동성은 균종별로 다르며 pH 5.0-5.5 에서 최적, 온도는 40-50도이며 50도를 넘어서면 활동성이 급격히 떨어지며 70도에서 비활성화됨.

  

 

참조 :

 Vaughn, R.H., Camargo, R., Falanghe, H., Mello-Ayres, G., Serzedello, A., 1958. Observations on the microbiology of the coffee fermentation in Brazil. Food Technol. 12, 357–57

 Frank, H.A., Lum, N.A., Dela Cruz, A.S., 1965. Bacteria responsible for mucilage-layer decomposition in Kona coffee cherries. Appl. Microbiol. 13, 201–207

 Agate, A.D., Bhat, J.V., 1966. Role of pectinolytic yeasts in the degradation of mucilage layer of Coffea robusta cherries. Appl. Microbiol. 14, 256–260.

 Masoud, W., Cesar, L.B., Jespersen, L., Jakobsen, M., 2004. Yeast involved in fermentation of Coffea arabica in East Africa determined by genotyping and by direct denaturating gradient gel electrophoresis. Yeast 21, 549–556

 Be Miller, J.N., 1986. An introduction to pectins: structure and properties. In: Fishman, M.L., Jen, J.L. (Eds.), Chemistry and Function of Pectins. ACS symposium, Washington DC, pp. 2–12

 Gainvors, A., Frezier, V., Lemaresquier, H., Lequart, C., Aigle, M., Belarbi, A., 1994. Detection of polygalacturonase, pectin-lyase, and pectin-esterase activities in a Saccharomyces cerevisiae strain. Yeast 11, 1493–1499.

 

인용 (MLA) :

Masoud, Wafa, and Lene Jespersen. "Pectin degrading enzymes in yeasts involved in fermentation of Coffea arabica in East Africa." International journal of food microbiology 110.3 (2006): 291-296.

 


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