我国是世界最大的苹果生产基地,但由于深加工产品单一,严重制约我国苹果种植业和加工业的深度发展,而苹果酿酒能够带动苹果产业的多元化发展。苹果酒是世界上仅次于葡萄酒的第二大果酒,但香气不足严重制约苹果酒的发展,因此开展酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)合成苹果酒特征香气的代谢机制研究十分必要,找到其合成过程的中间产物及酶类、探明其代谢机制,以便更好的控制苹果酒香气形成。本课题采用酿酒酵母CICC 31084做发酵菌种,分别以未添加氨基酸的模拟体系、添加氨基酸的模拟体系以及苹果汁进行发酵试验,监测发酵过程中酵母生长情况,葡萄糖、氨基酸、丙酮酸及主要香气物质(异戊醇、苯乙醇、乙酸异戊酯、乙酸苯乙酯、辛酸乙酯、辛酸等)的含量变化和关键酶的活性变化;并对关键酶活性和香气成分进行了相关分析,对物质进行了通径分析。主要研究结果如下:1.在发酵过程中,氨基酸和葡萄糖的含量逐渐下降,并在发酵后期趋于稳定;丙酮酸的含量逐渐积累,直至达到最大值后开始下降。在添加氨基酸模拟汁和苹果汁中,由于氨基酸的添加,酵母细胞对葡萄糖的消耗速率明显加快,丙酮酸的生成量也极大提高,并提前出现最大值。2.只有葡萄糖存在而不添加氨基酸的体系中,各香气物质在发酵过程中不断积累,最大含量均小于0.5 mg/L。在添加氨基酸模拟汁和苹果汁中,由于氨基酸的添加,各香气物质的含量均有所增加,尤其是与氨基酸对应的醇类和酯类物质的含量增加明显:亮氨酸的添加提高了异戊醇、乙酸异戊酯的生成量;苯丙氨酸的添加提高了苯乙醇、乙酸苯乙酯的生成量。在只添加苯丙氨酸的体系中,关键酯类物质的含量由高到低依次为乙酸苯乙酯、辛酸乙酯、己酸乙酯、乙酸异戊酯;在只添加亮氨酸的体系中,关键酯类物质的含量由高到低依次为乙酸异戊酯、辛酸乙酯、己酸乙酯、乙酸苯乙酯;而在两种氨基酸都存在的苹果汁体系中,乙酸苯乙酯和乙酸异戊酯的含量都明显高于其他两种酯类物质,酯类物质的含量由高到低依次为乙酸苯乙酯、乙酸异戊酯、辛酸乙酯、己酸乙酯。3.只有葡萄糖存在而不添加氨基酸的体系中,随着发酵过程中葡萄糖的快速消耗,糖酵解过程中的关键酶(己糖激酶、6-磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶)的活性显著升高,且彼此之间呈显著正相关(p<0.05);而糖酵解关键酶活性与丙酮酸脱羧酶、乙醇脱氢酶则无明显相关性(p>0.05)。在体系中添加氨基酸后,转氨酶、丙酮酸激酶的活性显著升高,乙酰辅酶A的含量也明显增加。添加亮氨酸的模拟体系中,丙酮酸激酶与乙酰辅酶A显著相关;苯丙氨酸模拟汁中,丙酮酸激酶与苯丙氨酸转氨酶显著相关。4.在未添加氨基酸的模拟汁发酵过程中发现,丙酮酸激酶与丙酮酸、酯类和醇类的形成呈显著正相关,但与酸类物质无显著相关性;乙醇脱氢酶活性与辛酸乙酯的形成呈显著负相关。在添加亮氨酸的模拟体系中,亮氨酸转氨酶与丙酮酸、乙酸异戊酯、己酸乙酯显著相关;丙酮酸激酶与葡萄糖、亮氨酸、辛酸、醇类、酯类都具有显著相关性;乙酰辅酶A与亮氨酸、辛酸、异戊醇、苯乙醇、癸酸乙酯都具有显著相关性。在添加苯丙氨酸的模拟体系中,苯丙氨酸转氨酶与丙酮酸、己酸、苯乙醇、大部分酯类都具有显著正相关性;丙酮酸激酶与葡萄糖、苯丙氨酸、酸类、醇类、酯类都具有显著相关性;乙酰辅酶A仅与丙酮酸具有显著正相关性。5.综合模拟汁和苹果汁的通径分析发现,葡萄糖和丙酮酸的通径系数大于亮氨酸和丙酮酸、苯丙氨酸和丙酮酸的通径系数,表明葡萄糖对丙酮酸的影响作用大于亮氨酸、苯丙氨酸对丙酮酸的直接影响。由于可逆反应的存在,氨基酸和对应醇类物质的通径系数不高。醇类和对应的酯类物质通径系数较大,有强烈的影响作用。