Comparison of volatile and non-volatile metabolites produced by Saccharomycopsis fibuligera KJJ81, Saccharomycopsis fibuligera KPH12 and Saccharomyces cerevisiae S288C (a reference strain) according to cultivation times

Abstract

본 연구에서는 누룩에 존재하는 Saccharomycopsis fibuligera KJJ81와 Saccharomycopsis fibuligera KPH12의 대사체를 참조균주 Saaccharomyces cerevisiae S288C와 함께 분석을 수행하였다. 배양시간에 따라 생성되는 두 균주의 휘발성 대사체와 비휘발성 대사체를 참조균주와 비교 분석 하였다. S. fibuligera KJJ81는 YPD 액체배지에 0시간, 6시간, 16시간, 24시간 동안 배양하였다. 휘발성 대사체 추출 방법으로는 stir bar sorptive extraction (SBSE)방법을 사용하였으며, GC-MS를 이용해 분석하였다. 비휘발성 대사체는 fast filtration 방법으로 추출한 뒤 유도체화 하여 GC-TOF/MS를 이용하여 분석하였다. AMDIS를 이용하여 데이터를 처리한 뒤, PLS-DA와 PCA를 이용하여 S. fibuligera KJJ81 와 S.fibuligera KPH12 시료 군집에 영향을 미치는 주요 대사체를 선정하였다. ). 2-Phenylethyl acetate, 3-methylbutyl acetate 그리고 5-hexyloxan-2-one (γ-decalactone)은 KJJ81 그룹과 KPH12 그룹의 주요 대사체로 선정되었다 (VIP>0.9). 특히, 2-phenylethyl acetate와 3-methylbutyl acetate는 KJJ81 그룹 16시간과 24시간 배양시료에서 다른 두 균주와 비교하였을 때, 높은 정량 값이 나타났다. Phenylalanine과 leucine은 2-phenylethyl acetate와 3-methylbutyl acetate의 전구체이다. Phenylalanine과 leucine은 KJJ81 그룹의 주요 비휘발성 대사체로 선정되었고 (VIP>0.9) 휘발성대사체와 마찬가지고 KJJ81 그룹의 16시간 배양 시료에서 가장 높은 값이 정량 되었다. γ-decalactone은 KPH12 그룹에서 두 균주와 비교 하였을 때 모든 배양시간 시료에서 높은 정량 값을 보였다. Trehalose는 Saccharomycopsis fibuligera 균주의 대표적인 대사산물로써 KJJ81과 KPH12 그룹에서 모두 주요 비휘발성 대사체로서 선정되었다. Trehalose는 다른 비휘발성 대사체들에 비해 매우 높은 양의 값이 정량되었고, 배양 시간에 따라 정량 값이 증가하는 경향을 보였다. 마지막으로 이 논문은 S. fibuligera KJJ81과 S. fibuligera KPH12의 대사체 비교에 대해 연구한 첫 번째 연구라는 의의를 갖는다.;Saccharomycopsis fibuligera KJJ81 and Saccharomycopsis fibuligera KPH12 are amylolytic yeasts obtained from nuruk, a mixed microbial strains starterbin Korea. In this study, we compared the profiles of volatile and non-volatile metabolites produced by S. fibuligera KJJ81, S. fibuligera KPH12 and Saccharomyces cerevisiae S288C (a reference strain) at cultivated in YPD broth according to cultivation times. Volatile metaboiltes were extracted by stir bar sorptive extraction (SBSE) method and analyzed using GC-MS (quadrupole). Non-volatile metabolites were extracted with fast filtration method and derivatized before GC-TOF/MS analysis. All the datasets obtained were analyzed by multivariate statistical analysis such as principal component analysis (PCA) and partial least squares-discriminant analysis (PLS-DA). 2-Phenylethyl acetate, 3-methylbutyl acetate and 5-hexyloxan-2-one (γ-decalactone) were detected as major metabolites (VIP>0.9) of both KJJ81 and KPH12 groups. In particular, 2-phenylethyl acetate and 3-methylbutyl acetate showed higher levels in KJJ81 compared to KPH12 group after 16 hours cultivation. The precursors of both esters, phenylalanine and leucine, were determined as major non-volatile metabolites (VIP>0.9) in KJJ81 group and detected at the highest levels in cultivated for 16 hours. The level of γ-decalactone was higher in throughout the all cultivation times compared to KPH12 group. The high level of trehalose was found and continuously increased in both KJJ81 and KPH12 groups. To the best of our knowledge, this is the first time study on comparison of metabolites of S. fibuligera KJJ81 and S. fibuligera KPH12.