Published March 13, 2024 | Version v1
Publication Open

Characterization of yeast mutant strains for starter culture in Arabica coffee fermentation

Creators

  • 1. Srinakharinwirot University
  • 2. Kasetsart University
  • 3. National Science and Technology Development Agency
  • 4. National Center for Genetic Engineering and Biotechnology

Description

Arabica coffee is the most popular and best-selling type of coffee. During coffee fermentation, microorganisms are essential for the production of metabolites and volatile compounds that affect coffee flavor quality. This work aimed to study the mutation, selection, and characterization of the Wickerhamomyces anomalus strain YWP1-3 as a starter culture to enhance the flavor quality of Arabica coffee. The results revealed that six mutants could produce relatively high levels of the pectinase enzyme on pectin agar media and exhibited high activity levels, ranging from 332.35 to 415.88 U/ml in mucilage broth. Strains UV22-2, UV22-3, UV41-1 and UV32-1 displayed higher levels of amylase activity than did the wild type. The UV22-2 and UV22-3 mutants exhibited the highest pectin degradation indices of 49.22% and 45.97%, respectively, and displayed significantly enhanced growth rates in nitrogen yeast base media supplemented with various sugars; thus, these mutants were evaluated for their ability to serve as a starter for fermentation of Arabica coffee. The cupping scores of coffees derived from UV22-2 and UV22-3 were 83.5 ± 1.5 and 82.0 ± 2.14, respectively. The volatile compounds in the roasted coffee fermented by UV22-2 were analyzed by GC‒MS, which revealed higher levels of furfuryl alcohol and furfuryl acetate than did the other samples. These findings suggested that UV22-2 could be an influential starter culture for Arabica coffee fermentation.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

قهوة أرابيكا هي النوع الأكثر شعبية والأكثر مبيعًا من القهوة. أثناء تخمير القهوة، تعد الكائنات الحية الدقيقة ضرورية لإنتاج المستقلبات والمركبات المتطايرة التي تؤثر على جودة نكهة القهوة. يهدف هذا العمل إلى دراسة طفرة واختيار وتوصيف سلالة Wickerhamomyces anomalus YWP1 -3 كثقافة بادئة لتعزيز جودة نكهة قهوة أرابيكا. كشفت النتائج أن ستة طفرات يمكن أن تنتج مستويات عالية نسبيًا من إنزيم البكتيناز على وسائط أغار البكتين وأظهرت مستويات عالية من النشاط، تتراوح من 332.35 إلى 415.88 وحدة/مل في مرق الصمغ. أظهرت السلالات UV22 -2 و UV22 -3 و UV41 -1 و UV32 -1 مستويات أعلى من نشاط الأميليز مقارنة بالنوع البري. أظهرت طفرات UV22 -2 و UV22 -3 أعلى مؤشرات تدهور البكتين بنسبة 49.22 ٪ و 45.97 ٪ على التوالي، وعرضت معدلات نمو محسنة بشكل كبير في وسائط قاعدة خميرة النيتروجين المكملة بسكريات مختلفة ؛ وبالتالي، تم تقييم هذه الطفرات لقدرتها على العمل كبداية لتخمير قهوة أرابيكا. كانت درجات الحجامة للقهوة المستمدة من UV22 -2 و UV22 -3 83.5 ± 1.5 و 82.0 ± 2.14 على التوالي. تم تحليل المركبات المتطايرة في القهوة المحمصة المخمرة بالأشعة فوق البنفسجية 22-2 بواسطة GC-MS، والتي كشفت عن مستويات أعلى من كحول الفورفوريل وأسيتات الفورفوريل مقارنة بالعينات الأخرى. أشارت هذه النتائج إلى أن UV22 -2 يمكن أن يكون ثقافة بداية مؤثرة لتخمير قهوة أرابيكا.

Translated Description (French)

Le café Arabica est le type de café le plus populaire et le plus vendu. Pendant la fermentation du café, les micro-organismes sont essentiels à la production de métabolites et de composés volatils qui affectent la qualité de la saveur du café. Ce travail visait à étudier la mutation, la sélection et la caractérisation de la souche YWP1-3 de Wickerhamomyces anomalus en tant que culture de départ pour améliorer la qualité aromatique du café Arabica. Les résultats ont révélé que six mutants pouvaient produire des niveaux relativement élevés de l'enzyme pectinase sur des milieux de gélose à la pectine et présentaient des niveaux d'activité élevés, allant de 332,35 à 415,88 U/ml dans un bouillon de mucilage. Les souches UV22-2, UV22-3, UV41-1 et UV32-1 présentaient des niveaux plus élevés d'activité amylase que le type sauvage. Les mutants UV22-2 et UV22-3 présentaient les indices de dégradation de la pectine les plus élevés de 49,22 % et 45,97 %, respectivement, et présentaient des taux de croissance significativement améliorés dans les milieux de base de levure azotée supplémentés en divers sucres ; ainsi, ces mutants ont été évalués pour leur capacité à servir de levain pour la fermentation du café Arabica. Les scores de dégustation des cafés dérivés des UV22-2 et UV22-3 étaient de 83,5 ± 1,5 et 82,0 ± 2,14, respectivement. Les composés volatils dans le café torréfié fermenté par UV22-2 ont été analysés par GC‒MS, qui a révélé des niveaux plus élevés d'alcool furfurylique et d'acétate de furfuryle que les autres échantillons. Ces résultats suggèrent que l'UV22-2 pourrait être une culture de démarrage influente pour la fermentation du café Arabica.

Translated Description (Spanish)

El café arábica es el tipo de café más popular y más vendido. Durante la fermentación del café, los microorganismos son esenciales para la producción de metabolitos y compuestos volátiles que afectan la calidad del sabor del café. Este trabajo tuvo como objetivo estudiar la mutación, selección y caracterización de la cepa YWP1-3 de Wickerhamomyces anomalus como cultivo iniciador para mejorar la calidad del sabor del café Arábica. Los resultados revelaron que seis mutantes podían producir niveles relativamente altos de la enzima pectinasa en medios de agar pectina y exhibieron altos niveles de actividad, que van desde 332.35 a 415.88 U/ml en caldo de mucílago. Las cepas UV22-2, UV22-3, UV41-1 y UV32-1 mostraron niveles más altos de actividad de amilasa que el tipo salvaje. Los mutantes UV22-2 y UV22-3 exhibieron los índices de degradación de pectina más altos de 49.22% y 45.97%, respectivamente, y mostraron tasas de crecimiento significativamente mejoradas en medios base de levadura nitrogenada suplementados con diversos azúcares; por lo tanto, se evaluó la capacidad de estos mutantes para servir como iniciador para la fermentación del café Arábica. Las puntuaciones de catación de los cafés derivados de UV22-2 y UV22-3 fueron 83,5 ± 1,5 y 82,0 ± 2,14, respectivamente. Los compuestos volátiles en el café tostado fermentado por UV22-2 se analizaron por GC-MS, que reveló niveles más altos de alcohol furfurílico y acetato de furfurilo que las otras muestras. Estos hallazgos sugirieron que la UV22-2 podría ser un cultivo iniciador influyente para la fermentación del café Arábica.

Files

s41598-024-56298-6.pdf.pdf

Files (1.2 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:a1cba9478621983a0e8a5bf2ceb9a178
1.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
توصيف سلالات طفرات الخميرة لزراعة البادئ في تخمير قهوة أرابيكا
Translated title (French)
Caractérisation des souches mutantes de levure pour la culture de démarrage dans la fermentation du café Arabica
Translated title (Spanish)
Caracterización de cepas mutantes de levadura para cultivo iniciador en fermentación de café Arábica

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4392751793
DOI
10.1038/s41598-024-56298-6

Is supplement to
https://openalex.org/W4238526718 (Other)
https://openalex.org/W2605091008 (Other)
https://openalex.org/W2393376086 (Other)
https://openalex.org/W2360468260 (Other)
https://openalex.org/W2359035481 (Other)
https://openalex.org/W2072258527 (Other)
https://openalex.org/W2056573715 (Other)
https://openalex.org/W2003412763 (Other)
https://openalex.org/W1851196291 (Other)
https://openalex.org/W1784639595 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Thailand

References

  • https://openalex.org/W1873391629
  • https://openalex.org/W1970141632
  • https://openalex.org/W1979579263
  • https://openalex.org/W1981433254
  • https://openalex.org/W1982870713
  • https://openalex.org/W1991384982
  • https://openalex.org/W2029743389
  • https://openalex.org/W2030728458
  • https://openalex.org/W2044680700
  • https://openalex.org/W2044910691
  • https://openalex.org/W2053329037
  • https://openalex.org/W2076448723
  • https://openalex.org/W2081445906
  • https://openalex.org/W2083175872
  • https://openalex.org/W2106593481
  • https://openalex.org/W2121963480
  • https://openalex.org/W2131938887
  • https://openalex.org/W2148041910
  • https://openalex.org/W2150294326
  • https://openalex.org/W2587141349
  • https://openalex.org/W2768875955
  • https://openalex.org/W2793288187
  • https://openalex.org/W2796322472
  • https://openalex.org/W2810787826
  • https://openalex.org/W2920828245
  • https://openalex.org/W2949471516
  • https://openalex.org/W2977138598
  • https://openalex.org/W2987464839
  • https://openalex.org/W3039481506
  • https://openalex.org/W3044235879
  • https://openalex.org/W3179884854
  • https://openalex.org/W3184504512
  • https://openalex.org/W4226383428
  • https://openalex.org/W4254551702
  • https://openalex.org/W4281682783
  • https://openalex.org/W4281779222
  • https://openalex.org/W4392751793
  • https://openalex.org/W60648455
  • https://openalex.org/W767175087