Комплексное профилирование метаболитов, летучих соединений и геномной аннотации выявляет различные функциональные фенотипы у дрожжей, выделенных из какао
Integrated metabolite, volatile, and genome annotation profiling reveals distinct functional phenotypes in cocoa-derived yeasts
Khadijat Oladayo Ganiyu, Jian Zhao
Аннотация (перевод)
Ферментация какао определяет химический состав предшественников, лежащих в основе аромата шоколада, однако вклад ассоциированных с какао дрожжей на уровне отдельных изолятов остается изученным не до конца. В данном исследовании было проведено сравнение шести видов дрожжей, выделенных из какао, с референсным штаммом Saccharomyces cerevisiae путем профилирования утилизации сахаров, метаболизма органических кислот, образования летучих соединений и таргетной геномной аннотации в контролируемых условиях, моделирующих ферментацию какао. В среде на основе экстракта мякоти какао Kluyveromyces marxianus Y1A, Meyerozyma guilliermondii Y1 и Ogataea polymorpha Y3A продемонстрировали наибольшее истощение сахаров и трансформацию органических кислот, тогда как изоляты Kwoniella Y4 и Y6B сохранили более крупные пулы остаточных сахаров, а Lodderomyces orthopsilosis Y5 показал промежуточный фенотип. В синтетической среде, моделирующей мякоть какао, профили летучих соединений дополнительно разделили изоляты по среднецепочечным жирным кислотам, спиртам, сложным эфирам и карбонильным соединениям. Y3A продемонстрировал устойчивый выход, ассоциированный с этиловыми эфирами жирных кислот, Y1A показал профиль со смещением в сторону ацетатных эфиров, а Y4 показал высокий выход, ассоциированный со сложными эфирами, несмотря на более слабую эффективность первичного использования углерода. Таргетная геномная аннотация показала в целом консервативную поддержку центральных метаболических функций с более четкими различиями в признаках, связанных с сахарозой и сложными эфирами. Таргетный поиск гомологии прояснил ключевые пробелы между геномом и фенотипом, выявив потенциальные гомологи утилизации сахарозы у Y1A и потенциальные гомологи, ассоциированные со сложными эфирами, у Y3A и Y4, которые не были полностью определены с помощью автоматической панели аннотации. В целом комплексный набор данных продемонстрировал четкие различия между изолятами в переработке углерода, метаболизме органических кислот и метаболизме, ассоциированном с летучими соединениями. Y1A и Y3A продемонстрировали наиболее сильные общие профили в протестированных условиях, что подтверждает целесообразность их дальнейшей оценки в исследованиях смешанных культур и пилотных процессах ферментации какао. Таксономическая идентификация на основе генома, статус безопасности, технологическая стабильность и соответствие нормативным требованиям должны быть дополнительно подтверждены перед любым применением в качестве стартовых культур.
Оригинальная аннотация
Cocoa fermentation shapes the precursor chemistry underlying chocolate flavour, but the isolate-level contributions of cocoa-associated yeasts remain incompletely resolved. This study compared six cocoa-derived yeasts with a reference Saccharomyces cerevisiae strain by profiling sugar utilisation, organic-acid turnover, volatile formation, and targeted genome annotation under controlled cocoa-relevant conditions. In cocoa pulp extract-based medium, Kluyveromyces marxianus Y1A, Meyerozyma guilliermondii Y1, and Ogataea polymorpha Y3A showed the strongest sugar depletion and organic-acid transformation, whereas the Kwoniella isolates Y4 and Y6B retained larger residual sugar pools and Lodderomyces orthopsilosis Y5 showed an intermediate phenotype. In synthetic cocoa pulp-simulating medium, volatile profiles further separated isolates across medium-chain fatty acids, alcohols, esters, and carbonyls. Y3A showed sustained fatty acid ethyl ester-associated output, Y1A displayed an acetate-ester-biased profile, and Y4 showed strong ester-associated output despite weaker primary carbon-use performance. Targeted genome annotation showed broadly conserved support for central metabolic functions, with clearer differences in sucrose- and ester-associated features. Targeted homology searches clarified key genome-phenotype gaps by revealing candidate sucrose-utilisation homologues in Y1A and candidate ester-associated homologues in Y3A and Y4 that were not fully resolved by the automated annotation panel. Overall, the integrated dataset showed clear isolate-associated differences in carbon processing, organic-acid turnover, and volatile-associated metabolism. Y1A and Y3A showed the strongest overall profiles under the conditions tested, supporting further evaluation in mixed-culture and pilot-scale cocoa fermentation studies. The genome-based taxonomic assignments, safety status, technological robustness, and regulatory suitability should be further confirmed before any starter-culture application.
Идентификаторы
Canonical: https://research.holos.house/w/e1184955-6e75-4ead-9177-08171cd62f2d
DOI: 10.1016/j.ijfoodmicro.2026.112083
OpenAlex: W7214172950