在超高浓(VHG)发酵中,渗透压和乙醇是影响酵母生理活性和发酵性能的主要因素,其可引起酵母活力丧失、发酵滞缓,最终造成乙醇产量降低。因此,如何改善酿酒酵母的多重耐性,促进酵母增殖和代谢是提高发酵效率的关键。本论文以提高酵母对山梨醇和乙醇胁迫的耐受性及其发酵性能为目标,首先较为系统的研究了小麦面筋蛋白水解物(WGH)及其分离组分对酵母增殖、细胞活性及发酵性能的影响,揭示其改善酵母胁迫耐受性和发酵性能的可能机制;然后对具有显著促进酵母增殖与代谢的WGH组分进行分离纯化与结构鉴定,获得结构清晰的目标活性肽;最后利用代谢组学的方法深入探讨了目标活性肽在VHG发酵中调控酵母增殖和发酵性能的可能分子作用机制,以期为提高高浓发酵效率和优质氮源的开发提供理论依据和方法指导。本论文的主要研究结果如下:(1)研究了山梨醇和乙醇胁迫对酵母细胞生长和活性的影响。结果表明:随着胁迫因子浓度的提高,其对酵母生长和细胞活性的抑制程度增大。在1.5 M山梨醇和10%(v/v)乙醇存在的情况下,WGH的补充显著提高了酵母细胞的多重胁迫耐性,促进了酵母的增殖和代谢。(2)探究了大孔树脂D101、DA-201E、AB-8、XAD-16、DM130和HPD-826对WGH的吸附动力学和热力学行为。吸附动力学结果表明:六种大孔树脂均能快速吸附WGH,准二级动力学为描述WGH吸附行为的最佳模型,其吸附过程受颗粒内扩散和表面扩散的共同影响。热力学结果表明:Langmuir和Freundlich吸附等温模型可准确反映六种树脂对WGH的等温吸附行为,且WHG的吸附是一个自发放热的物理吸附过程。XAD-16树脂对WGH具有最突出的吸附和解吸能力,WGH的大孔树脂乙醇洗脱组分的氨基酸组成和分子量(Mw)分布具有明显差异,这是其具有不同的改善酵母增殖和代谢性能,提高酵母多重胁迫耐性的主要原因。(3)考察了WGH超滤组分对酵母抵抗山梨醇和乙醇胁迫能力的影响。WGH经超滤富集后,透过组分(WGH2)中Mw<1 kDa的组分占比高达86.50%。WGH和WGH2可显著提高酵母对渗透压和乙醇胁迫的耐受性,其中WGH2提升效果最好。此外,酵母细胞的耐受性与细胞膜完整性、线粒体膜电位(ΔΨm)及胞内活性氧(ROS)含量密切相关,WGH超滤组分的添加可明显改善酵母细胞膜完整性、维持ΔΨm以及降低胞内ROS含量,从而提高了酵母的多重胁迫耐受性。(4)揭示了WGH及其分离组分(超滤分离组分和大孔树脂分离组分)对两种不同VHG发酵体系中酵母生理活性和发酵性能的影响机制。在VHG发酵中,WGH及其分离组分的补充能显著促进酵母的增殖、增强细胞活力和提高细胞的发酵性能。在两种VHG发酵体系中,WGH的XAD-16大孔树脂40%乙醇分离组分(WGH5)均显示出了最好的酵母发酵促进活性。VHG发酵过程中酵母生理活性和发酵性能的提高主要是由于WGH组分的添加提高了胞内保护性物质(如甘油和海藻糖)的含量、降低了酵母细胞膜通透性、维持了ΔΨm的稳定以及减少了胞内ROS的含量。(5)研究了WGH目标活性肽段对酵母多重胁迫耐受性的影响机制。运用C18柱层析法结合UPLC-ESI-MS/MS技术从WGH5中分离鉴定出了LL、LW、EP、LLL、LLW、LML、LPL和EFPL8种小分子肽,并评价了高浓条件下8种小分子肽促进酵母发酵的效果,结果显示LL、LLL和LML具有促进酵母增殖和提高发酵性能的活性。相关机理研究发现LL、LLL和LML的补充提高了酵母的乙醇脱氢酶(ADH)活性和细胞膜完整性并降低了胞内ROS水平;其中ROS水平的降低主要是由于抗氧化酶系统中的过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的酶活力提高以及非酶抗氧化系统中的还原型谷胱甘肽(GSH)含量升高所致。(6)利用代谢组学分析了二肽LL的添加对VHG发酵中酵母胞内代谢物表达的影响。主成分分析和偏最小二乘法判别分析筛选出了12个主要差异代谢物;与对照组相比,8个重要代谢物上调,4个重要代谢物下调,其中甘油、谷氨酰胺、赖氨酸、苯丙氨酸、正亮氨酸和苹果酸等代谢物差异表达显著。这些主要差异代谢物涉及的代谢通路主要有倍半萜与三萜代谢途径、鞘脂类代谢、丙酮酸代谢、嘌呤代谢和甘油脂代谢等。