酵母の世界 No.1-4｜Saccharomyces kudriavzevii：低温に強い野生酵母

このシリーズでは、パン・ビール・ワイン・発酵食品を支える酵母たちを、研究者の視点から少しずつ紹介しています。
★酵母の世界を巡るためのまとめページを作成してます↓

前回は、キトラ古墳から見つかった Yamadazyma kitorensis（ヤマダザイマ・キトレンシス） を紹介しました！

今回は、Saccharomyces kudriavzevii（サッカロマイセス・クドリアフゼビイ）を紹介します！

この種の酵母は、日本で最初に見つかりました。
そしてその特徴は低い温度でも生育しやすいことです。

そして、その性質は自然界だけで終わらず、ワインやビールの発酵にもつながっています！

日本の自然環境から見つかった酵母

S. kudriavzevii は、2000年に新種として正式に記載された Saccharomyces 属の酵母です。

最初に見つかった株は、日本の腐敗した葉や土壌に由来しました。
そしてその後、この酵母はヨーロッパでも見つかりました。例えば、ポルトガルやフランスではオークの樹皮から野生株が分離されています。

つまり、日本だけに暮らす酵母ではなく、森林のような自然環境に生息する野生の Saccharomyces の一種と考えられています。

ここで注目したいのが、こうした自然環境では季節によって温度が大きく変わることです！

そのため、S. kudriavzevii は、パンや酒づくりで広く使われる Saccharomyces cerevisiae （サッカロマイセス・セレビシエ）と比べて、低温条件で生育しやすい性質を持っています。

自然界で見つかったこの違いが、後に醸造の世界でも重要になっていきます。

低温でも発酵を続ける

温度が下がると、酵母の細胞内で起こる化学反応は遅くなります。
糖を分解する反応やエネルギーをつくる反応の速度も変わるため、細胞内で物質や電子の流れのバランスが崩れやすくなります。

それでも S. kudriavzevii は、低温条件で比較的よく生育し、発酵を進めることができます。

その特徴の一つとして注目されているのが、グリセロールの生産です！

酵母が糖を分解すると、その途中で電子を受け取った分子が生じます。
これを次の反応でうまく処理できないと、代謝全体が滞ってしまいます。

グリセロールをつくる反応は、こうした余った電子を受け取る出口の一つになります！
そのため、低温で代謝のバランスが崩れやすいときに、グリセロールへ一部の糖を流すことは、細胞内の反応を進める助けになると考えられています。

実際、S. kudriavzevii と S. cerevisiae を比較した研究では、特に14℃の低温条件で、S. kudriavzevii の方がグリセロールを多くつくり、反対にエタノールへの流れが少なくなる傾向が報告されています。

つまり S. kudriavzevii は、低温になると糖をすべて同じ経路へ流すのではなく、一部をグリセロール生産へ回すことで、細胞内の代謝バランスを調整していると考えられます。

グリセロール生産は、低温適応を支える仕組みの一つです。
さらに、細胞膜の性質やエネルギー生産なども調整され、こうした複数の変化によって、低い温度でも細胞全体の働きを維持しやすくなっています。

野生酵母の性質がワイン酵母へ

ヨーロッパのワインやビールからは、少し変わった酵母が見つかっています。

それが、S. cerevisiae と S. kudriavzevii が交雑して生まれたハイブリッド酵母です！

このハイブリッド酵母は、両方の酵母に由来する遺伝情報を一つの同じ細胞の中に持っています。

S. cerevisiae は、糖を発酵してエタノールをつくる能力や、アルコールの多い環境で生きる力に優れています。

一方、S. kudriavzevii は低温に強い。

そのため自然交雑株の中には、発酵力と低温適応をあわせ持つ株がありました！
実際、8〜12℃のような低温条件で調べると、S. kudriavzevii に由来する遺伝情報を多く持つハイブリッドほど、低温で良好な生育を示す傾向も報告されています。

これはワインづくりで重要です。

ワインを10〜15℃程度の低温で発酵すると、香りに関わる成分を保ちやすくなる一方、発酵が遅くなったり止まったりするリスクも高くなります。

そこで、10〜15℃よりも低温でも働けるハイブリッド酵母が価値を持ちます！

実際に S. cerevisiae × S. kudriavzevii の自然交雑株は、低温ワイン発酵で良好な性能や香気成分の生産を示すことが報告されました！

おわりに

Saccharomyces kudriavzevii（サッカロマイセス・クドリアフゼビイ） は、日本の自然環境から最初に見つかった野生酵母です。

その後の研究から見えてきたのは、低い温度でも細胞の働きを保ちやすいという特徴でした。

そしてヨーロッパの醸造環境では、その性質が S. cerevisiae とのハイブリッド酵母の中にも残り、低温での発酵に活かされています。

自然界で寒さに適応した酵母の性質が、別の酵母との交雑を通して、ワインやビールの発酵に活かされる。

次回は、沖縄の土壌から見つかった酵母 Lipomyces okinawensis（リポマイセス・オキナワエンシス）を紹介します！

この酵母が属する Lipomyces は、土壌に暮らし、細胞の中に油をためることで知られる酵母の仲間です。

日本全国の土壌を調べると、当時知られていた Lipomyces 属30種のうち24種が見つかりました。

なぜ日本の土壌には、これほど多様な Lipomyces が暮らしているのでしょうか？

次回は、沖縄で見つかった一つの酵母から、日本の土壌に広がる「油をためる酵母」の世界を見ていきます！

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参考文献

Naumov GI, et al. Three new species in the Saccharomyces sensu stricto complex: Saccharomyces cariocanus, Saccharomyces kudriavzevii and Saccharomyces mikatae. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2000;50(5):1931–1942.

Arroyo-López FN, et al. Modulation of the glycerol and ethanol syntheses in the yeast Saccharomyces kudriavzevii differs from that exhibited by Saccharomyces cerevisiae and their hybrid. International Journal of Food Microbiology. 2010.

Erny C, et al. Ecological success of a group of Saccharomyces cerevisiae/Saccharomyces kudriavzevii hybrids in the Northern European wine-making environment. Applied and Environmental Microbiology. 2012;78(9):3256–3265.

Ortiz-Tovar G, et al. A comparison of the performance of natural hybrids Saccharomyces cerevisiae × Saccharomyces kudriavzevii at low temperatures reveals the crucial role of their S. kudriavzevii genomic contribution. International Journal of Food Microbiology. 2018;274:12–19.

Tronchoni J, et al. Transcriptomic analysis of Saccharomyces cerevisiae × Saccharomyces kudriavzevii hybrids during low temperature winemaking. BMC Genomics. 2017;18:772.

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