IMPROVEMENT OF MUTANT YEAST STRAIN AS STRATER CULTURE TO ENHANCE FLAVOR QUALITY OF ARABICA COFFEE

Abstract

Arabica coffee was the most popular and best-selling type of coffee. However, Thai coffee beans are low quality and priced due to issues in upstream processing. In coffee fermentation, microorganisms are essential in producing metabolites and volatile compounds. This work aims 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 mutant strains could produce higher levels of pectinase enzyme on pectin agar medium than the wild-type strain. UV22-2 could produce pectinase enzyme on pectin agar medium with Pectin degrading index (PDI) up to 50.2% and had an enzyme activity of 332.35 U/ml. It grew well in YM and Mucilage broth with a maximum specific growth rate of 0.59 and 0.49 per hour, respectively. It can use various types of sugar. The sensory cupping evaluation of coffee quality received the highest score of 86 points and had taste notes of green apples, pineapple, caramel, apple cider, yellow flowers, and honey, which were similar to the volatile compounds and the analysis found higher levels of furfuryl alcohol and furfuryl acetate than other samples. Furthermore, the complete genome analysis revealed that UV22-2 had many mutation sites compared to the wild-type strain. These findings suggested that UV22-2 could be an influential starter culture for Arabica coffee fermentation.

กาแฟอะราบิกาเป็นกาแฟที่นิยมและจำหน่ายได้มูลค่าสูง แต่ด้วยปัญหาจากกระบวนการต้นน้ำเป็นสาเหตุให้เมล็ดกาแฟไทยมีคุณภาพไม่คงที่และมีราคาต่ำ ในกระบวนการหมักกาแฟจุลินทรีย์มีบทบาทสำคัญในการสร้างสารเมทาบอไลต์ และ volatile compound ชนิดต่างๆ ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการกลายพันธุ์ การคัดเลือก และศึกษาคุณลักษณะของเชื้อยีสต์สายพันธุ์กลาย Wickerhamomyces anomalus สายพันธุ์ YWP1-3 ที่มีประสิทธิภาพในการเป็นหัวเชื้อในกระบวนการหมักกาแฟอะราบิกาเพื่อเพิ่มคุณภาพทางด้านกลิ่นรสกาแฟ จากการศึกษาพบว่ามีเชื้อยีสต์สายพันธุ์กลาย 6 สายพันธุ์มีความสามารถผลิตเอนไซม์เพกติเนสบนอาหารแข็งสูงกว่าสายพันธุ์ปกติ โดยเชื้อยีสต์สายพันธุ์กลาย UV22-2 มีความเหมาะสมสำหรับใช้เป็นหัวเชื้อเนื่องจากมีความสามารถในการผลิตเอนไซม์เพกติเนสบนอาหารแข็งสูงถึง 50.2 เปอร์เซ็นต์ และมีกิจกรรมของเอนไซม์เพกติเนสในอาหารเหลวเท่ากับ 332.35 U/ml เจริญได้ดีในอาหาร YM broth และ Mucilage broth โดยมีอัตราการเจริญจำเพาะสูงสุดเท่ากับ 0.59 and 0.49 ต่อชั่วโมงตามลำดับ มีความสามารถในการใช้น้ำตาลได้หลากหลายชนิดซึ่งมากกว่าสายพันธุ์ดั้งเดิมถึง 6 ชนิดและจากผลการประเมินคุณภาพกาแฟด้วยวิธีการชิมมีคะแนนสูงถึง 86 คะแนน และมีกลิ่นถั่ว แอปเปิลเขียว สับปะรด คาราเมล แอปเปิลไซเดอร์ ดอกไม้สีเหลือง และน้ำผึ้ง ซึ่งใกล้เคียงกับผลที่วิเคราะห์ทางเคมีที่พบ furfuryl alcohol และ furfuryl acetate สูงกว่าตัวอย่างอื่นๆ นอกจากนี้ผลการวิเคราะห์สารพันธุกรรมทั้งหมดของ UV22-2 พบลำดับเบสของยีนที่มีความแตกต่างจากสายพันธุ์ดั้งเดิมหลายตำแหน่ง ดังนั้นการใช้เชื้อยีสต์สายพันธุ์กลาย W. anomalus UV22-2 เป็นหัวเชื้อจุลินทรีย์ในกระบวนหมักกาแฟอะราบิกาสามารถช่วยเพิ่มคุณภาพทางด้านกลิ่นรสของกาแฟได้อย่างมีประสิทธิภาพ