乳酸乳球菌發(fā)酵稀奶油過程中甲基酮的合成代謝調控.pdf

1、甲基酮是一類重要的發(fā)酵乳制品風味物質，也是重要的香料及合成香料的中間體?；瘜W合成的甲基酮風味單一，與乳制品需要的天然甲基酮風味相差甚遠，因此微生物發(fā)酵合成甲基酮是現(xiàn)在的研究熱點。乳酸乳球菌乳酸亞種是乳制品發(fā)酵工業(yè)中重要的發(fā)酵劑，也是最為常用的誘導表達型宿主菌，具有重要的經(jīng)濟價值，研究表明乳酸乳球菌乳酸亞種對于發(fā)酵乳制品中甲基酮的產量有重要影響，但是目前乳酸乳球菌乳酸亞種甲基酮合成途徑和代謝調控機制尚不清楚。本論文研究不同培養(yǎng)基成分和發(fā)酵

2、條件下乳酸乳球菌乳酸亞種甲基酮合成途徑關鍵酶活力的變化，從酶學水平闡述乳酸乳球菌乳酸亞種在不同培養(yǎng)條件下，甲基酮合成代謝體系的響應及細胞自身的代謝調控機理，完善乳酸乳球菌乳酸亞種甲基酮合成代謝調控機制理論。
　　使用SPME-GC-MS技術分析稀奶油及其發(fā)酵產品揮發(fā)性物質，稀奶油中共檢出21種揮發(fā)性物質，主要為揮發(fā)性脂肪酸、甲基酮類、內酯和其他一些揮發(fā)性化合物。乳酸乳球菌發(fā)酵稀奶油共檢出15種揮發(fā)性物質，主要成分為4種脂肪酸和4種

3、甲基酮。經(jīng)過揮發(fā)性物質種類和相對含量的分析證明乳酸乳球菌具有提高發(fā)酵稀奶油甲基酮產量的能力。通過主成分分析、相對氣味活度值（ROAV）和感官評價確定乳酸乳球菌乳酸亞種單獨發(fā)酵稀奶油關鍵風味化合物有5種：2-十一烷酮、2-壬酮、壬醛、庚醛、己醛（ROAV≥1），同時，丁酸、己酸、2-十三烷酮、2-庚酮對總體風味發(fā)揮著重要的修飾作用（0.1≤ROAV＜1）。
　　乳酸乳球菌乳酸亞種進行甲基酮合成主要是在穩(wěn)定期進行的。棕櫚酸可以抑制乳酸

4、乳球菌的生長，同時可以誘導β-氧化能力，證明β-氧化能力是乳酸乳球菌抵抗脂肪酸抑菌作用的應激機制。通過檢測到脂酰-CoA脫氫酶、烯脂酰CoA水合酶、β-羥脂酰-CoA脫氫酶、硫解酶和硫酯酶的活力，證明乳酸乳球菌乳酸亞種中存在β-氧化途徑及硫酯酶，結合文獻資料和氣質分析數(shù)據(jù)，以及結合底物和營養(yǎng)因子對甲基酮合成途徑的影響，證明乳酸乳球菌乳酸亞種合成甲基酮的主要途徑是不完全β-氧化途徑。
　　棕櫚酸能夠誘導乳酸乳球菌乳酸亞種β-氧化能力

5、，但是誘導能力有所不同。在30℃、pH6～7培養(yǎng)條件下可以獲得較高的乳酸乳球菌乳酸亞種β-氧化能力?？扇苄蕴牵ㄆ咸烟?、果糖、蔗糖、乳糖和半乳糖）可以保持或者抑制硫解酶的活力，有利于調控甲基酮的產生。Ca2+和Mg2+可以誘導脂酰-CoA脫氫酶的活力，但是1 mmol/L-Fe2+或者12 mmol/L-Mg2+抑制脂酰-CoA脫氫酶的活力。Mg2+、Ca2+、Fe2+和Cu2+能夠誘導烯脂酰-CoA水合酶的活力，抑制β-羥脂酰-CoA脫

6、氫酶的活力，誘導硫解酶的活力。乳酸乳球菌在不同培養(yǎng)條件下fadA基因的表達量差異顯著（p<0.05），其中鈣處理條件下的表達量是正常培養(yǎng)條件下的3.02倍，果糖處理條件下的表達量是正常培養(yǎng)條件下的28.71倍。
　　中短鏈脂肪酸（辛酸 C8:0）和長鏈脂肪酸（棕櫚酸 C16:0）可以刺激乳酸乳球菌硫酯酶的活力。果糖可以顯著誘導硫酯酶的活力，抑制硫解酶的活力。根據(jù)關鍵酶活力之間的相關性和回歸分析，可溶性糖和銅離子獲得的硫酯酶和烯脂酰

7、-CoA水合酶活力變化呈顯著相關性（p＜0.05）。Mg2+、Ca2+、Fe2+和Cu2+都可以抑制硫酯酶的活力。鈣離子濃度與硫解酶活力之間有顯著的相關性。經(jīng)果糖、鈣離子和棕櫚酸調控的乳酸乳球菌乳酸亞種發(fā)酵稀奶油后，與未經(jīng)調控的菌種相比，甲基酮的總相對含量是對照組的1.29倍，研究結果表明，通過對甲基酮合成過程中關鍵酶的調控，可以顯著地提高乳酸乳球菌乳酸亞種代謝合成甲基酮的能力。
　　因此，脂肪酸、發(fā)酵條件、可溶性糖類和金屬離子可