贝莱斯芽胞杆菌CS1.13生物合成TTMP相关基因分析及其发酵调控

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作   者：

白丽君;  兰箐松;  张旭旭;  鲁紫瑶;  方海宇;  刘君;  禹艳春;  蒋雪薇; 

作者机构：

长沙理工大学食品与生物工程学院;  湖南省调味品发酵工程技术研究中心; 

关键词：

四甲基吡嗪;  贝莱斯芽胞杆菌;  发酵调控;  基因注释; 

期刊名称：

中国食品学报

i s s n：

1009-7848

年卷期：

2024 年 24 卷 010 期

页   码：

37-46

摘   要：

为解析芽胞杆菌四甲基吡嗪（TTMP）生物合成途径，对筛选自高盐稀态酱醪的贝莱斯芽胞杆菌CS1.13全基因组进行注释，结合固态发酵研究其TTMP的生物合成途径及调控特征，结果显示：COG、GO及碳水化合物活性酶注释发现CS1.13参与氨基酸代谢及转运、碳水化合物代谢及转运，编码糖苷水解酶基因丰富，KEGG注释发现CS1.13具有完整的TTMP关键底物——乙偶姻的代谢通路。固态发酵过程研究发现，发酵72 h还原糖及氨基酸态氮含量分别升高53.63,8.28 g/kg,TTMP积累159.86 mg/kg，证明CS1.13具有良好的碳氮代谢能力及TTMP合成潜力。根据TTMP合成通路，选择苏氨酸、醋酸、丙酮酸及2,3-丁二醇等关键物质研究TTMP生物合成的调控，分别添加上述物质2,0.2,0.2 mg/g和0.8 mg/g时，TTMP积累量达到最大值，较对照样分别提高了32.82%,10.30%,222.46%,160.93%。随着添加物含量的增加，TTMP积累量下降。除氨基供体苏氨酸外，碳架供体醋酸、丙酮酸或2,3-丁二醇在较低浓度时更利于3种吡嗪（TTMP、2,5-二甲基吡嗪及2,3,5-三甲基吡嗪）的积累。过多的碳架供体反而有利于丁二酮系化合物的积累，说明氨基供体和碳架供体对TTMP的合成具有调控作用。TTMP生物合成相关基因分析结合发酵调控，为贝莱斯芽胞杆菌CS1.13高效积累TTMP探索了1条有效途径，也为其在酱香食品中快速增香的应用奠定基础。