本文關(guān)鍵詞：乳酸乳球菌發(fā)酵稀奶油過程中甲基酮的合成代謝調(diào)控

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【摘要】：甲基酮是一類重要的發(fā)酵乳制品風味物質(zhì),也是重要的香料及合成香料的中間體。化學(xué)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(dǎo)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(chǎn)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(diào)控機制尚不清楚。本論文研究不同培養(yǎng)基成分和發(fā)酵條件下乳酸乳球菌乳酸亞種甲基酮合成途徑關(guān)鍵酶活力的變化,從酶學(xué)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(yīng)及細胞自身的代謝調(diào)控機理,完善乳酸乳球菌乳酸亞種甲基酮合成代謝調(diào)控機制理論。使用SPME-GC-MS技術(shù)分析稀奶油及其發(fā)酵產(chǎn)品揮發(fā)性物質(zhì),稀奶油中共檢出21種揮發(fā)性物質(zhì),主要為揮發(fā)性脂肪酸、甲基酮類、內(nèi)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(zhì),主要成分為4種脂肪酸和4種甲基酮。經(jīng)過揮發(fā)性物質(zhì)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(chǎn)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(guān)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≤ROAV1)。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乳球菌的生長,同時可以誘導(dǎo)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(yīng)激機制。通過檢測到脂酰-Co A脫氫酶、烯脂酰Co A水合酶、β-羥脂酰-Co A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(jié)合文獻資料和氣質(zhì)分析數(shù)據(jù),以及結(jié)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(dǎo)乳酸乳球菌乳酸亞種β-氧化能力,但是誘導(dǎo)能力有所不同。在30℃、p H 6~7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。可溶性糖(葡萄糖、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(diào)控甲基酮的產(chǎn)生。Ca2+和Mg2+可以誘導(dǎo)脂酰-Co A脫氫酶的活力,但是1 mmol/L-Fe2+或者12 mmol/L-Mg2+抑制脂酰-Co A脫氫酶的活力。Mg2+、Ca2+、Fe2+和Cu2+能夠誘導(dǎo)烯脂酰-Co A水合酶的活力,抑制β-羥脂酰-Co A脫氫酶的活力,誘導(dǎo)硫解酶的活力。乳酸乳球菌在不同培養(yǎng)條件下fad A基因的表達量差異顯著(p0.05),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(dǎo)硫酯酶的活力,抑制硫解酶的活力。根據(jù)關(guān)鍵酶活力之間的相關(guān)性和回歸分析,可溶性糖和銅離子獲得的硫酯酶和烯脂酰-Co A水合酶活力變化呈顯著相關(guān)性(p0.05)。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(guān)性。經(jīng)果糖、鈣離子和棕櫚酸調(diào)控的乳酸乳球菌乳酸亞種發(fā)酵稀奶油后,與未經(jīng)調(diào)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(jié)果表明,通過對甲基酮合成過程中關(guān)鍵酶的調(diào)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以調(diào)節(jié)代謝過程中關(guān)鍵酶,改善乳酸乳球菌乳酸亞種合成甲基酮的能力,因此可以通過控制這些因素,調(diào)控甲基酮代謝途徑,促進甲基酮的合成。本研究結(jié)果可為乳酸乳球菌脂肪酸代謝相關(guān)風味合成的調(diào)控提供理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ920.1;TS225.23

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本文編號：1211288