[00112842]微生物降解β-胡萝卜素生成香气物质的技术研究

β-胡萝卜素由4个异戊二烯双键首尾相连而成,属四萜类化合物,在分子的两端各有1个β-紫罗酮环,中心断裂可产生2个维生素A 分子,有多个共轭双键。分子具有长的共轭双键生色团,所以具有吸收光的性质,使其显黄色。β-胡萝卜素容易被氧化或降解,可分解产生多种含碳化合物,降解产物大多是异戊二烯化合物,具有明显香气特征。 类胡萝卜素降解后产生挥发性的二氢弥猴桃内酯、氧化异佛尔酮、β-紫罗酮、3-羟基-β-紫罗酮和假紫罗酮等物质,由于这些物质阈值相对较低,刺激性小,香气质较好,是许多潜在高效的风味化合物,因此对于食品香气和风味的形成非常重要。在香精香料行业引起了极大的关注,如β-紫罗兰酮在植物中含量最低,添加β-紫罗兰酮香料增加食品的风味。如从玫瑰精油中可以分离300多种化合物,其中主要是玫瑰酮,包括β-大马酮,β-二氢大马酮和β-紫罗兰酮,它们组成了玫瑰精油特色的香味。这些化合物在玫瑰精油中的含量不足1%,但是由于它的阈值很低,占到90%的香气风味,对玫瑰精油的香味起主要作用。在香精香料的行业,生产者最大的兴趣是通过真菌等微生物以及添加酶使类胡萝卜素降解,利用生物转化技术生产这类挥发性化合物。从植物资源中萃取类胡萝卜素降解的香味物质是不现实的,生产成本高;而采用生物技术制备的香味物质是天然的、纯度高的化合物。 β-胡萝卜素广泛存在于烟草、茶叶等天然植物中,其生物转化是生成香气物质的重要途径,研究β-胡萝卜素生物转化对深入了解类胡萝卜素在天然植物中的降解规律,对提升天然植物的香气量和香气质具有重要的研究价值。本研究通过对来源于烟草中降解β-胡萝卜素的微生物筛选及鉴定,获得了两株降解菌株。在此基础上,研究了西方许旺酵母转化β-胡萝卜素生成香气物质的发酵工艺条件。通过GC-MS分析,研究了筛选的微生物转化β-胡萝卜素的产物,为生物转化类胡萝卜素生成香气物质提供相关理论研究基础。主要研究工作及结论如下： （1）从我国优质烟叶中分离、鉴定得到的两株目标菌株,经微生物常规方法鉴定和分子生物学方法分析,确定一株菌株属于丝状酵母属（Trichosporon dehoogi）,另一株为西方许旺酵母（Schwanniomyces occidentalis）菌株。 （2）研究了西方许旺酵母菌株生成降解β-胡萝卜素双加氧酶的培养条件,产酶最适培养基为10 g/L葡萄糖、11 g/L蛋白胨、5 g/L酵母粉、0.2 g/L FeSO4、0.45 g/L MgSO4o7H2O、3.0 g/L NaNO3和0.5 g/L KCl。其发酵产酶条件为：接种量5%,培养基初始pH7.21,发酵温度27.9℃,摇床转速160 rpm,培养72 h。在上述条件培养下,双加氧酶酶活力达到1.23 U/mL。 （3）西方许旺酵母发酵使β-胡萝卜素的碳键发生双键氧化断裂,通过GC-MS分析,分别生成2,2,6-三甲基环己酮、β-环柠檬醛、二氢猕猴桃内酯、β-紫罗兰酮等香气物质。西方许旺酵母在最适条件下转化β-胡萝卜素生成香气物质（以β-紫罗兰酮为目标产物）,在发酵第8天时达到最高峰,转化产物得率达到1.65 mg/L。