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

来源：中国食品学报杂志2024年第10期北京时间：

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

单位：白丽君长沙理工大学食品与生物工程学院 长沙 410114,兰箐松长沙理工大学食品与生物工程学院 长沙 410114,张旭旭长沙理工大学食品与生物工程学院 长沙 410114,鲁紫瑶长沙理工大学食品与生物工程学院 长沙 410114,方海宇长沙理工大学食品与生物工程学院 长沙 410114,刘君长沙理工大学食品与生物工程学院 长沙 410114;湖南省调味品发酵工程技术研究中心 长沙 410600,禹艳春湖南省调味品发酵工程技术研究中心 长沙 410600;加加食品集团股份有限公司 长沙 410600,蒋雪薇长沙理工大学食品与生物工程学院 长沙 410114;湖南省调味品发酵工程技术研究中心 长沙 410600,jxw_72@sina.com

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。

关键词：贝莱斯芽胞杆菌; 四甲基吡嗪; 基因注释; 发酵调控

基金资助：湖南省重点研发项目(2023NK2035)；湖南省自然科学基金青年科学基金项目(2023JJ40017)；湖南省教育厅优秀青年项目(23B0306)；湖南省大学生创新训练计划项目(S202210536119)