类胡萝卜素是由 8 个类异戊二烯单元组成的多烯类物质,是 C40类萜化合物及其衍生物的总称,呈黄色、红色或橙红色。常见重要类胡萝卜素有 α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、六氢番茄红素、八氢番茄红素和叶黄素等。类胡萝卜素经过酶催化或光氧化可分解产生 C-13,C-11,C-10,C-9 衍生物,包括 α-紫罗兰酮、α-紫罗兰酮、二氢猕猴桃内酯和 β-大马酮等重要的香料物质,在制备食品用香精和香料方面具有重要应用价值。
目前对于类胡萝卜素降解方法主要有物理法和化学法,其中物理降解条件不够温和,化学方法没有选择性。生物降解法是近年发展起来的高效降解类胡萝卜素方法,该方法不仅具有高度选择性,而且微生物种类多、含酶丰富,可进行多种生物转化反应。到目前为止,β-胡萝卜素生物降解及其香味产物的研究较多,而 α-胡萝卜素和叶黄素相关研究还较少。本文利用微生物学方法从烟叶中筛选到 α-胡萝卜素降解菌株 Saccharomyces cerevisiae strain ULI3,并优化了该菌株发酵液降解 α-胡萝卜素的活性,为类胡萝卜素生物降解以及降解产物工业化应用打下坚实基础。 1、试验材料 筛菌样品: 玉溪 KC3F 烤烟烟叶,产地云南。 试剂及仪器: α-胡萝卜素标样( 百灵威科技有限公司) ; α-胡萝卜素底物( 纯度 90% ,陕西帕尼尔生物科技有限公司) ; GC-MS 色谱联用仪( Agilent 7890C,Agilent 公司) ; 梯度 PCR 仪 ( 德国 Eppendorf 公司) ,2600 UC / VIS 紫外可见分光光度计 ( 美国 UNIC 公司) ; 冷冻离心机( J6-MI,美国 Beckman 公司) 。 富集培养基: K2HPO4( 1 g /L) 、Mg SO4·7H2O( 0. 5 g/L) 、Na NO3( 3 g/L) 、Fe SO4·7H2O ( 0. 01 g / L) 、KCl( 0. 5 g / ) 、蔗糖( 30 g / L) 、酵母浸粉( 3 g / L) 。 发酵培养基、分离培养基: 在富集培养基基础上添加 15 g /L α-胡萝卜素。 2、结论
从烟叶中筛选到 1 株高效降解 α-胡萝卜素的菌株 ULI3,在含有 α-胡萝卜素( 15 mg /L) 发酵培养基中进行降解,α-胡萝卜素降解率达到 89. 74% ,其中降解产物主要是 5,6-环氧-β-紫罗兰酮、β-紫罗兰酮和二氢猕猴桃内酯等香味物质。通过经典形态学和ITS 序列系统进化树分析,初步鉴定菌株 ULI3 为酿酒酵母( S. cerevisiae) 。在研究蔗糖浓度、Na NO3质量浓度、酵母粉浓度和初始 p H 各单因素实验基础上,采用正交实验得出了菌株 ULI3 培养液降解 α-胡萝卜 素 的 佳 培 养 条 件: 蔗 糖 质 量 浓 度 30 g /L,Na NO34 g / L,酵母粉 3 g / L 和初始 p H 值为 8。采用该培养条件,α-胡萝卜素降解率达到 97. 13% 。类胡萝卜素生物降解及降解产生香味物质在食品、香料和化工领域具有广泛应用前景。
来源:惠合发酵罐厂家
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