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

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。