应用响应面法优化叶黄素降解发酵培养基

利用响应面分析法对Pantoea dispersa(Y08)菌降解叶黄素产香的培养基进行了优化。采用Box-Behnken实验设计,选定KH2PO4、蔗糖和混合氮源(酵母膏∶天门冬酰胺=2∶1)3个关键因子为响应因子,以叶黄素降解率为响应值建立多元二次回归方程,在分析各个因素的显著性和交互作用后,确定了Pantoea dispersa菌降解叶黄素的最优培养基为:蔗糖0.97%,混合氮源(酵母膏∶天门冬酰胺=2∶1)1.38%,KH2PO40.15%,叶黄素降解率为80.03%,与理论预测值基本吻合,比优化前提高140.67%。

一株叶黄素高效降解菌株的筛选、鉴定及其降解产生香料物质的条件优化

叶黄素生物降解产物中含有环柠檬醛、β-紫罗兰酮和二氢猕猴桃内酯等重要香味物质,目前能够应用于叶黄素生物降解的酶类和菌株较少。本研究从烟田土壤中分离得到一株高效降解叶黄素菌株,经典形态学和16S rDNA进化树分析,鉴定该菌株为Enterobacter tabaci strainβ7。在单因素试验基础上采用响应面试验得出该菌株降解叶黄素最佳培养条件,即为蔗糖31.97 g/L,硝酸钠3.18 g/L,酵母粉6.88 g/L和初始pH值为6.91,叶黄素降解率从85.71%提高到93.17%。GC-MS结果表明该菌叶黄素降解产物主要为β-环柠檬醛(0.75%)、5,6-环氧-β-紫罗兰酮(2.59%)、3-羟基-β-紫罗兰酮(1.69%)、β-紫罗兰酮(1.21%)、4-羟基-β-紫罗兰酮(0.89%)和二氢弥猴桃内酯(1.03%)等香料物质。该研究结果为叶黄素降解提供新型菌株资源,也为叶黄素降解产生香料物质打下理论和应用基础。

静息细胞降解叶黄素生产香味物质的条件优化

在单因素试验基础上,应用响应面设计对霍氏肠杆菌(Enterobacter hormaechei)A20的静息细胞降解叶黄素生产香味物质进行条件优化。确定最佳转化条件为:培养时间120 min,温度31.14℃,pH值为4.98,细胞浓度为17.64%,底物质量浓度为70 mg/L,此时叶黄素降解率为71.37%,与软件预测值71.54%相吻合,表明优化方案达到了预期效果,且具有良好的稳定性。对静息细胞降解叶黄素的发酵液中的主要成分进行气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)分析,得到其主要产物为8-甲基-α-紫罗兰酮和3-氧化-α-紫罗兰酮。