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发酵技术作为一种绿色、高效的工业生产技术越来越受到人们的重视。微生物转化制备的天然香料,其构型、手性单一,有助于香气品质的提高,是近年来天然香料制备的重要发展方向。3-甲硫基丙醇及其衍生香料是多种发酵食品的主体风味,也是调配多种果味香精、肉味香精、酒用香精的重要香料,广泛应用于食品、化妆品、日化用品、医药和烟草等产业。 建立了3-甲硫基丙醇及其衍生香料、底物氨基酸的HPLC同步检测方法,优化后HPLC同步检测条件为:色谱柱SunFireTM C18、光电二极管阵列检测器、不同配比的水/乙腈梯度洗脱、流速1 mL/min;柱温30℃;检测波长210nm。 从多种发酵食品和实验室保藏菌种中分离、筛选产3-甲硫基丙醇的细菌1株,酵母18株,其中细菌PF108中的3-甲硫基丙醇产量为0.16 g/L;酵母菌中SC408的3-甲硫基丙醇产量最高,为0.72 g/L。细菌PF108经16S rRNA、形态特征和生理生化特征分析,初步鉴定为荧光假单胞菌(Psendomonas fluorescens)。 正交试验设计优化PF108发酵培养基配方为:葡萄糖10.0 g/L,L-蛋氨酸10.0 g/L,MgCl20.5 g/L,KH2P041.0 g/L,FeC120.002 g/L,酵母膏0.35 g/L,在温度35℃,静置培养6d,3-甲硫基丙醇产量为0.49 g/L。 均匀试验设计优化了酿酒酵母SC408的培养基成份和发酵条件。在氨基酸4.0g/L、KH2PO48.0 g/L、K2HPO46.0 g/L、MgCl20.01 g/L、FeCl20.02 g/L、ZnS040.03 g/L、酵母膏0.8 g/L、葡萄糖30.0 g/L和NaCl2.0 g/L,温度30℃,摇床转速200 r/min,发酵132 h时,3-甲硫基丙醇的产量达到1.6 g/L。 大孔树脂吸附发酵-分离耦合试验结果显示:当每100 mL发酵液中D101树脂添加量为2 g时,其96 h时3-甲硫基丙醇的摩尔转化率同不加树脂的对照组相比从0.48mol/mol提高到0.73 mol/mol,浓度也增加了54%;不同添加时间试验中,加入时间为24、48和72 h的产量在96 h时3-甲硫基丙醇的浓度分别为1.8,1.4和1.2 g/L,同对照组1.6 g/L相比,树脂加入时间越早越有利于目标产物的转化,加入时间过晚反而会减弱目标产物的转化水平。 分批发酵时,3-甲硫基丙醇在40 h达到浓度峰值约为1.6 g/L,摩尔转化率为0.56mol/mol。连续发酵稀释速率D=0.113和0.076 h-1时培养72 h,集液罐中的发酵液体积分别为1620和1080 mL,3-甲硫基丙醇的浓度为0.70和1.02 g/L,摩尔转化率为0.80和0.77 mol/mol,其中摩尔转化率明显高于分批发酵。 分批发酵对数生长期代谢网络模型各通量大小表明除PPP途径通量为负值外,其余皆较好的反映了各反应的通量大小。 连续培养比生长速率为0.076 h-1和0.113 h-1的代谢通量分布,结果显示不同比生长速率下网络模型中PPP途径、EMP途径、TCA途径、节点Pyruvate和Acetaldehyde的通量变化非常显著,表明菌体自身能够通过自身的代谢系统很好的调节不同稀释速率的影响,有利于其生长和繁殖。