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四甲基吡嗪(简称TTMP),又名川芎嗪,是天然存在于伞形科植物川芎根茎中的一种活性生物碱。广泛应用于医药、香精香料等领域。也是形成中国白酒风味的重要化合物,赋予了中国白酒有益健康的功能。本研究从新疆伊犁肖尔布拉克酒厂生产的酱香型高温大曲中筛选到一株能产生TTMP的枯草芽孢杆菌R19,对其进行了发酵优化。以R19为出发菌株,采用常压室温等离子体诱变系统(ARTP)进行诱变,得到了遗传稳定的突变株T451,对其液态及固态发酵进行了相关研究。主要研究成果如下:(1)R19液态摇瓶发酵产量为267.25 mg/L,经过液态摇瓶发酵优化,包括发酵培养基的优化及培养条件的优化,最优培养基组成(g/L):麦芽糖100、黄豆饼粉40、酵母粉15、磷酸氢二铵30,最优培养条件:接种量6%、初始pH 6.5、摇床转速200 r/min,发酵结束,TTMP产量为2.51g/L。(2)采用常压室温等离子体诱变系统(ARTP)对R19进行诱变,经脱脂奶粉平板初筛、摇瓶发酵复筛,连续传代培养后得到遗传稳定的突变株T451,该菌株发酵生产TTMP的产量为1.19 g/L。(3)比较了突变株T451与出发菌株R19的菌落形态、生长曲线,T451较R19菌落形态上有较大变化。·(4)对突变株T451的液态发酵培养基碳源及无机氮源进行优化,最优培养基下,TTMP的产量为1.61 g/L。应用响应面法对突变株T451液态发酵进行了优化,最优条件下,T451发酵TTMP产量为2.28g/L。对突变株T451液态发酵过程进行调控,补糖策略下,TTMP的产量为2.34 g/L,pH控制策略下,TTMP的产量为3.52 g/L。(5)研究了 T451固态发酵生产TTMP的情况,先进行了单因素培养条件实验。在单因素实验的基础上,应用响应面法对突变株T451液态发酵进行了优化,最优条件下,T451固态发酵TTMP产量为4.13 g/kg。(6)对突变株与其他菌株共培养研究表明,酵母菌及白地霉能促进T451生产TTMP,乳酸菌的作用还有待进一步研究。