[发明专利]基于微生物转化合成3-羟基β-紫罗兰酮和β-紫罗兰酮的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物转化领域，采用分散泛菌降解叶黄素生成香味物质3-羟基β-紫罗兰酮和β-紫罗兰酮，涉及泛菌微生物的转化培养基优化及其应用。

背景技术

叶黄素广泛存在于鲜花、果蔬、烟草等植物中，是许多重要香气成分的前体物。在烤烟成熟和燃烧过程中，叶黄素可降解转化为β-紫罗兰酮、巨豆三烯酮等，它们具有浓郁的花香和果香，且香气阈值很低，在制备香精香料方面具有重要价值。然而关于叶黄素的降解目前主要集中在物理化学降解，缺乏专一性。生物降解法尤其是利用酶和微生物来降解叶黄素产生香味物质的研究还很少。生物法降解叶黄素与物理降解和化学降解相比较具有以下两个方面的显著优点：首先生物法降解利用了酶催化的专一性，得到成分相对单一的香味物质。其次，生物法降解得到的香味物质被认定为“天然成分”。生物降解叶黄素将越来越受到大家的关注。

分散泛菌最早发现于植物、种子中，是一类产类黄色素的黄色菌群，属于泛菌属。多数分散泛菌可发酵L-阿拉伯糖、D-乳糖、麦芽糖、蔗糖、海藻糖和木糖。但是未有文献报道其可以降解叶黄素生成3-羟基β-紫罗兰酮和β-紫罗兰酮。

发明内容

本发明的目的是利用微生物降解叶黄素生成香味物质3-羟基β-紫罗兰酮和β-紫罗兰酮，在香精香料制备行业具有广阔的应用前景。本发明属于生物法制备3-羟基β-紫罗兰酮和β-紫罗兰酮，其产物被认定为“天然成分”，在应用上具有一定的优势。同时本发明还确定了降解叶黄素时最优培养基，为产业化制备3-羟基β-紫罗兰酮和β-紫罗兰酮奠定基础。

本发明的技术方案是：一种微生物转化合成3-羟基β-紫罗兰酮和β-紫罗兰酮方法，它的步骤如下：

（1）分散泛菌培养，将分散泛菌菌株接种到装有种子培养基的三角瓶中，在pH=6.5，30-34℃的条件下，180-200r/min振荡培养10-18h，得到种子液；

（2）种子罐发酵：将种子液按体积比1%的接种量接种至装有种子罐液体发酵培养基的种子罐中进行发酵，至菌体进入对数生长期，所述种子罐液体发酵培养基为：以1L水的质量为基准，按以下质量加入下列成分：叶黄素0.015g，葡萄糖11g，蔗糖1g，酵母膏1.8g，K₂HPO₄0.5mg，发酵温度为30-34℃，通风比为0.5～0.8：1，得到发酵种子液；

（3）将步骤（2）种子罐的发酵种子液按体积比5-10%的接种量接种至装有液体发酵培养基的发酵罐中进行发酵，发酵48h后，菌体量达到50～80×108cfu/mL，出罐，所述液体发酵培养基为：以1L水的质量为基准，按以下质量加入下列成分：叶黄素0.015g，葡萄糖11g，蔗糖1g，酵母膏1.8g，K₂HPO₄0.5mg，发酵温度为30-34℃，通风比为0.5～0.8：1，得到3-羟基β-紫罗兰酮和β-紫罗兰酮。

所述步骤（1）中种子培养基配方：蒸馏水1L，蔗糖10g，天门冬酰胺4.5g，K₂HPO₄1.5g，MgSO₄0.5g，酵母膏3.0g，FeSO₄0.01g。

本发明的有益效果是：二氯甲烷萃取获得分散泛菌的发酵液后，通过GC-MS分析比对发酵前后的产物，发现本发明的分散泛菌菌株发酵液中含有3-羟基β-紫罗兰酮和β-紫罗兰酮，其中3-羟基β-紫罗兰酮含量为30%，β-紫罗兰酮含量为20%。产生的发酵液具有挥发性的紫罗兰香味，可通过深加工获得高品质的香味物质。

本发明通过对其发酵培养基进行摸索，得到了能够高效降解叶黄素最优发酵培养基方案并能够生成具有香味物质的3-羟基β-紫罗兰酮和β-紫罗兰酮。3-羟基β-紫罗兰酮和β-紫罗兰酮是重要的香味物质，烟草中添加少量的此种香味物质可在很大程度上提升烟草品质。本发明在利用生物降解叶黄素，并产生天然香味物质方面呈现出巨大的应用前景。

附图说明

图1为分散泛菌在以叶黄素为底物的固体培养基上的生长情况；

图2为分散泛菌降解叶黄素过程的紫外吸收光图；

图3为叶黄素降解过程的薄层层析图；

图4为叶黄素降解后的产物GC-MS图。

具体实施方式

一种微生物转化合成3-羟基β-紫罗兰酮和β-紫罗兰酮方法，它的步骤如下：