[发明专利]一株茅台慢生芽孢杆菌及其在大曲发酵中的应用

说明书

本发明属于发酵工程技术领域，具体公开了一株茅台慢生芽孢杆菌(Lentibacillus maotaii)JN110522，保存于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏日期为2022年6月29日，保藏编号为CGMCC No.25214。该菌株可同时代谢产生高含量的2,3,5,6‑四甲基吡嗪和2,3,5‑三甲基吡嗪，2,3,5,6‑四甲基吡嗪产量可达到26.2±0.8mg/L，2,3,5‑三甲基吡嗪的含量可达4.1±0.4mg/L。本发明还公开了本菌株应用于在高温大曲发酵过程的压曲阶段可大幅度提高高温大曲中2,3,5,6‑四甲基吡嗪的和2,3,5‑三甲基吡嗪的含量，使高温大曲的酱香风味更佳突出，可用于制备高性能的大曲。利用该菌发酵得到的强化曲其吡嗪类化合物总产量、2,3,5,6‑四甲基吡嗪产量和2,3,5‑三甲基吡嗪产量和普通茅台慢生芽孢杆菌强化大曲相比，各吡嗪类化合物产量提升了1倍，应用价值很高。

技术领域

本发明属于发酵工程技术领域，具体涉及一株同时生产2,3,5,6-四甲基吡嗪和2,3,5-三甲基吡嗪的茅台慢生芽孢杆菌及其在大曲发酵中的应用。

背景技术

2,3,5,6-四甲基吡嗪(2,3,5,6-tetramethylpyrazine)是杂环含氮化合物，广泛存在于发酵食品中，具有烘烤、可可、咖啡的香气，常用于烘烤食品、冷饮、乳制品、卷烟等香精香料的调配；2,3,5-三甲基吡嗪(2,3,5-trimethylpyrazine)也是一种杂环含氮化合物，可用于奶油型香精的调香，也可用以调制咖啡、可可、巧克力、花生、芝麻油等香型的香精。目前，在中国白酒尤其是酱香型白酒中也检测到了大量的2,3,5,6-四甲基吡嗪、2,3,5-三甲基吡嗪以及其他吡嗪类物质，其中2,3,5,6-四甲基吡嗪和2,3,5-三甲基吡嗪是白酒尤其是酱香型白酒中重要的香气成分，它们被认为对酱香型白酒的风味起到了重要的贡献。

2,3,5-三甲基吡嗪的来源为化学合成，如由1,2-丙二胺与丁二醇或甲基环氧乙烷环化缩合成；而2,3,5,6-四甲基吡嗪的来源主要有直接从植物中提取、化学合成和生物合成三种。其中，直接从植物中提取的方法效率较低，中药材川芎根茎中的四甲基吡嗪含量只有0.075％，且原料难以大规模供应；化学合成所用到的反应过程需要剧烈的反应条件，对机械设备的要求较高，且会有带来副产物的风险；生物合成主要指微生物工程技术，利用菌种筛选诱变技术和发酵工程技术等来生产四甲基吡嗪，具有绿色天然、成本低、条件温和等特点，因此通过生物合成法广泛应用于酿酒领域，特别是通过提高大曲发酵质量，并提高吡嗪类含量，来改善大曲的风味和性能，进而提高白酒的风味。

常用的提高大曲发酵质量的方法为强化大曲技术，该技术是运用现代微生物技术来分离和培育大曲功能菌株，在大曲制作过程中通过将功能菌人工接种与自然富集微生物相结合，能够提高功能微生物的生态占位，有利于发挥其代谢功能，从而有效提升大曲的风味和性能。

近年来，相关研究学者发现微生物代谢是白酒中2,3,5,6-四甲基吡嗪的一个重要来源。有多项研究使用微生物强化技术提升了酒醅中四甲基吡嗪的产量，所用到的菌种涉及枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等。中国白酒酿造过程中涉及到了大量种类的微生物，目前尚有大量微生物的功能未得到验证，不明确具体哪种微生物对于白酒酿造起重要作用。因此，筛选可以高产2,3,5,6-四甲基吡嗪，且同时可以生产2,3,5-三甲基吡嗪的新菌株，对于生产中丰富和提高白酒风味的新方式具有重要的实际意义。目前现有技术无发现本发明中的慢生芽孢杆菌的新物种的记录，也无采用本发明所述的慢生芽孢杆菌同时生产四甲基吡嗪和2,3,5-三甲基吡嗪的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一株新的茅台慢生芽孢杆菌，该菌株能够同时代谢产生2,3,5,6-四甲基吡嗪和2,3,5-三甲基吡嗪，本发明还提供了该茅台慢生芽孢杆菌在大曲发酵中的应用；本发明也提供了本茅台慢生芽孢杆菌的培养基和同时代谢产生2,3,5,6-四甲基吡嗪和2,3,5-三甲基吡嗪的方法。

本发明为了实现上述目的，采用以下技术方案：