紫外诱变选育高产丁二酮乳酸菌株及其低成本发酵优化

2,3-丁二酮是一种常用的安全食品添加剂，为了提高微生物发酵中菌株的丁二酮产量，从泡菜水样品中分离筛选出一株野生型高产丁二酮菌株，并进行紫外诱变选育以及发酵条件优化. 筛选获得高产丁二酮野生型乳酸菌株①-2，产量为67.02 mg/L，经16S rDNA分子鉴定为植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）. 紫外诱变获得高产丁二酮突变株U13，产量为127.88 mg/L. 对突变前后菌株几种丁二酮代谢相关酶酶活变化的比较结果显示，突变株丁二酮产量的提高是因为乳酸脱氢酶减少及乙酰乳酸合成酶增加. 正交实验优化突变株U13的最佳丁二酮发酵条件为接种量3%，初始pH 6.6，葡萄糖30 g/L，组合氮源（蛋白胨:酵母粉:牛肉膏= 2:1:2）20 g/L，柠檬酸氢二铵3 g/L，乙酸钠2 g/L，吐温- 80 1 mL/L，K2HPO4 2 g/L，Mg2+ 2 mmol/L，Mn2+ 0.7 mmol/L，Cu2+ 2 mmol/L，温度为37 ℃. 利用廉价碳氮源淀粉及小麦麸皮替代原有碳氮源，淀粉替代率不超过20%、小麦麸皮替代率不超过40%时，丁二酮产量降幅比较低. 本研究通过诱变选育和发酵条件优化，提高了菌株丁二酮产量，并通过廉价碳氮源替换降低了成本，可为丁二酮的微生物工业发酵提供参考. （图6 表4 参10