2023年3月14日，广西漓江流域景观资源保育与可持续利用重点实验室尚常花副教授在Molecules期刊在线发表题为“Production of Tetramethylpyrazine from Cane Molasses by Bacillus sp. TTMP20”的研究论文。该论文提出使用食品工业废弃物糖蜜作为发酵原料，利用实验室筛选出的高产四甲基吡嗪的菌株发酵四甲基吡嗪，该实验探究了糖蜜的不同的处理方法对菌株的生长、菌株对糖的利用率、四甲基吡嗪前体物质乙偶姻的转化效果及四甲基吡嗪产量的影响。为微生物发酵四甲基吡嗪的研究提供新的发酵底物的选择思路。论文的第一单位为广西师范大学，2021级硕士生李雨佳为第一作者，尚常花副教授为通讯作者，Molecules为中科院生物学大类二区Top期刊。

四甲基吡嗪（tetramethyl pyrazine，TTMP），俗称川芎嗪，最初是从天然植物川芎根茎中提取的一类烟酰胺类生物碱，四甲基吡嗪作为川芎主要的活性生物碱单体，在临床医疗上有很大的价值，在治疗心血管疾病方面作用显著。目前的研究发现四甲基吡嗪对循环系统、呼吸系统、泌尿系统、免疫系统、消化系统均有保护作用。四甲基吡嗪还有活血化瘀、扩张血管、修复脊髓、降低胆固醇、防治脑缺血、降低血小板聚集、改善微循环等作用。四甲基吡嗪具有可可烘烤的香甜气味，四甲基吡嗪能够使苦味、酸味变得更加缓和，可以给烘培类食物、肉类赋予香味。到20世纪70年代时四甲基吡嗪已经作为一种食品添加剂被广泛地应用到食品生产行业中。目前，制造四甲基吡嗪的方式主要有：生物萃取法、化学合成法、微生物发酵法。微生物发酵法因绿色健康，污染小等优点得到广泛的研究。

该研究使用实验室前期从丹泉酒厂的高温大曲中分离出具有高产TTMP的芽孢杆菌Bacillus sp. TTMP20。采用五种预处理方法（ST、PT、PFT、COT和CT）处理甘蔗糖蜜。然后将处理过的糖蜜用作芽孢杆菌Bacillus sp. TTMP20生产TTMP的碳源。研究探究了不同的糖蜜处理方法对糖蜜的成分和菌株生长菌株对糖的利用率、四甲基吡嗪前体物质乙偶姻的转化效果及四甲基吡嗪产量的影响。研究发现ST处理法不会引起大量的糖损失。处理后总糖仅降低5.13%，还原糖含量有效增加30.7%，ST法处理的糖蜜的细胞密度最高。最后将150g糖蜜用ST预处理发酵，得到TTMP的最高产量为895.13mg/L，比对照（316.1mg/L）提高了183.18%。该研究表明糖蜜是生产TTMP的优质廉价碳源，为TTMP的工业化生产奠定了基础。

本研究得到广西重点研发计划（AB21220057、2021AB27009）和珍稀濒危动植物生态与环境保护教育部重点实验室主任基金（ERESEP2022Z11）的资助。

论文链接：https://www.mdpi.com/1420-3049/28/6/2640

（图文/尚常花 审/马姜明 万祎 莫燕华）

图1 研究成果以“Production of Tetramethylpyrazine from Cane Molasses by Bacillus sp. TTMP20”为题在线发表于Molecules期刊

图2 不同预处理方式对糖蜜成分和菌株生长的影响

图3 150g糖蜜使用不同预处理方式处理后的发酵结果