甲基酮是一类重要的发酵乳制品风味物质,也是重要的香料及合成香料的中间体。化学合成的甲基酮风味单一,与乳制品需要的天然甲基酮风味相差甚远,因此微生物发酵合成甲基酮是现在的研究热点。乳酸乳球菌乳酸亚种是乳制品发酵工业中重要的发酵剂,也是最为常用的诱导表达型宿主菌,具有重要的经济价值,研究表明乳酸乳球菌乳酸亚种对于发酵乳制品中甲基酮的产量有重要影响,但是目前乳酸乳球菌乳酸亚种甲基酮合成途径和代谢调控机制尚不清楚。本论文研究不同培养基成分和发酵条件下乳酸乳球菌乳酸亚种甲基酮合成途径关键酶活力的变化,从酶学水平阐述乳酸乳球菌乳酸亚种在不同培养条件下,甲基酮合成代谢体系的响应及细胞自身的代谢调控机理,完善乳酸乳球菌乳酸亚种甲基酮合成代谢调控机制理论。使用SPME-GC-MS技术分析稀奶油及其发酵产品挥发性物质,稀奶油中共检出21种挥发性物质,主要为挥发性脂肪酸、甲基酮类、内酯和其他一些挥发性化合物。乳酸乳球菌发酵稀奶油共检出15种挥发性物质,主要成分为4种脂肪酸和4种甲基酮。经过挥发性物质种类和相对含量的分析证明乳酸乳球菌具有提高发酵稀奶油甲基酮产量的能力。通过主成分分析、相对气味活度值(ROAV)和感官评价确定乳酸乳球菌乳酸亚种单独发酵稀奶油关键风味化合物有5种:2-十一烷酮、2-壬酮、壬醛、庚醛、己醛(ROAV≥1),同时,丁酸、己酸、2-十三烷酮、2-庚酮对总体风味发挥着重要的修饰作用(0.1≤ROAV<1)。乳酸乳球菌乳酸亚种进行甲基酮合成主要是在稳定期进行的。棕榈酸可以抑制乳酸乳球菌的生长,同时可以诱导β-氧化能力,证明β-氧化能力是乳酸乳球菌抵抗脂肪酸抑菌作用的应激机制。通过检测到脂酰-Co A脱氢酶、烯脂酰Co A水合酶、β-羟脂酰-Co A脱氢酶、硫解酶和硫酯酶的活力,证明乳酸乳球菌乳酸亚种中存在β-氧化途径及硫酯酶,结合文献资料和气质分析数据,以及结合底物和营养因子对甲基酮合成途径的影响,证明乳酸乳球菌乳酸亚种合成甲基酮的主要途径是不完全β-氧化途径。棕榈酸能够诱导乳酸乳球菌乳酸亚种β-氧化能力,但是诱导能力有所不同。在30℃、p H 6~7培养条件下可以获得较高的乳酸乳球菌乳酸亚种β-氧化能力。可溶性糖(葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖和半乳糖)可以保持或者抑制硫解酶的活力,有利于调控甲基酮的产生。Ca2+和Mg2+可以诱导脂酰-Co A脱氢酶的活力,但是1 mmol/L-Fe2+或者12 mmol/L-Mg2+抑制脂酰-Co A脱氢酶的活力。Mg2+、Ca2+、Fe2+和Cu2+能够诱导烯脂酰-Co A水合酶的活力,抑制β-羟脂酰-Co A脱氢酶的活力,诱导硫解酶的活力。乳酸乳球菌在不同培养条件下fad A基因的表达量差异显著(p<0.05),其中钙处理条件下的表达量是正常培养条件下的3.02倍,果糖处理条件下的表达量是正常培养条件下的28.71倍。中短链脂肪酸(辛酸C8:0)和长链脂肪酸(棕榈酸C16:0)可以刺激乳酸乳球菌硫酯酶的活力。果糖可以显著诱导硫酯酶的活力,抑制硫解酶的活力。根据关键酶活力之间的相关性和回归分析,可溶性糖和铜离子获得的硫酯酶和烯脂酰-Co A水合酶活力变化呈显著相关性(p<0.05)。Mg2+、Ca2+、Fe2+和Cu2+都可以抑制硫酯酶的活力。钙离子浓度与硫解酶活力之间有显著的相关性。经果糖、钙离子和棕榈酸调控的乳酸乳球菌乳酸亚种发酵稀奶油后,与未经调控的菌种相比,甲基酮的总相对含量是对照组的1.29倍,研究结果表明,通过对甲基酮合成过程中关键酶的调控,可以显著地提高乳酸乳球菌乳酸亚种代谢合成甲基酮的能力。因此,脂肪酸、发酵条件、可溶性糖类和金属离子可以调节代谢过程中关键酶,改善乳酸乳球菌乳酸亚种合成甲基酮的能力,因此可以通过控制这些因素,调控甲基酮代谢途径,促进甲基酮的合成。本研究结果可为乳酸乳球菌脂肪酸代谢相关风味合成的调控提供理论基础。