[發(fā)明專利]一株高產(chǎn)甘蔗糖蜜酒精的基因重組釀酒酵母

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610092062.9
• 申請日: 2016-02-19
• 公開（公告）號: CN105670953B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳英;陳東;陸琦;陳小玲;蘆志龍;黃俊;吳仁智;黃日波
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西科學(xué)院
• 主分類號: C12N1/19
• 分類號: C12N1/19;C12P7/08;C12R1/865
• 代理公司: 南寧深之意專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 45123
• 代理人: 徐國華

本發(fā)明涉及了一株高產(chǎn)甘蔗糖蜜酒精的基因重組釀酒酵母TGS11。該菌株?70℃保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心，保藏編號為CCTCC NO：M2013562，保藏日期為2013年11月10日。本發(fā)明所提供的釀酒酵母菌菌株具有如下特點：是通過將里氏木霉的α?半乳糖苷酶基因?qū)胍吧歪劸平湍福驅(qū)牒笈c菌株基因組發(fā)生重組，經(jīng)篩選獲得；菌株TGS11在含有27％蔗糖和3％棉籽糖的培養(yǎng)基中發(fā)酵酒精產(chǎn)率最高可達16.18％，用30Bx°和50Bx°糖蜜混合發(fā)酵，30℃，180～200rpm條件下酒精產(chǎn)量達到14％。本發(fā)明的技術(shù)進步是：成功地將外源基因?qū)胍吧歪劸平湍覆崿F(xiàn)了高效表達，該菌株能高效發(fā)酵甘蔗糖蜜產(chǎn)酒精，具有良好的酒精發(fā)酵生產(chǎn)潛力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物技術(shù)和生物工程領(lǐng)域，具體涉及到到釀酒酵母的基因改造及甘蔗糖蜜酒精發(fā)酵菌株選育。

背景技術(shù)

生物質(zhì)資源是公認的地球上最大的可再生資源，隨著石油等不可再生資源的日益枯竭，對可再生的生物質(zhì)資源的研究越來越廣泛和深入，已經(jīng)上升到國家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略高度。甘蔗糖蜜是蔗糖生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物，其中含有約50％的糖分，是廣西、廣東南部和云南等蔗糖產(chǎn)區(qū)酒精發(fā)酵生產(chǎn)的主要原料。利用甘蔗糖蜜發(fā)酵生產(chǎn)酒精不僅可以解決生產(chǎn)污染環(huán)境問題，而且能夠減少酒精生產(chǎn)對糧食的消耗，具有重要的產(chǎn)業(yè)意義。但是，甘蔗糖蜜除含有能夠被釀酒酵母用于發(fā)酵產(chǎn)酒精的糖分外，還含有一部分不能被釀酒酵母利用的糖分。這部分糖分通常稱為非發(fā)酵糖分，主要由(6-O-α-D-吡喃半乳糖基-D-葡萄糖)、棉子糖(β-D-呋喃果糖基-O-α-D-吡喃半乳糖基-(1→6)-α-D-吡喃葡萄糖苷)、水蘇糖(D-吡喃半乳糖基α-1，6-D-吡喃半乳糖基α-1，6-D-吡喃葡糖基α-1，2-β-D-呋喃果糖苷)等構(gòu)成，通常占甘蔗糖蜜總重量的5％，約占甘蔗糖蜜總糖分的10％。近年來，隨著制糖技術(shù)的進步，甘蔗糖蜜中非發(fā)酵糖分的含量顯著增高，一般達到了7％，最高可達8％。目前，工業(yè)生產(chǎn)對利用甘蔗糖蜜非發(fā)酵糖分發(fā)酵生產(chǎn)酒精尚屬技術(shù)難題。如果將非發(fā)酵糖分用于及酒精發(fā)酵將顯著降低甘蔗糖蜜酒精生產(chǎn)的原料單耗，具有很高的經(jīng)濟意義。

α-半乳糖苷酶能特異性水解半乳糖類寡糖和多聚半乳-(葡)甘露聚糖的非還原性末端α-1，6-半乳糖苷鍵，因此它能水解蜜二糖、棉籽糖、水蘇糖和毛蕊花糖等低聚糖，也能水解半乳甘露聚糖和神經(jīng)鞘氨醇己三糖苷的高級同系物和衍生物。早年Emolio等將里氏木霉的3個編碼α-半乳糖苷酶的基因agl1，agl2，agl3導(dǎo)入釀酒酵母菌株，結(jié)果能夠使釀酒酵母水解蜜二糖和棉子糖，釋放出半乳糖。近年來國內(nèi)有報道將粟酒裂殖酵母編碼該酶的基因mel導(dǎo)入釀酒酵母，使后者能夠利用蜜二糖作為唯一碳源生長。但是，目前對該酶的重組表達研究還局限于模式釀酒酵母菌株，本發(fā)明是將里氏木霉的α-半乳糖苷酶基因agl3導(dǎo)入野生型的釀酒酵母中，通過基因重組的方法獲得可以有效利用糖蜜非發(fā)酵糖分提高酒精產(chǎn)率的工業(yè)用菌株，本發(fā)明對糖蜜酒精生產(chǎn)意義重大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一株利用甘蔗糖蜜混合發(fā)酵酒精產(chǎn)量高達14％(V/V)的基因重組釀酒酵母菌株(Saccharomyces cerevisiaeTGS11)。該菌株是發(fā)明人利用分子手段將里氏木霉的α-半乳糖苷酶基因轉(zhuǎn)化到野生型工業(yè)用釀酒酵母中進行基因重組，經(jīng)過篩選獲得，已于2013年11月10日保藏于位于中國武漢市武漢大學(xué)的中國典型培養(yǎng)物保藏中心，保藏編號為CCTCC No.M 2013562。本發(fā)明成功地將里氏木霉的α-半乳糖苷酶基因?qū)胍吧歪劸平湍妇曛胁崿F(xiàn)了穩(wěn)定高效的表達，以此實現(xiàn)了對野生型釀酒酵母菌的基因重組改造，相關(guān)技術(shù)在國內(nèi)外還未見報道。轉(zhuǎn)化后的菌株用30Bx°和50Bx°糖蜜混合發(fā)酵，30℃，180～200rpm條件下酒精產(chǎn)量達到14％。

附圖說明

圖1：PCR擴增agl3基因的凝膠電泳圖PCR(M：DL2000DNAMarker；1：agl3基因)