[發明專利]一種發酵菊糖產低聚果糖的釀酒酵母及其構建方法與應用

在審

• 申請號: 201610390430.8
• 申請日: 2016-06-03
• 公開（公告）號: CN107460137A
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 王達;王士安;李福利
• 申請（專利權）人: 中國科學院青島生物能源與過程研究所
• 主分類號: C12N1/19
• 分類號: C12N1/19;C12P19/12;C12P19/04;C12P19/00;C12R1/865
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司21002
• 代理人: 李穎,周秀梅

技術領域

本發明屬于生物技術領域，具體涉及一種發酵菊糖產低聚果糖的釀酒酵母及其構建方法與應用。

背景技術

低聚果糖(FOS)又稱寡果糖、蔗果三糖族低聚糖等，分子式為G-F-Fn(G為葡萄糖，F為果糖，n＝1～4)，是蔗糖分子上以β-2,1糖苷鍵結合數個D-果糖所形成的蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖、蔗果六糖及其混合物的總稱。低聚果糖不能被人體或口腔微生物消化吸收，能夠被腸道微生物利用，選擇性增殖腸道雙歧桿菌和乳酸桿菌。低聚果糖屬于益生元(Prebiotics)，具有調節腸道菌群、促進鈣的吸收、調節血脂、增強免疫、抗齲齒等生理活性，在食品、醫藥領域具有重要應用價值。

目前，低聚果糖的生產主要以蔗糖為原料通過酶法合成，該法合成低聚果糖的最大理論得率在0.55至0.60克低聚果糖每克蔗糖之間(Nishizawa K,Nakajima M,Nabetani H.Kinetic study on transfructosylation by L-fructofuranosidase from Aspergillus niger ATCC20611and availability of a membrane reactor for fructooligosaccharide production.Food Science and Technology Research,2001,7:39–44)。生產高純度低聚果糖(>90％)需要經過純化，明顯增加生產成本。除蔗糖外，菊糖也是生產低聚果糖的原料。BENEO公司以菊糖為原料采用內切菊糖酶部分水解法生產低聚果糖，產品純度可達75％(http://www.beneo.com)。該法中，內切菊糖酶的生產是一個瓶頸，增加工藝成本。由此可見，生產高純度低聚果糖的技術工藝仍待提高。

發明內容

本發明目的在于提供一種發酵菊糖產低聚果糖的釀酒酵母及其構建方法與應用。

為實現上述目的，本發明采用技術方案為：

一種發酵菊糖產低聚果糖重組釀酒酵母，發酵菊糖產低聚果糖重組釀酒酵母JZHΔS-TSC，拉丁文學名Saccharomyces cerevisiae，保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，地址北京市朝陽區北辰西路1號院3號，保藏號為CGMCC No.10518，保藏日期為2015年2月4日。

一種發酵菊糖產低聚果糖重組釀酒酵母的構建方法，在釀酒酵母染色體Ty1轉座位點整合表達分泌型外源菊糖內切酶基因InuC，并 敲除蔗糖酶基因，同時優化表達菊糖內切酶基因的密碼子，再進一步使用組成型啟動子，進而獲得發酵菊糖產低聚果糖重組釀酒酵母。

進一步的說，以野生型釀酒酵母Saccharomyces cerevisiae JZH為出發菌株，在染色體Ty1轉座位點表達分泌型外源菊糖內切酶基因InuC，并敲除蔗糖酶基因SUC2，同時優化表達菊糖內切酶基因InuC的密碼子，再進一步使用組成型TEF1啟動子，進而獲得發酵菊糖產低聚果糖重組釀酒酵母JZHΔS-TSC。

一種發酵菊糖產低聚果糖重組釀酒酵母應用，所述重組釀酒酵母作為生產低聚果糖的工程菌種的應用。

一種重組釀酒酵母菌株發酵菊糖產低聚果糖方法：

1)接種發酵菊糖產低聚果糖重組釀酒酵母JZHΔS-TSC至YPD培養基中，在30-40℃、100-300rpm條件下培養48-60小時，作為種子液；

2)將種子液按照5-10％(v/v)接種量，接種至100-300g/L菊糖溶液中，于35-40℃、100-200rpm攪拌，厭氧發酵18-36小時；

3)發酵自然沉淀，收獲上清液即為富含低聚果糖溶液。

本發明的有益效果與特點在于：

1.本發明以整合生物加工方式利用菊糖生產低聚果糖，不需要外源酶制劑添加，一步中溫生產，簡化了生產工藝并降低了能耗及設備需求。

2.本發明應用菌株JZHΔS-TSC進行低聚果糖生產，產物中單糖含量低，低聚果糖純度高，無需高成本的低聚果糖純化步驟。

3.通過本發明提供的菌株及方法，以200g/L菊糖為原料生產低聚果糖，發酵24h獲得低聚果糖180g/L，轉化率達到90％(w/w)。所產低聚果糖中，四聚糖和五聚糖含量最高，分別占38％和33％，其次是三聚糖和六聚糖，分別占12％和17％，是比較理想的低聚果糖分布比例。

附圖說明