[發明專利]一種能降解利用餐廚廢棄物的基因工程產朊假絲酵母及其構建方法

有效

• 申請號: 201611176709.2
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN106701606B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 劉澤寰;林蔣海;李帥
• 申請（專利權）人: 廣東利世康低碳科技有限公司
• 主分類號: C12N1/19
• 分類號: C12N1/19;C12N15/81;C12P7/08;C12R1/72
• 代理公司: 廣州潤禾知識產權代理事務所(普通合伙) 44446
• 代理人: 周鄭奇;林名欽

本發明公開了一種能降解利用餐廚廢棄物的基因工程產朊假絲酵母。該基因工程產朊假絲酵母是通過產朊假絲酵母多基因共表達載體將α?淀粉酶、糖化酶和酸性蛋白酶基因整合至產朊假絲酵母基因組上，并正確表達這三種酶而獲得。其中α?淀粉酶和糖化酶為表面展示表達，酸性蛋白酶為分泌表達。通過成功同時表達α?淀粉酶、糖化酶和酸性蛋白酶，本發明的基因工程產朊假絲酵母能高效的降解餐廚廢棄物種的主要應用成分淀粉及蛋白質，為酵母生長發酵提供碳源和氮源，實現餐廚垃圾到乙醇的高效轉化。

技術領域

本發明涉及遺傳工程及發酵工程領域，尤其涉及一種能降解利用餐廚廢棄物的基因工程產朊假絲酵母及其構建方法。

背景技術

餐廚廢棄物是指家庭、食堂以及餐飲行業的食物廢料和殘余，是城市生活垃圾的重要組成部分。餐廚廢棄物含水量高、營養物質豐富，其中有機物含量占干物質的95％以上，富含淀粉、糖類、蛋白質、脂肪等。餐廚廢棄物同時還含有維生素、氮、磷、硫、鉀、鈣、鎂等微量元素，營養元素齊全，能夠被生物再利用。但是，正是由于餐廚廢棄物含水量高、營養物質豐富，在常溫條件下微生物會利用各類有機物和無機鹽快速繁殖進行代謝，使餐廚廢棄物腐爛發臭、污染環境，為處理帶來極大麻煩。餐廚廢棄物數量巨大，在我國每年的餐廚廢棄物產量在6000萬噸以上，但是，目前大部分的餐廚廢棄物被用來喂豬、填埋，甚至制造“地溝油”，造成了嚴重的環境污染，僅少部分得以合理利用，比如焚燒、堆肥和沼氣等等，但經濟效益低下。因此，尋找一種能將餐廚廢棄物進行充分資源化利用的辦法，是餐廚廢棄物處理面臨的重要課題。

由于餐廚廢棄物富含淀粉、糖類、蛋白質等有機物，因此是一種理想的可再生物質。利用餐廚廢棄物作為原料生產非糧燃料乙醇，是非常有前景的一個發展方向。一方面，可以解決餐廚廢棄物資源化利用的問題，既可以變廢為寶，提高經濟效益，又可以解決環境污染問題，具有巨大的社會效益；另一方面，以餐廚廢棄物為原料，可以解決目前我國燃料乙醇生產原料以糧食性淀粉為主，推高糧食價格，造成糧食危機的問題。

產朊假絲酵母(Candida utilis)，又稱產朊圓酵母或食用圓酵母，是美國食品和藥品管理局(FDA)認證的安全酵母(GRAS,Generally Recognized as Safe)，也是我國食品藥品監督管理局認證的“可用于保健食品的真菌”。產朊假絲酵母是一種重要的工業酵母，被用于生產多種高附加值的生物制劑，如谷胱甘肽、RNA、淀粉酶、L-乳酸、類胡蘿卜素等。與釀酒酵母類似，產朊假絲酵母可以利用葡萄糖發酵產乙醇，而且糖醇轉化率與釀酒酵母相當。而且，與釀酒酵母相比，產朊假絲酵母又具有以下優勢：(1)產朊假絲酵母屬于克雷布特效應陰性菌(Crabtree-negative)，在富含葡萄糖的培養基中生長時，呼吸作用不受抑制，不產生乙醇；在嚴格好氧的條件下能夠快速生長；(2)產朊假絲酵母發酵密度高，在有效的連續培養條件下，可以實現高密度培養，細胞干重可達92g/L，有利于高效產出所需產品；(3)產朊假絲酵母能夠利用廉價的糖蜜和木材水解液作為養分生長，節約生產成本；(4)產朊假絲酵母可以同時將戊糖和己糖作為碳源；(5)產朊假絲酵母不僅適應多種碳源和氮源(包括尿素和硝酸)，其蛋白質含量和維生素B含量比釀酒酵母高；(6)它的分泌蛋白質組不含任何蛋白酶，有利于其作為宿主菌表達外源蛋白；(7)產朊假絲酵母是一種可食用的、安全的單細胞蛋白，其產物和菌體自身可直接作為添加劑應用于食品、醫藥和化妝品行業，無需經過復雜的分離純化程序，既省時又省力。

但是產朊假絲酵母缺乏有效降解淀粉生成葡萄糖、降解蛋白質生成多肽和氨基酸的酶，在自然條件下不能直接利用餐廚廢棄物中的淀粉和蛋白質作為碳源和氮源來發酵產生乙醇。因此，為了以餐廚廢棄物作為原料發酵生產乙醇，必須通過基因工程，將能降解淀粉和蛋白質的酶的基因導入產朊假絲酵母中，以彌補其降解餐廚廢棄物能力的缺陷，使重組產朊假絲酵母可以利用自身合成的淀粉酶和蛋白酶將餐廚廢棄物中的淀粉和蛋白質降解成為可以利用的碳源和氮源，從而實現利用餐廚廢棄物發酵生產燃料乙醇的工業化目的。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種能降解利用餐廚廢棄物的基因工程產朊假絲酵母。