[發明專利]共利用葡萄糖和木糖產生木糖醇的工程菌株的構建及應用

有效

• 申請號: 201810537124.1
• 申請日: 2018-05-28
• 公開（公告）號: CN108913610B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 洪泂;華艷;王冬梅
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: C12N1/19
• 分類號: C12N1/19;C12P7/18;C12R1/645
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 關旭穎

本發明發現己糖激酶KmHXK敲除的耐熱酵母中葡萄糖抑制效應得到很大程度的消除，實現了多種糖與葡萄糖共利用，通過過表達葡萄糖激酶KmGLK可以恢復KmHXK敲除后葡萄糖代謝受到的影響，本發明中發現該菌仍然保持葡萄糖抑制效應解除的特征，可以作為平臺菌株；本發明以該平臺菌株成功獲得能夠高效共利用葡萄糖和木糖生產木糖醇的耐熱酵母菌株YHY013，其保藏號為CGMCC No.15347。所述菌株在42℃的條件下可以有效利用木糖母液或玉米芯水解液等天然發酵底物中的葡萄糖和木糖發酵生產木糖醇，且利用玉米芯水解液產木糖醇的產量超過已報道的其他菌株。

技術領域

本發明涉及到生物技術領域。具體地，本發明發現己糖激酶KmHXK敲除的耐熱酵母中葡萄糖抑制效應得到很大程度的消除，實現了多種糖與葡萄糖共利用，通過過表達葡萄糖激酶KmGLK可以恢復KmHXK敲除后葡萄糖代謝受到的影響，本發明中發現該菌仍然保持葡萄糖抑制效應解除的特征，可以作為平臺菌株；本發明在該平臺菌株的基礎上，對該菌的木糖代謝路徑進行改造，成功獲得能夠高效共利用葡萄糖和木糖生產木糖醇的耐熱酵母菌株YHY013，其保藏號為CGMCC 15347。該菌株能夠在高溫條件下有效利用木糖母液或玉米芯水解液等天然發酵底物中的葡萄糖和木糖發酵生產木糖醇，且利用玉米芯水解液生產木糖醇的產量超過已報道的菌株。

背景技術

包括玉米芯在內的農業廢棄物是一種非常有發展潛力的生物質類能源，通過水解預處理可將其分為固體的玉米芯殘渣(CCR)和上清水解液兩部分。CCR由于其中富含葡萄糖所以一般用來生產生物乙醇，而水解液中木糖占總糖的90％，因此一般用來結晶提取木糖，提取出來的純木糖可作為現在工業生產木糖醇的原料(Balan，2014；Behera et al.，2014；IsikgorBecer，2015)。從玉米芯水解液中提取木糖后剩余的粘稠液體即木糖母液，其總糖含量在60-75％之間，木糖占總糖的50-70％，葡萄糖占總糖約8-10％，但是由于木糖母液中成分復雜且雜糖含量很高，使其中木糖很難被利用，一般作為廢液處理，不僅造成了環境污染也是一種能源浪費。

不同于工業上的化學催化法，生物法生產木糖醇不需要純木糖作為原料(Mohamadet al.，2014)，因此木糖母液或許可以直接通過生物法加以利用來生產木糖醇，而直接利用玉米芯水解液可以減少木糖的結晶純化過程，進一步降低成本。這樣既節省了資源，同時也減少了污染，和貫徹了科學發展和可持續發展的思想。

耐熱酵母Kluyveromyces marxianus(馬克斯克魯維酵母)用于工業發酵生產木糖醇有如下幾個優點：1.是一種GRAS(general regarding as safe)級別的酵母，因此可以用于食品藥品生產；2.能夠利用多種糖類生長發酵包括木糖；3.能在高溫下快速生長和發酵，從而降低了工業發酵中的冷卻費用同時大大減少了菌株污染的可能性(Kumar et al.，2009)。由于馬克斯克魯維酵母有很多比釀酒酵母優秀的品質，馬克斯克魯維酵母被越來越多的用于生物能源的生產(Fonseca et al.，2008)。所以利用馬克斯克魯維酵母發展成木糖醇生產菌株具有非常重要的應用價值。