[發明專利]一種低產2-苯乙醇的基因工程菌及其應用

有效

• 申請號: 202010933160.7
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112011473B
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發明（設計）人: 肖冬光;王亞平;張翠英;陳葉福;杜麗平;郭學武
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: C12N1/19
• 分類號: C12N1/19;C12N15/90;C12G3/021;C12R1/865
• 代理公司: 北京瑞盛銘杰知識產權代理事務所(普通合伙) 11617
• 代理人: 郭曉迪

本發明提供了一種低產2?苯乙醇的基因工程菌，所述基因工程菌是由釀酒酵母將ARO80基因全部缺失得到。ARO80基因編碼的轉錄因子Aro80p，在存在芳香族氨基酸時，激活芳香族氨基酸分解代謝基因的轉錄，促進氨基酸氨基轉移酶Ⅰ和芳香族氨基酸氨基轉移酶Ⅱ的合成。ARO80基因的缺失，阻礙ARO9和ARO10基因表達的激活，從而調控艾氏途徑中2?苯乙醇的合成，獲得低產2?苯乙醇的釀酒酵母菌株。本發明所述基因工程菌應用于液態發酵法生產白酒中。

技術領域

本發明屬于生物工程技術領域，涉及工業微生物的育種，尤其是一種低產2-苯乙醇的釀酒酵母基因工程菌及其應用。

背景技術

白酒中的風味物質主要有高級醇類、酯類、醛類等。其中，高級醇是形成白酒風味和口感的重要的化學物質之一。適宜的高級醇含量具有使白酒口感和香氣豐滿，酒體柔和協調的作用，但過量的高級醇是白酒異雜味的主要來源，也是導致白酒飲后上頭的重要原因。作為高級醇中重要的成分之一，2-苯乙醇對白酒風格有較大的影響，適量的2-苯乙醇可以給白酒酒體帶來玫瑰香味，過量的2-苯乙醇則會給酒體帶來酯類的酸味。因而，在白酒釀造過程中，應盡量控制2-苯乙醇的形成。當前國內大部分白酒生產廠家采用的是液態法釀制白酒，液態法釀造白酒具有出酒率高，機械化程度較高，利于自動化等優點。但是采用此工藝釀造的白酒，由于工藝上的缺陷，不可避免地存在高級醇含量較高的問題，在口味上不能很好的表現出其應有的特色。此外，分子量越大的高級醇的毒性則越強，研究證明了高級醇對人體的肝臟有毒害作用。人體在長時間飲用高級醇含量高的酒精飲料后，腎病發生率會顯著增大，出現慢性中毒。因此，如何將酒中各種高級醇的含量控制在合適的范圍內，是釀酒行業一直關注的課題。作為高級醇中重要的風味物質之一，控制液態法白酒中高級醇的含量，首先要解決的就是2-苯乙醇含量過高的問題。液態法白酒中的2-苯乙醇含量一般為固態法白酒的三倍以上，除了給白酒帶來異雜味兒以外，作為多碳醇，飲后不易代謝，副作用明顯，這是阻遏液態法白酒發展的主要原因之一。工業上為了降低液態法白酒中2-苯乙醇含量通常會通過改變發酵工藝來調整發酵培養基成分，例如調整培養基中碳氮源比例，但是此方法往往導致釀酒酵母生成的多種風味物質發生較大改變，從而導致酒體風格的差異。此外，工業上還會通過增大酵母接種量，減少發酵過程中酵母的增殖倍數，從而減少增殖過程中高級醇的形成。但是過高的酵母接種量會使酵母過早的進入衰亡期，發酵提前終止，這將導致白酒發酵不充分，嚴重影響白酒風味物質的形成和品質。

釀酒酵母中合成2-苯乙醇的途徑可分為兩個部分：莽草酸途徑和艾氏途徑。釀酒酵母通過莽草酸途徑合成2-苯乙醇的代謝途徑長、支路多，并存在多種抑制作用，因此通過莽草酸途徑合成2-苯乙醇的產量很低。在艾氏途徑中，L-苯丙氨酸經芳香族氨基酸氨基轉移酶Ⅰ或酶Ⅱ催化生成苯丙酮酸，苯丙酮酸在苯丙酮酸脫羧酶催化下脫羧生成苯乙醛，苯乙醛在醇脫氫酶催化下脫氫生成2-苯乙醇。在2-苯乙醇合成的艾氏途徑中，參與2-苯乙醇合成的兩個重要的同工酶，即芳香族氨基酸氨基轉移酶Ⅰ和芳香族氨基酸氨基轉移酶Ⅱ，分別由ARO8和ARO9基因編碼。ARO80基因編碼的轉錄因子Aro80p屬于Zn2Cys6蛋白家族的一員。它對芳香族氨基酸產生應答而激活ARO9和ARO10的表達。已有很多相關的報道針對這兩條途徑對2-苯乙醇的代謝進行調控，Rossouw等人(Rossouw,D.,Naes,T.,Bauer,F.F.(2008).Linking gene regulation and the exo-metabolome:a comparativetranscriptomics approach to identify genes that impact on the production ofvolatile aroma compounds in yeast.BMC genomics,9,530.