[發(fā)明專利]一種高產(chǎn)2-苯乙醇的基因工程菌及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010933723.2
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN111909862B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖冬光;王亞平;張翠英;陳葉福;杜麗平;郭學(xué)武
• 申請（專利權(quán)）人: 天津科技大學(xué)
• 主分類號: C12N1/19
• 分類號: C12N1/19;C12G3/021;C12R1/865
• 代理公司: 北京瑞盛銘杰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11617
• 代理人: 郭曉迪

本發(fā)明提供一種高產(chǎn)2?苯乙醇的基因工程菌，所述基因工程菌是由釀酒酵母將CAN1基因全部缺失得到。CAN1基因編碼精氨酸透性酶，調(diào)控釀酒酵母對氨基酸的利用，CAN1基因的缺失導(dǎo)致酵母精氨酸利用率的降低，影響了酵母的氮代謝，從而對釀酒酵母中2?苯乙醇的合成產(chǎn)生影響。本發(fā)明所述基因工程菌應(yīng)用于液態(tài)發(fā)酵法生產(chǎn)白酒中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及工業(yè)微生物的育種，尤其是一種高產(chǎn)2-苯乙醇的釀酒酵母基因工程菌及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

芳香化合物通常具有甜美或宜人的香氣，2-苯乙醇是其中最重要的風(fēng)味化合物之一。 2-苯乙醇具有玫瑰香氣。存在于玫瑰、茉莉等多種植物精油中，2-苯乙醇是我國規(guī)定允許使用的食用香料，用量按正常生產(chǎn)需要。2-苯乙醇作為食品和化妝品制造的香料成分，可用于葡萄酒、黃酒、啤酒等酒類的配制，還可用以配制各種食用香精香精。也可用于調(diào)配玫瑰香型花精油等各種花香型香精，廣泛用于調(diào)配皂用和化妝品香精。2-苯乙醇還可以作為底物合成其他高附加值的香味化合物或者藥物，比如乙酸苯乙酯，既可以作為香料又可以配制神經(jīng)類藥物或殺菌劑等。工業(yè)上生產(chǎn)2-苯乙醇的方法是采用化學(xué)合成法，天然法?；瘜W(xué)合成法是以苯或苯乙烯為原料通過化學(xué)反應(yīng)合成2-苯乙醇，不但原料具有致癌風(fēng)險，而且產(chǎn)物中常含有一些難以去除的副產(chǎn)物，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品質(zhì)量，極大限制了產(chǎn)品的使用范圍。天然法生產(chǎn)2-苯乙醇包括采用物理方法從植物中直接提取和微生物合成這兩種途徑，天然產(chǎn)品純度高、無毒無害，具有很好的生物安全性，因此市場需求量越來越大。但是從玫瑰等植物精油中提取天然2-苯乙醇的效率很低，提取成本高，難以滿足市場需求。微生物合成法生產(chǎn)的2-苯乙醇符合國際標(biāo)準(zhǔn)對食品，藥品，化妝品添加劑等原料的要求，具有良好的市場前景，且微生物轉(zhuǎn)化合成2-苯乙醇具有生產(chǎn)成本低，周期短，污染少，對環(huán)境溫和等優(yōu)點，但是目前微生物合成2-苯乙醇的產(chǎn)量仍然受到多種因素的影響和制約，目前提高2-苯乙醇產(chǎn)量的研究取得了一定的進(jìn)展，但菌種的選育，原料的選擇和工藝的優(yōu)化還并不成熟，導(dǎo)致微生物轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)的2-苯乙醇難以滿足市場需求。目前針對微生物轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)2-苯乙醇的研究主要集中在酵母菌上。酵母菌具有合成2-苯乙醇的能力，且對較多的脅迫因素具有較高的耐受性，對工業(yè)化環(huán)境適應(yīng)性強，發(fā)酵工藝也相對成熟。因此國內(nèi)外采用微生物轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)2-苯乙醇的菌種以釀酒酵母為主等。

釀酒酵母合成2-苯乙醇的途徑可分為兩個部分：莽草酸途徑和艾氏途徑。在莽草酸途徑中，莽草酸經(jīng)酶促反應(yīng)生成苯丙酮酸，苯丙酮酸在脫羧酶的催化下生成苯乙醛，苯乙醛在醇脫氫酶的作用下脫氫還原為2-苯乙醇。釀酒酵母經(jīng)此途徑合成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(chǎn)量很低。當(dāng)培養(yǎng)基中L-苯丙氨酸作為唯一的氮源時，酵母菌主要是通過艾氏途徑合成2-苯乙醇的， L-苯丙氨酸經(jīng)芳香族氨基酸氨基轉(zhuǎn)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。已有很多相關(guān)的報道利用釀酒酵母生產(chǎn)2-苯乙醇，梅建鳳(梅建鳳,陳虹,王鴻,應(yīng)國清,易喻.(2009).水/有機溶劑兩相體系中生物轉(zhuǎn)化合成2-苯乙醇.化學(xué)反應(yīng)工程與工藝(1).) 調(diào)整油酸和水相的比例，轉(zhuǎn)化后測到有機相和水相中2-苯乙醇總濃度分別為14.9g/L和 1.74g/L。在微生物轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)2-苯乙醇的發(fā)酵液中加入有機溶劑進(jìn)行萃取，可以使2- 苯乙醇的產(chǎn)率得到很大的提高，但是采用該方法得到的2-苯乙醇不僅存在萃取劑殘留問題，所選的有機萃取劑大部分具有細(xì)胞毒性，影響酵母細(xì)胞的生長代謝。此外，還有從酵母菌種育種出發(fā)，采用基因工程育種的方法進(jìn)行高產(chǎn)2-苯乙醇菌種的篩選。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.