工业啤酒酵母菌的遗传修饰与应用研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sunhan88
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酵母作为单细胞真核生物,在工业中广泛应用。本论文通过基因工程手段对工业啤酒酵母进行遗传修饰,以获得性能优良的啤酒酵母工程菌。   乙醛和双乙酰是影响啤酒品质的主要风味物质。在运输和储藏过程中,啤酒中的一些老化前体物质会发生氧化而产生老化味,影响啤酒的风味。此外,啤酒酵母不含有能够利用糊精类低聚糖的淀粉酶类基因,致使啤酒发酵结束后一些残糖和大分子量的寡糖存留,使啤酒成为一种高热量的饮品。   我们在啤酒酵母工业菌株中引入了来源于啤酒酵母的抗老化物质谷胱甘肽限速酶基因(GSH1)和来源于扣囊腹膜酵母的淀粉酶基因(ALP1),并利用同源重组的方法破坏了调控乙醛合成的乙醇脱氢酶Ⅱ基因(ADH2)及双乙酰合成的α-乙酰乳酸合成酶基因(ILV2),构建了一个新的重组菌株TY3。在以淀粉为唯一碳源的培养基中发酵5天后,发现TY3利用了大约36%的淀粉。EBC管发酵实验结果显示,与工业菌株相比,TY3发酵产物谷胱甘肽含量提高了约10 mg1-1,风味稳定性提高了1.3倍,而残糖降低了76.8%。由于破坏了ILV2和ADH2基因,发酵产物中双乙酰和乙醛含量分别降低了56.93%和31.25%。同时,针对啤酒的高热量问题,我们同时表达了来源于酿酒酵母的糖化酶基因(SGA1)和来源于斯达氏油脂酵母的葡聚糖酶基因(LSD1)两个淀粉酶类基因,构建了一株低热能啤酒酵母菌TQ1。发酵过程中糖化酶活性最高可达到93.26 U ml-1,每12oz发酵产物热量比工业菌株下降了35.39 cal。我们在前期构建的TY3工程菌基础上利用18s rDNA同源片断作为整合位点,引入LSD1基因,增加了LSD1基因在酵母基因组中的拷贝数,构建了含淀粉酶、葡聚糖酶以及谷胱甘肽基因的工程菌TYRL21。由于淀粉酶类基因的协同高效表达,该菌株能利用84%左右的可溶性淀粉,同时加速了发酵进程,在三天内就达到了最高酵母细胞数,在不影响其它性能指标的前提下进一步降低了残糖含量。   在重组菌株中由于没有引入任何抗药性基因,比较适合应用于工业生产,对解决生产过程中的问题有一定指导意义。
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