[发明专利]一株能以多碳源共发酵的酿酒酵母及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一株能以多碳源共发酵的酿酒酵母及其应用，属于微生物技术领域和发酵工程技术领域。 

背景技术

酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae MT1可以利用糖来产生乙醇，被应用于工业酿造已有几千年的历史，包括各类饮料酒的生产，如白兰地、威士忌、伏特加、金酒、朗姆酒、中国白酒、葡萄酒、黄酒、啤酒等。同时，随着石油资源的枯竭，以及燃料乙醇生产资源的可再生性，人类开始利用酿酒酵母生产燃料乙醇。因此，酿酒酵母对人类社会的发展是极其重要的。然而，酿酒酵母在生产应用中存在以下三个方面的问题： 

第一、不论是对于采用谷物类为原料的饮料酒酿造，还是以纤维素和淀粉为原料的燃料乙醇的生产，由于酿酒酵母不能直接利用纤维素和淀粉等聚合物原料，必须首先将上述多糖降解为单糖才能被酵母所使用。但是，由于纤维素和淀粉降解产生糖种类具有多样性，如木质纤维素类生物质(如农作物秸秆、谷壳、麸皮、蔗渣、林木、林业加工废弃物、草类等)，水解(用酸法或酶法)后可生成葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、半乳糖以及其它寡糖等成分；淀粉质原料水解后可生产葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖、异麦芽糖、潘糖及其它寡糖等成分。这种糖的多样性并不利于酿酒酵母的发酵。首先，酿酒酵母利用糖存在葡萄糖效应，也就是当其它糖与葡萄糖共存时，酿酒酵母只能利用葡萄糖，只有当葡萄糖利用完之后，才能开始利用其它可利用的糖；其次，酿酒酵母一般只能利用葡萄糖，麦芽糖、果糖等少数糖类，以上特点大大限制了酿酒酵母对各种糖类的使用，不仅使得产酒率降低，而且造成碳源利用效率的降低，以及资源利用率的降低，造成极大的资源浪费。 

为解决以上问题，目前研究者开展大量工作，包括寻找具有多碳源利用能力的酵母等。但是，一般野生酵母都不具备多碳源利用的能力，因此，目前主要采用基因工程方法构建多碳源利用的酵母。例如原生质体融合、外源基因导入或关键基因敲除等方法。有研究报道，采用基因工程技术重组后的酿酒酵母可共发酵葡萄糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖等。但是由于基因工程菌导入基因有限，利用糖的种类仍然有限；同时，由于酿酒酵母为单双倍体共存的菌株，菌株功能不稳定是基因工程菌使用的最大障碍；并且基因改造的方法在饮料酒酿造生产中使用是不被认可的。 

第二、在酿酒过程及燃料乙醇发酵过程中，酿造环境极其复杂，对于燃料乙醇的生产， 酿酒酵母只有具有高浓度乙醇的耐受能力才能更有效的发酵生产乙醇；而在酿酒过程中，除了要求酿酒酵母能够耐受高浓度乙醇外，还需要其具有耐受酸性、以及高温的能力。因此，只有酿酒酵母具有耐受以上胁迫条件等能力，才能发挥高效的发酵能力。然而，目前常规使用的酿酒酵母只能耐受8％乙醇、37℃温度、pH3.0。 

第三、对于饮料酒的酿造，不仅要求酿酒酵母具有高效的发酵能力，还要求其具有良好的风味代谢能力，使得饮料酒具有更多样的风味组成。 

以上特点对饮料酒与燃料乙醇等产业中酿酒酵母菌种的要求提出了3个方面的要求，但是由于目前技术的有限，以及野生酵母自身存在的缺陷，仍然要求在菌种方面需要重要突破。 

发明内容

本发明提供一株能以多碳源共发酵的酿酒酵母及其应用，该酵母是从中国酱香型白酒酿造环境中筛选获得的，具有多碳源利用、耐受高温、耐高酸、耐高乙醇浓度以及丰富的风味代谢能力等特征，能够应用于饮料酒酿造、燃料乙醇生产等领域。 

本发明的第一个目的是提供一株酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae MT1，其特征在于，所述酿酒酵母于2014年10月10日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏地址为湖北省武汉市武昌珞珈山武汉大学，保藏编号为CCTCC NO:M 2014463。 

所述酿酒酵母筛选自酱香型白酒酿造环境，经26srDNA序列鉴定为酿酒酵母，其26s rDNA序列如SEQ ID NO.1所示，该序列在NCBI上blast比对后，与现有酿酒酵母序列相似度是99％。 

所述酿酒酵母在YPD培养基上生长，菌落为白色，圆形，边缘整齐，表面光滑。 

所述酿酒酵母在电子显微镜下的形态如图1所示，可以看出酿酒酵母的细胞为球形或者椭球形，顶端芽痕说明其繁殖的方法为出芽生殖。 

所述酿酒酵母能利用以下任意一种碳源：葡萄糖、半乳糖、木糖、阿洛酮糖、蔗糖、麦芽糖、蜜二糖、松二糖、海藻糖、棉子糖及其它寡糖。 

所述酿酒酵母还能利用以下任意两种或者多种的混合碳源：葡萄糖、半乳糖、木糖、阿洛酮糖、蔗糖、麦芽糖、蜜二糖、松二糖、海藻糖、棉子糖及其它寡糖。