[发明专利]一株表达果胶酯酶的酿酒酵母工程菌及其应用

说明书

本发明公开了一株表达果胶酯酶的酿酒酵母工程菌及应用，属于发酵工程领域。本发明所提供的酿酒酵母工程菌，是将果胶酯酶的编码基因与α‑凝集素的编码基因融合后转化酿酒酵母，重组质粒整合到宿主的染色体NDA上，得到在细胞表面锚定表达果胶酯酶的菌株，果胶酯酶酶活达到2.6U/g。所述菌株用于甘薯和木薯等原料的酒精发酵生产，不仅能够提高酒精发酵效率，而且能显著降低发酵过程中发酵液的粘度，有利于酶的作用和酿酒酵母代谢，还可以降低设备负担，节约能耗。

技术领域

本发明涉及一株表达果胶酯酶的酿酒酵母工程菌及其应用，特别是一株在细胞表面锚定表达果胶酯酶的酿酒酵母菌株及其应用，属于发酵工程领域。

背景技术

化石燃料的日渐枯竭和全球范围内的环境保护要求，为燃料酒精产业带来了很好的发展机遇。燃料酒精是一种可再生的清洁能源，在汽油中添加一定比例的酒精，能够显著降低汽车尾气对环境的污染。我国是继美国、巴西后的世界第三大燃料酒精主产国，年产量达151.8万吨，并逐年增产。淀粉质原料是生产燃料酒精的主要原料，原料中胶体、果胶质等粘性物质较多，高浓度发酵时醪液的粘度很大，发酵液传质传热能力差，严重影响酶的作用效果和酿酒酵母代谢活动，影响乙醇产量。醪液粘度高还会堵塞输送管道、增加设备运转负担，提高后期固液分离的处理难度，给酒精的浓醪发酵带来困难。

果胶质是植物细胞壁的重要组成部分，与纤维素、半纤维素以及某些伸展蛋白相互交联，起着支撑细胞结构的作用，它也是细胞间质的填充剂，影响细胞间的粘连和组织的硬度。果胶酯酶是果胶酶的一种，在纺织、造纸、污水处理等行业都有应用，在食品工业特别是果蔬加工中应用较多，果胶酯酶可以保持果粒的完整性，有利于果汁的过滤和浓缩，提高出汁率。果胶酯酶还可以用于酶法制备低甲基果胶，低甲氧基果胶食品具有含糖少、热量低等特点，符合健康饮食的要求。

发明内容

本发明提供了首先一株表达果胶酯酶的酿酒酵母工程菌，是融合表达了果胶酯酶的编码基因PE和α-凝集素的编码基因AGα1，得到在细胞表面锚定表达果胶酯酶的酿酒酵母工程菌。

在本发明的一种实施方式中，所述果胶酯酶的编码基因PE的核苷酸序列如GenBank XM_001390469所示。

在本发明的一种实施方式中，所述α-凝集素的编码基因AGα1的核苷酸序列如GenBank M28164所示。

在本发明的一种实施方式中，果胶酯酶的编码基因PE和α-凝集素的编码基因AGα1通过酿酒酵母磷酸甘油激酶PGK启动子在酿酒酵母基因组中整合表达；以alpha因子信号肽指导蛋白质的定位。

在本发明的一种实施方式中，果胶酯酶的编码基因PE和α-凝集素的编码基因AGα1通过带有酿酒酵母磷酸甘油激酶PGK启动子、G418抗性基因、用于同源整合位点的序列的载体pMD18-T整合到酿酒酵母基因组中进行整合表达。

所述酿酒酵母工程菌的果胶酯酶酶活为2.6U/g湿菌体。

本发明还提供了一种利用上述酿酒酵母工程菌生产酒精的方法，是以淀粉质原料配制发酵培养基，接种所述酿酒酵母工程菌，静止发酵。

在本发明的一种实施方式中，是以木薯粉或/和玉米粉配制发酵培养基，接种所述酿酒酵母工程菌，静止发酵。

在本发明的一种实施方式中，所述以木薯粉或/和玉米粉配制发酵培养基的方法为：按1:3(g/mL)的比例将木薯粉或/和玉米粉与去离子水混合，调pH至6.0，加入10U/g耐高温α淀粉酶，加热料液至95℃，维持2h；降至室温后调pH至4.5，添加去离子水以弥补水分损失。高压蒸汽灭菌，降温后加入130U/g糖化酶和0.05％的尿素。