[发明专利]一种提升酸奶中丁二酮和乙偶姻含量的基因工程菌及应用

说明书

本发明公开了一种提升酸奶中丁二酮和乙偶姻含量的基因工程菌及应用。本发明的基因工程菌是一种包含pSIP409‑nox‑alsS质粒并在敲除α‑乙酰乳酸脱羧酶基因(alsD)的干酪乳杆菌上表达的干酪乳杆菌，所述的pSIP409‑nox‑alsS质粒能够表达NADH氧化酶和α‑乙酰乳酸合成酶，不能够表达α‑乙酰乳酸脱羧酶。本发明的基因工程菌较野生型干酪乳杆菌具有更高的酶活，且在发酵酸奶中的丁二酮和乙偶姻的产量分别是野生型菌株TCS的2.38倍、11.19倍，本发明为干酪乳杆菌生物合成丁二酮和乙偶姻提供了新的思路，为今后优化酸奶风味生产提供了理论依据，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种提升酸奶中丁二酮和乙偶姻含量的基因工程菌及应用，属于生物工程技术领域。

背景技术

丁二酮和乙偶姻是酸奶中公认的关键香气物质，它们为酸奶贡献了牛奶和黄油的味道，这对于酸奶的典型风味是必不可少的。丁二酮和乙偶姻常用作各种乳制品、咖啡、酒类等食品的增香剂，用于增加产品的风味，也用于各种香精配方中。目前丁二酮和乙偶姻多作为食品添加剂生产，在酸奶发酵过程中很少作为风味化合物生产。而目前有通过内源生成而非外源添加来增强食品风味的趋势，更加符合当代社会对绿色天然食品的要求。因此现采用微生物发酵法，利用内源增香方式通过基因工程的手段来促进丁二酮和乙偶姻的积累。

由于酸奶的风味主要是由乳酸菌代谢产生的，目前常用于食品的乳酸菌主要集中于双歧杆菌属(Bifidobacterium)、链球菌属(Streptococcus)、肠球菌属(Enterococcus)、乳杆菌属(Lactobacillus)、乳球菌属(Lactococcus)等，这些菌属在酸奶生产过程中已显示出具有生产丁二酮的潜力。在我们前期的研究中，我们鉴定了一株具有较高丁二酮生产能力的菌株-干酪乳杆菌TCS(Lacticaseibacillus casei TCS)(专利申请号：CN201810414559.7)。它可以作为亲本菌株进行遗传改造和辅助培养，以此来提高酸奶中的奶香味。

目前，对菌株的单基因遗传操作技术已经比较完善，但随着代谢工程研究的深入，经常需要同时在一个宿主菌中改造多个基因以实现对细胞的综合调节，从而提高目标代谢产物的产量。利用基因工程手段实现多个基因在同一个宿主菌中表达的技术称为共表达，其转化策略包括利用含单基因的载体进行多重转化，或利用含多基因载体一次共表达多个基因。这种基因工程的内源增香方式可以更好的提高代谢产物的含量，可以提高干酪乳杆菌在酸奶生产中丁二酮和乙偶姻的产量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对目前传统发酵剂菌种嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌发酵酸奶的丁二酮和乙偶姻的产量比较低，难以满足酸奶风味的需求，提供一种用于提高酸奶中丁二酮和乙偶姻产量的基因工程菌。

为了解决上述问题，本发明提供了一种提高酸奶中丁二酮和乙偶姻产量的基因工程菌，是一种将pSIP409-nox-alsS质粒导入敲除了alsD基因的干酪乳杆菌中所得的工程菌，所述的工程菌中包含pSIP409-nox-alsS质粒，不包含alsD基因，所述的pSIP409-nox-alsS质粒能够表达NADH氧化酶和α-乙酰乳酸合成酶。

优选地，所述的pSIP409-nox-alsS质粒包含串联表达的nox基因和alsS基因。

本发明还提供了一种细胞，为一种包含pSIP409-nox-alsS质粒的E.coli DH5α感受态细胞，所述的pSIP409-nox-alsS质粒能够表达NADH氧化酶和α-乙酰乳酸合成酶。

本发明还提供了一种细胞，为一种敲除alsD基因的干酪乳杆菌感受态细胞。

本发明还提供了上述的提高酸奶中丁二酮和乙偶姻产量的基因工程菌在酸奶和/或酸奶制品的发酵中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：