[发明专利]一种快速利用工业甲醇的毕赤酵母菌及其应用

说明书

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，具体涉及一种能够快速利用工业甲醇的毕赤酵母菌，利用毕赤酵母菌生产单细胞蛋白的方法以及该毕赤酵母菌的应用。

背景技术

单细胞蛋白(Single-Cell Protein，SCP)，又称菌体蛋白或微生物蛋白，是指通过规模化培养非病源性微生物而生产的用作饲料或食品的菌体蛋白。

以工业甲醇为原料生产出来的甲醇蛋白被称为第二代单细胞蛋白，与天然蛋白相比，它的粗蛋白含量比鱼粉和大豆都要高，含有丰富的必需氨基酸、矿物质和维生素，可以部分代替鱼粉、大豆、骨粉、肉类以及脱脂奶粉。而且，甲醇蛋白的原料易得、资源相对丰富、不占耕地、不依靠海洋、生产不受气候条件影响、生产速度快。

2008年4月，联合国粮农组织称，由于许多适合种植粮食的土地，已经被大量用来建造城市、商业中心、甚至是高尔夫球场，使得全球范围内很多国家都开始面临粮食危机，亚洲、非洲地区的一些贫困国家首当其冲，目前全球粮食储备已降至1980年以来的最低水平。而以大豆等粮食为主要原料的饲料行业也理所当然的受到了严重冲击，因此，以工业甲醇为原料的甲醇蛋白，作为一种新型生物蛋白饲料正受到了世界范围内的广泛关注。

有关专家分析，到2010年和2020年，我国蛋白质饲料年需求量分别为6000万吨和7200万吨，而供给量仅为2200万吨和2400万吨，供需缺口达3800万吨和4800万吨。随着市场对蛋白需求的增长，而鱼粉和大豆资源有限，无法满足市场的需求，对甲醇蛋白的发展十分有利。据专家预测，我国对甲醇蛋白的市场需求，目前每年约为300～500万吨。

单细胞蛋白可以制成“人造肉”，供人们直接食用，还可以作为食品添加剂，用以补充蛋白质或维生素、矿物质等。由于某些单细胞蛋白具有抗氧化能力，使食物不容易变质，因而常用于婴儿粉及汤料、作料中。干酵母的含热量低，常作为减肥食品的添加剂。此外，单细胞蛋白还能提高食品的某些物理性能，如意大利烘饼中加入活性酵母，可以提高饼的延薄性能。酵母的浓缩蛋白具有显著的鲜味，已广泛用作食品的增鲜剂。单细胞蛋白作为饲料蛋白，也在世界范围内得到了广泛应用。

世界范围来看，甲醇蛋白的生产发酵时间一般达到160小时左右，发酵温度在30～38℃不等，利用本菌种发酵时间在80～90小时，发酵温度30℃，实现了温度相对较低、时间较短的高密度发酵。

发明内容

本发明的目的是针对甲醇蛋白生产发酵时间长等缺点，筛选出一株具有工业化前景的毕赤酵母菌株，为甲醇单细胞蛋白的生产奠定基础。

本发明的另一目的是提供一种利用毕赤酵母菌从工业甲醇生产单细胞蛋白的方法。

本发明还有一个目的是提供该菌在饲料或食品添加剂方面的应用。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

本发明所述的酵母菌株为巴氏毕赤酵母(Pichia pastoris)，编号为ME-SCP01，该菌株已于2008年4月29日保存中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC)，其保藏号为CGMCC NO：2477。

Pichia pastoris ME-SCP01属于子囊菌门、半子囊菌纲、酵母目、酵母科、酵母属。在YPD培养基上细胞多数呈卵圆形、芽殖；菌落质地均匀，乳白无光泽，表面湿润、粘稠，易被挑起。

菌株ME-SCP01能在无机盐培养基上正常生长，能以葡萄糖、甘油、甲醇等作为唯一碳源及能源。当以葡萄糖或甘油作碳源时，菌体中只有1个或很少几个小的过氧化物酶体，而以甲醇作为碳源时，过氧化物酶体几乎占到整个细胞体积的80％，醇氧化酶增至细胞总蛋白的35％-40％。

菌株ME-SCP01在20～37℃之间均能生长，最适生长温度为27～30℃，其中在30℃的生长速率最快。培养基的pH值范围在3.0～6.0之间，菌体生长及合成蛋白质的最佳pH为5.0～6.0。

本发明同时提供了一种利用毕赤酵母以工业甲醇为原料生产单细胞蛋白的工艺。

甲醇进入毕赤酵母细胞内的溶酶体，诱导醇氧化酶的表达，醇氧化酶则将甲醇氧化为甲醛。一部分甲醛继续氧化为甲酸，最终生成CO₂释放能量，另一部分甲醛则通过5磷酸木酮糖循环生成3-磷酸甘油醛，然后进入主代谢途径，合成菌体。