[发明专利]一株高产甘蔗糖蜜酒精的基因重组酿酒酵母

说明书

本发明涉及了一株高产甘蔗糖蜜酒精的基因重组酿酒酵母TGS11。该菌株‑70℃保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC NO：M2013562，保藏日期为2013年11月10日。本发明所提供的酿酒酵母菌菌株具有如下特点：是通过将里氏木霉的α‑半乳糖苷酶基因导入野生型酿酒酵母，基因导入后与菌株基因组发生重组，经筛选获得；菌株TGS11在含有27％蔗糖和3％棉籽糖的培养基中发酵酒精产率最高可达16.18％，用30Bx°和50Bx°糖蜜混合发酵，30℃，180～200rpm条件下酒精产量达到14％。本发明的技术进步是：成功地将外源基因导入野生型酿酒酵母并实现了高效表达，该菌株能高效发酵甘蔗糖蜜产酒精，具有良好的酒精发酵生产潜力。

技术领域

本发明属于生物技术和生物工程领域，具体涉及到到酿酒酵母的基因改造及甘蔗糖蜜酒精发酵菌株选育。

背景技术

生物质资源是公认的地球上最大的可再生资源，随着石油等不可再生资源的日益枯竭，对可再生的生物质资源的研究越来越广泛和深入，已经上升到国家可持续发展的战略高度。甘蔗糖蜜是蔗糖生产过程中的副产物，其中含有约50％的糖分，是广西、广东南部和云南等蔗糖产区酒精发酵生产的主要原料。利用甘蔗糖蜜发酵生产酒精不仅可以解决生产污染环境问题，而且能够减少酒精生产对粮食的消耗，具有重要的产业意义。但是，甘蔗糖蜜除含有能够被酿酒酵母用于发酵产酒精的糖分外，还含有一部分不能被酿酒酵母利用的糖分。这部分糖分通常称为非发酵糖分，主要由(6-O-α-D-吡喃半乳糖基-D-葡萄糖)、棉子糖(β-D-呋喃果糖基-O-α-D-吡喃半乳糖基-(1→6)-α-D-吡喃葡萄糖苷)、水苏糖(D-吡喃半乳糖基α-1，6-D-吡喃半乳糖基α-1，6-D-吡喃葡糖基α-1，2-β-D-呋喃果糖苷)等构成，通常占甘蔗糖蜜总重量的5％，约占甘蔗糖蜜总糖分的10％。近年来，随着制糖技术的进步，甘蔗糖蜜中非发酵糖分的含量显著增高，一般达到了7％，最高可达8％。目前，工业生产对利用甘蔗糖蜜非发酵糖分发酵生产酒精尚属技术难题。如果将非发酵糖分用于及酒精发酵将显著降低甘蔗糖蜜酒精生产的原料单耗，具有很高的经济意义。

α-半乳糖苷酶能特异性水解半乳糖类寡糖和多聚半乳-(葡)甘露聚糖的非还原性末端α-1，6-半乳糖苷键，因此它能水解蜜二糖、棉籽糖、水苏糖和毛蕊花糖等低聚糖，也能水解半乳甘露聚糖和神经鞘氨醇己三糖苷的高级同系物和衍生物。早年Emolio等将里氏木霉的3个编码α-半乳糖苷酶的基因agl1，agl2，agl3导入酿酒酵母菌株，结果能够使酿酒酵母水解蜜二糖和棉子糖，释放出半乳糖。近年来国内有报道将粟酒裂殖酵母编码该酶的基因mel导入酿酒酵母，使后者能够利用蜜二糖作为唯一碳源生长。但是，目前对该酶的重组表达研究还局限于模式酿酒酵母菌株，本发明是将里氏木霉的α-半乳糖苷酶基因agl3导入野生型的酿酒酵母中，通过基因重组的方法获得可以有效利用糖蜜非发酵糖分提高酒精产率的工业用菌株，本发明对糖蜜酒精生产意义重大。

发明内容

本发明提供一株利用甘蔗糖蜜混合发酵酒精产量高达14％(V/V)的基因重组酿酒酵母菌株(Saccharomyces cerevisiaeTGS11)。该菌株是发明人利用分子手段将里氏木霉的α-半乳糖苷酶基因转化到野生型工业用酿酒酵母中进行基因重组，经过筛选获得，已于2013年11月10日保藏于位于中国武汉市武汉大学的中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC No.M 2013562。本发明成功地将里氏木霉的α-半乳糖苷酶基因导入野生型酿酒酵母菌株中并实现了稳定高效的表达，以此实现了对野生型酿酒酵母菌的基因重组改造，相关技术在国内外还未见报道。转化后的菌株用30Bx°和50Bx°糖蜜混合发酵，30℃，180～200rpm条件下酒精产量达到14％。

附图说明

图1：PCR扩增agl3基因的凝胶电泳图PCR(M：DL2000DNAMarker；1：agl3基因)