[发明专利]一种发酵菊糖产低聚果糖的酿酒酵母及其构建方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种发酵菊糖产低聚果糖的酿酒酵母及其构建方法与应用。

背景技术

低聚果糖(FOS)又称寡果糖、蔗果三糖族低聚糖等，分子式为G-F-Fn(G为葡萄糖，F为果糖，n＝1～4)，是蔗糖分子上以β-2,1糖苷键结合数个D-果糖所形成的蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖、蔗果六糖及其混合物的总称。低聚果糖不能被人体或口腔微生物消化吸收，能够被肠道微生物利用，选择性增殖肠道双歧杆菌和乳酸杆菌。低聚果糖属于益生元(Prebiotics)，具有调节肠道菌群、促进钙的吸收、调节血脂、增强免疫、抗龋齿等生理活性，在食品、医药领域具有重要应用价值。

目前，低聚果糖的生产主要以蔗糖为原料通过酶法合成，该法合成低聚果糖的最大理论得率在0.55至0.60克低聚果糖每克蔗糖之间(Nishizawa K,Nakajima M,Nabetani H.Kinetic study on transfructosylation by L-fructofuranosidase from Aspergillus niger ATCC20611and availability of a membrane reactor for fructooligosaccharide production.Food Science and Technology Research,2001,7:39–44)。生产高纯度低聚果糖(>90％)需要经过纯化，明显增加生产成本。除蔗糖外，菊糖也是生产低聚果糖的原料。BENEO公司以菊糖为原料采用内切菊糖酶部分水解法生产低聚果糖，产品纯度可达75％(http://www.beneo.com)。该法中，内切菊糖酶的生产是一个瓶颈，增加工艺成本。由此可见，生产高纯度低聚果糖的技术工艺仍待提高。

发明内容

本发明目的在于提供一种发酵菊糖产低聚果糖的酿酒酵母及其构建方法与应用。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种发酵菊糖产低聚果糖重组酿酒酵母，发酵菊糖产低聚果糖重组酿酒酵母JZHΔS-TSC，拉丁文学名Saccharomyces cerevisiae，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏号为CGMCC No.10518，保藏日期为2015年2月4日。

一种发酵菊糖产低聚果糖重组酿酒酵母的构建方法，在酿酒酵母染色体Ty1转座位点整合表达分泌型外源菊糖内切酶基因InuC，并 敲除蔗糖酶基因，同时优化表达菊糖内切酶基因的密码子，再进一步使用组成型启动子，进而获得发酵菊糖产低聚果糖重组酿酒酵母。

进一步的说，以野生型酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae JZH为出发菌株，在染色体Ty1转座位点表达分泌型外源菊糖内切酶基因InuC，并敲除蔗糖酶基因SUC2，同时优化表达菊糖内切酶基因InuC的密码子，再进一步使用组成型TEF1启动子，进而获得发酵菊糖产低聚果糖重组酿酒酵母JZHΔS-TSC。

一种发酵菊糖产低聚果糖重组酿酒酵母应用，所述重组酿酒酵母作为生产低聚果糖的工程菌种的应用。

一种重组酿酒酵母菌株发酵菊糖产低聚果糖方法：

1)接种发酵菊糖产低聚果糖重组酿酒酵母JZHΔS-TSC至YPD培养基中，在30-40℃、100-300rpm条件下培养48-60小时，作为种子液；

2)将种子液按照5-10％(v/v)接种量，接种至100-300g/L菊糖溶液中，于35-40℃、100-200rpm搅拌，厌氧发酵18-36小时；

3)发酵自然沉淀，收获上清液即为富含低聚果糖溶液。

本发明的有益效果与特点在于：

1.本发明以整合生物加工方式利用菊糖生产低聚果糖，不需要外源酶制剂添加，一步中温生产，简化了生产工艺并降低了能耗及设备需求。

2.本发明应用菌株JZHΔS-TSC进行低聚果糖生产，产物中单糖含量低，低聚果糖纯度高，无需高成本的低聚果糖纯化步骤。

3.通过本发明提供的菌株及方法，以200g/L菊糖为原料生产低聚果糖，发酵24h获得低聚果糖180g/L，转化率达到90％(w/w)。所产低聚果糖中，四聚糖和五聚糖含量最高，分别占38％和33％，其次是三聚糖和六聚糖，分别占12％和17％，是比较理想的低聚果糖分布比例。

附图说明