[发明专利]一种酸胁迫抗性提高的乳酸菌工程菌及其应用

说明书

本发明公开了一种酸胁迫抗性提高的乳酸菌工程菌及其应用，属于基因工程以及微生物工程技术领域。本发明以编码金属离子ABC转运ATP结合蛋白ZitQ(metal ABC transporter ATP‑binding protein)的基因为目的基因，以乳酸菌为表达宿主，成功构建了一种可广泛应用于制备食品、药品、饲料以及化学品的乳酸菌工程菌；此乳酸菌工程菌的酸胁迫抗性得到了显著提高，较野生菌株最高提高了9.4倍。

技术领域

本发明涉及一种酸胁迫抗性提高的乳酸菌工程菌及其应用，属于基因工程以及微生物工程技术领域。

背景技术

乳酸菌是一类能利用可发酵碳水化合物产生大量乳酸的细菌的通称。这类细菌在自然界分布极为广泛，具有丰富的物种多样性。它们不仅是研究分类、生化、遗传、分子生物学和基因工程的理想材料，在理论上具有重要的学术价值，而且在工业、农牧业、食品和医药等与人类生活密切相关的重要领域应用价值也极高。

但是，在乳酸菌的工业化发酵生产过程中，常常存在酸胁迫的问题。

酸胁迫是由乳酸菌代谢产物乳酸、乙酸等酸性物质造成的，随着菌体的代谢生长过程，酸性物质也随之产生并积累，这些积累的乳酸、乙酸等酸性物质通过被动扩散进入细胞质，由于胞内的pH通常较胞外的pH高0.5～1.0，进入胞内的乳酸、乙酸等迅速解离，导致胞内pH的快速降低，使得细胞面临严重的酸胁迫，严重影响了细胞的生理活性，大大降低了乳酸菌食品微生物制造的效率，其中，以乳酸的积累导致的酸胁迫是最重要的胁迫之一。

对于酸胁迫，为维持乳酸菌发酵生产的稳定性并提高生产效率，过去，工业上常常通过在乳酸菌发酵的过程中添加外源中和剂来维持pH处于稳定的范围，例如，通过添加碱性物质(氨水或NaOH)来控制发酵环境的pH值。

然而，碱性物质的添加往往会导致副产物的积累，而副产物中形成的盐类会再次导致细胞处于高渗的环境，从而造成渗透压胁迫的产生，再次影响菌体的生长与代谢。

目前，提高乳酸菌的乳酸、乙酸等酸胁迫抗性的方法则主要有：(1)诱变育种，该方法具有简便、类型繁多等特点，但工作量大、效率低是其主要缺点；(2)生化工程策略，已有报道用过外源添加天冬氨酸以提高乳酸菌的酸胁迫耐受性，但该方法的使用造成了生产成本的增加；(3)代谢工程策略，目前利用代谢工程策略提高乳酸菌环境胁迫的方法主要包括构建新的代谢途径、拓展已有代谢途径和削弱已有代谢途径，但是，此方法存在成本高、成功率低的问题，

因此，急需找到一种新的效果优异、成本低、成功率高、操作简单、工作量少、效率高的可提高乳酸菌酸胁迫抗性的方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种酸胁迫抗性提高的乳酸菌工程菌及其应用。本发明以编码金属离子ABC转运ATP结合蛋白ZitQ(metal ABC transporter ATP-bindingprotein)的基因为目的基因，以乳酸菌为表达宿主，成功构建了一种可广泛应用于制备食品、药品、饲料以及化学品的乳酸菌工程菌；此乳酸菌工程菌的酸胁迫抗性得到了显著提高，较野生菌株最高提高了9.4倍。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种酸胁迫抗性提高的乳酸菌工程菌，所述工程菌包含重组质粒与表达宿主；所述重组质粒包含目的基因以及表达载体；所述目的基因为编码金属离子ABC转运ATP结合蛋白ZitQ(metal ABC transporter ATP-binding protein)的基因；所述表达宿主为乳酸菌。

在本发明的一种实施方式中，所述乳酸菌为乳酸乳球菌。

在本发明的一种实施方式中，所述乳酸菌为乳酸乳球菌Lactococcus lactisNZ9000。

在本发明的一种实施方式中，所述金属离子ABC转运ATP结合蛋白ZitQ来源于乳酸乳球菌Lactococcus lactis NZ9000。