[发明专利]一种抗酸能力强的乳酸菌工程菌及构建方法和应用

说明书

本发明公开了一种抗酸能力强的乳酸菌工程菌及构建方法和应用，属于基因工程以及微生物工程技术领域。本发明以编码多糖转运ATP结合蛋白MsmK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；此乳酸菌工程菌的抗酸能力得到了显著提高，较野生菌株最高提高了213.7倍。

技术领域

本发明涉及一种抗酸能力强的乳酸菌工程菌及构建方法和应用，属于基因工程以及微生物工程技术领域。

背景技术

乳酸菌是一类在食品、医药、饲料、精细化学品等与人类生活密切相关的重要工业领域均具有重要的应用价值的细菌。但是，当乳酸菌被用作工业化生产之后，在其发酵过程中，随着菌体的代谢生长过程，酸性物质也随之产生并积累，导致细胞面临严重的酸胁迫。

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诱变育种以及生化工程策略，但是，上述方法或存在成本问题，或存在成功率低的问题。

发明内容

[技术问题]

本发明要解决的技术问题是提供一种抗酸能力提高且构建成本低、成功率高的乳酸菌工程菌。

[技术方案]

为解决上述问题，本发明提供了一种抗酸能力强的乳酸菌工程菌，所述工程菌含有重组质粒与表达宿主；所述重组质粒含有编码多糖转运ATP结合蛋白MsmK的目的基因以及表达载体；所述多糖转运ATP结合蛋白MsmK是微生物细胞膜上用于转运多糖的ATP结合蛋白；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，所述多糖转运ATP结合蛋白MsmK来源于乳酸乳球菌Lactococcus lactis NZ9000。

在本发明的一种实施方式中，编码所述多糖转运ATP结合蛋白MsmK的基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。

在本发明的一种实施方式中，所述表达载体为pNZ8148、pNZ8149载体、pNZ8151载体或pNZ8152载体。

在本发明的一种实施方式中，所述表达载体为pNZ8148。

本发明还提供了一种提高乳酸菌抗酸能力的方法，所述方法为在乳酸菌中过量表达多糖转运ATP结合蛋白MsmK；所述多糖转运ATP结合蛋白MsmK是微生物细胞膜上用于转运多糖的ATP结合蛋白。

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。