[发明专利]一种低产高级醇啤酒酵母菌株及其构建方法

说明书

本发明公开了一种低产高级醇啤酒酵母菌株及其构建方法，属于生物工程技术领域。本发明低产高级醇啤酒酵母菌株是通过敲出啤酒酵母氮分解代谢抑制基因转录的关键调控因子GAT1基因权序列来获得的。所述低产高级醇啤酒酵母菌株在以小麦为原料的发酵培养基中发酵后，较亲本菌株的高级醇总量降低了21.42％。本发明的菌株发酵性能及生长性能良好，未出现影响重组菌株生长性能或其他情况。

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，涉及工业微生物的育种，具体涉及一种低产高级醇啤酒酵母菌株及其构建方法。

背景技术

啤酒中的风味物质主要有高级醇类、酯类、醛类、酚类、酸类、连二酮类等。其中，高级醇是形成啤酒风味和口感的重要的化学物质之一。文献《啤酒生产中高级醇的形成与低产高级醇酵母菌种的选育》以及《控制上面发酵小麦啤酒中高级醇含量的研究进展》中指出，适宜的高级醇含量具有使啤酒口感和香气丰满，酒体柔和协调的作用，但高级醇含量过高，会导致啤酒形成异杂味，不仅影响啤酒的饮用口感和风味质量，而且饮用后还会产生口渴、头痛等症状，对饮用者的身体产生明显的副作用，不利于饮用者的身体健康。因此降低啤酒的高级醇含量对于增强啤酒风味协调性具有非常重要的意义。由于小麦原料蛋白质含量较高、营养丰富，属稞麦、无皮壳，过滤时不能形成良好的滤层，造成过滤困难，一般采用上面发酵啤酒酵母菌种在较高温度下(主发酵温度16-20℃)发酵生产啤酒。小麦啤酒的高级醇含量一般高达300mg/L左右甚至更高，为大麦啤酒的三倍以上，饮后副作用明显，这是阻遏小麦啤酒发展的主要原因之一。工业上为了降低小麦啤酒中高级醇含量通常会调整麦芽汁制备工艺路线，降低α-氨基氮含量，从而降低发酵后啤酒中高级醇的含量，但是对会对啤酒的成品风格造成影响；另一种方式是调整发酵参数，这不仅会影响酵母的生长繁殖，降低发酵速率，也会影响成品啤酒中，除高级醇以外的其他风味物质的含量，导致啤酒风格的变化。

文章《Function and regulation of yeast genes involved in higheralcohol and ester metabolism during beverage fermentation》中报道，高级醇能够抑制神经中枢，对交感神经和视觉神经等产生伤害，其麻醉作用要强于乙醇，其中，丙醇的毒性是乙醇的8.5倍，异丁醇为乙醇的8倍，异戊醇是乙醇的19倍；同时高级醇在人体内分解氧化速度慢，代谢停留时间长；这些因素导致了饮用高级醇含量过高的啤酒会引起饮用者口渴、头痛等症状，这也是导致饮用啤酒醉酒较慢、醉酒后较难醒酒的主要原因。过量的高级醇是啤酒异杂味的主要来源，过量的正丙醇似醚臭、有苦味；过量的丁醇会构成啤酒典型的杂醇油臭味，同时产生不愉快的苦味；若戊醇超标则有腐败味和汗臭味；高级醇类物质及其与乙酸反应生成的代谢衍生物，主要有乙酸异戊酯、乙酸异丁酯、乙酸苯乙酯等，以及乙酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯等酯类物质的含量和比值(醇酯比，高级醇与酯类含量之比)对啤酒的风味具有极其重要的影响和贡献。

啤酒中高级醇的生成途径有两种：啤酒酵母合成高级醇的代谢途径主要有两条：一条是α-酮酸分解代谢途径称为埃尔利希途径，即氨基酸分解代谢途径；另一条为α-酮酸合成代谢途径称为哈里斯途径，即高级醇合成代谢途径。已有文献报道的调控高级醇含量的基因工程育种几乎都是围绕这两条途径展开的。例如，Eden等研究发现敲除BAT1和BAT2基因均能够有效降低高级醇的生成量，石钰等研究发现ILV1基因缺失的重组菌株的正丙醇生成量明显降低。但这些报道，大多是构建的啤酒酵母及下面发酵酵母，针对小麦啤酒所用的上面发酵酵母高级醇代谢相关基因的改造与育种鲜有报道。此外，现代小麦啤酒发酵中有很多工艺方法来降低高级醇含量，比如韩龙在啤酒发酵中通过改变酵母接种量、发酵温度、发酵压力等工艺参数降低高级醇含量，但是在实际的生产中，不同批次间调控效果差异较大，应用并不理想。降低小麦啤酒中高级醇含量的根本方法是构建低产高级醇菌株。

发明内容

本发明的目的是基于上述问题，针对小麦啤酒所用的啤酒酵母，通过调控氮代谢途径构建低产高级醇的啤酒酵母菌株。

本发明为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：