[发明专利]鲁氏酵母菌基因在提高微生物产HDMF的产量中的应用

说明书

本发明公开鲁氏酵母菌基因在提高微生物产HDMF的产量中的应用，涉及微生物领域；所述鲁氏酵母菌基因为QOR基因，或FBA基因和TPI基因的组合；所述QOR基因、FBA基因和TPI基因编码区的核苷酸序列如SEQ ID NO:1‑3所示；本发明利用QOR基因，或FBA基因和TPI基因的组合制备的工程菌可大幅提高天然HDMF产量，比化学合成法生产的HDMF香气更好、安全性更高；所述工程菌在分别添加外源1,4‑萘醌和D‑果糖于YPD培养基中，还可进一步提高HDMF产量，降低了生产成本；同时，生产目标产物时对生产环境要求更低、能耗低、污染小，对环境更加友好，并且合成步骤简单。

技术领域

本发明涉及微生物领域，特别是涉及鲁氏酵母菌基因在提高微生物产HDMF的产量中的应用。

背景技术

4-羟基-2,5-二甲基-3[2H]-呋喃酮(4-Hydroxy-2,5-dimethyl-3(2H)-furanone,HDMF)，分子式为C₆H₈O₃，分子量是128.13。HDMF是一种广泛存在于天然产物中的香料化合物，具有类似红糖、烘烤食品的浓郁香气，浓度较低时呈清新的草莓、菠萝香气，故又称草莓酮或菠萝酮。HDMF作为香料和增香剂，因其低阈值、低风险和高效果的特点，被广泛用于食品、饮料以及日化产品中。GB2760-2011、美国食用香料制造协会(FEMA No.3174)和欧洲理事会(COE No.536)均认可HDMF为食用安全香料，是高品质的甜味香料与增香剂。

HDMF虽然广泛存在于天然产物中，但由于其含量很低，不能满足日常所需，所用的多为化学合成产品，存在安全问题。在欧美国家，将物理方法和生物合成法生产的香料称天然的、安全的调味剂和芳香剂。生物合成法生产的HDMF与化学合成的HDMF相比，前者具有香气浓郁、安全性高等优点，目前为止，天然生产的HDMF具有不可替代性。随着人们对天然产品的需求量不断提高以及HDMF的广泛应用，市场上对HDMF的需求量已经供不应求，主要源于食品领域对天然HDMF的需求量日益增加。因此，大量生产天然的HDMF是目前研究的主要方向，并且具有良好的发展前景。

目前，直接提取法、化学合成法和微生物合成三种生产方法是HDMF生产的主要方法，HDMF的天然提取法就是从大自然中的一些水果或一些植物中直接提取分离，但该方法的提取含量较低，并且分离、提取成本较高，因此天然提取法不适用于大量生产天然HDMF。关于HDMF的化学合成方法已得到广泛研究，但化学合成的HDMF存在合成步骤繁琐、产物的香气不纯正、产率不高以及存在大量溶剂残留等的问题，不宜用于食品、饮料等产品中。生物合成法在食品生产中应用比较广泛，因此利用微生物合成法生产HDMF已成为最主要的合成方法，其步骤简单且合成的HDMF香味纯正安全性高。

目前研究发现鲁氏酵母菌为可生产HDMF的主要微生物。鲁氏酵母菌可代谢生产大量的醇，例如甘油、乙醇、异丁醇、异戊醇和阿拉伯糖醇，其中一些醇类物质不仅是调味剂，还是其他重要风味物质的前体物或反应物，因此，传统发酵食品的酿造过程中，风味物质的形成与鲁氏酵母菌的添加有关。利用鲁氏酵母菌发酵所生产的食物香料，在食品生产应用中具有品质优、安全性好、产品效益高等优点。很多学者对鲁氏酵母菌添加FDP产HDMF展开了研究，并发现FDP可作为HDMF的前体物质，但以FDP为前体物质，价格昂贵且不适用于工厂生产。因此，如何利用微生物合成法来使HDMF达到品质好、成本低及高产的目的，是目前生产中有待解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的是提供QOR、FBA和TPI基因在高产HDMF中的应用，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种鲁氏酵母菌基因在提高微生物产HDMF的产量中的应用，所述鲁氏酵母菌基因为QOR基因，或FBA基因和TPI基因的组合；所述QOR基因编码区的核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示，所述FBA基因编码区的核苷酸序列如SEQ ID NO:2所示；TPI基因编码区的核苷酸序列如SEQ ID NO:3所示。