[发明专利]发酵产泡沫能力降低的解脂耶氏酵母菌的构建方法和应用

说明书

本发明公开了一种发酵产泡沫能力降低的解脂耶氏酵母菌的构建方法及用于合成赤藓糖醇的方法；所述构建是采用合成赤藓糖醇的解脂耶氏酵母为底盘微生物，通过代谢工程改良手段，对该酵母基因组进行突变，获得突变菌株。所获得的突变菌株显著降低其发酵过程中产泡沫的能力。发酵过程中消泡剂的用量比对照菌株显著减少，甚至不再添加消泡剂。以发酵初始浓度为50～350克/升的葡萄糖等作为碳源，以发酵初始浓度为5～30克/升的氮源以及无机盐类为原料，灭菌，冷却后接入获得的解脂耶氏酵母突变菌株，在有氧的条件下进行发酵。发酵结束后，从发酵液中提纯赤藓糖醇。

技术领域

本发明属于食品添加剂生物合成技术领域，涉及一种发酵产泡沫能力降低的解脂耶氏酵母菌的构建方法及用于合成赤藓糖醇的方法，具体涉及发酵产泡沫能力显著降低或者不产泡的解脂耶氏酵母菌的构建方法及用于合成赤藓糖醇的方法；构建获得的突变株发酵葡萄糖等碳源合成赤藓糖醇。

背景技术

发酵产泡沫是发酵领域遇到的共性问题，该问题的解决对提高发酵性能，降低发酵成本具有重要的意义。解脂耶氏酵母是一种常用的合成生物学底盘菌株，也是合成功能糖醇如赤藓糖醇的天然菌株(Cheng et al.,2018,Microbial Cell Factories,17:133；Bilal et al.,2020,Critical Reviews in Food Science and Nutrition,61(4):535-552)，但在发酵合成赤藓糖醇的过程中会产生大量的泡沫，需要添加消泡剂以消除泡沫。发酵过程中产生泡沫对发酵是有害的，这些害处包括：(1)产泡降低发酵罐的有效使用体积、(2)产泡可能导致溢罐跑料与染菌、(3)产泡可能降低产物合成量(Xin et al.,2015,Chinese Journal of Chemical Engineering,23:1178-1182)。

为了消除泡沫，就需要向发酵液中添加消泡剂或者对发酵罐进行改造，使得其具备一定的消泡机械装置。如中国发明专利CN2011100775020(生物发酵消泡装置)与CN2011103707129(发酵消泡装置)均描述了一种发酵消泡机械装置。发酵领域常用的消泡剂包括聚醚型消泡剂与聚硅氧烷型消泡剂，均为化学合成消泡剂。化学合成消泡剂的加入虽然能消除一定的泡沫，但是带来的有害之处包括：(1)增加发酵成本、(2)抑制微生物的生长、(3)增加发酵液的粘度、(4)降低溶氧、(5)增加分离难度、(6)产品粘附消泡剂降低产品品质。通过增加机械消泡的装置会增加设备投资成本，而且消泡能力也是很有限的。因此，对菌株进行改良，抑制泡沫的产生或者自身能产生具有消泡的生物表面活性剂，才是最根本的，这对于发酵领域具有重要的意义。

本发明开发了一种少泡沫发酵合成赤藓糖醇的解脂耶氏酵母新菌株，减少发酵过程中消泡剂的添加。本研究利用解脂耶氏酵母基因组中同源靶向重组的原理，采用一段外源DNA定向插入基因组的手段，突变基因组，改变菌株的发酵产泡性能，使突变株在发酵过程中不产泡或者显著降低其产泡的能力。通过优化筛选，能获得在发酵过程中产泡性能显著降低的工程菌株，通过该方法获取的菌株保留高效合成赤藓糖醇性能的同时，又显著降低了泡沫的产生，对发酵合成赤藓糖醇具有重要的意义，也为其它菌株的无泡沫或少泡沫发酵提供了借鉴意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的解脂耶氏酵母发酵合成赤藓糖醇的不足之处，即发酵过程中产生大量的泡沫这一不足之处，提供了产泡沫能力降低的解脂耶氏酵母菌；还提供了一种构建降低泡沫或者无泡沫产生且合成赤藓糖醇的重组解脂酵母工程菌株的方法，并采用该工程菌株直接发酵合成与纯化赤藓糖醇的方法。