[发明专利]促进糖发酵速率的酵母新菌株、这些菌株的获得方法及其应用

说明书

本发明涉及能改进糖类发酵的酵母新菌株、构建这些酵母的方法和这些改进后酵母的使用。

众所周知酵母菌株属于酵母菌属（Saccharomyces），在厌氧条件下，酵母菌株能发酵糖类产生摩尔量相等的CO₂和乙醇，酵母在面团中的发酵活性即为该发酵的结果，商业产品面包酵母以浓缩酵母或新鲜酵母和干燥酵母等数种形式出现，干燥酵母易制成活性干燥酵母和速时干燥酵母，它们分别含有6～8%和3～6%的水份。

酵母中糖代谢的最早步骤为糖分子穿过质膜，在酵母中对于不同的糖类有特异载体表达。例如，麦芽糖的摄入依赖于特异的麦芽糖渗透酶的存在。该载体有两种形式，两者的区别在于其最大速度（Vmax）和亲和常数（Km）不同（A.Busturia    and    R.Lagunas，Biochim.Biophys.Acta820，324（1985））。麦芽糖穿过酵母质膜的运输是与该膜上的电化学质子梯度相偶联的，每一个麦芽糖分子伴随着一个质子进行同向易位（R.Serrano，Eur.J.Biochem.80，97（1977））。

在细胞内，通过麦芽糖酶（α-葡糖苷酶）催化反应，将麦芽糖水解为两个葡萄糖分子。接着通过Embden-meyerhof途径，葡萄糖再转化为二氧化碳和乙醇。与发酵葡萄糖相比较，发酵麦芽糖还需另外两种酶：麦芽糖渗透酶和麦芽糖酶，麦芽糖诱导这些酶的合成，而葡萄糖、果糖或甘露糖则起抑制作用。在非糖化（“精的”）的面团中，麦芽糖是酵母易得到的最丰富的糖。在面团中加入蔗糖时，该二糖则在细胞外由酵母水解成葡萄糖和果糖。然后由独特的渗透酶作用，这些己糖被酵母摄入。

通常发现，在含麦芽糖的面团中加入蔗糖抑制酵母细胞对麦芽糖的代谢作用，这是由于编码麦芽糖渗透酶和麦芽糖酶的基因转录受到了葡萄糖的抑制（R.B.Needleman，D.B.Kabace，R.A.Dubin，E.L.Perkins，N.G.Rosenberg，K.A.Sutherland，D.B.Forrest    and    C.A.Michels，Proc.Natl.Acad.Sci.USA81，2811（1984））。

摄入和水解麦芽糖所必须的基因聚集在MAL位点上（R.B.Needleman    et    al.Supra）。酵母菌属的菌株可含有多至5个MAL位点（MAL1-4和MAL6），这些位点不是连接在一起的，而是位于不同染色体的顶枝上（J.L.Celenza    and    M.Carlson    Genetics109，661-664（1985））。一个MAL位点包含有编码麦芽糖渗透酶、麦芽糖酶和一种或几种麦芽糖诱导所需的调节蛋白（MAL调节子）的基因（R.B.Needleman    et    al.Supra;J.D.Cohen，M.J.Goldenthal，T.Chow，B.Buchferer    and    J.Marmur，Mol.gen.Genet.200，1（1985）;R.A.Dubin，E.L.Perkins，R.B.Needleman    and    C.A.Michels，Mol.Cell.Biol.6，2757（1986））。所述的基因已被分离和克隆（A.O.J.D.Cohen    et    al.Supra;R.B.Needleman    et    al.，Supra;H.J.Federoff，J.D.Cohen，T.R.Eccleshall，R.B.Needleman，B.A.Buchferer，J.Giacalone    and    J.Marmur，J.Bacteriol.149，1064（1982））。

正如上面所述的，在精面团中的酵母发酵依赖于麦芽糖作为主要底物。通过淀粉酶（通常存在于面粉中）的作用，由面团中的淀粉可产生麦芽糖。另外，在面粉中还含有不等量（0～0.5%）的游离糖类象葡萄糖、棉子糖等（H.Suomalainen，J.Dettwiler    and    E.Sinda，Process    Biochem.7，16（1972））。这些糖很快地被酵母消耗掉。一些研究报道了麦芽糖发酵和面包酵母本身的发酵活性之间的相关可能性。一些例子表明麦芽糖发酵速度和麦芽糖酶及麦芽糖渗透酶的活性正相关，然而，没有发现精面团中的发酵活性与麦芽糖酶和麦芽糖渗透酶的活性有正相关（P.Hautera    and    T.Loevgren，J.Inst.Brew.81，Microbiol.4，37（1977））。