[发明专利]一株酿酒酵母菌株及其在综合利用木糖母液和木糖渣产木糖醇中的应用

说明书

本发明公开了一株酿酒酵母工程菌株，该菌株名为酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)基因工程菌X3kZPM，菌株已于2017年6月27日保藏在“中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心”，保藏号为CGMCC No.14362。本发明还公开了所述酿酒酵母工程菌株在利用木糖母液生产木糖醇或在综合利用木糖母液和木糖渣生产木糖醇中的应用。实验证实应用本发明所述酿酒酵母工程菌糖醇转化率高，达到理论值的100％，发酵液中木糖醇浓度显著提高，达到83‑91g L^‑1，已基本具备实际产业化潜力，工业化应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及一株酿酒酵母及其应用，尤其涉及一株酿酒酵母工程菌株及其在综合利用木 糖母液和木糖渣产木糖醇中的应用，属于微生物技术领域。

背景技术

木糖醇是五碳多元醇，具备卡路里低、甜度高、负熔解热等优良特性，被广泛用于食品、 医药、工业制造等行业，市场需求日益增加。目前国内主要的生产方式是利用木糖含量丰富 的玉米芯作为原料，经稀酸水解，回收含有丰富木糖的水解液，水解液经浓缩，结晶析出木 糖，木糖在镍的催化下于高温高压环境加氢还原成木糖醇。上述工艺中，在水解环节未能水 解的部分，通常称为“木糖渣”，其主要组分为纤维素，通常被废弃或低值利用。在浓缩环节， 水解液中木糖的浓度比其他糖类要高很多，因而浓缩时首先析出高纯度的木糖，而当水解液 浓缩到一定程度时，若继续浓缩，木糖外的其他糖也会跟着析出影响木糖的纯度。因此，实 际生产中，析出一定量木糖后剩下的糖液就作为所谓的“木糖母液”被废弃。木糖母液和木 糖渣废弃一方面造成原料浪费，另一方面造成环境污染。

酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是鲁棒性强，代谢旺盛的食品安全级微生物，被公 认为是极好的微生物细胞工厂，并且，酿酒酵母通常不利用木糖为碳源生长，因而可以最大 限度的转化而不消耗原料中的木糖。但是，高效利用木糖母液，或者综合利用木糖母液和木 糖渣生产木糖醇需要解决以下问题：其一，需要在酿酒酵母菌株中建立木糖转化为木糖醇的 途径；其二，需要酿酒酵母能在细胞内持续产生用于木糖还原的还原型辅酶；其三，需要酿 酒酵母细胞能快速摄取环境中的木糖；最后，需要酿酒酵母菌株能够耐受高浓度的木糖母液 中抑制物和糖产生的压力。然而，检索发现目前还未见有关用于综合利用木糖母液和木糖渣 生产木糖醇的酿酒酵母工程菌株及其应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一株酿酒酵母菌株及其在综合利用木糖母液和木糖 渣产木糖醇中的应用。

本发明所述的酿酒酵母工程菌株，其特征在于：所述工程菌株是酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)基因工程菌X3kZPM；其是以能在含有25％木糖母液的培养基中良好生长的酿酒 酵母工业菌株作为出发菌株，在其染色体上rRNA和delta区整合木糖还原酶基因XYL1；在 XKS1基因座位整合超表达葡萄糖6磷酸脱氢酶基因ZWF1，在GRE3基因座位的一部分整合 超表达木糖专一转运蛋白的基因MGT05196(N360F)，在GRE3基因座位的剩余部分整合超表 达磷酸戊糖途径非氧化还原部分的四个基因TAL1、RPE1、TKL1、RKI1获得；该菌株的基因 型为：rRNA::loxP-TEF1p-XYL1-PGK1t,delta::loxP-TEF1p-XYL1-PGK1t,xks1::loxP -TEF1p-ZWF1-PGK1t,re3::TPI1p-RKI1-RKI1t-PGK1p-TAL1-TAL1t-FBA1p-TKL1-TKL1t-ADH1p- RPE1-RPE1t-loxP-TEF1p-Mgt01596(N360F)-PGK1t；该菌株已于2017年6月27日保藏于中国 微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCCNo.14362。

其中：所述基因XYL1优选克隆自树干毕赤酵母(Scheffersomyces stipitis早期称为Pichia stipitis)。

其中：所述基因ZWF1、TAL1、RPE1、TKL1或RKI1优选克隆自酿酒酵母。