一株酿酒酵母基因工程菌及其在生产番茄红素中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一株酿酒酵母基因工程菌及其在生产番茄红素中的应用。酿酒酵母基因工程菌为Saccharomyces cerevisiae 62L

【技术实现步骤摘要】
一株酿酒酵母基因工程菌及其在生产番茄红素中的应用


[0001]本专利技术属于生物
，具体涉及一株酿酒酵母基因工程菌及其在生产番茄红素中的应用。

技术介绍

[0002]番茄红素是类胡萝卜素的一种，主要存在于番茄、西瓜、番石榴等水果的成熟果实中。其化学结构含有11个不饱和共轭双键和2个非共轭双键，是天然存在的抗氧化能力最强的化合物之一，具有清除自由基，预防肿瘤细胞增殖、癌症，保护心血管，增强人体免疫力等多种生理活性。此外番茄红素还可作为天然无害可食用色素，广泛应用于食药、化妆品、医疗美容等各种行业，市场前景广阔。目前主要通过植物提取、化学合成和微生物合成三种方法得到番茄红素。植物提取和化学合成法均会耗费大量有机试剂，成本较高，且容易造成环境污染。微生物合成法以其环境友好、低成本和高产量等优势，成为最具有市场前景的研究方向。
[0003]目前，番茄红素已成功在大肠杆菌、三孢布拉霉菌、酿酒酵母等多种微生物中高效生产。酿酒酵母是公认的安全无毒(GRAS)真核模式微生物，已成功改造生产青蒿素、白藜芦醇、紫杉醇等天然产物。与其他微生物相比，酿酒酵母菌体维生素、蛋白质含量高，不含毒性，具有食品安全性；具有低pH耐受性，对不同环境耐受性较高；作为真核生物有与植物相似的转录和翻译机制，拓宽了异源表达酶的物种来源，是生物合成番茄红素的理想菌株。但已有报道中，酿酒酵母合成番茄红素产量仍远低于大肠肝菌，因此，优化酿酒酵母合成番茄红素的构建策略和代谢调控方法实现番茄红素的高产依然面临较大挑战。
[0004]三孢布拉霉菌是目前唯一工业化生产番茄红素的菌株。三孢布拉霉菌自身可以合成β
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胡萝卜素,通过甲羟戊酸途径后形成番茄红素,再由番茄红素环化酶催化成β
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胡萝卜素。因此为了获得番茄红素，发酵过程中需使用抑制剂抑制番茄红素环化酶的活性，控制番茄红素环化的过程以达到积累番茄红素的目的。此外,在培养基中添加脂类物质(如植物油、脂肪酸)已被证明可有效促进类胡萝卜素的积累，尤其以油酸、亚油酸、亚麻酸等脂肪酸的促进作用更为显著。Vereschagina等以富含亚麻酸植物油的培养基对三孢布拉氏霉菌进行发酵培养，番茄红素的产量显著增加。近年来，以酿酒酵母作为宿主合成番茄红素的研究也得到长足发展，Lian等通过调节基因整合拷贝数模块化调控MVA路径和异源合成番茄红素路径二者的通量，提高番茄红素产量至11.2mg/g(DCW)，为提高番茄红素产量，Chen等用D
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(+)
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半乳糖诱导酿酒酵母发酵番茄红素最高产量达55.56mg/g(DCW)。
[0005]三孢布拉霉菌发酵过程需要添加番茄红素环化酶抑制剂，否则番茄红素无法大量积累，且从摇瓶发酵到发酵罐放大发酵，产量急剧下降，无法达到在摇瓶发酵中的产量，故无法实现大规模发酵罐的高产。番茄红素对酿酒酵母生长造成压力从而限制最终产量,目前已报道的番茄红素酿酒酵母菌株，待生长至平台期时加入半乳糖等诱导剂,启动合成通路合成番茄红素。然而,半乳糖价格约为葡萄糖价格的十倍,增加了发酵步骤及成本。
cerevisiae 62L
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SCR(1)，从发酵液中获得番茄红素。
[0021]上述方法中，所述发酵的温度可为18
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25℃(如18
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20℃、20
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25℃、18℃、20℃或25℃)。
[0022]上述方法中，所述发酵培养Saccharomyces cerevisiae 62L
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SCR(1)的步骤如下：将Saccharomyces cerevisiae 62L
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SCR(1)接种至发酵培养基，18
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25℃(如18
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20℃、20
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25℃、18℃、20℃或25℃)发酵72
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160h(如72
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88h、88
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94h、94
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113h、113
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127h、127
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149h、149
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155h、155
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159h、159
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175h、72h、88h、94h、113h、127h、149h、155h、159h或175h)；发酵液的pH值下降至5.80
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6.20(如5.80
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6.00、6.00
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6.20、5.80、6.00或6.20)时开始用补料培养基进行补料，补料速度可为5
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8mL/h/L(如5
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6mL/h/L、6
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8mL/h/L、5mL/h/L、6mL/h/L、7mL/h/L或8mL/h/L)；补料后pH值维持在6.00
±
0.05。
[0023]上述方法中，所述发酵培养基的溶质及其浓度可为18
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22g/L(如18
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20g/L、20
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22g/L、18g/L、20g/L或22g/L)蛋白胨、18
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22g/L(如18
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20g/L、20
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22g/L、18g/L、20g/L或22g/L)葡萄糖和8
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12g/L(如8
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10g/L、10
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12g/L、8g/L、10g/L或12g/L)酵母提取物和50
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70μL/L(如50
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60μL/L、60
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70μL/L、50μL/L、60μL/L或70μL/L)亚油酸，溶剂可为水，pH自然。
[0024]上述方法中，所述补料培养基的溶质及其浓度可为480
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520g/L(如480
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500g/L、500
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520g/L、480g/L、500g/L或520g/L)葡萄糖和14
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16g/L(如14
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15g/L、15
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16g/L、14g/L、15g/L或16g/L)酵母提取物，溶剂可为水，pH自然。
[0025]实验证明，Saccharomyces cerevisiae 62L
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SCR(1)的发酵需氧量极低，能量消耗也低，且发酵培养基和补料培养基成分简单、配制方便，无需额外添加诱导剂和抑制剂即可生产番茄红素，为大规模工业化发酵番茄红素提供了简便节能的发酵培养方式。Saccharomyces cerevisiae 62L
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SCR(1)在生产番茄红素中具有重要的应用价值。
附图说明
[0026]图1为酿酒酵母菌株62L
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SCR(1)(即Saccharomyces cerevisiae 62L
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SCR(1)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.Saccharomyces cerevisiae 62L
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SCR(1)，其在中国典型培养物保藏中心的保藏编号为CCTCC No：M 20211141。2.一种菌剂，其含有权利要求1所述Saccharomyces cerevisiae 62L
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SCR(1)。3.权利要求2所述菌剂的制备方法，包括如下步骤：将权利要求1所述Saccharomyces cerevisiae 62L
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SCR(1)接种至细菌培养基并进行培养，获得的菌液即为菌剂。4.权利要求1所述Saccharomyces cerevisiae 62L
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SCR(1)或权利要求2所述菌剂在生产番茄红素中的应用。5.权利要求1所述Saccharomyces cerevisiae 62L
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SCR(1)或权利要求2所述菌剂在制备用于生产番茄红素的产品中的应用。6.一种产品，其含有权利要求1所述Saccharomyces cerevisiae 62L
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SCR(1)；所述产品的功能为生产番茄红素。7.一种生产番茄红素的方法，为发酵培养权利要求1所述Saccharomyces cerevisiae 62L
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SCR(1)，从发酵液中获得番茄红...

【专利技术属性】
技术研发人员：王淑洁，丘璨瑜，颜梦燎，董宇亮，赵山岑，
申请(专利权)人：深圳华大生命科学研究院，
类型：发明
国别省市：