微生物的功能性增强以最小化丙烯酰胺的产生制造技术

本发明专利技术公开提供了酵母，所述酵母用核酸分子(GAT1)转化以在食品制作/加工条件下减少天冬酰胺转运/降解的氮分解代谢产物抑制和/或过度表达编码参与天冬酰胺降解的细胞壁或细胞外蛋白的基因(ASP1或ASP3)和/或编码参与天冬酰胺转运的蛋白的基因(AGP1或GNP1或GAP1)。基因改造的酵母具有增强的减少通过加热制备的食物中的丙烯酰胺浓度的能力。还提供了该转基因酵母用于减少食品中丙烯胺浓度的方法和用途和使用该转基因酵母制备的具有减少的丙烯胺含量的食品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微生物的功能性增强以最小化丙烯酰胺的产生相关申请本申请要求基于申请日分别为2010年3月2日和2010年3月23日的相应的美国临时专利申请号61/309，623和61/316，634的优先权，要求35 U. S. C. 119的益处，通过引用将它们全部并入本文。
本专利技术公开涉及用于减少食物中的丙烯酰胺的产品和方法，还涉及丙烯酰胺含量减少的食品。具体而言，本专利技术公开涉及基因改造的微生物以增强它们减少丙烯酰胺的能力。
技术介绍
丙烯酰胺是无色无嗅的结晶固体，它是一种重要的工业单体，常用作水泥粘结剂并用于聚合物和凝胶的合成。基于各种体内和体外研究，清楚地证明了丙烯酰胺和其代谢物环氧丙酰胺的致癌和遗传毒性作用(Wilson等2006 ；Rice,2005)。国际癌症研究署 (IARC) 1994年对丙烯酰胺进行了评价，基于在小鼠和大鼠中完成的阳性生物测验，国际癌症研究署将丙烯酰胺分类为“可能对人类致癌”，其得到了丙烯酰胺在哺乳动物组织中生物转化为遗传毒性的环氧丙酰胺代谢物这一证据的支持(IARC，1994)。已知丙烯酰胺至环氧丙酰胺的生物转化在人类和啮齿类组织中都可有效地发生(Rice，2005)。除IARC的分类之夕卜，欧盟的‘毒性、生态毒性和环境科学委员会’以及英国的独立性的‘食物、消费者产品和环境中的化学品致癌性委员会’均建议，由于丙烯酰胺的内在毒性包括对体细胞和生殖细胞的遗传毒性和神经毒性、致癌性和生殖毒性，应将人类与丙烯酰胺的接触控制在尽可能低的水平。 在对饮食中的丙烯酰胺暴露的人类流行病学研究方面，还没有证据表明这种化学品的任何致癌作用；然而，也认识到对丙烯酰胺的这些流行病学研究其灵敏性可能还不足以揭示暴露于丙烯酰胺的人中的潜在肿瘤(Rice，2005 ；ffilson等2006)。2002年，瑞典国家食品局发表了一份报告，详述了多种常见食品中的丙烯酰胺含量，这些食品具体是经加热处理的富含碳水化合物的食品诸如薯条和薯片。这一清单现在已扩展到包括基于谷物的食品、基于蔬菜的食品、基于豆类的食品、饮料诸如咖啡或咖啡替代品；表I是FDA数据，显示了多种食品中的丙烯酰胺浓度。现在已确认，丙烯酰胺是在食品烹饪过程中产生的，主要是通过天冬酰胺这种氨基酸和还原糖例如葡萄糖之间的美拉德(Maillard)反应，其中天冬酰胺是限制性前体 (Amrein 等 2004 ；Becalski 等 2003 ；Mustafa 等 2005 ； Surdyk 等 2004 ； Yay I ay an 等 2003)。也已经有一些方法试图减少食品中的丙烯酰胺含量，包括添加天冬酰胺酶的商业制备物(丹麦的Acrylaway⑧,Novozymes,和荷兰的PreventASe, DSM),深度酵母发酵6小时(Fredriksson等2004)，发酵前在面团中添加甘氨酸(Brathen等2005 ；Fink等2006), 油炸前将马铃薯浸入氯化I丐中(Gokmen andSenyuva, 2007),用鹿糖代替还原糖(Amrein等2004)，处理条件诸如温度、pH和水分含量的总体优化(Claus等2007 ；Gokmen等2007)，以及关于原材料的不同选择的研究(Claus等2006)。所有上述的这些方法在某种程度上都还不够好，或者由于存在一些内在的问题使它们在食品制造过程中并不实用，这些问题包括成本、对食品感官特性的影响和/或在食品加工条件下不能有效减少丙烯酰胺。像很多微生物一样，酿酒酵母能够天然地消耗/降解丙烯酰胺前体天冬酰胺和还原糖。这也可能是为什么在深度发酵6小时后的面包中观察到丙烯酰胺含量降低的原因 (Fredriksson等2004)。然而，这种可有效减少丙烯酰胺的深度发酵时间对于现代食品制造工艺而言是不实用的。在酿酒酵母中，负责降解天冬酰胺的基因是ASPl和ASP3，它们分别编码胞浆的天冬酰胺酶和细胞壁的天冬酰胺酶。在酿酒酵母中至少还有41个基因被注解为术语“氨基酸转运”，这种转运子中的6个已知能够转运天冬酰胺到细胞中。酿酒酵母中的这6个天冬酰胺转运子基因的名字为GAPl、AGPl、GNPl、DIP5、AGP2和AGP3。还已明确，酿酒酵母能够利用很多种氮源供其生长，并且在混合底物培养基中，酿酒酵母能够从好的氮源至差的氮源顺次选择 (Cooper, 1982) 0这种顺次使用受(多种)分子机制的控制，所述分子机制是由传感系统和称为氮分解代谢产物抑制(NCR)的转录调控机制组成的。一般而言，NCR是指降解氮源所需的渗透酶和分解代谢酶的基因表达之间的差异。氮分解代谢途径的表达被称为Gln3p、 Gatlp, DalSOp和Gzf3p的四种调控子的调控，这些调控子结合于上游的激活性共有序列 5’-GATAA-3’。Gln3p和Gatlp正作用于基因表达，而Dal80p和Gzf3p负作用于基因表达。 在较好氮源的存在下，Gln3p和Gatlp被TOR激酶Torlp和Tor2p磷酸化；然后与Ure2p形成胞浆复合物并从而受抑制而不能激活NCR-灵敏性的转录。在较差氮源的存在下或者氮源饥饿时，Gln3p和Gatlp被去磷酸化，与Ure2p解离，在细胞核中累积并激活NCR-灵敏性的转录。也已明确证明，URE2的特定突变产生显性突变，称为。是一种酵母朊蛋白 ，通过Ure2p自催化转变为感染性的、蛋白酶抑制性的淀粉样纤维而形成(Wickner, 1994)。缺失功能性Ure2p的酿酒酵母细胞和受感染的细胞的表型是类似的，因为它们不再响应NCR(Wickner，1994 ;Wickner等1995)。如上所述，响应于较好的氮源，Ure2p 参与Gln3p和Gatlp活性的下调。
技术实现思路
本专利技术公开提供了微生物，所述微生物用至少一种核酸分子转化以在食品制作/ 加工条件下降低氮分解代谢产物抑制。本专利技术公开还提供微生物，所述微生物用至少一种核酸分子转化以在食品制作/加工条件下过度表达编码参与天冬酰胺降解的胞外蛋白的基因和/或编码参与天冬酰胺转运的蛋白的基因。本专利技术公开还提供微生物，所述微生物用至少一种核酸分子转化以在食品制作/加工条件下减少氮分解代谢产物抑制和/或过度表达编码参与天冬酰胺降解的胞外蛋白的基因和/或编码参与天冬酰胺转运的蛋白的基因。在一种实施方式中，所述微生物用核酸分子转化，所述核酸分子编码胞外天冬酰胺酶，诸如细胞壁相关的天冬酰胺酶，Asp3p。另一种实施方式中，所述微生物用核酸分子转化，所述核酸分子编码氨基酸转运子，诸如天冬酰胺氨基酸转运子，例如Gaplp、Agplp, GnpIp、Dip5p、Agp2p 和 / 或 Agp3p。另一种实施方式中，所述微生物用核酸分子转化，所述核酸分子编码Asp3p和 Gaplp两者或Asp3p和Gatlp两者。另一种实施方式中，所述微生物用第一和第二核酸分子转化，其中所述第一核酸分子编码Asp3p,所述第二核酸分子编码Gaplp或Gatlp。仍然另一种实施方式中，所述微生物用核酸分子转化，所述核酸分子修饰天冬酰胺转运/降解的氮分解代谢产物抑制的调控因子的活性，所述调控因子诸如Ure2p、 Dal80p、Gzf3p、Gln3p、Gatlp、Torlp和/或Tor2p。另一种实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·丘恩，J·I·胡斯尼克，
申请(专利权)人：功能技术公司，
类型：
国别省市：