本發(fā)明涉及發(fā)酵工程，尤其是涉及一種提高醋酸發(fā)酵效率的蛋白及其編碼基因和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、食醋是全球消費(fèi)量最大的調(diào)味品之一，其主要成分是醋酸，主要采用發(fā)酵法生產(chǎn)。醋酸的發(fā)酵是乙醇在醋酸菌的作用下經(jīng)過(guò)有氧呼吸氧化為醋酸的過(guò)程。其中，乙醇在醇脫氫酶(adh)的催化下氧化成乙醛。隨后，乙醛在醛脫氫酶(aldh)作用下氧化成醋酸。

2、醋酸菌(acetic?acid?bacteria，aab)是一類嚴(yán)格好氧的革蘭氏陰性菌，其最重要的特征之一是能將乙醇氧化為乙酸。最常見(jiàn)的醋酸菌包括：醋桿菌屬(acetobacter)、葡萄糖桿菌屬(gluconobacter)以及葡糖酸醋桿菌屬(gluconacetobacter)等，其中醋桿菌屬和葡萄糖桿菌屬因具有較高的乙醇氧化和醋酸耐受能力，被廣泛應(yīng)用于醋酸的發(fā)酵生產(chǎn)。在醋酸發(fā)酵過(guò)程中，菌體濃度、醋酸濃度、乙醇濃度等都是影響醋酸發(fā)酵效率及產(chǎn)酸速率的重要因素。因此，提高醋酸菌的發(fā)酵效率對(duì)于醋酸發(fā)酵工業(yè)具有重大意義。

3、群體感應(yīng)(quorum?sensing，qs)是一種與種群密度密切相關(guān)的，能夠在細(xì)胞與細(xì)胞之間進(jìn)行交流溝通的信號(hào)通路，其主要作用是調(diào)節(jié)細(xì)胞中諸如毒力因子的產(chǎn)生或生物膜的形成等重要過(guò)程。隨著對(duì)醋酸菌的產(chǎn)酸機(jī)制的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，少數(shù)醋酸菌中存在群體感應(yīng)現(xiàn)象，例如：gluconacetobacter?diazotrophicus、gluconacctobacter?xylinus、gluconactobacter?sp.。qs對(duì)醋酸菌的生長(zhǎng)和醋酸發(fā)酵有非常不利的影響。主要是qs信號(hào)分子(n-?；呓z氨酸內(nèi)酯，ahl)能夠被細(xì)菌的qs受體識(shí)別，從而啟動(dòng)部分調(diào)節(jié)機(jī)制，相關(guān)蛋白表達(dá)受到抑制，導(dǎo)致菌體生長(zhǎng)受到調(diào)控，相關(guān)產(chǎn)物濃度不再增加等。研究發(fā)現(xiàn)，群體淬滅酶可以通過(guò)降解自身或者其他菌體產(chǎn)生的信號(hào)分子，降低信號(hào)分子的濃度，從而無(wú)法激活受體蛋白的轉(zhuǎn)錄，達(dá)到抑制不利因子的效果，例如bacillus?spp.240b1中的aiia、komagataeibacter?europaeus中的gqqa等。因此削弱醋酸發(fā)酵過(guò)程醋酸菌的群體感應(yīng)現(xiàn)象可能會(huì)促進(jìn)醋酸菌生長(zhǎng)、提高醋酸發(fā)酵效率，但目前報(bào)道的醋酸菌群體淬滅酶仍然很少。

4、有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的之一在于提供一種蛋白質(zhì)，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。

2、本發(fā)明的目的之二在于提供編碼上述的蛋白質(zhì)的核酸分子。

3、本發(fā)明的目的之三在于提供含有上述的核酸分子的重組載體。

4、本發(fā)明的目的之四在于提供一種重組菌。

5、本發(fā)明的目的之五在于提供一種重組菌的構(gòu)建方法。

6、本發(fā)明的目的之六在于提供上述的重組菌或上述的構(gòu)建方法構(gòu)建的重組菌在提高醋酸發(fā)酵效率中的應(yīng)用。

7、本發(fā)明的目的之七在于提供一種提高醋酸發(fā)酵效率的方法。

8、為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

9、第一方面，本發(fā)明提供了一種蛋白質(zhì)，所述蛋白質(zhì)是如下(a1)或(a2)：

10、(a1)由seq?id?no:2所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)；

11、(a2)將seq?id?no:2所示的氨基酸的第67位氨基酸殘基由s替換為c后得到的蛋白質(zhì)。

12、第二方面，本發(fā)明提供了編碼上述的蛋白質(zhì)的核酸分子。

13、進(jìn)一步的，所述核酸分子的核苷酸序列如(b1)或(b2)：

14、(b1)由seq?id?no:1所示核苷酸序列組成的dna分子；

15、(b2)由seq?id?no:3所示核苷酸序列組成的dna分子。

16、第三方面，本發(fā)明提供了含有上述的核酸分子的重組載體。

17、第四方面，本發(fā)明提供了一種重組菌，所述重組菌包含上述的核酸分子或上述的重組載體，或表達(dá)上述的蛋白質(zhì)。

18、第五方面，本發(fā)明提供了一種重組菌的構(gòu)建方法，包括將上述的核酸分子整合至宿主菌的基因組中；

19、或?qū)⑸鲜龅暮怂岱肿踊驒?quán)利要求4所述的重組載體導(dǎo)入宿主菌中；

20、優(yōu)選地，所述宿主菌包括醋桿菌、駒形桿菌、葡糖桿菌或葡糖酸醋桿菌中的任一種；

21、優(yōu)選地，所述醋桿菌包括巴氏醋桿菌、歐洲駒形桿菌、醋化醋桿菌或氧化葡糖酸醋桿菌的任一種，優(yōu)選為巴氏醋桿菌。

22、第六方面，本發(fā)明提供了上述的重組菌或上述的構(gòu)建方法構(gòu)建的重組菌在提高醋酸發(fā)酵效率中的應(yīng)用；

23、優(yōu)選地，所述醋酸發(fā)酵包括以乙醇為原料發(fā)酵生產(chǎn)醋酸、以含有乙醇為原料的酒醪發(fā)酵生產(chǎn)食醋或采用固態(tài)發(fā)酵法和液態(tài)發(fā)酵法生產(chǎn)食醋。

24、第七方面，本發(fā)明提供了一種提高醋酸發(fā)酵效率的方法，包括將上述的重組菌或上述的構(gòu)建方法構(gòu)建的重組菌進(jìn)行醋酸發(fā)酵；

25、優(yōu)選地，當(dāng)發(fā)酵液乙醇濃度小于10g/l且酸度不再變化時(shí)發(fā)酵結(jié)束。優(yōu)選為發(fā)酵液乙醇濃度小于5g/l且酸度不再變化時(shí)發(fā)酵結(jié)束。

26、進(jìn)一步的，當(dāng)液態(tài)發(fā)酵時(shí)，所述重組菌的接種量為5～20％(v/v)，優(yōu)選為10％(v/v)；

27、優(yōu)選地，所述發(fā)酵的溫度為27～35℃，優(yōu)選為30℃；

28、優(yōu)選地，所述發(fā)酵的通風(fēng)量為1∶0.05～0.25(v/v)/min，優(yōu)選為1∶0.1(v/v)/min；

29、優(yōu)選地，所述液態(tài)發(fā)酵的方式包括分批發(fā)酵、補(bǔ)料分批發(fā)酵或分割發(fā)酵；

30、優(yōu)選地，所述分批發(fā)酵的發(fā)酵時(shí)間為24～160小時(shí)；

31、優(yōu)選地，所述補(bǔ)料分批發(fā)酵中連續(xù)補(bǔ)加乙醇，發(fā)酵液中乙醇濃度為10～40g/l，發(fā)酵的時(shí)間為60～150小時(shí)；

32、優(yōu)選地，所述分割發(fā)酵每次取出發(fā)酵液20～50％(v/v)，補(bǔ)充同體積的新鮮培養(yǎng)基，發(fā)酵的時(shí)間為24～100小時(shí)。

33、進(jìn)一步的，當(dāng)固體發(fā)酵時(shí)，所述重組菌的接種量為5～20％(v/v)，優(yōu)選為10％(v/v)；

34、優(yōu)選地，所述發(fā)酵的溫度為25～30℃，優(yōu)選為30℃；

35、優(yōu)選地，還包括發(fā)酵過(guò)程中，每24h翻醅一次。

36、本發(fā)明提供的提高醋酸發(fā)酵效率的蛋白，實(shí)驗(yàn)證明，由seq?id?no:2所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)具有群體感應(yīng)淬滅功能，通過(guò)分子對(duì)接和丙氨酸掃描技術(shù)將seq?id?no:2所示的氨基酸的第67位氨基酸殘基由s替換為c后得到的蛋白質(zhì)能夠進(jìn)一步提高群體淬滅酶的淬滅效果，因此，可減弱醋酸菌中的群體感應(yīng)現(xiàn)象對(duì)醋酸發(fā)酵具有不利影響，以促進(jìn)醋酸菌生長(zhǎng)、提高醋酸發(fā)酵效率和轉(zhuǎn)化率。解決了現(xiàn)有技術(shù)中缺少能夠削弱醋酸發(fā)酵中的群體感應(yīng)現(xiàn)象的淬滅酶的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)特征：

1.一種蛋白質(zhì)，所述蛋白質(zhì)是如下(a1)或(a2)：

2.編碼權(quán)利要求1所述的蛋白質(zhì)的核酸分子。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的核酸分子，其特征在于，所述核酸分子的核苷酸序列如(b1)或(b2)：

4.含有權(quán)利要求2或3所述的核酸分子的重組載體。

5.一種重組菌，其特征在于，所述重組菌包含權(quán)利要求2或3所述的核酸分子或權(quán)利要求4所述的重組載體，或表達(dá)權(quán)利要求1所述的蛋白質(zhì)。

6.一種重組菌的構(gòu)建方法，其特征在于，包括將權(quán)利要求2或3所述的核酸分子整合至宿主菌的基因組中；

7.權(quán)利要求5所述的重組菌或權(quán)利要求6所述的構(gòu)建方法構(gòu)建的重組菌在提高醋酸發(fā)酵效率中的應(yīng)用；

8.一種提高醋酸發(fā)酵效率的方法，其特征在于，包括將權(quán)利要求5所述的重組菌或權(quán)利要求6所述的構(gòu)建方法構(gòu)建的重組菌進(jìn)行醋酸發(fā)酵；

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，當(dāng)液態(tài)發(fā)酵時(shí)，所述重組菌的接種量為5～20％(v/v)，優(yōu)選為10％(v/v)；

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，當(dāng)固體發(fā)酵時(shí)，所述重組菌的接種量為5～20％(v/v)，優(yōu)選為10％(v/v)；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種提高醋酸發(fā)酵效率的蛋白及其編碼基因和應(yīng)用，涉及發(fā)酵工程技術(shù)領(lǐng)域，由SEQ?ID?No:2所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)具有群體感應(yīng)淬滅功能，通過(guò)分子對(duì)接和丙氨酸掃描技術(shù)將SEQ?ID?No:2所示的氨基酸的第67位氨基酸殘基由S替換為C后得到的蛋白質(zhì)能夠進(jìn)一步提高群體淬滅酶的淬滅效果，因此，可減弱醋酸菌中的群體感應(yīng)現(xiàn)象對(duì)醋酸發(fā)酵具有不利影響，以促進(jìn)醋酸菌生長(zhǎng)、提高醋酸發(fā)酵效率和轉(zhuǎn)化率。解決了現(xiàn)有技術(shù)中缺少能夠削弱醋酸發(fā)酵中的群體感應(yīng)現(xiàn)象的淬滅酶的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：熊賢平,鄭宇,麥玉芬,李煒炤,王敏,劉淑珍,徐曉怡,劉瑞結(jié)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天地壹號(hào)飲料股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17