提高酵母高温胁迫耐受性的方法及应用

本发明涉及一种提高酵母高温胁迫耐受性的方法及应用，属于微生物发酵和生物化工领域。

背景技术：

1、酵母作为真菌研究中的模式生物，在啤酒、葡萄酒、面包、异源蛋白质、疫苗和高价值代谢物等方面有广泛的应用。酿酒酵母是一种芽殖酵母，因在发酵、功能性营养源和基因工程等领域的诸多优势，既用于发酵食品和饮料的生产，又作为最常用的真核表达系统用于药物、生物酶和其他重要化学品的生产。

2、酿酒酵母的最适发酵温度为28-32℃，其发酵属于放热过程，因此菌株的生理代谢和机械搅拌等常引起发酵体系温度升高，产生高温胁迫，致使酵母细胞活性降低。且温度越高，越容易引起酵母早衰、死亡，为控制发酵温度，需引入冷却设备。然而，过高的环境温度会极大地增加冷却水用量，进而产生大量的水耗和能耗，额外增加发酵成本。在实际工业发酵中，在保证产量不受影响的基础上，发酵温度每增加1℃，都能节省大量的水耗和能耗，产生可观的经济效益。酿酒酵母作为生物转化的细胞工厂，酵母的应用严重依赖于酵母生物量和细胞活性。若能提高酵母对高温的胁迫耐受性，保证酵母正常生长，进而维持或者提高酵母在高温发酵时的生物量，使其在高温下仍能在发挥相应的生理功能，则将大幅降低发酵成本，促进酵母的工业化应用。

3、目前应对酵母发酵中高温胁迫的策略，主要集中在采用适应性驯化、杂交育种、诱变育种、基因工程等方法获得高性能的菌株上。如中国专利cn105754925a公开了一种采用盐类胁迫处理细胞的方法，获得的库德毕赤酵母的乙醇产量明显高于未处理的库德毕赤酵母。然而，目前这些方法都存在不同程度的周期长、操作困难、筛选随机性大，并且对菌的普适性差等问题。

4、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供提高酵母高温胁迫耐受性的方法，旨在高温条件下，能维持或者显著提高酵母的细胞活性，使其能够在更高的温度（33-60℃）下进行生长代谢，以开拓提高酵母高温胁迫耐受性的新方法。

2、本发明的另一目的在于上述提高酵母高温胁迫耐受性的方法在高温发酵中的应用，有利于在高温条件下，维持或提高酵母细胞的生物量，促进细胞的增殖，维持或者提升酵母的对于产物的合成能力，进而减少发酵过程中的水耗和能耗，降低生产成本。

3、本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

4、第一方面，本发明采用的技术方案为：提高酵母高温胁迫耐受性的方法，向培养酵母的培养基中添加胶原多肽。

5、进一步地，所述高温为33℃-60℃。

6、进一步地，所述胶原多肽的分子量为0.2k da-25k da；优选为0.3k da-18k da。

7、进一步地，所述胶原多肽在培养基中的添加量为0.1 g/l-90 g/l；优选为0.2 g/l-80 g/l。

8、进一步地，所述胶原多肽是由酶水解、酸水解、碱水解或高温水解中的至少一种方式，对胶原蛋白进行水解制备得到。

9、进一步地，所述水解提取过程所采用的胶原蛋白来自家畜、家禽、鱼类或微生物发酵中的至少一种。

10、进一步地，所述的酵母包含酿酒酵母和活性干酵母。

11、第二方面，本发明所采用的技术方案为：第一方面任一项所述的提高酵母高温胁迫耐受性的方法在酵母高温发酵中的应用。

12、进一步地，所述酵母高温发酵包括发酵食品、发酵饮料、调味品、功能活性物质、工业乙醇制备过程中的酵母高温发酵。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果包含：

14、（1）高温胁迫下，在培养酵母的培养基中添加胶原多肽可以显著提高酵母的存活率，并且较好的维持细胞形态，以保证酵母发挥正常的生理功能。

15、（2）酵母高温发酵时添加胶原多肽，不仅能促进细胞的增殖，增加酵母的生物量，还能显著提高单位质量细胞的生产强度，提升产物的合成能力。此外，酵母高温发酵下添加胶原多肽，不仅大幅提高产物的产量，还能缩短发酵时间，提高产物的发酵效率。

16、（3）与尿素相比，在酵母高温发酵下，添加胶原多肽能显著提高酵母生物量，并明显提升产物的产量。此外，本发明提供的提高酵母高温耐受性的方法，对于工业生产菌株而言，具有很好的普适性。

技术特征：

1.提高酵母高温胁迫耐受性的方法，其特征在于，向培养酵母的培养基中添加胶原多肽。

2.根据权利要求1所述的提高酵母高温胁迫耐受性的方法，其特征在于，所述高温为33℃-60℃。

3.根据权利要求1所述的提高酵母高温胁迫耐受性的方法，其特征在于，所述胶原多肽的分子量为0.2k da-25k da；优选为0.3k da-18k da。

4.根据权利要求1或3所述的提高酵母高温胁迫耐受性的方法，其特征在于，所述胶原多肽在培养基中的添加量为0.1 g/l-90 g/l；优选为0.2 g/l-80 g/l。

5.根据权利要求1-4任一所述的提高酵母高温胁迫耐受性的方法，其特征在于，所述胶原多肽是由酶水解、酸水解、碱水解或高温水解中的至少一种方式，对胶原蛋白进行水解制备得到。

6.根据权利要求5所述的提高酵母高温胁迫耐受性的方法，其特征在于，所述水解提取过程所采用的胶原蛋白来自家畜、家禽、鱼类或微生物发酵中的至少一种。

7.根据权利要求1中所述的提高酵母高温胁迫耐受性的方法，其特征在于，所述酵母包含酿酒酵母和活性干酵母。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的提高酵母高温胁迫耐受性的方法在酵母高温发酵中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述酵母高温发酵包括发酵食品、发酵饮料、调味品、功能活性物质、工业乙醇制备过程中的酵母高温发酵。

技术总结本发明公开了提高酵母高温胁迫耐受性的方法及应用，涉及微生物发酵领域和生物化工领域。该方法为，向培养酵母的培养基中添加胶原多肽。胶原多肽的分子量为0.2k Da‑25k Da，高温为33℃‑60℃。上述分子量胶原多肽的添加可显著提高酵母在高温胁迫下的存活能力，较好地保持酵母的细胞形态。在酵母高温发酵下，添加胶原多肽可促进细胞的增殖，提高细胞的生物量。与尿素相比，在高温下添加胶原多肽能显著提高细胞的生物量。同时，酵母高温发酵下添加胶原多肽，不仅能明显提高生物量，还能增强细胞的生产能力，提升酵母在高温胁迫下的产物合成强度。本发明的方法可应用于发酵食品、发酵饮料、调味品、功能活性物质、工业乙醇等制备过程中的酵母高温发酵。技术研发人员：李霞,廖学品,石碧受保护的技术使用者：四川大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18