柠檬明串珠菌右旋糖苷蔗糖酶的作用机制及其基因缺失菌株的特性分析

明串珠菌作为异型发酵乳酸菌的一种，在蔗糖存在条件下生成右旋糖苷蔗糖酶，并将蔗糖裂解合成右旋糖酐。明串珠菌、右旋糖苷蔗糖酶和右旋糖酐，在食品工业中被广泛应用，但右旋糖苷蔗糖酶的蔗糖表达调控机制和该酶对明串珠菌代谢所起的作用尚不明确，而右旋糖酐的产生会使黏度升高，这有时会影响明串珠菌的利用效率。.本项目采用柠檬明串珠菌右旋糖苷蔗糖酶基因缺失突变菌株，针对右旋糖苷蔗糖酶的蔗糖表达调控机制和该酶对柠檬明串珠菌蔗糖代谢所起的作用开展基因水平的研究；利用此变异菌株构建明串珠菌外来基因的蔗糖可诱导启动子表达-受体系统，提高外来基因的诱导表达效率和酶的提取率；将突变菌株接种到蔬菜发酵食品进行品质评定，探讨其作为食品工业发酵剂的特性。作为延边地区特色产品-泡菜发酵的主要微生物,通过本项目研究，树立明串珠菌基因功能研究和改造菌株性能的方法技术,这对泡菜生产在内的食品发酵工业与生物技术的发展是一个创新和推动。

本项目采用柠檬明串珠菌右旋糖苷蔗糖酶基因缺失突变菌株，针对右旋糖苷蔗糖酶的蔗糖表达调控机制和该酶对柠檬明串珠菌代谢所起的作用开展了研究。结果显示右旋糖酐蔗糖酶基因对细胞摄取和利用葡萄糖无影响，但对柠檬明串珠菌的蔗糖代谢、利用效率和细胞生长起重要作用。. 构建了柠檬明串珠菌外源基因的过表达系统和蔗糖可诱导启动子表达系统，分析了外来基因的表达效率。利用柠檬明串珠菌持家基因丙酮酸激酶启动子序列和明串珠菌-大肠杆菌穿梭载体pEK104-32，构建了外源基因过表达系统，显著提高了外源ß-半乳糖苷酶基因在柠檬明串珠菌的表达量；利用右旋糖酐蔗糖酶基因的启动子序列和明串珠菌-大肠杆菌穿梭载体pEK104-32，构建了蔗糖诱导表达系统，蔗糖诱导调控外源ß-半乳糖苷酶基因的表达。. 将右旋糖苷蔗糖酶基因缺失突变菌株接种到发酵泡菜后进行了品质评定，分析了其作为食品工业发酵剂的应用前景。结果显示柠檬明串珠菌在泡菜发酵过程中一直占优势，是影响泡菜品质的最重要菌种。接种右旋糖苷蔗糖酶基因缺失突变菌株的泡菜与接种野生型柠檬明串珠菌的泡菜比较，有机酸含量、pH值无显著性差异，但右旋糖酐生成量显著减少，粘度降低；感官评定结果表明在色泽形态、香气上无显著性差异，但在质地滋味评定中，接种变异菌株的泡菜评分显著高于其他两种泡菜。 因此，右旋糖酐蔗糖酶基因缺失菌株作为发酵食品的发酵剂，可以提高发酵食品的品质和感官性能，具有很好的应用前景。. 三年内按项目计划书，圆满完成了研究目标，取得了一系列创新性成果，树立了利用分子生物学方法改造明串珠菌性能的方法和技术。本项目的研究有利于明串珠菌基因功能和代谢工程研究的发展，这对于食品发酵工业与生物技术的发展将是一个创新和推动。