微生物的功能性增強以最小化丙烯酰胺的產生制造技術

本發明專利技術公開提供了酵母，所述酵母用核酸分子(GAT1)轉化以在食品制作/加工條件下減少天冬酰胺轉運/降解的氮分解代謝產物抑制和/或過度表達編碼參與天冬酰胺降解的細胞壁或細胞外蛋白的基因(ASP1或ASP3)和/或編碼參與天冬酰胺轉運的蛋白的基因(AGP1或GNP1或GAP1)。基因改造的酵母具有增強的減少通過加熱制備的食物中的丙烯酰胺濃度的能力。還提供了該轉基因酵母用于減少食品中丙烯胺濃度的方法和用途和使用該轉基因酵母制備的具有減少的丙烯胺含量的食品。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】微生物的功能性增強以最小化丙烯酰胺的產生相關申請本申請要求基于申請日分別為2010年3月2日和2010年3月23日的相應的美國臨時專利申請號61/309，623和61/316，634的優先權，要求35 U. S. C. 119的益處，通過引用將它們全部并入本文。
本專利技術公開涉及用于減少食物中的丙烯酰胺的產品和方法，還涉及丙烯酰胺含量減少的食品。具體而言，本專利技術公開涉及基因改造的微生物以增強它們減少丙烯酰胺的能力。
技術介紹
丙烯酰胺是無色無嗅的結晶固體，它是一種重要的工業單體，常用作水泥粘結劑并用于聚合物和凝膠的合成。基于各種體內和體外研究，清楚地證明了丙烯酰胺和其代謝物環氧丙酰胺的致癌和遺傳毒性作用(Wilson等2006 ；Rice,2005)。國際癌癥研究署 (IARC) 1994年對丙烯酰胺進行了評價，基于在小鼠和大鼠中完成的陽性生物測驗，國際癌癥研究署將丙烯酰胺分類為“可能對人類致癌”，其得到了丙烯酰胺在哺乳動物組織中生物轉化為遺傳毒性的環氧丙酰胺代謝物這一證據的支持(IARC，1994)。已知丙烯酰胺至環氧丙酰胺的生物轉化在人類和嚙齒類組織中都可有效地發生(Rice，2005)。除IARC的分類之夕卜，歐盟的‘毒性、生態毒性和環境科學委員會’以及英國的獨立性的‘食物、消費者產品和環境中的化學品致癌性委員會’均建議，由于丙烯酰胺的內在毒性包括對體細胞和生殖細胞的遺傳毒性和神經毒性、致癌性和生殖毒性，應將人類與丙烯酰胺的接觸控制在盡可能低的水平。 在對飲食中的丙烯酰胺暴露的人類流行病學研究方面，還沒有證據表明這種化學品的任何致癌作用；然而，也認識到對丙烯酰胺的這些流行病學研究其靈敏性可能還不足以揭示暴露于丙烯酰胺的人中的潛在腫瘤(Rice，2005 ；ffilson等2006)。2002年，瑞典國家食品局發表了一份報告，詳述了多種常見食品中的丙烯酰胺含量，這些食品具體是經加熱處理的富含碳水化合物的食品諸如薯條和薯片。這一清單現在已擴展到包括基于谷物的食品、基于蔬菜的食品、基于豆類的食品、飲料諸如咖啡或咖啡替代品；表I是FDA數據，顯示了多種食品中的丙烯酰胺濃度。現在已確認，丙烯酰胺是在食品烹飪過程中產生的，主要是通過天冬酰胺這種氨基酸和還原糖例如葡萄糖之間的美拉德(Maillard)反應，其中天冬酰胺是限制性前體 (Amrein 等 2004 ；Becalski 等 2003 ；Mustafa 等 2005 ； Surdyk 等 2004 ； Yay I ay an 等 2003)。也已經有一些方法試圖減少食品中的丙烯酰胺含量，包括添加天冬酰胺酶的商業制備物(丹麥的Acrylaway⑧,Novozymes,和荷蘭的PreventASe, DSM),深度酵母發酵6小時(Fredriksson等2004)，發酵前在面團中添加甘氨酸(Brathen等2005 ；Fink等2006), 油炸前將馬鈴薯浸入氯化I丐中(Gokmen andSenyuva, 2007),用鹿糖代替還原糖(Amrein等2004)，處理條件諸如溫度、pH和水分含量的總體優化(Claus等2007 ；Gokmen等2007)，以及關于原材料的不同選擇的研究(Claus等2006)。所有上述的這些方法在某種程度上都還不夠好，或者由于存在一些內在的問題使它們在食品制造過程中并不實用，這些問題包括成本、對食品感官特性的影響和/或在食品加工條件下不能有效減少丙烯酰胺。像很多微生物一樣，釀酒酵母能夠天然地消耗/降解丙烯酰胺前體天冬酰胺和還原糖。這也可能是為什么在深度發酵6小時后的面包中觀察到丙烯酰胺含量降低的原因 (Fredriksson等2004)。然而，這種可有效減少丙烯酰胺的深度發酵時間對于現代食品制造工藝而言是不實用的。在釀酒酵母中，負責降解天冬酰胺的基因是ASPl和ASP3，它們分別編碼胞漿的天冬酰胺酶和細胞壁的天冬酰胺酶。在釀酒酵母中至少還有41個基因被注解為術語“氨基酸轉運”，這種轉運子中的6個已知能夠轉運天冬酰胺到細胞中。釀酒酵母中的這6個天冬酰胺轉運子基因的名字為GAPl、AGPl、GNPl、DIP5、AGP2和AGP3。還已明確，釀酒酵母能夠利用很多種氮源供其生長，并且在混合底物培養基中，釀酒酵母能夠從好的氮源至差的氮源順次選擇 (Cooper, 1982) 0這種順次使用受(多種)分子機制的控制，所述分子機制是由傳感系統和稱為氮分解代謝產物抑制(NCR)的轉錄調控機制組成的。一般而言，NCR是指降解氮源所需的滲透酶和分解代謝酶的基因表達之間的差異。氮分解代謝途徑的表達被稱為Gln3p、 Gatlp, DalSOp和Gzf3p的四種調控子的調控，這些調控子結合于上游的激活性共有序列 5’-GATAA-3’。Gln3p和Gatlp正作用于基因表達，而Dal80p和Gzf3p負作用于基因表達。 在較好氮源的存在下，Gln3p和Gatlp被TOR激酶Torlp和Tor2p磷酸化；然后與Ure2p形成胞漿復合物并從而受抑制而不能激活NCR-靈敏性的轉錄。在較差氮源的存在下或者氮源饑餓時，Gln3p和Gatlp被去磷酸化，與Ure2p解離，在細胞核中累積并激活NCR-靈敏性的轉錄。也已明確證明，URE2的特定突變產生顯性突變，稱為。是一種酵母朊蛋白 ，通過Ure2p自催化轉變為感染性的、蛋白酶抑制性的淀粉樣纖維而形成(Wickner, 1994)。缺失功能性Ure2p的釀酒酵母細胞和受感染的細胞的表型是類似的，因為它們不再響應NCR(Wickner，1994 ;Wickner等1995)。如上所述，響應于較好的氮源，Ure2p 參與Gln3p和Gatlp活性的下調。
技術實現思路
本專利技術公開提供了微生物，所述微生物用至少一種核酸分子轉化以在食品制作/ 加工條件下降低氮分解代謝產物抑制。本專利技術公開還提供微生物，所述微生物用至少一種核酸分子轉化以在食品制作/加工條件下過度表達編碼參與天冬酰胺降解的胞外蛋白的基因和/或編碼參與天冬酰胺轉運的蛋白的基因。本專利技術公開還提供微生物，所述微生物用至少一種核酸分子轉化以在食品制作/加工條件下減少氮分解代謝產物抑制和/或過度表達編碼參與天冬酰胺降解的胞外蛋白的基因和/或編碼參與天冬酰胺轉運的蛋白的基因。在一種實施方式中，所述微生物用核酸分子轉化，所述核酸分子編碼胞外天冬酰胺酶，諸如細胞壁相關的天冬酰胺酶，Asp3p。另一種實施方式中，所述微生物用核酸分子轉化，所述核酸分子編碼氨基酸轉運子，諸如天冬酰胺氨基酸轉運子，例如Gaplp、Agplp, GnpIp、Dip5p、Agp2p 和 / 或 Agp3p。另一種實施方式中，所述微生物用核酸分子轉化，所述核酸分子編碼Asp3p和 Gaplp兩者或Asp3p和Gatlp兩者。另一種實施方式中，所述微生物用第一和第二核酸分子轉化，其中所述第一核酸分子編碼Asp3p,所述第二核酸分子編碼Gaplp或Gatlp。仍然另一種實施方式中，所述微生物用核酸分子轉化，所述核酸分子修飾天冬酰胺轉運/降解的氮分解代謝產物抑制的調控因子的活性，所述調控因子諸如Ure2p、 Dal80p、Gzf3p、Gln3p、Gatlp、Torlp和/或Tor2p。另一種實施方本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：A·丘恩，J·I·胡斯尼克，
申請(專利權)人：功能技術公司，
類型：
國別省市：