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设计工业酿酒酵母,取代啤酒花生产啤酒

作者:Charles M. Denby, Rachel A. Li, Van T. Vu, Zak Cos

蛇麻植物的花(又称啤酒花)为啤酒提供了苦涩和“欢快”的味道。

啤酒花是水和能量的密集型产物,精油含量差别很大,要使啤酒达到一致的快乐味道是一种挑战。啤酒花是制作啤酒的昂贵原料,需要消耗大量的自然资源。

我们的研究显示,啤酒酵母可用来合成芳香族单萜分子,通过混合重组来自酵母、薄荷、罗勒的DNA,赋予啤酒快乐的风味。

对酒花浸膏的香气和成品啤酒的口感和香气多次感官分析,两个单萜分子芳樟醇、香叶醇已被确定为主要的味道,

它们也是Cascade啤酒花香气的主要因素,而这种啤酒花被广泛应用于美国的工艺酿造。

在这项工作中,我们创造了啤酒酵母菌株,生物合成单萜类,在成品啤酒中形成啤酒花风味,而不用添加酒花。

为了达到这个目的,我们在酵母中找到了适合单萜生物合成的基因,我们开发了新的方法,克服了大规模构建工业菌株遇到的稳定整合难题。

我们采用遗传工具,以前所未有的规模制造了一系列的工程化工业酵母菌株;我们开发计算方法来提高生物合成控制的精确度,并利用它们创建迭代框架,以达到目标生产水平。

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设计酿酒酵母,用以表达单萜类生物合成途径,从而取代风味酒花添加物。

A. 酿造过程中,酿酒酵母将麦芽汁转化为乙醇及其他副产品。在发酵之前、期间、之后立即加入啤酒花,形成“快乐”的风味。

工程菌生产的芳樟醇、香叶醇是啤酒花的主要风味成分,从而取代酒花添加物。

B. 6个植物提取的全长度芳樟醇合成酶基因,以及PTS截断变种,在高拷贝质粒中表达。

全长基因和PTS末端截短基因由叶绿体ChloroP (C) 或者RR启发式方法,用彩色线标记。

C. 误差线条对应的是平均数±三个生物复制的标准偏差。星号表示,t检验,P值<0.025,相比对照组菌株(Y),单萜类化合物生产在统计上显著增加。


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参考阅读

Industrial brewing yeast engineered for the production of primary flavor determinants in hopped beer

Charles M. Denby, Rachel A. Li, Van T. Vu, Zak Costello, Weiyin Lin, Leanne Jade G. Chan, Joseph Williams, Bryan Donaldson, Charles W. Bamforth, Christopher J. Petzold, Henrik V. Scheller, Hector Garcia Martin & Jay D. Keasling




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