4-乙烯基愈创木酚(4-VG)是一种广泛存在于上面发酵啤酒,具有“烟熏味”和“丁香味”的特色风味物质,通常由阿魏酸(FA)经热脱羧作用或阿魏酸脱羧酶(Fdc1p)的酶脱羧作用而产生。由于受到国内啤酒发酵条件的限制,酵母菌来源的阿魏酸脱羧酶(Sc-Fdc1p)表现出较低的酶活水平,故不足以改善上面发酵啤酒的整体口感。为了酿造风味独特、口感顺滑且品质优良的上面发酵啤酒,我们筛选出一株发酵性能最佳的重组酵母菌株,即IYSIBpΔkan。本研究通过δ-整合的方式成功地将短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)的阿魏酸脱羧酶基因(Bpfdc1)和上面发酵酵母菌株IYS的阿魏酸脱羧酶基因(Sc FDC1)转入IYS酵母菌株的染色体组中,分别得到重组酵母菌株IYSsc、IYSBp、IYSIBp和IYSIBp2。根据小型发酵实验的研究结果可知,IYSBp重组酵母菌株代谢FA的时间由原先的48小时缩短至12小时,且4-VG的含量提高了 34%,故短小芽孢杆菌阿魏酸脱羧酶(Bp-Fdc1p)的异源表达优于Sc-Fdc1p的超表达。在FA的胞内积累实验中可知,FA的胞内积累含量并没有随着时间的推移而增加,故FA的转运方式并不是简单的自由扩散,也可能涉及部分载体介导的转运。为了减少FA对细胞的转运负担,缩短脱羧时间,我们利用克鲁维酵母(Kluyveromyces marxinus)菊粉酶的分泌信号肽(SP),进一步将Bp-Fdc1p进行了分泌表达。根据后续的小型发酵实验可知,IYSIBp消耗FA的速率进一步提高,而4-VG的含量提高了近65%,故Bp-Fdc1p的分泌表达优于胞内表达。为了进一步提高重组酵母菌株产生4-VG的能力,我们在IYSIBp的基础上再次提高了其分泌表达的能力,最终形成了 IYSIBp2。根据小型发酵实验的实验结果可知,IYSIBp2的发酵性能略低于IYSIBp,其4-VG的产生并没有明显的提高。当使用IYSIBpΔkan重组酵母菌株酿造上面发酵啤酒时,其4-VG的含量增加了 61%。综上所述,适当地将Bp-Fdc1p分泌到麦汁中,可以作为提高上面发酵啤酒中4-VG含量的潜在策略之一。本研究的创新点在于,利用Bp-Fdc1p的分泌表达,直接与麦汁中的FA发生脱羧反应,以此来提高上面发酵啤酒中4-VG的含量。