在发酵中使用甘油和限制进料的碳水化合物制造技术

本发明专利技术涉及一种通过发酵生产有机酸的方法，包括方法步骤：I)在培养基中培养微生物，其中向培养基中进料甘油和其他含碳化合物作为可同化碳源，以允许微生物产生有机酸，由此获得包含有机酸的发酵液；II)从方法步骤I)中获得的发酵液回收有机酸或其盐；其中，在方法步骤I)中至少在特定一段时间中，其他含碳化合物的消耗速率(CR

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在发酵中使用甘油和限制进料的碳水化合物专利
本专利技术涉及一种通过发酵生产有机酸的方法。
技术介绍
有机化合物，如具有6个或更少碳的小的二羧酸类化合物，是商业上重要的化学品，具有许多用途。例如，小的二酸包括1,4-二酸，如琥珀酸、苹果酸和酒石酸，以及5-碳分子衣康酸。其他二酸包括两个碳的草酸、三个碳的丙二酸、五个碳的戊二酸和6个碳的己二酸，并且还存在这些二酸的许多衍生物。总的来说，小的二酸具有一些化学相似性，其在聚合物生产中的使用可以给树脂提供专门的特性。这样的多用性使其能够容易地融入下游化学基础结构市场。例如，1,4-二酸分子可以实现大规模化学品马来酸酐的许多用途，其可以被转化成各种工业化学品(四氢呋喃、丁内酯、1,4-丁二醇、2-吡咯烷酮)和琥珀酸衍生物琥珀酰胺、琥珀腈、丁二胺和琥珀酸酯。酒石酸在食品、皮革、金属和印刷工业中具有许多用途。衣康酸形成用于3-甲基吡咯烷酮、甲基-BDO、甲基-THF等生产的起始材料。特别地，琥珀酸或琥珀酸盐——这些术语在本文中可互换使用——已经引起了相当大的兴趣，因为其已经用作食品、化学和药物工业中许多工业上重要化学品的前体。实际上，来自美国能源部的报道称，琥珀酸是从生物质制造的前12个化学结构单元之一。因此，在细菌中制备二酸的能力将具有显著的商业重要性。WO-A-2009/024294公开了琥珀酸生产细菌菌株，其是巴斯德氏菌科(Pasteurellaceae)的成员，最初从瘤胃分离，并且能够利用甘油作为碳源，WO-A-2009/024294还公开了从其衍生的保留了所述能力的变体和突变菌株，特别是，保藏在DSMZ(德国微生物保藏中心，DeutscheSammlungvonMikroorganismenundZellkulturenGmbH,因霍夫街，7B,D-38124布劳恩斯切魏格，德国)、具有保藏号DSM18541(ID06-614)、具有生产琥珀酸能力的命名为DD1的细菌菌株。如Kuhnert等，2010分类的，DD1-菌株属于产琥珀酸巴斯夫菌(Basfiasucciniciproducens)种和巴斯德氏菌科。WO-A-2010/092155中公开了这些菌株的突变体，其中ldhA-基因和/或pflD-或pflA-基因已经被破坏，这些突变株的特征在于，与WO-A-2009/024294中公开的DD1-野生型相比，在厌氧条件下，从碳源(如甘油或甘油和碳水化合物(如麦芽糖)的混合物)产生显著提高的琥珀酸产量。然而，在例如WO-A-2009/024294和WO-A-2010/092155中公开的生产有机酸的方法中，使用甘油作为唯一碳源时，时空产率仍然是可提高的。因此，本专利技术的一个目的是克服现有技术的缺陷。特别地，本专利技术的一个目的是，提供发酵生产有机酸(如琥珀酸)的方法，所述方法与现有技术的已知方法相比，允许在使用甘油作为主要碳源时以较高的时空产率生产这些有机酸。
技术实现思路
通过发酵生产有机酸的如下方法，促进了上述目的的实现，所述方法包括方法步骤：I)在培养基中培养微生物，其中向培养基中进料(feed)甘油和其他含碳化合物作为可同化碳源，以允许微生物产生有机酸，由此获得包含有机酸的发酵液；II)从方法步骤I)获得的发酵液，回收有机酸或其盐；其中，所述其他含碳化合物的消耗速率(CRc.c.；以g/升/小时计)低于该其他含碳化合物的最大理论消耗速率(CRc.c.max；以g/升/小时计)。本申请的专利技术人已经发现，在甘油用作主要碳源的发酵方法中生产有机酸(如琥珀酸)时，如果以限制的方式加入其他含碳化合物，如蔗糖或D-葡萄糖，有机酸(如琥珀酸)的时空产率可以显著提高。通过以限制的方式加入其他含碳化合物，其他含碳化合物的消耗速率低于该其他含碳化合物的最大理论消耗速率。在根据本专利技术方法的方法步骤I)中，在培养基中培养微生物，其中向培养基中进料甘油和其他含碳化合物作为可同化碳源，以允许微生物产生有机酸，由此获得包含有机酸的发酵液。根据本专利技术的合适微生物可以是酵母、真菌或细菌。合适的细菌、酵母或真菌特别是已经作为细菌、酵母或真菌菌株保藏在德国微生物保藏中心DeutscheSammlungvonMikroorganismenandZellkulturenGmbH(DSMZ)，Brunswick(德国)的那些细菌、酵母或真菌。根据本专利技术合适的细菌属于在http://www.dsmz.de/species/bacteria.htm下详述的属，根据本专利技术合适的酵母属于在http://www.dsmz.de/species/yeasts.htm下详述的那些属，根据本专利技术合适的真菌属于在http://www.dsmz.de/species/fungi.htm下详述的那些真菌。优选，方法步骤I)中使用的微生物是细菌细胞。如本文中使用的术语“细菌细胞”是指原核生物，即，细菌。细菌可以基于其生化和微生物学特性及其形态来分类。这些分类标准是本领域熟知的。根据本专利技术方法的一个优选实施方案，微生物属于肠杆菌科(Enterobacteriaceae)、巴斯德氏菌科、芽孢杆菌科(Bacillaceae)或棒状杆菌科(Corynebacteriaceae)。“肠杆菌科”是一个大的细菌科，包括许多较熟悉的细菌，如沙门氏菌(Salmonella)和大肠杆菌(Escherichiacoli)。它们属于变形菌纲(Proteobacteria)，被给予了它们自己的目(肠杆菌目(Enterobacteriales))。肠杆菌科的成员是杆状的。与其他变形菌纲细菌一样，它们具有革兰氏阴性株，并且它们是兼性厌氧菌，发酵糖以产生乳酸和各种其他终产物，如琥珀酸。大部分还可以将硝酸盐还原成亚硝酸盐。与大部分相似的细菌不同，肠杆菌科通常缺乏细胞色素C氧化酶。大部分具有许多鞭毛用于游动，但少数属是不动的。它们不形成孢子，并且大多是过氧化氢酶阳性的。这个科的许多成员是人和其他动物肠道中发现的肠道菌群的正常部分，而其他在水或土壤中被发现，或是各种不同动物和植物上的寄生物。Escherichiacoli(大肠杆菌)，更多称为E.coli，是最重要的模式生物之一，并且其遗传学和生物化学已经得到详细研究。肠杆菌科的大部分成员具有有缘毛的I型菌毛，参与将该细菌细胞粘附到其宿主上。肠杆菌科的实例为大肠杆菌(E.coli)、变形菌属(Proteus)、沙门氏菌属(Salmonella)和克雷伯氏菌属(Klebsiella)。“巴斯德氏菌科”包括革兰氏阴性变形菌纲的一个大家族，成员从细菌(如流感嗜血杆菌(Haemophilusinfluenzae))至动物和人粘膜的共生菌。大部分成员作为共生菌生活在鸟类和哺乳动物的粘膜表面上，尤其是在上呼吸道中。巴斯德氏菌科通常是杆状的，是显著的兼性厌氧菌组。它们可以通过氧化酶的存在而与相关的肠杆菌科区分开来，并且通过不存在鞭毛而与其他相似的细菌区分开来。巴斯德氏菌科中的细菌已经基于代谢特性及其16SRNA和23SRNA的序列，归类至各个属中。巴斯德氏菌科中的许多细菌含有丙酮酸-甲酸-裂解酶基因并且能够厌氧地将碳源发酵成有机酸。“芽孢杆菌科”是可以产生内生孢子的革兰氏阳性、异养、杆状细菌家族。这个科的能动型成员的特征在于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过发酵生产有机酸的方法，包括方法步骤：I)在培养基中培养微生物，其中向培养基中进料甘油和其他含碳化合物作为可同化碳源，以允许微生物产生有机酸，由此获得包含有机酸的发酵液；II)从方法步骤I)中获得的发酵液回收有机酸或其盐；其中其他含碳化合物的消耗速率(CR

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.19 EP 14160638.41.一种通过发酵生产有机酸的方法，包括方法步骤：I)在培养基中培养微生物，其中向培养基中进料甘油和其他含碳化合物作为可同化碳源，以允许微生物产生有机酸，由此获得包含有机酸的发酵液；II)从方法步骤I)中获得的发酵液回收有机酸或其盐；其中其他含碳化合物的消耗速率(CRc.c.；以g/升/小时计)低于其他含碳化合物的最大理论消耗速率(CRc.c.max；以g/升/小时计)。2.根据权利要求1的方法，其中，在至少30分钟的培养时间中，其他含碳化合物的消耗速率(CRc.c.；以g/升/小时计)低于其他含碳化合物的最大理论消耗速率(CRc.c.max；以g/升/小时计)。3.根据权利要求1或2的方法，其中，其他含碳化合物的消耗速率(CRc.c.；以g/升/小时计)不高于其他含碳化合物的最大理论消耗速率(CRc.c.max；以g/升/小时计)的50％。4.根据之前任一项权利要求的方法，其中在方法步骤I)中，以至少5:1的甘油:其他含碳化合物总重量比，将甘油和其他含碳化合物进料至培养基中。5.根据之前任一项权利要求的方法，其中有机酸是琥珀酸。6.根据之前任一项权利要求的方法，其中其他含碳化合物是碳水化合物。7.根据权利要求6的方法，其中碳水化合物选自蔗糖、D-葡萄糖或其混合物。8.根据之前任一项权利要求的方法，其中方法步骤I)中使用的微生物是修饰的微生物。9.根据权利要求8的方法，其中，修饰微生物来自野生型微生物，所述野生型微生物属于巴斯德氏菌科(Pasteurellaceae)。10.根据权利要求9的方法，其中，修饰微生物来自野生型微生物，所述野生型微生物属于巴斯夫菌属。11.根据权利要求10的方法，其中方法步骤I)中使用的微生物属于物种产琥珀酸巴斯夫菌。12.根据权利要求11的方法，其中，修饰微生物来自野生型...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·丹塔斯科斯塔，O·策尔德尔，H·施罗德，S·哈夫纳，J·M·克拉夫奇克，G·冯阿本德罗特，C·里德尔，T·伦茨，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE