产生碳氢化合物的方法和组合物技术

本为描述了用于产生诸如醛、烷和烯的碳氢化合物的组合物和方法。某些碳氢化合物可用于生物燃料。

【技术实现步骤摘要】
产生碳氢化合物的方法和组合物本申请是申请号为200980117663.9的专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求2008年5月16日提交的美国临时申请第61/053955号的优先权，在此将其内容全部并入。专利技术背景石油是地球上发现的、液体、气体或固体形式的有限的天然资源。石油主要由碳氢化合物组成，碳氢化合物主要由碳和氢组成。石油还含有大量的处于不同形式的其他元素，例如氮、氧或硫。石油是宝贵资源，但是以相当大的金融和环境代价对石油产品进行开发。首先，必须发现石油资源。石油勘探是耗资并有风险的投资。勘探深水井的费用可以超过1亿美元。此外，不能保证这些井会含有石油。据估计，仅40％的钻井成为产生商业碳氢化合物的生产井。除经济费用外，石油勘探存在严重的环境代价。例如近海勘探扰乱周围海洋环境。发现生产井后，必须以巨大代价从地球开采石油。在初次采收(primaryrecovery)中，地下的自然压力足以开采约20％的井中石油。当该自然压力降低时，如果经济上合算，则使用二次采收(secondrecovery)。通常，二次采收涉及通过例如水注射、天然气注射或气举等增加井压。使用二次采油，采收到另外5％至15％的石油。一旦二次采收方法不起作用，如果经济上合算，可以使用三次采收方法。三次方法涉及降低石油的粘度以使其更易开采。使用三次采收方法，采收到另外5％至15％的石油。因此，即使在最佳条件下，仅可以开采50％的井中石油。石油开采也存在环境代价。例如，石油开采可以导致大量石油渗漏上升至表面。此外，近海钻井涉及挖掘河床，这扰乱或破坏周围海洋环境。因为石油矿藏不是在地球各处均匀发现的，所以石油必须从石油产生区长距离运输到石油消耗区。除运输费用外，还存在大规模油泄漏的环境风险。从地球开采的原油在天然形式时具有少数商业用途。其是具有不同长度和复杂性的碳氢化合物(例如，石蜡(或烷)、烯烃(或烯)、炔、环烷(napthenes)(或环烷(cylcoalkanes))、脂肪族化合物、芳香族化合物等)的混合物。此外，原油含有其他有机化合物(例如含有氮、氧、硫等的有机化合物)和杂质(例如硫磺、盐、酸、金属等)。因此，在商业上可以使用前，必须提炼并纯化原油。由于其高能量密度及其便利的可运输性，大部分石油被提炼为燃料，例如运输燃料(例如汽油、柴油、航空燃料等)、燃用油、液化石油气等。原油还是用于产生石化产品的原材料的主要来源。两类主要的来自石油的原材料是短链烯烃(例如乙烯和丙烯)和芳香族化合物(例如苯和二甲苯异构体)。这些原材料来源于原油中较长链的碳氢化合物，这是通过以相当大的费用使用各种方法，例如催化裂化、蒸汽裂化或催化重整，裂化原油。这些原材料用于制造不能直接从原油提炼的石化产品，例如单体、溶剂、去垢剂或粘合剂。来源于原油的原材料的一个实例是乙烯。乙烯被用于生产石化产品，例如聚乙烯、乙醇、氧化乙烯、乙二醇、聚酯、乙二醇醚、乙氧基化物、乙酸乙烯酯、1,2-二氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、氯乙烯和聚氯乙烯。原材料的其他实例是丙烯，丙烯用于生产异丙醇、丙烯腈、聚丙烯、氧化丙烯、丙烯二醇、乙二醇醚、丁烯、异丁烯、1,3-丁二烯、合成橡胶、聚烯烃、α-烯烃、脂肪醇、丙烯酸、丙烯聚合物、氯化丙烯、环氧氯丙烷和环氧树脂。然后，这些石化产品可以用于制造特种化学品，例如塑料、树脂、纤维、橡胶、药品、润滑剂或凝胶。可以产自石化材料的具体特种化学品为：脂肪酸、碳氢化合物(例如长链、支链、饱和的、不饱和的等)、脂肪醇、酯、脂肪醛、酮、润滑剂等。特种化学品具有很多商业用途。脂肪酸在商业上被用作表面活性剂，例如在去垢剂和肥皂中。它们还可以被用作燃料中的添加剂、润滑油、涂料、漆、蜡烛、色拉油、起酥油、化妆品和乳化剂。此外，在橡胶产品中脂肪酸被用作促进剂活性剂。脂肪酸还可以被用作生产甲基酯、酰胺、胺、酰基氯、酐、乙烯酮二聚物以及过氧酸和酯的原料。碳氢化合物具有很多商业用途。例如链较短的烷被用作燃料。甲烷和乙烷是天然气的主要成分。链较长的烷(例如5至16个碳)被用作运输燃料(例如汽油、柴油或航空燃料)。具有多于16个碳原子的烷是燃油和润滑油的重要组分。即使在室温下为固体的较长的烷也可以被用作，例如石蜡。含有约35个碳的烷见于用于路面(roadsurfacing)的沥青中。此外，可以裂化较长链的烷以生产商业上有用的较短链的碳氢化合物。与短链烷类似，短链烯被用于运输燃料中。较长链的烯被用于塑料、润滑剂和合成润滑剂中。此外，烯被用作生产醇类、酯、增塑剂、表面活性剂、叔胺、增强型采油剂(enhancedoilrevoveryagent)、脂肪酸、硫醇、烯基琥珀酸酐、环氧化物、氯化烷、氯化烯、蜡、燃油添加剂和粘性流减阻剂。脂肪醇具有很多商业用途。链较短的脂肪醇在化妆品和食品工业中，用作乳化剂、润滑剂和增稠剂。由于其两性分子属性，脂肪醇起非离子表面活性剂的作用，所述非离子表面活性剂可用作去垢剂。此外，脂肪醇被用于蜡、树胶、树脂、药物软膏和洗剂、润滑油添加剂、纺织品抗静电和整理剂、增塑剂、化妆品、工业溶剂和脂肪溶剂中。酯具有很多商业用途。例如作为替代燃料的生物柴油是由酯(例如脂肪酸甲基酯、脂肪酸乙基酯等)组成。一些低分子量的酯是挥发性的，具有令人愉悦的气味，这使得它们可用作芳香剂或调味剂。另外，酯被用作漆、涂料和清漆的溶剂。此外，一些天然存在的物质，例如蜡、脂肪和油是由酯组成的。酯还被用作树脂和塑料中的软化剂、增塑剂、灭火剂以及汽油和油中的添加剂。此外，酯可以用于制造聚合物、胶片、纺织品、染料和药品。醛用于生产很多特种化学品。例如，醛用于生产聚合物、树脂(例如胶木(Bakelite))、染料、调味剂、增塑剂、香水、药品和其他化学品。一些被用作溶剂、防腐剂或消毒剂。一些天然和合成的化合物，例如维生素和激素是醛。此外，很多糖含有醛基。酮在商业上被用作溶剂。例如，丙酮常常被用作溶剂，但其也是制造聚合物的原材料。酮还用于漆、涂料、爆炸物、香水和纺织品加工中。此外，酮用于生产醇、烯、烷、亚胺和烯胺。此外，原油是润滑剂的来源。来自石油的润滑剂通常由烯烃组成，特别是聚烯烃和α-烯烃。润滑剂可以从原油提炼或使用提炼自原油的原材料生产。从原油获得这些特种化学品需要大量的金融投资以及大量的能量。因为原油中的长链碳氢化合物常常被裂化以产生较小的单体，其也是低效的过程。这些单体然后被用作生产更复杂的特种化学品的原材料。除勘探、开采、运输和提炼石油的问题外，石油是有限的并逐渐减少的资源。估计世界石油消耗为每年300亿桶。据估计，以现有生产水平，世界石油储量预计在2050年前会耗竭。最后，基于石油的燃料的燃烧释放温室气体(例如二氧化碳)和其他形式的空气污染(例如一氧化碳、二氧化硫等)。随着世界对燃料需求的增加，温室气体和其他形式的空气污染的排放也增加。大气中温室气体的累积导致增加全球变暖。因此，除局部破坏环境外(例如油泄漏、海洋环境的挖掘等)，燃烧石油还破坏全球环境。由于石油所引起的内在挑战，存在对于不需要像石油一样被勘探、开采、长距离运输或大量提炼的可再生石油资源的需要。存在对于可以经济地生产而不会产生石油工业和基于石油的燃料的燃烧所产生的类型的环境破坏的可再生石油资源。基于相似原因，还存本文档来自技高网...

【技术保护点】
从经改造的微生物产生烷或烯的方法，所述方法包括：(a)在所述经改造的微生物中表达第一核苷酸序列，所述第一核苷酸序列编码催化酰基ACP转变为脂肪醛的酰基‑ACP还原酶多肽，其中由所述第一核苷酸序列编码的酰基‑ACP还原酶多肽与SEQ ID NO:72具有至少90％序列同一性；(b)在所述经改造的微生物中表达第二核苷酸序列，所述第二核苷酸序列编码催化脂肪醛转变为烷或烯的脱羰酶多肽，其中由所述第二核苷酸序列编码的脱羰酶多肽与SEQ ID NO:20具有至少90％序列同一性，所述第一和第二核苷酸序列各自与启动子可操作地连接；和；(c)在有效地于微生物培养物的细胞外环境中产生烷或烯的条件下在含有碳水化合物碳源的培养基中培养所述经改造的微生物。

【技术特征摘要】
2008.05.16 US 61/053,9551.从经改造的微生物产生烷或烯的方法，所述方法包括：(a)在所述经改造的微生物中表达第一核苷酸序列，所述第一核苷酸序列编码催化酰基ACP转变为脂肪醛的酰基-ACP还原酶多肽，其中酰基-ACP还原酶多肽的序列如SEQIDNO:72所示；(b)在所述经改造的微生物中表达第二核苷酸序列，所述第二核苷酸序列编码催化脂肪醛转变为烷或烯的脱羰酶多肽，其中脱羰酶多肽的序列如SEQIDNO:20所示，所述第一和第二核苷酸序列各自与启动子可操作地连接；和；(c)在有效地于微生物培养物的细胞外环境中产生烷或烯的条件下在含有碳水化合物碳源的培养基中培养所述经改造的微生物。2.权利要求1的方法，其中所述经改造的微生物选自真菌、藻类和细菌。3.权利要求2的方法，其中所述细菌是大肠杆菌。4.权利要求2的方法，其中所述经改造的微生物是蓝细菌。5.权利要求2的方法，其中所述真菌是酵母或丝状真菌。6.权利要求2的方法，其中烷或烯包括C13至C21烷或烯。7.权利要求6的方法，其中烷或烯选自十三烷、甲基十三烷、十九烷、甲基十九烷、十七烷、甲基十七烷、十五烷、甲基十五烷、十五烯、十七烯、甲基十五烯和甲基十七烯。8.用于产生烷或烯的经改造的微生物的细胞培养物，包括：(a)宿主微生物，所述宿主微生物经改造以表达：(i)第一核苷酸序列，所述第一核苷酸序列编码在所述经改造的微生物中催化酰基ACP转变为脂肪醛的酰基-ACP还原酶多肽，其中酰基-ACP还原酶多肽的序列如SEQIDNO:72所示；(ii)第二核苷酸序列，所述第二核苷酸序列编码在所述经改造的微生物中催化脂肪醛转变为烷或烯的脱羰酶多肽，其中脱羰酶多肽的序列如SEQIDNO:20所示，并且所述第一和第二核苷酸序列各自分别与启动子可操作地连接；(b)含有碳水化合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德里亚斯·席尔默，马修·路德，谢恩·布鲁贝克，
申请(专利权)人：REG生命科学有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US