本发明专利技术涉及使用高甘油浓度的用于1,3‑丙二醇生产的连续培养，具体地涉及一种用于产生1,3‑丙二醇的新方法，包括在具有高甘油含量的培养基上培养微生物。本发明专利技术还涉及新的微生物，或微生物菌株，其经适应用于从包含高甘油含量的培养基产生1,3‑丙二醇。本发明专利技术还涉及“适应性微生物”，其丙三醇代谢定向于1,3‑丙二醇产生，并且允许其在高浓度的工业甘油存在下生长。本发明专利技术还涉及通过本发明专利技术的方法产生的生物来源的1,3‑丙二醇。最后，本发明专利技术涉及上述生物来源的1,3‑丙二醇作为热塑性聚氨酯中的延伸链，作为聚对苯二甲酸丙二酯中的单体和作为化妆品配制剂中的组分的用途。
【技术实现步骤摘要】
使用高甘油浓度的用于1,3-丙二醇生产的连续培养本专利技术申请是基于申请日为2010年5月5日、申请号为“201080019774.9”(国际申请号为PCT/EP2010/056078)、名称为“使用高甘油浓度的用于1,3-丙二醇生产的连续培养”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种用于1,3-丙二醇生产的新方法，包括在具有高甘油含量的培养基上培养微生物。本专利技术还涉及新的微生物，或微生物的菌株，其经适应用于从包含高甘油含量的培养基产生1,3-丙二醇。本专利技术还涉及“适应性微生物”，其丙三醇代谢定向于1,3-丙二醇产生，并且允许其在高浓度的工业甘油存在下生长。本专利技术还涉及通过本专利技术的方法产生的生物来源的1,3-丙二醇。最后，本专利技术涉及上述生物来源的1,3-丙二醇作为热塑性聚氨酯中的延伸链(extenderchain)，作为聚对苯二甲酸丙二酯中的单体和作为化妆品配制剂中的组分的用途。
技术介绍
1,3-丙二醇(PDO)是知晓时间最久的发酵产物之一。其早在1881年就由AugustFreund在明显含有巴氏梭菌(Clostridiumpasteurianum)作为活性生物的丙三醇发酵混合培养中可靠地得到了鉴定。对产生PDO(亚丙基二醇，丙二醇)的不同肠细菌的发酵的定量分析早在1928年就在代尔夫特微生物学院(microbiologyschoolofDelft)开始，并且在20世纪40年代在Ames,Iowa成功地继续。在20世纪60年代，兴趣转移到攻击丙三醇的酶，特别是丙三醇和二醇脱水酶，因为这些酶在需求辅酶B12方面很特殊。形成PDO的梭菌首次记载于1983年，作为从分泌丙三醇的藻类获得特别产物的方法的一部分(Nakas等,1983)。PDO是丙三醇发酵的典型产物，并且尚未在其他有机底物的厌氧转化中发现。只有非常少数的生物(其均为细菌)能够形成PDO。它们包括克雷伯氏菌属(Klebsiella)(肺炎克雷伯氏菌(K.pneumoniae))、肠杆菌属(Enterobacter)(成团肠杆菌(E.agglomerans))和柠檬酸杆菌属(Citrobacter)(弗氏柠檬酸杆菌(C.freundii))的肠细菌，乳杆菌(lactobacilli)(短乳杆菌和布氏乳杆菌(L.buchneri))，和丁酸梭菌和巴氏梭菌类的梭菌。对发酵产物的分析显示，部分丙三醇转化成与这种不同类型的糖发酵中相同的产物，即乙酸、2,3-丁二醇、丁酸、乳酸、乙醇和琥珀酸。这种转化为生长提供了必需的能量，但是对于许多产物而言，在丙三醇向PDO的还原性转化中所用的还原当量也被释放。降低梭菌中PDO产量的丁酸形成在某种程度上与克雷伯氏菌属中的乙醇形成相当，但是其似乎更依赖于生长速率。丁酸随着稀释率迅速减少，即使是在不存在底物过量的情况下。在任何情况下，乙酸/丁酸比的改变对PDO产量(yield)没有很大影响。PDO作为双官能有机化合物，能够潜在地用于许多合成反应，特别是作为产生聚酯、聚醚和聚氨酯的缩聚中的单体。PDO能够通过不同的化学途径产生，但是它们生成含有极具污染性的物质的废料流，因而生产成本高并且化学产生的PDO无法与能够通过石油化学获得的二醇如1,2-乙二醇、1,2-丙二醇和1,4-丁二醇竞争。因此，在过去PDO只能找到市场交易量可以忽略的特殊领域应用(nicheapplication)。这是为何在1995年杜邦(Dupont)起动了葡萄糖生物转化为PDO的研究项目。尽管这种过程是环境友好的，但是其具有如下缺点：i)使用维生素B12，一种非常昂贵的辅因子和ii)因为生产菌株的不稳定性而是一种不连续的过程。由于从生物柴油工业流出的大量丙三醇的可用性，连续的过程、不用维生素B12以及较高碳得率会是有利的。本领域已知PDO能够从甘油(glycerine)产生，甘油(glycerine)是生物柴油生产的一种不想要副产物，其含有混有盐和水的大约80-85％的丙三醇。先前描述了丁酸梭菌能够在分批和两阶段连续发酵中生长并从工业丙三醇产生PDO(Papanikolaou等，2000)。然而，在最高丙三醇浓度下，以0.02h-1的稀释率获得的最大PDO效价为48.1g/L，意味着0.9g/L/H的生产率。所述培养以补料培养基中最大丙三醇浓度为90g/L并在酵母提取物(本领域技术人员已知用于帮助增加细菌生物量产生的一种昂贵的含有有机氮的化合物)存在下进行。WO2006/128381公开了这种甘油用于以使用天然PDO生产生物如肺炎克雷伯氏菌、丁酸梭菌或巴氏梭菌的分批和补料分批培养产生PDO的用途。另外，WO2006/128381中使用的培养基也含有酵母提取物。如该专利申请中所述，达到的最大生产率为0.8-1.1g.l.h-1(含端值)(comprisedbetween)。经修饰而含有来自丁酸梭菌(C.butyricum)的维生素B12-非依赖性丙三醇脱水酶和PDO-脱氢酶的丙酮丁醇梭菌菌株(称为丙酮丁醇梭菌DG1pSPD5)的性能已经在Gonzalez-Pajuelo等,2005中描述。这种菌株在原始状态下(originally)使用含有多至120g.l-1的纯丙三醇的补料培养基生长并产生PDO。此外，使用含有最多60g.l-1的纯的或工业丙三醇的补料培养基的分析没有鉴别出任何差异。当比较丁酸梭菌与丙酮丁醇梭菌DG1pSPD5时，作者Gonzalez-Pajuelo等,2006观察到了全局性的相似行为。然而，在不含有机氮的合成补料培养基中使用105g.l-1的工业丙三醇测试的相同丙酮丁醇梭菌DG1pSPD5菌株不能给出与使用相同浓度的纯丙三醇相同的性能(参见实施例1)。本专利技术提供使用高浓度工业甘油产生1,3-丙二醇的方法(means)，并且其中能够达到较高的PDO效价和生产率。专利技术简述本专利技术涉及一种用于在甘油的连续发酵过程中产生1,3-丙二醇的方法，包括在培养基上培养生产微生物，所述生产微生物允许将丙三醇转化为1,3-丙二醇，和回收1,3-丙二醇，其特征在于所述培养基包含高浓度的工业甘油，所述工业甘油包含丙三醇，并且其中所述生产微生物是预先适应于在高浓度工业甘油存在下生长的微生物。在优选的实施方案中，丙三醇以90-120g/L，优选约105g/L的浓度存在于所述培养基中。所述培养基优选为合成培养基，不添加任何有机氮源，并且特别是没有酵母提取物。所述工业甘油具体而言是来自生物柴油生产的副产物。所述生产微生物优选为细菌，更优选选自梭菌属的成员，特别是丙酮丁醇梭菌。有利地，所述生产微生物是经遗传修饰而改进1,3-丙二醇从丙三醇的产生的微生物。在一个优选的实施方案中，所述生产微生物中的丙三醇脱水酶活性不依赖于辅酶B12或其多种前体中的一种的存在，并且源自丁酸梭菌。优选地，所述生产微生物是之前通过将微生物以低稀释率在包含高浓度工业甘油的培养基上培养并选择适应性微生物而适应于在具有高浓度工业甘油的培养基上生长的微生物。最后，1,3-丙二醇经进一步纯化。本专利技术还涉及一种用于将微生物修饰成适应于在高浓度工业甘油存在下生长的微生物的方法，包括将所述微生物以低稀释率在包含高浓度工业甘油的培养基上培养，并选择能够在具有高浓度工业甘油的培养基上生长的适应性微生本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于在连续发酵过程中产生1,3‑丙二醇的方法，包括：(a)在合成培养基上培养经遗传修饰为具有其定向于1,3‑丙二醇生产的丙三醇代谢的梭菌属(Clostridium)菌株，和(b)回收1,3‑丙二醇，其特征在于：‑所述培养基包含高浓度的工业甘油(glycerine)，所述工业甘油包含超过70％的丙三醇(glycerol)，并且在所述培养基中丙三醇以90‑120g/L的浓度存在，条件是所述培养基不含有任何有机氮源，和‑所述梭菌属菌株预先适应于连续培养从而在高浓度工业甘油存在下且不存在任何有机氮源的条件下生长。
【技术特征摘要】
2009.05.05 EP 09159401.0;2009.05.05 US 61/175,5641.一种用于在连续发酵过程中产生1,3-丙二醇的方法，包括：(a)在合成培养基上培养经遗传修饰为具有其定向于1,3-丙二醇生产的丙三醇代谢的梭菌属(Clostridium)菌株，和(b)回收1,3-丙二醇，其特征在于：-所述培养基包含高浓度的工业甘油(glycerine)，所述工业甘油包含超过70％的丙三醇(glycerol)，并且在所述培养基中丙三醇以90-120g/L的浓度存在，条件是所述培养基不含有任何有机氮源，和-所述梭菌属菌株预先适应于连续培养从而在高浓度工业甘油存在下且不存在任何有机氮源的条件下生长。2.根据权利要求1的方法，其特征在于所述工业甘油是来自生物柴油生产的副产物。3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于所述有机氮源是酵母提取物。4.根据权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于所述梭菌属菌株是丙酮丁醇梭菌(Clostridiumacetobutylicum)菌株。5.根据权利要求1-4中任一项的方法，其特征在于所述经遗传修饰的梭菌属菌株中的丙三醇脱水酶活性不依赖于辅酶B12或其多种前体中的一种的存在并且源自丁酸梭菌(Clostr...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·查蒂奥，JY·杜博伊斯，P·索凯尔，
申请(专利权)人：代谢探索者公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR
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