【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从乙二醇生产乙醇酸盐以及相关微生物工程改造
总体上涉及从乙二醇生产乙醇酸盐，特别地使用某些微生物以及培养条件和加工技术。
技术介绍
乙醇酸是用于制造诸如聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸-乙醇酸(PLGA)和其他可降解聚合物的可生物降解聚合物的α-羟基酸，并且用作在诸如溶剂、油漆和尤其化妆品的许多工业和家用产品中的成分。如今，乙醇酸的商业生产很大程度上是通过使用石油化工原料以及使用高毒性起始材料(诸如甲醛)来生产的。因此，希望从无毒的可再生源来生产这种重要的化学物。相比之下，可以通过电化学方式生产一些化学物。乙二醇是一种这样的化学物，其也是有前途的用于生物工艺的原料，因为它可以衍生自CO2，并且已开发出用于所述化学物的工艺(Tamura等人2015)。在这方面，其作为原料用于生物工艺的用途是重要的，因为它可以在现代生物工艺中用作葡萄糖(诸如从点源排放产生的那些)的替代物。还存在用于生产乙醇酸的一些其他生物工艺。相反，通过经基因修饰的微生物获得乙醇酸的这些常规方法已集中于使用糖作为用于生产的底物。已经公...
【技术保护点】
1.一种用于从乙二醇生产乙醇酸盐的工艺，其包括：/n将发酵肉汤供应到发酵容器中，其中所述发酵肉汤包含乙二醇和微生物，所述微生物经基因工程改造以与缺乏所述基因工程改造的相应微生物相比增加在氧气的存在下乙二醇向乙醇醛的转化，所述经基因工程改造的微生物响应于的降低而从促进乙醇酸盐向乙醛酸盐转化的细胞生长促进代谢途径过渡氧气生物利用度到抑制乙醇酸盐向乙醛酸盐转化的乙醇酸盐生产代谢途径；/n在生长阶段，将含氧气气体注射到所述发酵肉汤中，并且提供初始氧气生物利用度条件以利用所述细胞生长促进代谢途径来促进所述微生物的细胞生长并且限制乙醇酸盐在所述发酵肉汤中的累积；并且/n在生产阶段，将含...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170907 US 62/555,431;20171212 US 62/597,5101.一种用于从乙二醇生产乙醇酸盐的工艺，其包括：
将发酵肉汤供应到发酵容器中，其中所述发酵肉汤包含乙二醇和微生物，所述微生物经基因工程改造以与缺乏所述基因工程改造的相应微生物相比增加在氧气的存在下乙二醇向乙醇醛的转化，所述经基因工程改造的微生物响应于的降低而从促进乙醇酸盐向乙醛酸盐转化的细胞生长促进代谢途径过渡氧气生物利用度到抑制乙醇酸盐向乙醛酸盐转化的乙醇酸盐生产代谢途径；
在生长阶段，将含氧气气体注射到所述发酵肉汤中，并且提供初始氧气生物利用度条件以利用所述细胞生长促进代谢途径来促进所述微生物的细胞生长并且限制乙醇酸盐在所述发酵肉汤中的累积；并且
在生产阶段，将含氧气气体注射到所述发酵肉汤中，并且提供降低的氧气生物利用度条件以利用所述乙醇酸盐生产代谢途径来促进所述微生物从乙二醇生产乙醇酸盐以及所述乙醇酸盐在所述发酵肉汤中的累积，从而产生富含乙醇酸盐的肉汤；以及
从所述富含乙醇酸盐的肉汤中回收所述乙醇酸盐的至少一部分。
2.一种用于生产乙醇酸盐的工艺，其包括：
将发酵肉汤供应到发酵容器中，其中所述发酵肉汤包含乙二醇和微生物，所述微生物具有用于利用乙二醇作为碳源的功能性代谢途径；
在生长阶段，将含氧气气体注射到所述发酵肉汤中，并且提供氧气生物利用度条件以促进所述微生物的细胞生长并且限制乙醇酸盐在所述发酵肉汤中的累积；并且
在生产阶段，将含氧气气体注射到所述发酵肉汤中，并且提供氧气生物利用度条件以促进所述微生物从乙二醇生产乙醇酸盐以及所述乙醇酸盐在所述发酵肉汤中的累积，从而产生富含乙醇酸盐的肉汤。
3.如权利要求2所述的工艺，其中所述微生物具有用于将乙二醇转化为丙酮酸盐的功能性代谢途径。
4.如权利要求2或3所述的工艺，其中所述功能性代谢途径包括多肽，所述多肽催化反应：
(a)乙二醇向乙醇醛；
(b)乙醇醛向乙醇酸盐；和
(c)乙醇酸盐向乙醛酸盐。
5.如权利要求4所述的工艺，其中所述多肽中的一种或多种由相对于所述微生物外源和/或异源的一种或多种多核苷酸编码。
6.如权利要求5所述的工艺，其中所述多核苷酸中的一种或多种的表达在一种或多种调控元件的控制下进行。
7.如权利要求6所述的工艺，其中所述调控元件中的一种或多种能够响应于氧气水平、pH、营养物浓度、诱导物的存在或浓度、和/或在发酵期间可控制的另一种参数来控制所述多核苷酸中的一种或多种的表达。
8.如权利要求6或7所述的工艺，其中所述调控元件中的一种或多种包含与所述一种或多种多核苷酸可操作地连接的一个或多个启动子和/或终止子。
9.如权利要求6至8中任一项所述的工艺，其中所述调控元件中的一种或多种是相对于所述微生物外源和/或异源的。
10.如权利要求5或6所述的工艺，其中所述多核苷酸中的一种或多种包含在质粒中。
11.如权利要求5至7中任一项所述的工艺，其中所述多核苷酸中的一种或多种被整合到所述微生物的基因组中。
12.如权利要求4至11中任一项所述的工艺，其中催化反应(a)的所述多肽包括E.C.1.1.1、E.C.1.1.3或E.C.1.1.5类的酶或其功能性变体或片段。
13.如权利要求12所述的工艺，其中所述功能性变体是具有降低的氧敏感性的变体。
14.如权利要求13所述的工艺，其中所述降低的氧敏感性包括降低的金属催化氧化敏感性。
15.如权利要求5至14中任一项所述的工艺，其中催化反应(a)的所述多肽包括乳醛还原酶。
16.如权利要求15所述的工艺，其中所述乳醛还原酶由基因fucO编码。
17.如权利要求15或16所述的工艺，其中基于由来自大肠杆菌(E.coli)MG1655的fucO编码的天然乳醛还原酶的氨基酸编号，所述乳醛还原酶包含氨基酸取代I7L和/或L8V或L8M。
18.如权利要求5至14中任一项所述的工艺，其中催化反应(a)的所述多肽包括使用非氧敏感性辅因子的酶。
19.如权利要求18所述的工艺，其中所述酶使用除铁以外的辅因子。
20.如权利要求18所述的工艺，其中所述酶使用锌作为辅因子，和/或所述酶是或包含锌依赖性醇脱氢酶或肉桂醇脱氢酶。
21.如权利要求4至20中任一项所述的工艺，其中催化反应(b)的所述多肽包括E.C.1.2.1、E.C.1.2.3或E.C.1.2.5类的酶或其功能性变体或片段。
22.如权利要求21所述的工艺，其中催化反应(b)的所述多肽包括乳醛脱氢酶。
23.如权利要求22所述的工艺，其中所述乳醛脱氢酶由基因aldA编码。
24.如权利要求4至23中任一项所述的工艺，其中催化反应(c)的所述多肽包括E.C.1.1.3.15类的酶或其功能性变体或片段。
25.如权利要求24所述的工艺，其中催化反应(c)的所述多肽包括乙醇酸盐氧化酶。
26.如权利要求4至25中任一项所述的工艺，其中所述微生物进一步包含编码催化反应(d)的多肽的多核苷酸，所述反应(d)将细胞内乙醇酸盐输出到细胞外环境。
27.如权利要求26所述的工艺，其中催化反应(d)的所述多肽是相对于所述微生物外源和/或异源的。
28.如权利要求4至27中任一项所述的工艺，其中所述微生物包含编码催化反应(a)和(b)两者的多肽的多核苷酸。
29.如权利要求2至28中任一项所述的工艺，其中所述微生物进一步包含编码用于将乙醇酸盐转化为聚乙醇酸、乙醇胺或甘氨酸的一种或多种酶的一种或多核苷酸。
30.如权利要求29所述的工艺，其中所述微生物进一步包含聚乙醇酸、乙醇胺或甘氨酸的输出蛋白，所述输出蛋白将细胞内聚乙醇酸、乙醇胺或甘氨酸输出到细胞外环境。
31.如权利要求2至30中任一项所述的工艺，其中所述微生物是细菌。
32.如权利要求31所述的工艺，其中所述细菌是大肠杆菌(Escherichiacoli)。
33.如权利要求31或32所述的工艺，其中所述细菌经基因修饰以与相应的野生型细菌相比改进酸性pH耐受性。
34.如权利要求2至30中任一项所述的工艺，其中所述微生物是酵母或真菌；或者经基因修饰以与相应的野生型酵母或真菌相比改进酸性pH耐受性的酵母或真菌。
35.如权利要求34所述的工艺，其中所述酵母或真菌来自以下物种：博伊丁假丝酵母(Candidaboidinii)、蚀刻假丝酵母(Candidaetchellsii)、Candidageochares、郎比可假丝酵母(Candidalambica)、山梨假丝酵母(Candidasorbophila)、Candidasorbosivorans、山梨木糖假丝酵母(Candidasorboxylosa)、Candidavanderwaltii、Candidazemplinina、汉氏德巴利氏酵母(Debaryomycescastellii)、东方伊萨酵母(Issatchenkiaorientalis)、乳酸克鲁维酵母(Kluyveromyceslactis)、马克斯克鲁维酵母(Kluyveromycesmarxianus)、异常毕赤酵母(Pichiaanomala)、杰丁毕赤酵母(Pichiajadinii)、杰丁毕赤酵母、膜璞毕赤酵母(Pichiamembranifaciens)、贝酵母(Saccharomycesbayanus)、博伊丁酵母(Saccharomycesbulderi)、Saccharomycopsiscrataegensis、二孢接合酵母(Zygosaccharomycesbisporus)、Zygosaccharomyceskombuchaensis、或鲁氏接合酵母(Zygosaccharomyceslentus)。
36.如权利要求2至30中任一项所述的工艺，其中所述微生物来自假单胞菌属物种(Pseudomonasspecies)、梭菌属物种(Clostridiumspecies)、小球藻属物种(Chlorellaspecies)或其他藻类、氧化葡糖杆菌(Gluconobacteroxydans)、纳加毕赤酵母(Pichianaganishii)、棒状杆菌属物种(Corynebacteriumspecies)或谷氨酸棒状杆菌(Corynebacteriumglutamicum)；或者来自经基因修饰以与相应的野生型微生物相比改进酸性pH耐受性的其微生物。
37.如权利要求2至30中任一项所述的工艺，其中所述微生物来自地中海富盐菌(Haloferaxmediterranei)、Halobactreiumsalinarum、烟草(Nicotianatabacum)或嗜热栖热菌(Thermusthermophilus)；或者来自经基因修饰以与相应的野生型微生物相比改进酸性pH耐受性的其微生物。
38.一种微生物，其是如权利要求2至37中任一项所定义的。
39.如权利要求38所述的微生物，其用于发酵生产乙醇酸盐、聚乙醇酸、乙醇胺、和/或甘氨酸。
40.如权利要求38所述的微生物用于发酵生产乙醇酸盐、聚乙醇酸、乙醇胺、和/或甘氨酸的用途。
41.如权利要求2至37中任一项所述的工艺，其中用于所述微生物的主要碳源是所述乙二醇。
42.如权利要求2至37中任一项所述的工艺，其中用于所述微生物的唯一碳源是所述乙二醇。
43.如权利要求2所述的工艺，其中所述微生物经基因工程改造以与缺乏所述基因工程改造的相应微生物相比增加在氧气的存在下乙二醇向乙醇醛的转化，并且响应于氧气生物利用度的降低而从促进乙醇酸盐向乙醛酸盐转化的细胞生长促进代谢途径过渡到抑制乙醇酸盐向乙醛酸盐转化的乙醇酸盐生产代谢途径。
44.如权利要求2至37中任一项所述的工艺，其进一步包括从所述富含乙醇酸盐的肉汤中回收所述乙醇酸盐的至少一部分。
45.如权利要求44所述的工艺，其中所述回收包括从所述发酵容器中移出所述富含乙醇酸盐的肉汤，从所述富含乙醇酸盐的肉汤中分离出细胞以产生生物质耗尽的肉汤，以及从所述生物质耗尽的肉汤生产富含乙醇酸盐的流。
46.如利要求45所述的工艺，其进一步包括将从所述富含乙醇酸盐的肉汤中分离出的细胞的至少一部分再循环或再利用回到所述发酵容器中。
47.如利要求44所述的工艺，其进一步包括从所述发酵容器中释放出所述富含乙醇酸盐的肉汤的液体部分，并且从所述液体部分生产富含乙醇酸盐的流。
48.如利要求47所述的工艺，其进一步包括将细胞保留在所述发酵容器内，向所述发酵容器补充另外的肉汤和乙二醇，并且再利用所述保留的细胞以进行另外的乙醇酸盐生产。
49.如权利要求2至37或41至48中任一项所述的工艺，其中所述乙醇酸盐生产以分批或补料分批过程的形式进行。
50.如权利要求2至37或41至49中任一项所述的工艺，其中所述发酵罐容器具有腔室，所述发酵肉汤位于在所述腔室中，并且所述微生物细胞生长和乙醇酸盐生产两者均在所述腔室中发生。
51.如权利要求2至37或41至50中任一项所述的工艺，其中在发酵后不存在用于进行生物转化的另外步骤。
52.如权利要求2至37或41至51中任一项所述的工艺，其中所述含氧气气体包含或是空气。
53.如权利要求2至37或41至52中任一项所述的工艺，其中在所述生长阶段期间以足够升高的浓度引入所述含氧气气体，以抑制乙醇酸盐在所述发酵肉汤中的细胞外累积。
54.如权利要求2至37或41至53中任一项所述的工艺，其中在所述生产阶段期间以足够低的浓度引入所述含氧气气体，以抑制乙醇酸盐代谢转化为相应的代谢物。...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·V·潘伟迪，R·马哈德文，
申请(专利权)人：多伦多大学管理委员会，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。