一种利用甘油生产氨基酸的方法技术

本发明专利技术涉及能同时利用甘油作为碳源的产氨基酸微生物，制备该微生物的方法，以及用该微生物生产氨基酸的方法。根据本发明专利技术，利用生物柴油产品的副产物甘油高效生产氨基酸，从而替代传统发酵材料如葡萄糖的一种廉价材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及能够同时利用甘油作为碳源生产氨基酸的微生物及该微生物的制备方法，以及利用该微生物生产氨基酸的方法。技术背景近来，为了解决由于包括石油在内的自然资源消耗増加引起的高油价和自然资源利用引起的环境污染的问题，利用自然界的可再生材料开发替代能源倍受瞩目。其中，通过发酵获得こ醇(生物こ醇)和从来自植物的油料获得生物柴油，被认为是一种替代能源。生物柴油指的是脂肪酸甲酯或脂肪酸こ酷，它是在催化剂存在下，以来自植物的 油料为底物，与こ醇进行酯化作用合成的。在这个过程中，不可避免的会产生总重量10%的甘油副产物。甘油(C3H8O3)比葡萄糖(C6H12O6)在化学性质上更具还原性，因此在微生物代谢中可以提供更高的还原力。通常，由于在发酵过程中产生的很多物质在其代谢过程中都需要还原力，因此用甘油作为底物可以显著提高产量和活性。尽管甘油具有这个性质，但是，用甘油生产伊氏素(Reut erin) (Talarico 等，AntimicroAgentsChemother.，32 :1854-1858(1988))，2，3_ 丁 ニ 醇(Biebl 等，Appl Microbiol. Biotechnol. 50 24-29(1998))，1，3-丙 ニ 醇(Menzel 等，Enzyme Microb. Technol. , 20 :82-86 (1997)),玻拍酸(Korean Patent No. 0313134),衣康酸(US Patent No. 5，457，040), 3-轻基丙醒(Doleyres 等，Appl. Micribiol. Biotechnol. 68 (4) :467-474(2005))和丙酸(Himmi 等，Appl. Microbiol. Biotechnol. ,53 :435-440(2000))的研究仍然有限。其中原因之ー便是与传统发酵エ业实际应用的其他碳源相比，甘油比较昂贵。与此相反，通过发酵生产甘油的方法已经有人进行研究(Wang等，Biotechnol. Adv.，19 (3) :201-223 (2001))。但是，随着生物柴油产量的巨大增长，甘油产品也増加了，从而使甘油价格下降。基于以上事实，有报道利用包括甘油在内的生物柴油副产物生产1，3_丙ニ醇(Gonzalez-Pajuelo等，J. Ind.Microbiol. Biotechnol. 31 :442-446, (2004))和氢，以及こ醇(Ito 等，J. Biosci. Bioeng.，100(3) :260-265(2005))。但是利用包括甘油在内的生物柴油产品的副产物来生产氨基酸和代表性发酵产品为主要代谢产物的方法还未见报道。直到现在，甘油主要从肥皂，脂肪酸，蜡，表面活性剂或其类似物的生产过程取得。但是，如上所述，随着生物柴油产品的增长，甘油产品作为其副产物也随之增长，因此如何有效处理包括甘油在内的副产物的问题就会出现。另外，精炼甘油的价格预期会急剧下降。因此，利用甘油通过发酵生产有用化学材料将会带来许多附加效应。大肠杆菌(Escherichiacoli)和肺炎克雷伯氏杆菌(Klebsiella pneumoniae)的甘油代谢已经比较清楚。在大肠杆菌中，水甘油通道蛋白GlpF不需要消耗能量，从环境中摄入甘油(Heller 等，J. Bacteriol. 144 =274-278, (1980))。甘油被甘油激酶(GlpK)转变成3-磷酸甘油，再被3-磷酸甘油脱氢酶转变成磷酸ニ轻丙酮(dihydroxyacetonephosphate,DHAP)，接着再被丙糖磷酸异构酶(TpiA)转变为3-磷酸甘油醛(G-3-P)，从而通过糖酵解代谢(Lin EC，Annu. Rev. Microbiol. 30 :535-578, (1976))。在甘油激酶没有活性的情况下，甘油被甘油脱氢酶(Gdh)转变为ニ羟丙酮(DHA)，然后被甘油激酶或ニ羟丙酮激酶转变成磷酸ニ轻丙酮，再接着转变成3-磷酸甘油,从而被代谢掉(Paulsen等,Microbiology, 146 2343-2344, (2000)) 0甘油代谢可以通过不同的途径进行调节。特别是，在甘油和葡萄糖同时存在的情况下，已知野生型大肠杆菌具有ニ阶段生长，葡萄糖优选先于甘油被利用(Lin，Annu. Rev. Microbiol. 30 :535-578, (1976))。如上所述，当来自生物柴油产品的副产物ー甘油，被有效用作碳源时，可以产生大量附加值。另外，同时用甘油和葡萄糖作为碳源，野生型大肠杆菌具有ニ阶段生长，葡萄糖优先于甘油被利用。因此，当提供含有甘油的复合碳源吋，发酵效率降低。基于此，本专利技术人进行了甘油微生物利用的延伸研究，从而完成了本专利技术。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是，提供一个高效低成本生产氨基酸的方法，其中氨基酸生产菌株在含有甘油的培养基中培养时，可以同时利用甘油作为碳源。本专利技术的另ー个目的是，提供ー个能够同时利用甘油作为碳源生产氨基酸的微生物，及制备该微生物的方法。优选实施方式在一个实施例中，本专利技术提供了ー个利用甘油生产氨基酸的方法，包括在含有甘油的培养基中接种和培养同时利用甘油作为碳源的产氨基酸微生物，以及从培养基中回收上述步骤所产生的氨基酸。本文所用的短语“同时利用甘油作为碳源生产氨基酸的微生物”指的是具有除了甘油以外还可以利用其他碳源来生产氨基酸能力的微生物，并且同时利用甘油作为碳源生产氨基酸。除甘油之外的其他碳源指的是相关技术中已知的碳源，如象蔗糖、果糖、乳糖、葡萄糖、麦芽糖、淀粉和纤维素这样的碳水化合物，象豆油，葵花籽油、蓖麻油和椰子油的脂肪，象棕榈酸、硬脂酸、亚油酸这样的脂肪酸，优选葡萄糖、果糖和乳糖，最好是葡萄糖。与微生物优先利用上述碳源再利用甘油相比，本专利技术的微生物同时利用上述碳源和甘油作为碳源生产氨基酸，因此，具有较高的效率来生产最終的氨基酸。特别是，在同时提供葡萄糖和甘油作为碳源的情况下，会出现ニ阶段生长，其中野生型大肠杆菌专门利用葡萄糖，并将其耗尽才利用甘油。因此在提供含有甘油的复合碳源的情况下，发酵效率降低。相反，同时利用甘油作为碳源生产氨基酸的微生物与野生型不同，在同时有葡萄糖和甘油存在的情况下，而不是在葡萄糖和甘油分别存在下，能同时利用葡萄糖和甘油，从而提高发酵效率，生产大量氨基酸。本方面的微生物在其基因组中优选具有galR基因和/或glpR基因，且其中任意一个或两者都不被激活。已知galR基因表达的蛋白GalR可以抑制编码GalP蛋白的基因表达。GalP是ー个渗透酶，可以转运包括半乳糖和葡萄糖这样的一系列糖进入细胞(MARKGEANAC0P0UL0S AND SANKAR ADHYA, Journal of Bacteriology, Jan. 1997，p. 228-234，Vol. 179, No. I)。已知GlpR基因表达的GlpR蛋白是3-磷酸甘油代谢的调节因子，可以与甘油代谢相关的glpD, glpFK, glpTQ,和glpABC操纵子的操作基因结合,从而使这些基因的转录失活(Larson 等，J. Bio. Chem. 262(33) :15869-15874 ；Lar本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用甘油生产氨基酸的方法，包括以下步骤：在含有甘油的培养基中接种并培养能同时利用甘油作为碳源的产氨基酸微生物；和　从上述步骤的培养基中回收氨基酸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴英薰，赵光命，申容旭，裵贤爱，张真淑，朱哉映，
申请(专利权)人：CJ第一制糖株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]