提供了属于意大利热厌氧杆菌marato亚种nov.亚种的组的严格厌氧嗜热细菌及其突变体和衍生物。所述细菌特别适用于从木质纤维素生物质产生发酵产物例如乙醇、乳酸、乙酸和氢。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及属于意大利热厌氧杆菌(Thermoanaerobacter italicus)的新的分离的水解木聚糖的嗜热细菌细胞(意大利热厌氧杆菌marato亚种(T. italicus subsp.Marato))、包含所述细胞的分离的菌株、产生发酵产物的方法(包括培养所述细胞)，以及所述细胞用于产生发酵产物的用途。
技术介绍
产生发酵产物例如こ醇和乳酸的エ业面临使生产过程从相对容易转化但昂贵的淀粉质材料的发酵改变成复杂但廉价的木质纤维素生物质(例如木材和来自农作物的残渣例如禾杆)的发酵的挑战。与包含均质且易于水解的聚合物的淀粉不同，木质纤维素生物质(lignocellulosic biomass)包含纤维素(25-53%)、半纤维素(20-35%)、多酌 木质素(10-25%)和其它可提取组分。一般地，木质纤维素生物质的利用中的第一歩骤是预处理步骤，以分级分离木质纤维素材料的组分和増加其表面积。最常使用的预处理法是酸水解，其中使木质纤维素材料经历酸例如硫酸，由此糖聚合物纤维素和半纤维素被部分或完全水解成它们的组成性糖単体。另ー种类型的木质纤维素水解是蒸汽爆破，其包括通过蒸汽注射将木质纤维素材料加热至190-230°C的温度。第三个方法是湿氧化法，其中在150-185°C下用氧处理材料。预处理后可进行酶促水解以完全释放糖単体。该预处理步骤导致纤维素水解成葡萄糖，同时半纤维素被转化成戊糖木糖和阿拉伯糖以及己糖葡萄糖、半乳糖和甘露糖。因此，与淀粉不同，木质纤维素生物质的水解导致除己糖外还有戊糖的释放。这暗示着，有用的发酵生物需要能够将己糖和戊糖都转化成期望的发酵产物例如こ醇。用于例如こ醇发酵的传统微生物，啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)和运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)不代谢戍糖例如木糖和阿拉伯糖，因此,需要广泛的代谢工程来改善对木质纤维素底物的性能。革兰氏阳性嗜热菌具有优于常规こ醇生产菌株的独特有利方面。主要的有利方面是它们的广泛底物特异性和高こ醇天然产量。然而，在高温(55-70°C )下进行的こ醇发酵具有优于嗜常温(mesophilic)发酵的许多有利方面。嗜热发酵的ー个有利方面是，在连续培养中污染问题最小化，因为只有少数微生物能够在这样高的温度下在未脱毒的木质纤维素水解产物中生长。目前，取决于预处理法，通常必须将纤维素酶和半纤维素酶添加至预处理的木质纤维素水解产物中以释放糖单体。这些酶显著地增加了发酵产物的生产成本。然而，许多嗜热革兰氏阳性菌株具有一系列相关的酶并且如果使用嗜热革兰氏阳性菌株，则补充物的添加可变得较便宜。在高温下进行的发酵还具有额外的有利方面高产率和高底物转化以及便利的产物回收。木质纤维素水解产物包含抑制剂例如糠醛、酚类和羧酸，其可潜在地抑制发酵生物。因此，发酵生物必须也耐受这些抑制剂。水解产物的抑制作用可通过在发酵之前应用脱毒方法来降低。然而，増加该额外处理步骤显著提高了发酵产物的总成本并且应当优选地避免。例如，已估计，柳树水解产物的超施石灰处理(overliming)使利用大肠杆菌(Escherichia coli)的こ醇生产成本增加22%(Von Sivers等人，1994)。因此，由于脱毒处、理的高成本，优选地，微生物能够从未脱毒的半纤维素或全纤维素水解产物产生发酵产物，从而使其可用于基于木质纤维素的エ业发酵过程。如果潜在的微生物能够在高浓度的木质纤维素水解产物即具有高干物质含量的木质纤维素 水解产物上生长，那么也是特别有利的。当微生物用于醇生产例如こ醇生产时，这是特别重要的，因为蒸馏成本随着醇浓度的减小而増加。US 6，555，350描述了能够将戍糖转化成こ醇的热厌氧杆菌菌株。然而,该菌株产生大量乳酸副产品，并且仅在干物质浓度低于6%wt/wt的木质纤维素水解产物中进行了测试。W02007134607描述了能够在高浓度未脱毒的水解产物中将戊糖转化成こ醇的热厌氧杆菌菌株BGl。Kozianowski等人(1997)公开了经分离用于在果胶上生长的意大利热厌氧杆菌菌株。没有证据显示，分离的意大利菌株可在木质纤维素水解产物上良好生长或编码こ酸激酶和乳酸脱氢酶的基因可通过基因修饰除去。专利技术目的本专利技术的实施方案的ー个目的是，提供能够克服上述障碍，特别地こ醇生产中的障碍的微生物。专利技术概述本专利技术人已发现，意大利热厌氧杆菌的新型亚种意大利热厌氧杆菌Marato亚种能够产生高水平的こ醇和乳酸同时产生低水平的こ酸。在ー个方面，本专利技术涉及分离的意大利热厌氧杆菌细胞，其包含含有选自下列的序列的 16S rDNA SEQ ID NO 3,SEQ ID NO 4,SEQ ID N05、SEQ ID NO 6,SEQ ID NO 7,SEQID NO 8及其任意组合。在另ー个方面，本专利技术涉及分离的意大利热厌氧杆菌细胞，其特征在于具有与SEQID NO 9具有至少99. 7%的同一性的16S rDNA序列。在另ー个方面，本专利技术涉及分离的菌株，其包括根据任ー前述方面的意大利热厌氧杆菌细胞。在另ー个方面，本专利技术涉及产生发酵产物的方法，包括在适当的条件下培养根据本专利技术的细胞或根据本专利技术的菌株。在另ー个方面，本专利技术涉及根据本专利技术的分离的细胞或根据本专利技术的菌株用于生产选自酸、醇、酮和氢的发酵产物的用途。在另ー个方面，本专利技术涉及分离的水解木聚糖的嗜热性意大利热厌氧杆菌细胞，其产生选自酸、醇、酮和氢的发酵产物，并且其中已插入、缺失或大体上失活选自乳酸脱氢酶(EC I. I. I. 27)、こ酸激酶(EC2. 7. 2. I)、磷酸こ酰转移酶(EC 2.3. I. 8)、多糖酶、丙酮酸脱羧酶和醇脱氢酶的ー个或多个基因。附图简述參考附图在下文更详细地公开本专利技术，其中图I举例说明基于16S rRNA基因的系统发生树。条棒代表0. 01或1%的DNA序列差异；图2显示，在无搅拌的条件下在基础培养基中生长24小时后BG4和BGlO的宏观形态学(macroscopic morphology);图3 显不 BG4 和 BGlO 的显微镜分析。使用 Kappa Image Base (Metreo Module)測量细菌的大小。条棒代表5 的大小。大小测量的结果列于表2中；图4示意性显示A:ptal和akl基因在BG4和BGlO的基因组中的相对位置。包括了导致2581bp PCR产物的引物位点(pta-out-lf和AK-out-lR)，与基因组的同源性百分比示于括号中；B:用于从BG4和BGlO的基因组消除ptal和akl的敲除构建体。箭头(ptalUp)和(akldown)举例说明经构建用于介导同源重组的DNA区段；图5显示来自野生型菌株和突变体的PCR产物的琼脂糖凝胶电泳(利用1%的琼脂糖凝胶)的结果。箭头指向突变体，其中Ptal和akl已被成功缺失；·图6显示来自野生型分离株BG4和各突变体BG4pkal的发酵产物。木糖示于左边的轴上。こ醇、乳酸(“乳酸”)和こ酸(“こ酸”)浓度示于右方的轴上(g/L)；图7显示不同实施方案的rDNA序列。本专利技术的详细公开内容定义在本说明书中，术语“突变体”意欲包括细菌细胞，其中基因组(包括ー个或多个染色体或潜在的染色体外DNA本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：T·克威斯特，M·J·米克尔森，R·L·安德森，
申请(专利权)人：比奥咖索尔IPR有限公司，
类型：发明
国别省市：
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