补充脂肪酸以改善醇产量制造技术

可将衍生自发酵方法中某一步骤的生物质的脂肪酸加入包含产生产物醇的重组微生物的发酵培养基中。生长速率和所述微生物的可发酵碳消耗中的至少一种在存在所述脂肪酸的情况下大于不存在所述脂肪酸的情况下所述微生物的生长速率和可发酵碳消耗。加入脂肪酸可增大葡萄糖消耗并且可改善微生物生物质产量(细胞生长/密度)和生长速率，从而减少产生时间并增大发酵方法的产量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及发酵性醇如丁醇的产生，并且具体地涉及醇发酵方法以获得改善的醇产量，其中重组微生物的发酵性生长是在衍生自发酵方法中某一步骤的生物质的脂肪酸的存在下进行。_4]
技术介绍
丁醇在工业和科学中具有多种用途，例如饮料(即，乙醇)、燃料、试剂、溶剂和防腐败剂。例如，丁醇是一种醇，它是重要的工业化学品，具有多种用途，包括用作燃料添加齐U，在塑料工业中用作化学原料，以及在食品和食用香料工业中用作食品级的萃取剂。因此，高度需求醇如丁醇以及高效环保的产生方法。利用微生物发酵产生醇如丁醇是一种这样的环保产生方法。微生物如酵母已经用于产生醇产物，其中天然产生的丙酮酸在它们的生物合成途径中被用作起始物质。丁醇可作为酵母发酵的副产物而被生物产生，但是产量可能通常是非常低的。为了提高期望产物如丁醇的产量，已经工程化酵母以表达改变内源性的生物合成途径或导入新途径的酶，和/或中断内源性酶的表达以改变代谢物流。使用细胞丙酮酸作为底物的导入途径包括产生例如丁醇异构体的途径。已经利用破坏丙酮酸脱羧酶来增大产生期望产物如丁醇的途径的丙酮酸利用率。此外，已经描述了表达I-丁醇生物合成途径(美国专利申请公布2008/0182308A1)、2_ 丁醇生物合成途径(美国专利申请公布2007/0259410A1和2007/0292927)、以及异丁醇生物合成途径(美国专利申请公布2007/0092957)的重组微生物产生宿主。例如，啤酒糖酵母可进行代谢工程化，在两个初级丙酮酸脱羧酶(roc)基因上发生断裂性突变。这些基因常称为roci和rocs，它们产生直接涉及乙醇产生的酶，并且中断这些对生长具有负面影响的基因。敲除丙酮酸脱羧酶和醇脱氢酶(ADH)改变生物合成途径，导致脂肪酸产量减少。脂肪酸是细胞壁形成所需的物质，并且因此是细胞生长必需的。脂肪酸对于细胞生长的重要性在例如Otoguro等人，(J. Biochem. 89 =523-529,1981)中展示，该文献描述了抗生素浅蓝菌素，一种已知的脂肪酸抑制剂，对细胞生长的效应。将浅蓝菌素加入酿酒酵母培养物中，引起生长抑制，但是当加入具有某些饱和脂肪酸(具体地，肉豆蘧酸、棕榈酸或十五烷酸)的油酸时生长恢复。酵母中的葡萄糖代谢一般按照将葡萄糖转化成丙酮酸、继续转化成乙酰-CoA的途径到细胞群中。相应地，可能将丙酮酸转化成乙醛、继续转化成乙醇或将乙醛转化成乙酰-CoA用于脂肪酸合成。至于重组微生物，单PDC缺失仅降低最大生长到低得多的程度。当仅断裂一个roc基因时，其它PDC基因的活性足以允许碳通量转化成乙醛，并且随后转化成乙醇和乙酸。然而，当期望的产物为丁醇时，乙醇产生减少底物的丁醇产物产量。PDC基因负责将丙酮酸转化成乙醛，并且roci和TOC5双突变阻止乙醛产生，改变脂肪酸生物合成途径并从而抑制细胞生长。因此，一直需要使用重组微生物产生发酵性醇的方法，其中尽管由微生物减少或消除的脂肪酸生物合成，但可改善微生物的生长速率和/或生物质产量。本专利技术还提供了相关的优点，这将通过接下来的实施方案的描述而显而易见。专利技术概沭本专利技术涉及的方法包括(a)提供包含重组微生物的发酵液，所述微生物由可发酵碳源产生产物醇，其中所述重组微生物包括丙酮酸脱羧酶活性的降低或消除；(b)使所 述发酵液与可发酵碳源接触，从而所述重组微生物消耗所述可发酵碳源并且产生所述产物醇；以及(C)使所述发酵液与衍生自所述发酵方法中某一步骤的生物质的脂肪酸接触，其中(i)生长速率和(ii)所述重组微生物的可发酵碳消耗中的至少一者在存在所述脂肪酸的情况下大于不存在所述脂肪酸的情况下所述重组微生物的生长速率和/或可发酵碳消耗。在另一个实施方案中，步骤(b)和(C)基本上同时发生。在一个实施方案中，所述脂肪酸选自油酸、棕榈酸、肉豆蘧酸、以及它们的混合物，并且在另一个实施方案中，所述生物质衍生自玉米粒、玉米芯、作物残余物如玉米皮、玉米秸杆、草、小麦、裸麦、小麦秸杆、大麦、大麦秸杆、干草、稻杆、柳枝稷、废纸、甘蔗渣、高粱、甘蔗、大豆、得自研磨谷物、纤维素材料、木质纤维素材料、树、枝、根、叶、木屑、锯末、灌木和灌丛、蔬菜、水果、花、动物粪肥、以及它们的混合物的组分。在另一个实施方案中，所述可发酵碳源衍生自生物质。在一个实施方案中，产物醇是丁醇，并且在另一个实施方案中，所述发酵液还包含乙醇。在另一个实施方案中，所述重组微生物具有一个或多个丙酮酸脱羧酶(roc)基因缺失。本专利技术也涉及产生产物醇的方法，包括(a)提供包含可发酵碳源和油的生物质；(b)将所述油的至少一部分转化成脂肪酸以形成包含所述脂肪酸的生物质；(C)使所述生物质与包含重组微生物的发酵液接触，所述微生物能够由可发酵碳源产生产物醇，并且其中所述重组微生物包括丙酮酸脱羧酶活性的降低或消除；(d)使所述脂肪酸与所述发酵液接触，其中(i)生长速率和(ii)所述重组微生物的可发酵碳消耗中的至少一者在存在所述脂肪酸的情况下大于不存在所述脂肪酸的情况下所述重组微生物的生长速率和/或可发酵碳消耗。在另一个实施方案中，将所述油的至少一部分转化成脂肪酸的步骤(b)包括使所述油与一种或多种能够将所述油的一部分水解成脂肪酸的物质接触。在一个实施方案中，所述一种或多种物质包括一种或多种酶，并且在另一个实施方案中，所述一种或多种酶包括脂肪酶。在另一个实施方案中，在步骤(c)之前，所述一种或多种酶可在水解油的至少一部分之后被灭活。在一个实施方案中，步骤(b)、(c)和(d)中的一个或多个在发酵容器中发生，并且在另一个实施方案中，步骤(b)、(c)和(d)中的一个或多个基本上同时发生。在一个实施方案中，所述方法还包括在将油的至少一部分转化成脂肪酸的步骤(b)之前从生物质分离油的步骤。在另一个实施方案中，所述方法还包括液化所述生物质以产生液化的生物质，其中所述液化的生物质包含低聚糖；以及使所述液化的生物质与能够将低聚糖转化成可发酵糖以形成糖化生物质的糖化酶接触，并且其中步骤(C)包括使所述糖化的生物质与包含重组微生物的发酵液接触。在一个实施方案中，所述脂肪酸选自油酸、棕榈酸、肉豆蘧酸、以及它们的混合物，并且在另一个实施方案中，所述生物质衍生自玉米粒、玉米芯、作物残余物如玉米皮、玉米秸杆、草、小麦、裸麦、小麦秸杆、大麦、大麦秸杆、干草、稻杆、柳枝稷、废纸、甘蔗渣、高粱、甘蔗、大豆、得自研磨谷物、纤维素材料、木质纤维素材料、树、枝、根、叶、木屑、锯末、灌木和灌丛、蔬菜、水果、花、动物粪肥、以及它们的混合物的组分。在一个实施方案中，所述方法还包括使可发酵碳源发酵以产生产物醇的步骤。在一个实施方案中，产物醇是丁醇，并且在另一个实施方案中，所述发酵液还包含乙醇。在另一个实施方案中，所述重组微生物具有一个或多个丙酮酸脱羧酶(PDC)基因缺失。本专利技术的另一种方法包括产生产物醇的方法，包括(a)提供原料；(b)液化所述原料以制备原料浆液；(C)分离所述原料浆液以产生产物，所述产物包含(i)包含可发酵碳源的含水层，(ii)油层，和(iii)固体层；(d)从所述油层获取油并将所述油的至少一部分转化成脂肪酸；(e)将(C)的含水层进料至包含发酵液的发酵容器，所述发酵液包含能够由 可发酵碳源产生产物醇的重组微生物，其中所述重组微生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.18 US 61/356,290;2010.07.28 US 61/368,429;1.方法，包括 (a)提供包含重组微生物的发酵液，所述重组微生物由可发酵碳源产生产物醇，其中所述重组微生物包括丙酮酸脱羧酶活性的降低或消除； (b)使所述发酵液与可发酵碳源接触，从而所述重组微生物消耗所述可发酵碳源并且产生所述产物醇；以及 (C)使所述发酵液与衍生自所述发酵方法中某一步骤的生物质的脂肪酸接触，其中(i)生长速率和㈤所述重组微生物的可发酵碳消耗中的至少一者在存在所述脂肪酸的情况下大于不存在所述脂肪酸的情况下所述重组微生物的生长速率和/或可发酵碳消耗。2.根据权利要求I所述的方法，其中所述脂肪酸选自油酸、棕榈酸、肉豆蘧酸、以及它们的混合物。3.根据权利要求I所述的方法，其中生物质衍生自玉米粒、玉米芯、作物残余物如玉米皮、玉米稻杆、草、小麦、裸麦、小麦稻杆、大麦、大麦稻杆、干草、稻杆、柳枝稷、废纸、甘鹿洛、高粱、甘蔗、大豆、得自研磨谷物、纤维素材料、木质纤维素材料、树、枝、根、叶、木屑、锯末、灌木和灌丛、蔬菜、水果、花、动物粪肥、以及它们的混合物的组分。4.根据权利要求I所述的方法，其中所述产物醇为丁醇。5.根据权利要求I所述的方法，其中步骤(b)和(c)基本上同时发生。6.根据权利要求I所述的方法，其中所述可发酵碳源衍生自所述生物质。7.根据权利要求I所述的方法，其中所述发酵液还包含乙醇。8.根据权利要求I所述的方法，其中所述重组微生物具有一个或多个丙酮酸脱羧酶(PDC)基因缺失。9.产生产物醇的方法,包括 (a)提供包含可发酵碳源和油的生物质； (b)将所述油的至少一部分转化成脂肪酸以形成包含所述脂肪酸的生物质； (C)使所述生物质与包含重组微生物的发酵液接触，所述重组微生物能够由可发酵碳源产生产物醇，并且其中所述重组微生物包括丙酮酸脱羧酶活性的降低或消除； fd)使所述脂肪酸与所述发酵液接触， 其中(i)生长速率和(ii)所述重组微生物的可发酵碳消耗中的至少一者在存在所述脂肪酸的情况下大于不存在所述脂肪酸的情况下所述重组微生物的生长速率和/或可发酵碳消耗。10.根据权利要求9所述的方法，其中将所述油的至少一部分转化成脂肪酸的步骤(b)包括使所述油与能够将所述油的一部分水解成脂肪酸的一种或多种物质接触。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述一种或多种物质包括一种或多种酶。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述一种或多种酶包括脂肪酶。13.根据权利要求11所述的方法，还包括 在步骤(C)之前，在水解所述油的至少一部分之后灭活所述一种或多种酶。14.根据权利要求9所述的方法，其中步骤(b)、(c)和(d)中的一个或多个在所述发酵容器中发生。15.根据权利要求9所述的方法，其中步骤(b)、(c)和(d)中的一个或多个基本上同时发生。16.根据权利要求9所述的方法，其中生物质衍生自玉米粒、玉米芯、作物残余物如玉米皮、玉米秸杆、草、小麦、裸麦、小麦秸...

【专利技术属性】
技术研发人员：KH伯卢，R迪科西莫，MC格拉迪，R帕特奈克，
申请(专利权)人：布特马斯先进生物燃料有限责任公司，
类型：
国别省市：