[發明專利]蓄積超高分子量聚酯的微生物

無效

• 申請號: 200680007667.8
• 申請日: 2006-03-23
• 公開（公告）號: CN101137744A
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發明（設計）人: 丸山裕之
• 申請（專利權）人: 株式會社鐘化;寶潔公司
• 主分類號: C12N1/21
• 分類號: C12N1/21;C12N15/09;C12P7/62
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 張平元;趙仁臨

技術領域

本發明涉及顯示優異加工特性性質的超高分子量的生物降解性聚酯的制備方法。具體地說，本發明涉及使用表達聚羥基鏈烷酸合成酶基因和3-酮脂酰-ACP還原酶基因的微生物制備超高分子量生物降解性聚酯的方法。

背景技術

聚羥基鏈烷酸(PHA)是可由種類廣泛的微生物產生的聚酯類有機分子聚合物。這些聚合物是具有生物降解性的熱塑性高分子，且由可再生資源產生，因此人們將其作為環境和諧型材料或生物相容型材料進行工業生產，并嘗試應用于多種產業領域。

構成該聚酯的單體單元一般稱作3-羥基鏈烷酸，具體地說，3-羥基丁酸、3-羥基戊酸、3-羥基己酸、3-羥基辛酸或者烷基鏈更長的3-羥基鏈烷酸通過均聚或共聚形成聚合物分子。

3-羥基丁酸(以下簡稱3HB)的均聚物即聚3-羥基丁酸(以下簡稱P(3HB))是1925年在巨大芽孢桿菌(Bacillus?megaterium)中首次發現的，但是P(3HB)結晶性高，因而具有硬且脆的性質，其實際應用范圍受到限制。

此外已知，由3-羥基丁酸(3HB)和3-羥基戊酸(3HV)構成的共聚物(以下簡稱P(3HB-共聚-3HV))比P(3HB)更具柔性，且其制備方法也已經公開(例如，參考專利文獻1、專利文獻2)。然而，實際上在P(3HB-共聚-3HV)中即使增加3HV的摩爾分數，也缺乏隨之產生的物性變化，特別是不能提高其柔性，因此只能應用于洗發水瓶、一次性刮胡刀的把手等硬質成型產品領域。

此外，由烷基鏈的碳原子數為6-16的3-羥基鏈烷酸構成的中等鏈PHA，其結晶性比P(3HB)、P(3HB-共聚-3HV)低，彈性好(參考非專利文獻1)，可期待其在不同的領域有所應用。人們將假單胞菌屬的PHA合成酶基因導入假單胞菌屬、Ralstonia屬和大腸桿菌進行了中等鏈PHA的生產研究，但均生產能力能低下，而不適于工業生產(參考參考非專利文獻2、非專利文獻3、非專利文獻4)。

此外，還有一種聚羥基鏈烷酸為人熟知，那就是3HB與3-羥基己酸(以下簡稱3HH)的雙組分共聚聚酯(以下簡稱P(3HB-共聚-3HH))，且其制備方法已經公開(參考專利文獻3、專利文獻4)。此外，在非專利文獻5中報道了發酵生產3HH組成為11-19mol％的P(3HB-共聚-3HH)，且隨3HH組成的增加，顯示從硬且脆的性質逐漸變為柔軟性質，并且顯示出超過P(3HB-共聚-3HV)的柔性。即，通過改變3HH的組成，P(3HB-共聚-3HH)可具有從硬質聚酯到軟質聚酯的廣范圍的可應用物性，因此可望應用于從諸如電視機外殼等要求硬度的產品到諸如膠片等要求柔軟性的產品的廣闊領域。

聚酯的特性隨其分子量而變化，在將其加工成纖維等時，希望其有盡可能高的分子量。而微生物產生的聚羥基鏈烷酸的分子量，雖然因每種微生物而異，但大致在5萬道爾頓至100萬道爾頓，因此人們進行了制備更高分子量PHA的研究。

曾有人報道重均分子量超過1000萬的超高分子量P(3HB)的生產方法，該方法是通過使用導入了來自Ralstonia?eutropha的PHA合成相關基因的大腸桿菌，并通過控制培養時的pH及葡萄糖濃度進行的。其中還表明，超高分子量P(3HB)在加工成纖維狀等時重要的物性(例如抗拉強度、再拉伸性)得以改善(參考非專利文獻6、非專利文獻7、非專利文獻8)。

此外，還有研究表明，在試管內制備P(3HB)時，通過改變PHA合成酶的濃度，可以制備具有300萬-1200萬道爾頓的重均分子量的P(3HB)(參考非專利文獻9)。

更進一步，有文獻公開，利用攜帶受誘導型啟動子調控的PHA合成酶基因等的表達載體由大腸桿菌生產P(3HB)時，通過誘導劑添加量來控制表達的酶的量，可以將重均分子量控制在78-400萬道爾頓(專利文獻5)。

此外，專利文獻6公開，將PHA合成酶基因整合到細菌染色體上并表達時，隨整合位點的不同，可以生產40萬至100萬道爾頓的不同分子量的PHA。一個實例中，來自豚鼠氣單胞菌(Aeromonas?caviae)的PHA合成酶基因和提供底物單體的基因整合在Ralstonia?eutropha的染色體上，蓄積了分子量為40萬至1000萬道爾頓、由3-羥基己酸和3-羥基辛酸構成的共聚聚酯。然而，該文獻并未提及其生產能力。

另外，關于P(3HB-共聚-3HH)的生產研究也有許多報道。