[發(fā)明專利]一種提高梭菌產(chǎn)丁醇比例的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810033954.7
• 申請日: 2008-02-27
• 公開（公告）號: CN101519673A
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜衛(wèi)紅;蔣宇;楊晟;陳軍;何慧琪;楊蘊(yùn)劉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院
• 主分類號: C12P7/16
• 分類號: C12P7/16;C12N1/21;C12R1/01
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 繆利明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物工程技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是關(guān)于一種提高梭菌產(chǎn)丁醇比例的方法。

背景技術(shù)

丁醇是具有多種用途的大宗基礎(chǔ)原料，在染料、油漆、塑料、樹脂、橡膠等化學(xué)化工 領(lǐng)域中，可用作多種有機(jī)化合物合成的前體；是抗生素及合成藥生產(chǎn)過程中所必不可少的 溶媒；同時(shí)也是食品、香料工業(yè)的食品級抽提劑。更重要的是，丁醇還是一種辛烷值(motor octane?number)高于乙醇的優(yōu)質(zhì)燃料和燃料添加劑。研究表明，丁醇的蒸汽壓和蒸發(fā)熱分 別為0.63psi和141.3kcal?kg^-1，低于乙醇的2.25psi和204.1kcal?kg^-1；其高沸點(diǎn)(118℃) 和低蒸汽壓有助于汽車的冷啟動(dòng)；由于丁醇的疏水性比乙醇更強(qiáng)，因此更易于與汽、柴油 烴類燃料相混溶；而丁醇的完全燃燒性，可大大降低尾氣的CO₂排放，且不發(fā)生殘留烴污 染，對凈化空氣十分有利。顯然，上述優(yōu)點(diǎn)有可能使丁醇成為未來發(fā)動(dòng)機(jī)新型綠色燃料， 替代礦化燃料的可持續(xù)發(fā)展的再生能源之一。

丁醇可通過化學(xué)法和生物法生產(chǎn)。經(jīng)微生物厭氧發(fā)酵生產(chǎn)丁醇等溶劑的方法可追溯到 上世紀(jì)初的第一次世界大戰(zhàn)期間。由于丙酮丁醇梭菌在發(fā)酵過程中產(chǎn)生三種溶劑丙酮、丁 醇和乙醇(Acetone-Butanol-Ethanol，ABE)，故產(chǎn)溶劑發(fā)酵亦稱“ABE發(fā)酵”。其中，丁醇 和丙酮是主要發(fā)酵產(chǎn)物，其代謝網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。

由于丙酮丁醇梭菌生產(chǎn)的溶劑除了60-70％為丁醇外，同時(shí)還會(huì)有20-30％的丙酮 和10％的乙醇這些低值副產(chǎn)物，因此降低副產(chǎn)物比例并提高丁醇比例是提高生物丁醇經(jīng) 濟(jì)性的有效手段。第一種思路是通過在本身不產(chǎn)丁醇的宿主菌中構(gòu)建異源丁醇產(chǎn)生途徑 (表1)。

??????????????????????????表1、正丁醇發(fā)酵基因工程菌

??宿主菌 ??丁醇產(chǎn)量 ??摩爾產(chǎn)率％ ??參考文獻(xiàn) ??E.coli ??B.subtillus ??S.cerevisiae ??E?coli ??E.coli ??1.03mM ??0.19mM ??1mg/L ??552mg/L ??9.23mM ??1.9 ??- ??- ??- ??- ??Dupont?patent?WO2007041269，Page?67 ??Dupont?patent?WO2007041269，Page?75 ??Dupont?patent?WO2007041269，Page?90 ??Metabolic?engineering，2007，doi： ??10.1016/j.ymben.2007.08.003 ??Nature，2008，doi：10.1038/nature06450

如表1所示，前四種基因工程的丁醇代謝工程均是在宿主菌中構(gòu)建從乙酰輔酶A到丁 醇的異源代謝途徑(即乙酰輔酶A→乙酰乙酰輔酶A→β-羥基丁酸輔酶A→巴豆酰輔酶A →丁酰輔酶A→丁醛→丁醇六步生物催化反應(yīng))；而最后一種基因工程大腸桿菌通過構(gòu)建 以L-蘇氨酸為起始底物的酮酸途徑生產(chǎn)正丁醇。由于本身不產(chǎn)丁醇的菌株，如表1中所列 的宿主菌，對丁醇毒性的耐受能力非常有限，因此利用這些菌生產(chǎn)正丁醇的代謝工程任重 道遠(yuǎn)。