[發明專利]由來自植物的原料生產乳酸的方法及生產乳酸的細菌

有效

• 申請號: 200980135975.2
• 申請日: 2009-09-11
• 公開（公告）號: CN102333859A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 森重敬;高橋克幸;高橋均;和田光史;望月大資;宮澤大輔;安樂城正
• 申請（專利權）人: 三井化學株式會社
• 主分類號: C12N1/21
• 分類號: C12N1/21;C12N15/09;C12P7/56
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 楊宏軍

技術領域

本發明涉及一種由來自植物的原料生產乳酸的方法及生產乳酸的細菌。

背景技術

乳酸是作為聚合物原料或農藥、藥物的中間體近年來備受關注的有用物質。乳酸有L-乳酸和D-乳酸，目前工業生產的聚乳酸是L-乳酸聚合物，但D-乳酸作為聚合物原料或農藥、藥物的中間體近年來也備受關注。自然界中存在乳酸菌或絲狀菌等有效生產乳酸的微生物，在使用上述菌的乳酸制造方法中，已知有使用Lactbacillus?delbrueckii等作為能有效生產L-乳酸的微生物的方法，另外已知有使用Sporolactobacillus屬的微生物等作為能有效生產D-乳酸的微生物的方法。

但是事實上在任一用途中，都要求作為原料的乳酸具有高光學純度。

隨著近年來研究的進展，已經發明了高選擇性高生產率地生產D-乳酸的微生物(參見國際公開2005/033324號說明書)。

另外，還已知由作為廉價的糖原料的蔗糖高選擇性地生產D-乳酸的大腸桿菌(參見Biotechnolohy?Letters，Vol.27，pp.1891-1896(2005))。但是，由蔗糖生產D-乳酸的大腸桿菌生產率低，并且在蔗糖的同化上非常花費時間，這在工業化上已成為課題。

關于L-乳酸，雖然已知以葡萄糖為原料高選擇性高生產率地生產L-乳酸的大腸桿菌(日本特開2007-49993號公報)，但還沒有由蔗糖生產L-乳酸的大腸桿菌。

根據現有的知識，微生物同化蔗糖的機制大致分為蔗糖PTS(PhosPhoenolPyruvate：Carbohydrate?PhosPhotransferase?System)和蔗糖非PTS?2種(例如日本特開2001-346578號公報)。經過蔗糖非PTS時，微生物以蔗糖的形式吸收蔗糖，之后分解為葡萄糖和果糖。另一方面，經過蔗糖PTS時，微生物在吸收蔗糖時將蔗糖磷酸化，轉化為蔗糖-6-磷酸。并且在微生物內部分解為葡萄糖-6-磷酸和果糖。

即，即使經過任一機制，來自蔗糖的果糖均首先以未被磷酸化的形式出現在微生物內部。并且為了將上述未被磷酸化的果糖(以下稱作非磷酸化果糖)吸收入糖酵解系統，果糖需要被異構化為葡萄糖或被磷酸化。但是由于文獻(參見FEMS?Yeast?Res，Vol.5，pp.1055-1062(2005)；PNAS，Vol.98(26)，pp.15257-15259(2001)；J.Bacteriology，Vol.184(19)，pp.5307-5316(2002))中暗示了該微生物為大腸桿菌(不包括能同化一部分蔗糖的大腸桿菌)時將非磷酸化果糖異構化為葡萄糖的活性、將果糖磷酸化的活性均非常低，所以即使成功地使非磷酸化果糖出現在大腸桿菌內部，但只要不采用特殊的手段，則不能期待該大腸桿菌同化非磷酸化果糖。

已知蔗糖非PTS由CscB(進行蔗糖的吸收)、CscA(在微生物內部進行蔗糖的分解)、CscK(進行果糖的磷酸化)，CscR(控制CscB、A、K的表達)4種因子構成。上述Biotechnolohy?Letters，Vol.27，pp.1891-1896(2005)中記載了將上述4種因子導入到生產D-乳酸的大腸桿菌中，實現了由蔗糖以相對于糖為93％的收率、96.5g/L/120小時的生產率的生產。但是從工業化的觀點考慮，該生產率為不充分的水平，期待生產率的進一步提高。

另外，Can.J.Microbiol.，Vol.45，pp.418-422(1999)公開了通過在大腸桿菌中只導入cscA，大腸桿菌能夠以蔗糖為原料進行繁殖。但是，該文獻中沒有涉及重要的來自蔗糖的果糖的同化。以蔗糖為原料的大腸桿菌在物質生產中的重要的一點是由蔗糖原料實現高收率。因此來自蔗糖的葡萄糖和來自蔗糖的果糖被有效地同化是必要條件。然而在該文獻中雖然公開了在大腸桿菌中只導入CscA、蔗糖被同化，但沒有公開來自蔗糖的果糖被同化程度的任何數據。

關于cscA，已知通過導入cscA、cscB、cscK和cscR基因組使來自磷酸烯醇丙酮酸(PEP)的氨基酸例如色氨酸的產生進一步提高(例如日本特開2007-49993號公報)。

如上所述，由于由蔗糖生產乳酸的現有方法的生產率仍然較低，并且蔗糖的同化仍然非常花費時間，所以仍然需要提高充分利用廉價且工業上利用價值高的蔗糖的工業上生產乳酸的技術。

發明內容