[發明專利]乳酸生產率提高的微生物和使用其生產乳酸的方法

在審

• 申請號: 201580080886.8
• 申請日: 2015-06-12
• 公開（公告）號: CN107922917A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 梁殷彬;李泰熙;金善慧;宋規顯;河哲雄;羅景洙;梁榮烈;姜玟先;李孝炯
• 申請（專利權）人: CJ第一制糖株式會社
• 主分類號: C12N1/21
• 分類號: C12N1/21;C12N9/02;C12P7/56
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙)11413
• 代理人: 潘雪,劉繼富

技術領域

本發明涉及產乳酸的重組酵母屬(Saccharomyces sp.)微生物，以及通過培養所述微生物由包含其的培養基生產乳酸的方法。

背景技術

通常，乳酸是具有包括食品添加劑如食品防腐劑、香精、或酸化劑等廣泛應用的重要有機酸，并已廣泛用于工業目的，如化妝品工業、化學工業、金屬工業、電子工業、紡織工業、染色紡織品工業和制藥工業等。另外，乳酸是生物可降解塑料之一的聚乳酸的必需組分，因此，對乳酸的需求已顯著提高。乳酸也用作制備多種化合物的重要原料，該化合物包括聚乳酸、乙醛、聚丙二醇、丙烯酸、2，3-五硫酮(2，3-pentathione)等。特別地，D型乳酸是用于生產立構復合物PLA的必需組分，該立構復合物PLA是生產高耐熱PLA 的必需光學異構體。

特別地，用于生產乳酸的方法包括傳統化學合成法和生物發酵法。當乳酸是經由化學合成法生產的時，乳酸以外消旋混合物的形式產生，該外消旋混合物由50％的D型乳酸和50％的L型乳酸構成，控制該組成比例是困難的，因此，由此生產的聚乳酸可以變為具有低熔點的無定形聚合物，從而限制了其使用的發展。在另一方面，根據所用的菌株，生物發酵法能夠選擇性地生產D型乳酸或L型乳酸。因此，由于后者可以產生特定異構體(isoform)的乳酸，其在商業上是優選的。

同時，通過引入用于轉化為D型乳酸的酶的基因，已做出嘗試經由使用具有D型乳酸生產能力的酵母屬微生物的各種基因操作以提高乳酸生產率。具體來說，已做出嘗試通過加強乳酸脫氫酶(LDH)的活性同時降低丙酮酸脫羧酶(PDC)的活性、醛脫氫酶(ALD)的活性和/或乙酰輔酶A合成酶(ACS)的活性以提高乳酸生產率(美國專利申請公開第2012-021421號、第2010-0248233 號和第2006-0148050號)。然而，由于產乳酸菌株的低細胞生長，總發酵生產率是低的。

發明內容

技術問題

因此，本發明人已做出許多努力以獲得乳酸生產率提高的、細胞生長高效的、同時PDC活性降低的微生物。結果是，已證實了其中PDC同種型 (isotype)活性可控的、醛脫氫酶(ALD)活性和乙酰輔酶A合成酶(ACS)活性提高的菌株能夠提高乳酸的產量，并促進菌株的細胞生長，從而提高總乳酸發酵生產率，這使得本發明得以完成。

技術方案

本發明的目的是提供乳酸生產率提高的酵母屬微生物。

本發明的另一目的是提供使用酵母屬微生物生產乳酸的方法。

有利效果

本發明涉及使用通過控制PDC同種型活性、提高醛脫氫酶(ALD)活性和乙酰輔酶A合成酶(ACS)活性而具有提高的乳酸發酵生產率的微生物。因此，所述微生物可以廣泛用于乳酸發酵生產工業。

附圖說明

圖1是示出酵母屬微生物的乳酸產生途徑、醇發酵途徑和乙酰輔酶A產生途徑之間關系的示意圖。

最佳實施方案

在本發明的第一方面，為了實現上述目的，提供了乳酸生產率提高的酵母屬微生物，其中該微生物是經突變的，使得(a)丙酮酸脫羧酶(PDC)活性相比未經突變的產乳酸菌株降低；(b)醛脫氫酶(ALD)活性和乙酰輔酶A合成酶(ACS)活性相比未經突變的產乳酸菌株提高。

通常，產乳酸的酵母屬微生物經由乳酸脫氫酶(LDH)利用丙酮酸作為底物而產生乳酸。醇發酵途徑和乙酰輔酶A產生途徑被阻斷，所述醇發酵途徑和乙酰輔酶A產生途徑是使用丙酮酸作為通用底物的代表性代謝途徑。降低 PDC活性可以有助于乳酸的生產及其產量的提高，然而，當降低的水平達到一定水平時，產生了不足量的胞質(cytosolic)乙酰輔酶A，其反過來阻斷細胞生長，因此不能實現正常發酵。因此，本發明人通過提高總乳酸發酵生產率而研發了乳酸生產率提高的酵母屬微生物，其中通過將乙酰輔酶A途徑調節在最低水平來維持微生物的生長率并提高乳酸產量。