[發(fā)明專(zhuān)利]一種改進(jìn)的生產(chǎn)聚羥基脂肪酸酯的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810971946.0
• 申請(qǐng)日: 2018-08-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110857449B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳國(guó)強(qiáng);凌晨;喬冠清;帥博聞
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C12P39/00
• 分類(lèi)號(hào): C12P39/00;C12P7/62;C12N1/21;C12R1/19;C12R1/38;C12R1/07
• 代理公司: 北京尚誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳;周琴

本發(fā)明提供一種改進(jìn)的微生物生產(chǎn)聚羥基脂肪酸酯(PHA)的方法，所述方法包括向包含碳源以供微生物合成PHA的基礎(chǔ)培養(yǎng)基中添加乙酸、乙酸鹽、乙酸酯或其他的乙酸衍生物；優(yōu)選添加乙酸或乙酸鹽。該方法可以用于提高微生物合成PHA聚合物的產(chǎn)量和/或控制PHA共聚物產(chǎn)物中的單體比例。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物技術(shù)領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的生產(chǎn)聚羥基脂肪酸酯(PHA)的方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種提高微生物合成PHA的產(chǎn)量和/或控制PHA共聚物產(chǎn)物中單體比例的方法，其是通過(guò)在培養(yǎng)基中添加一定量的乙酸來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

背景技術(shù)

目前工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)生物聚合物通常是利用葡萄糖或者葡萄糖酸鈉作為碳源，其中葡萄糖或者葡萄糖酸鈉首先通過(guò)糖酵解途徑生成丙酮酸，然后再?gòu)谋岢霭l(fā)生成乙酰輔酶A，然后進(jìn)入從乙酰輔酶A出發(fā)合成各種聚合物單體的合成途徑。糖酵解會(huì)產(chǎn)生大量的NADH和ATP，從丙酮酸生成乙酰輔酶A這一過(guò)程也會(huì)產(chǎn)生NADH，在高密度的細(xì)胞培養(yǎng)下由于氧氣的缺乏會(huì)導(dǎo)致NADH積累，進(jìn)而影響產(chǎn)物合成，造成資源浪費(fèi)。因此，現(xiàn)有技術(shù)中需要一種能夠緩解或解決這種問(wèn)題的方法。

聚合物按照單體的組成可以分為共聚物(copolymer)和均聚物(homopolymer)，均聚物由一種單體組成，而共聚物由兩種以上的單體組成。均聚物的材料性能單一并且不可調(diào)節(jié)，而共聚物的材料性能可以通過(guò)改變其中的單體比例來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。共聚物由于更加優(yōu)良的材料性能具有更高的附加值，其中單體的比例很大程度上決定了其材料性能。

此外，已知有很多微生物通過(guò)代謝改造能夠生產(chǎn)PHA共聚物，但是其中單體的比例控制比較困難。目前控制單體比例的方法主要分為兩類(lèi)，其中一類(lèi)是通過(guò)基因工程改造微生物的代謝通路，通過(guò)特定基因表達(dá)優(yōu)化以提高特定單體的比例，或者通過(guò)抑制特定基因的表達(dá)降低特定單體的比例。另外一類(lèi)是通過(guò)直接控制特定的相關(guān)前體的添加量來(lái)改變聚合物中相應(yīng)單體的比例，但是大多數(shù)單體的相關(guān)前體價(jià)格都很昂貴，有些前體甚至對(duì)細(xì)胞有毒性，導(dǎo)致這樣的方法很難大規(guī)模應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中。因此，找到一種低成本調(diào)節(jié)共聚物中單體比例的方法在工業(yè)生產(chǎn)中有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的前述問(wèn)題而作出本發(fā)明。

對(duì)于微生物合成PHA聚合物的糖酵解途徑，本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)研究和分析，發(fā)現(xiàn)高細(xì)胞密度發(fā)酵下聚合物產(chǎn)物合成受抑制是因?yàn)镹ADH的積累導(dǎo)致丙酮酸生成乙酰輔酶A這一途徑受抑制，進(jìn)而導(dǎo)致從乙酰輔酶A出發(fā)合成各種PHA聚合物單體的合成途徑受抑制，最終導(dǎo)致聚合物產(chǎn)物合成受限。鑒于此，找到一種價(jià)格低廉的方法降低或解除對(duì)丙酮酸代謝的抑制對(duì)工業(yè)生產(chǎn)聚合物有重要的意義。

為降低或解除對(duì)丙酮酸代謝的抑制，發(fā)明人經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，向微生物發(fā)酵的培養(yǎng)基中添加乙酸、乙酸鹽、乙酸酯或其他的乙酸衍生物能夠減輕NADH積累對(duì)丙酮酸生成乙酰輔酶A這一途徑的抑制，減少丙酮酸積累，提高產(chǎn)物產(chǎn)量。并且，本發(fā)明還意外地發(fā)現(xiàn)，添加乙酸、乙酸鹽、乙酸酯或其他的乙酸衍生物甚至還能起到調(diào)節(jié)共聚物中單體比例的效果。

基于上述發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明涉及以下方面。

(一)

本發(fā)明的一個(gè)目的是提高微生物合成聚合物比如聚羥基脂肪酸酯(PHA)方法中得到的聚合物產(chǎn)量。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該目的可以通過(guò)在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中添加乙酸、乙酸鹽、乙酸酯或其他的乙酸衍生物來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且本發(fā)明的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，具有廣闊的應(yīng)用前景。

因此，在一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種改進(jìn)的生產(chǎn)聚羥基脂肪酸酯(PHA)的方法，其包括向包含碳源的用于培養(yǎng)微生物以生產(chǎn)聚合物的基礎(chǔ)培養(yǎng)基中添加乙酸、乙酸鹽、乙酸酯或其他的乙酸衍生物，優(yōu)選添加乙酸或乙酸鹽。通過(guò)這樣的方法，微生物生產(chǎn)聚合物的過(guò)程中所產(chǎn)生的丙酮酸代謝抑制得以減輕，碳源的利用率得到提高，最終可實(shí)現(xiàn)提高微生物細(xì)胞中的聚合物含量和終產(chǎn)量的目的。