[發明專利]一種提高長鏈二元酸發酵轉化率的方法

有效

• 申請號: 201910129043.2
• 申請日: 2019-02-21
• 公開（公告）號: CN111593079B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 郝英利;徐敏;劉修才
• 申請（專利權）人: 上海凱賽生物技術股份有限公司;CIBT美國公司
• 主分類號: C12P7/6409
• 分類號: C12P7/6409;C12N1/16;C12R1/74;C12R1/72
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君;陳征

本發明涉及一種提高長鏈二元酸發酵轉化率的方法，所述方法為在發酵過程中添加β?氧化抑制劑。通過在發酵培養過程中添加β?氧化抑制劑，能夠有效抑制菌體的β?氧化反應過程。本發明所述β?氧化抑制劑的添加對菌體的生長無明顯的抑制作用，且能夠降低長鏈二元酸發酵的底物降解，提高底物的轉化率。本發明提供的發酵生產方法，原料廉價，工藝簡單易行，且能夠顯著提高長鏈二元酸的轉化率，降低其發酵生產成本，能夠在實踐上用于長鏈二元酸的發酵生產。

技術領域

本發明涉及生物技術和發酵工程領域，具體涉及一種提高長鏈二元酸發酵轉化率的方法。

背景技術

長鏈二元酸(HOOC-(CH₂)n-COOH，n＝7～16，縮略DC9～DC18)有著非常廣泛的用途，以長鏈二元酸為原料可以合成特種尼龍、高級香料、高檔熱熔膠、耐寒增塑劑、高級潤滑油、高級防銹劑、高級油漆和涂料等。長鏈二元酸通常可以采用化學法或生物法合成。化學法合成路線長，反應需要高溫高壓，對催化劑要求比較苛刻，因此利用化學法生產的在工業規模上的長鏈二元酸品種較少，只有十二碳長鏈二元酸等少數品種。

生物法合成長鏈二元酸是以長鏈烷烴或其類似物為底物通過微生物轉化得到，利用微生物雙末端氧化的特殊功能發酵正構烷烴可以制取長鏈二元酸。由微生物氧化烷烴生成長鏈二元酸的機理研究可知，其主反應為α，ω-氧化反應，發生在微粒體和細胞基質，催化正構烷烴的雙末端氧化，得到主產物長鏈二元酸；副反應為β-氧化，其反應步驟為：首先長鏈脂肪酸經過肉毒堿脂酰轉移酶系統催化生成脂酰肉毒堿并轉運進入線粒體內部，然后進行β-氧化催化脂肪酸的碳骨架逐步降解為乙酰CoA，并經過TCA循環氧化最終降解成CO₂和H₂O，為細胞生長和轉化提供能量。β-氧化可以為微生物生長和底物轉化提供能量，維持微生物細胞的代謝活力，β-氧化促進脂肪酸(烷烴催化生成長鏈脂肪酸的中間產物)的降解，導致底物烷烴生成長鏈二元酸的轉化率降低。而烷烴的轉化率對于二元酸的生產成本是至關重要的，因此，有效抑制β-氧化過程，對于提高烷烴的轉化率具有重要作用。

目前，現有技術多采用β-氧化抑制劑調控β-氧化反應，中國專利CN102808004A公開了一種提高長鏈二元酸發酵產率的方法。該方法通過在發酵過程中添加α-氧化脫羧或β-氧化抑制劑來提高發酵轉化率，使用的抑制劑為如鹽酸氯丙嗪、鹵代脂肪酸等試劑，此類試劑價格昂貴，同時增加了二元酸的提取精制工藝的難度和成本，且轉化率最高只提高到89％(w/w)。王麗菊等在發酵生產十五碳二元酸的過程中添加丙烯酸作為β-氧化的抑制劑，發現24h添加0.1％丙烯酸,產酸水平最高,比不加丙烯酸提高16％(見《生物技術》2008年18(4)：76-78)。

然而，現有β-氧化抑制劑或價格昂貴(如鹽酸氯丙嗪、鹵代脂肪酸、甲基脂肪酸)，極大地增加了長鏈脂肪酸的生產成本，或對菌株生長影響較大(如丙烯酸)，不適于發酵過程的控制，或抑制作用有限，對于長鏈二元酸發酵產率的提升作用十分有限。因此，亟需開發廉價且對細胞毒性較小的高效β-氧化抑制劑，調控β-氧化，進而提高長鏈二元酸的轉化率。

發明內容

為解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種提高長鏈二元酸發酵轉化率的方法，在發酵生產長鏈二元酸的過程中添加β-氧化抑制劑，所述β-氧化抑制劑包括丙二酸、丙二酸鹽或丙二酸酯，碳原子數為4-9的二元酸或一元酸，乙酸或乙醇中的任意一種或幾種的組合。

本發明提供丙二酸、丙二酸鹽或丙二酸酯，碳原子數為4-9的二元酸或一元酸，乙酸或乙醇在長鏈二元酸的發酵生產過程中的應用，所述丙二酸、丙二酸鹽或丙二酸酯，碳原子數為4-9的二元酸或一元酸，乙酸或乙醇作為長鏈二元酸的發酵生產過程中β-氧化抑制劑。

所述丙二酸鹽選自丙二酸鈉鹽、丙二酸鉀鹽、丙二酸鈣鹽中的一種或多種的組合；所述丙二酸酯選自丙二酸甲酯、丙二酸乙酯中的一種或兩種的組合；所述碳原子數為4-9的二元酸選自丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸或壬二酸中的一種或多種的組合；所述碳原子數為4-9的一元酸選自丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸或壬酸中的一種或多種的組合。