[发明专利]通过在低PH下发酵产生有机酸

说明书

本发明涉及遗传改造的微生物中有机酸的生物合成。更尤其是，本发明提供遗传改造的微生物，其在低pH下对有机酸特别耐受并且能够在低pH下通过发酵产生有机酸。

相关申请的交叉参考

该申请要求保护2012年9月14日提交的美国临时申请系列号61/701,293的优先权。

发明领域

本发明是使用生物催化剂产生可再生化学原料的领域，已经遗传改造了所述生物催化剂以增加其将可再生碳源转化成有用的化合物的能力。更尤其是，本发明提供使用遗传修饰的生物催化剂从可再生碳源产生有机酸，如琥珀酸、延胡索酸、苹果酸和乳酸的方法。

发明背景

琥珀酸(为了简洁，本文中也称为“琥珀酸”)是在多种产品，包括动物饲料、增塑剂、冷冻剂、聚合物、纤维和塑料，最特别的是聚琥珀酸丁酯(也称为“聚琥珀酸亚丁酯”、“聚(琥珀酸亚丁酯)”和“PBS”)的制造中早已使用或可能使用的潜在大体积化学物。由琥珀酸制备的许多聚合物以比来源于石油的其他聚合物，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚对苯二甲酸乙二酯(PET)快得多的速率被生物降解。像这样，由琥珀酸制备的塑料是高度想要的，因为它们在垃圾或其他堆肥环境中会更迅速地腐烂(Kunioka等,2009)。这种性质扩展至许多其他聚合物和塑料，其中单体亚基是生物来源的化合物或其化学等同物，而不是正常在活生物体中没有大量发现的石油化学来源的化合物。例如，来源于延胡索酸(延胡索酸)、苹果酸(苹果酸)、己二酸(己二酸)、L-乳酸(L-乳酸)、D-乳酸(D-乳酸)，和其他天然发生的有机酸的聚合物均比堆肥环境中的许多石油化学来源的聚合物降解地更迅速。像这样，为了人类的利益，期望利用由生物化学物(由活生物体制备和/或代谢的化学物)制备的聚合物和塑料替换目前由石油化学物制备的聚合物和塑料。

当然，可以从石油制造许多生物化学物，如琥珀酸、延胡索酸，和己二酸，并且实际上，目前使用的制备PBS和尼龙的方法(2012)使用石油来源的单体。然而，因为世界石油供应是有限的，还期望开发通过从可再生碳源，如糖、糖聚合物、甘油、脂肪酸、二氧化碳、木质素或生物量的任何其他形式或来源于生物量的废物发酵产生生物化学单体的材料和方法。因此，期望开发从可再生生物资源制备生物可降解塑料的方法。

已经开发了若干方法用于通过发酵产生有机酸，例如通过乳杆菌(Lactobacillus)、埃希氏菌(Escherichia)和芽孢杆菌(Bacillus)属的细菌产生L-乳酸(Grabar等,2006；Patel等,2006)，通过丝状真菌米根霉(Rhizopus oryzea)产生延胡索酸(Roa Engel等,2008)，通过遗传改造的大肠杆菌(Escherichia coli)或凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)产生D-乳酸(Wang等,2011；Jarboe等,2010；Grabar等,2006)，通过遗传改造的大肠杆菌(E.coli)产生己二烯二酸(Niu等,2002)，通过酵母(Saccharomyces)、克鲁维酵母(Kluyveromyces)、假丝酵母(Candida)和伊萨酵母(Issatchenkia)属的多种遗传改造的酵母种产生L-乳酸(Zhang等,2011；US 7,049,108,US 7,229,805)，通过遗传改造的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)产生苹果酸(US 2008/0090273)，和通过遗传改造的大肠杆菌、酿酒酵母、东方伊萨酵母(Issatchenkia orientalis)和解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)产生琥珀酸(Zhang等,2009a；Zhang等2009b；Jantama等,2008a；Jantama等,2008b；WO 2010/003728；WO 2008/128522；WO 2010/043197；WO 2012/103261；US2012/0015415)。