[发明专利]由来自植物的原料生产乳酸的方法及生产乳酸的细菌

说明书

技术领域

本发明涉及一种由来自植物的原料生产乳酸的方法及生产乳酸的细菌。

背景技术

乳酸是作为聚合物原料或农药、药物的中间体近年来备受关注的有用物质。乳酸有L-乳酸和D-乳酸，目前工业生产的聚乳酸是L-乳酸聚合物，但D-乳酸作为聚合物原料或农药、药物的中间体近年来也备受关注。自然界中存在乳酸菌或丝状菌等有效生产乳酸的微生物，在使用上述菌的乳酸制造方法中，已知有使用Lactbacillus delbrueckii等作为能有效生产L-乳酸的微生物的方法，另外已知有使用Sporolactobacillus属的微生物等作为能有效生产D-乳酸的微生物的方法。

但是事实上在任一用途中，都要求作为原料的乳酸具有高光学纯度。

随着近年来研究的进展，已经发明了高选择性高生产率地生产D-乳酸的微生物(参见国际公开2005/033324号说明书)。

另外，还已知由作为廉价的糖原料的蔗糖高选择性地生产D-乳酸的大肠杆菌(参见Biotechnolohy Letters，Vol.27，pp.1891-1896(2005))。但是，由蔗糖生产D-乳酸的大肠杆菌生产率低，并且在蔗糖的同化上非常花费时间，这在工业化上已成为课题。

关于L-乳酸，虽然已知以葡萄糖为原料高选择性高生产率地生产L-乳酸的大肠杆菌(日本特开2007-49993号公报)，但还没有由蔗糖生产L-乳酸的大肠杆菌。

根据现有的知识，微生物同化蔗糖的机制大致分为蔗糖PTS(PhosPhoenolPyruvate：Carbohydrate PhosPhotransferase System)和蔗糖非PTS 2种(例如日本特开2001-346578号公报)。经过蔗糖非PTS时，微生物以蔗糖的形式吸收蔗糖，之后分解为葡萄糖和果糖。另一方面，经过蔗糖PTS时，微生物在吸收蔗糖时将蔗糖磷酸化，转化为蔗糖-6-磷酸。并且在微生物内部分解为葡萄糖-6-磷酸和果糖。

即，即使经过任一机制，来自蔗糖的果糖均首先以未被磷酸化的形式出现在微生物内部。并且为了将上述未被磷酸化的果糖(以下称作非磷酸化果糖)吸收入糖酵解系统，果糖需要被异构化为葡萄糖或被磷酸化。但是由于文献(参见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))中暗示了该微生物为大肠杆菌(不包括能同化一部分蔗糖的大肠杆菌)时将非磷酸化果糖异构化为葡萄糖的活性、将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现在大肠杆菌内部，但只要不采用特殊的手段，则不能期待该大肠杆菌同化非磷酸化果糖。

已知蔗糖非PTS由CscB(进行蔗糖的吸收)、CscA(在微生物内部进行蔗糖的分解)、CscK(进行果糖的磷酸化)，CscR(控制CscB、A、K的表达)4种因子构成。上述Biotechnolohy Letters，Vol.27，pp.1891-1896(2005)中记载了将上述4种因子导入到生产D-乳酸的大肠杆菌中，实现了由蔗糖以相对于糖为93％的收率、96.5g/L/120小时的生产率的生产。但是从工业化的观点考虑，该生产率为不充分的水平，期待生产率的进一步提高。

另外，Can.J.Microbiol.，Vol.45，pp.418-422(1999)公开了通过在大肠杆菌中只导入cscA，大肠杆菌能够以蔗糖为原料进行繁殖。但是，该文献中没有涉及重要的来自蔗糖的果糖的同化。以蔗糖为原料的大肠杆菌在物质生产中的重要的一点是由蔗糖原料实现高收率。因此来自蔗糖的葡萄糖和来自蔗糖的果糖被有效地同化是必要条件。然而在该文献中虽然公开了在大肠杆菌中只导入CscA、蔗糖被同化，但没有公开来自蔗糖的果糖被同化程度的任何数据。

关于cscA，已知通过导入cscA、cscB、cscK和cscR基因组使来自磷酸烯醇丙酮酸(PEP)的氨基酸例如色氨酸的产生进一步提高(例如日本特开2007-49993号公报)。

如上所述，由于由蔗糖生产乳酸的现有方法的生产率仍然较低，并且蔗糖的同化仍然非常花费时间，所以仍然需要提高充分利用廉价且工业上利用价值高的蔗糖的工业上生产乳酸的技术。

发明内容