[发明专利]使用重组酵母菌株从葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖发酵生产乙醇

说明书

发明领域

本发明涉及混合糖发酵，尤其是包含葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖的糖组合物的发酵。糖组合物可源自木质纤维素材料。

发明背景

作为化石燃料的替代品生产的大部分乙醇目前来自于对玉米淀粉和基于甘蔗的蔗糖的发酵。为了达成生产可更新燃料的宏伟目标，已开发了新的技术，用于将非食物生物质转化成发酵产物，例如乙醇。Saccharomyces cerevisiae是乙醇工业中所选择的生物，但是其不利用生物质原料的半纤维素组分中含有的五碳糖。半纤维素可占生物质的20-30％，其中木糖和阿拉伯糖是最丰量的C5糖。木糖异构酶(XI)的异源表达是使得酵母细胞能够代谢和发酵木糖的一种选择。类似地，细菌基因araA、araB和araD在S.cerevisiae菌株中的表达导致阿拉伯糖的利用和高效的醇发酵。半乳糖是C6糖，其也是通常存在于木质纤维素中的糖，就经济上的原因而言通常其含量(总糖的～4％)不会被忽略。

J.van den Brink et al，Microbiology(2009)155，1340-1350公开了葡萄糖是Saccharomyces cerevisiae偏好的碳源，并且从葡萄糖受限的发酵条件转换为缺氧条件下半乳糖过量的条件后，半乳糖不被消耗。

迄今为止尚无公开在使用葡萄糖或一种或多种C5糖的相同方法中将半乳糖转化成发酵产物的方法。因此，本发明的一个目的是提供在使用葡萄糖和一种或多种C5糖的相同方法中将半乳糖转化成发酵产物的方法。

发明内容

本发明提供了从糖组合物生产一种或多种发酵产物的方法，所述方法包括以下步骤：

a)在存在属于Saccharomyces、Kluyveromyces、Candida、Pichia、Schizosaccharomyces、Hansenula、Kloeckera、Schwanniomyces或Yarrowia属的酵母时，发酵糖组合物；和

b)回收发酵产物，

其中所述酵母包含基因araA、araB和araD，并且所述糖组合物包含葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖。

有利地，所述糖，葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖被转化成发酵产物。

优选地，混合的糖细胞是Saccharomyces属，更优选地是Saccharomyces cerevisiae。

本发明还涉及基因araA、araB和araD赋予葡萄糖发酵菌株在存在阿拉伯糖时以厌氧形式发酵半乳糖的能力的用途，所述用途通过这些基因的表达来实现。

附图说明

图1展示了质粒pPWT006的物理图谱。

图2展示了质粒pPWT018的物理图谱。

图3展示了Southern印迹放射自显影图。用EcoRI和HindIII二者消化野生型菌株CEN.PK113-7D(泳道1)和BIE104A2(泳道2)的染色体DNA。将印迹与特异性的SIT2-探针杂交。

图4展示了野生型SIT2-基因座(图a)的物理图谱，和通过质粒pPWT018的整合引入ara-基因后，之后进行分子内重组，导致载体和可选择标记物序列的丢失(图b)。指示出了探针的杂交。

图5展示了质粒pPWT080的物理图谱，其序列在SEQ ID no.4.中给出。

图6展示了野生型GRE3-基因座的物理图谱(图a)和GRE3-基因座中PWT080的单拷贝整合(图b，展示引物结合处，图c，展示RKI1-探针结合处)。

图7展示了GRE3-基因座的物理图谱，其中GRE3-基因的编码区被PPP-基因TAL1、TKL1、RKI1和RPE1的整合代替。图a展示了引物SEQID 5和6结合处，图b展示了RKI1-探针结合处。

图8展示了不同培养基上BIE104P1A2在需氧条件下的生长曲线。在YNB 2％半乳糖上预培养菌株BIE104A2P1。生长曲线在2％半乳糖和1％阿拉伯糖上开始，之后是在图中由数字(1)标注的事件：转移至含2％阿拉伯糖作为唯一碳源的YNB上。达到高于1的OD 600后，将培养物转移至具有0.2的起始OD 600的新鲜培养基上。在纯阿拉伯糖培养基上转移三次后，将得到的菌株命名为BIE104P1A2c。

图9展示了在2％阿拉伯糖作为唯一碳源的YNB上，BIE104P1A2c在厌氧条件下的生长曲线。达到高于1的OD 600后，将培养物转移至具有0.2的起始OD 600的新鲜培养基上。若干次转移后，将得到的菌株命名为BIE104P1A2d(＝BIE201)。