[发明专利]用于生产丁醇的酵母生产培养物

说明书

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求于2010年6月17日提交的美国临时申请61/355,733的优先权的权益，其全文均以引用方式并入本文。

参考以电子方式提交的序列表

以电子方式提交的序列表内容全文均以引用方式并入本文，该序列表名称：20110616_CL4590USNA_SEQLIST.txt；大小：244,365字节；以及创建日期：2011年6月16日。

发明领域

本发明涉及工业微生物和丁醇生产的领域。具体地，已经开发出耐高浓度丁醇的酵母生物生产培养物。

发明背景

丁醇是重要的工业化学品，其用作燃料添加剂、塑料工业中的化学原料以及食品和香料工业中的食品级萃取剂。每年由石油化学方法生产了100至120亿磅的丁醇，并且对这种通用化学品的需求还很可能会增加。

丁醇可通过化学合成或通过发酵来制备。异丁醇在生物学上作为发酵的副产物生产。它是“杂醇油”的一种组分，杂醇油由于该真菌群组氨基酸的不完全代谢形成。异丁醇具体地是由L-缬氨酸的分解代谢生产的，并且其产量通常非常低。另外，已经描述了表达1-丁醇生物合成途径(Donaldson等人，美国专利公开申请公布US20080182308A1)，2-丁醇生物合成途径(Donaldson等人，美国专利公布US 20070259410A1和US20070292927)和异丁醇生物合成途径(Maggio-Hall等人，美国专利公布US 20070092957)的重组微生物生产宿主。

生物性生产丁醇一般会受丁醇对用于丁醇生产的发酵中的宿主微生物毒性的限制。酵母通常对培养基中的丁醇敏感。基因工程方法已经用于改变基因表达以提高酵母细胞对丁醇的耐受性。另一种用来改善生产的方法是改善发酵方法。美国专利4,765,992公开了在发酵前或发酵过程中加入微生物细胞壁以吸附导致酒精发酵过程中发酵停止的对酵母有毒的物质。美国专利4,414,329公开了使用含至少约60至160克/升细胞的高矿物盐培养基的方法来生产单细胞蛋白质。美国专利4,284,724公开了通过取出发酵液、过滤、以及将酵母细胞回收到发酵罐中来实现6％至约20％(细胞干重)密度的发酵。

目前仍需要开发酵母生产丁醇培养物，其中降低了由于丁醇敏感性对酵母的影响，从而使丁醇产量提高。

发明概述

本发明提供了用于生产丁醇的培养物，其由于高密度酵母细胞的存在而提高了对丁醇的耐受性。

本文提供了用于发酵生产丁醇的生产培养物，其包含：a)培养基，其包含适用于酵母代谢的碳底物；b)生产丁醇的酵母细胞培养物，其具有至少约0.5克/克细胞干重/小时(g/gdcw/h)的葡萄糖利用速率；和c)丁醇，其在培养基中的浓度为至少约2％(重量/体积)。

在本发明的在另一个实施方案中，提供了用于发酵生产丁醇的生产培养物，其包含：a)培养基，其包含适用于酵母代谢的碳底物；b)生产丁醇的酵母细胞培养物，其具有至少约2.4克细胞干重/升(gdcw/L)的细胞密度；和c)丁醇，其在培养基中的浓度为至少约2％(重量/体积)。

在本发明的另一个实施方案中，提供了用于生产丁醇的方法，其包括制备本发明的生产培养物，其中所述酵母包含选自异丁醇途径和1-丁醇途径的丁醇生物合成途径；以及在生产丁醇的条件下发酵所述酵母。

本文提供了用于发酵生产丁醇的生产培养物，其包含：a)培养基，其包含适用于酵母代谢的碳底物；b)生产丁醇的酵母细胞培养物，其具有至少约0.5克/克细胞干重/小时(g/gdcw/h)的葡萄糖利用速率；和c)丁醇，其在培养基中的浓度为至少约2％(重量/体积)。

在一些实施方案中，所述细胞的密度为至少约2.4克细胞干重/升。在一些实施方案中，所述细胞的密度为至少7克细胞干重/升。在一些实施方案中，所述生产丁醇的酵母细胞具有至少约1克/克细胞干重/小时的葡萄糖利用速率。