[发明专利]通过连续培养制造异丙醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及异丙醇的制造方法。

背景技术

丙烯是聚丙烯等合成树脂或石油化学制品的重要的基础原料，被广泛应用于汽车用缓冲器或食品容器、膜、医疗设备等。

因为由来自植物的原料制造出的异丙醇可经脱水工序转化为丙烯，所以有希望作为碳中和的丙烯的原料。根据京都议定书，发达国家被赋予以全部发达国家计于2008年至2012年间使温室效应气体排放量与1990年相比削减5%的义务，在这种情况下，碳中和的丙烯由于其广泛适用性而对地球环境极其重要。

将来自植物的原料同化来生产异丙醇的微生物是已知的。

例如，国际公开2009/008377号中公开了使用为了以葡萄糖为原料生产异丙醇而经修饰的大肠杆菌，一边进行基于逐次添加底物液的半分批式培养一边生产异丙醇。其中记载了：该异丙醇生产大肠杆菌因为异丙醇选择性高，因而具有作为工业生产用生物催化剂的优异的性质。

对于通过培养方法以工业水平生产异丙醇，一直追求通过长时间的连续培养来进行高效生产。

为此，例如，生物化学工学会志71(1),pp.9-14,(1993)中，报道了使用从土壤分离的属于梭菌属的微生物进行的丁醇·异丙醇的连续培养。其中，虽然进行了30天的连续培养，但是没有对该微生物进行基于基因重组的修饰，异丙醇的选择率为约25%，较低。

J.Biosci.Bioeng.,110(6),pp.696-701,(2010)中，报道了基于长时间的半分批式培养的异丙醇生产，所述培养使用了为生产异丙醇而修饰的大肠杆菌。其中，通过气体剥离（gas stripping）将生成的异丙醇从培养液中导入至气体中，用水作为捕集液回收气体中含有的异丙醇。就培养槽而言，使用锥形瓶，通过装入瓶容量的1/10以下的极少量的培养液来增大比表面积，一边基于逐次添加的半分批式培养，一边生成异丙醇并蒸发培养液，因此培养液量降低，可实现240小时的长运转时间。

另一方面，J.Ind.Microbiol.Biotechnol,33,pp.834-844,(2006)中报道了通过不通气进行的乙醇连续培养，其使用了为了生产产物乙醇的基因重组大肠杆菌。其中，通过利用液体循环型固定床的连续培养，实施了在向培养槽供给（feed）灭菌培养基、从培养槽取出培养液这样的一般性连续培养之外还使培养槽内液体循环的连续培养。

已知在使用大肠杆菌、通入氧气或含氧气体的需氧培养中，作为副产物生成乙酸，若乙酸的蓄积浓度变高，将导致大肠杆菌的生长抑制或目标产物的生产效率降低。因此，公知DO-Stat方法，该方法为了抑制乙酸的高度蓄积，而控制通气或搅拌速度，将培养槽内的溶解氧浓度控制为数ppm以使其不枯竭。Biotech.Bioeng.,36,pp.750-758,(1990)中报道了：关于乙酸的蓄积，在通常的半分批式培养中，第48小时的乙酸浓度为35g/L，通过利用DO-Stat方法的控制，第36小时的乙酸浓度为17g/L，经平衡DO-Stat（Balanced DO-Stat）方法则不产生乙酸，该方法中，除了控制溶解氧浓度之外，还通过控制半分批式培养中底物液的添加速度来控制培养槽中葡萄糖的浓度。

发明内容

但是，为了长时间的培养而增大比表面积的方法导致使用过大的培养槽，工业水平的规模是不现实的。另外，通常的半分批式培养中，虽然运转时间越长异丙醇的产量越多，但是因为培养液量持续增加，所以大型培养槽是必需的，工业化的情况下设备费、维持费、运转费显著提高，因此不适合通用化学品的制造。

即使从菌体生长的观点来看，已知在半分批式培养中，从16小时至48小时左右，菌体的生长几乎停止，随着培养时间进一步延长，异丙醇的生产速度降低。即使是J.Biosci.Bioeng.,110(6),pp.696-701,(2010)中记载的技术，也报道了在240小时以后即使添加浓缩营养培养基，异丙醇的生产也停止了。