[发明专利]脂肪酸和衍生物的生产

说明书

发明领域

本发明涉及通过生物技术方式的脂肪酸生产。具体地，本发明涉及从可再生资源的具有多于5个碳原子的脂肪酸的生物技术生产。

背景技术

脂肪酸和/或甘油三酯在多种工业中具有各种用途。在食品工业中，例如，脂肪酸和/或脂肪三酯可以用于动物饲料以及用于补充营养。脂肪酸和/或甘油三酯也可以用于化妆品和药学领域中。这些应用可需要游离脂肪酸或甘油三酯。这些脂肪酸和/或甘油三酯的天然资源相当有限。

例如，各种多不饱和脂肪酸(PUFA)和含PUFA的甘油三酯主要得自于微生物，例如被孢霉(Mortierella)和裂殖壶菌(Schizochytrium)，或产油植物，例如大豆或油菜，藻类，例如隐甲藻(Crypthecodiniumor)、褐指藻(Phaeodactylum)等，其中它们通常以其甘油三酯的形式获得。游离PUFA通常通过水解从甘油三酯制备。然而，长链多不饱和脂肪酸不能从天然油料作物植物有效地分离。

传统上，工业规模生产的脂肪酸和/或甘油三酯起始于石油化学品衍生的材料。这通常起始于对环境有害的汽油或石油的裂化。此外，由于这些起始材料的价格将与石油的价格关联，且预期石油价格在未来提高，脂肪酸和/或甘油三酯的价格也会相对于石油价格的提高而提高。

因此，期望找到不同于以纯石油为基础的更为可持续的新材料，作为用于脂肪酸和/或甘油三酯生产的起始材料，其对环境产生的破坏也更少。

过去已经描述了朝向脂肪酸生产的一系列生物技术途径。然而，由于产率低、纯度不足以及需要多步纯化程序，它们都不适合用于从可再生能源商业大规模地生产脂肪酸。具体地，供给至生物技术上有用的生物体的碳底物实际上只有小部分被转化成所需的产品，而大部分被初级代谢反应消耗。

与生物技术途径相关的另一个问题是获得产品的混合物并且因此组成难以控制的事实。更具体地，虽然可生产一系列的脂肪酸，但单一加合物的生产会是理想的。由于混合物包含在化学结构方面高度相关的化合物，以有效且直接的方式纯化或至少富集单一组分通常超出技术可行性的范围。

因此，本领域需要从可再生能源生产脂肪酸的更有效的方式。

发明内容

根据本发明的任何方面的方法尝试解决上述问题。具体地，根据本发明的任何方面的方法可以能够使用至少一种遗传修饰的氢氧化细菌(hydrogenoxidisingbacteria)，以通过首先将碳源转化成酰基CoA，并且随后将酰基CoA转化成丙二酰CoA，并且随后最后将丙二酰CoA转化成至少一种具有多于5个碳原子的脂肪酸的方式，将碳源转化成至少一种脂肪酸和/或其衍生物。根据本发明的任何方面的方法允许在不存在富含能量的有机化合物的情况下，生产脂肪酸及其衍生物。此外，根据本发明的任何方面的方法提供朝向脂肪酸及其衍生物的生产的有效生物技术途径。在根据本发明的任何方面的方法中，所得的脂肪酸及其衍生物中的更多的碳原子源自于二氧化碳分子，即与本领域中已知的其他方法相比，使用根据本发明的任何方面的方法，源自二氧化碳而不是源自任何其他有机分子(例如醇类或碳水化合物)的碳原子的比例更高。

根据本发明的一个方面，提供了从包含H₂、CO₂和/或O₂的气体生产至少一种脂肪酸和/或其衍生物的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)提供在含水培养基中的遗传修饰的氢氧化细菌；和

(b)使所述含水培养基接触以20-70：10-45：5-35的重量比包含H₂、CO₂和/或O₂的气体；

其中，所述脂肪酸包含至少5个碳原子，并且

其中，所述氢氧化细菌相对于野生型细菌是遗传修饰的，以提高酶E₁的表达并提高酶E₂的表达，所述酶E₁能够催化乙酰CoA经丙二酰CoA至酰基ACP的转化，所述酶E₂能够催化酰基ACP至脂肪酸的转化。

根据本发明的任何方面的遗传修饰的氢氧化细菌是指可经过工程化以产生各种脂肪酸及其衍生物的重组氢氧化细菌，所述脂肪酸衍生物包括但不限于短链醇类，例如乙醇、丙醇、异丙醇和丁醇，脂肪醇、脂肪酯、烃类和蜡酯等。