[发明专利]一种改进的生产聚羟基脂肪酸酯的方法

说明书

本发明提供一种改进的微生物生产聚羟基脂肪酸酯(PHA)的方法，所述方法包括向包含碳源以供微生物合成PHA的基础培养基中添加乙酸、乙酸盐、乙酸酯或其他的乙酸衍生物；优选添加乙酸或乙酸盐。该方法可以用于提高微生物合成PHA聚合物的产量和/或控制PHA共聚物产物中的单体比例。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体地，本发明涉及一种改进的生产聚羟基脂肪酸酯(PHA)的方法。更具体地，本发明涉及一种提高微生物合成PHA的产量和/或控制PHA共聚物产物中单体比例的方法，其是通过在培养基中添加一定量的乙酸来实现的。

背景技术

目前工业上大规模生产生物聚合物通常是利用葡萄糖或者葡萄糖酸钠作为碳源，其中葡萄糖或者葡萄糖酸钠首先通过糖酵解途径生成丙酮酸，然后再从丙酮酸出发生成乙酰辅酶A，然后进入从乙酰辅酶A出发合成各种聚合物单体的合成途径。糖酵解会产生大量的NADH和ATP，从丙酮酸生成乙酰辅酶A这一过程也会产生NADH，在高密度的细胞培养下由于氧气的缺乏会导致NADH积累，进而影响产物合成，造成资源浪费。因此，现有技术中需要一种能够缓解或解决这种问题的方法。

聚合物按照单体的组成可以分为共聚物(copolymer)和均聚物(homopolymer)，均聚物由一种单体组成，而共聚物由两种以上的单体组成。均聚物的材料性能单一并且不可调节，而共聚物的材料性能可以通过改变其中的单体比例来进行调节。共聚物由于更加优良的材料性能具有更高的附加值，其中单体的比例很大程度上决定了其材料性能。

此外，已知有很多微生物通过代谢改造能够生产PHA共聚物，但是其中单体的比例控制比较困难。目前控制单体比例的方法主要分为两类，其中一类是通过基因工程改造微生物的代谢通路，通过特定基因表达优化以提高特定单体的比例，或者通过抑制特定基因的表达降低特定单体的比例。另外一类是通过直接控制特定的相关前体的添加量来改变聚合物中相应单体的比例，但是大多数单体的相关前体价格都很昂贵，有些前体甚至对细胞有毒性，导致这样的方法很难大规模应用到工业生产中。因此，找到一种低成本调节共聚物中单体比例的方法在工业生产中有重要意义。

发明内容

为了解决现有技术的前述问题而作出本发明。

对于微生物合成PHA聚合物的糖酵解途径，本发明的发明人经过反复实验研究和分析，发现高细胞密度发酵下聚合物产物合成受抑制是因为NADH的积累导致丙酮酸生成乙酰辅酶A这一途径受抑制，进而导致从乙酰辅酶A出发合成各种PHA聚合物单体的合成途径受抑制，最终导致聚合物产物合成受限。鉴于此，找到一种价格低廉的方法降低或解除对丙酮酸代谢的抑制对工业生产聚合物有重要的意义。

为降低或解除对丙酮酸代谢的抑制，发明人经过研究发现，向微生物发酵的培养基中添加乙酸、乙酸盐、乙酸酯或其他的乙酸衍生物能够减轻NADH积累对丙酮酸生成乙酰辅酶A这一途径的抑制，减少丙酮酸积累，提高产物产量。并且，本发明还意外地发现，添加乙酸、乙酸盐、乙酸酯或其他的乙酸衍生物甚至还能起到调节共聚物中单体比例的效果。

基于上述发现，本发明涉及以下方面。

(一)

本发明的一个目的是提高微生物合成聚合物比如聚羟基脂肪酸酯(PHA)方法中得到的聚合物产量。本发明的发明人发现，该目的可以通过在基础培养基中添加乙酸、乙酸盐、乙酸酯或其他的乙酸衍生物来实现，并且本发明的生产工艺简单，成本低廉，具有广阔的应用前景。

因此，在一个方面，本发明提供一种改进的生产聚羟基脂肪酸酯(PHA)的方法，其包括向包含碳源的用于培养微生物以生产聚合物的基础培养基中添加乙酸、乙酸盐、乙酸酯或其他的乙酸衍生物，优选添加乙酸或乙酸盐。通过这样的方法，微生物生产聚合物的过程中所产生的丙酮酸代谢抑制得以减轻，碳源的利用率得到提高，最终可实现提高微生物细胞中的聚合物含量和终产量的目的。