[发明专利]一种提高长链二元酸发酵转化率的方法

说明书

本发明涉及一种提高长链二元酸发酵转化率的方法，所述方法为在发酵过程中添加β‑氧化抑制剂。通过在发酵培养过程中添加β‑氧化抑制剂，能够有效抑制菌体的β‑氧化反应过程。本发明所述β‑氧化抑制剂的添加对菌体的生长无明显的抑制作用，且能够降低长链二元酸发酵的底物降解，提高底物的转化率。本发明提供的发酵生产方法，原料廉价，工艺简单易行，且能够显著提高长链二元酸的转化率，降低其发酵生产成本，能够在实践上用于长链二元酸的发酵生产。

技术领域

本发明涉及生物技术和发酵工程领域，具体涉及一种提高长链二元酸发酵转化率的方法。

背景技术

长链二元酸(HOOC-(CH₂)n-COOH，n＝7～16，缩略DC9～DC18)有着非常广泛的用途，以长链二元酸为原料可以合成特种尼龙、高级香料、高档热熔胶、耐寒增塑剂、高级润滑油、高级防锈剂、高级油漆和涂料等。长链二元酸通常可以采用化学法或生物法合成。化学法合成路线长，反应需要高温高压，对催化剂要求比较苛刻，因此利用化学法生产的在工业规模上的长链二元酸品种较少，只有十二碳长链二元酸等少数品种。

生物法合成长链二元酸是以长链烷烃或其类似物为底物通过微生物转化得到，利用微生物双末端氧化的特殊功能发酵正构烷烃可以制取长链二元酸。由微生物氧化烷烃生成长链二元酸的机理研究可知，其主反应为α，ω-氧化反应，发生在微粒体和细胞基质，催化正构烷烃的双末端氧化，得到主产物长链二元酸；副反应为β-氧化，其反应步骤为：首先长链脂肪酸经过肉毒碱脂酰转移酶系统催化生成脂酰肉毒碱并转运进入线粒体内部，然后进行β-氧化催化脂肪酸的碳骨架逐步降解为乙酰CoA，并经过TCA循环氧化最终降解成CO₂和H₂O，为细胞生长和转化提供能量。β-氧化可以为微生物生长和底物转化提供能量，维持微生物细胞的代谢活力，β-氧化促进脂肪酸(烷烃催化生成长链脂肪酸的中间产物)的降解，导致底物烷烃生成长链二元酸的转化率降低。而烷烃的转化率对于二元酸的生产成本是至关重要的，因此，有效抑制β-氧化过程，对于提高烷烃的转化率具有重要作用。

目前，现有技术多采用β-氧化抑制剂调控β-氧化反应，中国专利CN102808004A公开了一种提高长链二元酸发酵产率的方法。该方法通过在发酵过程中添加α-氧化脱羧或β-氧化抑制剂来提高发酵转化率，使用的抑制剂为如盐酸氯丙嗪、卤代脂肪酸等试剂，此类试剂价格昂贵，同时增加了二元酸的提取精制工艺的难度和成本，且转化率最高只提高到89％(w/w)。王丽菊等在发酵生产十五碳二元酸的过程中添加丙烯酸作为β-氧化的抑制剂，发现24h添加0.1％丙烯酸,产酸水平最高,比不加丙烯酸提高16％(见《生物技术》2008年18(4)：76-78)。

然而，现有β-氧化抑制剂或价格昂贵(如盐酸氯丙嗪、卤代脂肪酸、甲基脂肪酸)，极大地增加了长链脂肪酸的生产成本，或对菌株生长影响较大(如丙烯酸)，不适于发酵过程的控制，或抑制作用有限，对于长链二元酸发酵产率的提升作用十分有限。因此，亟需开发廉价且对细胞毒性较小的高效β-氧化抑制剂，调控β-氧化，进而提高长链二元酸的转化率。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种提高长链二元酸发酵转化率的方法，在发酵生产长链二元酸的过程中添加β-氧化抑制剂，所述β-氧化抑制剂包括丙二酸、丙二酸盐或丙二酸酯，碳原子数为4-9的二元酸或一元酸，乙酸或乙醇中的任意一种或几种的组合。

本发明提供丙二酸、丙二酸盐或丙二酸酯，碳原子数为4-9的二元酸或一元酸，乙酸或乙醇在长链二元酸的发酵生产过程中的应用，所述丙二酸、丙二酸盐或丙二酸酯，碳原子数为4-9的二元酸或一元酸，乙酸或乙醇作为长链二元酸的发酵生产过程中β-氧化抑制剂。

所述丙二酸盐选自丙二酸钠盐、丙二酸钾盐、丙二酸钙盐中的一种或多种的组合；所述丙二酸酯选自丙二酸甲酯、丙二酸乙酯中的一种或两种的组合；所述碳原子数为4-9的二元酸选自丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸或壬二酸中的一种或多种的组合；所述碳原子数为4-9的一元酸选自丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸或壬酸中的一种或多种的组合。