[发明专利]一种降低1,3-丙二醇生产过程中副产物的方法

说明书

本发明公开了一种降低1，3－丙二醇生产过程中副产物的方法，也即，将克雷伯氏肺炎杆菌(Klebsiella pneumoniae)中σ因子RpoS的编码基因敲除，从而降低了1，3－丙二醇生产过程中副产物的形成。相较于其他方法，本发明的优点是：不但彻底阻断了副产物2，3－丁二醇的形成，而且也显著降低了副产物有机酸的形成。因而，采用本发明的方法，极大地降低了1，3－丙二醇发酵过程中副产物的产生。

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，具体地说，即：通过敲除克雷伯氏肺炎杆菌中σ因子RpoS的编码基因，从而降低了1，3-丙二醇生产过程中副产物的形成。

背景技术

1，3-丙二醇是一种重要的化工原料，应用广泛。例如，1，3-丙二醇可作为单体合成新型聚醋——聚对苯二甲酸丙二醇醋(PTT)，PTT一种性能特别优异的聚酯材料。自然界中能生产1，3-丙二醇的微生物大致包括：克雷伯氏肺炎杆菌(Klebsiela pneumoniae)、弗氏柠檬菌(Citrobacter freundi)、丁酸梭状芽孢杆菌(Clostridia butyricum)等等，其中克K.pneumoniae生产性能最好。

但是研究发现K.pneumoniae生产1，3-丙二醇时，还会产生大量副产物，其中最主要的是2，3-丁二醇，此外还有有机酸。2，3-丁二醇的沸点和1，3-丙二醇相近，2，3-丁二醇的存在大大增加了后续精馏精制1，3-丙二醇的成本；此外有机酸也是影响后续1，3-丙二醇分离过程中的主要杂质。因此上述这些副产物的存在，不但增加了原料消耗，而且也导致了后续产品分离纯化的困难。

目前虽然有多种“敲除特定副产物生物合成代谢途径”研究报道，但是降低副产物的效果不太理想。比如，敲除K.pneumoniae的2，3-丁二醇的生物合成途径，虽然可以阻断2，3-丁二醇的产生，但是会严重抑制菌体的生长。再比如，研究表明大部分有机酸(乙酸、α-酮戊二酸、琥珀酸和3-羟基丙酸等)通过敲除已知的生物合成途径很难降低其分泌，这主要是因为机酸生物合成代谢途径的更为错综复杂。因而迫切需要新的措施来有效控制 1，3-丙二醇发酵过程中副产物的形成。

本发明公开了一种方法，即敲除K.pneumoniae菌中一种全局调控σ因子RpoS的编码基因rpoS，该基因的敲除不但能彻底阻断副产物2,3-丁二醇的形成，也能够有效降低副产物有机酸的形成。经过检索国家知识产权局 (www.sipo.gov.cn)、世界产权组织(www.wipo.int)、欧洲专利局 (www.espacenet.com)和美国专利商标局(www.uspto.gov)也没有发现与本专利保护请求相同的公开专利或授权专利。

发明内容

σ因子是细菌RNA聚合酶(RNAP)的亚基，在转录起始中起关键作用，是全局调控因子。RpoS是σ因子里的一种，一般认为RpoS在细菌生长稳定期起作用，在K.pneumoniae菌中RpoS常被当作应激因子。但是，本申请的发明人在研究中发现，敲除K.pneumoniae菌中编码RpoS的基因rpoS后极大的降低了1,3-丙二醇发酵副产物生成，表现为：1)副产物2,3-丁二醇的生成完全被阻断；2)副产物有机酸的形成也显著降低。与现有的技术相比，利用本发明生产1，3-丙二醇时，可以显著降低副产物的形成。

本发明是通过以下技术方案实现的：将K.pneumoniae菌中的基因rpoS 敲除，降低了1，3-丙二醇发酵的副产物形成。

根据本发明，所述基因rpoS负责RNA聚合酶的σ亚基RpoS；

根据本发明，所述的副产物为2，3-丁二醇和有机酸；

根据本发明，所述的有机酸具体为：乙酸、α-酮戊二酸、琥珀酸和3- 羟基丙酸。