[发明专利]突变酵母的乙醇产生

说明书

本发明涉及使用一种特殊类型的酵母细胞生产乙醇。

一般是通过发酵法生产乙醇，其中酵母将碳水化合物转化为乙醇。

有几种因素限制这些发酵中乙醇的产量。例如，氧对乙醇的产量可具有不利的影响(称作巴斯德效应)，在有氧条件下乙醇倾向于由于进一步代谢而丢失(主要由于线粒体呼吸)。影响乙醇产生的另一种因素是发酵中碳水化合物的量。在有些酵母株中过量碳水化合物的供给有助于抑制呼吸(称为Crabtree效应)，从而使乙醇甚至在氧存在下产生。因此，通过提高碳水化合物的浓度可使Crabtree效应敏感酵母的乙醇产量达到最大，此外或另外，通过限制氧的可用性也可使任何酵母的乙醇产量达到最大。然而，尽管采取这些措施，乙醇的实际产量仍低于所希望的。制约乙醇产量的另一个因素与酵母通常不耐受高乙醇浓度的事实有关。当乙醇浓度提高时，首先延迟酵母细胞的生长速度，然后当浓度再提高时细胞生存力进一步受到不利影响。

已经进行了多种尝试来提供产生高乙醇产量的酵母细胞。一种这样的尝试包括开发了因为含有非功能性线粒体基因而为呼吸缺陷型的酵母突变体(也被称为线粒体或胞质小菌落突变体)。这种突变体无巴斯德效应，因此对发酵中氧供应的严格控制不是必要的，如同使用呼吸充分型(grande)酵母株的发酵情况一样。

然而，只要向p⁺培养物中的氧气供应保持为足以进行固醇和不饱和脂肪酸生物合成的水平，则当原料气中的氧气受限制时，发现在亲代grande株(p⁺)中乙醇产生的比速率高于小菌落突变体。

因此本发明的一个目的在于消除或减少上述缺点。

根据本发明的第一方面，提供了一种生产乙醇的方法，包括培养呼吸缺陷型酵母细胞，以及从该酵母细胞中分离乙醇，该细胞具有至少一种呼吸所需的核基因或其产物，其在生长培养基中无功能和/或被抑制。

“呼吸缺陷型酵母细胞”是指一种酵母细胞，它无线粒体介导的呼吸(即100％呼吸缺陷)，或者相对于其中至少一种呼吸所需的核基因或其产物是功能性的和/或未被抑制的相应酵母细胞，其呼吸降低至少60％、优选地至少75％、更优选地85％、以至更优选地95％。例如，可以突变亲代grande株(p⁺)的核基因或抑制一种基因产物，使得相对于未操作的亲代grande株而言，线粒体呼吸降低至少60％。

发明者发现，其中促进线粒体呼吸或为线粒体呼吸所需的核基因是非功能性的酵母细胞(或当其基因产物被抑制时)，对于巴斯德效应不敏感或敏感性低，并且具有相当于未操作的细胞且好于线粒体小菌落突变体的乙醇耐受性。因此，当用于乙醇生产时，根据本发明的方法使用的酵母细胞具有极大好处，因为不必要将细胞保持于严格厌氧条件中，并且，每批培养的酵母细胞的乙醇产量能达到比以前所知呼吸缺陷型酵母株可能达到的更高的浓度。这些细胞尤其可用于乙醇的商业生产，因为氧气供应不需要严格控制。此外，这些细胞不能在双峰生长期生长，所以不能将发酵产物(即乙醇)作为其次级底物代谢。这使得达到更高的最终滴度，并且也排除了快速阻止酵母培养(避免损失产量)的必要性。