副产物生成减少的用于生产2,3-丁二醇的重组微生物及利用其的2,3-丁二醇的生产方法与流程

本发明涉及副产物生成减少的用于生产2,3-丁二醇的重组微生物及利用其的2,3-丁二醇的生产方法。

背景技术：

1、2,3-丁二醇作为一种具有四个碳和两个羟基(-oh)的醇(ch3chohchohch3)，可以与用作合成橡胶制造工序原料物质的1,3-丁二烯(1,3-butadiene)、用作燃料添加剂及溶剂的甲基乙基酮(mek，methyl ethyl ketone)进行化学催化转化(ji et al.,biotechnol.adv.,29：351，2011)。并且，2,3-丁二醇可以与汽油(gasoline)混合用作辛烷值促进剂(octane booster)，因此，在工业领域中，属于非常重要的中间体(celinska etal.,biotechnol.adv.,27：715,2009)。

2、通过微生物生产的2,3-丁二醇属于具有巨大经济效益及工业实用价值的化学物质。当通过化学催化工序进行生产时，存在复杂且工序成本高的缺点，然而，当通过生物发酵及分离纯化工序进行生产时，不仅能够实现经济层面上的生产，而且，可用作食品、药品、农产品、化妆品等多种高附加值产品的原料。在历史上，已验证2,3-丁二醇可通过克雷伯氏菌(klebsiella)、肠杆菌(enterobacter)、沙雷氏菌(serratia)、大肠杆菌(escherichiacoli)、芽孢杆菌(bacillus)等多种微生物生产。其中，地衣芽孢杆菌(bacilluslicheniformis)拥有完善的菌株改良用遗传工具箱(genetic toolbox)，并且，因高温培养(thermophlic)特性而具有在发酵生产过程中防止污染、降低冷却成本、可同时糖化发酵等优点，尤其，因美国fda评价食品添加剂安全性指标(gras，generally recognized assafe)特性而将其视作极具工业利用价值的微生物。

3、与2,3-丁二醇生产相关的微生物开发研究主要朝着减少副产物的方向进行。代表性地，ji等人通过将野生型产酸克雷伯菌菌株暴露于作为一种物理/化学诱变方法的紫外线来成功抑制了作为副产物的有机酸的生成(ji et al.,biotechnol.lett.,30：731，2008)。除此之外，还尝试通过将离子束(ion be am)方式应用于肺炎克雷伯菌菌株，来提高生物质消耗率来提高2,3-丁二醇的生产(ma et al.,appl.microbiol.biotechnol.,82：49,2009)。并且，存在通过代谢工程抑制作为野生型克雷伯氏菌微生物主要副产物生成代谢途径的ldh途径及pflb途径来增加2,3-丁二醇生产能力的研究结果。

4、与此相反地，对于地衣芽孢杆菌(bacillus licheniformis)而言，由于野生型地衣芽孢杆菌具有强烈的粘液倾向，而且，主要代谢化学物质也表现出与克雷伯氏菌微生物群不同的特性，因此，在微生物发展策略层面上，需要其他接近方法。

5、所以，本发明人致力研究抑制副产物生成的重组地衣芽孢杆菌。

技术实现思路

1、技术问题

2、本发明的目的在于提供抑制副产物生成的用于生产2,3-丁二醇的重组微生物，优选地，提供重组地衣芽孢杆菌。

3、技术方案

4、为了实现上述目的，本发明提供用于生产2,3-丁二醇的重组微生物，其为具有2,3-丁二醇生物合成途径的微生物，选自由聚谷氨酸生物合成途径、左聚糖生物合成途径、乳酸生物合成途径及甘油生物合成途径组成的组中的一种以上被抑制。

5、并且，本发明提供用于生产2,3-丁二醇的重组微生物，其为具有2,3-丁二醇生物合成途径的微生物，选自由将谷氨酸转化为聚谷氨酸的途径、将蔗糖转化为左聚糖的途径、将丙酮酸转化为乳酸的途径及将甘油磷酸盐转化为甘油的途径组成的组中的一种以上被抑制。

6、并且，本发明提供的2,3-丁二醇的生产方法包括如下步骤：对本发明的用于生产2,3-丁二醇的重组微生物进行培养；以及从上述培养物回收2,3-丁二醇。

7、发明的效果

8、本发明的重组微生物因抑制副产物生成而适合于2,3-丁二醇生产。

技术特征：

1.一种用于生产2,3-丁二醇的重组微生物，其为具有2,3-丁二醇生物合成途径的微生物，其特征在于，选自由聚谷氨酸生物合成途径、左聚糖生物合成途径、乳酸生物合成途径及甘油生物合成途径组成的组中的一种以上被抑制。

2.根据权利要求1所述的用于生产2,3-丁二醇的重组微生物，其特征在于，聚谷氨酸生物合成途径为将谷氨酸转化为聚谷氨酸的途径。

3.根据权利要求1所述的用于生产2,3-丁二醇的重组微生物，其特征在于，左聚糖生物合成途径为将蔗糖转化为左聚糖的途径。

4.根据权利要求1所述的用于生产2,3-丁二醇的重组微生物，其特征在于，乳酸生物合成途径为将丙酮酸转化为乳酸的途径。

5.根据权利要求1所述的用于生产2,3-丁二醇的重组微生物，其特征在于，甘油生物合成途径为将甘油磷酸盐转化为甘油的途径。

6.根据权利要求1所述的用于生产2,3-丁二醇的重组微生物，其特征在于，当培养上述重组微生物时，粘性高分子、乳酸或甘油的生产量少于野生型微生物。

7.根据权利要求1所述的用于生产2,3-丁二醇的重组微生物，其特征在于，2,3-丁二醇的生产能力大于野生型微生物。

8.根据权利要求1所述的用于生产2,3-丁二醇的重组微生物，其特征在于，将谷氨酸转化为聚谷氨酸的途径被抑制，将蔗糖转化为左聚糖的途径、将丙酮酸转化为乳酸的途径及将甘油磷酸盐转化为甘油的途径未被抑制。

9.根据权利要求1所述的用于生产2,3-丁二醇的重组微生物，其特征在于，选自由将谷氨酸转化为聚谷氨酸的途径、将蔗糖转化为左聚糖的途径、将丙酮酸转化为乳酸的途径及将甘油磷酸盐转化为甘油的途径组成的组中的一种以上被抑制。

10.根据权利要求1所述的用于生产2,3-丁二醇的重组微生物，其特征在于，将谷氨酸转化为聚谷氨酸的途径及将蔗糖转化为左聚糖的途径被抑制，将丙酮酸转化为乳酸的途径及将甘油磷酸盐转化为甘油的途径未被抑制。

11.根据权利要求1所述的用于生产2,3-丁二醇的重组微生物，其特征在于，将谷氨酸转化为聚谷氨酸的途径、将蔗糖转化为左聚糖的途径及将丙酮酸转化为乳酸的途径被抑制，将甘油磷酸盐转化为甘油的途径未被抑制。

12.根据权利要求1所述的用于生产2,3-丁二醇的重组微生物，其特征在于，将谷氨酸转化为聚谷氨酸的途径、将蔗糖转化为左聚糖的途径、将丙酮酸转化为乳酸的途径及将甘油磷酸盐转化为甘油的途径被抑制。

13.一种2,3-丁二醇的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及用于生产2,3‑丁二醇的重组微生物，其为具有2,3‑丁二醇生物合成途径的微生物，选自由将谷氨酸转化为聚谷氨酸的途径、将蔗糖转化为左聚糖的途径、将丙酮酸转化为乳酸的途径及将甘油磷酸盐转化为甘油的途径组成的组中的一种以上被抑制。并且，本发明涉及利用上述用于生产2,3‑丁二醇的重组微生物生产2,3‑丁二醇的方法。

技术研发人员：宋赞右,宋孝鹤,C·拉特纳辛格,朴钟明
受保护的技术使用者：GS加德士
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24