盐碱条件下甘油向1,3-丙二醇的转化的利记博彩app
【专利说明】盐碱条件下甘油向1，3-丙二醇的转化
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2013年9月6日提交的、题为"盐碱条件下甘油向1,3-丙二醇的转化" (Conversion of Glycerol to 1,3-Propanediol Under Haloalkaline Conditions)的美 国临时专利申请系列号61/874,752的优先权，该文的全部内容通过引用纳入本文。
[0003] 序列表
[0004] 本申请包含计算机可读形式(CRF)的序列表，其W名为"序列表"的ASCn文本格式 (2014年8月28日生成，大小为20邸)提交。CRF的内容通过引用纳入本文。
[0005] 背景
技术领域
[0006] 本发明将提供一种供于生物柴油公司从废产物(甘油)形成有价值的产物（1,3-丙 二醇）的方法。
[0007] 相关技术的描述
[000引化学废料能够回收成有用的化合物。随着近期生物柴油生成的激增，甘油已经从 相对特殊的日用品成为了严重过度生成的废产物。许多大型化学与农业公司已试图寻找甘 油的高效转化方式。一种主要工艺是通过微生物代谢将甘油转化成1,3-丙二醇。已经成功 地鉴定了能够进行该反应的微生物菌株;然而，其在商业上可能不太可行，因为粗甘油产物 需要被处理。考虑到经济上的可行性，该工艺必须能够采用有限的处理就能将粗甘油产品 转化成1,3-丙二醇。例如，1,3-丙二醇，作为许多常见产物的构件块(building block)常用 于化学工业，所述常见产物例如粘合剂、香料和香水、个人护理产品，W及涂料诸如漆。目 前，1,3-丙二醇从粗油组分、丙締或环氧乙烧，或源自玉米的葡萄糖合成。然而，用于回收化 学废料的常见的化学加工设及使处理流对于用于生物转化的细菌来说更具耐受性。通过添 加大量的酸或碱，或采用大量的能量来移除盐和杂质，工业上提供适于非极端微生物生存 的条件。甘油是生物柴油生成的另一种常见废产物，其可被转化成有用的化合物。随着近期 生物柴油生成的激增，甘油已经从相对特殊的日用品成为了严重过度生成的废产物。许多 大型化学与农业公司已试图寻找甘油的高效转化方式。主要处理目标之一是通过微生物代 谢将甘油转化成1，3-丙二醇（图1)。已经成功地鉴定了能够进行该反应的微生物菌株;然 而，其在商业上可能不太可行，因为粗甘油产物需要被处理。就甘油会增加施于细菌上的压 强而言，甘油的作用方式与盐非常类似。考虑到经济上的可行性，该工艺必须能够采用有限 的处理就能将粗甘油产品转化成1,3-丙二醇。因此，仍需要将化学废料转化成有用的化合 物和产物的改善的方法。
【发明内容】
[0009]本发明通过提供一种生成1,3-丙二醇的方法而解决了上述问题。所述方法包括使 盐厌氧菌化alanaerobium)与甘油源发酵，由此产生1,3-丙二醇。发酵可在高抑和高盐浓度 下进行，并且无需从甘油原料移除杂质。可通过向发酵培养物补充维生素 Bi2来提高发酵转 化率。
[0010]附图的简要说明
[OOW 图1说明将甘油转化成1,3-丙二醇的过程；
[001^ 图視盐厌氧菌嗜盐碱(haloalkaliphilic)物种的扫描电子显微镜(SEM)照片； [001引图視甘油消耗的散点图；
[0014] 图4是甘油消耗的散点图；
[0015] 图5是1,3-丙二醇生成的散点图；
[0016] 图6是1,3-丙二醇生成的散点图；
[0017] 图7显示的散点图显示峰高度和峰面积之间的甘油浓度比较；
[0018] 图8显示的散点图显示峰高度和峰面积之间的1,3-丙二醇浓度比较;和
[0019] 图9的图显示增加维生素 Bi2的浓度对1,3-丙二醇生成(转化)的影响。
[0020] 优选实施方式详述
[0021] 本发明提供一种用于发酵生成1,3-丙二醇的方法，该方法无需进行当前所需步 骤:预处理、脱盐或中和W降低原料或发酵培养基的盐度或抑，或移除通常存在于粗原料中 的废料副产物。本发明方法能够经调整W适应更大规模、商业或工业应用W从化学废料的 微生物发酵中生成作为有用前体物质的1,3-丙二醇，所述化学废料具体是包含甘油或甘油 源的化学废原料，所述方法W低成本且环境友好的方式进行。
[0022] 本发明方法采用能够在未处理的化学废料的存在下旺盛生长的极端微生物。具体 而言，优选微生物是产氨盐厌氧菌化alanaerobium hy化ogeniformans) (ATCC专利保藏编 号PTA-10410,保藏于2009年10月13日），其在高抑(约pH 11，其类似于洗涂清洁剂)和高盐 浓度(7%盐，是海洋水平的两倍)的条件下生长。在用于产生生物燃料(如乙醇和氨）的经处 理的生物质，W及在生物柴油生成过程中生成的粗甘油中存在运些条件。
[0023] 化学废原料的发酵采用能够在高碱和超盐条件生成1,3-丙二醇的嗜盐碱微生物 完成。产氨盐厌氧菌能够在pH 11和7%盐的极端条件下，将甘油，生物柴油生成的常见废产 物，转化成为1,3-丙二醇。在优选实施方式中，采用该方法能获得约55%的转化率。有利的 是，该微生物还能在包含多达1M甘油的培养基中生长，并且能够在包含粗废料甘油的溶液 中旺盛生长。
[0024] 不同于盐厌氧菌化alanaerobium)属的其它成员，该微生物是高度嗜碱性的，并且 在约10.5至约11的抑下有最优生长。用于本发明方法的合适的微生物优选地具有包含SEQ ID N0:1(或由SEQ ID N0:1组成）的16S核糖体DNA(rDNA)序列，或与SEQ ID N0:1具有至少 98%序列同源性，且更优选地，与SEQ ID N0:1具有至少99%序列同源性的16S rDNA序列。 合适的微生物将优选地具有编码甘油脱水酶或有甘油脱水酶活性的酶的至少一个基因，并 且优选地具有编码甘油脱水酶或有甘油脱水酶活性的酶的内源性基因。在一个或多个实施 方式中，所述微生物包含内源性DNA序列，所述内源性DNA序列含有（或由其组成）SEQ ID NO: 2或与SEQ ID NO: 2具有至少98%序列同源性、更优选与SEQ ID NO: 2具有至少99%序列 同源性的序列。在一个或多个实施方式中，所述微生物包含编码内源性蛋白质的基因，所述 内源性蛋白质含有（或由其组成）SEQ ID N0:3,或与SEQ ID N0:3具有至少98%序列同源 性、更优选地与SEQ ID NO:3具有至少99%序列同源性的序列，。
[0025] 合适的微生物将优选具有编码含铁醇脱氨酶或有醇脱氨酶活性的酶的至少一个 基因，并且优选地，编码含铁醇脱氨酶或具有醇脱氨酶活性的酶的内源性基因。在一个或多 个实施方式中，所述微生物包含内源性DNA序列，所述内源性DNA序列含有(或由其组成）SEQ ID NO:4或与SEQ ID NO:4具有至少98%序列同源性、更优选与SEQ ID NO:4具有至少99% 序列同源性的序列。在一个或多个实施方式中，所述微生物包含编码内源性蛋白质的基因， 所述内源性蛋白质含有(或由其组成)SEQ ID N0:5,或与SEQ ID N0:5具有至少98%序列同 源性、更优选地与SEQ ID N0:5具有至少99%序列同源性的序列。在一个或多个实施方式 中，所述微生物包含内源性DNA序列，所述内源性DNA序列含有(或由其组成）SEQ ID N0:6， 或与SEQ ID N0:6具有至少98%序列同源性、更优选与SEQ ID N0:6具有至少99%序列同源 性的序列。在一个或多个实施方式中，所述微生物包含编码内源性蛋白质的基因，所述内源 性蛋白质含有（或由其组成）SEQ ID N0:7,或与SEQ ID N0:7具有至少98%序列同源性、更 优选地与SEQ ID N0:3具有至少99%序列同源性的序列。合适的微生物包括保留了产氨盐 厌氧菌的嗜盐碱性质的微生物的突变体和衍生物(子代）。突变体(例如上述序列中缺失、插 入和/或替代一个碱基)包括在所述微生物的传代或培养中自发发生的那些，W及故意突变 的那些。在一个或多个实施方式中，