[发明专利]抑制乳酸代谢和乙醇产生的重组耐酸酵母及使用其生产乳酸的方法

说明书

本发明公开了一种使用重组耐酸酵母生产乳酸的方法，该酵母抑制乳酸代谢和乙醇的产生。更具体地，公开了一种重组耐酸酵母，其减少了乳酸消耗反应并且被赋予了乳酸产生能力，从而表现出提高乳酸的产生并降低乙醇的产生的能力，并公开了使用该重组耐酸酵母生产乳酸的方法。

技术领域

本发明涉及抑制乳酸代谢和乙醇产生的重组抗酸酵母及使用该重组 抗酸酵母生产乳酸的方法，更具体地，涉及一种重组耐酸酵母，以及使 用该重组耐酸酵母生产乳酸的方法，在该重组抗酸酵母中乳酸消耗反应 (lactate consumption reaction)减少，乙醇产生被抑制，并且该重组耐酸酵 母被赋予乳酸产生能力，从而表现出提高的乳酸产生能力。

背景技术

传统的乳酸生产方法是使用乳酸菌进行的，包括进行发酵，同时使 用各种形式的Ca盐、Mg盐或中和剂(例如氨水)保持6-8的中性pH，以防止 由于乳酸菌产生的乳酸的积累而导致细菌死亡或停止生长。当发酵完成 时，分离微生物，并添加硫酸以将乳酸盐转化为乳酸并将乳酸转化为丙 交酯，同时由于难以从水中分离盐而将Ca盐以CaSO₄的形式去除。在该方 法中，产生的副产物CaSO₄的量大于乳酸的量，因此降低了工艺效率。

聚乳酸(PLA)是可生物降解的聚合物，其是通过将乳酸转化为丙交酯 并在其上进行开环聚合反应而制备的。原料乳酸是通过发酵生产的。PLA 广泛用于一次性食品容器中，并且具有可单独使用或在塑料中以组合物 或共聚物形式用于各种行业(包括汽车行业)的强度。此外，它是近年来在 3D打印中使用的代表性聚合物，并且是一种环保聚合物，当用于3D打印 机时，它会产生较少量的有害气体和气味。

同时，乳酸具有L型和D型旋光异构体。有各种各样的微生物群 (microbialgroup)，例如，主要产生L型旋光异构体的乳酸菌通常也产生约 5-10％的D型旋光异构体，而主要产生D型旋光异构体的菌株包括同时产 生D型和L型旋光异构体的菌株、同时产生D型旋光异构体和乙醇的菌株 等(Ellen I.Garvie,Microbiological Reviews,106-139,1980)。

通常，PLA通过发酵产生乳酸，然后将通过纯化工艺产生的乳酸转 化为丙交酯。为了转化为丙交酯，需要将乳酸转化为氢化形式的工艺， 并且pH通常在6-7的中性范围内以进行发酵，因此使用大量的硫酸将中性 pH改变为酸性pH。在该工艺中，产生大量的中和盐，并且由于中和盐的 价值低以及投资于去除这些中和盐的工艺的成本，经济可行性降低。

同时，就自然产生乳酸的乳酸杆菌(Lactobacillus)而言，必须使用大 量昂贵的营养物作为商业生产乳酸的培养基。营养成分的这种过度使用 极大地阻碍了下游聚合工艺或丙交酯用作中间体的情况下的丙交酯转化 工艺，为了获得高产率和高纯度的聚合物或其前体，需要进行纯化工艺(例 如吸附、蒸馏和离子交换)的费用，因此进一步增加了生产成本。为了解 决这些问题，已经提出了使用酵母的研究。众所周知即使使用廉价的营 养物，酵母也能进行生长/发酵，并且对酸性条件具有高度的抵抗力。

当使用在酸性条件下生长良好的酵母生产乳酸(以下称为“耐酸酵母”) 时，由于无需在发酵工艺中使用中和剂将培养基的pH维持在6-7，并且不 需要用于去除中和剂的下游纯化工艺，因此简化了发酵过程。此外，酵 母本身会产生代谢所需的许多成分，因此与细菌(尤其是乳杆菌)相比，可 以在营养物水平相对较低的培养基中进行培养，从而省去了下游纯化工 艺，并显著降低了生产成本。

但是，使用酵母生产乳酸的技术存在先决条件。先决条件是，作为 菌株发酵性能指标的乳酸的收率、生产率和浓度必须保持与乳酸菌性能 相似的高水平才能使该技术商业化应用。