[发明专利]生产醇的方法

说明书

发明领域

本发明涉及从碳源生产高级醇的生物技术方法。具体而言，该方法使用重组细胞用于从碳源生产高级醇。

发明背景

丁醇和高级醇具有几种用途，包括用作燃料。例如，在未来，丁醇可以代替汽油，因为这两种燃料的能量含量几乎相同。此外，与例如乙醇相比，作为替代燃料的丁醇具有几种其他优异的特性。这些包括，与乙醇相比，丁醇具有较高的能量含量，较少“挥发”且易于运输。与汽油相比，丁醇也被认为较少“挥发”。由于这些原因和更多原因，丁醇和/或相关的高级醇已经存在目前的潜在市场。丁醇和其他高级醇也被用作工业溶剂。高级醇也用于香水和化妆品工业中。例如，己醇通常用于香水工业中。

目前，丁醇和其他高级醇主要从石油制造。这些化合物是通过裂化汽油或石油而获得，这是对环境有害的。此外，由于这些起始材料的成本将与石油价格相关(未来石油价格预期上涨)，因此相对于石油价格的上涨，丁醇和其他高级醇的价格可能也将上涨。因此，本领域需要找到高级醇生产的替代来源。

在历史上(1900年代-1950年代)，生物丁醇在发酵过程中由玉米和糖蜜制造，所述发酵过程还产生丙酮和乙醇，并且通常与某些生产丁醇的细菌诸如丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)和拜氏梭菌(Clostridium beijerinckii)一起被称为ABE(丙酮、丁醇、乙醇)发酵。这种方法最近再次获得流行，在绿色能源中重新产生兴趣。然而，“玉米淀粉丁醇生产”过程需要大量的耗能步骤，包括农业玉米-作物栽培、玉米-谷物收获、玉米-谷物淀粉加工和淀粉至糖至丁醇发酵。“玉米淀粉丁醇生产”过程也可能消耗几乎与其产物丁醇的能量值一样多的能量。

Alfol®醇方法是一种用于使用有机铝催化剂从乙烯生产高级醇的方法。该反应产生直长链伯醇(C₂-C₂₈)。该方法使用铝催化剂来使乙烯寡聚化并使所得烷基被氧化。然而，这种方法产生了广谱的醇，并且维持分布模式。这种恒定的模式限制了生产者只生产需求量最大或具有最高经济价值的特定醇范围的能力。另外，反应中所需的气体必须非常干净，并且需要有独特的气体组成来成功地进行反应。

WO2009100434也描述了从碳水化合物生产丁醇和己醇的间接方法。该方法包括产同质乙酸发酵(homoacetogenic fermentation)以产生乙酸中间体，其然后化学转化为乙醇。然后将乙醇和乙酸中间体的剩余部分用作产酸发酵中的底物以产生丁酸和己酸中间体，然后将其化学转化为丁醇和己醇。然而，该方法使用昂贵原材料诸如碳水化合物，并且具有两个额外的工艺步骤，酯的形成和酯的化学氢化，这使得该方法不仅更长，而且导致沿途有用材料的损失。

Perez, J.M., 2012公开了在合成气存在的情况下使用扬氏梭菌(Clostridium ljungdahlii)将短链羧酸转化成其相应的醇的方法。然而，必须添加短链羧酸作为转化为相应高级醇的底物。

因此，目前可用的高级醇生产方法具有在气态底物向发酵液的质量转移中的限制，低生产率，和低终产物浓度，导致产品纯化的较高能源成本。

因此，除了纯基于石油或基于玉米的来源之外，还希望找到更可持续的原材料作为经由生物技术方式的丁醇和其他高级醇生产的原料，所述生物技术方式也对环境引起较小的损害。具体而言，需要从可持续的原材料简单且有效地一锅式(one-pot)生物技术生产丁醇和其它高级醇。

发明描述

本发明提供了已遗传修饰以生产至少一种高级醇的细胞。具体而言，所述细胞可能够将乙醇和/或乙酸转化为至少一种高级醇。即，所述细胞可以被遗传修饰以相对于野生型细胞更高的表达水平表达酰基-CoA还原酶。这是有利的，因为可以使用单一细胞来从非基于石油的来源诸如乙醇和/或乙酸生产高级醇。而且，使用重组细胞使得生产高级醇的方法更有效。

根据本发明的一个方面，提供了能够生产至少一种高级醇的微生物细胞，其中所述细胞被遗传修饰以包含至少一种酰基-CoA还原酶(E₁₁) (EC.1.2.1.10)相对于其野生型细胞的增加表达。