CN102272316A - 蔗糖作为底物用于发酵产生1,2-丙二醇的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通过发酵产生1，2-丙二醇的方法，包括：在包含蔗糖来源的适当培养基中培养产生1，2-丙二醇的微生物，和回收产生的1，2-丙二醇，其中所述微生物能够利用蔗糖作为唯一的碳源以供产生1，2-丙二醇。在本发明一个优选的方面，所述蔗糖来源从植物生物质获得，且具体而言为甘蔗汁。

Description

蔗糖作为底物用于发酵产生1,2-丙二醇的用途
本发明涉及发酵工艺，涉及微生物，并涉及可用于发酵的底物。具体而言，本发明涉及通过发酵从含有蔗糖的培养基，特别是从植物生物质产生1，2-丙二醇。
1，2-丙二醇或丙二醇，一种C3二醇，是广泛使用的化学物。其为不饱和聚酯树脂、液体洗涤剂、冷却剂、用于飞行器的抗冻和消冰流体的组分。丙二醇自从1993-1994年以来作为乙烯衍生物的替代品而使用增加，因为乙烯衍生物被认为比丙烯衍生物更具毒性。
目前，1，2-丙二醇是通过化学手段使用丙烯氧化物水合工艺产生的，其消耗大量的水。丙烯氧化物可通过两种方法任一产生，一种使用表氯醇(epichlorhydrin)，而另一种使用过氧化氢。两种路线均使用高度有毒的物质。此外，过氧化氢路线生成副产物如叔丁醇和1苯基乙醇。为了使丙烯的产生有利可图，必需为这些副产物找到用途。化学路线通常产生外消旋的1，2-丙二醇，而两种立体异构体(R)1，2-丙二醇和(S)1，2-丙二醇均各自适用于某些应用(例如，作为特种化学品和药物产品的手性起始材料)。
现有技术
产生1，2-丙二醇的化学工艺的不利之处使得生物合成为有吸引力的替代手段。对于通过微生物从糖天然产生1，2-丙二醇，表征了两条路线。在第一条路线中，将6-脱氧糖(例如L-鼠李糖或L-岩藻糖)切割为磷酸二羟丙酮和(S)-乳醛，其可进一步还原为(S)-1，2-丙二醇(Badia等，1985)。该路线在大肠杆菌中起作用，但由于脱氧己糖居高不下的成本，这并不能得到经济上可行的工艺。第二条路线是通过糖酵解途径继以甲基乙二醛途径代谢常见的糖(例如葡萄糖或木糖)。将磷酸二羟丙酮转化为甲基乙二醛，其可还原为乳醛或丙酮醇。然后这两种化合物可进行第二还原反应得到1，2-丙二醛。(R)-1，2-丙二醛的天然生产者，如楔形梭菌(Clostridium sphenoides)和热解糖热厌氧杆菌(Thermoanaerobacter thermosaccharolyticum)使用该途径。已经使用这两种生物从不同的糖即单糖(对于己糖，D-葡萄糖、D-甘露糖、D-半乳糖，而对于戊糖，D-木糖或L-***糖)或二糖(乳糖或纤维二糖)或混合物产生1，2-丙二醇(Tran Din和Gottschalk，1985，Cameron and Cooney，1986，Sanchez-Rivera等，1987，Altaras等，2001)。获得的最佳性能是9g/l的效价和来自葡萄糖0.2g/g的得率(Sanchez-Rivera等，1987)。然而，对于用这些生物获得的性能的改进很可能是受限的，由于缺乏可用的遗传工具。相同的合成途径在大肠杆菌或其他肠杆菌中起作用，而Cameron团队(Cameron等，1998，Altaras和Cameron，1999，Altaras and Cameron，2000)和Bennett团队(Huang等，1999，Berrios-Rivera等，2003)已经进行了几项关于用限于D-葡萄糖或D-果糖的碳源在该生物中产生1，2-丙二醇的研究。在厌氧的分批补料发酵器中获得的最佳结果为产生4.5g/l 1，2-丙二醇，而来自葡萄糖的得率为0.19g/g(Altaras和Cameron，2000)。用相同方法获得的，但具有较低效价和得率的结果还描述于专利WO98/37204，尽管其使用不同的碳源，即半乳糖、乳糖、蔗糖和木糖，但其也使用了葡萄糖。用二糖(乳糖和蔗糖)获得的效价非常低(分别为6mg/l和7mg/l)。在专利申请WO 2005/073364中描述了用理性设计然后进化的大肠杆菌株的较佳的产生结果。获得了1.8g/l的1，2-丙二醇效价，得率为0.35g/g消耗的葡萄糖。1，2-丙二醇和羟基丙酮的产生还描述于专利WO99/28481，其使用重组酵母。
用于发酵培养基中的碳源通常由糖类组成，所述糖类主要来源于植物。蔗糖是来源于糖植物如糖甜菜、甘蔗、甜高粱、糖枫、桄榔(sugar palms)或蓝叶龙舌兰(blue agave)。淀粉是植物中最丰富的储藏糖类。最重要的淀粉来源是谷类(玉米、小麦、稻)、木薯(manioc)、甘薯和马铃薯。大部分微生物并不代谢淀粉，但其可由淀粉工业加工为可发酵的原料。菊糖或菊糖样聚合物(主要由果糖单元组成)是植物中第二丰富的储藏糖类，并见于菊苣、菊芋或大丽花。由纤维素、半纤维素和木质素组成的木质纤维素生物质也是有望的糖源，但仍处于开发中(Peters，2006)，由于生物技术产生的商品化学物的成本主要涉及原材料的成本(即发酵底物的成本)，对于工业规模的生产，使用精制糖如葡萄糖或蔗糖并非经济上可持续的选择。需要保留高可发酵糖含量的较廉价的底物。在此方面，来自糖工业的含有蔗糖的碳源代表着良好的选项。
蔗糖是从含有16至24％糖的糖甜菜通过糖甜菜加工在几个步骤中产生的。将经清理和洗涤的甜菜切为称为甜菜丝的长条，将其用热水通过扩散提取以获得称为原汁(raw juice)的蔗糖汁，并含有10至15％蔗糖。第二步是通过使用石灰碱化然后用二氧化碳碳酸化以去除杂质并获得稀汁(thin juice)从而纯化原汁。蒸发工艺通过去除水增加了稀汁中蔗糖浓度以获得具有50至65％蔗糖含量的浓汁(thick juice)。然后将该浓缩蔗糖汁结晶，并通过离心分离晶体，然后洗涤并干燥得到纯糖。可进行一个或多个结晶步骤以获得多种纯度级别的蔗糖。糖甜菜加工的副产物包括浆(pulp)(其为用尽的甜菜丝)和糖蜜(来自结晶的剩余母液，其仍具有40至60％的蔗糖含量)。
糖工业还从甘蔗(7至20％蔗糖含量)产生蔗糖。清理收获的甘蔗，然后进行磨制工艺以提取汁。破坏并磨碎甘蔗的结构，同时用水提取蔗糖以获得原汁。耗尽糖的粉碎的甘蔗称为甘蔗渣。该残余物主要用作燃料源以生成工程用汽。然后通过添加石灰并加热来澄清原汁，而将澄清的汁与沉淀分离。该工艺的最后步骤，蒸发获得浓缩的糖浆和结晶基本上与糖甜菜加工是相同的。甘蔗加工的副产物包括甘蔗渣，来自原汁澄清的滤饼，和不同类型的糖蜜，仍含有相当量的蔗糖。
来自糖工艺的不同的含有蔗糖的中间物、产物或副产物(原汁、稀或澄清的汁、浓汁、蔗糖糖浆、纯蔗糖、糖蜜)可充当发酵原料。举例而言，巴西的糖工业将澄清的甘蔗汁用于乙醇产生以使用其作为汽油的替代品。最近文献中使用含蔗糖的粗产品的实例包括通过运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)从糖甜菜扩散汁(diffusion juice)产生乙醇(Beckers等，1999)，通过大肠杆菌从糖蜜产生D-乳酸(Shukla等，2004)以及通过德氏乳杆菌(Lactobacillusdelbrueckii)从甘蔗糖蜜、甘蔗汁或糖甜菜汁产生D-乳酸(Calabia等，2007)。
已经表征了蔗糖阳性细菌(即能够利用蔗糖的细菌)中两个不同的用于摄取和利用蔗糖的***。
第一个是基于磷酸烯醇丙酮酸(PEP)依存性蔗糖磷酸转移酶***(蔗糖PTS)，其中摄取蔗糖，并使用磷酸烯醇丙酮酸(PEP)作为供体磷酸化蔗糖以得到胞内的蔗糖-6-磷酸。然后将蔗糖-6-磷酸通过转化酶水解为D-葡萄糖-6-磷酸和D-果糖。将D-果糖通过ATP依存性果糖激酶进一步磷酸化为D-果糖-6-磷酸，然后可进入中央代谢途径。此种***已描述于几种细菌物种中，既有革兰氏阳性的又有革兰氏阴性。在肠杆菌科中，多于90％的野生型克雷伯氏菌属(Klebsiella)，但少于50％的埃希氏菌属(Escherichia)和少于10％的沙门氏菌属(Salmonella)株为蔗糖阳性的。
已从沙门氏菌属分离了携带编码蔗糖PTS的基因scrKYABR的接合质粒pUR400(Schmid等，1982，Schmid等，1988)。
第二个非PTS***更近期在大肠杆菌EC3132中发现(Bockmann等，1992)。该***涉及编码蔗糖：质子共运输转运***(CscB)、果糖激酶(CscK)、转化酶(CscA)和蔗糖特异性阻抑物(CscR)的cscBKAR基因。
大肠杆菌K12及其衍生物(包括MG1655)无法利用蔗糖。然而该能力可通过转移编码两个前述***的基因来赋予。这表现为将质粒pUR400转移至大肠杆菌K12(Schmid等，1982)或将不同的携带cscBKAR基因的质粒(包括pKJL101-1)转移至大肠杆菌蔗糖阴性株(Jahreis等，2002)。对于工业应用，在大肠杆菌K12中记录了从蔗糖产生色氨酸(Tsunekawa等，1992)，在携带pUR400质粒的大肠杆菌中显示了氢产生(Penfold和Macaskie，2004)，以及通过转移PTS和非PTS两种***产生不同的氨基酸报道于专利申请EP1149911。
Cameron和Cooney(1986)提及在热解糖梭菌(Clostridiumthermosaccharolyticum)(之后重命名为热解糖热厌氧杆菌，T.thermosaccharolyticum)中从蔗糖产生1，2-丙二醇，但记录仅为痕量，而用其他碳源获得了高于3g/的量而得率高于0.1g/g底物。
从蔗糖产生1，2-丙二醇还提及于专利申请WO98/37204。然而，用质粒pSEARX转化的大肠杆菌AA200株仅从10g/l蔗糖产生7mg/l的1，2-丙二醇，而相同的微生物从单糖产生了49至71mg/l的1，2-丙二醇。该非常低的产量的数字使人怀疑这些生物是否切实具有从蔗糖产生1，2-丙二醇的能力。根据我们的看法，来源于大肠杆菌K12的AA200株不应具有输入然后代谢蔗糖的能力。
这些之前的报道清楚地表明对于本领域技术人员，使用蔗糖产生1，2-丙二醇并非良好的选择。
令人意想不到的是，通过将不同的用于蔗糖利用的***引入不能利用蔗糖的大肠杆菌株，本发明人能够获得从蔗糖产生1，2-丙二醇的改进的得率。
此外，本发明人阐明了任何含蔗糖培养基，如来自植物原料的汁或糖蜜，可用作发酵产生1，2-丙二醇的底物。
发明内容
本发明涉及通过发酵产生1，2-丙二醇的方法，包括：
·在包含蔗糖来源的适当培养基中培养产生1，2-丙二醇的微生物，和
·回收产生的1，2-丙二醇，
其中所述微生物能够利用蔗糖作为唯一的碳源以供产生1，2-丙二醇。
具体而言，本发明描述了能够使用蔗糖作为唯一碳源的修饰的微生物的用途，所述蔗糖从生物质获得，特别是从植物生物质获得。
具体实施方式
如本文中使用的下述术语可用于诠释权利要求书和说明书。
根据本发明，术语“培养(cultivating/culture)”、“生长”和“发酵”可互换使用，指在含有简单碳源的适当生长培养基中生长细菌。发酵是可在有氧、微氧(microaerobic)或厌氧条件下进行的经典工艺。
根据本发明术语“适当的培养基”指适用于生长微生物的已知分子组成的培养基。具体而言，所述培养基至少含有磷源和氮源。所述适当的培养基例如为适用于所用细菌的已知确定组分的矿物质培养基，含有至少一种碳源。所述适当的培养基还可指任何包含氮源和/或磷源的液体，所述液体添加至和/或混合至蔗糖来源。具体而言，用于肠杆菌科的矿物质生长培养基可因此与M9培养基(Anderson，1946)、M63培养基(Miller，1992)或如由Shaefer等(1999)限定的培养基，特别是下述命名为MML11PG1_100的基本培养基具有相同或类似的组成：
表1：用葡萄糖作为碳源的基本培养基MML11PG1_100的组成
Figure BDA0000073989510000051
Figure BDA0000073989510000061
用氢氧化钠将该培养基的pH调整至6.8。
在该培养基中，碳源“葡萄糖“可用任何其他碳源替代，特别是用蔗糖或任何含蔗糖的碳源如甘蔗汁或糖甜菜汁替代。
用于梭菌科(Clostridiaceae)的生长培养基可与Clostridial Growth Medium(CGM，Wiesenborn等，1987)或如Monot等(1982)或Vasconcelos等(1994)给出的矿物质生长培养基具有相同或类似的组成。
术语“蔗糖”指葡萄糖和果糖由α(1，2)糖苷键连接的二糖，其分子式为C12H22O11。其***命名为α-D-葡萄糖吡喃糖基-(1
Figure BDA0000073989510000062
2)-β-D-果糖呋喃糖苷。
术语“蔗糖来源(sucrose source/source of sucrose)”指任何含有不同浓度的蔗糖，特别是1至100％蔗糖的液体或固体培养基。
术语“产生1，2-丙二醇”意指在培养液中微生物的产生可由本领域技术人员已知的标准分析手段毫无疑义地记录。用于定量1，2-丙二醇的优选技术，HPLC，对该化合物定量的限度是25mg/l。因此，根据本发明术语“产生1，2-丙二醇”意指产生水平必须为25mg/l以上。
术语“能够利用蔗糖作为唯一碳源”表明所述微生物可在含有蔗糖作为唯一碳源的培养基中生长。因此，“能够利用蔗糖作为唯一碳源产生1，2-丙二醇的微生物”的定义指该微生物，当生长于含有蔗糖作为唯一碳源的培养基时，可产生至少25mg/l的1，2-丙二醇。然而，可理解的是，在本发明产生1，2-丙二醇的方法中，培养基中的蔗糖来源除了蔗糖之外可包含另外的碳源如己糖(如葡萄糖、半乳糖或乳糖)、戊糖、单糖、二糖(如蔗糖、纤维二糖或麦芽糖)、寡糖、淀粉或其衍生物、半纤维素、甘油及其组合。
根据本发明的一个优选方面，所述微生物经遗传修饰能够利用蔗糖作为唯一的碳源以产生1，2-丙二醇。
在本发明的一个具体实施方案中，所述微生物包含编码PTS蔗糖利用***的功能基因。PTS蔗糖利用***为基于通过磷酸烯醇丙酮酸(PEP)依存性蔗糖磷酸转移酶***(Sucrose-PTS)转运蔗糖的用于蔗糖利用的***。磷酸转移酶***将糖(例如蔗糖或葡萄糖)的转运与使用PEP作为磷酸供体磷酸化该糖偶联。在转运入细胞之后，蔗糖磷酸由转化酶被切割为葡萄糖-6-磷酸和果糖。然后果糖由果糖激酶磷酸化为果糖-6-磷酸。编码该PTS蔗糖利用***的基因可由调节蛋白调控。
在本发明的一个优选方面，所述微生物天然表达下述基因，或经修饰引入下述基因：来自沙门氏菌属的scrKYABR(scrK编码果糖激酶，scrY编码孔蛋白(porin)，scrA编码蛋白IIBC，scrB编码蔗糖-6-P转化酶，scrR编码阻抑物)。携带所述基因scrKYABR的接合质粒pUR400可用于转化该微生物。这些基因可全部一起组合使用，或以任何包含至少这些基因之一的组合使用。具体而言，可忽略基因scrR。
根据本发明，这些基因的命名具有更加一般的含意，并涵盖其他微生物中的相应基因。使用这些来自沙门氏菌属的基因的Genbank参照文献，本领域技术人员可确定沙门氏菌属以外的其他生物中的等同基因。
鉴定同源序列及其百分比同源性的手段对于本领域技术人员是公知的，且特别地包括BLAST程序，其可在网站http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/上以该网站所示的缺省参数使用。获得的序列可使用例如程序CLUSTALW(http://www.ebi.ac.uk/clustalw/)以这些网站上所示的缺省参数进行利用(比对)。
PFAM数据库(隐藏马尔科夫模型和比对的蛋白家族数据库http://www.sanger.ac.uk/Software/Pfam/)是蛋白序列比对的大集合。每个PFAM使得可能显现多重比对，观察蛋白域，衡量生物之间的分布，访问其他数据库和显现已知蛋白的结构。
COG(蛋白正向进化同源基团簇http://www.ncbi.nlm.nih.gov/COG/)是通过比较源自代表14个主要***发生谱系的66个经完整测序的单细胞基因组的蛋白序列而获得的。每个COG由至少三条谱系限定，使得能够鉴定古老的保守域。
目前本领域技术人员使用几种技术将DNA引入细菌株。一种优选的技术是电穿孔，其对于本领域技术人员是公知的。
在本发明的另一个实施方案中，所述微生物包含编码非PTS蔗糖利用***的功能基因。非PTS蔗糖利用***是基于通过独立于磷酸烯醇丙酮酸的***转运蔗糖的蔗糖利用的***。在转运入细胞之后，蔗糖由转化酶切割为葡萄糖和果糖。然后果糖由果糖激酶磷酸化为果糖-6-磷酸，而葡萄糖由葡萄糖激酶磷酸化为葡萄糖-6-磷酸。编码该非PTS蔗糖利用***的基因可由调节蛋白调控。在本发明的一个优选方面，所述微生物天然表达或经修饰引入下述来自大肠杆菌EC3132的基因，即编码蔗糖：质子共运输转运***(cscB)、果糖激酶(cscK)、转化酶(cscA)和蔗糖特异性阻抑物(cscR)的基因cscBKAR。这些基因可全部一起组合使用，或以包含这些基因至少之一的组合使用。具体而言，可忽略基因cscR。还可使用来自其他生物的同源基因。
根据本发明这些基因的命名具有更加一般的含意，并涵盖其他微生物中的相应基因。使用来自大肠杆菌的基因的Genbank参考文献，本领域技术人员可确定在大肠杆菌之外的其他生物中的等同基因(见上)。
在本发明的一个具体方面，所述微生物的特征在于1，2-丙二醇生物合成途径的改进的活性。优化用于产生1，2-丙二醇的微生物已广泛地公开于专利申请WO 2005/073364、WO 2008/116853、WO 2008/116852和WO2008/116848，其通过提述并入本文。
本发明的微生物为细菌、酵母或真菌。
优选地，所述微生物选自下组：肠杆菌科(Enterobacteriaceae)、芽孢杆菌科(Bacillaceae)、梭菌科(Clostridiaceae)、链霉菌科(Streptomycetaceae)和棒杆菌科(Corynebacteriaceae)。
更优选地，所述微生物选自下组：大肠杆菌(Escherichia coli)、肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)、热解糖热厌氧杆菌(Thermoanaerobacteriumthermosaccharolyticum)、楔形梭菌(Clostridium sphenoides)或酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。
发酵工艺的培养条件可由本领域技术人员方便地限定。具体而言，细菌在20℃-55℃，优选25℃-40℃，并对于梭菌科优选35℃而对于肠杆菌科优选37℃的温度进行发酵。
该工艺可以以分批过程、批次补料过程或连续过程进行。发酵为可在有氧、微氧或厌氧条件下进行的经典工艺。
“在有氧条件下”意指通过将氧气溶解于液相将该气体提供予培养物。这可通过(1)将含氧气体(例如空气)喷射入液相或(2)振荡含有培养基的容器以将包含于顶部空间的氧转入液相来获得。在有氧条件下而非厌氧条件下发酵的有利之处在于作为电子受体的氧的存在改进了菌株以ATP形式产生更多能量以供细胞过程的能力。因此所述株改进了其一般代谢。
微氧条件定义为其中低百分比的氧(例如，使用含有0.1至10％氧，用氮补充至100％的气体混合物)溶解于液相的培养条件。
厌氧条件定义为其中没有将氧提供予培养基的培养条件。严格厌氧条件是通过将惰性气体如氮气喷射入培养基以去除痕量其他气体来获得的。可使用硝酸盐作为电子受体以改进株的ATP产生并改进其代谢。
在本发明的一个具体方面，所述蔗糖来源从生物质获得，特别是从植物生物质获得。可将整个植物或植物的任何具体部分用以制备用作蔗糖来源的原材料。该制备可基于任何本领域技术人员已知的处理以从含蔗糖的植物生物质提取蔗糖。
在本发明的一个优选方面，所述蔗糖来源是来自选自下组的植物：甘蔗、糖甜菜、甜高粱、糖枫、桄榔和蓝叶龙舌兰。
具体而言，蔗糖来源可从甘蔗或糖甜菜获得。
根据本发明可使用不同形式的蔗糖来源，如作为汁，浓缩汁，糖浆，经澄清的汁，糖蜜或结晶蔗糖。
优选形式是来自甘蔗的原汁，直接从植物提取而未经任何处理。简言之，在用于提取汁的磨制工艺之前清理收获的甘蔗。破坏然后磨碎甘蔗的结构，同时用水提取蔗糖以获得原汁。
然后可将所述原汁通过添加石灰并加热来澄清，而将经澄清的汁与沉淀物分开。通过蒸发获得浓缩的糖浆。
在本发明的另一个实施方案中，所述蔗糖来源可为甘蔗或糖甜菜工业的终产物、中间产物或副产物。
由于一些粗蔗糖来源，特别是如上所述从生物质获得的那些，除了碳源之外还含有可用于微生物生长的其他营养物，用于微生物生长的适当培养基可设计为或者仅使用该蔗糖来源(即该适当培养基由所述蔗糖来源组成)，或者用磷源和/或氮源补充该蔗糖来源。
优选地，所述蔗糖来源包含至少7％蔗糖。
实施例
实施例1：两个产生1，2-丙二醇并能够利用蔗糖作为唯一碳源的大肠杆菌株的构建
如WO2008/116852中所述获得在厌氧条件下在恒化器培养中进化、并适于在基本培养基中生长的大肠杆菌菌株MG1655 lpd*，ΔtpiA，ΔpflAB，ΔadhE，ΔldhA::Cm，ΔgloA，ΔaldA，ΔaldB，Δedd。该株命名为进化菌株大肠杆菌MG1655 lpd*，ΔtpiA，ΔpflAB，ΔadhE，ΔldhA::Cm，ΔgloA，ΔaldA，ΔaldB，Δedd。
在所述进化的株中消除氯霉素抗性盒，并如先前在WO2008/116852中所述检查之前构建于所述株中的修饰的存在。
使用两个质粒赋予所述大肠杆菌株利用蔗糖的能力：
-pUR400，携带编码蔗糖-PTS***的基因，如Schmid等(1982)中所述
-pKJL101.1，携带编码蔗糖通透酶和激酶***的基因，如Jahreis等(2002)中所述。
将这些质粒通过电穿孔分别引入进化的菌株大肠杆菌MG1655 lpd*，ΔtpiA，ΔpflAB，ΔadhE，ΔldhA，ΔgloA，ΔaldA，ΔaldB，Δedd。
获得的两个菌株分别命名为：
-进化的大肠杆菌MG1655 lpd*，ΔtpiA，ΔpflAB，ΔadhE，ΔldhA，ΔgloA，ΔaldA，ΔaldB，Δedd(pUR400)，和
-进化的大肠杆菌MG1655 lpd*，ΔtpiA，ΔpflAB，ΔadhE，ΔldhA，ΔgloA，ΔaldA，ΔaldB，Δedd(pKJL101.1)。
实施例2：用蔗糖作为唯一碳源产生1，2-丙二醇
将如实施例1中所述获得的菌株和用作对照的不含质粒的菌株在锥形瓶测定法中在有氧条件下培养于含20g/1葡萄糖或蔗糖作为唯一碳源的基本培养基MML11PG1_100(参见上述组成)。将葡萄糖作为碳源用作对照。
培养在34℃进行，并通过用MOPS缓冲培养基来维持pH。
在培养结束时，通过HPLC分析发酵液中的1，2-丙二醇和残余的葡萄糖或蔗糖，并计算相对于葡萄糖的1，2-丙二醇得率和相对于蔗糖的1，2-丙二醇得率。
表2：在含葡萄糖或蔗糖作为碳源的基本培养基中产生1，2-丙二醇
Figure BDA0000073989510000111
ND意指“未检测出”。
n是相同实验的重复数。
给出的数字是从n次重复获得的数字的平均值和标准偏差。
实施例3：用甘蔗汁作为碳源产生1，2-丙二醇
将实施例1中所述获得的菌株在锥形瓶测定法中在有氧条件下在用甘蔗汁(相当于20g/l蔗糖)作为碳源的基本培养基MML11PG1_100中培养。
用于该实验的甘蔗汁是从东南亚区域的糖厂获得的，并为在用石灰澄清原汁之后立即收集的。
在34℃进行培养，并通过用MOPS缓冲培养基来维持pH。在培养结束时，通过HPLC分析发酵液中的1，2-丙二醇和残余的蔗糖、葡萄糖和果糖，并计算相对于碳源总和的1，2-丙二醇得率。
表3：在用甘蔗汁作为蔗糖来源的基本培养基中产生1，2-丙二醇
Figure BDA0000073989510000121
n是相同实验的重复数。
给出的数字是从n次重复获得的数字的平均值和标准偏差。
实施例4：仅用甘蔗汁或补充营养物的甘蔗汁产生1，2丙二醇
将如实施例1中所述获得的菌株在锥形瓶测定法中在有氧条件下在含有未经补充或补充了磷酸盐和铵((NH4)2HPO4 2.5g/l)、铁(柠檬酸Fe，H2O 0.1g/l)和硫胺素(0.02g/l)的稀释的甘蔗汁(相当于20g/l蔗糖)的培养基中培养。
在34℃进行培养，并通过用MOPS(40g/l)缓冲培养基来维持pH。在发酵结束时，通过HPLC分析发酵液中的1，2-丙二醇和残余的蔗糖、葡萄糖和果糖并计算相对于碳源总和的1，2-丙二醇的得率。
表4：在未经补充的甘蔗汁或经补充的甘蔗汁中产生1，2-丙二醇
Figure BDA0000073989510000122
n是相同实验的重复数。
给出的数字是从n次重复获得的数字的平均值和标准偏差。
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Claims (16)

1.通过发酵产生1，2-丙二醇的方法，包括：
·在包含蔗糖来源的适当培养基中培养产生1，2-丙二醇的微生物，和
·回收产生的1，2-丙二醇，
其中所述微生物能够利用蔗糖作为唯一的碳源以供产生1，2-丙二醇。
2.权利要求1的方法，其中所述微生物经遗传修饰能够利用蔗糖作为唯一碳源。
3.权利要求1或2的方法，其中所述微生物具有编码PTS蔗糖利用***的功能基因。
4.权利要求3的方法，其中所述微生物以基因scrKYABR的引入进行了修饰。
5.权利要求1或2的方法，其中所述微生物具有编码非PTS蔗糖利用***的功能基因。
6.权利要求5的方法，其中所述微生物以基因cscBKAR的引入进行了修饰。
7.前述任一项权利要求的方法，其中所述微生物选自下组：细菌、酵母和真菌。
8.权利要求7的微生物，其中所述微生物选自下组：肠杆菌科(Enterobacteriaceae)、芽孢杆菌科(Bacillaceae)、梭菌科(Clostridiaceae)、链霉菌科(Streptomycetaceae)和棒杆菌科(Corynebacteriaceae)。
9.权利要求8的微生物，其中所述微生物选自下组：大肠杆菌(Escherichiacoli)、肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)、热解糖热厌氧杆菌(Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum)、楔形梭菌(Clostridiumsphenoides)或酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。
10.权利要求1-9任一项的方法，其中所述蔗糖来源是从生物质特别是植物生物质获得的。
11.权利要求10的方法，其中所述蔗糖来源是从选自下组的植物获得的：甘蔗、糖甜菜、甜高粱、糖枫、桄榔和蓝叶龙舌兰。
12.权利要求10或11的方法，其中所述蔗糖来源是汁、浓缩汁或糖浆、经澄清的汁、糖蜜或结晶蔗糖的形式。
13.权利要求10-12任一项的方法，其中所述蔗糖来源是甘蔗或糖甜菜工业的终产物、中间产物或副产物。
14.权利要求1-13任一项的方法，其中所述适当的培养基由蔗糖来源组成。
15.权利要求1-13任一项的方法，其中所述适当的培养基除了蔗糖来源之外还含有至少一种磷源和/或氮源。
16.权利要求1-15任一项的方法，其中所述蔗糖来源包含至少7％蔗糖。
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