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用于生產(chǎn)3?羥基丙酸的酯的方法與流程

文檔序號:11888004閱讀:448來源:國知局
本發(fā)明涉及通過在特定生長條件下培養(yǎng)醋桿菌屬(Acetobacter)微生物而生產(chǎn)3-羥基丙酸的酯的方法。這些酯可以水解形成3-羥基丙酸(3HP)。發(fā)明背景已經(jīng)證明多種微生物產(chǎn)生羥基羧酸,如3-羥基丙酸(Andreeken,B.,和Steinbuchel,A.,AppliedandEnvironmentalMicrobiology(2010),76,4919-4925),3-羥基丁酸(Aslim,B.,Caliskan,F(xiàn).,Beyatli,Y.和Gunduz,U.,F(xiàn)EMSMicrobiol.Lett(1998),159,293-297),3-羥基戊酸(Steinbuchel,A.,Debzi,E-M.,Marchessault,R.H和Timm,A.,AppliedMicrobiologyandBiotechnology(1993),39,443-449)以及它們的聚鏈烷酸酯形式的聚合物(US20120129232)。通常,羥基羧酸及其對應(yīng)的聚鏈烷酸酯響應(yīng)營養(yǎng)限制性生長條件產(chǎn)生(Brigham,C.J.,Kurosawa,K.,Rha,C.,和Sinskey,A.J.,S3MicrobialandBiochemicalTechnology(2011))。羥基羧酸,特別是3-羥基丙酸的產(chǎn)生具有商業(yè)重要性,原因在于其容易被轉(zhuǎn)化為丙烯酸和其他化學(xué)品。作為結(jié)果,3-羥基丙酸(CAS號503-66-2)是一種有價值的平臺化學(xué)品。通過遺傳修飾的微生物生產(chǎn)3-羥基丙酸已經(jīng)成為許多專利(US20090325248,US20100021978,WO2012/0301935,US2012244588和US20110125118)的焦點。這些專利記載了發(fā)酵工藝,其中,通過已知的修飾的途徑,將碳水化合物(如糖或甘油)源轉(zhuǎn)化為3HP。產(chǎn)量以多種形式記載,WO2012/0301935給出了0.97g3HP/克加入的甘油的結(jié)果,US20110125118描述了0.05g/g細(xì)胞干重/小時或0.05g/升/小時的結(jié)果。最近以來,記載了在激烈火球菌(Pyrococcusfuriosus)中的二氧化碳向3-羥基丙酸的轉(zhuǎn)化(WO2013/067326)。已改造該生物體通過無細(xì)胞提取物或重組菌株的全細(xì)胞利用二氧化碳和氫氣產(chǎn)生3HP。然而,該生物體被遺傳修飾,并且需要70至73℃的生長溫度。收集的3HP通過充分確定的化學(xué)方法轉(zhuǎn)化為丙烯酸。然而,所有生物學(xué)方法的主要問題是,盡管3HP的產(chǎn)量在商業(yè)有用的水平,但是該分子難以從用過的細(xì)菌培養(yǎng)基中存在的其他物質(zhì)的背景中提取并且成本昂貴。另外,起始原料的成本也妨礙生物3HP生產(chǎn)的商業(yè)化。WO2013/011292記述了能夠產(chǎn)生長鏈脂族羧酸的微生物。該文件記述了一種稱為羅旺醋桿菌(Acetobacterlovaniensis)FJ1的特定菌株,其保藏號為NCIMB41808(根據(jù)布達(dá)佩斯條約的規(guī)定,于2011年1月12日保藏在NCIMBLtd.(FergusonBuilding,CraibstoneEstate,Bucksburn,Aberdeen,AB219YA))。發(fā)明概述已經(jīng)令人驚訝地發(fā)現(xiàn),WO2013/011292記載的羅旺醋桿菌菌株能夠產(chǎn)生3-羥基丙酸的酯。之前并不知曉該微生物能夠產(chǎn)生此類產(chǎn)物。本發(fā)明涉及一種利用WO2013/011292中記述的微生物生產(chǎn)3-羥基丙酸的酯的方法。WO2013/011292的公開內(nèi)容完全結(jié)合在本文中。已經(jīng)表明,該微生物具有在富含磷酸根的生長方案中生產(chǎn)羥基羧酸酯和酸的能力。在第一方面,本發(fā)明提供一種生產(chǎn)3-羥基丙酸的酯的方法,所述方法包括:在含有大于1g/升的水平的磷酸根的生長培養(yǎng)基中培養(yǎng)羅旺醋桿菌細(xì)菌,其中該細(xì)菌的培養(yǎng)產(chǎn)生3-羥基丙酸的酯。優(yōu)選地,3-羥基丙酸的酯是3-羥基丙酸乙酯。作為結(jié)果,所述方法用于生產(chǎn)3-羥基丙酸乙酯,所述方法包括:在含有大于1g/升的磷酸根的生長培養(yǎng)基中培養(yǎng)羅旺醋桿菌細(xì)菌,其中該細(xì)菌的培養(yǎng)產(chǎn)生3-羥基丙酸乙酯。羅旺醋桿菌細(xì)菌在含有大于1g/升的磷酸根的生長培養(yǎng)基中培養(yǎng)。1g/升是生長培養(yǎng)基中磷酸根離子(PO43-)的量而不是生長培養(yǎng)基中包含磷酸根的化合物的量。例如,磷酸二氫鉀(KH2PO4)具有136的相對分子量。其磷酸根部分具有95的相對分子量。因此,如果將136克KH2PO4加入到100升水中,則在水中有1.36g/升的KH2PO4,而水中的磷酸根將為0.95g/升。在一些實施方案中,生長培養(yǎng)基優(yōu)選地含有大于2g/升水平的磷酸根。在其他實施方案中,生長培養(yǎng)基含有大于3g/升的磷酸根。在進(jìn)一步的實施方案中,生長培養(yǎng)基含有大于4g/升的磷酸根。在具體的實施方案中,生長培養(yǎng)基含有大于5g/升的磷酸根。在一些實施方案中,生長培養(yǎng)基含有大于6g/升的磷酸根。在其他實施方案中,生長培養(yǎng)基含有大于7g/升的磷酸根。在進(jìn)一步的實施方案中,生長培養(yǎng)基含有大于8g/升的磷酸根。在具體的實施方案中,生長培養(yǎng)基含有大于9g/升的磷酸根。在一些實施方案中,生長培養(yǎng)基含有大于10g/升的磷酸根。在其他實施方案中,生長培養(yǎng)基含有大于11g/升的磷酸根。在進(jìn)一步的實施方案中,生長培養(yǎng)基含有大于12g/升的磷酸根。在優(yōu)選的實施方案中,生長培養(yǎng)基含有大于13g/升的磷酸根。在另一個優(yōu)選的實施方案中,生長培養(yǎng)基含有大于14g/升的磷酸根。在一些實施方案中,生長培養(yǎng)基含有小于150g/升的水平的磷酸根。在其他實施方案中,生長培養(yǎng)基含有小于100g/升的磷酸根。在進(jìn)一步的實施方案中,生長培養(yǎng)基含有小于80g/升的磷酸根。在多個實施方案中,生長培養(yǎng)基含有小于70g/升的磷酸根。在具體的實施方案中,生長培養(yǎng)基含有小于60g/升的磷酸根。在一些實施方案中,生長培養(yǎng)基含有小于50g/升的磷酸根。在其他實施方案中,生長培養(yǎng)基含有小于45g/升的磷酸根。在進(jìn)一步的實施方案中,生長培養(yǎng)基含有小于40g/升的磷酸根。在具體的實施方案中,生長培養(yǎng)基含有小于35g/升的磷酸根。在一些實施方案中,生長培養(yǎng)基含有小于30g/升的磷酸根。在其他實施方案中,生長培養(yǎng)基含有小于25g/升的磷酸根。在進(jìn)一步的實施方案中,生長培養(yǎng)基含有小于20g/升的磷酸根。在具體的實施方案中,生長培養(yǎng)基含有小于15g/升的磷酸根。在一些實施方案中,生長培養(yǎng)基含有在1至150g/升之間的水平的磷酸根。在其他實施方案中,生長培養(yǎng)基含有2至100g/升之間的磷酸根。在進(jìn)一步的實施方案中,生長培養(yǎng)基含有3至80g/升之間的磷酸根。在多個實施方案中,生長培養(yǎng)基含有4至70g/升之間的磷酸根。在具體的實施方案中,生長培養(yǎng)基含有5至60g/升之間的磷酸根。在一些實施方案中,生長培養(yǎng)基含有6至50g/升之間的磷酸根。在其他實施方案中,生長培養(yǎng)基含有7至45g/升之間的磷酸根。在進(jìn)一步的實施方案中,生長培養(yǎng)基含有8至40g/升之間的磷酸根。在具體的實施方案中,生長培養(yǎng)基含有9至35g/升之間的磷酸根。在一些實施方案中,生長培養(yǎng)基含有10至30g/升之間的磷酸根。在其他實施方案中,生長培養(yǎng)基含有11至25g/升之間的磷酸根。在進(jìn)一步的實施方案中,生長培養(yǎng)基含有12至20g/升之間的磷酸根。在具體的實施方案中,生長培養(yǎng)基含有13至15g/升之間的磷酸根。生長培養(yǎng)基可以是允許羅旺醋桿菌細(xì)菌生長和繁殖并且產(chǎn)生3-羥基丙酸的酯的任意適當(dāng)?shù)纳L培養(yǎng)基。生長培養(yǎng)基可以包含多種允許細(xì)菌生長和繁殖的成分/營養(yǎng)物。生長培養(yǎng)基可以包含下述添加劑中的一種或多種:鉀鹽,鎂鹽,錳鹽,鐵鹽,銅鹽,鈷鹽,鈉鹽,鋅鹽,鈣鹽,鉬鹽,氯化物,硫酸鹽,鉬酸鹽和碳酸鹽。這些添加劑通常以0.01至2g/升之間存在于生長培養(yǎng)基中。在一些實施方案中,生長培養(yǎng)基可以具有下述指定量的一種或多種添加劑:成分g/1000ml磷酸一氫鉀10-30氯化鎂0.1-2氯化錳0.01-0.1三氯化鐵0.01-0.1硫酸銅0.01-0.1氯化鈷0.01-0.1鉬酸鈉0.01-0.1氯化鋅0.1-1在具體的實施方案中,生長培養(yǎng)基具有下述組成:成分g/1000ml磷酸一氫鉀20氯化鎂1氯化錳0.05三氯化鐵0.05硫酸銅0.05氯化鈷0.05鉬酸鈉0.05氯化鋅0.5優(yōu)選地,生長培養(yǎng)基不包含外源性氮源。由于該細(xì)菌能夠固定溶解在生長培養(yǎng)基中的來自大氣的氮,因此這是不需要的。所述細(xì)菌能夠固定二氧化碳。因此,除溶解在生長培養(yǎng)基中的來自大氣的二氧化碳,生長培養(yǎng)基不需要外源性碳源。然而,在一些實施方案中,在培養(yǎng)細(xì)菌之前或在培養(yǎng)過程中,二氧化碳可以在生長培養(yǎng)基中鼓泡,以增加溶解在生長培養(yǎng)基中的二氧化碳的量。細(xì)菌可以使用二氧化碳作為唯一的碳源。在一些實施方案中,向生長培養(yǎng)基中加入甘油作為另外的碳源。優(yōu)選地,這在所述細(xì)菌開始生長和繁殖后進(jìn)行。生長培養(yǎng)基可以具有3.5至9之間的pH。優(yōu)選地,生長培養(yǎng)基具有4至7之間的pH。由于酸性條件可能使得3HP的酯水解成為3HP,而可能減少回收產(chǎn)量,因此,生長培養(yǎng)基的pH優(yōu)選不太低。在具體的實施方案中,生長培養(yǎng)基的pH約是4.5。生長培養(yǎng)基優(yōu)選地是水性的,以使?fàn)I養(yǎng)物/添加劑溶解在水中。所述細(xì)菌通常在0℃至60℃之間的溫度培養(yǎng)。優(yōu)選地,所述細(xì)菌在10℃至40℃之間的溫度培養(yǎng)。在一些實施方案中,所述細(xì)菌在15℃至30℃之間的溫度培養(yǎng)。所述細(xì)菌通常培養(yǎng)至生長培養(yǎng)物達(dá)到在600nm測量的0.75至1.00之間的光密度(OD600)。在培養(yǎng)過程中,培養(yǎng)物可以用另外的生長培養(yǎng)基稀釋,以增加培養(yǎng)物的體積。因此,當(dāng)需要提取3HP的酯時,培養(yǎng)物應(yīng)該具有0.75至1.00之間的最終光密度。所述細(xì)菌可以培養(yǎng)12至36小時之間。在一些實施方案中,細(xì)菌可以培養(yǎng)18小時-30小時。通過培養(yǎng)羅旺醋桿菌細(xì)菌而產(chǎn)生3-羥基丙酸的酯。所述細(xì)菌可以是能夠產(chǎn)生3-羥基丙酸的酯的任意合適的羅旺醋桿菌細(xì)菌。這包括菌株FJ1(保藏號為NCIMB41808)和與FJ1相關(guān)或衍生于FJ1的相似的菌株。術(shù)語“衍生于”意指可以將FJ1修飾或突變,以產(chǎn)生另外的細(xì)菌。例如,可以插入基因或從FJ1去除基因。衍生于FJ1的細(xì)菌應(yīng)該與FJ1功能等同,并且應(yīng)該能夠產(chǎn)生3-羥基丙酸的酯。此外,衍生的細(xì)菌應(yīng)該能夠在與FJ1相同的條件下生長。優(yōu)選地,所述細(xì)菌是保藏號為NCIMB41808的菌株FJ1。細(xì)菌可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方法鑒定為羅旺醋桿菌細(xì)菌,例如,通過使用16SrDNA分析進(jìn)行鑒定。細(xì)菌在其生長時產(chǎn)生3-羥基丙酸的酯,因此,當(dāng)完成細(xì)菌的培養(yǎng)時,在生長培養(yǎng)基中將存在3-羥基丙酸的酯。然后,如果需要,可以提取3-羥基丙酸的酯。所述方法可以進(jìn)一步包括從生長培養(yǎng)基中分離3-羥基丙酸的酯的步驟。這可以是第一分離步驟。這可以以任意適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行,并且多種方法對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。例如,3-羥基丙酸的酯可以利用蒸餾分離,包括標(biāo)準(zhǔn)蒸餾,分餾,真空蒸餾,用夾帶劑蒸餾,溶劑萃取然后用蒸餾回收,和連續(xù)蒸餾。其他分離方法包括膜灌注、電化學(xué)分離或使用臨界二氧化碳。如果在1大氣壓下進(jìn)行蒸餾(而不是如真空蒸餾那樣在減壓下進(jìn)行),例如,使用側(cè)臂冷凝器進(jìn)行,3HP酯將包含在前10-15%的餾出物中,并且在95℃至100℃之間的溫度收集,具體地,在約98℃收集。通常,作為共沸物收集3HP酯。當(dāng)分離了3-羥基丙酸的酯時,可以將其轉(zhuǎn)化為3HP。這包括酯鍵的分解,從而產(chǎn)生3HP。用于其的適當(dāng)方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。例如,3HP的轉(zhuǎn)化可以通過酸化包含3-羥基丙酸的酯的樣品引起該酯酸水解而進(jìn)行。這可以通過向3HP酯中加入酸進(jìn)行。適當(dāng)?shù)乃岚}酸和硫酸。備選地,3HP酯可以用堿水解。這將產(chǎn)生3-羥基丙酸鹽,該鹽可以轉(zhuǎn)化為酸形式,例如,使用濃酸轉(zhuǎn)化。一旦轉(zhuǎn)化為3HP,然后可以發(fā)生第二分離步驟,以從在轉(zhuǎn)化過程后存在的任意其他產(chǎn)物(例如醇)中分離3HP。該第二分離可以使用任意適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行。例如,3HP可以利用蒸餾分離,蒸餾包括標(biāo)準(zhǔn)蒸餾,分餾,真空蒸餾,用夾帶劑蒸餾,溶劑萃取然后用蒸餾回收,和連續(xù)蒸餾。其他分離方法包括膜灌注、電化學(xué)分離或使用臨界二氧化碳。如果在1大氣壓下進(jìn)行蒸餾(而不是如真空蒸餾那樣在減壓下進(jìn)行),例如,使用分餾柱進(jìn)行,3HP將95℃至100℃之間的溫度餾出,典型地在約98℃餾出。通常,3HP作為共沸物收集。在第二分離步驟后,產(chǎn)生相對純的3HP樣品,通常是水溶液形式。一旦分離,可以將3HP干燥,以去除一些水。這可以使用試劑(諸如,但不限于,氯化物鹽(鈣或鈉))或分子篩3A進(jìn)行。如上文所示,3HP是一種平臺化學(xué)品,因此,然后可以將其進(jìn)一步加工成其他的化學(xué)品,諸如3-羥基丙酸鹽(包括3-羥基丙酸的銨鹽、鈉鹽和鈣鹽)、3-羥基丙酸酯(例如,甲酯、丙酯和丁酯)、丙烯酸、丙烯酸酯/鹽(丙烯酸及其衍生物的鹽、酯和共軛堿)、聚丙烯酸、丙烯酸酯聚合物、丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯醛、1,3-丙二醇和Reuterin。在具體的實施方案中,提供用于生產(chǎn)3-羥基丙酸的方法,所述方法包括:在包含10至30g/升之間的水平的磷酸根的生長培養(yǎng)基中培養(yǎng)保藏號為NCIMB41808的羅旺醋桿菌菌株FJ1,其中所述細(xì)菌的培養(yǎng)產(chǎn)生3-羥基丙酸乙酯;從生長培養(yǎng)基中分離所述3-羥基丙酸乙酯;將3-羥基丙酸乙酯轉(zhuǎn)化為3-羥基丙酸;和分離所述3-羥基丙酸。在這一實施方案中,磷酸根水平記述為10至30g/升之間。然而,在該具體實施方案中,可以使用上述任一水平。例如,磷酸根水平可以大于1g/升,或磷酸根水平可以為13至15g/升之間,或者是介于之間的任意實施方案。認(rèn)為負(fù)責(zé)產(chǎn)生3HP酯的酶在所述細(xì)菌的細(xì)胞外。這些酶起作用,而不管是否存在細(xì)菌的細(xì)胞。因此,在本發(fā)明的另一方面,提供用于生產(chǎn)3HP的酯的方法,所述方法包括:提供包含在含有大于1g/升的水平的磷酸根的生長培養(yǎng)基中培養(yǎng)的羅旺醋桿菌細(xì)菌的無細(xì)胞提取物的水性培養(yǎng)基,其中在所述水性培養(yǎng)基中產(chǎn)生3HP酯。以上對于本發(fā)明第一方面的方法所描述的步驟,例如,涉及分離3HP酯等,同等適用于本發(fā)明的這一方面。所述培養(yǎng)基可以通過將所述細(xì)菌培養(yǎng)一段時間以允許在培養(yǎng)基中產(chǎn)生酶系統(tǒng)而產(chǎn)生??梢酝ㄟ^在培養(yǎng)后從培養(yǎng)基中去除細(xì)菌的細(xì)胞,例如,通過反復(fù)超濾去除,而制備無細(xì)胞提取物。在本發(fā)明的另一方面,提供包含在含有大于1g/升的水平的磷酸根的生長培養(yǎng)基中培養(yǎng)的羅旺醋桿菌細(xì)菌的無細(xì)胞提取物的水性培養(yǎng)基。發(fā)明詳述現(xiàn)在將僅參考附圖通過實施例的方式詳細(xì)描述本發(fā)明,在所述附圖中:圖1是顯示通過羅旺醋桿菌FJ1合成3HP酯(在存在升高的磷酸根水平的條件下,依賴二氧化碳生長)及其后續(xù)的回收的流程圖。概述在存在富集的磷酸根水平的條件下,并且任選地在不存在外源性氮源和碳源的條件下,羅旺醋桿菌FJ1產(chǎn)生不同的代謝物組合,其包括,但不限于羥基羧酸。3-羥基丙酸以商業(yè)可用水平生產(chǎn)(無需進(jìn)行氮限制),并且其在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為乙酯。不希望困于具體的理論,認(rèn)為在存在升高的磷酸根水平的條件下,存在經(jīng)由羥基丙酸酯循環(huán)向二氧化碳固定的代謝轉(zhuǎn)換(Tabita,F(xiàn).J.,PNAS(2009),106,21015-21016;Strauss,G.和Fuchs.G.,Eur.J.Biochem(1993),215,633-643)。另外,經(jīng)由固氮酶型復(fù)合物的氮固定導(dǎo)致產(chǎn)生氫(TamagniniP.,AxelssenR.,LindbergP.,OxelfeltF.,WenschiersR.和LindbladP.,MicrobiologyandMolecularBiologyReviews(2002),66,11-20),其由氫化酶利用并且平衡生物體的氧化還原系統(tǒng)。盡管在其他的生物體中注意到碳和氮同化作用(LevicanG.,UgaldeJ.A.,EhrenfeldM.,MaassA.,和ParadaP.,BMCGenomics(2008),581,1186;DubbsJ.M.和TabitaF.R.,F(xiàn)emsMicrobiolRev.(2004),28,353-356;McKinlayJ.B.和HarwoodC.S.,PNAS(2010),1073,1-7),利用二氧化碳作為經(jīng)由固氮酶系統(tǒng)的氧化還原循環(huán)機(jī)制之前僅在不產(chǎn)生氧的光養(yǎng)性細(xì)菌(諸如非硫紫菌)中注意到,其中二氧化碳經(jīng)由CalvinBensonBasham循環(huán)被還原。醋桿菌屬(Acetobacter)物種可以能夠利用該作用。盡管不具有功能性CalvinBensonBasham循環(huán),它們確實保留該循環(huán)的遺傳元件,或者利用3HP循環(huán)產(chǎn)生相同的作用。除此之外,可以如在羅旺醋桿菌中觀察到的那樣操縱3HP的質(zhì)子動力依賴性流出系統(tǒng)(MatsushitaK.,InoueT.,AdachiO.,和ToyamaH.J.,Bacteriol.(2005),187,4346-4352)。在羅旺醋桿菌FJ1中注意到酯的合成。除此之外,認(rèn)為3HP的酯化起源于借助羅旺醋桿菌FJ1的乙酸到乙醇的轉(zhuǎn)化,之后與3HP酯化。這是一種新的酯化途徑,產(chǎn)生3HP乙酯。與3HP本身相比,該產(chǎn)物更經(jīng)濟(jì)地從用過的細(xì)菌培養(yǎng)基中回收。例如,回收可以通過利用在約98℃在酯和水之間形成的共沸物的簡單的蒸餾實現(xiàn)。這種回收的容易性使得提取3HP酯相對便宜。然后,可以將3HP的酯進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成多種商業(yè)可用的產(chǎn)物,如3HP,3HP的鈉鹽、鈣鹽和銨鹽,丙烯酸,丙烯酸酯/鹽,丙烯酰胺,丙烯醛和1,3-丙二醇。生產(chǎn)3-羥基丙酸乙酯-CAS號623-72-3的過程將羅旺醋桿菌FJ1(保藏號:NCIMB41808)在極限鹽培(minimalsaltmedia)養(yǎng)基上生長,其中排除了氮源,并且其中磷酸根水平升高。該培養(yǎng)基的組成顯示在下表中。表1:用于生長羅旺醋桿菌FJ1的極限鹽培養(yǎng)基的組成成分g/1000ml磷酸一氫鉀20.00氯化鎂1.00氯化錳0.05三氯化鐵0.05硫酸銅0.05氯化鈷0.05鉬酸鈉0.05氯化鋅0.50將該培養(yǎng)基溶解在水中并過濾。所用的水可以是蒸餾水或自來水。微生物可以在非無菌條件下生長,并且不需要通過高壓滅菌或一些其他適當(dāng)?shù)姆椒▽ε囵B(yǎng)基和設(shè)備進(jìn)一步滅菌。將微生物接種在搖瓶或其他適當(dāng)?shù)娜萜髦械膬缮康呐囵B(yǎng)基中,并且生長至A600為0.75至1.00之間。然后,將兩升培養(yǎng)基在新鮮培養(yǎng)基中稀釋至10升的體積,并且再培養(yǎng)至A600為0.75至1.0之間。通過培養(yǎng)物的反復(fù)分裂,將培養(yǎng)基的體積增加至需要的體積??梢詫⒂眠^的細(xì)菌培養(yǎng)基儲存多至12個月的延長的時間段。將用過的細(xì)菌培養(yǎng)基蒸餾,以利用圖1所示的一般過程回收目標(biāo)產(chǎn)物??梢允褂脴?biāo)準(zhǔn)蒸餾設(shè)置,其使用燒瓶、加熱器罩,用或不用分餾柱和具有冷凝器的蒸餾頭。然而,其他蒸餾方法,如真空蒸餾、用夾帶劑蒸餾、溶劑萃取然后用蒸餾回收,和連續(xù)蒸餾,也是適用的。也可以使用其他用于回收代謝物的方法,諸如膜灌注、電化學(xué)分離或利用臨界二氧化碳回收。3HP乙酯可以作為在98℃與水形成的共沸物收集。然后將匯集的產(chǎn)物水解成親本酸(3HP)和乙醇。乙醇可以在約84℃餾出。然后,3HP再次與水形成共沸物,并且在98℃在該第一餾分之后在第二餾分中餾出。產(chǎn)物可以用試劑(諸如,但不限于,氯化物鹽(鈣或鈉))或分子篩3A進(jìn)一步干燥。在多種預(yù)純化方法(如薄層層析和管形式的固相吸附劑)后,對回收進(jìn)行測量。固相吸附罐典型地是各種管尺寸的CleanertC18吸附型的。物質(zhì)吸附到C18上,并且洗滌去除污染物,然后用丙酮或包含0.1%HCl(v/v)的乙醇洗脫。3HP酯和3HP的濃度可以通過高壓液相色譜(HPLC)測量。典型地,使用25cmODS-H,4.6mm柱,使用90%乙醇:10%水的移動相,專一性洗脫3HP??梢允褂觅|(zhì)譜法,依據(jù)樣品的來源和類型,在使用或不使用衍生作用的情況下鑒定個體產(chǎn)物。對于需要衍生的樣品,將材料提取到適當(dāng)?shù)娜軇┲?,然后用BSTFA(N,O-二(三甲基甲硅烷基)三氟乙酰胺)和TMS(三甲基甲硅烷基)處理。儀器典型地以80℃的注入溫度然后每分鐘升高7℃直到達(dá)到300℃的完全溫度而運行。然后,將該柱在該溫度保持5分鐘。使用基本的庫搜索(basiclibrarysearch)來鑒定峰。在典型的運行中,20.8分鐘的主峰證明是3HP。實施例:實施例1:在不存在外源添加的氮的條件下,生物體依賴二氧化碳作為唯一的碳源的生長當(dāng)在存在升高的磷酸根水平的條件下,生物體典型地具有72小時的生長周期,并且在20℃達(dá)到0.07g/l/h細(xì)胞干重。在這些條件下,生物體獲得0.178g3HP/l/h/g生物體細(xì)胞干重的產(chǎn)率。實施例2:通過簡單的兩步蒸餾法產(chǎn)生3-羥基丙酸3HP可以以簡單的兩步蒸餾法回收。1.將用過的細(xì)菌培養(yǎng)基在簡單的蒸餾罐中蒸餾,不使用分餾柱,但是使用側(cè)臂冷凝器。在前10%餾出物中收集在98℃形成共沸物的3HP酯餾分。這為“蒸餾A”。2.將匯集的來自蒸餾A的餾分在使用10升反應(yīng)燒瓶和填裝的分餾柱的蒸餾單元中再次蒸餾。在蒸餾之前,將匯集的來自蒸餾A的餾分用適當(dāng)?shù)臒o機(jī)酸酸化,水解酯內(nèi)容物。在蒸餾B中,然后在75℃至85℃之間移除包含乙醇和其他揮發(fā)性餾分的前5%(餾分1)。然后,在98℃蒸餾20體積%的富含3HP的第二餾分(餾分2)。餾分2典型地包含30%的純度不小于88%的3HP。該物質(zhì)對應(yīng)可商購的3HP的濃度。然后,可以如下述實施例所示進(jìn)一步處理該產(chǎn)物。實施例3:合成3HP的堿土鹽在實施例2中獲得的3HP水溶液可以通過用氫氧化鈉或氫氧化鈣中和而進(jìn)一步分別轉(zhuǎn)化為鈉鹽或鈣鹽??扇艿拟c鹽可以通過蒸發(fā)或凍干回收。不溶性的鈣鹽可以通過簡單的過濾回收。實施例4:合成3HP的銨鹽可以通過如US20100099910所述的那些的鹽分裂方法制備3HP的銨鹽。實施例5:3HP轉(zhuǎn)化為丙烯酸通過轉(zhuǎn)化為銨鹽,然后用固體氧化物脫水催化劑處理(例如,參見美國專利號8338145)或其他方法,如反應(yīng)性蒸餾(例如,參見美國專利號8198481),可以將3HP轉(zhuǎn)化為丙烯酸。實施例6:備選底物的利用,甘油轉(zhuǎn)化為3-羥基丙酸乙酯通過使用細(xì)菌培養(yǎng)物作為外源性催化劑,可以將甘油,包括來自生物柴油制備的甘油廢料,轉(zhuǎn)化為3-羥基丙酸或丙烯酸。將細(xì)菌生長至在A600測量為0.75的細(xì)胞密度,然后加入10%的甘油溶液,其可以是在水中的純化的甘油或是在水中稀釋的生物柴油廢料,有效濃度為10%甘油。生物柴油廢料不需要預(yù)處理。甘油向3HP的轉(zhuǎn)化可以用UV可見光譜法、IR光譜法監(jiān)測,并且用HPLC和GC質(zhì)譜法分析終產(chǎn)物。實施例7:3HP轉(zhuǎn)化為ReuterinReuterin是一種抑制幾種類型的細(xì)菌的抗微生物劑(3-羥基丙醛,其二聚體和水合物)。該化合物通常由依賴甘油生長的羅伊乳桿菌(L.reuteri)產(chǎn)生。由羅旺醋桿菌FJ1產(chǎn)生的3-羥基丙酸乙酯或3-羥基丙酸可以進(jìn)一步通過用適當(dāng)?shù)拇呋瘎┨幚砘蛲ㄟ^在適當(dāng)?shù)臈l件下使用的適當(dāng)?shù)拿缸饔?諸如醇脫氫酶)而轉(zhuǎn)化成該化合物。實施例8:3HP酶轉(zhuǎn)化為丙烯酸和丙烯酸酯利用脫氫酶,在本領(lǐng)域技術(shù)人員所用的適宜條件下,可以將在上述過程中產(chǎn)生的3-羥基丙酸轉(zhuǎn)化為丙烯酸。通過加入摩爾比例的酸和略微過量的各種醇,然后在本領(lǐng)域技術(shù)人員所用的適宜條件下用脂肪酶處理,可以合成3-羥基丙酸的酯產(chǎn)物,如甲酯、丙酯和丁酯??梢酝ㄟ^任意適當(dāng)?shù)恼麴s方法從用過的細(xì)菌培養(yǎng)基中回收乙酯。當(dāng)前第1頁1 2 3 
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