2,3-丁二醇的制造方法技术

本发明专利技术公开了通过利用生物上安全的微生物的微生物发酵来制造2,3‑丁二醇的方法。2,3‑丁二醇的制造方法包括在含有碳源的发酵原料中培养发酵细菌(Zymobacter)属微生物的步骤(步骤A)，以及从该步骤所得的培养液中提纯2,3‑丁二醇的步骤(步骤B)。在该方法中，还公开了碳源含有五碳糖、且发酵细菌属微生物具有同化五碳糖的能力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】2,3-丁二醇的制造方法
本专利技术涉及一种利用了微生物发酵的2,3-丁二醇的制造方法。
技术介绍
2,3-丁二醇(以下有时称为“2,3-BDO”)是可用作药品和化妆品的中间体原料、以及墨水、香水、液晶、杀虫剂、软化剂、炸药、增塑剂等的原料的有用的化合物，作为具体的例子，可以成为甲乙酮(非专利文献1)和1,3-丁二烯(非专利文献2)的原料。2,3-BDO在工业上通过将2-环氧丁烷在高氯酸水溶液中水解的方法制造。另外，近年来，作为对石油资源的枯竭和变暖问题的应对，被迫向可持续的循环型社会转变，在化学工业中也积极地进行从石油原料向源于生物质的原料转移的研究，其中利用微生物发酵法制造2,3-丁二醇的方法正受到关注。高效发酵生产2,3-丁二醇的微生物中已知的有Klebsiellapneumoniae(非专利文献3)、Klebsiellaoxytoca(非专利文献4)等肠内细菌。由于这些微生物在发酵中无需特定的维生素和氨基酸等，因此有从发酵液中分离提纯2,3-丁二醇时必要步骤少的优点。然而，已知这些微生物有病原性，会引起呼吸道感染等。因此在为了产业化制造2,3-丁二醇而大量培养这些发酵菌的情况下，需要用于严格控制的设备，导致成本增加。作为生物上安全且发酵效率良好的2,3-丁二醇发酵微生物，已经公开了使用(例如)Bacilluslicheniformis(非专利文献5)、Bacillusamyloliquefaciens(非专利文献6)等芽孢杆菌科细菌的方法。然而，在利用Bacilluslicheniformis进行的2,3-丁二醇发酵中，作为用于促进发酵的营养源，必须使用昂贵的动物提取物。另外，在利用Bacillusamyloliquefaciens进行的2,3-丁二醇发酵中，为了促进发酵使用了柠檬酸铵，而柠檬酸与2,3-丁二醇沸点相近，因此残留在培养液中的情况下2,3-丁二醇难以分离提纯。另一方面，作为微生物发酵的发酵原料，除了传统的源于食用生物质的糖之外，源于不可食用的生物质的糖受到关注。使用源于不可食用的生物质的糖作为发酵原料时，不可食用的生物质中所含的纤维素、半纤维素等通过糖化酶分解成糖，此时不仅得到了葡萄糖等六碳糖，同时也得到了木糖等五碳糖。因此，人们寻求含五碳糖原料的高效的发酵技术的开发。由五碳糖高效发酵生产2,3-丁二醇的微生物已知Klebsiellaoxytoca(非专利文献3)等肠内细菌。由于这些微生物在发酵中无需特定的维生素和氨基酸等，因此有从发酵液中提纯2,3-丁二醇时必要步骤少的优点。然而，已知这些微生物有病原性，会引起呼吸道感染等。因此在为了产业化制造2,3-丁二醇而大量培养这些发酵菌的情况下，需要用于严格控制的设备，导致成本增加。另一方面，作为生物上安全、且将五碳糖发酵为2,3-丁二醇的微生物，已经公开了使用(例如)Bacilluslicheniformis(非专利文献9)或Paenibacilluspolymyxa等芽孢杆菌科细菌(非专利文献10)的方法。然而，在使用了这些微生物的2,3-丁二醇发酵中，由于使用酵母提取物或动物性蛋白水解物等昂贵的副原料，因此成本增加。另外，已知有向发酵细菌(Zymobacter)属微生物引入编码木糖异构酶、木酮糖激酶、转醛醇酶和转酮醇酶的外源基因而具有同化五碳糖能力的发酵细菌属的转化微生物(专利文献1、专利文献2)。然而，专利文献1和2记载了该转化微生物具有乙醇生产性，但对于将五碳糖发酵为2,3-丁二醇的能力既没有记载也没有暗示。现有技术文献专利文献专利文献1：特开2005-261421号公报专利文献2：美国专利申请公开2007/0298476号非专利文献非专利文献1：A.N.Bourns,TheCatalyticActionOfAluminiumSilicates,CanadianJ.Res.(1947年)非专利文献2：NathanShlechter,Pyrolysisof2,3-butyleneGlycolDiacetatetoButadiene,Indu.Eng.Chem.905(1945年)非专利文献3：MaCQ,Enhanced2,3-butanediolproductionbyKlebsiellapneumoniaeSDM.ApplMicrobiolBiotechnol2009；82:49-57非专利文献4：JiXJ,EngineeringKlebsiellaoxytocaforefficient2,3-butanediolproductionthroughinsertionalinactivationofacetaldehydedehydrogenasegene.ApplMicrobiolBiotechnol2010；85:1751-8.非专利文献5：S.S.Nilegaonkar,PotentialofBacilluslicheniformisfortheproductionof2,3-butanediol.JournalofFermentationandBioengineeringVolume82,Issue4,1996,Pages408-410非专利文献6:YangT,Optimizationandscale-upof2,3-butanediolproductionbyBacillusamyloliquefaciensB10-127.WorldJMicrobiolBiotechnol.2012Apr；28(4):1563-74非专利文献7:OkamotoT,Zymobacterpalmaegen.nov.,sp.nov.,anewethanol-fermentingperitrichousbacteriumisolatedfrompalmsap.ArchMicrobiol.1993；160(5):333-7.非专利文献8:JansenNB,Productionof2,3-butanediolfromD-xylosebyKlebsiellaoxytocaATCC8724.BiotechnolBioeng.1984Apr；26(4):362-9.非专利文献9:WangQ,MetabolicengineeringofthermophilicBacilluslicheniformisforchiralpureD-2,3-butanediolproduction.BiotechnolBioeng.2012Jul；109(7):1610-21.非专利文献10:MarwotoB,MetabolicanalysisofacetateaccumulationduringxyloseconsumptionbyPaenibacilluspolymyxa.ApplMicrobiolBiotechnol.2004Mar；64(1):112-9.
技术实现思路
[专利技术要解决的问题]如前所述，在通过传统的微生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种2,3‑丁二醇的制造方法，包括：在含有碳源的发酵原料中培养发酵细菌(Zymobacter)属微生物的步骤(步骤A)，以及从该步骤所得的培养液中提纯2,3‑丁二醇的步骤(步骤B)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.22 JP 2013-241869;2014.10.22 JP 2014-215071.一种2,3-丁二醇的制造方法，包括：
步骤A：在含有碳源的发酵原料中培养发酵细菌(Zymobacter)属微生物的步骤，以及
步骤B：从步骤A所得的培养液中提纯2,3-丁二醇的步骤，
所述步骤A是在体积氧传递系数(kLa)9h-1以上以及pH5～7的条件下的培养。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述微生物为棕榈发酵细菌(Zymobacterpalmae)。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述步骤A是在总糖浓度20g/L以上的培养基中的培养。


4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述碳源含有五碳糖，并且所述发酵细菌属微生物具有同化五碳糖的能力。


5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述微生物是引入了编码选自木糖...

【专利技术属性】
技术研发人员：矶部匡平，泽井健司，河村健司，山田胜成，簗濑英司，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP