JP2014520564A - 微生物 - Google Patents
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Abstract
【選択図】なし
Description
1)非病原性でClass 1である;
2)特別な増殖条件や藻類において要求されるような大型の増殖体積を必要としない;
3)強力なヒドロゲナーゼ酵素系を有する;
4)生産される油が細胞外に蓄積するため、回収が容易で商業的生産プロセスに適合する;
5)生産される油は専ら調査カルボン酸で構成され、当該油は燃焼により直接エネルギー源として使用され得る他、バイオディーゼル、洗剤及び様々な油脂化学製品の生産等における様々な産業において供給原料として使用される;
6)当該酵素系は油−水エマルジョン中で作用し、当該エマルジョン中の油が反応培地中の二酸化炭素の溶解度を増大させ、また鎖形成の起点として作用する点で、新しい生産ルートとして記載される;
7)当該酵素系は、バイオマスの生産及び加工を要さずに実行される。
前記第二の酵素系は、細胞膜の外側に配置される。当該第二の酵素系は細胞の外側に配向している。これは、蟻酸の脂肪族カルボン酸への変換が細胞外で起こることを意味する。これは、微生物の外側で生産された脂肪族カルボン酸が容易に抽出できる点で有利である。好ましくは、当該第二の酵素系は、完全に細胞外にあり、微生物には、細胞膜への結合等、いかなる形でも接触していない。
1)脂肪族カルボン酸を分離する工程;
2)当該脂肪族カルボン酸を濾過する工程;
3)当該脂肪族カルボン酸と他の燃料、好ましくは油性燃料とを混合する工程;
4)当該カルボン酸を、例えばエステル、アルコール、ケトン又はアルデヒド等に化学的に改変する工程;及び
5)当該脂肪族カルボン酸から特定の成分を蒸留及び分離する工程;
本発明の以下の側面を論じる。
1)細菌培養の特徴
2)炭素構築ブロック(蟻酸)の生産
3)構築ブロックの短鎖、中鎖及び長鎖脂肪族カルボン酸への組み込み
4)生産物
好ましくは、細菌培養は以下の特徴を有する。
・化学無機栄養性、好気性の微生物で、二酸化炭素を唯一の炭素供給源として使用する。
・細胞外に酸素耐性ヒドロゲナーゼ酵素系を有する。この酵素系は、pH3.0〜8.5及び5℃〜60℃で活性であるべきである。
・短鎖、中鎖及び長鎖のカルボン酸の官能基を有する炭化水素に蟻酸を組み込む細胞外酵素成分を有する。
・下記のような特徴的な価数を有する油状生産物を形成出来る。油は細胞外に合成され、反応培地の上層に物理的に分離されるべきである。
前記微生物は、蟻酸を形成し、そして蟻酸の段階的な追加により更に複雑な分子を形成出来るべきである。高レベルの蟻酸が形成され、蟻酸の同等物のレベルが最低250gパーリットルに維持されるべきである。これは、この部分で酸性レベルが蟻酸として計算される。短鎖脂肪族カルボン酸が最初に形成される。
前記反応タンクは、プラスチック又はプラスチックで被覆した材料で構成された長細いタンクである。当該タンクの側面に適切なサイズの雌コネクターがあり、それらから培地の添加又は生産物の回収を行うことが出来る。典型的な寸法は、長さ5、広さ1〜1.5、深さ1.0である。タンクの一方の端から1/5の位置に仕切りが設けられている。この仕切りは、タンクの高さの4/5である。各仕切りに循環ポンプとホースが繋がれている。内容物を再循環するための散布バーも各仕切りに繋がれている。ガスシリンダー及びラインを通じて、圧縮二酸化炭素が反応タンクに連続的に添加されてもよい。タンクの2つの区画の小さい方の上方に、ヒーター又はヒーターランプが配置されてもよい。
第二の選択肢は、下部が円錐形の縦型の混合タンク、ポンプによる再循環手段、温度を維持する浸漬ヒーター及び圧縮二酸化炭素ガスを導入するためのタンクの下方に配置された散布手段を備える(図3)。ストック酵素溶液、開始剤の少量の油、及び水がタンクに添加される。任意でトリエタノールアミンやPEG300等のCO2捕捉剤が添加されてもよい。更に、穏和な酸化剤(例えば次亜塩素酸や水酸化ナトリウム)が、反応の開始を助けるために添加されてもよい。前記ヒーターは35℃にセットされ、内容物は循環させられてエマルジョンを形成する。二酸化炭素はタンク下部のガス散布手段により導入される。油−水エマルジョンの脂肪族カルボン酸油への変換から、再びタンク中の水のレベルが減少する。
−赤外線フィンガープリント(図1)は脂肪族カルボン酸に典型的なものである。
−油はカルボン酸に典型的な化学反応を示す。
当該油は、短鎖、中鎖又は長鎖原料として使用出来る。
−当該油は、典型的には、2より大きく24より小さい炭素原子長の鎖を有する。
−当該油は、典型的にはヨウ素価が90〜95mgI/100gの単不飽和である。
−当該油生産物は、他の商業的に有用な生産物を取得するための短鎖、中鎖又は長鎖原料として、カルボン酸の反応に供される。
これらの反応は、限定されないが、
a.リパーゼ、酸触媒又はアルカリ触媒を使用するアルコールとの反応によるエステルの生産。
b.エステル中間体を経て、又はSchmidt反応により直接の、アミドの生産。
c.限定されないがアルカリ水酸化物、炭酸塩又はヒドロキシ炭酸塩等の塩基を用いたカルボン酸塩の生産。
d.限定されないがNNジメチルクロロエチル塩化アンモニウム及び水素化アルミニウムリチウム等の触媒を用いて、水素化により直接、又はアルデヒド中間体を経ての、アルコールへの還元。
e.水素化により直接、又はRosenmund還元を採用する酸ハロゲン化物又はFukuyama還元を介したチオエステル等の中間体を介しての、アルデヒドの還元。
f.二酸化硫黄オキシド、亜リン酸(V)塩化物及び亜リン酸三塩化物等を含む試薬を使用した酸塩化物の生産。
g.デカルボキシラーゼを用いて酵素的に、又はソーダ石灰を用いて、カルボン酸又は酸性塩を脱カルボキシル化して、等価の炭化水素を生産する。
h. Barbier Wieland分解によるサイズ縮小。
−前記油は、直接生産され、バイオマスの生産やその後の加工を経ない。
−前記油は、発酵により生産されない。
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Claims (45)
- 二酸化炭素を蟻酸に変換するヒドロゲナーゼ酵素系及び蟻酸を5以上の炭素原子長の鎖を有する脂肪族カルボン酸に変換する第二の酵素系を含有する微生物。
- 化学無機栄養性(chemolithotrophic)である、請求項1に記載の微生物。
- 無機独立栄養性(lithoautotrophic)である、請求項1又は2のいずれか1項に記載の微生物。
- 唯一の炭素供給源として二酸化炭素を使用する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の微生物。
- 前記二酸化炭素が、中間体を形成せずに直接蟻酸に変換される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の微生物。
- 細菌である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の微生物。
- 好気性である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の微生物。
- 酢酸菌種である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の微生物。
- 天然に存在する微生物である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の微生物。
- アクセッション番号NCIMB 41808の酢酸菌株に類似する、又はこれに由来する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の微生物。
- アクセッション番号NCIMB 41808の酢酸菌株である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の微生物。
- 前記ヒドロゲナーゼ酵素系が酸素耐性である、請求項1〜11のいずれか1項に記載の微生物。
- 前記ヒドロゲナーゼ酵素系が細胞外に存在する、請求項1〜12のいずれか1項に記載の微生物。
- 前記第二の酵素系が細胞外に存在する、請求項1〜13のいずれか1項に記載の微生物。
- 前記脂肪族カルボン酸が単不飽和である、請求項1〜14のいずれか1項に記載の微生物。
- 前記第二の酵素系が蟻酸を8以上の炭素原子長の鎖を有する脂肪族カルボン酸に変換する、請求項1〜15のいずれか1項に記載の微生物。
- 二酸化炭素を蟻酸に変換するヒドロゲナーゼ酵素系及び蟻酸を5個以上の炭素原子長の鎖を有する脂肪族カルボン酸に変換する第二の酵素系を含有し、唯一の炭素源として二酸化炭素を使用する天然に存在する化学無機独立栄養好気性細菌(chemolithoautotrophic aerobic bacterium)であって、当該ヒドロゲナーゼ酵素系及び第二の酵素系が細胞外に存在する、請求項1〜16のいずれか1項に記載の微生物。
- 脂肪族カルボン酸を生産するための、請求項1〜17のいずれか1項に記載の微生物の使用。
- 二酸化炭素を蟻酸に変換するヒドロゲナーゼ酵素系及び蟻酸を5以上の炭素原子長の鎖を有する脂肪族カルボン酸に変換する第二の酵素系を含有する培地を使用して、脂肪族カルボン酸を生産する工程を含む、脂肪族カルボン酸を生産する方法。
- 前記培地が、請求項1〜17のいずれか1項に記載の微生物を含有する、請求項19に記載の方法。
- 前記脂肪酸を生産する反応が、pHが約3.0〜約8.5、好ましくは約6.0〜約7.0の範囲内で実施される、請求項19又は20のいずれか1項に記載の方法。
- 前記脂肪酸を生産する反応が、温度が5〜60℃、好ましくは約15〜20℃の範囲内で実施される、請求項18〜21のいずれか1項に記載の方法。
- 二酸化炭素が唯一の炭素の供給源である、請求項19〜22のいずれか1項に記載の方法。
- 二酸化炭素が培地に瀑気される、請求項23に記載の方法。
- 前記培地が油−水エマルジョンである、請求項18〜24のいずれか1項に記載の方法。
- 前記培地が二酸化炭素捕捉剤を含有する、請求項18〜25のいずれか1項に記載の方法。
- 前記培地が酸化剤を含有する、請求項18〜26のいずれか1項に記載の方法。
- 更に、以下の工程:
1)脂肪族カルボン酸を分離する工程;
2)当該脂肪族カルボン酸を濾過する工程;
3)当該脂肪族カルボン酸と他の燃料、好ましくは油性燃料とを混合する工程;
4)当該カルボン酸を、例えばエステル、アルコール、ケトン又はアルデヒド等に化学的に改変する工程;及び
5)当該脂肪族カルボン酸から特定の成分を蒸留及び分離する工程;
を含む、請求項18〜27のいずれか1項に記載の方法。 - 二酸化炭素を蟻酸に変換するヒドロゲナーゼ酵素系及び蟻酸を5以上の炭素原子長の鎖を有する脂肪族カルボン酸に変換する第二の酵素系を含有する培地。
- 二酸化炭素を蟻酸に変換するヒドロゲナーゼ酵素系及び蟻酸を5以上の炭素原子長の鎖を有する脂肪族カルボン酸に変換する第二の酵素系の、脂肪族カルボン酸を生産するための使用。
- 請求項19〜28のいずれか1項に記載の方法により生産された、複数種の脂肪族カルボン酸の混合物。
- 蟻酸分子間での一連の縮合反応を経て生産された、複数種の脂肪族カルボン酸の混合物。
- 5〜24の炭素原子長の鎖を有する、請求項31又は32のいずれか1項に記載の複数種の脂肪族カルボン酸の混合物。
- 単不飽和である、請求項33に記載の複数種の脂肪族カルボン酸の混合物。
- 油の形態をとる、請求項31〜34のいずれか1項に記載の複数種の脂肪族カルボン酸の混合物。
- 二酸化炭素を蟻酸に変換するヒドロゲナーゼ酵素系をコードする遺伝子を微生物に導入する工程、及び蟻酸を5以上の炭素原子長の鎖を有する脂肪族カルボン酸に変換する第二の酵素系をコードする遺伝子を微生物に導入する工程を含み、当該遺伝子が微生物内で発現する、微生物を生産する方法。
- 二酸化炭素を蟻酸に変換するヒドロゲナーゼ酵素系をコードする遺伝子を微生物に導入する工程を含み、当該微生物が、蟻酸を5以上の炭素原子長の鎖を有する脂肪族カルボン酸に変換する第二の酵素系を含有し、当該遺伝子が微生物内で発現する、微生物を生産する方法。
- 蟻酸を5以上の炭素原子長の鎖を有する脂肪族カルボン酸に変換する第二の酵素系をコードする遺伝子を微生物に導入する工程を含み、当該微生物が二酸化炭素を蟻酸に変換するヒドロゲナーゼ酵素系を含有し、当該遺伝子が微生物内で発現する、微生物を生産する方法。
- 二酸化炭素を蟻酸に変換する、ヒドロゲナーゼ酵素系。
- アクセッション番号NCIMB 41808の酢酸菌株由来の、請求項40に記載のヒドロゲナーゼ酵素系。
- 蟻酸を5以上の炭素原子長の鎖を有する脂肪族カルボン酸に変換する酵素系。
- アクセッション番号NCIMB 41808の酢酸菌株由来の、請求項42に記載の酵素系。
- 二酸化炭素を蟻酸に変換する工程及び蟻酸を5以上の炭素原子長の鎖を有する脂肪族カルボン酸に変換する工程を含み、当該変換反応が油−水エマルジョン中で行われる、脂肪族カルボン酸を生産する方法。
- 二酸化炭素を蟻酸に変換する工程及び蟻酸を5以上の炭素原子長の鎖を有する脂肪族カルボン酸に変換する工程を含み、二酸化炭素を蟻酸に変換する工程を開始するために酸化剤が使用される、炭素原子長の鎖を有する脂肪族カルボン酸を生産する方法。
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