发酵方法技术

本发明专利技术提供使用两阶段发酵过程由气态底物产生脂质产物的方法和系统。所述方法包括向含有一种或多种微生物的培养物的第一生物反应器提供包含CO或CO2和H2或其混合物的气态底物，并发酵所述底物以产生乙酸。然后将来自所述第一生物反应器的乙酸提供给第二生物反应器，其中所述乙酸被用作通过一种或多种微藻类发酵成脂质的底物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于由气态原料产生脂质的方法。所述方法包括一种用于由气态 原料产生一种或多种脂质产物的两阶段系统。 专利技术背景 全球能源危机引起了对于燃料生产替代方法的不断关注。运输用的生物燃料是汽 油的有吸引力的替代物并且作为低浓度共混物快速进入燃料市场。源自生物质的生物燃料 生产已作为一种增加替代能源生产和减少温室气体排放的主要方法而出现。已证明由生物 质生产生物燃料能使能源独立，从而促进农村地区的发展及经济的可持续发展。 第一代液体生物燃料利用碳水化合物原料，如淀粉、蔗糖、玉米、油菜籽、大豆、棕 榈及植物油。第一代原料提出了许多重大的挑战。这些碳水化合物原料的成本受其作为人 类食品或动物饲料的价值的影响，而用于乙醇生产的淀粉或蔗糖生产作物的耕种并不是在 所有地理区域中都是经济可持续的。这些原料作为生物燃料来源的持续使用将不可避免地 对耕地和水资源带来极大的压力。因此，感兴趣的是开发将成本较低和/或更丰富的碳资 源转变成燃料的技术。 第二代生物燃料是那些由纤维素和藻类产生的。藻类之所以被选择用来生产脂质 归于其快速的生长速率和藻类消耗二氧化碳及产生氧气的能力。 已发现活跃的一个领域是脂质的微生物合成，其包括生物燃料生产所需的原材 料。大量的研宄已证明能够通过在不同的底物如工业用甘油、乙酸、污泥、乳清渗透物、甘蔗 糖蜜及稻草水解物上使用产油酵母而积聚脂质。同时，这些第二代生物燃料技术由于高生 产成本以及运输和原料储存成本而遇到了一些问题。 早已认识到催化过程可用于将由C0、CO2或氢气（H2)组成的气体转化为多种燃料 和化学品。然而，微生物也可用于将这些气体转化为燃料和化学品。虽然这些生物过程通 常比热化学过程要慢，但与催化过程相比具有若干优点，包括更高的特异性、更高的产率、 更低的能源成本以及更大的抗中毒能力。 通过一氧化碳和/或氢气及二氧化碳的厌氧发酵来产生乙酸（acetic acid)、 醋酸（acetate)及其它产物如乙醇已得到了论证。参见，例如Balch等人，（1977) International Journal of Systemic Bacteriology.，27:355-361 ;Vega 等人，（1989) Biotech. Bioeng.，34:785-793 ;Klasson 等人（1990)Appl. Biochem. Biotech.，24/25:1 ;等 等。 已论证，产乙酸细菌，如来自醋酸杆菌属、穆尔氏菌属（Moorela)、梭状芽孢杆菌 属、瘤胃球菌属、醋酸杆菌属、真杆菌属、丁酸杆菌属、产醋杆菌属（Oxobacter)、甲烧八叠 球菌属、甲烷八叠球菌属及脱硫肠状菌属的那些，利用包含H 2、0)2和/或CO的底物并且 通过Wood-Ljungdahl途径（其中乙酰辅酶A合酶是关键酶）将这些气态底物转化为乙 酸、乙醇及其它发酵产物。举例来说，由气体产生乙酸和乙醇的杨氏梭菌（Clostridium ljungdahli)的各种菌株描述于 WO 00/68407、EP 117309、美国专利号 5, 173, 429、 5, 593, 886 和 6, 368, 819、WO 98/00558 和 WO 02/08438 中。已知细菌醇梭菌菌种 (Clostridium autoethanogenum sp)也由气体产生乙酸和乙醇（Aribini 等人，Archives of Microbiology 161，第 345-351 页（1994))。 在约30°C的温度下生长良好的伍氏醋酸杆菌（Acetobacterium woodi)( -种严 格厌氧的非孢子形成微生物）显示由&和0)2产生乙酸。Balch等人首先公开了细菌伍氏 醋酸杆菌，其通过氢气的厌氧氧化和二氧化碳的还原来生长。Buschorn等人证明了乙醇通 过伍氏醋酸杆菌在葡萄糖上的产生和利用。伍氏醋酸杆菌的发酵在高达20mM的葡萄糖（果 糖）浓度下进行。Buschorn等人发现当葡萄糖浓度增加到40mM时，在伍氏醋酸杆菌进入稳 定生长期时几乎一半的底物被保留，且乙醇作为另外一种发酵产物出现。Balch等人发现， 通过由伍氏醋酸杆菌进行的HjPCO 2的发酵所检测的仅有的主要产物是根据以下化学计量 的乙酸：4H2+2C02->CH 3C00H+H20。 乙酸可能是不合需要的发酵产物，因为它是从含水发酵肉汤中回收的具有挑战性 的产物，其商业用途有限。 本专利技术的一个目标是提供一种通过至少某种方式克服以上缺点的方法和发酵系 统，或至少向公众提供一种有用的选择。
技术实现思路
第一方面，提供一种用于由气态底物产生至少一种脂质产物的方法，所述方法包 括： a)在含有至少一种微生物的培养物的第一生物反应器中接纳所述气态底物，并发 酵所述气态底物以产生选自至少一种酸或至少一种酸和至少一种醇的产物；以及 b)将所述产物的至少一部分传送到包含至少一种微藻类的培养物的第二生物反 应器，并发酵所述酸以产生至少一种脂质产物。 在一个实施方案中，气态底物包含CO或0)2和H2、或其混合物。在某些实施方案 中，气态底物源自于工业来源。在某些实施方案中，将来自至少一个工业来源的至少一种气 体共混以提供具有所期望的组成的气态底物。 在一个实施方案中，所述一种或多种酸选自由以下组成的组：乙酸、丁酸、琥珀酸、 乳酸或丙酸。 在一个实施方案中，所述一种或多种醇选自包括以下的组：乙醇、丁醇、甲醇或丙 醇。 在各种实施方案中，将在第一阶段产生的所有酸和/或醇转化为第二阶段中的脂 质。在各种实施方案中，回收第一阶段中产生的至少一部分酸和/或醇。 第二方面，提供一种用于由包含CO或0)2和H2或其混合物的气态底物中产生至少 一种脂质产物的方法，所述方法包括： a)在包含至少一种微生物的培养物的初级生物反应器中接纳所述气态底物，并发 酵所述气态底物以产生至少一种酸；以及 b)将所述至少一种酸的至少一部分传送到包含至少一种微藻类的培养物的次级 生物反应器，并发酵所述至少一种酸以产生至少一种脂质产物。 在一个实施方案中，所述至少一种酸是乙酸且所述至少一种微生物选自由以 下组成的组：醋酸杆菌属、穆尔氏菌属、梭状芽孢杆菌属、热球菌属、真杆菌属、脱硫细 菌属、氧化碳嗜热菌属（Carboxydothermus)、产醋菌属（Acetogenium)、厌氧醋菌属 (Acetoanaerobium)、丁酸杆菌属、消化链球菌属、瘤胃球菌属、产醋杆菌属以及甲烧八叠球 菌属。 本领域技术人员将理解，包括pH范围的发酵条件是成功发酵包含CO或0)2和H 2 或其混合物的气态底物所必需的。专利技术人认识到可根据本专利技术使用的任何具体的产乙酸微 生物将具有最佳的pH范围，通常在pH 4与pH 8之间。在本专利技术的一个实施方案中，初级 生物反应器中的发酵pH维持在约pH 4. 5至约pH 6之间。在一个优选实施方案中，pH维 持在pH 5. 5。 在一个实施方案中，在第二反应器中产生的脂质被用于产生至少一种三级产物。 在一个实施方案中，所述一种或多种三级产物选自包括以下的组：生物柴油、氢化来源的可 再生柴油（HDRD)、脂肪酸甲酯（FAME)及脂肪酸乙酯（F本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于由气态底物产生至少一种脂质产物的方法，所述方法包括：a)在第一生物反应器中接纳气态底物，所述第一生物反应器包含在液体营养培养基中的至少一种微生物的培养物，并发酵所述气态底物以产生选自酸或酸和醇的产物；以及b)将酸产物的至少一部分传送到第二生物反应器，所述第二生物反应器包含在液体营养培养基中的至少一种微藻类的培养物，并发酵所述酸以产生至少一种脂质产物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖恩·丹尼斯·辛普森，塞巴斯蒂安·米甲·贝尔纳谢克，
申请(专利权)人：朗泽科技新西兰有限公司，
类型：发明
国别省市：新西兰;NZ