发酵方法技术

本发明专利技术提供了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。该方法包括提供包含CO、CO2或H2或它们的混合物的气态底物至含有培养物或一种或多种微生物的第一生物反应器，并且发酵底物以产生乙酸盐。然后将来自第一生物反应器的乙酸盐供给至第二生物反应器，在第二生物反应器中乙酸盐被用作由一种或多种酵母发酵成脂质的底物。

【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从气态原料产生脂质的方法。该方法包括用于从气态原料产生一 种或多种脂质产品的两阶段系统。
技术介绍
全球能源危机增加了对产生燃料替代方法的兴趣。用于运输的生物燃料是具有吸 引力的汽油代替品，并作为低浓度共混物迅速渗透燃料市场。生物质衍生的生物燃料的产 生作为增加替代能源的产生以及降低温室气体排放的主要方法应运而生。使能源独立的源 自生物质的生物燃料的产生已经显示出促进农村地区的发展并促进可持续的经济发展。 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 油和植物油。第一代的原料面临一些重大的挑战。这些碳水化合物原料的成本受它们作为 人类食品或动物饲料的价值的影响，而用于生产乙醇的产淀粉或蔗糖作物的种植栽培并非 所有的地区都是经济可持续的。持续使用这些原料作为生物燃料的来源将不可避免地对耕 地和水资源带来巨大的压力。因此，将更低成本和/或更丰富的碳资源转化为燃料的技术 的发展是令人感兴趣的。 第二代生物燃料是那些由纤维素和藻类产生的生物燃料。由于藻类快速成长率及 其消耗二氧化碳和产生氧气的能力，选中藻类以产生脂质。 微生物合成脂质是一个已被视为研究活跃的领域，其包含生物燃料生产所必须的 原料。通过使用产油酵母在不同底物中，例如工业甘油、乙酸、污水污泥、乳清渗透物、甘蔗 糖蜜和水稻秸杆水解产物，许多研究已经证实积聚脂质的能力。同样，由于高生产成本，以 及与原料的运输和储存相关的成本，这些第二代生物燃料技术已遇到问题。 长期以来认为催化过程可用于将含有C0、C02，或氢气（H2)的气体转化为各种燃料 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。这些生物过程，虽然通 常比热化学过程要慢，但有几大优势优于催化过程，包括更高的特异性，更高的产量，更低 的能源成本和更好的抗中毒性。 已报道了通过一氧化碳和/或氢和二氧化碳的厌氧发酵产生乙酸、乙酸盐和其它 产品（如乙醇）。参见，例如，Balch 等人，（I977) 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。 已经证明产乙酸细菌（例如那些乙酸杆菌（Acetobacterium)、穆尔氏 菌（Moorella)、梭菌属（Clostridium)、瘤胃球菌属（Ruminococcus)、乙酸杆菌属 (Acetobacterium)、真杆菌属（Eubacterium)、丁酸杆菌属（Butyribacterium)、产醋杆菌 属（Oxobacter)、甲烧八叠球菌属（Methanosarcina)、甲烧八叠球菌属（Methanosarcina) 和脱硫肠状菌属（Desulfotomaculum)利用包括H 2、0)2和/或C0的底物，并通过 Wood-Ljungdahl途径以乙酰辅酶A合成酶作为关键酶将这些气态底物转化为乙酸、 乙醇等发酵产物。例如，在W000/68407、EP117309、美国专利号5, 173,429、5,593,886 和6, 368, 819、W098/00558和W002/08438中描述的由气体产生乙酸和乙醇的各种梭 菌（Clostridium ljungdahlii)菌株。还已知细菌自养产乙烧梭菌（Clostridium autoethanogenum sp)由气体产生乙酸和乙醇（Aribini 等人，Archives of Microbiology 161，pp 345-351(1994))。 伍氏乙酸杆菌（Acetobacterium woodii)，一种严格厌氧、非孢子形成微生物，其 可以在温度约30°C生长良好，已证实由氏和C02产生乙酸。Balch等人首先公开伍氏乙酸 杆菌，其通过氢气的厌氧氧化和二氧化碳的还原生长。Buschorn等人公开了通过伍氏乙酸 杆菌作用于葡萄糖的乙醇的产生和使用。以达20mM浓度的葡萄糖（果糖）进行伍氏乙酸 杆菌的发酵。Buschorn等人发现，当葡萄糖浓度升高至40mM时，在伍氏乙酸杆菌进入稳定 生长期时几乎剩余一半的底物，且出现作为额外发酵产物的乙醇。Balch等人发现，通过由 伍氏乙酸杆菌对氏和0) 2的发酵检测到的唯一的主要产物是乙酸盐，其根据以下化学计量： 4H2+2C02->CH 3C00H+H20 〇 因为乙酸盐从水性发酵液中回收提取困难而且商业用途有限，因此其是不期望得 到的发酵产物。 本专利技术的目的是提供一种方法和发酵系统，其至少在一定程度上克服上述缺陷， 或至少向公众提供一种有用的选择。
技术实现思路
在第一方面，提供一种由气态底物产生至少一种脂质产物的方法，该方法包括： i.在包含至少一种微生物的培养物的第一生物反应器中接收气态底物，并发酵该 气态底物，以产生至少一种酸和或醇；以及 ii.传送至少一种酸和或醇的至少一部分至包含至少一种酵母的培养物的第二生 物反应器，并发酵该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0)、0)2或112或它们的混合物。在某些实施方式 中，气态底物由工业来源得到。在某些实施方式中，将源自至少一种工业来源的至少一种气 体共混以提供包含期望成分的气态底物。 在一个实施方案中，一种或多种酸选自乙酸盐、丁酸盐、琥珀酸盐、乳酸盐或丙酸 盐。 在一个实施方案中，一种或多种醇选自乙醇、丁醇、甲醇、或丙醇。 在各个实施方式中，第一阶段产生的所有酸和/或醇在第二阶段转化为脂质。在 各个实施方式中，回收第一阶段产生的至少一部分酸和/或醇。 在第二方面提供了一种由含有C0、0)2或H 2或它们的混合物的气态底物产生至少 一种脂质产物的方法，该方法包括： i.在包含至少一种微生物的培养物的第一生物反应器中接收气态底物，并发酵气 态底物以产生至少一种酸；以及 ii.传送至少一种酸的至少一部分至包含至少一种酵母的培养物的第二生物反应 器中，并发酵至少一种酸以产生至少一种脂质产物。 在一个实施方案中，至少一种酸是乙酸，至少一种微生物选自乙酸杆菌、穆尔氏 菌、梭状芽孢杆菌、瘤胃球菌、真杆菌、丁酸杆菌、产醋杆菌、甲烷八叠球菌和脱硫肠状菌； 本领域技术人员将理解发酵条件（包括pH值范围）是包括0)、0)2或11 2或它们混 合物的气态底物成功发酵必需的。本专利技术人知道，可以用于本专利技术的任何特定的产乙酸微 生物都有最适合pH值范围，典型的为pH4至pH8。在本专利技术的一个实施方案中，在第一生物 反应器中发酵的pH范围保持在约pH 4. 5至约pH6。在一个优选的实施方案中，pH保持在 pH5. 5〇 在一个实施方案中，由第二阶段产生的脂质被用来产生至少一种第三产物。在一 个实施方案中，一种或多种第三产物选自生物柴油、氢化来源可再生柴油（HDRD)、脂肪酸甲 酯（FAME)和脂肪酸乙酯（FAEE)。 在第三方面提供了一种由厌氧微生物发酵产生至少一种产品的方法，该方法包括 i.在包含至少一种微生物的培养物的第一第一生物反应器中接收包含C0、0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由气态底物产生至少一种脂质产物的方法，所述方法包括：i.在包含在液体营养培养基中的至少一种微生物的培养物的第一生物反应器中接收气态底物，并发酵所述气态底物以产生包含至少一种酸和/或醇；以及ii.传送至少部分所述酸和/或醇至含有在液体营养培养基中的至少一种酵母的培养物的第二生物反应器中，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