一种发酵方法技术

用于使用两阶段发酵方法从气态底物产生一种或多种脂质产物的方法和系统。所述方法将包含CO2和H2的气态底物提供给包含一种或多种微生物的培养物的第一生物反应器，并且发酵所述底物以产生乙酸盐。然后将来自所述第一生物反应器的乙酸盐提供给第二生物反应器，在所述第二生物反应器中所述乙酸盐作为底物用于通过一种或多种酵母发酵产生脂质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】用于使用两阶段发酵方法从气态底物产生一种或多种脂质产物的方法和系统。所述方法将包含CO2和H2的气态底物提供给包含一种或多种微生物的培养物的第一生物反应器，并且发酵所述底物以产生乙酸盐。然后将来自所述第一生物反应器的乙酸盐提供给第二生物反应器，在所述第二生物反应器中所述乙酸盐作为底物用于通过一种或多种酵母发酵产生脂质。【专利说明】
本专利技术涉及一种从气态原料产生脂质的方法。所述方法包括用于从气态原料产生一种或多种脂质产物的两阶段系统。
技术介绍
全球能量危机已经增加了人们对燃料生产的替代方法的兴趣。用于运输业的生物燃料是有吸引力的石油替代物并且以低浓度混合物的形式迅速进入燃料市场。生物质来源的生物燃料的生产已经作为提高替代能量生产并减少温室气体排放的主要方法而出现。从生物质产生生物燃料使能源独立成为了可能，这已经被证明可加快农村地区的发展并增强可持续的经济发展。第一代液体生物燃料使用碳水化合物原料，例如淀粉、蔗糖、玉米、油菜籽、大豆、棕榈油和植物油。第一代原料带来了许多重大的挑战。这些碳水化合物原料的成本受到它们作为人类食物或动物饲料的价值的影响，并且用于乙醇生产的产淀粉或产蔗糖的农作物的栽培不是在所有地理条件下都是经济上可持续的。持续使用这些原料作为生物燃料的来源会不可避免地对耕地和水资源造成巨大压力。因此，开发将更低成本和/或更丰富的碳源转化为燃料的技术是有利的。第二代生物燃料为产生自纤维素和藻类的那些。由于藻类的生长速率快并且有能力消耗二氧化碳及产生氧，因此选择藻类产生脂质。已经看见活跃性增加的一个领域是脂质的微生物合成，其包括生物燃料产生所需的原材料。许多研究已经证明，通过在不同底物上(例如工业甘油、乙酸、污泥、乳清渗透物、甘蔗糖蜜和稻草水解产物)使用产油酵母(oleaginous yeast)能够积累脂质。由于生产成本高以及与原料的运输和贮存相关的成本高，这些第二代生物燃料技术同样面临着问题。早就已经认识到可以使用催化方法将由CO、CO2或氢气(H2)组成的气体转化成各种燃料和化学品。然而，也可以使用微生物将这些气体转化成燃料和化学品。这些生物方法虽然普遍比化学反应慢，但是它们相对于催化方法有若干优势，包括特异性更高、收率更高、能源成本更低和抗中毒性更强。已经证明，通过厌氧发酵一氧化碳和/或氢气和二氧化碳可产生乙酸、乙酸盐和其他产物(例如乙醇)。参见例如Balch et al, (1977) International Journal of SystemicBacteriology., 27:355-361;Vega et al, (1989)Biotech.Bioeng., 34:785-793 ；Klassonet al (1990) Appl.Biochem.Biotech., 24/25:1 等。已经证明，产乙酸细菌(例如醋酸杆菌(Acetobacterium)属的那些)利用含H2、C02和/或CO的底物并且通过以乙酰Co-A合酶为关键酶的Wood-Ljungdahl通路将这些气态底物转化成乙酸、乙醇和其他发酵产物。伍氏醋酸杆菌(Acetobacterium woodii)是一种在约30°C的温度下生长良好的严格厌氧且不形成孢子的微生物，已经显示其由H2和CO2产生乙酸盐。Balch et al.首先公开了细菌伍氏醋酸杆菌，其通过厌氧氧化氢并还原二氧化碳来生长。Buschorn et al证明伍氏醋酸杆菌基于葡萄糖产生并利用乙醇。伍氏醋酸杆菌的发酵是在最高达20mM的葡萄糖(果糖)浓度下进行。Buschorn et al发现当葡萄糖浓度增加到40mM时，在伍氏醋酸杆菌进入静止生长期时剩余了几乎一半的底物，并且乙醇作为额外的发酵产物出现。Balch et al发现，根据以下化学计量:4H2+2C02->CH3C00H+H20，所检测到的伍氏醋酸杆菌发酵H2和CO2的唯一主产物为乙酸盐。本专利技术的一个目的在于提供一种至少在一定程度上克服上述缺点的方法和发酵系统，或至少为公众提供了一种可用的选择。
技术实现思路
在第一方面，提供了一种从气态底物产生一种或多种脂质产物的方法，所述方法包括:1.将所述气态底物接收入含有一种或多种微生物的培养物的第一反应器中，并且发酵所述气态底物以产生一种或多种酸和/或醇；和i1.将所述一种或多种酸和/或醇的至少一部分传递至含有一种或多种酵母的培养物的第二生物反应器中，发酵所述一种或多种酸以产生一种或多种脂质产物。在一个实施方案中，所述气态底物至少包括CO2和4。在某些实施方案中，所述气态底物来自工业来源。在某些实施方案中，混合来自一种或多种工业来源的一种或多种气体以提供具有所需组成的气态底物。在一个实施方案中，所述一种或多种酸选自乙酸盐(acetate)、丁酸盐、琥珀酸盐或丙酸盐。在一个实施方案中，所述一种或多种醇选自乙醇、丁醇、甲醇或丙醇。在各个实施方案中，在第一阶段中产生的所有酸和/或醇在第二阶段中被转化成脂质。在各个实施方案中，回收在所述第一阶段中产生的酸和/或醇的至少一部分。在第二个方面，提供了一种从含有CO2和H2的气态底物产生一种或多种脂质产物的方法，所述方法包括:1.将所述气态底物接收入含有一种或多种微生物的培养物的第一生物反应器中，并且发酵所述气态底物以产生一种或多种酸；和i1.将所述一种或多种酸的至少一部分传递至含有一种或多种酵母的培养物的第二生物反应器中，发酵所述一种或多种酸以产生一种或多种脂质产物。在一个实施方案中，所述一种或多种酸为乙酸盐,所述一种或多种微生物选自伍氏醋酸杆菌和热醋穆尔氏菌(Moorella thermoaceticum)。 在本专利技术的一个实施方案中，所述第一生物反应器中发酵的pH维持在约pH6至约PH8。在一个优选的实施方案中，pH维持在pH7。在一个实施方案中，通过所述第二阶段产生的脂质用于产生一种或多种第三产物。在一个实施方案中，所述一种或多种第三产物选自乙醇和生物柴油。在第三方面，提供了一种通过厌氧微生物发酵产生一种或多种产物的方法，所述方法包括:1.将含有CO2和H2的底物接收入含有一种或多种微生物的培养物的第一生物反应器中，所述微生物选自醋酸杆菌属、穆尔氏菌属(Moorella)、梭菌属(Clostridium)、瘤胃球菌属(Ruminococcus )、醋酸杆菌属、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)、甲烧八叠球菌属和脱硫肠状菌属(Desulfotomaculum);厌氧发酵来自步骤的底物以产生包含乙.慶盐的发酵液i1.将所述发酵液进料至含有一种或多种酵母的培养物的第二生物反应器中；和ii1.发酵乙酸盐以产生一种或多种脂质产物。在一个实施方案中，加工合并的发酵液以除去至少一部分乙酸盐，然后再将所述流进料至第二生物生物反应器中。应理解以下实施方案可应用于上述的任何一个方面。在一个实施方案中，将合并的发酵流的pH调节至pH6到pH8，然后将其进料至第二生物反应器。在本专利技术的一个实施方案中，所述第二生物反应器中发酵液中乙酸与氮的比例为至少10:1。在一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从气态流捕获碳的方法，所述方法包括：a.使包含CO2和H2的底物流至含有一种或多种微生物的培养物的第一生物反应器中；b.厌氧发酵所述包含CO2和H2的底物以产生一种或多种酸；c.使(b)的所述一种或多种酸的至少一部分流至含有一种或多种酵母的培养物的第二生物反应器；和d.发酵所述一种或多种酸以产生一种或多种脂质。

【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：L·P·特兰，S·D·辛普森，
申请(专利权)人：新西兰郎泽科技公司，
类型：发明
国别省市：新西兰;NZ