用于生产丙酸的基于水解玉米和/或甘蔗醪的发酵制造技术

技术编号:12570856 阅读:93 留言:0更新日期:2015-12-23 12:49
一种制备丙酸的方法,其包含在不包括典型、通常成本极高的维生素和矿物质包补充的情况下制备水;按作为整体的发酵液的组合重量计至少30重量%的水解玉米醪固体、水解甘蔗醪固体或其组合;和丙酸杆菌的所述发酵液。出人意料地,通常必须在糖浆生产之后弃置的这些醪固体能够供应已知为丙酸杆菌发酵所需的氮、微量营养素、维生素和矿物质,使其作为发酵培养基的单独或显著用途经济得多并且因此比需要补充的其它发酵培养基合乎需要。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】用于生产丙酸的基于水解玉米和/或甘薦曙的发酵 本申请要求2013年3月28日提交的美国临时专利申请序列号61/806, 081的权 益,其W全文引用的方式并入本文中。
本专利技术设及生产作为产物的丙酸的发酵领域。更确切地说,其设及水解玉米膠或 水解甘薦膠作为可行且有经济优势的发酵底物的用途。
技术介绍
公认的是需要一种将可再生含碳材料,如生物质有效转化为产物,W运种方式使 得材料的能量、碳和质量含量有效转移到此类产物中的方法。运些方法中的许多使用通过 酶促获得的糖,如葡萄糖或薦糖;酸;碱;或从预先处理的农业谷物,包括玉米、甘薦、小麦 和大豆的化学机械水解。运些糖一般已通过过滤或结晶经纯化W形成所需纯度和浓度的液 体糖浆或结晶固体。纯化糖随后用作发酵产生如丙酸的产物中的碳源。 举例来说,美国公开案2008053611 (W0 2008/098254)公开纤维素热化学转化为 更易于可用的碳水化合物,接着发酵所述碳水化合物W生产丙酸。W02011029166教示使用 经基因修饰的生物体,如丙酸杆菌和发酵培养基/碳源,如单糖,如葡萄糖生产丙酸。其也 提及包含其它"大量营养素",如氮,和其宣称为生物体所需的某些指定"微量营养素"。 阳0化]其它参考文献公开从多种材料生产丙酸,例如W02009154624(葡萄糖);美国 专利5,563,069(乳糖,确切地说从乳清);己比拉托,F.度arbirato,F.)等人,"葡萄 糖/甘油共发酵:一种通过丙酸丙酸杆菌生产丙酸的更熟练方法(Glucose/glycerol co-fermentation:0nemoreproficientprocesstoproducepropionicacidby Propion;Lbacteriumacidipropionici) ",1997《应用微生物学和生物技术〉〉(Appl. Microbiol.Biotechnol. )47,441-446(甘油);科控尔,J. (Coral,J.)等人,"通过不 同碳源中的丙酸丙酸杆菌生产丙酸的分批发酵模型化atchfermentationmodelof propionicacidproductionbyPropionibacteriumacidipropioniciindifferent carbonsources) ",2008《应用生物化学与生物技术〉〉(Appl.Biochem.Biotechnol.) 151, 333-34U甘薦糖蜜、甘油和乳酸醋);重润,S. (Chooiun,S.)等人,"丙酸生产通过丙 酸丙酸杆菌TISTR442的藻酸钩固定来自乳清的改善的抗真菌活性(Improvementof propionicacidproductionforantifungalactivityfromwheybycalciumalginate immobilizationofPropionibacteriumacidipropioniciTIST民442) " 2012《食品与农 业科学杂志A〉〉aAgric.Sci.Tech.A) 2,863-872 (乳清);和冯,X. (Feng,X.)等人,"植物 纤维床生物反应器中通过费氏丙酸杆菌CCTCCM207015的绿色且经济的丙酸生产(Green andeconomicalproductionofpropionicacidbyPropionibacteriumfreudenreichii CCTCCM207015inplantfibrous-bedbioreactor) "2011《生物资源技术〉〉化ioresour. Technol.) 102,6141-6146 (甘薦糖蜜水解产物和水解废物丙酸杆菌细胞)。 尽管现有技术认识到纯化玉米和甘薦糖浆的水解产物适用于丙酸杆菌发酵连同 必需且昂贵的营养素、维生素和矿物质补充,研究人员迄今为止未鉴别减少或消除对此类 补充的需要的方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种制备丙酸的方法,其包含(a)制备发酵液,所述发酵液包含水;按 作为整体的发酵液的重量计至少30重量%的水解玉米膠固体、水解甘薦膠固体或其组合; 和丙酸杆菌;其中氮、憐、硫、铁、儘、儀、巧和其组合的补充源W按作为整体的发酵液的重量 计总计不大于0. 19重量%的量存在;且其中生物素、硫胺素、核黄素、氯钻维生素、泛酸和 其组合的补充源W按作为整体的发酵液的重量计总计不大于0. 0001重量%的量存在;和 化)允许发酵液在适合于形成丙酸的条件下发酵。【附图说明】[000引图1显示使用与根据表1制备的培养基相同的来自种子发酵的接种物的包括水解 玉米膠(HCM)培养基或根据表2制备的培养基的生产发酵中的丙酸和葡萄糖概况。 图2显示具有生产发酵培养基的差分维生素补充的HCM的生产发酵动力学概况。 图3显示使用来自基于根据表1制备的培养基或全HCM培养基的种子发酵的独立 接种物在具有和不具有五种维生素补充的情况下的所有HCM生产发酵的发酵动力学概况。 图4显示与基于使用根据表1制备的培养基的接种物的发酵的发酵概况相比的基 于HCM种子发酵接种物的不使用氨控制抑的情况下的全HCM发酵的发酵概况。 阳01引图5显示基于由四种酶促水解(糖)甘薦巧HC)样品制备的培养基的发酵的丙酸 概况。 图6显示基于由两种未经洗涂的邸〔样品制备的培养基的发酵的丙酸概况。【具体实施方式】 本专利技术方法提供W与使用常规培养基源,如葡萄糖、甘油、乳清或巧或C6糖,如薦 糖的发酵相比实质上减少的成本有效生产丙酸,其依赖于额外和分开的氮;如硫和憐的微 量营养素;矿物质;和维生素的源的组合。成本效益由使用水解玉米膠固体(HCM)、水解甘 薦膠固体巧HC)或其组合作为主要培养基源,而不是更精炼主要培养基源,如葡萄糖浆、来 自甘薦糖的薦糖或甘油,W及其它氮、微量营养素、维生素和/或矿物质源,如无机氮源、蛋 白水解产物、酵母、酵母提取物和/或植物颗粒W满足丙酸生产发酵的所有营养要求而得 出。当考虑W下事实时成本效益更大:在发酵常规培养基源中,传统的氮、微量营养素、维生 素和矿物质补充包也需要有效发酵,而使用HCM和/或EHC,出人意料地,有效地消除对任何 补充的需要或偏好,除了在一些实施例中的氯钻维生素,其可W任选地用作增强剂,但即使 在在不存在其的情况下,发酵仍可W有效地进行。因此,本专利技术方法为有吸引力的且易于W 任何规模实践。 阳015] 第一起始物质为丙酸杆菌。运可W是丙酸杆菌属(Propionibacterium genus)范围内的任何种或种组合,但在尤其优选实施例中,其可W是产酸丙酸杆菌(Propionibacteriaacidipropionici)。可W有效地采用野生型或基因修饰丙酸杆菌,或 其组合。丙酸杆菌是种子培养的基础,其在一些非限制性实施例中首先经由各种生物质积 聚步骤致密化,且随后用作种子发酵的基础。种子发酵随后提供引入到生产发酵液中的接 种物。 第二起始物质为HCM、E肥或其组合。在本专利技术中,优选的是当选择HCM时,起始、 预水解玉米膠包含至少约80重量百分比(重量% ),更优选地至少约90重量%,并且最优 选地至少约95重量%本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种制备丙酸的方法,其包含(a)制备包含以下的发酵液:水;按作为整体的所述发酵液的重量计至少30重量%的水解玉米醪固体、水解甘蔗醪固体或其组合;和丙酸杆菌;其中氮、磷、硫、铁、锰、镁、钙和其组合的补充源以按作为整体的所述发酵液的重量计总计不大于0.19重量%的量存在;且其中生物素、硫胺素、核黄素、氰钴维生素、泛酸和其组合的补充源以按作为整体的所述发酵液的重量计总计不大于0.0001重量%的量存在;和(b)允许所述发酵液在适合于形成丙酸的条件下发酵。

【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:C·C·斯托尔斯B·A·罗德里格斯B·M·考克斯
申请(专利权)人:陶氏环球技术有限责任公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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