用于酵母繁殖的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及繁殖酵母的系统和方法，所述方法利用原料比如淀粉和一种或多种酶(例如，酶混合物)从而将原料以足够的速率分解成一种或多种单糖，使得所述酵母可以利用上述单糖作为碳源，生产更多的酵母细胞而不生产过量的醇。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】用于醒母繁殖的系统和方法 相关申请的交叉引用 本申请要求2013年3月14日提交的、申请号为13/804,364,且名称为"SYSTEMS ANDMET册DSFORYEASTPROPAGATION"的美国非临时专利申请的权益，该申请的全部内容 W引用方式并入本文。
本专利技术设及种植酵母，比如酿酒酵母。更特别地，本专利技术设及利用原料，比如，淀粉 和一种或多种酶（例如，酶混合物）种植酵母。
技术介绍
乙醇生产者经常从酵母供应商购买用于发酵的酵母（例如，干燥形式，和/或作为 乳霜悬浮液）。对于许多乙醇生产者，酵母可W构成较大的运营成本，因此许多乙醇生产者 在发酵过程增加最低限度的酵母。 但是，在发酵中增加酵母负载可能有若干好处。例如，一个显著的好处是降低发酵 的时间段，从而有效增加给定的乙醇生产设施的产量。增加酵母负载的另一个主要好处是 可W减少与乳酸菌污染相关的损失。较高的酵母负载可能意味着污染物不能与主要的酵母 群竞争，从而保证了更清洁的操作。不幸的是，考虑到酵母的成本，增加发酵的接种经常导 致成本过高。 如果乙醇生产设施能W划算的方式种植自己的酵母，则可W将更大剂量的酵母加 入发酵罐中。运可W产生多种好处，包括降低酵母成本、加快发酵速度（有效地提升工厂产 能），和/或降低微生物污染风险（由于乳酸菌被更大酵母群挤出竞争）。 但是，种植（繁殖）酵母，比如，酿酒酵母具有挑战性。例如，即使在高度通气的条 件下，如果酵母种植在过高浓度的葡萄糖中，酵母可W从有氧代谢途径转变为生产乙醇的 厌氧代谢。如果目的是产生大量的酵母细胞，运种转变，在繁殖酵母的时候一般是不可取 的。即使在高度通气的条件下，如果在繁殖培养基中葡萄糖浓度超过约5g/l，酵母，酿酒酵 母，有时可W开始制造乙醇（发酵途径）。运被称为"克勒勃屈利"效应（高葡萄糖抑制呼 吸）。同样地，当没有足够的氧气存在时，代谢可能会转变成发酵途径。 为了帮助避免克勒勃屈利效应，酿酒酵母通常由酵母供应商种植在充分通气的酵 母繁殖罐中，并且紧紧监测葡萄糖进料（在补料分批过程中通常使用糖蜜原料），W帮助确 保葡萄糖水平保持足够低，从而保持有氧代谢。 不幸的是，对于绝大多数的乙醇生产者，保持种植自己的酵母所需的条件可能在 经济上和/或在技术上不可行。产生相当可观的体积的酵母所需的设备和专业技术的风险 和成本往往过大，因此他们必须经常依赖酵母供应商。例如，由于批次间糖蜜变化，由乙醇 生产者仔细计量葡萄糖流在技术上可能是困难的，并且如果不恰当处理与酵母短缺相关的 设施停机，会招致较多危险。此外，美国（北美）的乙醇生产设施通常不使用糖蜜，并且递 送糖蜜所需的物流往往是由乙醇生产者种植酵母的主要障碍。 提供替代的系统和方法，例如，不要求严格的糖蜜计量系统的系统和方法，W繁殖 酵母将是有利的。运种系统和方法可W使乙醇发酵中酵母配量更优选。
技术实现思路
本专利技术设及使用原料和一种或多种酶种植酵母（例如，酶混合物）种植酵母，所述 酶能够W足够的速率将原料中的多糖和/或低聚糖分解成一种或多种单糖，使得酵母可W 将所述单糖用作碳源，生产更多的酵母细胞，而不是生产过量的醇。通过选择原料的种类和 数量，W及酶的种类和数量，可理想速率产生单糖。 W运种方式提供单糖相对简单、稳健并且容易。例如，可W根据简单的分批过程进 行根据本专利技术的酵母繁殖，并且不需要分批进料过程。 此外，许多乙醇生产设施，特别是那些使用淀粉制造乙醇的乙醇生产设施，可W根 据本专利技术的系统和方法种植自己的酵母群，而且往往不会大量增加成本。使用根据本专利技术 的系统和方法具有运样的潜能：有效地降低用于燃料工业的乙醇的整体成本，并最终能够 协助使用酵母，特别是修饰的酵母产生其它生物产品。 另外，根据本专利技术的系统和方法可W使乙醇生产者能W显著降低的成本在原位产 生酵母培养物。运不仅可W节省资金，而且还可W提高乙醇生产者在发酵中增加酵母负载 能力W便增加产量，降低微生物污染的风险，使生产的酵母适应生产培养基，和/或使淀粉 分解酶表达酵母，比如酿酒酵母适应，W产生适于乙醇生产用原料的酶 根据本专利技术的一个方面，一种繁殖酵母的方法，包括：i)提供组合物，该组合物包括： 繁殖培养基，其包括：营养源；碳源，该碳源包括具有一种或多种多糖和/或一种 或多种低聚糖的原料；W及一种或多种酶，所述一种或多种酶能够将所述一种或多种多糖 和/或一种或多种低聚糖的至少一部分转化成一种或多种单糖；和 酵母的第一细胞团，其中所述酵母能够利用所述一种或多种单糖的至少一部分， 使所述酵母的第一细胞团生长一时间段，从而形成酵母的第二细胞团；W及ii)使所述酵母的第一细胞团生长一时间段，W形成酵母的第二细胞团，所述酵母 的第二细胞团比所述酵母的第一细胞团更大。 根据本专利技术的另一方面，一种用于繁殖酵母的系统，包括： i)繁殖反应容器，其包括组合物，所述组合物包括： 繁殖培养基，其包括：营养源；碳源，该碳源包括具有一种或多种多糖和/或一种 或多种低聚糖的原料；W及一种或多种酶，所述一种或多种酶能够将所述一种或多种多糖 和/或一种或多种低聚糖的至少一部分转化成一种或多种单糖；和 酵母的第一细胞团，其中所述酵母可W利用所述一种或多种单糖的至少一部分， 使所述酵母的第一细胞团生长一时间段，从而形成酵母的第二细胞团，所述酵母的第二细 胞团比所述酵母的第一细胞团更大；W及ii)通气装置，其连接至所述繁殖反应容器W使所述组合物通气。在优选实施例中，所述一种或多种酶包括葡萄糖淀粉酶和/或真菌α-淀粉酶。 在优选实施例中，所述一种或多种多糖和/或一种或多种低聚糖包括淀粉材料， 比如玉米粉。【附图说明】 图1展示了包括乙醇生产设施的生物精炼厂的透视图。 图2A和2B展示了在基于谷物的乙醇生产设施中产生乙醇所用的步骤的典型流程 图。 图3展示了根据本专利技术的繁殖系统的典型方块图。 图4展示了根据实施例4的变化的发酵条件下生产的乙醇的图。 图5A展示了实施例1的表1。 图5B展示了实施例1的表2。[003引 图6A展示了实施例2的表3。 图她展示了实施例2的表4。 图7A展示了实施例3的表5。 图7B展示了实施例3的表6。【具体实施方式】 下面将引用如附图所示的数个实施例，对本专利技术进行详细说明。下文中列举了许 多具体细节，用于提供对本专利技术的实施例的透彻理解。但显然，对于本领域技术人员而言， 可W在无需一些或全部所述具体细节的情况下实施运些实施例。在其他一些实施例中，为 了避免使本专利技术变得不必要地含糊不明，省略了一些众所周知的工艺步骤和结构的详细细 节。通过附图和W下说明，可W更好地理解实施例的特征和优势。 根据本专利技术繁殖酵母包括提供一种组合物，所述组合物包括繁殖培养基和酵母的 第一细胞团。用于繁殖酵母的繁殖培养基通常包括：至少一个营养源，碳源，和水，W形成运 样的培养基：可W促进足够用于接种至发酵系统的数量的酵母细胞团的生长。可W在培养 基形成时，或培养基形成后，加入酵母的起始细胞团；或者在培养基形成时和培养基形成后 都加入酵母的起始细胞团。 营养源可W包括的典型的组分包括酵母提取物、尿素、憐酸二锭、硫酸儀、硫酸锋 或其它盐，等等中的一种或多种。 除了营养源之外，根据本专利技术的繁殖本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种繁殖酵母的方法，包括：i)提供组合物，该组合物包括：繁殖培养基，其包括：营养源；碳源，该碳源包括具有一种或多种多糖和/或一种或多种低聚糖的原料；以及一种或多种酶，所述一种或多种酶能够将所述一种或多种多糖和/或一种或多种低聚糖的至少一部分转化成一种或多种单糖；和酵母的第一细胞团，其中所述酵母能够利用所述一种或多种单糖的至少一部分，使所述酵母的第一细胞团生长一时间段，从而形成酵母的第二细胞团；以及ii)使所述酵母的第一细胞团生长一时间段，以形成酵母的第二细胞团，所述酵母的第二细胞团比所述酵母的第一细胞团更大。

【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：尼拉康塔姆·V·纳雷德拉纳斯，斯蒂芬·M·路易斯，
申请(专利权)人：波特研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US