在醇发酵方法中，将来源于生物质的油水解成提取剂，其可用于从发酵液体培养基中原位移除产物醇如丁醇。可将油中的甘油酯催化(例如酶催化)水解成游离脂肪酸，其形成发酵产物提取剂，所述发酵产物提取剂对于产物醇的分配系数大于所述生物质的油对于产物醇的分配系数。来源于醇发酵过程的原料的油可通过以下方法水解：使所述包含油的原料与一种或多种酶接触，从而将所述油的至少一部分水解成游离脂肪酸以形成发酵产物提取剂，或在将原料输送进发酵容器之前，能够从所述原料中分离所述油，并且所述分离的油能够与所述酶接触以形成所述发酵产物提取剂。所述发酵产物提取剂可与发酵液体培养基接触以原位移除产物醇。
【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2011年6月17日、申请号为201180035164.2、专利技术名称为“在提取发酵中用于醇移除的来源于油的提取溶剂”的PCT申请的分案申请。本专利申请要求提交于2010年6月18日的美国临时申请61/356,290；提交于2010年7月28日的美国临时申请61/368,451；提交于2010年7月28日的美国临时申请61/368,436；提交于2010年7月28日的美国临时申请61/368,444；提交于2010年7月28日的美国临时申请61/368,429；提交于2010年9月2日的美国临时申请61/379,546；以及提交于2011年2月7日的美国临时申请61/440,034；提交于2011年6月15日的美国专利公开申请13/160,766的权益，其全部内容全部以引用方式并入本文。与本专利申请相关联的序列表经由EFS-Web以电子表格形式提交并全文以引用方式并入本说明书。
本专利技术涉及发酵性醇如丁醇的生产，并且具体地讲，涉及用于提取发酵的提取溶剂和将来源于生物质的油转化成提取溶剂的方法。
技术介绍
丁醇在工业和科学中具有多种用途，例如饮料(即，乙醇)、燃料、试剂、溶剂、和防腐败剂。例如丁醇是一种醇，它是重要的工业化学品，具有多种用途，包括用作燃料添加剂，在塑料工业中用作化学原料，以及在食品和风味剂工业中用作食品级的提取剂。因此，高度需求醇如丁醇以及高效环保的生产方法。利用微生物发酵生产醇如丁醇是一种这样的环保生产方法。在丁醇生产中，具体地讲一些生产高产量丁醇的微生物也具有低的丁醇毒性阀值。当丁醇产生时从发酵容器中将其移除是一种调控这些低丁醇毒性阀值的方法。当生产丁醇时可使用原位产物移除(ISPR)(也称为提取发酵)从发酵容器中移除丁醇(或其他发酵性醇)，从而使得微生物以高产量生产丁醇。本领域已经描述过的一种用于移除发酵性醇的ISPR方法是液-液提取(美国专利公开申请公布2009/0305370)。为了技术和经济上的可行性，液-液提取需要充分接触提取剂和发酵液体培养基以高效传质产物醇到提取剂中；提取剂从发酵液体培养基中良好的相分离(在发酵期间和/或发酵之后)；高效地回收并再利用提取剂；最小化提取剂的劣化能力以提取产物醇(例如通过防止产物醇到提取剂中的分配系数降低)；以及在长期运行期间最小化脂质对提取剂的污染，所述脂质降低分配系数。提取剂的分配系数会随着每次循环的时间而降低，例如生物质中存在的脂质的积聚会导致其降低，所述生物质作为可水解淀粉的原料被输送进发酵容器。例如，载入发酵容器的30重量％干玉米固体的液化玉米醪能够在葡萄糖向丁醇转化期间通过同步糖化和发酵(SSF)(在发酵期间通过加入葡糖淀粉酶以产生葡萄糖，糖化液化醪)产生包含约1.2重量％玉米油的发酵液体培养基。在ISPR期间用作提取剂的油醇(OA)中溶解的玉米油脂质能够引起脂质浓度随着每个OA循环的提高，降低OA中产物醇的分配系数，因为OA中的脂质浓度随着每个OA循环而提高。此外，在提取发酵期间存在的不溶解的固体能够对醇生产的效率产生负面影响。例如，存在的不溶解的固体可降低发酵容器中的传质系数，阻止发酵容器中的相分离，可引起来自提取剂中的不溶解的固体的玉米油积聚，导致提取效率随时间降低，可提高溶剂损失，因为它与固体一起最后作为干酒糟可溶物(Dried Distillers′Grains with Solubles，DDGS)被移除，可减缓提取剂液滴从发酵液体培养基中的分离，和/或可导致较低的发酵容器体积效率。用于减少脂质造成提取发酵中使用的提取剂劣化的多个方法已经包括生物质湿磨法、分级和移除固体。湿磨法是一种昂贵的多步方法，其将生物质(例如玉米)分离成它的主要组分(胚芽、果皮纤维、淀粉、和谷蛋白)以分别从每个共产物获取价值。这个方法提供纯化的淀粉流；然而，它是昂贵的并且包括将生物质分离成它的非淀粉组分，这对醇的发酵生产是不必要的。分级移除纤维和胚芽，其包含存在于碾磨过的完整玉米中的大部分脂质，产生具有较高淀粉(胚乳)含量的玉米。干燥分级不会从纤维中分离胚芽，因此它比湿磨法更便宜。然而，分级不会移除全部纤维或胚芽，并且不移除全部固体。此外，在分级过程中存在一些淀粉损失。湿磨玉米比干燥分级更昂贵，但是干燥分级比干磨未分级的玉米更昂贵。如例如提交于2010年6月18日的共同未决的共有美国临时申请序列61/356,290所述，在用于发酵之前从液化醪中移除包括含有脂质的胚芽的固体能够基本上移除不溶解的固体。然而，如果提取剂分配系数的降低能够甚至在不分级或移除不溶解的固体的情况下被减小，这将是有利的。因此，一直需要通过其中提取剂分配系数的降低被减小的提取发酵开发用于生产产物醇如丁醇的较高效的方法和体系。此外，通常将提取剂(例如油醇)加到发酵过程中，而不是在过程的某个步骤中产生，因此所述提取剂是一种原材料成本。因为提取剂可能被不可发酵的固体吸收和/或被加入发酵过程的脂质吸收而导致损失，醇生产方法的经济性可能受到提取剂回收和再利用效率的影响。因此，一直需要ISPR的可供选择的提取剂，其能够通过降低资金和/或运行成本带来较经济的方法。
技术实现思路
本专利技术通过提供生产产物醇如丁醇的方法满足上述需要，其中生物质中的脂质被转化成可用于ISPR的提取剂，并且其中降低了与原料一起被输送进发酵容器和/或在提取剂循环时的脂质的量。本专利技术提供对用于提取产物醇(例如丁醇)的提取剂劣化能力的解决方法，该方法通过防止产物醇进入提取剂中的分配系数的降低来解决这一问题。本专利申请提供对提取剂受甘油三酯污染的解决方法，所述甘油三酯降低提取剂对于产物醇的分配系数。本专利技术还提供相关的优点，所述优点将通过下文所述的实施方案变得显而易见。将来源于生物质的脂质催化(例如酶催化)水解成脂肪酸能够降低ISPR提取剂中的不可取脂质积聚的速率。所述脂肪酸可从存在于生物质中的脂质水解获得，所述生物质提供用于发酵的可发酵碳。将不期望脂肪酸降低产物醇如丁醇进入提取剂相的分配系数的程度与脂质相同，因为已经测定出丁醇从水到脂肪酸的分配系数显著大于丁醇从水到脂肪酸酯或甘油三酯的分配系数。此外，脂肪酸提取剂可用作ISPR提取剂，其可在醇生产工艺的一个步骤中产生，并可用于替代、或添加到供应的不在所述工艺中生产的外源ISPR提取剂(例如但不限于油醇或油酸)中，从而降低用于ISPR提取剂的原材料费用。在一个实施方案中，本专利技术涉及的方法包括使包含水、可发酵碳源和油的生物质与一种或多种催化剂接触，从而通过一种或多种催化剂水解所述油的至少一部分以形成提取剂，其中所述可发酵碳源和所述油均来源于所述生物质。所述生物质可包括玉米粒、玉米棒、作物残余物、玉米壳、玉米秸秆、草、小麦、黑麦、小麦秸秆、大麦、大麦秸秆、干草、稻秆、柳枝稷、废纸、甘蔗渣、高粱、甘蔗、大豆、谷物、纤维素材料、木质纤维素材料、树、枝、根、叶、木片、锯末、灌木和灌丛、蔬菜、水果、花、动物粪肥、以及它们的混合物。在另一个实施方案中，所述油可包含甘油酯，并且一种或多种催化剂可水解所述甘油酯以形成脂肪酸。在另一个实施方案中，所述一种或多种催化剂可选自酯酶、脂肪酶、磷脂酶和溶血磷脂酶。在另一个实施方案中，所述提取剂可包括脂肪本文档来自技高网...
【技术保护点】
方法，包括：使包含水、可发酵碳源和油的生物质与一种或多种催化剂接触，从而通过一种或多种催化剂水解所述油的至少一部分以形成提取剂，其中所述可发酵碳源和所述油均来源于所述生物质。
【技术特征摘要】
2010.06.18 US 61/356290;2010.07.28 US 61/368429;201.方法，包括：使包含水、可发酵碳源和油的生物质与一种或多种催化剂接触，从而通过一种或多种催化剂水解所述油的至少一部分以形成提取剂，其中所述可发酵碳源和所述油均来源于所述生物质。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述生物质包括玉米粒、玉米棒、作物残余物、玉米壳、玉米秸秆、草、小麦、黑麦、小麦秸秆、大麦、大麦秸秆、干草、稻秆、柳枝稷、废纸、甘蔗渣、高粱、甘蔗、大豆、谷物、纤维素材料、木质纤维素材料、树、枝、根、叶、木片、锯末、灌木和灌丛、蔬菜、水果、花、动物粪肥、以及它们的混合物。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述油包含甘油酯，并且其中所述一种或多种催化剂水解所述甘油酯以形成脂肪酸。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述提取剂包括脂肪酸、脂肪酰胺、脂肪醇、脂肪酯、甘油三酯、或它们的混合物。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述一种或多种催化剂选自酯酶、脂肪酶、磷脂酶和溶血磷脂酶。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述提取剂对于产物醇的分配系数大于所述生物质的油对于所述产物醇的分配系数。7.根据权利要求1所述的方法，还包括：在水解所述油的至少一部分之后使所述催化剂失活。8.根据权利要求1所述的方法，还包括：在通过一种或多种催化剂水解之前从所述生物质中分离所述油。9.根据权利要求1所述的方法，还包括：在发酵容器中使所述生物质与发酵液体培养基接触；发酵所述生物质的碳源以产生产物醇；以及通过使所述液体培养基与所述提取剂接触，从所述发酵液体培养基中原位移除所述产物醇。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述产物醇是丁醇。11.生产醇的方法，包括：(a) 提供包含水、可发酵碳源和油的生物质；(b) 液化所述生物质以产生液化的生物质；(c) 使所述液化的生物质与一种或多种催化剂接触，从而水解所述油的至少一部分以形成提取剂；(d) 使所述液化的生物质与能够将低聚糖转化成可发酵糖的糖化酶接触；(e) 在发酵容器中使所述液化的生物质与发酵液体培养基接触；(f) 发酵所述液化的生物质的碳源以产生产物醇；(g) 通过使所述液体培养基与所述提取剂接触，从所述发酵液体培养基中原位移除所述产物醇；并且任选地，步骤（c）和（d）同时发生。12.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：KH布卢，R迪科斯莫，MC格拉蒂，
申请(专利权)人：布特马斯先进生物燃料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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