繁殖微生物及相关方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了使用碳源和营养源繁殖微生物(比如，酵母)的方法和系统，所述碳源包括甘油，所述营养源包括酒糟成分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】繁殖微生物及相关方法和系统相关申请的交叉引用及优先权本申请要求于2015年6月17日提交的美国临时申请号62/180,892的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术介绍
当特定的微生物较为昂贵或者当微生物可以用作饲料或饲料补充剂时，繁殖微生物，即增加微生物的量可能是可取的。繁殖，特别是酵母繁殖可能具有挑战性。例如，当在葡萄糖上生长时，如果培养基中的葡萄糖浓度较高(例如，超过5克/升)，即使在充分曝气的条件下，一些微生物如酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)也可能对众所周知的“克勒勃屈利效应(Crabtreeeffect)”敏感。在高葡萄糖水平下，酵母可以通过发酵途径开始制造乙醇，而不是通过呼吸途径生产更多酵母(即，高葡萄糖水平抑制呼吸)。为了减少或防止克勒勃屈利效应，酵母制造商经常通过补料分批或缓慢加料工艺来使酵母生长，其中以避免过度生产乙醇的速率引入用于生产酵母生物质的碳源(葡萄糖)。然而，补料分批系统可能相对较昂贵且对于乙醇生产商来说控制和管理具有挑战性。期望开发使用分批工艺方案而不是补料分批工艺方案来繁殖微生物(比如，酵母)的方法，因为分批工艺的控制可能较简单并且对工艺参数的变化(例如，对于不同水平的碳源和克勒勃屈利效应)耐受性较高。此外，期望使用替代的、更容易获得的和/或更经济的繁殖培养基用成分(例如，碳源、营养源等)。
技术实现思路
本专利技术公开了使用甘油作为碳源和酒糟成分作为营养源的微生物繁殖方法和系统。对于可以使用甘油代替葡萄糖或除了葡萄糖外使用甘油进行繁殖的微生物，使用甘油可以避免使用葡萄糖观察到的克勒勃屈利效应。例如，甘油的水平可以在很宽的范围(例如，包括与会诱导克勒勃屈利效应的葡萄糖水平对应的水平)内变化，然而经由有氧呼吸途径的繁殖持续而不切换到厌氧发酵途径以至于过度生产乙醇。因为使用甘油可以避免克勒勃屈利效应，所以可以使用批量工艺来进行繁殖。使用至少一部分酒糟成分作为繁殖培养基的营养源的一部分(或全部)可以提供与常规营养源(比如，酵母提取物)同样好或更优的结果。而且，在繁殖培养基的营养部分中使用至少一部分酒槽成分允许了来自玉米产乙醇工艺的副产物的使用。在繁殖微生物(比如，酵母)中也可以使用较少量的初始细胞团(例如，每升培养基低至1.0克酵母、每升培养基低至0.02克酵母、或甚至更低)。可以使用甘油来繁殖或发酵的微生物，包括一些基因修饰的酵母。有利地，使用甘油可以防止“污染物”酵母(比如，不喜欢在作为碳源的甘油上生长的酿酒酵母)与靶向繁殖的微生物竞争。根据本专利技术的一个方面，公开一种繁殖微生物的方法，所述方法包含：使所述微生物的第一细胞团在组合物上生长，所述组合物包含碳源和营养源，其中所述碳源包含甘油，并且所述营养源包含酒槽成分以繁殖所述微生物的第一细胞团，从而形成所述微生物的第二细胞团。根据本专利技术的另一个方面，公开一种繁殖微生物的方法，所述方法包含：(a)将组合物与微生物的第一细胞团合并，所述组合物包含：(i)包含甘油的碳源；和(ii)包含酒糟成分的营养源；以及(b)使所述微生物的第一细胞团在所述组合物上生长一段时间以形成所述微生物的第二细胞团。根据本专利技术的另一个方面，公开一种用于繁殖微生物的系统，所述系统包含：(a)繁殖反应器容器，其中所述繁殖反应器容器含有组合物，所述组合物包含：(i)包含甘油的碳源；(ii)包含酒糟成分的营养源；以及(iii)微生物的第一细胞团；其中所述微生物可以使用所述组合物作为饲料源，并且其中所述繁殖反应器容器被配置用于所述微生物的第一细胞团的生长以形成微生物的第二细胞团；以及(b)曝气器，所述曝气器连接至所述繁殖反应器容器。附图说明图1显示根据本专利技术实施例的繁殖系统的流程图。图2显示根据本专利技术实施例的繁殖系统的流程图。图3A显示根据实施例1报道的一个实施例在甘油和稀酒糟上的酵母细胞有氧生长(以g/L计)。图3B显示根据实施例1报道的一个实施例在甘油和稀酒糟上的酵母细胞有氧生长(以g/L计)。图4A显示根据实施例2报道的一个实施例在甘油和稀酒糟上的酵母细胞有氧生长(以g/L计)。图4B显示根据实施例2报道的一个实施例在甘油和稀酒糟上的酵母细胞有氧生长(以g/L计)。具体实施方式公开了用于繁殖微生物(比如，酵母)的方法和系统。例如，繁殖可用于复制微生物的初始(例如“起始者”)群体，从而产生足以用于发酵的更大群体的微生物并制造发酵产物。图1中示出了示例性工艺流程图。所公开的方法和系统还可用于产生或增加微生物群体的数量，可收集并干燥该微生物群体用作营养或饲料补充剂或用于其它目的。如图1所示，在繁殖系统115中合并微生物的第一细胞团100、碳源105和营养源110，使得第一细胞团100可以复制并形成第二细胞团120。然后第二细胞团120可以用于发酵系统125中，以将一种或多种单糖(例如，来自预处理的木质纤维素生物质)130转化成发酵产物135，发酵产物135包括生化物质，比如生物燃料(例如，乙醇、丁醇，等等)。可将一种或多种单糖转化为生化物质的微生物是众所周知的，并且包括例如细菌和/或真菌比如酵母。产物生化物质可以根据所提供的条件而变化。在许多实施例中，所述生化物质包括生物燃料比如乙醇、丁醇等。在一些实施例中，所述微生物包括一种或多种称为“产乙醇物”的产乙醇微生物。如本文所用，“产乙醇物”是指可以将一种或多种单糖(例如，葡萄糖等)至少转化成乙醇的微生物。待繁殖的微生物可以为原核(例如，细菌)和真核(例如，酵母、真菌和藻类)微生物。示例性的细菌微生物包括埃希氏菌属(Escherichia)、芽孢杆菌属(Bacillus)、克雷伯氏菌属(Klebsiella)、乳杆菌属(Lactobacillus)、乳球菌属(Lactococcus)等。示例性的藻类包括小球藻属(Chlorella)、破囊壶菌属(Thraustochytriu)、裂殖壶菌属(Schizochytrium)、隐甲藻属(Crypthecodinium)等。在一些实施例中，藻类为异养藻类。示例性的酵母和真菌包括曲霉属(Aspergillus)、假丝酵母属(Candida)、毕赤酵母属(Pichia)、(汉逊酵母属(Hansenula))、平革菌属(Phanerochaete)、克勒克酵母属(Kloeckera)(汉森氏酵母属(Hanseniaspora))、克鲁维酵母菌属(Kluyveromyces)、红酵母属(Rhodotorula)、球拟酵母属(Torulopsis)、接合酵母属(Zygosaccharomyces)、耶氏酵母属(Yarrowia)和酵母属(Saccharomyces)。在一些实施例中，所述微生物包括大肠杆菌(Escherichiacoli)、产酸克雷伯氏菌(Klebsiellaoxytoca)、运动发酵单胞菌(Zymomonasmobilis)、热纤维梭菌(Clostridiumthermocellum)、巴斯德毕赤酵母(Pichiapastoris)、树干毕赤酵母(Pichiastipites)、白色念珠菌(Candidaalbicans)、酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)、黄孢原毛平革菌(Phanerochaetechrysos本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种繁殖微生物的方法，所述方法包含：使微生物的第一细胞团在组合物上生长，所述组合物包含碳源和营养源，其中所述碳源包含甘油，并且所述营养源包含酒槽成分以繁殖所述微生物的第一细胞团，从而形成所述微生物的第二细胞团。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.17 US 62/180,8921.一种繁殖微生物的方法，所述方法包含：使微生物的第一细胞团在组合物上生长，所述组合物包含碳源和营养源，其中所述碳源包含甘油，并且所述营养源包含酒槽成分以繁殖所述微生物的第一细胞团，从而形成所述微生物的第二细胞团。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述甘油包含来自生物柴油生产工艺的粗制甘油。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述甘油包含75至90％纯甘油。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述甘油的含量为少于所述组合物的5％w/v。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述甘油的含量为大于所述组合物的5g/L。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酒糟成分包含谷物材料发酵的副产物。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述谷物材料包含全玉米粒材料的至少一部分。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酒糟成分的数量为每升所述组合物5至35克固体。9.根据权利要求1所述...

【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