控制乙醇生产的方法和组合物技术

本发明专利技术提供了一种用于控制通过气态底物微生物发酵生产乙醇的方法。更具体地讲，提供了一种通过加入维生素和低细胞停留时间来控制乙醇生产率的方法。根据该方法，以增加乙醇比生产率的量加入维生素B1、B5和B7。细胞停留时间保持在低水平。时间保持在低水平。时间保持在低水平。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】控制乙醇生产的方法和组合物
[0001]本申请要求2020年12月8日提交的美国临时申请号63/122,580的权益，其整体通过引用结合到本文中。
[0002]提供了一种通过加入维生素控制乙醇生产率的方法。更具体地讲，以增加乙醇比生产率的量加入维生素B1、B5和B7，并且约15小时或更少的细胞停留时间提供约10克/天/克细胞或更大的乙醇比生产率。

技术介绍

[0003]生物燃料是汽油的重要替代品。生物燃料包括乙醇，它已成为全世界的主要燃料。微生物可从一氧化碳(CO)通过气态底物发酵产生乙醇和其它化合物。CO通常以合成气形式作为气态底物的一部分提供到发酵中。碳质物质气化产生包括一氧化碳和氢的发生气、合成气体(synthesis gas)或合成气(syngas)在本领域众所周知。通常，这样的气化方法涉及碳质材料的部分氧化或缺氧性氧化(starved
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air oxidation)，其中向气化过程提供亚化学计量的氧，以促进产生一氧化碳。
[0004]发酵在确定成分的液体培养基中进行。这些培养基一般包括对改善发酵性能重要的各种大量营养物和微量营养物源。与较不常见底物(例如气态底物)结合使用的培养基需要明确确定成分的培养基来优化性能。厌氧发酵也需要明确确定成分的培养基。
[0005]美国专利号7,285,402描述了已知用于气态底物厌氧发酵产生乙醇的培养基。培养基中的各种组分和组分进料速率有效提供高水平的乙醇生产率。更具体地讲，USPN 7,285,402描述了包括硫胺素(维生素B1)、泛酸盐(维生素B5)和生物素(维生素B7)的培养基。然而，USPN 7,285,402没有认识到或描述维生素组合和维生素进料速率如何能够作为控制来调节培养性能和提供较高的体积生产率。
[0006]美国专利号9,701,987描述了在含CO的底物发酵期间增加维生素B浓度，以增加2,3
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丁二醇生产。更具体地讲，USPN 9,701,987描述了将维生素B浓度提高到远高于细胞需要的浓度，以增加2,3
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丁二醇生产。然而，乙醇的产量不受影响。因此，仍非常需要利用优化B维生素组合和细胞停留时间的方法和培养基组合物，其在经济上增加乙醇比生产率，从而改善工业竞争力。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种用于控制通过气态底物微生物发酵生产乙醇的方法。更具体地讲，该方法提供增加了气态CO发酵产乙酸菌的乙醇比生产率。增加添加到产乙酸菌发酵的维生素B5的速率和保持细胞停留时间少于约15小时增加了乙醇比生产率。
[0008]在一个方面，发酵方法包括将含CO的气态底物提供到包含发酵液的发酵器；将维生素B1、B5和B7提供到发酵液，其中维生素B5的进料速率为约25至约150微克/克产生的细胞或更小；并且用一种或多种产乙酸菌以约15小时或更少的细胞停留时间使含CO的气态底物发酵，以提供约10克/天/克细胞或更大的乙醇比生产率。在另一个方面，以维生素B7进料速率至少2倍的进料速率提供一定量的维生素B5，并且以维生素B1进料速率至少2倍的进料
速率提供该量的维生素B5。
附图说明
[0009]为了能够详细了解本公开的上述特征，可通过参考实施方案拥有以上简单概括的本公开的更具体描述，其中一些在附图中说明。然而，应注意到，附图只说明本公开的典型实施方案，因此不应认为是其范围的限制，因为本公开可容许其它同样有效的实施方案。
[0010]图1说明利用永达尔梭菌(Clostridium ljungdalii)的发酵中乙醇生产率，其中维生素B7和维生素B1进料随着增加维生素B5进料保持在较低的基础水平。
[0011]图2显示利用永达尔梭菌(Clostridium ljungdalii)、使维生素B5进料在较低的基础水平，而使维生素B7和维生素B1进料增加的发酵中乙醇生产率。
[0012]图3说明利用永达尔梭菌(Clostridium ljungdalii)的发酵中乙醇比生产率和细胞停留时间之间的关系。
[0013]图4说明利用自产乙醇梭菌(Clostridium authoethanogenum)发酵，其中维生素B7和B1进料随着增加维生素B5进料而保持在较低的基础水平。
具体实施方式
[0014]以下描述不应以限制意义理解，而只为了描述示例性实施方案的一般原理作出。本公开的范围应参考权利要求确定。
[0015]定义
[0016]除非另外定义，否则对于本公开在整个本说明书使用的以下术语限定如下，且可包括以下限定定义的单数或复数形式：
[0017]修饰任何量的术语“约”是指在现实情况下(例如，在实验室、试验工厂或生产设施)遇到的那个量的变化。例如，在由“约”修饰时，在混合物或量中利用的成分或测量的量包括在生产工厂或实验室内在实验条件测量中变化和通常采用的谨慎程度。例如，在由“约”修饰时，产物的组分的量包括在工厂或实验室在多个实验中批次之间的变化，和在分析方法中固有的变化。无论是否由“约”修饰，所述量包括这些量的相当值。本文所述和由“约”修饰的任何量也可在本公开中用作未由“约”修饰的量。
[0018]术语“发酵器”包括由一个或多个容器和/或塔或管道布置组成的发酵装置/生物反应器，包括批式反应器、半批式反应器、连续反应器、连续搅拌罐反应器(CSTR)、鼓泡塔反应器、外循环回路反应器、内循环回路反应器、固定化细胞反应器(ICR)、滴流床反应器(TBR)、移动床生物膜反应器(MBBR)、气升反应器、膜反应器(如中空纤维膜生物反应器(HFMBR))、静态混合器、气升发酵器或适合气体
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液体接触的其它容器或其它装置。
[0019]术语“发酵”、“发酵过程”或“发酵反应”等旨在包括过程的生长阶段和产物生物合成阶段二者。在一个方面，发酵指CO转化成乙醇。
[0020]如本文所用生产率表示为乙醇比生产率，以克乙醇/天/克细胞(克/天/克细胞)为单位。
[0021]乙醇比生产率的控制
[0022]本方法用维生素控制和提高通过产乙酸菌发酵含CO的底物的乙醇比生产率。此外，方法包括保持约15小时或更少的细胞停留时间(CRT或XRT)。在这个方面，方法提供约10
克/天/克细胞或更大的乙醇比生产率，在另一个方面，约12克/天/克细胞或更大的乙醇比生产率，在另一个方面，约14克/天/克细胞或更大的乙醇比生产率，在另一个方面，约10至约16克/天/克细胞的乙醇比生产率，在另一个方面，约10至约14克/天/克细胞，在另一个方面，约10至约12克/天/克细胞，在另一个方面，约10至约16克/天/克细胞，在另一个方面，约10至约14克/天/克细胞，在另一个方面，约12至约16克/天/克细胞，何在另一个方面，约12至约14克/天/克细胞。
[0023]维生素B1、B5和B7以一定的进料速率水平和相对于彼此一定的进料速率水平提供到发酵液中。在这个方面，提供的维生素B5的量为维生素B7量的至少约2倍本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种发酵方法，所述发酵方法包括：将含CO的气态底物提供到包含发酵液的发酵器；将维生素B1、B5和B7提供到发酵液，其中维生素B5的进料速率为约25至约150微克/克产生的细胞或更小；并且用一种或多种产乙酸菌以约15小时或更少的细胞停留时间使含CO的气态底物发酵，其中所述方法提供约10克/天/克细胞或更大的乙醇比生产率。2.权利要求1的发酵方法，其中以维生素B7进料速率至少2倍的进料速率提供一定量的维生素B5，并且以维生素B1进料速率至少2倍的进料速率提供该量的维生素B5。3.权利要求1的发酵方法，其中所述产乙酸菌为产乙酸梭菌(Clostridium)。4.权利要求3的发酵方法，其中所述产乙酸梭菌选自永达尔梭菌(Clostridium ljungdhalii)、自产乙醇梭菌(Clostridium autoethanogum)、食一氧化碳梭菌(Clostridium carboxidivorans)、德雷克氏梭菌(Clostridium drakei)、科斯卡塔梭菌(Clostridium cos...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：巨鹏生物香港有限公司，
类型：发明
国别省市：