醇的生产方法技术

本发明专利技术涉及通过微生物发酵生产例如醇和酸的产物，特别是微生物发酵包含CO的底物。更特别地涉及改善微生物发酵产物效率的方法和系统。在具体实施方式中，本发明专利技术提供一种包括通过确定CO转变为CO2的比例的步骤从而获得所需产物最佳生产的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及提高通过微生物发酵气态底物的微生物生长效率以及产物产量的方法。更特别地，本专利技术涉及通过微生物发酵包含一氧化碳的气体生产醇尤其是乙醇的方法。 在具体实施方式中，本专利技术涉及确定在微生物发酵中CO至产物的总净转化的方法。
技术介绍
乙醇正迅速成为全球主要的富氢液体运输燃料。2005年，全球乙醇消费量约为 122亿加仑。因为欧洲、日本、美国和多个发展中国家对乙醇的需求增长，预计乙醇燃料工业的全球市场在未来会继续急剧增长。例如，在美国，乙醇被用于生产E10，其是含有10%乙醇的汽油混合物。在ElO混合物中，乙醇成分作为补氧剂，以提高燃烧效率并降低空气污染物的产生。在巴西，乙醇作为汽油中混合的补氧剂以及单独作为纯燃料满足了约30%的运输燃料需求。此外，在欧洲， 对温室气体(GHG)排放后果的环境方面的关注已促使欧盟(EU)对其成员国制订了消费可持续运输燃料例如生物乙醇的强制性目标。绝大多数燃料乙醇通过传统的基于酵母的发酵工艺生产，所述工艺使用农作物来源的碳水化合物(例如甘蔗中提取的蔗糖或谷物中提取的淀粉)作为主要碳源。然而，这些碳水化合物原料的成本受其作为人类粮食或动物饲料的价格影响，并且种植产淀粉或产蔗糖的作物用于生产乙醇并非在所有地域都是经济上可持续的。因此，需要开发将低成本和/或更充足碳源转化成燃料乙醇的技术。CO是有机材料例如煤炭或石油和石油衍生产品不完全燃烧时产生的主要的、免费的、富含能量的副产品。例如，据报道澳大利亚钢铁工业每年产生并向空气中释放超过 500，000 吨 CO0催化工艺可用于将主要由CO和/或CO和氢气(H2)组成的气体转化为多种燃料和化学品。也可以用微生物将这些气体转化为燃料和化学品。这些生物工艺虽然通常比化学反应慢，但与催化工艺相比具有多种优势，包括更高的特异性、更高的产量、更低的能量消耗和更大的耐毒性。微生物以CO作为唯一碳源生长的能力于1903年首次发现。这后来被确定为利用自养生长的乙酰辅酶A (乙酰CoA)生化路径(也称为Woods-Ljimgdahl路径和一氧化碳脱氢酶/乙酰辅酶A合成酶(C0DH/ACQ路径)的生物的一种特性。已经表明，很多厌氧生物，包括一氧化碳营养生物、光合作用生物、产甲烷生物和产乙酸生物，均将CO代谢成多种最终产物，即C02、H2、甲烷、正丁醇、乙酸盐和乙醇。当使用CO作为唯一碳源时，所有此类生物产生至少两种此类最终产物。已证实厌氧细菌，例如梭菌属的细菌，通过乙酰CoA生化路径从C0、C02、和H2生成乙醇。例如，从气体生成乙醇的达梭状杆菌(Clostridium ljungdahlii)的多个菌株在WO 00/68407、EP 117309、美国专利 5，173，429,5, 593，886 和 6，368，819、WO 98/00558 和 WO 02/08438中有描述。也已知细菌菌种Clostridium autoethanogenum sp从气体生成乙醇(Abrini 等，Archives of Microbiology 161，第 345-351 页(1994))。但是，通过气体的微生物发酵制备乙醇的方法通常与乙酸盐和/或乙酸的副生产有关。由于可利用的一些碳被转化为乙酸盐/乙酸而不是乙醇，利用这种发酵方法制备乙醇的效率并不令人满意。除非乙酸盐/乙酸副产品可以被用于其他用途，否则这可能造成废物处理的问题。乙酸盐/乙酸通过微生物被转化成甲烷，可能形成温室气体(GHG)排放。已知一些酶与微生物使用一氧化碳作为它们的唯一碳源和能量的能力有关，这些酶的活性需要金属辅助因子。活性需要金属辅助因子的重要的酶的例子包括一氧化碳脱氢酶(CODH)、以及乙酰-CoA合成酶(ACS)。W02007/117157、W02008/11 5080、W02009/022925、W02009/058028、 W02009/064200, W02009/064201和W02009/113878的公开内容在此引作参考，它们公开了通过厌氧发酵用包含一氧化碳的气体生产醇特别是乙醇的方法。W02007/117157中公开了将发酵方法副产物的乙酸盐转化为氢气和二氧化碳气体，氢气和二氧化碳之一或两者都可以用在厌氧发酵的方法中。W02009/022925公开了 pH和ORP在将包含CO的底物通过发酵转化为例如酸和醇的产物的方法中的作用。W02009/058028公开了利用发酵工业废气生产例如醇的产物的方法。W02009/064201公开了 CO的载体以及在发酵中CO的使用。 W02009/113878公开了包含CO的底物在发酵中由酸至醇的转化。已知，与常规的依赖糖生长的微生物相比，能够在含CO的气体中生长的微生物以更低的速率生长。从商业前景来看，在发酵方法中，以经济可行水平合成所要的产物，使微生物群体生长至有效的高细胞密度所需的时间，是影响该方法利润的重要操作成本。能够提高培养物的生长速度并因此减少细胞群体达到高细胞密度所需时间的技术可以帮助提高整个方法的商业可行性。在发酵气体原料生产醇的方法中，确保对微生物生长和/或醇生产的合适条件， 对保持最佳微生物生产和/或醇的生产率非常重要。例如，在发酵的最初起始，主要目的可能是微生物的生长。但是，当达到所需的微生物密度时，主要目的可能是醇的生产。理解整个发酵过程中产物谱是如何改变的，一旦发生改变，尤其是对应于操作件的改变能够允许操作者优化生产率。满足特定的需求，例如快速生长和/或醇的生产，以最优水平或者在具体要求的最佳范围内提供包含CO和任选H2的底物也是挑战。例如，像在US7，285, 402 (该文献在此作为参考充分引用)中所公开的，CO过多导致CO抑制。此外，CO过少导致微生物生成和醇生产的代谢速率降低。本专利技术的一个目的是提供一种方法，其以克服至少上述缺点的一种方式进行，或者至少向公众提供了一种有用的选择。专利技术概述本专利技术涉及经微生物发酵包含CO的底物，生产包括酸和/或醇的产物的方法，其中至少一部分微生物培养物中至少部分包含CO的底物转化为微生物生物质；和/或至少部分包含CO的底物转化为酸；和/或至少部分包含CO的底物转化为醇；和/或酸和至少部分包含CO的底物转变为醇。在一个实施方式中，所述微生物培养物中至少部分包含CO的底物转化为酸；和至少部分包含CO的底物转化为醇。在另一个实施方式中，所述微生物培生物中至少部分包含CO的底物转化为酸；和至少部分包含CO的底物转化为醇；和酸和至少部分包含CO的底物转化为醇。在本专利技术的具体实施方式中，所述底物包含CO和吐。但是，根据本专利技术，在含有不充足的吐的情况下，总碳固定为细胞物质和/或产物的过程继续进行。在具体实施方式中， 提供H2使得小于2 1的吐CO通过培养物转变，例如大约1 1;或者大约1 2;或者大约1 3;或者大约1 4;或者大约1 5;或者大约1 10。在具体实施方式中，不提供H2。在本专利技术的第一个方面，提供了一种改进包含CO和任选吐的底物的微生物发酵的效率的方法，该方法包括向微生物培养物提供所述底物使得第一部分的CO固定为一种或多种包括酸和/或醇的所需产物，并且使第二部分的CO转变为co2。在具体实施方式中， 确定CO转变为(X)2的比例以确定用本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种提高包含ＣＯ和任选Ｈ２的底物的微生物发酵效率的方法，该方法包括向微生物培养物提供所述底物使得第一部分的ＣＯ固定为一种或多种所需产物包括酸和／或醇，并且第二部分的ＣＯ转变为ＣＯ２，其中确定ＣＯ转变为ＣＯ２的比例用于确定生产一种或多种期望产物的底物供应速率。

【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：肖恩·丹尼斯·辛普森，约瑟夫·亨利·蒂泽德，
申请(专利权)人：兰扎泰克新西兰有限公司，
类型：发明
国别省市：NZ