通过发酵的酸产生制造技术

本发明专利技术提供了通过厌氧发酵产生乳酸的方法。根据本发明专利技术的具体方法，通过厌氧发酵包括氢和一氧化碳的底物而产生乳酸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过将含CO的底物进行微生物发酵产生乳酸。
技术介绍
乳酸是一种具有多种应用的平台化合物。在过去的十年中，乳酸已在洗涤行业中获得了重要性。乳酸具有除垢以及抗细菌性质，因此已被用作有益环境的清洁产品。此外，乳酸是用于一些生物可降解的聚合物(如聚乙酸)的前体。由于低二氧化碳排放，这些类型的塑料可提供替代由石油生产的常规塑料的良好选择。其他应用包括乳酸酯的前体，其可替代石油化学衍生的溶剂。乳酸通常通过发酵碳水化合物(如葡萄糖、果糖和蔗糖)来产生。虽然也使用其他细菌甚至酵母，但是最重要的市售乳酸发酵菌属是乳杆菌属(Lactobacillus)。在这类发酵 中，通过糖酵解作用产生丙酮酸，丙酮酸再经还原形成乳酸。这些碳水化合物原料的成本受其作为人类食物或动物饲料的价值影响。例如，用于乳酸生产的产淀粉或蔗糖的作物的栽培不是在所有地理条件下均为在经济上可持续的。因此，人们对于开发将低成本的和/或更丰富的碳源转化成乳酸的技术有兴趣。一氧化碳(CO)是有机材料(如煤或石油和石油衍生产物)不完全燃烧的主要副产物。虽然含碳前体的完全燃烧得到CO2和水作为仅有的最终产物，但是一些工业过程需要高温，相对于CO2更有利于一氧化碳的积累。一个实例是钢铁行业，其需要高温以生成所需的钢铁质量。例如，据报道，澳大利亚钢铁行业每年生成并向大气释放超过500，000吨CO。而且，CO还是合成气的主要成分，其中通过含碳燃料的气化作用生成不同含量的一氧化碳和氢气。例如，合成气可通过裂解废弃树木和木材的有机生物质产生，以生成用于生成燃料和更复杂化学物的前体。一氧化碳被释放到大气中可具有明显的环境影响。此外，可能需要支付排放税，增加工厂的成本。因为一氧化碳是富含反应能的分子，它可以被用作用于产生多种化学物的前体化合物。但是，这一有价值的原料目前还没有被用于生产乳酸。本专利技术的目的是提供一种至少部分克服以上缺点的方法，或至少为公众提供有用的选择。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术提供了一种通过将含一氧化碳的底物进行微生物发酵而产生乳酸的方法。在具体实施方案中，本专利技术提供了一种通过微生物发酵产生乳酸的方法，该方法包括a.提供含CO的底物；b.在含有一种或多种微生物的培养物的生物反应器中，厌氧发酵所述底物以产生乳酸。在具体实施方案中，产生了每升发酵液至少O. 05克乳酸/天。在具体实施方案中，产生了至少O. I克乳酸/升/天；或至少O. 2克乳酸/升/天；或至少O. 3克乳酸/升/天；或至少O. 5克乳酸/升/天；或至少I. O克乳酸/升/天。在另一方面，本专利技术提供了一种通过发酵提高乳酸产生效率的方法，该方法包括 a.提供含CO的底物；b.在含有一种或多种微生物的培养物的生物反应器中，厌氧发酵所述底物以产生乳酸。在本专利技术的另一方面，提供了一种通过微生物发酵产生乳酸的方法，该方法包括a.提供底物b.在含有一种或多种微生物的培养物的生物反应器中，厌氧发酵所述底物，其中一种或多种微生物包含一个或多个乳酸脱氢酶基因；c.上调所述一个或多个乳酸脱氢酶基因，使得所述微生物产生乳酸。在具体实施方案中，所述底物包括一氧化碳。在多个方面的具体实施方案中，所述含一氧化碳的底物是含一氧化碳的气态底物。所述含一氧化碳的气态底物可作为工业过程的副产物获得。在一些实施方案中，所述工业过程选自铁金属产品制造、非铁金属产品制造、石油精炼过程、生物质气化、煤气化、电力生产、炭黑生产、氨生产、甲醇生产和焦炭制造。在一个实施方案中，所述气态底物包括从钢厂获得的气体。在另一个实施方案中，所述气态底物包括汽车尾气。 在具体实施方案中，所述含CO的底物通常包含大比例的CO，例如至少约20体积％至约100体积％的CO，40体积％至95体积％的CO，40体积％至60体积％的CO，以及45体积％至55体积％的CO。在具体实施方案中，所述底物包含约25体积％、或约30体积％、或约35体积％、或约40体积％、或约45体积％、或约50体积％、或约55体积％或约60体积％的CO。含更低浓度的CO，例如6%，的底物也可能是合适的，特别当还存在H2和CO2时。在多个方面的具体实施方案中，提供了足够水平的所述含一氧化碳的底物，使得可产生乳酸。在具体实施方案中，提供CO使得维持至少O. 4mmol/g/min、或至少O. 5mmol/g/min、或至少 O. Bmmol /g/min、或至少 O. 7mmo1 /g/min、或至少 O. 8mmo1 /g/min、或至少0. 9mmol/g/min、或至少 I. Ommol/g/min、或至少 I. 2mmol/g/min、或至少 I. 5mmol/g/min 的比摄入速率。在多个方面的一些实施方案中，所述方法包括使用一种或多种一氧化碳营养微生物经Wood-Ljungdahl途径进行微生物发酵。在具体实施方案中，所述微生物是梭菌,例如自产乙醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)。在另一方面，本专利技术提供了一种通过微生物发酵产生乳酸的方法，该方法包括a.提供底物b.在包括自产乙醇梭菌培养物的生物反应器中，厌氧发酵所述底物以产生乳酸。在具体实施方案中，所述底物是一种或多种碳水化合物，例如果糖。或者，所述底物是含一氧化碳的底物，更优选为如上文所述的含一氧化碳的气态底物。在本专利技术的另一方面，提供了一种前述方面任一项的方法，其中所述方法还包括捕获或回收所述乳酸的步骤。在另一方面，提供了通过前述方面任一项的方法产生的乳酸。本专利技术从广义上说还可以单独或综合地包括在本申请说明书中提及或指出的部分、要素或特征，其以两个或多个所述部分、要素或特征的任意或所有组合，并且当本文提及在本专利技术涉及领域中具有已知等同物的具体整体时，所述已知等同物被认为如同被单独提出一样被纳入本文。附图说明图I的曲线图显示了根据实施例I所描述的本专利技术方法的乳酸产生。图2的曲线图显示了根据实施例2所描述的本专利技术方法的乳酸产生。图3的曲线图显示了根据实施例3所描述的本专利技术方法的乳酸产生。图4的曲线图显示了根据实施例4所描述的本专利技术方法的乳酸产生。 图5a、图5b和图5c的曲线图示出了实施例5中所描述的不同乳酸盐浓度对细胞生长和代谢物产生的影响。图5c中的图例也适用于图5a和图5b。具体实施例方式下面是以总括的形式给出的对本专利技术的描述，包括本专利技术的优选实施方案。在下文中的标题“实施例”下所给出的公开内容中对本专利技术进一步举例说明，所述实施例提供了支持本专利技术的实验数据、本专利技术各方面的具体实例和实施本专利技术的方式。术语“乳酸(lactic acid)”和“乳酸盐(lactate)”在本文中可互换使用，二者包括2-羟基丙酸的所有立体异构体，包括(R)式、(S)式和消旋式。术语“生物反应器(bioreactor)”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，所述发酵装置包括连续搅拌釜反应器(CSTR)、固定化细胞反应器(ICR)、滴流床反应器(TBR)、鼓泡塔、气升发酵罐、静态混合器、或其他适于气-液接触的其他容器或装置。如下文所述，在一些实施方案中，所述生物反应器可包括第一生长反应器和第二发酵反应器。因此，当提到加入底物，例如含一氧化碳的底物，到所述生物反应器或发酵反应中时，如果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·D·辛普森，
申请(专利权)人：新西兰郎泽科技公司，
类型：发明
国别省市：