醇发酵过程中醇酯的生产和原位产物移出制造技术

醇发酵过程和组合物，其包括通过产物醇在发酵培养基中与羧酸（例如，脂肪酸）的酯化作用产生醇酯，和能够使产物醇例如丁醇与羧酸酯化形成醇酯的催化剂（例如脂肪酶）。可从发酵培养基提取所述醇酯，并且从所述醇酯回收产物醇。所述羧酸还可作为提取剂用于从发酵培养基移出所述醇酯。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】醇发酵过程和组合物，其包括通过产物醇在发酵培养基中与羧酸（例如，脂肪酸）的酯化作用产生醇酯，和能够使产物醇例如丁醇与羧酸酯化形成醇酯的催化剂（例如脂肪酶）。可从发酵培养基提取所述醇酯，并且从所述醇酯回收产物醇。所述羧酸还可作为提取剂用于从发酵培养基移出所述醇酯。【专利说明】醇发酵过程中醇酯的生产和原位产物移出本专利申请要求于2010年6月18日提交的美国临时申请61/356，290 ;2010年7月28日提交的美国临时申请61/368，451 ;2010年7月28日提交的美国临时申请61/368,436 ;2010年7月28日提交的美国临时申请61/368，444 ;2010年7月28日提交的美国临时申请61/368，429 ;2010年9月2日提交的美国临时申请61/379，546 ;和2011年2月7日提交的美国临时申请61/440,034 ;2011年6月15日提交的美国专利申请13/160，766的权益，它们的全部内容以引用方式并入本文。 与本专利申请相关的序列表以电子形式通过美国专利商标局网上电子专利申请系统(EFS-Web)提交，并以引用方式并入本说明书。专利
本专利技术涉及包括乙醇和丁醇的醇的发酵生产和全部相关的共产物、以及采用原位产物移出方法的用于改善醇发酵的方法。_4]专利技术背景醇在工业上和科学上具有多种应用，例如饮料(即，酒精)、燃料、试剂、溶剂和防腐剂。例如，丁醇是一种作为重要工业化学品和燃料添加组分的醇，其具有多种应用，包括被用作可再生的燃料添加剂、在塑料工业中用作原料化学品和在食品和调味剂工业中用作食品级的提取剂。相应地，存在对醇例如丁醇以及对有效的和环境友好的生产方法的高度需求。通过微生物利用发酵生产醇是此类环境友好的生产方法之一。在丁醇的生产中，具体地一些以高产率生产丁醇的微生物也具有低的丁醇毒性阈值。在丁醇被生产的同时将其从发酵容器中移出是处理这些低的丁醇毒性阈值问题的一种方法。因此，存在对开发用于以高产率生产丁醇(尽管生产丁醇的微生物在发酵培养基中有低的丁醇毒性阈值)的有效方法和体系的持续需求。原位产物移出(ISPR)(也被称为萃取发酵)可被用于在丁醇(或其他发酵的醇)被生产的同时将其从发酵容器移出，从而允许微生物以高产率生产丁醇。本领域中已被描述的一种用于移出发酵的醇的ISPR方法是液-液提取(美国专利申请公布2009/0305370)。概括地讲，就丁醇发酵而言，在丁醇浓度达到毒性水平之前的某个时间，使包含微生物的发酵培养基与有机提取剂接触。所述有机提取剂和所述发酵培养基形成两相混合物。丁醇分配至所述有机提取剂相，降低了包含微生物的水相中的丁醇浓度，从而限制了微生物在抑制性的丁醇中的暴露。为了在技术上和经济上可行，液-液提取需要:提取剂和发酵培养液之间的接触，使得产物醇有效传质到提取剂中；所述提取剂与所述发酵培养液的相分离(发酵过程期间和/或之后)；所述提取剂的有效回收和循环利用；以及所述提取剂经过长期运行之后分配系数最低程度的降低。每一个循环，提取剂可随着时间进行而被污染，例如通过作为可水解的淀粉的原料被进料至发酵容器中的生物质中存在的脂质的积累。例如，在葡萄糖转化为丁醇的过程中以30重量％干燥玉米固体加载至发酵容器的液化的玉米醪可产生包含约1.2重量％玉米油的发酵培养液，其通过同时的糖化和发酵产生(所述液化的醪的糖化在发酵过程中通过用于产生葡萄糖的葡糖淀粉酶的添加而发生)。在ISPR过程中，玉米油脂质溶解于用作提取剂的油醇(OA)中可导致脂质浓度随着每次OA的循环利用而积累，这使得产物醇在OA中的分配系数降低，因为OA中的脂质浓度随着每次OA的循环利用而升高。此外，未溶解的固体在萃取发酵过程中的存在可不利地影响醇的生产效率。例如，未溶解的固体的存在可降低发酵容器内的传质系数、阻碍发酵容器内的相分离、导致玉米油从未溶解的固体向提取剂中的积累从而导致提取效率随时间降低、因溶剂被限制在固体中并最终作为干酒糟及可溶物(DDGS)被移除而使得溶剂的损失增加、减慢提取剂液滴与发酵培养液的分离和/或导致更低的发酵容器体积效率。用于减少萃取发酵中所用提取剂的分配系数的下降的若干方法包括湿磨、分级和固体的移除。湿磨是高成本、多步骤的方法，它将生物质(例如玉米)分离为其关键组分(胚芽、果皮纤维、淀粉和谷蛋白)以便从每一联产品分别地获得价值。该方法提供了纯化的淀粉流；然而，它成本高昂并且包括生物质向其非淀粉组分的分离，而这对于醇的发酵生产是不必要的。分级移除了纤维和包含了研碎全玉米中所存在的大部分脂质的胚芽，产生了具有较高淀粉(胚乳)含量的分级的玉米。干燥分级没有将胚芽与纤维分离，因此它比湿磨更便宜。但是，分级没有移除全部的纤维或胚芽，并且没有导致固体的全部除去。此外，在分级中存在淀粉的一些损失。玉米的湿磨比干燥分级更昂贵，但干燥分级比未分级的玉米的干磨更昂贵。在用于发酵之前从液化的醪中移除固体(包括包含脂质的胚芽)可基本上除去未溶解的固体，例如于2010年6月18日提交的共同未决的、共同拥有的美国临时申请序列序列号61/356，290所述。然而，如果可降低由脂质污染导致的提取剂分配系数的下降而甚至不用分级或移除基本上全部的未溶解固体，那将会是有利的。将液化的醪中存在的脂质转化为可被用于ISPR中的提取剂 是降低进料至发酵容器的脂质的量的另一种方法，例如均于2010年7月28日提交的共同未决的、共同拥有的美国临时申请序列号61/368，436和美国临时申请序列号61/368，444所述。存在对替代性的萃取发酵方法的持续需求，所述方法使得不必将产物醇在发酵培养基和ISPR提取剂之间进行分配以降低产物醇如丁醇对微生物的毒性效应并且还可减少发酵产物提取剂的分配系数的下降。专利技术概沭使在发酵培养基中由微生物产生的醇如丁醇转化为对所述微生物毒性较小的物质可允许对给定的发酵容器体积而言提高醇如丁醇的生产。醇酯可通过使醇在发酵培养基中与羧酸(例如，脂肪酸)和能够使所述醇与所述羧酸酯化的催化剂接触而形成。此外，羧酸可作为醇酯分配进入其中的ISPR提取剂。羧酸可被提供至发酵容器和/或来源于向发酵容器提供可发酵的碳原料的生物质。所述原料中存在的脂质可被催化水解为羧酸，并且相同的催化剂(例如酶)可使所述羧酸与醇(例如丁醇)酯化；脂质还可通过所述催化剂直接发生酯交换以产生醇酯。所述催化剂可在发酵之前被提供至所述原料，或者可在所述原料的提供之前或同时被提供至发酵容器。当催化剂被提供至发酵容器时，通过脂质水解为羧酸和同时发生的羧酸与所述发酵容器中存在的丁醇的酯化作用可获得醇酯。脂质还可通过所述催化剂直接与丁醇发生酯交换以产生醇酯。羧酸和/或并非来源于所述原料的天然的油也可被进料至发酵容器，所述天然的油被水解为羧酸。羧酸和/或并非来源于所述原料的天然的油能够以足够使得包括有机相和水相的两相混合物形成的量被进料至发酵容器中。如此，在一些实施方案中，任何未与醇酯化的羧酸可作为ISPR提取剂或作为其部分。包含醇酯的提取剂可与发酵培养基分离，而醇可从所述提取剂被回收。提取剂可被循环利用至发酵容器。因此，就丁醇的生产而言，例如，丁醇向酯的转化降低了发酵培养基中的游离丁醇浓度，保护了微生物免受提高的丁醇本文档来自技高网...

【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：D·R·安顿，R·迪科西莫，B·A·迪纳，M·C·格拉迪，B·M·勒施，S·F·巴扎纳，K·H·伯卢，J·齐拉科维奇，F·J·维尔纳，
申请(专利权)人：布特马斯先进生物燃料有限责任公司，
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