[发明专利]用于发酵含CO的气态底物的方法

说明书

与相关申请的交叉引用

本申请要求均于2012年5月22日提交的美国临时申请号61/650,098、61/650,093、61/650,077和61/650,084的权益，所有上述临时申请以其整体通过参考并入本文。

技术领域

本发明提供了一种用于发酵含CO的气态底物(substrate)的方法。更具体来说，使细菌在含CO的气态底物存在下形成芽孢然后萌发，以提供接种物。得到的接种物有效地为发酵提供了具有1或更高的比STY的乙醇生产率。

背景技术

产乙酸微生物可以通过气态底物的发酵从一氧化碳(CO)生产乙醇。使用来自于梭状芽胞杆菌属(Clostridium)的厌氧微生物的发酵产生乙醇和其他有用产物。例如，美国专利号5,173,429描述了杨氏梭菌(Clostridium ljungdahlii)ATCC号49587，这种厌氧微生物从合成气体生产乙醇和乙酸盐。美国专利号5,807,722描述了一种使用杨氏梭菌(Clostridium ljungdahlii)ATCC号55380将废气转变成有机酸和醇类的方法和装置。美国专利号6,136,577描述了一种使用杨氏梭菌(Clostridium ljungdahlii)ATCC号55988和55989将废气转变成乙醇的方法和装置。

许多产乙酸微生物不太适合工业规模的生物过程，因此没有显示出用于此目的的商业可行性。这样的微生物具有缓慢的倍增时间和低的总生产率。此外，许多用于基因操作的技术(敲除、通过整合或游离体质粒繁殖的转入基因的过表达)低效、耗时、费力或不存在。

可以生长产乙酸微生物以从一氧化碳生产乙醇。所述生长过程可能包括将产乙酸细菌在随时间增加的量的CO上进行培养。对于更快地开发微生物以及使用它们利用合成气或其他气态碳源生产所需化学品和燃料的方法，仍存在需求。

发明概述

一种用于发酵含一氧化碳(CO)的气态底物的方法，包括供应能够使用所述含CO的气态底物作为唯一碳源和能源生长的细菌细胞的接种物。所述方法包括供应所述气态底物以维持至少约0.25mmol/g细胞的比CO摄入率(specific CO uptake)，并供应营养培养基。在一种情况下，所述细菌细胞的接种物通过包括在含CO的气态底物存在下形成芽孢然后萌发的过程来生产。所述方法有效地提供了约1g乙醇/(L·天·克细胞)或更高的比STY。

附图简述

所述方法的几种情况的上述和其他方面、特点和优点，从下面的附图将变得更加明显。

图1示出了在甲醇上培养并降低pH后，食甲基丁酸杆菌(Butyribacterium methylotrophicum)通过芽孢形成和萌发在合成气上的生长。

图2示出了在酵母提取物、甲醇上培养并酸化后，食甲基丁酸杆菌(Butyribacterium methylotrophicum)通过芽孢形成和萌发在合成气上的生长。

图3示出了在酵母提取物上培养并酸化后，食甲基丁酸杆菌(Butyribacterium methylotrophicum)合成气上的生长。

图4示出了在预先将食甲基丁酸杆菌(Butyribacterium methylotrophicum)在合成气上生长后，食甲基丁酸杆菌(Butyribacterium methylotrophicum)在合成气上的生长。

图5示出了在酵母提取物上培养并降低pH后，产乙醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)在合成气上的生长。

图6示出了在酵母提取物上培养并降低pH后，杨氏梭菌(Clostridium ljungdahlii)在合成气上的生长。

图7示出了发酵合成气的杨氏梭菌(Clostridium ljungdahlii)在果糖上的生长。

详细描述

下面的描述不应以限制性意义对待，而是仅仅出于描述示例性实施方式的一般性原理的目的做出。本发明的范围应该参考权利要求书确定。

本文描述的方法有效地为发酵提供了高水平的乙醇生产率。就此而言，所述方法有效地提供的比STY(用g乙醇/(L·天·g细胞)表示的比空间时间产率)为至少约1，在另一种情况下约1至约10，在另一种情况下约2至约8，在另一种情况下约3至约7并且在另一种情况下约4至约6。

定义