自木质纤维素材料产生单细胞油的方法技术

本发明专利技术涉及产生微生物脂质的方法。尤其是，本发明专利技术涉及使用可自木质纤维素材料获得的抑制物抑制发酵肉汤中不需要的微生物的增殖来产生微生物脂质的方法。本发明专利技术的方法因此减小系统和培养中混杂微生物建立的风险，由此可获得更高产率的微生物脂质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及产生微生物脂质的方法。尤其是，本专利技术涉及使用可自木质纤维素材料获得的抑制物抑制发酵肉汤中不需要的微生物的增殖来产生微生物脂质的方法。
技术介绍
木质纤维素是地球上最丰富的生物聚合体。木质纤维素是木质植物和非-木质植物诸如草的主要结构组分。木质纤维素生物质指称由纤维素，半纤维素和木质素组成的植物生物质。大量的木质纤维素残留物通过林业，木材和果肉和纸工业和农业实践(秸秆,秸杆,蔗渣,谷壳)和许多农业产业产生。城市废弃物也含有可被认为是木质纤维素残留物的部分，诸如纸或纸板废弃物，花园废弃物或来自建筑业的废木料。由于高丰度和低价格木质纤维素残留物是用于产生生物燃料的优选的材料。此外，生物质产生性的专用的木质或草本能源作物得到了作为生物燃料使用的兴趣。已广泛地研究自木质纤维素材料由微生物发酵产生生物燃料，尤其乙醇。为生物燃料或生物燃料原料的微生物学产生而利用木质纤维素的最大挑战在于木质纤维素材料的复杂性及其对生物降解的抗性。在木质纤维素中，纤维素(20～50％的种植干重)纤维共价嵌入形成对于生物降解非常抗性结构的半纤维素(20～40％)，果胶(2～20％)和木质素(10～20％)的基础基质。而且，半纤维素的糖残基依赖于生物质而含有己糖(例如,葡萄糖,甘露糖和半乳糖)及戊糖(例如,阿拉伯糖和木糖)的变化的混合物。将高生产性的木质纤维素材料预处理为可被微-生物利用的糖代表最高挑战之一。在将糖聚合物水解为可被期望的微生物利用的糖单体需要的酶的成本中需要显著成本降低。而且，自木质纤维素材料的生物燃料的经济上可行的产生需要此复合材料的全部主要碳水化合物成分有效转变为生物燃料。一般在与由在实际生物燃料产生过程之外购买的及产生的商业酶的生物燃料产生过程分离的步骤中实施木质纤维素材料的酶促水解。特定微生物可自有机分子，诸如源于木质纤维素的糖产生脂质。特定微生物，一般酵母，真菌或细菌，可将木质纤维素材料中的C6和C5糖二者有效转变为油。由异养微生物产生的油常常被称为单细胞油或微生物油。使用异养微生物的单细胞油产生过程包括在通气的生物反应器中培育微生物，允许细胞蓄积脂质，收获富含脂质的细胞及自细胞回收油。可将基于微生物的脂质(即单细胞油)用作产生生物燃料诸如生物柴油，可再生的柴油或生物喷气燃料的原材料。也已在单细胞油的产生中利用木质纤维素水解产物。木质纤维素水解已一般通过在供给到生物过程之前将木质纤维素材料预处理为单体糖而进行。专利公开US2009217569描述了自各种木质纤维素和其他材料水解产物，诸如秸秆，木料，果肉和纸工业残留物，再循环的纤维，城市废弃物，藻生物质产生单细胞油。生产生物燃料包括用水，酸或碱处理源材料，及使滤出液或沉淀物与脂质-产生微生物接触。专利公开US2009064567描述了自用于由Stramenopiles产生生物柴油及喷气生物燃料的纤维素材料水解产物的单细胞油产生。US20090011480描述由异养地生长的藻和真菌，自解聚合的木质纤维素材料，诸如秸秆，木料，纸浆废液，柳枝稷的单细胞油产生。CN101148630描述从由蒸汽爆炸获得的，由细菌或真菌获得的小麦，玉米或秸秆半纤维素水解产物产生单细胞油。而且，现有技术已描述自木质纤维素中的多聚糖，诸如木聚糖(由Fall等人(1984))或纤维素(由Lin等人(2010))直接产生脂质。WO2010042842描述了由能降解木质纤维素中的多聚糖的微生物和至少一种藻物种的混合培养，自木质纤维素水解产物产生单细胞油。培养物在连续耗氧和厌氧培养中生长，其中脂肪酸从糖及自厌氧发酵产物产生。WO2010006228描述了生物燃料自木质纤维素的连续产生。在第1阶段，用能自木质纤维素水解产物中的多聚糖产生醇的生物厌氧发酵，在第2阶段，耗费的培养基，可能含有至少一种发酵产物，用藻处理，以便蓄积单-细胞油。由于在木质纤维素水解产物中的糖上，非-脂质产生微生物与油产生性微生物(产油性微生物)竞争，发酵肉汤中混杂性非-脂质产生微生物的存在可影响油产率和产率，由此使该过程欠可行。因此，有对于在单细胞油产生过程中以产油性微生物的增殖优于非-产油性微生物的增殖的方式控制微-生物的培养的方法的需求。【专利技术概述】单细胞油产生一般通过在耗氧条件下，在适合的底物诸如由木质纤维素分级分离获得的木质纤维素糖，诸如半纤维素糖的存在下培育脂质产生微生物(产油性微生物)来实施。通常的耗氧发酵罐一般具有相比厌氧发酵罐更低得多的体积和容量，及在运行上更昂贵。由此，依赖于在耗氧条件下培养的单细胞油产生对于有效培养的需求更高。培养被不产生脂质或仅以低量产生脂质的微生物混杂可显著地降低单细胞油的产率(yield)和产率(productivity)。因此应避免培养期间混杂微生物的存在。本专利技术因此旨在提供耗竭或减少培养中混杂性非-脂质产生微生物的量，由此使有利于产油性微生物的增殖的单细胞油产生方法。木质纤维素分级分离一般产生含有高浓度的抑制物化合物，一般酚化合物的半纤维素级分。在单-细胞-油的生产中，一般需要高度浓缩的糖溶液(糖浆)。由此，半纤维素水解产物需要被浓缩。当液体通过蒸发浓缩时，水解产物中的非-挥发性抑制物被浓缩。降解产物在木质纤维素分级分离的过程中产生。一些这些降解产物发挥微生物抑制物的作用(诸如酚化合物,有机酸,糠醛和羟甲基糠醛)。专利技术人发现，由根据产油性微生物对所述抑制物的耐受性调节这些微生物抑制物的浓度，可抑制混杂性非-脂质产生微生物的增殖。因此，本专利技术的第1方面涉及产生脂质的方法，包含以下步骤(i)提供包含木质纤维素水解产物的培养基，(ii)通过用第1微生物接种(i)的培养基来提供发酵肉汤，其中所述第1微生物是产油性微生物，(iii)温育接种所述第1微生物的所述培养基而使脂质蓄积，其中所述发酵肉汤包含至少一种微生物生长抑制物，且其中所述第1微生物耐受所述微生物生长抑制物，其中所述温育在耗氧条件下进行。本专利技术的第2方面涉及发酵肉汤，其包含木质纤维素水解产物，至少一种微生物生长抑制物和产油性微生物，其中所述产油性微生物耐受所述微生物生长抑制物。第3方面涉及本专利技术的发酵肉汤在产生脂质的方法中的用途。第4方面涉及包含至少一种微生物生长抑制物的组合物在产生脂质的方法中的用途，其中所述脂质在产油性微生物中产生及蓄积，且其中所述产油性微生物耐受所述至少一种微生物生长抑制物。【附图说明】图1显示在小麦秸秆纤维素和半纤维素水解产物上用本文档来自技高网...

【技术保护点】
产生脂质的方法，包括以下步骤：(i)提供包含木质纤维素水解产物的培养基，(ii)通过用第1微生物接种(i)的培养基来提供发酵肉汤，其中所述第1微生物是产油性微生物，(iii)温育接种所述第1微生物的所述培养基而使脂质蓄积，其中所述发酵肉汤包含至少一种微生物生长抑制物，且其中所述第1微生物耐受所述微生物生长抑制物，其中所述温育在耗氧条件下进行。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.11 EP 13196743.21.产生脂质的方法，包括以下步骤：
(i)提供包含木质纤维素水解产物的培养基，
(ii)通过用第1微生物接种(i)的培养基来提供发酵肉汤，其中所述第1微生物是产油
性微生物，
(iii)温育接种所述第1微生物的所述培养基而使脂质蓄积，
其中所述发酵肉汤包含至少一种微生物生长抑制物，且
其中所述第1微生物耐受所述微生物生长抑制物，
其中所述温育在耗氧条件下进行。
2.权利要求1的方法，其中所述发酵肉汤还包含第2微生物，其不耐受所述至少一种微
生物生长抑制物。
3.权利要求2的方法，其中所述第2微生物
存在于步骤(i)中提供的培养基中，或
混杂在步骤(ii)或(iii)的发酵肉汤中。
4.前述权利要求之任一项的方法，其中所述第2微生物是非-产油性微生物。
5.前述权利要求之任一项的方法，其中所述至少一种微生物生长抑制物以下列浓度存
在于所述发酵肉汤中：
在所述第1微生物的耐受性范围之内、及
在所述第2微生物的耐受性范围之外。
6.前述权利要求之任一项的方法，还包括以下步骤：
在发酵肉汤中添加所述至少一种微生物生长抑制物，或
调整发酵肉汤中所述至少一种微生物生长抑制物的浓度。
7.前述权利要求之任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·瓦尼奥，M·西彭嫩，S·拉克索，O·帕斯丁嫩，I·莱赫托迈基，H·卡和琳，P·科斯金嫩，M·拉曼嫩，
申请(专利权)人：耐思特公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI