生产醇的好氧方法技术

反应混合物，其用于在好氧条件下从碳源生产乙醇和/或乙酸，其中所述混合物包含-处于指数生长期的第一产乙酸微生物；-游离氧；和-处于稳定期的第二产乙酸微生物其中所述第一和第二产乙酸微生物能够转化碳源为乙酸和/或乙醇。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】反应混合物，其用于在好氧条件下从碳源生产乙醇和/或乙酸，其中所述混合物包含-处于指数生长期的第一产乙酸微生物；-游离氧；和-处于稳定期的第二产乙酸微生物其中所述第一和第二产乙酸微生物能够转化碳源为乙酸和/或乙醇。【专利说明】 专利
本专利技术涉及在好氧条件下从碳源生产醇包括高级醇的反应混合物和生物技术方 法。具体而言，所述混合物和方法涉及在氧气和年轻细胞存在的情况下生物技术生产至少 一种醇。 专利技术背景 生产醇特别是乙醇的生物技术方法是本领域众所周知的。特别地，使用产乙酸菌在各 种碳源上来生产乙醇和/或乙酸是众所周知的。然而，在大部分情况下，生产乙醇仅能在不 存在氧气的情况下成功进行。这一现象至少被Brioukhanov, 2006，Imlay, 2006，Lan, 2013等所证实，其中显示产乙酸菌在好氧条件下无法成功生产乙醇。因此，在本领域已知的 目前方法中，包含氧气的碳底物诸如来自钢厂的废气首先处理以去除氧气，随后将其引入 产乙酸细胞以进行乙醇和/或乙酸生产。氧气分离步骤使得方法花费更高且耗时。此外，在 该分离步骤过程中可能存在原材料的一些损失。 因此，本领域存在对在存在氧气的情况下生产乙醇和/或乙酸的方法的需要。乙醇 可随后用作用于生产高级碳化合物诸如醇、酸等的原材料。 例如，丁醇和高级醇具有若干用途，包括用作燃料。例如，未来丁醇可代替汽油，因 为两种燃料的能量含量几乎相同。此外，当与乙醇比较时，丁醇作为替代染料具有若干其他 优秀的性质。这些包括丁醇具有更高的能量含量，丁醇比乙醇或汽油"挥发"更低，以及丁醇 相比于乙醇更易运输。由于这些原因及更多原因，已存在对丁醇和/或相关高级醇的现存有 潜力的市场。丁醇和其他高级醇还可用作工业溶剂。 目前，丁醇和其他高级醇主要从石油制备。这些化合物通过裂解汽油或石油来获 得，这对于环境有害。而且，由于这些起始材料的成本将与石油价格关联，以及未来石油价 格的预期增长，因此丁醇和其他高级醇价格可能也会相对于石油价格的增长而增长。 历史上(20世纪初至20世纪50年代），生物丁醇(biobutanol)在通常用某些产丁醇 细菌诸如丙酮丁醇梭菌（Clostridium acetobutylicum)和拜氏梭菌（Clostridium beijerinckii)的发酵方法中从玉米和糖蜜制备，所述发酵方法也产生丙酮和乙醇并且称 为ABE(丙酮、丁醇、乙醇)发酵。随着对绿色能源重新关注，该方法近来再次流行。然而，"玉 米淀粉丁醇生产"方法需要大量耗能步骤，包括农业玉米作物栽培，玉米粒收获，玉米粒淀 粉加工，和淀粉至糖至丁醇发酵。"玉米淀粉丁醇生产"方法还可能消耗与其产物丁醇的能 量值几乎一样多的能量。 Alfol ? Alcohol Process是用于使用有机错（organoaluminium)催化剂从乙稀 生产高级醇的方法。反应产生直链长链伯醇(C 2-C28)。该方法使用铝催化剂来将乙烯寡聚化 并允许产生的烷基被氧化。然而，该方法产生广谱的醇且维持分布模式。这一不变的模式限 制了生产者仅制备特定醇范围（其具有最高需求或具有最好的经济价值）的能力。而且，反 应中所需的气体必须非常清洁且对于反应成功进行需要不同的气体组成。 W02009100434还描述了从碳水化合物生产丁醇和己醇的间接方法。该方法包括同 型乙酸发酵来生产乙酸中间体，其随后化学转化为乙醇。乙醇和剩余部分的乙酸中间体随 后用作产酸发酵中的底物来产生丁酸和己酸中间体，其随后化学转化为丁醇或己醇。然而， 该方法使用昂贵的原材料碳水化合物并具有两个额外的处理步骤，酯类的形成和酯类的化 学氢化，其使得方法不仅更长而且还导致沿途有用材料的损失。 Perez，J.M.，2012公开在合成气存在的情况下使用扬氏梭菌（Clostridium 1 jungdahl i i )将短链羧酸转化为其对应醇的方法。然而，短链羧酸需要作为用于转化为对 应高级醇的底物被添加。 因此，目前高级醇生产的可用方法具有在气体底物质量转移至发酵液中的限制、 较低的生产率和较低的终产物浓度，导致产物纯化更高的能源成本。因此，除了完全基于石油或基于玉米的来源之外，还需要发现更多可持续的原材 料作为经生物技术方法生产丁醇和其他高级醇的起始材料，这也导致对环境更低破坏。具 体而言，存在对于简单且高效的从可持续原材料一罐(one-pot)生物技术生产丁醇和其他 高级醇的需求。专利技术描述 本专利技术通过以下解决了上文提及的问题:提供通过引入处于指数/对数生长期的产乙 酸细胞至包含碳源和氧气的含水培养基在好氧条件下生产乙醇和高级醇的方法。处于指 数/对数生长期的这些产乙酸细胞的浓度通过本领域已知的任何方法来维持，条件是在含 水培养基中始终存在氧气。氧气可以以至少5ppm的浓度存在于含水培养基中。 在本专利技术的一个方面，提供在好氧条件下从碳源生产乙醇和/或乙酸的反应混合 物，其中所述混合物包含 -处于指数生长期的第一产乙酸微生物； -游离氧;和 -处于指数期后的第二产乙酸微生物 其中所述第一和第二产乙酸微生物能够转化碳源为乙酸和/或乙醇。 具体而言，处于指数期后的第二产乙酸微生物可处于细胞的稳定期。处于对数期 的产乙酸细胞允许含水培养基中的任何其他产乙酸细胞在氧气存在的情况下产生乙酸和/ 或乙醇。处于对数期的产乙酸细胞的浓度可以在反应混合物中维持。因此，在反应中的任何 时间点，反应混合物包含处于对数期的产乙酸细胞和处于另一生长期(例如处于稳定期）的 产乙酸细胞。 技术人员将理解微生物的不同生长期和测量它们并鉴定它们的方法。具体而言， 批量培养物中的大多数微生物可发现于至少四个不同的生长期；即它们是:延滞期(A)、对 数期或指数期（B)、稳定期(C)和死亡期(D)。对数期可以进一步分为早对数期和中至晚对 数/指数期。稳定期还可以进一步区分为早稳定期和稳定期。例如，Cotter，J.L.，2009， Najafpour.G.，2006，Younesi, H.，2005，and K6pke, M.，2009公开了产乙酸菌的不 同生长期。具体而言，细胞的生长期可以使用至少Shuler ML, 1992 and Fuchs G.，2007 中教导的方法来测量。 延滞期是接种细胞入新鲜培养基后紧接着的时期，种群暂时维持不变。尽管不存 在明显的细胞分裂，但细胞可以在体积或质量上增长，合成酶、蛋白、RNA等，并增加代谢活 性。延滞期的长度可取决于广泛的因素，包括接种物多少;从转移中的物理损伤或应激中恢 复所需的时间；合成必需的辅酶或分裂因子所需的时间；和合成新的（可诱导的）酶所需的 时间，所述酶对于代谢培养基中存在的底物是必需的。 生长的指数(对数)期是平衡生长的模式，其中所有细胞通过二分裂规则分裂，并 以几何级数生长。取决于生长培养基的组成和孵育条件，细胞以恒定速率分裂。细菌培养物 的指数生长速率表示为世代时间，也称为细菌群体的倍增时间。世代时间(G)定义为每代(n =代数）的时间（t)。因此，G=t/n为从其推导世代时间计算的公式。指数期可以进一步分为 (i)早对数期和(ii)中至晚对数/指数期。技术人员可以容易地鉴定何时微生物特别是产乙 酸菌进入对数期本文档来自技高网...

【技术保护点】
反应混合物，其用于在好氧条件下从碳源生产乙醇和/或乙酸，其中所述混合物包含‑ 处于指数生长期的第一产乙酸微生物；‑ 游离氧；和‑ 处于稳定期的第二产乙酸微生物其中所述第一和第二产乙酸微生物能够转化碳源为乙酸和/或乙醇。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：T哈斯，T比尔特，M德姆勒，S贝克，
申请(专利权)人：赢创德固赛有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE