使用粗甘油高密度产生生物质和油制造技术

提供一种培养一种或多种微生物的方法。该方法包括在包含第一浓度水平的粗甘油的培养基中培养一种或多种微生物，一旦甘油的所述第一浓度降低至第一阈值水平，就以足以实现所述第一浓度水平的浓度向所述培养基中馈入额外量的粗甘油，监测所述粗甘油浓度直至所述粗甘油的第一浓度水平降低至所述第一阈值水平。可重复各步骤直至实现所需微生物细胞密度。

Production of biomass and oil with high density of crude glycerol

Provide a way to cultivate one or more microorganisms. The method comprises one or more microbial culture medium in crude glycerol containing the first concentration of glycerol once the first concentration is reduced to a first threshold level, with concentration sufficient to achieve the level of the first to the cultivation of crude glycerol medium feed extra amount, reduce the concentration of the first level monitoring the crude glycerol concentration until the crude glycerol to the first threshold level. Each step can be repeated until the required microbial cell density is needed.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用粗甘油高密度产生生物质和油相关申请的交叉引用本申请要求2015年3月26日提交的美国临时申请号62/138,631的优先权，所述美国临时申请以引用的方式整体并入本文。背景异养性微生物发酵是产生高价值油和生物质产品的高效方式。在某些培养条件下，微生物合成细胞内油，其可被提取和用于产生生物燃料(例如生物柴油、生物喷气燃料等)和营养性脂质(例如多不饱和脂肪酸诸如DHA、EPA和DPA)。一些微生物的生物质也由于多不饱和脂肪酸(PUFA)和蛋白质含量较高而具有极大营养价值，并且可用作动物饲料的营养性补充剂。然而，异养性发酵是一种高成本以及高能量和原料消耗的密集型过程。碳原料成本通常占用于产生微生物生物质和油的总成本的极其重大部分。现有微生物发酵主要使用昂贵碳水化合物诸如葡萄糖作为碳源。较便宜的碳替代物正被探究以使得生产过程在经济上有利。除葡萄糖之外，若干其它形式的碳诸如果糖和甘油是微生物的天然碳底物。然而，高度纯化的甘油的成本超过葡萄糖。专利技术概述提供一种培养一种或多种微生物的方法。该方法包括在包含第一浓度水平的粗甘油的培养基中培养一种或多种微生物，一旦甘油的所述第一浓度降低至第一阈值水平，就以足以实现所述第一浓度水平的浓度向所述培养基中馈入额外量的粗甘油，监测所述粗甘油浓度直至所述粗甘油的第一浓度水平降低至所述第一阈值水平。可重复各步骤直至实现所需微生物细胞密度。也提供一种用于产生一种或多种脂肪酸的方法。方法包括提供能够产生脂肪酸的微生物，提供包含粗甘油的培养基，以及在所述培养基中在足以产生一种或多种脂肪酸的条件下培养所述微生物以提供最终浓度是所述微生物的至少50重量％的一种或多种不饱和脂肪酸。附图简述图1是显示在使用来自不同生物柴油厂商的各种粗甘油原料作为唯一碳源进行发酵期间，生物质浓度(g/L)随时间的曲线图。图2是显示在以不同体积比使用粗甘油和葡萄糖的混合物进行发酵期间，生物质浓度(g/L)随时间的曲线图。甘油意指来自Rothsay的粗甘油；葡萄糖意指750g/L葡萄糖溶液。比率是两种溶液的体积比。图3是显示在使用粗甘油作为唯一馈入碳源进行破囊壶菌ONC-T18的大规模(200,000L)发酵期间，生物质和脂质浓度随时间的曲线图。图4是甲醇基生物柴油转酯反应的示意图。详述全世界对生物燃料的需求增加以及生物燃料的产能增加已产生巨大剩余的粗甘油作为副产物。精制粗甘油需要过大投资，而未精制粗甘油具有极其少许经济价值。因此，许多生物燃料制造商将粗甘油视为一种类型的工业废水。因此，用以使所述粗甘油转化成较高价值产品的高效方法将具有极大重要性。尽管生物柴油副产物甘油(一种类型的粗甘油)已用作碳源，但由于由粗甘油杂质引起的毒性以及缺乏用于避免所述毒性的适当发酵碳供给策略而尚未实现高密度生物质和油。相比之下，本文提供使用粗甘油培养微生物以及产生油的方法。提供的方法导致较高生物质和油产量，在发酵期间实现172g/L细胞干重，含有68％油。所述生产率与可通过葡萄糖基馈料批式发酵实现的生产率类似。因此，提供的方法使得能够使用工业副产物甘油(粗制)作为部分或唯一碳底物与其它营养成分组合来使微生物生长以获得高细胞密度(＞100g/L)和高油含量(＞50％)。来自工业来源的粗甘油需要少许乃至不需要预处理。通过确定和控制方式将粗甘油底物馈入发酵罐中以使任何生物抑制作用都可保持最小，同时可实现极高生物质和油产率。本文也证明为无菌发酵工艺所需的典型灭菌程序可被去除。此外，可减少或消除对粗甘油的预处理，并且甘油可按照在从制造商接收时的原样馈入微生物培养物中。当这种方法以商业规模进行时，这会节约大量能源成本。如本文所用，术语“预处理”是指移除可以物理方式或以生物方式影响培养物生长的非甘油杂质。预处理的实例包括用以沉淀和移除杂质的化学处理，用以匹配培养环境的pH的pH调整，用以移除悬浮固体的过滤或离心。本文提供一种培养一种或多种微生物的方法。该方法包括在包含第一浓度水平的粗甘油的培养基中培养一种或多种微生物，一旦甘油的所述第一浓度降低至第一阈值水平，就以足以实现所述第一浓度水平的浓度向所述培养基中馈入额外量的粗甘油，监测所述粗甘油浓度直至所述粗甘油的第一浓度水平降低至所述第一阈值水平。任选地，第一浓度水平在1与60g/L之间，或是在1与60g/L之间的任何水平，包括端值。任选地，第一浓度水平在5与60g/L之间，在15与60g/L之间，在5与20g/L之间，或在15与20g/L之间。任选地，第一阈值水平在0与5g/L之间，或是在0与5g/L之间的任何水平，包括端值。因此，第一阈值水平可为例如0、1、2、3、4或5g/L。任选地，重复各步骤直至实现所需微生物细胞密度。任选地，所需微生物细胞密度大于100g/L。任选地，所需细胞密度是50至200g/L、50至150g/L、50至100g/L、100至250g/L、100至150g/L、或80至100g/L。任选地，细胞密度是在50至250g/L之间的任何密度，包括端值。任选地，细胞密度是80至100g/L。任选地，细胞密度是120至230g/L。任选地，微生物细胞密度含有50重量％至80重量％的总脂肪酸。任选地，总脂肪酸包含10至45％DHA。任选地，以总细胞重量计，微生物细胞密度含有5至36％DHA。微生物能够产生一种或多种脂肪酸。因此，提供用于产生一种或多种脂肪酸的方法。方法包括提供能够产生脂肪酸的微生物，提供包含粗甘油的培养基，以及在所述培养基中在足以产生一种或多种脂肪酸的条件下培养所述微生物以提供最终浓度是所述微生物的至少50重量％的一种或多种不饱和脂肪酸。任选地，脂肪酸是多不饱和脂肪酸。多不饱和脂肪酸可为例如α亚麻酸、花生四烯酸、二十二碳六烯酸、二十二碳五烯酸、二十碳五烯酸、γ-亚麻酸、亚油酸、亚麻酸及其组合。在提供的方法中，监测粗甘油浓度可使用为本领域技术人员所知的多种方法进行。任选地，监测包括测量溶氧水平。任选地，监测包括获得培养基的样品，以及测定所述样品中的甘油浓度。任选地，监测包括使用量热测定、化学反应基量热测定、荧光测定、HPLC测定、酶促测定或其组合分析样品。存在多种适用于提供的方法中的微生物。本文所述的微生物可为藻类(例如微藻)、真菌(包括酵母)、细菌或原生生物。任选地，微生物包括破囊壶菌目(Thraustochytriales)的破囊壶菌(Thraustochytrid)，并且更具体来说，包括破囊壶菌目的破囊壶菌属(Thraustochytrium)。任选地，微生物的群体包括如美国专利号5,340,594和5,340,742中所述的破囊壶菌目，所述美国专利以引用的方式整体并入本文。微生物可为破囊壶菌属种，诸如如美国专利号8,163,515中所述的以ATCC登录号PTA-6245寄存的破囊壶菌属物种(即ONC-T18)，所述美国专利以引用的方式整体并入本文。因此，微生物可具有与SEQIDNO：1至少95％、96％、97％、98％、99％、99.1％、99.2％、99.3％、99.4％、99.5％、99.6％、99.7％、99.8％、99.9％或更大(例如包括100％)同一的18srRNA序列。用于本文所述的方法中的微生物可产生多种脂质化合物。如本文所用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种培养一种或多种微生物的方法，其包括：(a)在包含第一浓度水平的粗甘油的培养基中培养一种或多种微生物；(b)一旦甘油的所述第一浓度降低至第一阈值水平，即以足以实现所述第一浓度水平的浓度向所述培养基中馈入额外量的粗甘油；(c)监测所述粗甘油浓度直至所述粗甘油的第一浓度水平降低至所述第一阈值水平；以及(d)重复步骤(b)(c)和(d)直至实现所需微生物细胞密度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.26 US 62/138,6311.一种培养一种或多种微生物的方法，其包括：(a)在包含第一浓度水平的粗甘油的培养基中培养一种或多种微生物；(b)一旦甘油的所述第一浓度降低至第一阈值水平，即以足以实现所述第一浓度水平的浓度向所述培养基中馈入额外量的粗甘油；(c)监测所述粗甘油浓度直至所述粗甘油的第一浓度水平降低至所述第一阈值水平；以及(d)重复步骤(b)(c)和(d)直至实现所需微生物细胞密度。2.如权利要求1所述的方法，其中所述一种或多种微生物属于破囊壶菌属或裂殖壶菌属。3.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述一种或多种微生物是ONC-T18。4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述微生物能够产生一种或多种脂肪酸。5.如权利要求4所述的方法，其中所述脂肪酸是多不饱和脂肪酸。6.如权利要求5所述的方法，其中所述多不饱和脂肪酸选自由α亚麻酸、花生四烯酸、二十二碳六烯酸、二十二碳五烯酸、二十碳五烯酸、γ-亚麻酸、亚油酸、亚麻酸及其组合组成的组。7.如权利要求4所述的方法，其中所述方法进一步包括分离所述脂肪酸。8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述第一浓度水平在1与60g/L之间。9.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其中所述第一阈值水平在0与5g/L之间。10.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其中所述监测包括测量溶氧水平。11.如权利要求1-10中任一项所述的方法，其中所述监测包括获得所述培养基的样品，以及测定所述样品中的所述甘油浓度。12.如权利要求12所述的方法，其中所述监测包括使用量热测定、化学反应基量热测定、荧光测定、HPLC测定、酶促测定或其组合分析所述样品。13.如权利要求1-10中任一项所述的方法，其中所述细胞密度在50g/L与250g/L之间。14.如权利要求1-13中任一项所述的方法，其中所述微生物细胞密度含有50重量％至80重量％的总脂肪酸。15.如权利要求1-13中任一项所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：劳拉·珀杜，迈克尔·米尔威，凯文·贝里曼，麦西亚·瓦伦蒂恩，孙志勇，罗伯托·E·阿门塔，
申请(专利权)人：玛拉可再生能源公司，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA