CN101998997A - 醇的微生物制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通过微生物发酵制备醇的方法，尤其涉及通过含CO的基质的微生物发酵制备醇的方法。本发明更具体涉及在含CO的基质存在的条件下，由其相应的酸制备醇的方法。在具体的实施方式中，制备酸和可选的醇的发酵反应被干扰，致使至少一部分或更多的酸被转化成醇。
Description
技术领域
本发明涉及通过微生物发酵制备醇的方法，尤其涉及通过含CO的基质的微生物发酵制备醇的方法。本发明更具体涉及由其相应的酸制备醇的方法。
背景技术
醇可应用于包括香料，医药和燃料工业在内的许多工业中。例如，乙醇和丁醇迅速变成世界上的主要液体运输燃料。各种醇的制备方法均为已知。工业醇生产以衍生自石化工艺的合成为主。然而，微生物发酵还被应用于制备醇，例如生物燃料，变得越来越流行。
用于运输的生物燃料是有吸引力的汽油的替代品，其作为低浓度混合物迅速地渗透市场。衍生自自然植物资源的生物燃料，比衍生自化石资源(如石油)的生物燃料更加环境可持续发展，它们的使用使得释放到大气中的所谓的化石二氧化碳(CO2)气体由于燃料燃烧而减少。另外，生物燃料可在许多地质中就地制得，并且可用于减少对于进口石化能量资源的依赖。其中，作为生物燃料使用的醇包括乙醇，丁醇和2，3-丁二醇。
乙醇正在迅速变成世界上主要的富氢运输燃料。2005年世界上的乙醇消耗量估计达到1.22百亿加仑。由于欧洲，日本，美国和几个发展中国家对乙醇的兴趣的增长，未来燃料乙醇工业的全球市场也已经预计会继续急剧增长。
例如，在美国，乙醇被用作制备E10，汽油中的10％的乙醇混合物。在E10混合物中，乙醇组分作为氧化试剂，促进了燃烧的效率且降低了空气污染物的产生。在巴西，乙醇同时作为在汽油中混合的氧化试剂，或自身作为纯燃料，满足了大约30％的运输燃料需求。另外，在欧洲，关于温室气体(GHG)排放引起的环境问题，已经刺激欧盟在成员国中建立关于可持续性运输生物燃料燃烧的指令性目标。
丁醇还可以用作内燃机的燃料。在几个方面，相比于乙醇，它更类似于汽油。由于对环境可持续燃料的生产和应用的兴趣增长，对于生物方法制备丁醇(通常叫作生物-丁醇)的兴趣也随之提高。丁醇可以用农作物如甜菜、玉米，小麦和甘蔗等的生物质的微生物发酵制备。然而，这些碳水化合物原材料的成本受其作为人类食物或动物饲料的价值的影响，并且在整个地理学上用于丁醇制备的淀粉或产蔗糖的作物并非经济可持续的。因此，发展技术以转化低成本和/或更充足的碳资源成为燃料丁醇引起了人们的兴趣。
厌氧细菌，例如那些梭菌属厌氧细菌，被证明可通过乙酸辅酶A(acetyl CoA)生物途径由CO，CO2和H2制备乙醇。例如，由气体制备乙醇的梭状杆菌(Clostridium ljungdahlii)的各种菌株记载于国际专利WO00/68407，欧洲专利EP117309，美国专利5,173,429，5,593,886，和6,368,819，WO98/00558和WO 02/08438中。还已知产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum sp.)细菌可由气体制备乙醇(Abrini et al，Archives of Microbiology 161，pp 345-351(1994)(阿布里尼等人，微生物学文献集，第161期，345-351页(1994)))。
然而，典型的通过气体发酵的微生物制备乙醇的方法与乙酸盐和/或乙酸的副生产有关。由于可利用的一些碳被转化为乙酸盐/乙酸而不是乙醇，利用这种发酵方法制备乙醇的效率并非让人满意。除非乙酸盐/乙酸副产品可以被用于其他用途，它将面临一个废物处理的问题。乙酸盐/乙酸通过微生物被转化成甲烷，因此具备为温室气体(GHG)排放作贡献的潜力。其他废物产品，例如丁酸/丁酸盐也可以在通常使用的发酵方法中制备。
更进一步地，典型地利用酵母或细菌的生物发酵工艺，会局限于制备一种或两种醇，其中，具体的微生物能够由生长其的基质(例如碳水化合物或包含一氧化碳的气体)制备。如果希望得到不同的醇，将需要不同微生物发起。因此，发展技术以转化低成本和/或更充足的碳资源如有机酸成为所需产品如燃料乙醇引起了人们的兴趣。
酸微生物转化成它们相应的醇的工艺已经在以前被描述过：美国专利4,851,344；White and Simon(白和西蒙)，Arch Microbiol(微生物学文献集)(1992)，158：81-84；Huber et al(胡伯等人)，Arch Microbiol(微生物学文献集)(1995)164：110-118。然而，这些方法也有很多缺点。例如，它们需要利用化学介质，而这些介质许多是有毒和/或昂贵的。另外，这些方法利用细胞提取物，或静止的和在酸转化为醇前在缓冲液中需要旋转减速和再悬浮的隔离细胞。这些工艺步骤是劳力密集的，增加了微生物暴露在氧气中，溶解或以其他方式被破坏的风险。
本发明提供通过厌氧细菌发酵制备有价值醇的方法，该方法克服了现有技术方法的一些缺点，或者至少为公众提供了一个有用的选择。
发明内容
在一主要方面，本发明提供一种将酸转化成为其相应醇的方法，该方法利用代谢活性细菌在含一氧化碳和/或氢气的基质中生长。
在具体实施方式中，本方法包括：
a.在生物反应器中，在含CO的基质的存在下，培养一株或多株一氧化碳营养细菌，以制备一种或多种酸和可选的一种或多种醇；和
b.干扰该微生物培养物，致使至少一种酸转化为至少一种醇。
典型地，步骤a制备得到的至少一部分酸在步骤b中被转化为醇。另外或选择性的，在步骤a和/或步骤b期间，另外的酸可以加入生物反应器，以转化为至少一种醇。
在某些实施方式中，干扰该微生物培养物的步骤包括以下一个或多个步骤：
·改变包含微生物培养物的液体培养基的pH值；
·改变包含微生物培养物的液体培养基的ORP值；
·添加一种或多种酸至生物反应器；
·添加一种或多种还原试剂至生物反应器；
·改变包含微生物培养物的液体培养基中的CO浓度；
·改变生物反应器中的CO的分压，其中含CO的基质是气态的。
在具体的实施方式中，所述改变CO浓度的步骤包括增加液体培养基中的CO浓度至少1mmol。
在另一主要方面，本发明提供一种制备醇的方法，该方法至少包含以下步骤：
(a)在生物反应器中，在含一氧化碳的基质存在下，培养一株或多株细菌；
(b)当所述一株或多株细菌处于转化阶段时，在生物反应器中加入酸，以制备与所述酸相对应的醇；和
其中，制得的醇并非所述一株或多株细菌在无所述酸存在下在所述基质中生长时能够制备的醇。
在以上方面的具体实施方式中，该方法在无介体(mediator)的存在下进行。
在一种实施方式中，两种或更多种的酸被加入生物反应器中，以制备两种或更多相应的醇。
在某些实施方式中，所述一种或多种细菌为能够利用乙醛氧化还原酶(AOR)途径将酸还原为相应醇的细菌。合适的细菌种类包括梭菌(genera Clostridia)，穆尔氏菌(Moorella)，真细菌(Eubacterium)，醋酸杆菌(Acetobacterium)，丁酸杆菌(Butyribacterium)和脱硫杆菌(Desulfobacterium)属。在具体实施方式中，细菌为产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)。
典型地，酸为一元羧羧或二元羧酸。在具体实施方式中，酸选自乙酸，丙酸，正丁酸，正戊酸，正己酸，和苯甲酸。
在具体的实施方式中，所述制备的醇选自乙醇、1-丙醇、1-丁醇、1-戊醇、1-己醇和苄醇。
在另一主要方面，本发明提供一种制备丁醇的方法，该方法至少包含以下步骤：
(a)在生物反应器中，在含一氧化碳的基质存在下，培养一株或多株适应于制备非丁醇的醇的细菌；
(b)当所述一株或多株细菌处于制备非丁醇的醇的活性时，在生物反应器中加入丁酸盐，以制备丁醇。
在另一主要方面，本发明提供一种制备丁醇的方法，该方法至少包含以下步骤：
(a)在生物反应器中，在含一氧化碳的基质存在下，培养一株或多株适应制备乙醇的细菌；
(b)当所述一株或多株细菌处于制备乙醇的活性时，在生物反应器中加入丁酸盐，以制备丁醇。
在另一主要方面，本发明提供一种制备醇的方法，该方法包括至少包含以下步骤：
(a)在生物反应器中，在含一氧化碳的基质存在下，培养产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)；
(b)当所述产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)处于转化阶段时，在生物反应器中加入酸，以制备与该酸相对应的醇；和
其中制得的醇并非所述产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)在无所述酸存在下在所述基质中生长时能够制备的醇。
在一优选主要方面，本发明提供一种制备丁醇的方法，该方法至少包含以下步骤：
(a)在生物反应器中，在含一氧化碳的基质存在下，培养产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)；
(b)当所述产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)处于转化阶段时，在生物反应器中加入丁酸盐，以制备丁醇。
典型的，本发明的方法在无介体的存在下进行。
在具体实施方式中，依照本发明的方法加入生物反应器中的酸通过含一氧化碳的基质的微生物发酵制备。
在某些实施方式中，细菌在酵母提取物和/或蛋白胨的存在下在液体培养基中进行培养。在一种实施方式中，培养基为后面描述的LM23或LM33。
在另一主要方面，本发明提供一种制备一种或多种醇的方法，该方法至少包含以下几个步骤：
(a)在第一生物反应器中，发酵基质以制备一种或多种酸；
(b)在第二生物反应器中，在含一氧化碳的基质的存在下，培养一株或多株细菌；
(c)当所述一株或多株细菌处于产溶剂阶段时，将步骤(a)中的一种或多种酸引入第二生物反应器中，以制备与所述一种或多种酸相对应的醇；和
其中，制得的醇并非所述一株或多株细菌在无所述酸存在下在所述基质中生长时能够制备的醇。
在具体实施方式中，该方法在无介体的存在下进行。
在某些实施方式中，第二生物反应器中所述的一株或多株细菌如前述定义所述。
在本发明的另一方面，提供了一种在生物反应器中，在含CO的基质的存在下，由酸的厌氧细菌的发酵制备醇的方法。
在一种实施方式中，所述基质的CO浓度提供至促进酸转化为醇。
在一种实施方式中，所述CO的浓度在足够的阈值浓度以上，致使酸转化为醇被促进。在该足够的阈值浓度以上提供CO发酵，在促进酸转化为醇的同时，降低或避免制造酸和/或降低或避免微生物生长。
在一种实施方式中，所述基质以发酵培养基的一氧化碳浓度至少约为2.5mmol/L来提供。在一种实施方式中，一氧化碳浓度至少约为2.75mmol/L。在一种实施方式中，一氧化碳浓度至少约为3mmol/L。在一种实施方式中，该浓度至少约为3.5mmol/L。
通过以上叙述，本领域技术人员可以理解的是，有许多方式可以增加发酵培养基中的CO的可溶解性，包括但不限于温度变化和/或加入增溶试剂例如油。在本发明的实践中，这种方法可以当在发酵培养基中必要或需要达到某具体的CO浓度时应用。
在一种实施方式中，含CO的基质为气态基质，并且溶解在发酵培养基中的CO的量与发酵作用中的CO的分压成正比。因此，实现在发酵培养基中足够的阈值浓度可以通过增加CO的分压实现。在一种实施方式中，提供一气态基质，致使CO的分压为至少约37psi。在另一种实施方式中，CO的分压至少约为47psi。
依照本发明的方法，另外的酸可以提供于生物反应器，并且转化为醇。
在本发明的多种实施方式中，该方法包括俘获和再回收一种或多种发酵制备的醇的步骤。
在本发明的另一方面，提供一种制备醇和/或酸的方法，该方法包括在生物反应器中厌氧发酵第一基质，以制备一种或多种包括醇和/或酸产品；其中在一个理想的时间点加入含CO的第二基质，致使与酸如乙酸相关的醇如乙醇的产量提高。
在一种实施方式中，加入含CO的第二基质导致至少一部分酸被转化为醇，假设最终溶解的CO浓度为或高于发酵的足够的阈值浓度。
在一种实施方式中，第一基质还包括CO；然而，该方法不仅限于这样的实施方式。例如，在一些实施方式中，所述第一基质可以包括一种或多种碳水化合物或丙酮酸盐。适当的碳水化合物可以包括但不限于纤维素，纤维素水解产物，淀粉，淀粉水解产物，葡萄糖，果糖，木糖，阿拉伯糖，或乳糖。在一些实施方式中，碳水化合物为果糖或木糖。在其他实施方式中，所述第一基质可以包含CO2和/或H2或任何其他适合通过发酵产生酸和/或醇的成分。
在多种实施方式中，该方法包括俘获和再回收一种或多种由发酵制备的醇的步骤。
在本发明的另一方面，提供一种制备醇和/或酸的方法，该方法包括以下步骤：
(a)在含一种或多种微生物的培养物的生物反应器中以第一浓度加入含CO的基质；
(b)厌氧发酵生物反应器中的培养物，由所述基质制备一种或多种包括醇和/或酸的产品，
其中提供给生物反应器的基质的浓度可选地在一理想的时间点增加，致使与酸相关的醇的产量增加。
在多种实施方式中，增加基质的浓度使得至少一部分酸转化为醇，和/或基质的浓度可提高到足够的阈值以上，其中至少一部分酸被转化为醇。
在多种实施方式中，该方法包括俘获和再回收一种或多种由发酵制备的产品的步骤。
在本发明的另一方面，提供了一种制备醇和/或酸的方法，该方法包括以下步骤：
(a)在含一种或多种微生物培养物的生物反应器中，以第一CO分压，提供含CO的气体基质；和
(b)厌氧发酵生物反应器中的培养物，由所述基质制备一种或多种包括乙醇和/或乙酸的产品，
其中所述CO分压可选地在一理想的时间点增加，致使与乙酸相关的乙醇的产量增加。
在一种实施方式中，该方法包括监控微生物生长和/或一种或多种产品的浓度和/或CO的浓度，其中在一个理想的产量和/或CO浓度，CO分压可以增加。在一种实施方式中，CO分压可增加到27psi以上。
在多种实施方式中，增加CO分压导致至少一部分酸被转化为醇，和/或CO分压可被增加到一个足够的阈值以上，其中至少一部分酸被转化为醇。
在多种实施方式中，该方法包括俘获和再回收由发酵制备的醇的步骤。
根据本发明的另一方面，提供了一种调节微生物生长和/或酸生产的方法，该方法包括以下步骤：
(a)在含一种或多种微生物培养物的生物反应器中，以第一CO分压，提供含CO的气体基质；和
(b)厌氧发酵生物反应器中的培养物，由所述基质制备一种或多种包括乙醇和/或乙酸的产品，
其中所述CO分压可在一理想的时间点增加，致使微生物生长和/或酸生产降低或基本被抑制。
在多种实施方式中，增加CO分压导致至少一部分酸被转化为醇，和/或CO分压可被增加到一个足够的阈值以上，其中至少一部分酸被转化为醇。
在一种实施方式中，当CO分压降低时，微生物生长和/或酸生产可被增加/促进(或重启)。
在多种实施方式中，该方法包括俘获和再回收一种或多种由发酵制备的醇的步骤。
在本发明的另一方面，提供了一种调节乙醇生产的方法，该方法包括以下步骤：
(a)在含一种或多种微生物培养物的生物反应器中，以第一CO分压，提供含CO的气体基质；和
(b)厌氧发酵生物反应器中的培养物，由所述基质制备一种或多种包括乙醇和/或乙酸的产品，
(c)增加CO分压至一足够的阈值以上，致使至少一部分酸转化为乙醇；和
(d)可选地接着降低CO分压至该阈值以下，致使微生物生长和酸生产被促进。
在多种实施方式中，醇和酸的生产和/或微生物的生长在发酵过程中被监控，和/或步骤(c)和(d)重复至少一次。
本发明的实施方式发现了在含CO的气体基质的存在下酸发酵的具体应用。基质包含作为工业方法的副产品获得的气体。在某些实施方式中，工业方法选自由黑色金属产品生产，有色金属产品生产，石油炼制方法，生物质的气化，煤气化，电工生产，碳黑生产，氨气生产，甲醇生产和焦炭生产组成的组中的方法。在本发明的一种实施方式中，气体基质是合成气。在一种实施方式中，气体基质包含获得自钢厂的气体。
含CO的基质典型地包含一大部分的CO，例如至少约20％至约100％体积的CO，40％至95％体积的CO，40％至60％体积的CO，和45％至55％体积的CO。在具体实施方式中，基质包含约25％，或约30％，或约35％，或约40％，或约45％，或约50％，或约55％，或约60％体积的CO。具备低浓度CO的基质，如6％，可能也合适，尤其是当H2和CO2也存在时。
在多种实施方式中，发酵利用一株或多株一氧化碳营养细菌的培养物实现。在多种实施方式中，所述一氧化碳营养细菌选自梭菌(Clostridium)，穆尔氏菌(Moorella)，醋菌(Oxobacter)，消化链球菌(Peptostreptococcus)，醋酸杆菌(Acetobacterium)，真细菌(Eubacterium)或丁酸杆菌(Butyribaceterium)。在一种实施方式中，一氧化碳营养细菌为产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)。
本发明的方法可用于制备任何种类的醇，包括但不限于乙醇和/或丁醇，通过在基质，尤其是含一氧化碳的气体基质的存在下酸的厌氧发酵。本发明的方法还可以用于需氧发酵，其他产品的需氧或厌氧发酵，包括但不限于异丙醇，和除含碳气体的基质的发酵。
本发明还可以包括本申请的说明书中提到和表明的部分，要素和特征，以及个别的或共同的，所述两个或更多部分，要素或特征的任意或全部组合。在本文提到含有本发明涉及的技术领域公知的等同物的特定的整体时，这些已知的等同物被视为并入本文中如同单个陈述一样。
附图说明
本发明的这些和其他方面，考虑到所有新的方面，通过下面的仅以实施例方式给出的描述将明确，其中相关的附图如下：
图1：借助血清瓶中的产醇梭菌(C.autoethanogenum)使丁酸盐转化为丁醇。起始条件：产醇梭菌(C.autoethanogenum)的活性培养物，制备乙酸盐(4.7g/l)和乙醇(1.2g/l)pH 5.5，顶部空间：25psig过压的95％CO于CO2中。结束条件：pH 6.35，乙酸盐(4.7g/l)，乙醇(3.2g/l)，顶部空间：14psig过压。
图2：在一批产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)培养物中加入甲酸盐制备乙酸盐和最小量的乙醇的影响。甲酸盐溶液在t＝0和t＝30min(大约)以及接着在t＝60min(大约)时加入。
图3：在连续的产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)培养物中加入乙酸盐制备约6g/L/天乙醇和1g/L/天乙酸盐的影响。乙酸盐(15g/L/天)在52天继续加入。
图4：含产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)的微生物培养物改变pH制备乙酸盐和乙醇的影响。约2小时激发细胞循环，然后在大约t＝第3天调节pH至5.9。随着pH的改变，乙酸盐被消耗，制得增加量的乙醇。
图5：根据本发明的具体实施方式的体系，包括生长生物反应器和转化生物反应器。
图6：根据本发明的具体实施方式的体系，包括多级生长生物反应器和转化生物反应器。
具体实施方式
以下为本发明的说明，包括以普通术语给出的多种实施方式。本发明通过下文给出的标题为“实施例”的内容进行了进一步示例，实施例部分提供了实验数据，本发明的多方面的具体的示例，实施本发明的例证性方式以支持本发明。
包括酸和醇的产品可以由含CO的基质通过微生物培养物制备。依照本发明的方法，微生物培养物的干扰出人意料地导致了酸的消耗，以及随之而来的微生物培养物引起的醇的生产。被认为这个结果可能是由于在发酵液体培养基(broth)中存在的至少一部分酸被直接或间接还原为醇，尤其是乙醇。这可以被看作是发酵反应的“转化阶段”。根据本发明的方法，发酵反应可以从生产(或生长)阶段(此时微生物生长被促进，醇和/或酸被制备)，变为干扰微生物培养物的转化阶段。
得到认可的是，至少一部分微生物培养物可处于生产阶段，而至少一部分处于转化阶段。然而，在干扰下，处于生产阶段的至少一部分微生物培养物变为转化阶段，致使与酸相关的醇的生产增加。在一种具体实施方式中，具有酸的总净消耗量和醇生产量。
依照本发明的一种实施方式，当由含CO的基质制备例如乙酸和可选的乙醇的产品的微生物培养物被干扰，由该微生物发酵制备得到乙醇。干扰之后，至少一部分CO会转化为酸和/或醇，但大部分乙醇是通过乙酸/乙酸盐(‘转化’)的微生物还原制得的。
有许多利用含CO的基质的发酵反应制备醇和/或酸的例子，其中酸和醇同时制得。然而，在这些例子中，产品比例大致倾向于酸(例如：乙酸/乙酸盐)高于醇(乙醇)。在本发明的另一实施方式中，具体的发酵条件可以倾向于醇的生产高于酸的生产。在这种条件下，加入发酵器中的另外的酸可以通过微生物培养物转化为相应的醇。例如，如丁酸的酸可以加入发酵反应并且转化为如丁酸盐的醇。
依照本发明的方法，令人吃惊的是，使用例如甲基紫精等介体辅助酸至醇的转化并非必要。实际上，可以确定的是甲基紫精对通过产醇梭菌(C.autoethanogenum)的丁醇生产具有负面影响。这与那些酸需要介体通过微生物转化成为它们相应的醇的报道相反。
同时为了不被划分为任意特定的理论，可以认为依照本发明通过Clostridium autoethanogenum由酸至醇的转化通过涉及醛氧化还原酶(AOR)的生物化学途径发生。AOR为一个独特的含钨酶，其能够还原非活性羧基酸为醛。该醛可通过醛脱氢酶被进一步还原为醇。AOR代表产溶剂(solventogenesis)途径的一个重要的分支。该钨辅助因子显示出对于酶活性是决定性的。这些酶可以在发酵微生物如梭菌(Clostridium)，脱硫杆菌(Desulfitobacterium)，和热球菌(Pyrococcus)中发现。最具特色的AOR属于激烈热球菌(Pyrococcus furiosus)，其基因组包含五个中四个被表征的序列。第一个激烈热球菌(P.furiosus)AOR具有宽的基质范围，但优选来源于氨基酸的醛。它的晶体结构反映了钼喋呤系钨结合点的存在。第二AOR，甘油醛-3-磷酸铁氧蛋白氧化还原酶(GFOR)，仅使用甘油醛-3-磷酸，以及第三AOR，甲醛铁氧蛋白氧化还原酶(FOR)，优选一种至三种碳醛。第四AOR，WOR5具有宽的基质范围。AOR也由甲酸醋酸梭菌(Clostridium formicoaceticum)和热乙酸梭菌(Clostridium thermoaceticum)纯化。
产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)包含两个公认的AOR基因，其与激烈热球菌(P.furiosus)AOR具有约56％的同源性，与肉毒梭菌(Clostridium botulinum)具有80％的同源性。AOR基因标记了一个与产醇梭菌(C.autoethanogenum)最靠近排列的亲属，克氏梭菌(Clostridium kluyveri)重要的区别，克氏梭菌(Clostridium kluyveri)的基因序列不包含AOR基因和通过乙酰辅酶A(acety1-CoA)生产醇。可以想到，获得的结果用于由其相应的酸制备任何醇，该制备利用产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)或任何其他能够利用AOR途径的细菌实现。
因此，在最主要的方面，本发明提供了利用微生物培养物将酸转化为其相应醇的方法。在具体的实施方式中，微生物培养物在含CO和/或H2的基质的存在下将酸转化为醇。
定义
除非另外定义，整个说明书中的以下术语定义如下：
本文所用的术语“转化阶段”指细菌发酵一种或多种酸以制备一种或多种醇的一段时间。典型地，至少一部分细菌群落将处于这样的阶段。然而，没有必要使所有的细菌群落活性制备醇。所述转化阶段的特征在于在发酵液体培养基中存在一定水平的乙醇。
本文所用的术语“进行干扰”，“干扰”以及类似词，用于与微生物培养物相关的地方，表示包括任何直接或间接影响微生物培养物的改变。对微生物培养物所作的改变包括改变发酵操作条件如pH，CO浓度，ORP或改变含培养物的液体培养基的成分。
本文所用的术语“微生物培养物”和类似词，包括至少一种在适于促进生长和/或代谢物生产的营养培养基中和/或在该培养基上载持的微生物。
在这里提到的，通过本发明的方法“制得的醇”并非在无相应的酸的存在下当生长在基质上时所述一株或多株细菌能够制得的醇。然而，应当理解的是，该方法可以制备额外的产品；例如，所述细菌由在其上进行培养的基质发酵得到的酸或醇。本方法的“制得的醇”所指的是“初级醇”或“初级产品”以及任何如“副产品”的额外的产品。“初级”的使用不应被看作是指相对于副产品的产品的具体级别。
本文所用的“氧化还原介体”以及类似词，是指电子穿梭物质，其作为给电子体和/或电子受体发挥作用。介体包括紫精染料(例如甲基紫精)，蒽醌和其他醌类染料，三苯甲烷染料，酞菁染料，次甲基染料，吡咯染料，卟啉染料，蝶啶，喋啶酮(pteridones)，黄素和副族VI，VII和VIH的金属复合物。
根据本发明，当提到加入一种“酸”至培养物或微生物反应器时，术语“酸”，“酸类”以及类似词的使用，应当宽泛理解，即包括任何一元羧酸和二元羧酸。另外关于“酸”的加入应当包括相关的等同的盐或盐和酸的混合物。类似地关于这里的具体的酸应当考虑为包括相关的等同的盐(例如丁酸和丁酸盐)，反之亦然。在发酵液体培养基中，酸和羧酸盐的分子比例依赖于体系的pH值。示例性的酸包括乙酸，丙酸，正丁酸，正戊酸，正己酸，和苯甲酸。
术语“生物反应器”包括由一个或多个容器和/或塔或管道装置组成的发酵设备，该设备包括连续搅拌槽反应器(CSTR)，固定化细胞反应器(ICR)，滴流床反应器(TBR)，泡罩塔，气升发酵槽，膜反应器例如中空纤维膜生物反应器(HFMBR)，静止混合器，或其他容器或其他适于气液接触的设备。
正如下面将进一步描述的，在一些实施方式中，生物反应器可包括第一生长反应器和第二发酵反应器。由此，应当理解的是，当提到添加一种或多种碳水化合物至生物反应器或发酵反应中时，需要时可以包括添加至这些反应器中的一个或两个。
术语“含一氧化碳的基质”包括任何可引入生物反应器进行发酵作用的含CO的固态，液态或气态材料。“含一氧化碳的气态基质”包括任何含一氧化碳的气体。气态基质典型地包含一实质部分CO，例如至少约15％至约95％体积的CO。
术语“溶解的CO浓度”包括在发酵液体培养基/介质中存在的CO的以体积为基准的量。
术语“CO分压”及其类似词包括在含CO和可选的其它气体的气态基质中由CO施加的相对压力。
短语“阈值浓度”，“足够阈值浓度”以及类似词，可以量化确定但在不同的发酵条件下会变化，例如用不同微生物中应用的；该术语包括微生物从实质上由基质制备乙醇和/或酸，变为在一延长的时期内制备醇和消耗酸的浓度或浓度范围。
除非上下文需要，否则本文所用的短语“发酵”，“发酵方法”或“发酵反应”以及类似词，包含涉及利用微生物的产品生长和/或生物合成的生长阶段以及产品生物合成阶段。
依照本发明的方法，包括酸和醇的产品由含CO的基质例如含CO的气态基质利用微生物发酵制备。在本发明的具体实施方式中，制备如酸和可选的醇的产品的活性生长微生物培养物，可以被干扰，致使至少一部分微生物培养物消耗一种或多种酸和制备一种或多种相应的醇。该结果可能是由于存在于发酵液体培养基中的至少一部分酸直接或间接还原为醇，尤其是乙醇。这可以称为发酵反应的“转化阶段”。依照本发明的具体实施方式，发酵反应可以由促进微生物生长以及生产醇和/或酸时的实质上生产阶段，变为在发酵反应中增加CO浓度的转化阶段。
在本发明的另一些实施方式中，至少一部分活性生长培养物可以制备醇，并且所述干扰包括添加一种或多种酸至培养物中，致使至少一部分一种或多种酸转化为一种或多种醇。
一般，本发明的方法包含至少
(a)在生物反应器中，在含一氧化碳的基质的存在下，培养一株或多株细菌，以制备一种或多种酸和可选的一种或多种醇，和
(b)干扰该培养的微生物，致使至少一种酸转化成至少一种醇。
在具体实施方式中，步骤(a)中通过所述细菌制备的至少一部分酸，转化为步骤(b)中的相应的醇。然而，在具体实施方式中，另外的酸可以被加入所述生物反应器，致使该至少一部分加入的酸转化为步骤(b)中的醇。在这些实施方式中，制得的醇可以不是所述一株或多株细菌在无所述酸存在下在所述基质中生长时能够制备的醇。该方法优选在无介体的存在下进行。
一种具体实施方式中，本方法至少包含以下步骤：
a)在生物反应器中，在含一氧化碳的基质的存在下，培养一株或多株细菌，其中所述细菌制备醇；和
b)当至少一部分培养物处于制备醇的转化阶段时，向所述培养的细菌中加入酸。
有许多应用含CO的基质制备醇和/或酸的发酵反应的实施例，其中同时制备醇和酸。然而，在这些实施例中，产品比率一般有利于酸(例如：乙酸/乙酸盐)大于醇(乙醇)。
将微生物培养物由生产阶段变为转化阶段的适当的干扰包括但不限于：改变发酵培养基的pH值和/或ORP值；改变发酵液体培养基中的CO浓度(本领域技术人员应当理解的是，依靠发酵方法实现这点有多种方法，包括：改变气体成分，改变气体压力，改变气体流动速度，改变在CSTR中的搅拌速度)；加入还原试剂；加入一种或多种酸。
因此，在本发明的具体实施方式中，干扰该微生物培养物包括以下一个或多个步骤：
·改变包含微生物培养物的液体培养基的pH值；
·改变包含微生物培养物的液体培养基的ORP值；
·添加一种或多种酸至生物反应器；
·添加一种或多种还原试剂至生物反应器；
·改变包含微生物培养物的液体培养基中的CO浓度；
·改变生物反应器的CO的分压，其中含CO的基质是气态的。
虽然以下说明集中在本发明的具体实施方式中，应当理解的是，本发明被应用于由其相应的酸制备可选的醇。示例性的醇包括乙醇，1-丙醇，1-丁醇，1-戊醇，1-己醇，和苯甲醇。示例性的相应的酸分别包括乙酸、丙酸、正丁酸、正戊酸、正己酸和苯甲酸。依照本发明，示例性的可制得的进一步的醇包括，那些用于香料，医药和燃料工业的醇。
另外，该方法可以利用除产醇梭菌(C.autoethanogenum)外的细菌进行；例如可以使用梭菌(Clostridia)，穆尔氏菌(Moorella)，真细菌(Eubacterium)，醋酸杆菌(Acetobacteria)，丁酸杆菌(Butyribacterium)和脱硫杆菌(Desulfobacterium)属的菌种。更具体的，可以用梭状杆菌(Clostridium ljungdahlii)，醋酸梭菌(Clostridium aceticum)，甲酸醋酸梭菌(Clostridium formicaceticum)，热乙酸穆尔氏菌(Moorella thermoacetica)，热自养穆尔氏菌(Moorella thermoautotrophica)，粘液真杆菌(Eubacterium limosum)，伍氏醋酸杆菌(Acetobacterium Woodi)，食甲基丁酸杆菌(Butyribacterium methylotrophicum)，和自养脱硫杆菌(Desulfobacterium autotrophicum)。
本发明的某些实施方式适于利用又一种或多种工业方法制的气流。这些方法包括制钢方法，尤其是制备含高含量CO或高于预先给定值的CO含量(例如5％)的气流的方法。根据这些实施方式，一氧化碳营养细菌优选用来在一个或多个生物反应器中制备酸和/或醇，尤其是乙醇或丁醇。基于即时的公开，本领域技术人员应当意识到，本发明可以应用于多种工业或废气流，包括具有内燃机的交通工具。并且基于即时的公开，本领域技术人员还应当意识到，本发明还可以用于包括使用相同或不同微生物的那些方案在内的其它发酵反应。因此，可以预期，本发明的范围不应当局限于具体的实施方式和/或描述的应用，相反应当理解为一个较宽的范围；例如，除了其中的至少一个组分对发酵反应供料有用外，气流的来源不是有限的。本发明特别应用于改善全部的碳俘获，和/或由气态基质(例如汽车尾气和高体积含CO工业燃料气体)制备乙醇和其他醇方面。
发酵
由气态基质制备乙醇和其他醇的方法是已知的。示例性的方法包括国际专利WO2007/117157、WO2008/115080，美国专利US6,340,581、US6,136,577、US 5,593,886、US 5,807,722和US5,821,111中描述的，它们中的每个均引入到本文中作为参考。
已知许多厌氧细菌能够实现CO的发酵为醇和酸的作用和适用于本发明的方法，所述醇包括正丁醇和乙醇，所述酸如乙酸。这样的适用于本发明的细菌的例子包括，梭菌(Clostridium)属的那些细菌，例如梭状杆菌(Clostridium ljungdahlii)菌株，包括国际专利WO 00/68407，欧洲专利EP117309，美国专利申请5,173,429，5,593,886，和6,368,819，国际专利WO98/00558和WO 02/08438所描述的菌株，梭菌Clostridium carboxydivorans)(Liou et al.(刘等人)，International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology(国际微生物分类进化学杂志)33：pp2085-2091)，梭菌Clostridium ragsdalei(国际专利WO/2008/028055)和产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)(Abrini et al(阿布里尼等人)，Archives of Microbiology(微生物学文献集)161：pp 345-351)。其他合适的细菌包括穆尔氏菌(Moorella)属的那些细菌，包括：Moorella sp.HUC22-1(Sakai et.al.，Biotechnology Letters(生物技术通讯)29：ppl607-1612)菌，以及氧化碳嗜热(Carboxydothermus)属的那些细菌(Svetlichny，V.A.，Sokolova，T.G.et al(1991)，Systematic and Applied Microbiology(微生物工程与应用)14：254-260)。进一步的例子包括热乙酸穆尔氏菌(Moorella thermoacetica)，热自养穆尔氏菌(Moorella thermoautotrophica)，产生瘤胃球菌(Ruminococcus productus)，伍氏醋酸杆菌(Acetobacterium woodii)，粘液真杆菌(Eubacterium limosum)，食甲基丁酸杆菌(Butyribacterium methylotrophicum)，普氏醋菌(Oxobacter pfennigii)，巴氏甲烷八叠球菌(Methanosarcina barkeri)，噬乙酸甲烷八叠球菌(Methanosarcina acetivorans)，库氏脱硫肠状菌(Desulfotomaculum kuznetsovii)(Simpa et.al.(西姆帕等人)，Critical Reviews in Biotechnology(生物技术评论)，2006 Vol.26.pp 41-65)。另外，本领域技术人员应当理解的是，其他一氧化碳营养厌氧细菌也可以应用于本发明。还应当理解的是，本发明可以适用于两种或多种细菌的混合培养物。
一种示例性适于本发明应用的微生物为产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)，在一种实施方式中，产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)是一种具有在德国资源中心储藏的生物材料(DZMZ)储藏编号为19630的菌株的特定特征的Clostridium autoethanogenum。在另一实施方式中，产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)是具有DSMZ储藏编号为DSMZ10061的特定特征的Clostridium autoethanogenum。
在本发明的方法中细菌的培养可以用任何本领域已知的方法培养和使用厌氧细菌发酵基质来进行。示例性的技术在下面的“实施例”部分举出。通过进一步的实施例的方式，在下文中概括描述的使用气态基质发酵的方法可以使用：(i)K.T.Klasson，et al.(1991).Bioreactors for synthesis gas fermentations resources(合成气体发酵资源用生物反应器).Conservation and Recycling(转化和循环)，5；145-165；(ii)K.T.Klasson，et al.(1991).Bioreactor design for synthesis gas fermentations(用于合成其它发酵的生物反应器设计).Fuel(燃料).70.605-614；(iii)K.T.Klasson，et al.(1992).Bioconversion of synthesis gas into liquid or gaseous fuels(合成气体向液体或气体燃料的生物转化).Enzyme and Microbial Technology(酶和微生物技术).14；602-608；(iv)J.L Vega，et al.(1989).Study of Gaseous Substrate Fermentation(气体基质发酵的研究)：Carbon Monoxide Conversion to Acetate(一氧化碳转化成乙酸盐的方法).2.Continuous Culture(连续培养).Biotech.Bioeng(生物技术与工程).34.6.785-793；(v)J.L Vega，et al.(1989).Study of gaseous substrate fermentations(气体基质发酵的研究)：Carbon monoxide conversion to acetate(一氧化碳转化为乙酸盐的方法).1.Batch culture(间歇式培养).Biotechnology and Bioengineering(生物技术与工程).34.6.774-784；(vi)J.L.Vega，et al.(1990).Design of Bioreactors for Coal Synthesis Gas Fermentations用于煤合成气体发酵的生物反应器设计).Resources，Conservation and Recycling(资源，减量化，再循环).3.149-160；所有这些内容并入到本文中作为参考。
发酵可在任何适当的生物反应器中进行，例如连续搅拌槽反应器(CSTR)，固定细胞反应器，气升反应器，泡罩塔反应器(BCR)，膜反应器，例如中空纤维膜生物反应器(HFMBR)或滴流床反应器(TBR)。另外，在本发明的一些实施方式中，生物反应器包含第一生长反应器，其中微生物被培养，以及第二发酵反应器，在其中来自生长反应器的发酵液体培养基被供给，且制备大部分的发酵产品(例如乙醇和乙酸盐)。
在一些实施方式中，当基质是气态时，可在升高的压力下进行制备和/或转化阶段；可至少为几个大气压。这样的体系将使用可适应能够承受提高的压力的生物反应器。许多种类的生物反应器可适应于承受高压；这样的生物反应器的例子是Buchi AUTOKLAVTM(Buchi高压釜)反应器。
在本发明的一些实施方式中，生物反应器可包含第一，生长反应器，在其中微生物被培养以及制备可选的酸，以及第二，发酵反应器，在其中来自生长反应器的液体营养基被供给，且如果不是大部分，则附加制得了醇发酵产品(例如乙醇)。如上面提到的，额定压力发酵生物反应器可被应用。
根据本发明的多种实施方式，发酵反应的碳源为气态的含CO基质。该基质可为获得自工业方法的副产品的含CO的废气，或来自其他如汽车尾气的来源。在某些实施方式中，所述工业方法选自由黑色金属产品生产例如钢厂，有色金属产品生产，石油炼制方法，煤气化，电工生产，碳黑生产，氨气生产，甲醇生产和焦炭生产组成的组中的方法。在这些实施方式中，含CO的基质可在其排放至大气之前利用任何方便的方法由工业方法获得。取决于含CO的基质的组成，也可优选对它去除任何不需要的杂质，例如在引入发酵之前去除灰尘颗粒。例如，利用已知方法过滤或净化所述气态基质。
可选的，含CO的基质可来自生物质的气化。所述气化方法包括限量供给空气或氧气的条件下生物质的部分燃烧。得到的气体典型地包括大部分的CO和H2，小部分体积的CO2，甲烷，乙烯和乙烷。例如，获得自如甘蔗的糖，或玉米或谷物的淀粉的食品材料，或产生自森林产业的非食品生物质的提取和处理过程中得到的生物质副产品，可被气化以制备含CO的适于本发明的气体。
含CO的基质典型地包含一大部分的CO，例如至少约20％至约100％体积的CO，40％至95％体积的CO，40％至60％体积的CO，和45％至55％体积的CO。在具体实施方式中，基质包含约25％，或约30％，或约35％，或约40％，或约45％，或约50％，或约55％，或约60％体积的CO。具备低浓度CO的基质，如6％，可能也合适，尤其是当H2和CO2也存在时。
虽然没有必要使基质中包含任何的氢气，根据本发明的方法，氢气的存在对产品的形成不应当是有害的。在具体的实施方式中，氢气的存在致使醇的制取效率得到全面的提高。例如，在具体的实施方式中，基质可包含大约2∶1，或1∶1，或1∶2比例的H2∶CO。在另一些实施方式中，基质气流包含低浓度的H2，例如少于5％，或小于4％，或小于3％，或小于2％，或小于1％，或基本不含氢气。所述基质也可包含一些CO2，例如约1％至约80％的体积，或1％至约30％体积的CO2。
典型地，一氧化碳以气态加入发酵反应。然而，本发明的方法不局限于以这种状态加入基质。例如一氧化碳可以液态提供。例如：这样的液体，即，含有一氧化碳的气体饱和，将该液体加入生物反应器。这可利用标准操作学实现。通过实施例的方法，微泡分布发生器(Hensirisak et.al.，Scale-up of microbubble dispersion generator for aerobic fermentation(用于需氧发酵的微泡分布发生器的按比例增大)；Applied Biochemistry and Biotechnology(应用生物化学和生物技术)，Volume 101，Number 3/October，2002)可为该目的而使用。
在本发明的一种实施方式中，产品通过第一基质和第二基质的发酵制备。在本发明的一个具体的实施方式中，醇和/或酸将在第一基质例如丙酮酸盐或碳水化合物例如果糖或木糖，以及第二基质例如含CO的基质被提供时来制备。当发酵被干扰时，至少一部分酸(乙酸/乙酸盐)被转化为醇(乙醇)。考虑到目前的公开，应当理解的是现有技术中还有许多碳水化合物适于发酵的例子，并且还有多种方法可以适用于发酵应用于本发明的碳水化合物基质。通过实施例，适合的基质可包括，但不限于，单糖例如葡萄糖和果糖，低聚糖如蔗糖或乳糖，多糖如纤维素或淀粉。虽然所有这些碳水化合物基质(及其混合物)适用于本发明的多种实施方式，更常使用的碳水化合物基质包括葡糖糖，果糖，木糖和蔗糖(及其混合物)。
本领域技术人员基于该公开应当理解的是，适用于本发明的方法的可发酵的糖可通过例如美国专利申请公开号2007/0031918所描述的预处理和糖化的方法由含纤维质的和含木质纤维质的生物质。生物质指任何纤维素或含木质纤维质的材料，包括含纤维素的材料和可选的进一步材料包含板纤维素，木质素，淀粉，低聚糖和/或单糖。生物质包括但不限于生物能源作物，农业残余物，市政固体废物，工业固体废物，来自纸生产的沉淀物，庭园废物，木材和森林废物。
在本发明的一个实施方式中，商业可得到的果糖或木糖用作用于发酵的可选的碳和能量来源。
应当理解的是，对于细菌的生长和将发生的CO至产品的发酵而言，除了含CO的基质气体，适合的液体培养基也会需要被提供给生物反应器。培养基将包括足够所用微生物生长用的维生素和矿物质。现有技术已经有利用CO作为碳来源的适用于乙醇发酵的厌氧培养基。例如，适当的培养基在在上面被引用的美国专利号5,173,429和5,593,886和国际专利申请WO 02/08438，WO2007/115157和WO2008/115080中有描述。本发明提供一种新的在发酵过程中增加维持微生物生长和/或乙醇生产的效率的培养基。该培养基在后面有更详细的描述。
为了使需要的发酵发生(例如CO至乙醇)，发酵优选在适当的条件下进行。应当考虑的反应条件包括压力，温度，气体流速，液体流速，培养基pH，培养基氧化还原电位，搅拌速率(如果应用连续搅拌槽反应器)，接种量，以保证液体阶段的CO不变成有限的最大气体基质浓度以及以避免产品抑制的最大产物浓度。适当的条件在国际专利WO02/08438,WO07/117157和WO08/115080中描述。
最优的反应条件将部分依赖于具体的应用的微生物。然而，大体上，优选发酵作用在高于环境压力的压力下进行。在增加的压力下操作，使得CO由气体阶段转化为微生物作为制备乙醇的碳源的液体阶段的速率有显著提高。这依次意味着，当生物反应器保持在高压而非大气压力时，停留时间(定义为生物反应器中的液体体积除以输入气体流速的值)可被降低。
同样，由于给定CO至产品的转化速率部分上随基质停留时间而变化，并且反过来得到一个理想的停留时间可推定需要的生物反应器的体积，因此，加压体系的使用可大幅度降低所需生物反应器的体积，且由此降低发酵装置的成本费用。根据美国专利号5,593,886的例子，反应器体积可被降低到线性比例，以提高反应器操作压力，例如，在10个大气压下操作的生物反应器仅需要在一个大气压下操作时的体积的十分之一。
在增加的压力下进行气体至乙醇发酵的优点另有描述。例如，国际专利申请WO 02/08438描述了在30psig和75psig压力下完成的气体至乙醇的发酵，而乙醇生产率分别为150g/l/天和369g/l/天。然而，发现使用相似的培养基且在大气压下输入气体成分进行的发酵实例，每升每天少制备10～20倍的乙醇。
还可优选的是，含CO的气态基质的引入速率可保证液体阶段的CO的浓度不变为有限的。这是由于CO有限的条件的结果可能导致乙醇产品被培养物消耗。
在本发明的具体实施方式中，当体系在密闭的容器内被干扰时，乙醇通过微生物发酵制得。在此提供的几个实施例中，发酵的pH值未被控制，经检测的，而在酸至醇的转化中，pH值增加。在这些实施例中，pH值增加至约6.5并且对转化具有抑制效果；本领域技术人员应当理解的是，本发明的方法可包括发酵培养基中的pH值控制。
产品回收
根据本发明的方法的发酵将导致在发酵培养基中，形成含需要产品(例如乙醇和/或丁醇)和/或一种或多种副产品(例如乙酸盐和丁酸盐)以及细菌细胞的发酵液体培养基。
发酵反应的产品能够利用已知方法回收。示例性的方法包括在国际专利WO07/117157，WO08/115080，美国专利US 6,340,581，US 6,136,577,US5,593,886，US 5,807,722and US 5,821,111中描述的。然而，简要地和实施例中，仅乙醇是通过例如分馏或蒸发和萃取发酵等方法由发酵液体培养基制备。
萃取发酵步骤涉及应用对发酵微生物具较低毒性危险的易与水互溶的溶剂，以从稀释的发酵液体培养基中回收乙醇。例如，油醇是可以应用于此种萃取工艺的溶剂。油醇被连续地引入发酵器，于此这种溶剂上升以在发酵器的顶部形成一层，并连续萃取和通过离心分离机供给。接着，水和细胞很容易地从油醇中分离，并返回发酵器，而装载乙醇的溶剂供给至蒸发单元中。大部分的乙醇被蒸发和浓缩，而油醇是非挥发性的，在发酵中循环回用。
作为发酵反应制得的副产品的乙酸盐，也可利用现有技术中已知的方法从发酵液体培养基中回收。例如，包含活性炭过滤器的吸收体系可以被使用。在这个例子中，优选微生物细胞首先利用适当的分离单元从发酵液体培养基中去除。现有技术中已知许多的产生无细胞发酵液体培养基的基于过滤的产品回收方法。所述无细胞含乙醇和乙酸盐渗透液穿过包含活性炭的柱，以吸收乙酸盐。酸形式(乙酸)而非盐形式(乙酸盐)的乙酸很容易地被活性炭吸收。因此优选在其通过活性炭柱之前，将发酵液体培养基的pH值降低到约小于3，以转化大部分的乙酸盐至乙酸的形式。
被活性炭吸收的乙酸可以利用现有技术中已知的方法通过洗提回收。例如，乙醇可以被用来洗提有关的乙酸盐。在具体的实施方式中，发酵工艺自身制得的乙醇可以用于洗提乙酸盐。因为乙醇的沸点为78.8℃，而乙酸的沸点为107℃，乙醇和乙酸可容易地利用基于挥发度的方法如蒸馏的方法彼此分离。
现有技术中还有其他从发酵液体培养基中还原乙酸盐的方法，也可以用于本发明的工艺中。例如，美国专利号6,368,819and 6,753,170描述了一种溶剂和助溶剂体系可被用于从发酵液体培养基中萃取乙酸。和描述的基于油醇体系的用于萃取乙醇发酵的例子一样，在美国专利号6,368,819and 6,753,170描述的体系描述了水不混溶溶剂/助溶剂，其可在发酵微生物的存在或不存在下与发酵液体培养基混合，以萃取乙酸产品。然后，包含乙酸产品的溶剂/助溶剂通过蒸馏从液体培养基中分离。而后，第二蒸馏步骤可被用于从溶剂/助溶剂中提纯乙酸。
发酵反应的产品(例如乙醇和乙酸盐)可通过从发酵生物反应器中连续地去除一部分液体培养基，从液体培养基中分离微生物细胞(方便地通过过滤)，以及从液体培养基中同时或连续还原一种或多种产品，由此从发酵液体培养基中回收得到。在乙醇的情况下，通过蒸馏可方便地回收，乙酸盐可通过上面提到的方法在活性炭上吸收而回收。分离的微生物细胞优选可返回发酵生物反应器中。乙醇和乙酸去除之后剩下的无细胞渗透液也优选返回到发酵生物反应器中。另外优选，将在除去乙醇和乙酸盐之后剩余的无细胞渗透液返回至该发酵生物反应器。在返回生物反应器之前，可加入另外的营养(例如维生素B)至无细胞渗透液中，以补充液体培养基。同样，如果液体培养基的pH值按照上所述调节以增加乙酸在活性炭上的吸收，则在返回生物反应器之前，pH值也应当重新调节至发酵反应器中的液体培养基的类似pH值。
在此将更详细得以下列非限制性的实施例予以描述本发明。
酸(类)至醇(类)的转化
在一具体的主要方面，本发明提供一种利用微生物培养物将酸(类)转化为相应醇(类)的方法。在具体的实施方式中，所述微生物培养物在含CO和/或H2的存在下将酸转化为醇。根据本发明的方法，含一种或多种一氧化碳营养细菌的微生物培养物可被干扰，致使微生物培养物将酸(类)转化为醇(类)。本发明的方法适用于一类利用CO作为主要基质，且制备一种或多种酸类和/或醇类的微生物发酵反应。例如，发酵以制备乙酸盐，丁酸盐，丙酸盐，己酸盐，乙醇，丙醇，和丁醇可根据本发明的方法进行。本发明的方法还可用于制备氢。这些产品可利用来自下面组中的一氧化碳营养微生物菌属通过发酵作用制得：穆尔氏菌(Moorella)，梭菌(Clostridia)，瘤胃球菌/消化链球菌(Ruminococcus/Peptostreptococcus)，醋酸杆菌(Acetobacterium)，真细菌(Eubacterium)，了酸杆菌(Butyribacterium)，醋菌(Oxobacter)，甲烷八叠球菌(Methanosarcina)，甲烷八叠球菌(Methanosarcina)和脱硫肠状菌(Desulfotomaculum)。
在具体的实施方式中，微生物培养物包含产乙酸细菌，例如典型地利用含CO的基质制备包括乙酸盐和/或乙醇的产品的产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)。在这些实施方式中，微生物培养物可在理想的条件下在发酵液体培养基中生长，以促进生长和乙酸盐的生产。产乙酸细菌的生长(生产)阶段典型地与细胞物质的增加(生物质的累积)，以及伴随少量或没有乙醇的产生的乙酸盐的生产相关联。在本发明的具体实施方式中，微生物培养物被干扰，致使存在于发酵液体培养基中的酸类转化为相应的醇类(例如乙酸盐至乙醇和/或丁酸盐至丁醇)。酸类至醇类的转化可被称为转化阶段。
在本发明的具体实施方式中，微生物培养物可被干扰，致使在生产阶段培养物制得的酸转化为醇。另外地或可选地，微生物培养物可被干扰，致使那些不是在生产阶段由培养物制得的酸转化为醇。例如，不是微生物培养物制得的醇(例如丙酸盐，丁酸盐，戊酸盐，己酸盐，异戊酸盐，2-甲基丁酸盐)可加入发酵培养基中，并转化为相应的醇。
在本发明的一种实施方式中，酸首先在转化阶段之前或期间被供给或加入到发酵反应中。酸可选的一批或多批次或在一理想的时间段连续被加入。在生物反应器中加入的酸的量可变化。然而，发明人考虑，加入的酸量产生每升发酵液体培养基约为0.1至100g酸浓度。更优选地，加入的酸量产生约为0.1至50g/L，或1至20g/L浓度。关于在细菌培养液中加入适当的酸的量，后面的“实施例”部分提供了进一步的例子。
所述酸可以分批(batch)，补料分批(fed-batch)或连续的方式加入到生物反应器中。在一种实施方式中，酸是以补料分批或连续的方式加入，致使在生物反应器中的酸浓度保持在上述范围内。
所述酸可以任何适当的形式加入生物反应器，包括包含酸和一种或多种其他成分，载体，或稀释剂的组合物。在一种实施方式中，酸优选被准备，且作为储备溶液缓冲至pH 5.5加入生物反应器中。
本发明中使用的酸可通过许多现有方法制备，包括微生物发酵。在一种实施方式中，所述酸通过在含例如碳水化合物或一氧化碳的基质上的微微生物发酵制备。优选地，它们通过在含一氧化碳的基质优选含CO的气体基质上的微生物发酵制备。制备所述酸所用的细菌的例子包括梭菌(Clostridia)，穆尔氏菌(Moorella)和瘤胃球菌(Ruminococcus)，真细菌(Eubacteria)，丁酸杆菌(Butyribacterium)，醋菌(Oxobacter)和醋酸杆菌(Acetobacteria)属的细菌，它们为此目的使用。在优选的实施方式中，所述细菌选自产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)，梭状杆菌(Clostridium ljungdahlii)，醋酸梭菌(Clostridium aceticum)，甲酸醋酸梭菌(Clostridium formicaceticum)，假破伤风梭菌(Clostridium tetanomorphum)，梭菌Clostridium carboxidivorans，热醋穆尔氏菌(Moorella thermoacetica)，热自养穆尔氏菌(Moorella thermoautotrophica)，产生瘤胃球菌(Ruminococcus productus)，粘液真杆菌(Eubacterium limosum)，食甲基丁酸杆菌(Butyribacterium methylotrophicum)，普氏醋酸杆菌(Oxobacter pfennigii)，和伍氏醋酸杆菌(Acetobacterium woodii)。本领域技术人员容易理解到其它可用于制备应用于本发明的酸的方法。
本领域技术人员很容易理解微生物发酵制备酸的方法关于在本发明中的应用，尤其是注意到在此提供的信息。然而，实施例中，丁酸盐可通过如Grethlein等人(Journal of Fermentation and Bioengineering(发酵和生物工程杂志)，Vol 72，No 1，58-60)在1991年所述的含一氧化碳的气体制得。
本发明的一种实施方式中，该方法为分批次或连续方法，其涉及通过微生物发酵制备需要的酸，之后使用该酸以通过本文前述方法制备其相应醇。在此实施方式中，该方法至少包含以下步骤：a)在第一生物反应器中，发酵基质(优选含一氧化碳的基质，更优选含一氧化碳的气态基质)，以制备一种或多种酸，b)在第二生物反应器中，在含一氧化碳的基质的存在下，培养一株或多株细菌，以及c)当所述一株或多株细菌处于转化阶段时，将步骤a)所述一种或多种酸引入第二生物反应器中，以制备与所述一种或多种酸相对应的醇。在相关的实施方式中，进一步的生长反应器可供给细菌至第一和/或第二生物反应器。
虽然在具体的实施方式中，细菌在含一氧化碳的基质存在下培养，在可选的实施方式中，细菌可首先在可选的基质例如含糖或其他碳水化合物的基质上生长至一理想的密度。然后细菌转移至含一氧化碳的基质以转化酸至其相对应的醇。这种实施方式可在上述的两个反应体系中进行。
利用混合基质例如碳水化合物和含CO的气态基质的发酵反应可用于制备醇和/或酸。根据本发明的方法，通过这种发酵反应的干扰，至少一部分酸被消耗，醇的生产增加。
依照本发明的方法，醇和/或酸可通过如碳水化合物的可选基质的微生物发酵制备。在一个预先设定的时间点，或通过多余量的酸的积累，CO可加入生物反应器，发酵反应可选地进而被干扰以将至少一部分酸转化为醇。
应当理解的是，为了在本发明中使用细菌支持生长和转化，适当的营养培养基需要供给至生物反应器。本领域技术人员将很容易理解本发明中的培养基的使用。然而，大体上，营养培养基将包含足够细菌在含CO的基质上的生长的维生素，矿物质和金属。尤其是，培养基将包括一种或多种辅助涉及酸转化为其相应醇的酶的活性；例如，CODH(CO-脱氢酶)和AOR酶。在本发明的一种实施方式中，营养培养基不包含蛋白胨或酵母提取物。适用于本发明的厌氧培养基包括在本文描述的LM23和LM33培养基配方，其具体位于本文后面的标题为“实施例”部分的下面。
虽然单独一种培养基可用于支持生长和产品的形成，但是应当理解的是，更多的培养基也可以用于本发明的方法中。例如，当该方法使用分离的生长和发酵反应器，一培养基可用于生长反应器，另一单独的培养基用于发酵反应器。
培养细菌应当优选地在适当的条件下进行，以允许酸至醇的转化发生。应当考虑的反应条件包括压力，温度，气体流速，液体流速，培养基pH，培养基氧化还原电位，搅拌速率(如果应用连续搅拌槽反应器)，接种量，保证液体阶段的CO不变成有限的最大气体基质浓度，和避免产品抑制的最大产品浓度。示例性的条件在下面的“实施例”部分有描述。最优反应条件将部分依赖于所用的细菌和所制备的醇。
同样优选的是，引入含CO的基质的速率，以保证液体阶段的CO浓度不变成有限的。这是由于有限的CO条件的结果可能是产品被培养物消耗掉。
考虑即将公开的内容，本领域具有通常技能的人应当可以理解，多种发酵条件或参数可以改变以干扰微生物培养物，致使至少一部分微生物培养物由生产阶段变为转化阶段。例如，发酵参数可改变，致使酸通过微生物培养物转化为醇。使微生物培养物由生产阶段变为转化阶段的适当的干扰包括：改变包含发酵培养液的pH值和/或ORP值；改变发酵液体培养基中的CO浓度(取决于发酵方法，有多种方法实现这一改变，包括：改变气体成分，改变气体压力，改变气体流动速度，改变在CSTR中的搅拌速度)；添加还原剂；添加一种或多种酸。本领域技术人员应当可以理解，实现理想的干扰的适当方法，还应当理解，依照本发明的方法干扰微生物培养物的另外的方法。然而，在下面的“实施例”部分描述了几个示例性的方法。在本发明的具体实施方式中，在发酵液体培养基中加入一种或多种酸为至少一部分微生物培养物由生产阶段变为转化阶段提供了干扰。例如乙酸盐可以加入活性制备乙酸盐和醇的微生物培养物中，并且培养物将至少一部分加入的乙酸盐转化为乙醇。
在本发明的一种实施方式中，另外的乙酸盐可加入发酵反应中以大约15g/L/天的速度来连续制备醇和乙酸盐。因此，培养物将乙酸盐以615g/L/天的速度转化为乙醇。
在一种可选的实施方式中，另外的酸可加入，连同至少一种其他的干扰例如改变发酵液体培养基的CO浓度或加入还原试剂。
根据本发明的方法，可以应用任何适当的还原试剂，然而，实施例的方式，连二亚硫酸盐(例如连二亚硫酸纳)，硫化盐(例如硫化钠)或半胱氨酸和可选的另外的酸可以被加入发酵反应中，致使至少一部分微生物培养物由生产阶段变为转化阶段，这样将酸转化为相应的醇。在具体的实施方式中，硫化钠加入主要制备乙酸盐的发酵反应中，致使至少一部分乙酸盐转化为乙醇。本领域技术人员能够确定需要的还原试剂的量，以足够干扰体系而将酸转化为醇。然而，实施例的方式，还原试剂可以以0.005mM至10mM或0.05mM至1mM的浓度范围加入。在本发明的具体实施方式中，除了还原试剂外氧化还原介体例如甲基紫精被加入。氧化还原介体的加入具有有害作用，因此依照本发明的具体实施方式，将酸转化为醇的方法优选在没有氧化还原介体的条件下进行。
在本发明的另一实施方式中，甲酸盐被加入到发酵反应中，以将微生物培养物由生产阶段变为转化阶段。在本发明的具体实施方式中，2-5g/L的甲酸盐可被加入到微生物培养物中，致使培养物在生产阶段制备的乙酸盐转化为乙醇。在具体实施方式中，甲酸盐可以约3-6g/L/天的速度加入，致使培养物制得的至少一部分乙酸盐被转化为乙醇。
在本发明的另一种具体实施方式中，微生物培养物可以通过改变含微生物培养物的发酵培养基的pH值和/或ORP值(开路氧化还原电位)来干扰，致使酸转化为醇。本领域技术人员应当理解，改变发酵培养基的pH值和/或ORP值的方式和/或方法。然而，实施例的方式，液体含微生物培养物的营养培养基的pH值可利用酸(例如盐酸，硫酸或乙酸)或碱(例如氢氧化钠)来调节。类似地，ORP值可通过加入还原试剂单独调节或与pH值一起调节。
在一种具体实施方式中，通过加入氢氧化钠，将pH值保持在5.5的液体培养基的pH值增加至5.9，致使在生产阶段制得的乙酸盐转化为乙醇。通过改变pH值，培养基的氧化还原电势从约-430降低至-470mV。
在本发明的另一种实施方式中，增加生物反应器中的CO浓度，将至少一部分微生物培养物从生产阶段转为转化阶段。在一些实施方式中，微生物培养物安置在搅拌生物反应器例如CSTR的液体培养基中。可以想到的是，由于CO的低溶解性，在高的细胞浓度下(例如0.5-5g/L)，液体营养培养物中的CO浓度将到达零，这是由于微生物培养物以大约与转化为溶液相同的速度消耗CO。可以依照亨利定律(Henry’s law)通过增加CO分压而增加液体营养培养基中的CO浓度。因此依照本发明的具体实施方式，通过增加生物反应器中的CO分压来干扰微生物培养物。
依照本发明的一种实施方式，当发酵培养基中的CO浓度增加时，乙醇通过微生物发酵制得。至少一部分CO可在这一转化阶段转化为酸和/或醇，但是大部分的乙醇可以通过乙酸/乙酸盐的微生物还原被制得。可以想到的是，一些发酵反应在可在升高的CO分压下操作。由此，为了增加发酵培养基的CO浓度，CO分压可以增加至少15psi，或至少20psi，或至少25psi，或至少30psi，或至少35psi，或至少40psi，致使酸转化为醇。
在本发明的一种实施方式中，一大部分发酵液体培养基中的酸被转化成醇。在本发明的一些实施方式中，增加CO的浓度导致发酵液体培养基中可获得的至少60％的酸被转化为醇。在其他实施方式中，至少70％的酸被转化为醇。在另一些实施方式中，至少80％的酸被转化为醇。
在本发明的具体实施方式中，CO的分压增加至约15.9psia，或至少20psia，或至少30psia，或至少40psia，或至少50psia，致使所述酸被转化为相应的醇。在这些实施方式中，根据亨利定律，液体培养基中的CO浓度期望为至少1mmol，或至少1.2mmol，或至少1.4mmol，或至少1.6mmol，或至少1.8mmol，或至少2.2mmol，或至少2.6mmol，或至少3.2mmol.
在本发明的某些实施方式中，所述酸在干扰之后的阶段，以约至少12g/L/天，或至少14g/L/天，或至少16g/L/天，或至少18g/L/天，或至少20g/L/天，或至少22g/L/天，或至少24g/L/天(例如干扰之后直至1小时，或直至2小时，或直至3小时，或直至5小时)的速率转化为相应醇。在本发明的具体实施方式中，除了CO外在H2的存在下，在干扰后，酸转变为醇的速率增加到直至25g/L/天，或直至26g/L/天或直至27g/L/天。然而，随着时间的推移，转化速率减慢，致使在某些实施方式中，酸(例如乙酸盐)可继续在发酵反应的过程中积累。
依照本发明的方法，增加CO的浓度(或分压)促进酸的生产和微生物的生长。然而，当CO浓度(或分压)增加到足够的阈值浓度以上时，酸的生产和/或微生物生长基本被抑制。
相应地，依照本发明的方法，微生物生长和/或酸生产可以通过加入CO调节。因此，本发明提供一种通过CO的微生物发酵控制包括醇和/或酸产品制备的方法，其中，通过发酵液体培养基的多余的酸的积累，CO的浓度可以增加至一阈值浓度以上，以将至少一部分酸转化为醇。
在一种实施方式中，本发明提供一种由酸的厌氧细菌发酵制备醇的方法。在一种实施方式中，该方法至少包含，在含CO的基质的存在下，厌氧发酵酸的步骤，优选地该基质为含CO的气态的基质，其中，CO浓度在足够的阈值浓度以上。
在本发明的一种实施方式中，当发酵液体培养基中CO浓度高于一足够的阈值浓度时，乙醇通过乙酸/乙酸盐的微生物发酵制得。在一种实施方式中，含CO的基质被供给，致使发酵培养基中的CO浓度高于至少约2.5mmol/L的阈值浓度。在另一些实施方式中，CO浓度高于至少约2.75mmol/L，至少约3mmol/L或至少约3.5mmol/L的阈值。
在本发明的一种实施方式中，含CO的基质为气态的，且气态基质以至少约37psi的分压的CO供给。在一种实施方式中，CO分压至少为约47psi。
在另一种实施方式中，提供一种制备醇和/或酸的方法，该方法包括在生物反应器中厌氧发酵第一基质，以制备一种或多种包括醇和/或酸的产品；其中，含CO的第二基质可在理想的时间点加入，致使与乙酸盐相关的乙醇的生产增加。所述含CO的第二基质以超越足够阈值浓度的浓度供给。在这样的条件下，醇的产量增加，而酸被消耗，CO可以基本不变。
在本发明的一种实施方式中，所述第一基质包含CO；然而，该方法不限于这种实施方式。例如，在本发明的一些实施方式中，所述第一基质可包括丙酮酸盐或一种或多种碳水化合物。所述一种或多种碳水化合物可以是，例如而不限于，纤维素，纤维素水解产物，淀粉，淀粉水解产物，葡萄糖，果糖，木糖，阿拉伯糖，或乳糖。在一种实施方式中，所述碳水化合物为果糖或木糖。可选的，所述第一基质可包含CO2和/或H2或任何其他适合通过发酵产生酸和/或醇的成分。
在本发明的进一步实施方式中，提供一种制备醇和/或酸的方法，该方法至少包括以下步骤：
(a)在含一种或多种微生物的培养物生物反应器中，以第一浓度供给含CO的基质；以及
(b)厌氧发酵培养物，由所述基质制备一种或多种包括醇和/或酸的产品，
其中提供给生物反应器的基质的浓度可选地在一理想的时间点增加，致使与酸相关的醇的产量增加。
在一种实施方式中，提供基质使得发酵培养基中的CO浓度低于足够阈值浓度。在CO浓度增加的时间点，提供所述基质，使得CO的浓度高于足够的阈值浓度。
在本发明的进一步实施方式中，该方法至少包括以下步骤：
(a)在含一种或多种微生物培养物的生物反应器中，在第一CO分压下，提供含CO的气态基质；和
(b)厌氧发酵培养物，由所述基质制备一种或多种包括乙醇和/或乙酸的产品，
其中所述CO分压可选地在一理想的时间点增加，致使与乙酸盐相关的乙醇的产量增加。
在具体实施方式中，在整个发酵过程中，醇和酸的生产和/或微生物的生长被监控。在这种条件下，发酵可根据需要或要求，很容易地在实质酸生产和实质醇生产之间转变。在多种实施方式中，步骤(c)和(d)在整个发酵过程中可重复，从而为醇的生产保持最优的条件。
依照本发明的方法，含CO的工业废气，例如来自炼钢厂的废气可用于将酸转化为醇。另外，依照本发明的方法，无CO的含H2的气体，也可以用于将酸转化为醇。
本发明还提供了一种在生产阶段和转化阶段交替变化的方法，其通过改变CO浓度从生产阶段转为转化阶段然后返回。例如，如实施例中所示的，增加CO浓度至高于阈值浓度导致发酵液体培养基中的相当一部分乙酸被消耗，并伴随着乙醇生产的增加。CO浓度降低至低于阈值浓度可促进微生物的生长，和生产阶段表现的酸的生产。例如，具体的发酵反应可在一理想的CO分压下操作，并可制得包括酸的产品。在一适当的时间点，或一具体的酸浓度下(例如最高20g/L，或最高30g/L，或最高40g/L，或最高50g/L)，微生物培养物可被干扰，致使酸转化为醇。依照本发明的方法，CO分压可被增加至少15psi，或至少20psi，或至少25psi，或至少30psi，或至少35psi，或至少40psi，致使酸转化为醇。在转化之后，分压被降低至少15psi，或至少20psi，或至少25psi，或至少30psi，或至少35psi，或至少40psi，致使乙酸盐的生产再开始。该过程可被重复以避免乙酸盐的消耗并增加醇的浓度。
在可选的实施方式中，微生物培养物可在干扰之后直至1小时，或直至2小时，或直至3小时，或直至5小时，将酸转化为醇。随后，由于培养物调节至增加的CO分压下和/或消耗CO，致使CO浓度降低，培养物将转回为酸的生产。
可以预料的是，经过几个循环，醇浓度将增加，而酸浓度将保持在低浓度，例如低于20g/L，或低于30g/L，或低于40g/L，或低于50g/L。
两个(或更多)生物反应器体系
在本发明的一些实施方式中，发酵反应可在一体系中以两个或更多阶段实现，所述体系包含生长(或生产)反应器，其中，微生物被培养，和可选地酸被制得，以及转化反应器，其中，来自生长反应器中的液体培养基被供给，且干扰被应用，致使制得或加入的酸转化为醇。如上面提到的，可应用定额压力发酵生物反应器。
参照图5，发酵体系100包含生长生物反应器1，其中发酵条件可调节为，促进微生物生物质累积或生长和/或酸的生产。例如，条件可为液体培养基成分，营养供给速率，操作压力，操作pH值，基质内容和浓度，基质供给速率，发酵器搅拌速率(如果能应用)和细胞浓度可被调节，以促进微生物生长和/或酸的生产。提供稳定状态的微生物生物质和酸的生产的示例性的条件在下面的“实施例”部分给出。
供给至生长生物反应器1的基质可选自前面描述的，然而，在具体的实施方式中，基质为碳水化合物或CO或碳水化合物和CO的混合物。
所述液体培养基可在生长生物反应器1中基本上保留一段时间，使得微生物生物质和/或酸达到理想的水平和/或理想的产率。生长生物反应器中的所述微生物生物质和/或酸的生产可通过现有技术中的方法被常规地或连续地监控。进一步地，生长生物反应器的条件可被调节至保持基本上对于生长和/或酸的生产最优的条件。
本领域技术人员应当理解的是，醇也可在某些条件下，在生长生物反应器中制得。然而，在具体的实施方式中，酸是生长生物反应器的主要产品。
当理想的微生物生物质和/或酸浓度或比率获得时，至少一部分酸和可选地至少一部分微生物生物质可由适当的管道方式，连续或在理想的时间点，从生长生物反应器1中传递，到达转化反应器2。例如在生长生物反应器1的理想酸浓度，例如在至少5g/L，或在至少10g/L，或在至少20g/L，或在至少30g/L，或在至少40g/L，或在至少50g/L，或在至少60g/L，或在至少70g/L，或在至少80g/L，或在至少90g/L或在至少100g/L，一部分含所述酸和可选的微生物生物质的液体培养基可传递至转化生物反应器2，其中微生物培养物可被干扰，致使所述酸转化为醇。
自生长生物反应器1输出的所述液体培养基将典型地被新鲜的液体培养基替换，以提供适当的稳定状态的生物质和/或酸生产的条件。生长生物反应器1的所述酸浓度应当保持在低于具体微生物的抑制发生的浓度。
在本发明的具体实施方式中，含CO的基质提供至转化生物反应器2，致使液体培养基中的CO浓度至少为约2.5mmol/L或至少为约2.75mmol/L，或至少为约3mmol/L或至少为约3.5mmol/L。在具体的实施方式中，含CO的基质为气态的，且能够以CO分压为至少约27psi提供，或至少约37psi或至少约47psi来提供。
通过现有技术中的已知方法，在转化生物反应器2中酸的消耗和/或醇的生产可常规地或连续地被监控。当液体培养基达到理想的醇浓度时，例如至少5g/L，或至少10g/L，或至少20g/L，或至少30g/L，或至少40g/L，或至少50g/L，或至少60g/L，或至少70g/L，或至少80g/L，或至少90g/L或至少100g/L，一部分含所述醇的液体培养基可传递至产品回收装置3。转化生物反应器中的醇浓度应当保持在低于醇制备所用微生物培养物的抑制发生的水平。
在本发明的一种实施方式中，在生长生物反应器1中培养和生长的微生物为例如前面描述的一氧化碳营养微生物，且条件为了微生物生长和/或酸生产而最优化。第二微生物(也为一氧化碳营养微生物)可提供给转化生物反应器2，且条件为了醇的生产而最优化。在生长和转化生物反应器中提供的微生物培养物可相同或不同。然而，在一种具体的实施方式中，提供给两生物反应器的微生物为产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)。
在本发明的某些实施方式中，生长生物反应器1包括细胞循环体系，其中至少一部分微生物生物质可从自生长生物反应器输出的液体培养基中去除返回至生长生物反应器1。这促进了生长生物反应器1中的生物质的积累。可选地，所述微生物生物质不从自生长生物反应器输出的液体培养基中去除，而是直接输送到转化生物反应器2。
在具体的实施方式中，所述微生物培养物在生长生物反应器1中生长和生产酸。至少一部分同样的微生物培养物连续地或间歇地连同液体培养基中的酸一起，输送到转化生物反应器2，其中转化生物反应器2的条件(例如在升高的CO浓度下)通过同样的微生物培养物促进醇的生产。
生长生物反应器1中的液体培养基的停留时间可被调节至使生物质累积和/或酸的生产最优化。例如，在启动时，生物质累积可为理想的，并且液体培养基传递至生长生物反应器1和自生长生物反应器1输出的流动速率可降低，以增加培养基在生长生物反应器1中的停留时间，因此允许生物质和/或酸达到需要的浓度或比率。
当生物质和/或酸的生产接近或达到理想水平或比率，通过增加液体培养基的从生长生物反应器1至转化生物反应器2的流动速率，可降低所述液体停留时间。在一些实施方式中，微生物生物质和/或酸的水平被监控，并且停留时间可被调节至达到一个稳定状态酸浓度的值。
进一步地，条件也可以调节至达到一个稳定状态的理想酸浓度值，即在生长生物反应器1中至少5g/L，或至少10g/L，或至少20g/L，或至少30g/L，或至少40g/L，或至少50g/L，或至少60g/L，或至少70g/L，或至少80g/L，或至少90g/L或至少100g/L。
转化生物反应器2的液体培养基的液体停留时间也可被调节至达到足够的醇的生产。例如，液体培养基的可在一恒定速度下连续供应，转化生物反应器2的液体培养基的体积可被调节至提供一个适合达到理想的醇转化的停留时间。在本发明的具体实施方式中，在增加的CO浓度下醇转化阶段的醇生产速率，快于生长和/或酸生产的速率。由此，转化生物反应器2可充分小于生长生物反应器1，导致转化生物反应器2中的相当低的液体停留时间。
考虑到即将公开的内容，本领域技术人员应当理解，每种生物反应器的适合的或理想的构造，然而，在具体的实施方式中，含微生物培养物、酸和可选的醇的一部分液体培养基，输送到一个配置成塞流式生物反应器的第二容器。在塞流式容器内，CO分压可增加，致使当一部分液体培养基穿过时，酸转化为醇。本领域技术人员应当理解，保持通过生物反应器的流的方法，例如静止混合器。进一步地，生物反应器可包括另外的基质运输方法，以保持需要的和/或理想的生物反应器的CO浓度。
在另一实施方式中，生产生物反应器包含至少一种微生物培养物和含至少一种微生物培养物的转化生物反应器。虽然含酸和/或醇的发酵液体培养基可从生产生物反应器传递至转化生物反应器，以及从转化生物反应器传递至产品回收装置，借助微生物循环体系，各微生物培养物基本保持在各自的微生物反应器中。在这些实施方式中，微生物培养物可不同，假设在生产生物反应器中培养物生产了酸，而在转化生物反应器中的培养物将酸转化为醇。在具体的实施方式中，转化生物反应器中的微生物培养物在增加的CO分压下将酸转化为醇。
在某些实施方式中，从其他发酵和/或工业方法制得的酸可加入到转化生物反应器中，正如需要的以转化为醇。
在本发明的另一实施方式中，含多种生长生物反应器的发酵体系，配置成供给单独的转化生物反应器，并供给包含含酸和可选的微生物生物质的液体培养基。例如，参照图6，发酵体系101包含第一和第二生长生物反应器1a和1b，均为生产酸而配置。来自生长生物反应器1a和b的含酸和可选的生物质的液体培养基，可供给至转化生物反应器2，以生产醇。可选地，第一生长生物反应器1a可为迅速生物质积累而配置(例如高液体停留时间)，而第二生长生物反应器1b为最优化的酸的生产而配置(例如较低的液体停留时间)。每个生长生物反应器1a和b的液体停留时间，可相应调节以使整个体系保持最优化的醇生产条件。
在包括多种生长生物反应器的实施方式中，一种或多种生长生物反应器可整体关闭一段时间(例如为了保养)，基本不会对醇的生产有不利的影响。
实施例
培养基的制备
*在水(1L)中混合NaH2PO4(13.2g)和Na2HPO2·7H2O(1.1g)。
培养基如下所述在pH 5.5制备。所有除了硫胺·HCl之外的成分均混合入400ml蒸馏水中。该溶液在厌氧条件下通过加热至煮沸制备，并使其在95％CO，5％CO2气体恒定流动下，在室温下冷却。一旦冷却，加入硫胺·HCl，调节溶液的pH至5.5，而后定容至1000ml；在整个实验过程中均要保持厌氧性。
细菌：
产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)获得自德国资源中心的生物材料。该细菌的编号为DSMZ10061。可选的，所用的产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)储藏在德国资源中心(DSMZ)，其分派的保藏编号为19630。
在连续搅拌槽反应器(CSTR)(典型配置)中的连续发酵：
在五升生物反应器内装入4.9L的如上所述准备的前述LM23或LM33培养基。将气体切换成大气压下的95％CO，5％CO2，而后接种100ml的产醇梭菌Clostridium autoethanogenum培养物。在培养的初始阶段，生物反应器保持37℃以200rpm搅拌。在生长阶段，搅拌增加至400rpm。加入5M NaOH调节pH值至5.5并保持。新鲜的厌氧培养基连续地加入至生物反应器，以维持生物反应器中规定的生物质和乙酸盐水平。
压力下在血清瓶中的间歇发酵
已消毒的血清瓶以含CO的气体冲扫三次(成分参见实施例)，然后抽真空至-5psi。将大气压下的50ml含生物质，乙酸盐和痕量乙醇的活性培养物直接从连续生物反应器转移至234ml的血清瓶。然后，用含CO的气体填充204ml的顶部空间，以达到需要的过压。使用振荡培养器，并保持反应温度为37℃。
细胞浓度：
为了确定这些实验中的细胞浓度，测量样品在600nm(分光光度计)的吸收度，依照公开的方法通过计算确定干物质。代谢物的浓度通过高效液相色谱(HPLC)表征，有的例子中也用气相色谱(GC)。
HPLC：
安捷伦1100系列HPLC高效液相系统。流动相：0.0025N硫酸。流速和压力：0.800mL/min。柱：Alltech 1OA；Catalog#9648，150x6.5mm，颗粒大小5μm。柱的温度：60℃。检测器：折射率型。检测器温度：45℃。
样品的制备方法：
400μL的样品和50μL的0.15M ZnSO4和50μL的0.15M Ba(OH)2装入埃芬道夫(Eppendorf)管。将该管于12000rpm下，4℃离心分离10min。将200μL的上清液转移至HPLC小瓶，5μL注射入HPLC设备。
气相色谱：
HP5890系列II气相色谱利用火焰离子化检测器。毛细GC柱：EC 1000-Alltech EC 1000 30m×0.25mm×0.25um。以分流模式操作气相色谱仪，该模式整体氢气流速50mL/min，带有5ml冲扫流速(1∶10分流)，柱前压10PIS，导致45cm/sec的线速度。温度程序起始于60℃，保持1分钟然后以30℃每分钟的速度增长至215℃，然后保持2分钟。注射器温度为210℃，检测器温度为225℃。
样品的制备方法：
500μL样品以12000rpm，在4℃离心分离10分钟。将100μL的上清液转移至含200μL水和100μL内标溶液(10g/L丙-1-醇，5g/L异丁酸，135mM盐酸)的GC小瓶中。1μL的所述溶液注射入GC装置中。
实施例1：有机酸至相应醇的转化
实施例1A：在CSTR中丁酸至丁醇的转化
在八升反应器装入7200ml的LM23培养基，于121℃高压灭菌30min。当冷却下来时，在培养基中喷射入N2。将所述气体切换为95％CO，5％CO2，而后接种160ml的产醇梭菌Clostridium autoethanogenum培养物。在培养的初始阶段，生物反应器保持37℃于200rpm下搅拌。在生长阶段，搅拌增加至500rpm。通过自动加入5M NaOH调节pH值至5.5并保持。将含20g丁酸的缓冲至pH 5.5的正丁酸盐溶液直接加入活性生长培养物。在加入丁酸之后0，24，48小时取发酵液体培养基样品(见表1)。
| 时间(h) | 0 | 24 | 48 |
| 制得的丁醇(g) | 0.0 | 4.0 | 8.2 |
表1：借助产醇梭菌(C.autoethanogenum)的培养物8升，在保持在pH＝5.5的生物反应器中制备乙酸盐和乙醇，将20g的正丁酸盐转化为1-丁醇。起始条件：产醇梭菌(C.autoethanogenu)活性培养物，制备乙酸盐(8.3g/l)和乙醇(5.4g/l)，pH＝5.5，喷射含95％CO的CO2气体。
实施例1B：乙酸盐和丁酸盐至其相应醇的转化：
依照上面的方法准备血清小瓶。一旦生长建立(乙酸盐和少量的乙醇的制得)，将下面的化合物加入血清瓶中的50ml活性培养物：1ml的连二亚硫酸钠10g/l溶液，2ml的正丁酸溶液100g/l(用5M氢氧化钠调节至pH 5.5)。用过压25psig的95％CO，5％CO2气体的混合物调换气相。在酸加入之后，在多个时间点取1ml样品以定量代谢物(见表2)。
表2：借助产醇梭菌(C.autoethanogenum)的培养物，在pH＝5.5，存在或不存在0.8mM甲基紫精(MV)的条件下，在血清瓶中制备乙酸盐和乙醇，将正丁酸盐转化为1-丁醇。起始条件：产醇梭菌(C.autoethanogenu)活性培养物，制备乙酸盐(4.7g/l)和乙醇(1.2g/l)，pH＝5.5，顶部空间：过压25psig的95％CO的CO2气体。
甲基紫精介体的存在显著地抑制了正丁酸盐至正丁醇的转化(表2)。进一步地，丁酸化学当量地转化为丁醇(图1)。
结果阐明了，相对于先前报道的微生物将酸转化为其相应醇的方法，本方法具有许多显著优点。例如，第一次论证了产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum(C.auto))可用于制备醇，其利用标准发酵条件能够制备是不被人知道的。
细菌细胞在加入酸制备理想的醇之前不需要收获；酸至醇的转化直接在培养物中完成。这显著减少了细胞的处理，可能由离心和悬浮引起的细胞破坏的危险，和氧污染的危险。
该转变不需要介体的使用，例如甲基紫精。实际上，甲基紫精的加入被证明抑制或至少降低了酸至醇的转化速率。这些介体通常有毒。去除对介体的需要，具有降低毒性化学品的处理和降低与醇的生产相关的成本的优点。
至少在产醇梭菌C.autoethanogenu的例子中，细菌细胞可在生长阶段和酸至醇的转化阶段保持在相同的pH值和温度(37℃和pH＝5.5)。这简化了工艺，并降低了对细胞的冲击。
进一步的，当细菌处于转化阶段时酸的加入，和当它们将加入的酸转化为其相应的醇时细胞继续消耗一氧化碳并生产乙酸盐和乙醇(作为例子)的能力，提供了一种同时生产许多有价值的产品的方法。
实施例1C：多种酸至相应醇的转化：
依照上面的方法准备血清小瓶。但是，将5mL的酸的水溶液加入至空小瓶中，用NaOH将pH调解至5.5。加入连二硫酸钠(5ml的10g/L水溶液)或半胱氨酸(1ml的6.25g/L的水溶液)，而后接种。每个血清小瓶利用95％CO气体加压至30psig，在37℃培养并连续振荡。在72h取发酵液体培养基样品(见表3)。
表3：借助产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)将酸转化为相应的醇。如上面看到的，产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)可用于在还原试剂的存在下将多种酸转化为它们相应的醇。再次强调，这是特别重要的，由于还不被人知道上述酸和醇以C.auto的代谢物天然制备。
实施例2：还原试剂浓度对醇的制备的影响
实施例2A：连二亚硫酸钠的浓度对于醇的制备的影响
依照上述方法准备血清小瓶。但是，加入连二硫酸钠(10g/L水溶液)，而后接种。每个血清小瓶用70％CO，15％CO2，14％N2，1％H2的气体加压至30psig，在37℃连续摇动培养。在48小时取发酵液体培养基样品(见表4)。
表4：借助产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)，在不同的连二亚硫酸钠浓度下乙酸盐至乙醇的转化。
结果意味着当酸至醇的转化在一个较宽浓度范围的还原试剂的条件下发生时，存在一个最优化浓度约为2g/L。
实施例2B：硫化钠浓度对醇的制备的影响
已消毒的234ml血清瓶用100％N2冲扫，然后依照上面的成分表加入50ml的培养基(LM33)在121℃高压灭菌20分钟。加入Cr(II)溶液(约x0.4mM)和硫化钠水溶液以还原培养基。在血清小瓶中接种来自连续生物反应器的活性生长产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)培养物2.5ml。利用70％CO，1％H2，15％CO2，14％N2的气体吹扫184ml的顶部空间三次，并且抽至-14psig的真空以除去N2背景气，然后充入70％CO，1％H2，15％CO2，14％N2的气体至30psig。反应温度保持在37℃。间隔一段时间取一次样品，并且取样之后顶部空间需吹扫并更新至30psi(见表5)。
表5：借助产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)在不同的硫化钠浓度下，乙酸盐至乙醇的转化。注意：用具有多种硫化钠浓度的血清小瓶重复实验，取平均值。
结果表明，虽然存在与乙酸盐浓度的少量增加相关的短暂停滞期，但是每个含硫化钠的小瓶内的乙酸盐在反应一段时间后转化为醇。
实施例3：CO分压的影响
实施例3A：CO分压对醇的制备的影响
依照上面的方法准备血清小瓶。每个血清小瓶用95％CO的CO2气体加压至30或40或50psia，在37℃连续振荡培养。在18h取发酵液体培养基样品(见表6)。
| 起始过压 | 30psia | 40psia | 50psia |
| 乙酸盐(g/l) | 5.4 | 5.7 | 0.2 |
| 乙醇(g/l) | 0.5 | 0.8 | 2.6 |
| 最终过压(psig) | 2 | 8 | 29 |
| 压力降(psig) | 13 | 17 | 6 |
表6：借助血清瓶中的产醇梭菌(C.autoethanogenum)培养物在pH＝5.5发酵18小时之后，不同的顶部空间过压对含95％CO的CO2气态基质代谢作用的影响。初始条件：产醇梭菌(C.autoethanogenum)连续培养物，包含3.3g/l乙酸盐和0.0g/l乙醇，pH＝5.5。
在30psi至40psi，在生物反应器瓶中，制备得到约2g/l的乙酸盐和0.6g/l的乙醇，并且顶部空间的压力降为约17psi。这表明，相当一部分CO已经用于乙酸盐的制备。
令人吃惊的是，在50psi，消耗掉约3g/l乙酸盐，制得2.6g/l乙醇。结果表明，存在一个最优化的阈值CO分压，在该阈值分压下，乙酸盐至醇的转化反应在延长的时间段内发生。由于CO浓度与CO分压成正比，结果表明，存在一个足够的CO浓度阈值，在此阈值，C.auto(产醇梭菌)将酸转化为醇。然而，应当注意的是，较低的压力体系也可将酸转化为醇，但CO逐渐耗尽，而乙酸的制备开始占上风。另外，在具体的CO(或H2)耗尽的条件下，培养物将重新消耗掉醇以生产乙酸盐(见实施例4)。
实施例3B：CO分压对醇的制备的影响
基于这些结果，利用补充了不同碳源的培养基的同样的气态基质，进行相似的发酵。依照上述方法准备血清小瓶。每个血清小瓶利用95％CO的CO2气体混合物加压至40或50psia，在37℃连续振荡培养。对照生物反应器瓶(A)未补充，而其他瓶补充一些果糖(B)，木糖(C)，或丙酮酸盐(D)。这些瓶在持续搅拌下于37℃培养。在发酵开始时和40小时过后，测量代谢物和生物质浓度，以及顶部空间过压和pH值。在40psia的结果列于表7中，在50psia的结果列于表8中。
表7：借助血清瓶中的产醇梭菌(C.autoethanogenu)的培养物于pH＝5.5发酵40小时后，过压40psia的含95％CO的CO2气态基质的代谢作用。起始条件：稀释率＝0.04h-1的产醇梭菌(C.autoethanogenu)连续培养物，含95％CO的CO2气态基质连续流(无过压)，在pH＝5.5制备乙酸盐和乙醇。乙酸盐，乙醇，果糖，木糖，丙酮酸盐的数据是以克每升为单位浓度。生物质则是以克细胞干重每升给出。顶部空间的气体的过压以psig给出。
在所有40psia的生物反应器瓶中，对于在此测试所有的条件而言，制得了大约3.5g/l的乙酸盐和少量的乙醇。顶部空间的压力降大约为17psig。这表明，相当一部分的CO被消耗以制备乙酸盐。pH值降低约0.9至4.6个单位。在所有情况下，有极小量微生物的生长。
表8：借助血清瓶中的C.autoethanogenu的培养物在pH＝5.5发酵40小时后，过压为50psia的含95％CO的CO2气态基质的代谢作用。起始条件：稀释率＝0.04h-1的C.autoethanogenu连续培养物，含95％CO的CO2气态基质连续流(无过压)，在pH＝5.5制备乙酸盐和乙醇。乙酸盐，乙醇，果糖，木糖，丙酮酸盐的数据是克每升的浓度。生物质则是以克细胞干重每升给出。顶部空间的气体的过压以psig给出。
在所有50psia的生物反应器瓶中，对于在此测试的所有的条件而言，大量的乙酸盐被消耗，制得了多于3g/l的乙醇。在乙酸盐的消耗和乙醇的生产之间存在较强的相关性。乙酸盐消耗/乙醇生产以这样的方式发生，即，使每摩尔的乙酸盐消耗掉，制备出大约1摩尔的乙醇(表9)。然而，补给的碳水化合物(或丙酮酸盐)基本上消耗掉了，而通过光学密度确定，生物质的浓度减少了。在每个实例中，顶部空间的压力降在10psi以下。在所有情况下，pH值增加了约0.9至6.4个单位。
表9：基于表2和表3所示的结果，在35psi过压下的间歇发酵的摩尔比。
表明消耗的乙酸盐/最初的乙酸盐(第一行)，至少50％，并且在有些实例中高于75％的存在于发酵液体培养基中的乙酸盐在增加的压力下被消耗。表明制得的乙醇/最初的乙酸盐(第二行)，至少60％和在一些实例中高于80％的消耗的乙酸被醇所替代。表明制得的乙醇/消耗的乙酸盐(第三行)，发酵过程中的乙酸盐的消耗量与制得的醇具有很强的关联性。在40和50psia顶部空间过压下，培养基中的理论溶解CO浓度基于亨利定律计算得到，如表10所示。
表10：在不同的顶部过压的含95％CO的CO2气态基质中的培养基中溶解的CO浓度的计算。CO在水中，298K时的亨利常数为1052.6L·atm·mol-1。
此处呈现的数据证明，存在一个CO分压值，在此值以上时，C.autoethanogenum的代谢作用基本由利用CO基质制备乙酸盐和生物质，改变为至少一部分乙酸盐至乙醇的转化。因此，对于低于37psi的CO分压，乙酸盐和生物质为CO气体代谢作用的主要产品，且pH值变成酸性，进一步的生长被抑制。当CO分压大于37psi时，生物质生长和乙酸盐的制备被抑制，乙酸盐的消耗发生。进一步的，伴随着少量CO的消耗，乙醇的生产发生。同时，pH值升高直至到达6.5，此时细菌表现出基本被抑制，且乙酸盐至乙醇的转化停止。在所试验的浓度，不存在明显的果糖，木糖或丙酮酸盐的影响。
实施例3C：CO分压对醇制备的影响
依照以上方法准备血清小瓶。每个血清小瓶利用所示的气体加压至25psig(40psig)，于37℃持续振荡培养。在1h，3h和5h的间隔取发酵液体培养基样品(见表11)。
表11：利用产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)超过5小时，在多种CO分压下，乙酸盐至乙醇的转化。
结果表明，所述的酸转化为醇的足够阈值CO分压低于20psia。超过一小段时间范围(例如实施例3A-C)，在试验的所有CO分压下，乙酸盐基本化学当量地转化为醇。相应的，超过20psia的CO分压足够使C.auto将酸转化为醇。
实施例4：气体成分的影响
实施例4A：纯净气体对乙酸盐至乙醇的转换的影响
依照上面的方法准备血清小瓶。每个血清小瓶利用所示的气体加压至25psig(40psig)，于37℃持续振荡培养。在1h，3h和5h的间隔取发酵液体培养基样品(见表12)。
表12：利用可选的气体组分借助产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)的乙酸盐至乙醇的转化。
结果清楚表明，还原性气体，例如CO或H2对于C.auto将酸转化为醇是必要的。氢被认为可用来替代CO，原因在于由酸至醇的代谢途径包括氢化酶。进一步，认为虽然H2对于酸至醇的转化是一种合适的能源，而其不足以用于生物合成和/或乙酸盐生产，因为其除了需要碳源，还需要能源。
实施例4B：气体组成对乙醇制备的影响
依照上面的方法准备血清小瓶。然而，将NaOH(水溶液)缓冲至pH值＝5.5的丁酸溶液加入这些小瓶中，然后接种。t＝0时的初始浓度为乙酸盐6.7g/l，丁酸盐0.8g/L(无乙醇或丁醇存在)。在24h取发酵液体培养基样品(见表13)。
表13：存在或不存在氢气的条件下，在不同的CO分压下，借助产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)的酸至醇的转化。
酸，如丁酸和乙酸，可在混合CO/H2基质的存在下被转化为包括乙醇和丁醇的醇。显然，在没有H2的情况下，CO分压的增加促进整体的转换。然而，H2的存在，具体在增加的分压下也促进整体转换。
实施例4C：气体成分对乙醇制备的影响
依照上面的方法准备血清小瓶。每个血清小瓶利用所示的气体加压至35psig(50psig)，于37℃持续振荡培养。在18h取发酵液体培养基样品(见表14)。
表14：存在与不存在氢时，在不同的CO分压下，借助产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)的乙酸盐至乙醇的转化。
含CO和H2的混合基质可用于在C.auto的存在下将酸转化为醇。有趣的是，随着实验的反应时间的推移，制得了比乙酸盐消耗量更多的大量的醇。这表明，虽然乙酸盐可化学当量地转化为乙醇，但是额外的乙酸盐累积，可转化为醇直至CO完全消耗。
实施例4E：CO和H2分压对醇制备的影响
依照以上方法准备血清小瓶。每个血清小瓶利用所示的气体加压至35psig(50psig)，持续摇动下于37℃培养。在1.5h，3h，5h和24h的间隔取发酵液体培养基样品(见表15)。
表15：在不同CO和H2分压下，借助产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)的乙酸盐至乙醇的转化。
结果表明，增加H2浓度，对整体的酸至醇的转化有一个提高。然而，当H2浓度随着实验的进程耗尽，乙醇被认为会转化回乙酸盐，尤其是在低的H2浓度(例如20％)时。
实施例4F：钢厂废气中的CO分压影响
依照上面的方法准备血清小瓶。每个血清小瓶利用钢厂废气(大约53％CO；18％CO2；26％N2；3％H2)加压至25psig(40psig)，于37℃持续振荡培养。在1h，3h和5h的间隔取发酵液体培养基样品(见表16)。
表16：利用钢厂废气，在不同的CO分压下的乙酸盐至乙醇的转化。
表明钢厂废气可用于将酸转化为醇。增加废气中的CO分压，对酸的转化存在有利的影响。
实施例4G：CO2分压对乙醇制备的影响
依照上面的方法准备血清小瓶。每个血清小瓶利用所示的气体加压至35psig(50psig)，于37℃持续振荡培养。在1h，3h，和5h的间隔取发酵液体培养基样品(见表17)。
表17：在不同的CO2分压下，借助产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)的乙酸盐至乙醇的转化。
含多种组成的含CO的基质可用于将酸转化为醇。然而，可以注意到，增加的CO2浓度对醇的生产具有轻微的抑制作用。
实施例5：添加甲酸盐的影响：
实施例5A：在分批容器中甲酸盐的浓度：
依照以上方法准备血清小瓶。然而，在空小瓶中加入甲酸盐水溶液，利用NaOH(水溶液)调节至pH值＝5.5，然后接种。每个血清小瓶利用50％CO；12.5％CO2；37.5％N2气体加压至25psig，于37℃持续振荡培养。在72h取发酵液体培养基样品(见表18)。
表18：在不同浓度的甲酸盐的存在下，借助产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)的乙酸盐至乙醇的转化。
不存在甲酸盐时，产醇梭菌(C.auto)继续制备乙酸盐和少量的醇。然而，当甲酸盐加入发酵反应时，乙酸盐基本上以化学当量的量转化为醇。转化速率在低甲酸盐浓度(2g/L)时最高，这表明了较高的甲酸盐浓度可能存在一定抑制和/或毒性作用。
实施例5B：CSTR中甲酸盐的加入
在5升CSTR中的5L的厌氧发酵培养基(如上述方法制备)中，接种量为5％(体积/体积)的活性生长产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)培养物(DSMZ19630)。在发酵容器的底部通过扩散喷淋器以60ml/min的体积流速引入70％CO和15％CO2，1％H2，14％N2的连续气体流。发酵器的初始pH值保持在5.5。在微生物生长几天之后，通过切换泵以引入新鲜的发酵培养基，并向CSTR内以2ml/min的流速喷射N2，由此建立了连续培养物。利用液面控制器，保持在发酵容器中培养物的正确的水平，这通过水平探针和泵实现，当发酵容器中的浓度升得太高，该泵可自动接通将培养物抽出于容器直至浓度回到设定的水平，这使得稳定的新鲜培养基供应给培养物，并且活性生长、高生存能力的培养物被保持。
在连续操作几天之后，停止新鲜的培养基的供应，发酵器恢复至分批构造。在时间＝0(图2)时，加入甲酸(15ml)，通过加入NaOH调节pH值至5.5。在大约30分钟进程过后，当乙酸盐被培养基消耗，并且制得了乙醇时，发酵培养基的pH值升高至6。因此，加入另外的甲酸(3ml)降低pH值至5.5。在大约t＝60min时，当pH值增加至大于设定值5.5时，通过自动配置剂量的计量泵将甲酸引入反应器。甲酸盐计量泵运行大约5小时，在此期间乙酸盐被培养物所消耗，制备得了乙醇。
结果显示，连续地制备乙酸盐的发酵反应可通过干扰该体系，例如通过加入甲酸盐，由乙酸盐的制备切换为醇的制备。随着实验的进程的推移，该转化基本为化学当量的。
实施例6：添加另外的乙酸盐的影响
在1升CSTR中的1L的厌氧发酵培养基(如上述方法制备，做了下述改变：加入较低浓度的维生素溶液[无泛酸0.4ml/L LSO3和500μl/L的泛酸溶液(40mg/L)]至储备溶液中)中，接种量为5％(体积/体积)的活性生长的产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)培养物(DSMZ19630)。在发酵容器的底部通过一扩散喷淋器以10ml/min的体积流速引入35％CO和60％H2，5％CH4的连续气体流。发酵器的初始pH值保持在5.5。在微生物生长几天之后，气体流速增加至20ml/min，搅拌速度由200rpm增加至500rpm。通过引入新鲜的培养基(如上述方法制备，做了下述改变：加入较低浓度的维生素溶液[无泛酸0.4ml/L LSO3和1ml/L的泛酸溶液(40mg/L)]至储备溶液中)，保持发酵器中的连续培养基体积，由此建立(establish)了连续培养物。在几周后，新鲜培养基流速由6ml/h增加至54ml/h。经过几周连续的操作，气体供应变成35％CO和45％H2，15％CH4，5％CO2，继续操作几周。乙醇的产率保持在约6g/L/d。在第52天，利用15g/L缓冲为pH5.5的乙酸，补给供应至连续培养物的培养基两天。在这段时间，乙醇的生产量增加至约15g/L(第53天-图3)，然后12g/L(第54天)。一大部分引入发酵器的乙酸盐被认为转化成了醇。
结果体现了在连续制备醇的发酵反应中，醇的产率可通过加入另外的酸得到提高。加入另外的酸(例如乙酸盐)干扰了发酵反应，致使相当一部分加入的酸转化为醇，例如乙醇。
实施例7：pH值对利用含CO的气体的乙醇制备的影响
在1升CSTR中的1L的厌氧LM33发酵培养基中，接种量为5％(体积/体积)的活性生长的产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)培养物(DSMZ19630)。在发酵容器的底部通过一扩散喷淋器以19ml/min的体积流速引入70％CO和15％CO2，1％H2，14％N2的连续气体流。发酵器的初始pH值设定为5.5。在实验的大部分时间，通过细胞循环和培养基交换体系，培养物的乙酸浓度保持在4g/L以下。细胞穿过Viva 200交叉流动膜，收集滤除液，而将细胞返回至反应器容器中。滤出液用新鲜的培养基替换，以保证残留在反应器内的培养基体积不变。在第3天，切断细胞循环体系，pH值在约5.6保持了3天，在-400和-430mV上下变动ORP而增加。将pH值调解至约5.9，ORP值降低至-470mV。
这些结果表明，在pH值5.6时，由于过量的乙酸盐，乙酸盐和乙醇同时被制备。参见图4，发酵的这个阶段也与微生物生长的阶段相关联。当pH值增加时，ORP值降至约-470mV，醇的产率增加至约1.2g/L/d，而一些乙酸盐消耗的速率约为0.2g/L/d。相应的，微生物培养物可通过调解液体培养基的pH值，由制备乙酸盐的生产阶段切换至乙酸盐转化为乙醇的转化阶段。
为了使读者实施本发明，而不使用不适当的实验法，本发明已用某些优选实施方式描述如上。本领域技术人员应当理解，本发明除了具体描述的方式之外，还可以适用于变形和修改。应当理解的是，本发明包括所有这些变形和修改。进一步地，名称、标题或类似的部分是为了加强读者对本文的理解，不应被看做对本发明范围的限定。
所有的上下文引用的申请，专利，出版物的公开，在此作为参考文献引入。
在说明书中对任何现有技术的引用，并非也不应当被看做是承认或任何形式的暗示：背景技术组成了世界上任何国家的公知常识的一部分。
纵观整个说明书和权利要求书，除非上下文需要，否则，词语“包含”，“包括”以及类似词，解释为包含的含义而非排除的含义，也就是说，意思为“包括，但不限于”。
Claims (22)
1.一种将酸转化为相应醇的方法，其特征在于，利用在含CO和/或H2的基质的存在下的微生物培养物。
2.如权利要求1所述的方法，其中该方法包括：
a.在生物反应器中，在含CO的基质的存在下，培养一株或多株一氧化碳营养菌，以制备一种或多种酸和可选的一种或多种醇；和
b.干扰所述微生物培养物，致使至少一种酸转化成至少一种醇。
3.如权利要求2所述的方法，其中步骤a制备的至少一部分酸在步骤b中转化成醇。
4.如权利要求2或3所述的方法，其中所述酸为乙酸盐，并且所述醇为乙醇。
5.如权利要求2至4任一项所述的方法，其中在步骤a和/或步骤b期间，加入至少一种另外的酸至所述生物反应器中，以转化为至少一种醇。
6.如权利要求2至5任一项所述的方法，其中所述酸为单或二羰酸。
7.如权利要求2至6任一项所述的方法，其中干扰微生物培养物包括以下一个或多个步骤：
·改变包含微生物培养物的液体培养基的pH值；
·改变包含微生物培养物的液体培养基的ORP值；
·添加一种或多种酸至生物反应器；
·添加一种或多种还原试剂至生物反应器；
·改变包含微生物培养物的液体培养基中的CO浓度；
·改变生物反应器中的CO的分压，其中含CO的基质是气态的。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述添加的酸为甲酸盐和/或乙酸盐。
9.如权利要求7或8所述的方法，其中所述添加的还原试剂为连二亚硫酸钠，半胱氨酸和/或硫化钠。
10.如权利要求7至9任一项所述的方法，其中所述改变CO浓度的步骤包括增加液体培养基中的CO浓度至少1mmol。
11.如权利要求7至10任一项所述的方法，其中所述增加CO分压的步骤包括增加分压至少15psi。
12.如权利要求7至11任一项所述的方法，其中所述增加CO分压的步骤包括增加分压在至少37psia的足够的阈值以上。
13.如权利要求2至12任一项所述的方法，其中步骤a实质上在第一生长生物反应器中进行，并且步骤b实质上在第二转化生物反应器中进行。
14.一种制备一种或多种醇的方法，其包含至少以下步骤：
·在第一生物反应器中，发酵基质以制备一种或多种酸；
·在第二生物反应器中，在含一氧化碳的基质的存在下，培养一株或多株细菌；
·当所述一株或多株细菌处于转化阶段时，将一种或多种酸从第一生物反应器中引入第二生物反应器中，以制备与所述一种或多种酸相对应的醇；和
其中，制得的醇不是所述一株或多株细菌在无所述酸的存在下在所述基质中生长时能够制备的醇。
15.如权利要求1至14任一项所述的方法，其中该方法在无介体的存在下进行。
16.如权利要求1至15任一项所述的方法，其中所述含CO的基质是气态的基质。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述含CO的基质，包含至少约15％至约100％体积的CO。
18.如权利要求16或17所述的方法，其中所述含CO的基质，包含至少约40％至约70％体积的CO。
19.如权利要求16至18任一项所述的方法，其中该基质包含从钢厂获得的气体。
20.如权利要求1至19任一项所述的方法，其中细菌选自由梭菌(Clostridium)，穆尔氏菌(Moorella)，热球菌(Pyrococcus)，真细菌(Eubacterium)，脱硫杆菌(Desulfobacterium)，氧化碳嗜热菌(Carboxydothermus)，产醋菌(Acetogenium)，醋酸杆菌(Acetobacterium)，厌氧醋菌(Acetoanaerobium)，丁酸杆菌(Butyribaceterium)和消化链球菌(Peptostreptococcus)组成的组。
21.如权利要求20所述的方法，其中细菌是产醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)。
22.发酵体系包括：
·至少一种生物反应器，其适应于通过含CO的基质的微生物发酵来制备酸和可选的醇；和
·干扰微生物发酵装置，使得酸转化为醇。
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|---|---|---|---|
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103930538A (zh) * | 2011-06-30 | 2014-07-16 | 伊内奥斯生物股份公司 | 具有高co传质系数的合成气发酵方法和装置 |
| CN104540954A (zh) * | 2012-05-23 | 2015-04-22 | 朗泽科技新西兰有限公司 | 发酵和模拟移动床过程 |
| CN104812904A (zh) * | 2012-09-19 | 2015-07-29 | 伊内奥斯生物股份公司 | 在合成气发酵中减少co2排放和提高醇生产率的方法 |
| CN105051178A (zh) * | 2013-03-15 | 2015-11-11 | 朗泽科技新西兰有限公司 | 用于在微生物发酵中控制代谢物产生的系统和方法 |
| CN105177058A (zh) * | 2015-08-27 | 2015-12-23 | 中国科学院天津工业生物技术研究所 | 一种调节厌氧食气微生物发酵产物中酸醇比例的方法 |
| CN106282246A (zh) * | 2012-07-11 | 2017-01-04 | 赛纳塔生物有限公司 | 通过使用高氧化态硫发酵而制备c2氧合物的方法 |
| CN109136291A (zh) * | 2011-09-08 | 2019-01-04 | 朗泽科技新西兰有限公司 | 一种发酵方法 |
| CN112048525A (zh) * | 2013-09-22 | 2020-12-08 | 朗泽科技新西兰有限公司 | 发酵工艺 |
Families Citing this family (67)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NZ560757A (en) * | 2007-10-28 | 2010-07-30 | Lanzatech New Zealand Ltd | Improved carbon capture in microbial fermentation of industrial gases to ethanol |
| CN102292447A (zh) | 2008-12-01 | 2011-12-21 | 兰扎泰克新西兰有限公司 | 改进的发酵介质 |
| CN102361989B (zh) * | 2009-01-29 | 2014-03-12 | 兰扎泰克新西兰有限公司 | 醇的生产方法 |
| EP2401359B1 (en) | 2009-02-26 | 2018-07-25 | Lanzatech New Zealand Limited | Methods of sustaining culture viability |
| CN102471783A (zh) * | 2009-07-02 | 2012-05-23 | 新西兰郎泽科技公司 | 醇生产方法 |
| AU2011205873B2 (en) | 2010-01-14 | 2012-09-27 | Lanzatech Nz, Inc. | Alcohol production process |
| US8143037B2 (en) * | 2010-03-19 | 2012-03-27 | Coskata, Inc. | Ethanologenic Clostridium species, Clostridium coskatii |
| TW201224151A (en) * | 2010-08-26 | 2012-06-16 | Lanzatech New Zealand Ltd | A process |
| AU2011316891B2 (en) * | 2010-10-22 | 2013-09-19 | Lanzatech Nz, Inc. | Methods and systems for the production of hydrocarbon products |
| US20110236941A1 (en) * | 2010-10-22 | 2011-09-29 | Lanzatech New Zealand Limited | Recombinant microorganism and methods of production thereof |
| CN103314110B (zh) * | 2010-10-29 | 2017-06-23 | 朗泽科技新西兰有限公司 | 用于产生烃产物的方法和系统 |
| US20110256600A1 (en) * | 2011-02-02 | 2011-10-20 | Lanzatech New Zealand Limited | Recombinant Microorganisms and Methods of Use Thereof |
| US20130224839A1 (en) * | 2011-02-02 | 2013-08-29 | Lanzatech New Zealand Limited | Recombinant Microorganism and Methods of Production Thereof |
| US9410130B2 (en) | 2011-02-25 | 2016-08-09 | Lanzatech New Zealand Limited | Recombinant microorganisms and uses therefor |
| MY168208A (en) * | 2011-02-25 | 2018-10-15 | Lanzatech New Zealand Ltd | Recombinant microorganisms and uses therefor |
| US9365868B2 (en) | 2011-02-25 | 2016-06-14 | Lanzatech New Zealand Limited | Fermentation process for producing isopropanol using a recombinant microorganism |
| US8551746B2 (en) * | 2011-09-21 | 2013-10-08 | Coskata, Inc. | Method for controlling undesirable byproducts formation caused by contaminating organisms in the production of ethanol from syngas |
| US8980597B2 (en) | 2011-09-23 | 2015-03-17 | Coskata, Inc. | From carbon monoxide and hydrogen anaerobic fermentation processing using a pre-reactor/deep tank reactor system |
| US8936927B2 (en) | 2011-09-23 | 2015-01-20 | Coskata, Inc. | Processes for starting up deep tank anaerobic fermentation reactors for making oxygenated organic compound from carbon monoxide and hydrogen |
| US8771999B2 (en) | 2011-09-23 | 2014-07-08 | Coskata, Inc. | Low energy, high substrate efficiency, anaerobic, deep, bubble column fermentation processes |
| US8895274B2 (en) | 2011-11-28 | 2014-11-25 | Coskata, Inc. | Processes for the conversion of biomass to oxygenated organic compound, apparatus therefor and compositions produced thereby |
| US8609380B2 (en) | 2012-01-06 | 2013-12-17 | Coskata, Inc. | Sulfide generation process and system for syngas fermentation |
| KR101511639B1 (ko) * | 2012-01-31 | 2015-04-16 | 란자테크 뉴질랜드 리미티드 | 재조합 미생물 및 이의 사용 방법 |
| US8735115B2 (en) | 2012-03-30 | 2014-05-27 | Lanzatech New Zealand Limited | Method for controlling the sulphur concentration in a fermentation method |
| US9193947B2 (en) | 2012-05-22 | 2015-11-24 | Ineos Bio Sa | Process for culturing microorganisms on a selected substrate |
| US10100338B2 (en) | 2012-05-22 | 2018-10-16 | Ineos Bio S.A. | Method of operation of a syngas fermentation process |
| US10100336B2 (en) | 2012-05-22 | 2018-10-16 | Ineos Bio S.A. | Syngas fermentation process and medium |
| US8704016B2 (en) | 2012-05-23 | 2014-04-22 | Orochem Technologies, Inc. | SMB process for the purification of ethanol and butanediol with integrated regeneration |
| US8658845B2 (en) | 2012-05-23 | 2014-02-25 | Orochem Technologies, Inc. | Process and adsorbent for separating ethanol and associated oxygenates from a biofermentation system |
| US9758800B2 (en) | 2012-07-11 | 2017-09-12 | Synata Bio, Inc. | Method for producing C4 oxygentates by fermentation using high oxidation state sulfur |
| WO2014025992A1 (en) * | 2012-08-08 | 2014-02-13 | Cornell University | Methods for production of alcohols from carboxylic acids via fermentation |
| US10233467B2 (en) * | 2012-08-17 | 2019-03-19 | Easel Biotechnologies, Llc | Two-stage production of higher alcohols |
| EP2913392B1 (en) * | 2012-10-23 | 2023-06-07 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Recombinant cell and production method for isoprene |
| PT2917356T (pt) | 2012-11-12 | 2019-06-11 | Lanzatech New Zealand Ltd | Pirólise e torrefação de biomassa |
| US10724059B2 (en) | 2012-12-05 | 2020-07-28 | Lanzatech New Zealand Limited | Fermentation process |
| US9365870B2 (en) | 2013-02-08 | 2016-06-14 | Synata Bio, Inc. | Integrated processes for anaerobic conversion of hydrogen and carbon oxides to alcohol |
| US10100337B2 (en) * | 2013-02-14 | 2018-10-16 | Ineos Bio Sa | Process for fermenting co-containing gaseous substrates |
| US9650651B2 (en) | 2013-03-14 | 2017-05-16 | Rathin Datta | Method for production of n-propanol and other C3-containing products from syngas by symbiotic co-cultures of anaerobic microorganisms |
| BR112015030208A2 (pt) * | 2013-06-05 | 2017-08-22 | Lanzatech New Zealand Ltd | Métodos para produzir um produto de fermentação e um micro-organismo, e, micro-organismo recombinante |
| WO2015002552A1 (en) * | 2013-07-04 | 2015-01-08 | Lanzatech New Zealand Limited | Multiple reactor system and process for continuous gas fermentation |
| KR20160111936A (ko) * | 2014-01-28 | 2016-09-27 | 란자테크 뉴질랜드 리미티드 | 부티르산에 대한 증가된 내성을 갖는 박테리아 |
| EP2902477A1 (de) * | 2014-01-29 | 2015-08-05 | Siemens VAI Metals Technologies GmbH | Erzeugung von C2-C5 Kohlenwasserstoffen mittels Bakterienfermentation |
| US20150225748A1 (en) * | 2014-02-07 | 2015-08-13 | Jianxin Du | Processes for anaerobic bioconversion of hydrogen-containing gases to oxygenated organic compounds |
| US9617566B2 (en) | 2014-07-11 | 2017-04-11 | Lanzatech New Zealand Limited | Control of bioreactor processes |
| JP6412360B2 (ja) * | 2014-07-30 | 2018-10-24 | 積水化学工業株式会社 | 有機物質を製造する装置及び有機物質を製造する方法 |
| EP3050967A1 (en) * | 2015-01-28 | 2016-08-03 | Evonik Degussa GmbH | A method of producing higher alcohols |
| EP3050966A1 (en) * | 2015-01-28 | 2016-08-03 | Evonik Degussa GmbH | An aerobic method of producing alcohols |
| CN107404882A (zh) * | 2015-02-27 | 2017-11-28 | 白狗实验室有限公司 | 用于生产丙酮、异丙醇、丁酸、其他生物产品及其混合物的混合营养发酵方法 |
| US11466294B2 (en) | 2016-06-01 | 2022-10-11 | Superbrewed Food Inc. | Supplemented mixotrophic fermentation method |
| WO2018039319A1 (en) * | 2016-08-23 | 2018-03-01 | Papoutsakis Eleftherios T | Syntrophic co-cultures and uses thereof |
| JP6689729B2 (ja) * | 2016-10-25 | 2020-04-28 | 積水化学工業株式会社 | 有機組成物、有機組成物の製造方法および燃料 |
| JP6745414B2 (ja) * | 2018-03-27 | 2020-08-26 | 積水化学工業株式会社 | エタノールの製造方法及びエタノール組成物 |
| JP7339751B2 (ja) * | 2019-03-18 | 2023-09-06 | 積水化学工業株式会社 | エタノール |
| JP7323306B2 (ja) * | 2019-03-18 | 2023-08-08 | 積水化学工業株式会社 | エタノール |
| WO2020158747A1 (ja) * | 2019-01-28 | 2020-08-06 | 積水化学工業株式会社 | エタノール |
| JP2021004190A (ja) * | 2019-06-25 | 2021-01-14 | 積水化学工業株式会社 | エタノール |
| JP7339749B2 (ja) * | 2019-03-18 | 2023-09-06 | 積水化学工業株式会社 | エタノール |
| JP2021004191A (ja) * | 2019-06-25 | 2021-01-14 | 積水化学工業株式会社 | エタノール |
| JP2021004189A (ja) * | 2019-06-25 | 2021-01-14 | 積水化学工業株式会社 | エタノール |
| JP7323307B2 (ja) * | 2019-03-18 | 2023-08-08 | 積水化学工業株式会社 | エタノール |
| JP7339737B2 (ja) * | 2019-01-28 | 2023-09-06 | 積水化学工業株式会社 | エタノール |
| JP7339750B2 (ja) * | 2019-03-18 | 2023-09-06 | 積水化学工業株式会社 | エタノール |
| JP7323305B2 (ja) * | 2019-03-18 | 2023-08-08 | 積水化学工業株式会社 | エタノール |
| JP2021004192A (ja) * | 2019-06-25 | 2021-01-14 | 積水化学工業株式会社 | エタノール |
| MY197690A (en) | 2019-01-29 | 2023-07-05 | Lanzatech Inc | Production of bio-based liquefied petroleum gas |
| JP7004763B2 (ja) * | 2020-04-07 | 2022-01-21 | 積水化学工業株式会社 | 廃棄物由来エタノール溶液の製造方法、合成物の製造方法および燃料の製造方法 |
| KR102553172B1 (ko) * | 2021-03-29 | 2023-07-07 | 경희대학교 산학협력단 | 저급 탄화수소를 이용하여 알코올을 생성하는 연속반응 시스템 및 상기 시스템을 이용하는 알코올 생성 방법 |
Family Cites Families (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4539293A (en) * | 1983-05-10 | 1985-09-03 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Production of butanol by fermentation in the presence of cocultures of clostridium |
| US4560658A (en) * | 1983-12-05 | 1985-12-24 | Cpc International Inc. | Production of butanol by fermentation in the presence of carbon monoxide |
| JPS6211097A (ja) | 1985-07-05 | 1987-01-20 | Res Assoc Petroleum Alternat Dev<Rapad> | セルロ−スからの含酸素化合物の製造方法 |
| BR8700345A (pt) | 1986-02-03 | 1987-12-08 | Cpc International Inc | Processo para a producao de butanol pela fermentacao de carboidratos |
| JPS62289189A (ja) | 1986-06-04 | 1987-12-16 | Res Assoc Petroleum Alternat Dev<Rapad> | ブタノ−ルの製造方法 |
| DE3705272A1 (de) * | 1987-02-19 | 1988-09-01 | Basf Ag | Verfahren zur reduktion von mono- und dicarbonsaeuren |
| US5173429A (en) * | 1990-11-09 | 1992-12-22 | The Board Of Trustees Of The University Of Arkansas | Clostridiumm ljungdahlii, an anaerobic ethanol and acetate producing microorganism |
| US5821111A (en) * | 1994-03-31 | 1998-10-13 | Bioengineering Resources, Inc. | Bioconversion of waste biomass to useful products |
| US6136577A (en) * | 1992-10-30 | 2000-10-24 | Bioengineering Resources, Inc. | Biological production of ethanol from waste gases with Clostridium ljungdahlii |
| US5807722A (en) * | 1992-10-30 | 1998-09-15 | Bioengineering Resources, Inc. | Biological production of acetic acid from waste gases with Clostridium ljungdahlii |
| US5593886A (en) * | 1992-10-30 | 1997-01-14 | Gaddy; James L. | Clostridium stain which produces acetic acid from waste gases |
| US5753474A (en) * | 1995-12-26 | 1998-05-19 | Environmental Energy, Inc. | Continuous two stage, dual path anaerobic fermentation of butanol and other organic solvents using two different strains of bacteria |
| JP4101295B2 (ja) * | 1996-07-01 | 2008-06-18 | バイオエンジニアリング・リソーシズ・インコーポレーテツド | 廃ガスからの酢酸の生物学的生産 |
| UA72220C2 (uk) * | 1998-09-08 | 2005-02-15 | Байоенджініерінг Рісорсиз, Інк. | Незмішувана з водою суміш розчинник/співрозчинник для екстрагування оцтової кислоти, спосіб одержання оцтової кислоти (варіанти), спосіб анаеробного мікробного бродіння для одержання оцтової кислоти (варіанти), модифікований розчинник та спосіб його одержання |
| PT1303629E (pt) * | 2000-07-25 | 2006-10-31 | Emmaus Foundation Inc | Metodos para aumentar a producao de etanol a partir da fermantacao microbiana |
| NZ546496A (en) * | 2006-04-07 | 2008-09-26 | Lanzatech New Zealand Ltd | Gas treatment process |
| US20070275447A1 (en) * | 2006-05-25 | 2007-11-29 | Lewis Randy S | Indirect or direct fermentation of biomass to fuel alcohol |
| US7704723B2 (en) | 2006-08-31 | 2010-04-27 | The Board Of Regents For Oklahoma State University | Isolation and characterization of novel clostridial species |
| NZ553984A (en) * | 2007-03-19 | 2009-07-31 | Lanzatech New Zealand Ltd | Alcohol production process |
| US20080305540A1 (en) | 2007-06-08 | 2008-12-11 | Robert Hickey | Membrane supported bioreactor for conversion of syngas components to liquid products |
| US20090035848A1 (en) | 2007-08-03 | 2009-02-05 | Robert Hickey | Moving bed biofilm reactor (mbbr) system for conversion of syngas components to liquid products |
| CN102016052B (zh) | 2007-08-15 | 2015-04-29 | 朗泽科技新西兰有限公司 | 生产醇的工艺 |
| NZ560757A (en) * | 2007-10-28 | 2010-07-30 | Lanzatech New Zealand Ltd | Improved carbon capture in microbial fermentation of industrial gases to ethanol |
| US8222013B2 (en) * | 2007-11-13 | 2012-07-17 | Lanzatech New Zealand Limited | Bacteria and methods of use thereof |
| US8119844B2 (en) * | 2008-05-01 | 2012-02-21 | Lanzatech New Zealand Limited | Alcohol production process |
-
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2012
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Cited By (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103958659A (zh) * | 2011-06-30 | 2014-07-30 | 伊内奥斯生物股份公司 | 用于合成气发酵的生物反应器 |
| CN103975056A (zh) * | 2011-06-30 | 2014-08-06 | 伊内奥斯生物股份公司 | 用于合成气发酵的方法 |
| CN105296543B (zh) * | 2011-06-30 | 2020-01-14 | 巨鹏生物股份公司 | 用于合成气发酵的生物反应器 |
| CN103930538A (zh) * | 2011-06-30 | 2014-07-16 | 伊内奥斯生物股份公司 | 具有高co传质系数的合成气发酵方法和装置 |
| TWI651411B (zh) * | 2011-06-30 | 2019-02-21 | 億諾斯生物有限公司 | 合成氣發酵的生物反應器 |
| CN105296543A (zh) * | 2011-06-30 | 2016-02-03 | 伊内奥斯生物股份公司 | 用于合成气发酵的生物反应器 |
| CN107384744A (zh) * | 2011-06-30 | 2017-11-24 | 伊内奥斯生物股份公司 | 具有高co传质系数的合成气发酵方法和装置 |
| CN109136291A (zh) * | 2011-09-08 | 2019-01-04 | 朗泽科技新西兰有限公司 | 一种发酵方法 |
| CN104540954A (zh) * | 2012-05-23 | 2015-04-22 | 朗泽科技新西兰有限公司 | 发酵和模拟移动床过程 |
| CN110452934A (zh) * | 2012-05-23 | 2019-11-15 | 朗泽科技新西兰有限公司 | 发酵和模拟移动床过程 |
| CN106282246A (zh) * | 2012-07-11 | 2017-01-04 | 赛纳塔生物有限公司 | 通过使用高氧化态硫发酵而制备c2氧合物的方法 |
| CN104919049A (zh) * | 2012-09-19 | 2015-09-16 | 伊内奥斯生物股份公司 | 一种避免co抑制产乙酸菌的方法 |
| CN104919049B (zh) * | 2012-09-19 | 2019-05-10 | 伊内奥斯生物股份公司 | 一种避免co抑制产乙酸菌的方法 |
| CN104812904B (zh) * | 2012-09-19 | 2019-05-14 | 伊内奥斯生物股份公司 | 在合成气发酵中减少co2排放和提高醇生产率的方法 |
| CN110373433A (zh) * | 2012-09-19 | 2019-10-25 | 巨鹏生物股份有限公司 | 一种避免co抑制产乙酸菌的方法 |
| CN104812904A (zh) * | 2012-09-19 | 2015-07-29 | 伊内奥斯生物股份公司 | 在合成气发酵中减少co2排放和提高醇生产率的方法 |
| CN105051178B (zh) * | 2013-03-15 | 2018-08-03 | 朗泽科技新西兰有限公司 | 用于在微生物发酵中控制代谢物产生的系统和方法 |
| CN105051178A (zh) * | 2013-03-15 | 2015-11-11 | 朗泽科技新西兰有限公司 | 用于在微生物发酵中控制代谢物产生的系统和方法 |
| CN112048525A (zh) * | 2013-09-22 | 2020-12-08 | 朗泽科技新西兰有限公司 | 发酵工艺 |
| CN112048525B (zh) * | 2013-09-22 | 2024-03-12 | 朗泽科技新西兰有限公司 | 发酵工艺 |
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| CN105177058B (zh) * | 2015-08-27 | 2020-03-17 | 中国科学院天津工业生物技术研究所 | 一种调节厌氧食气微生物发酵产物中酸醇比例的方法 |
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