CN102292447A - 改进的发酵介质 - Google Patents

改进的发酵介质 Download PDF

Info

Publication number
CN102292447A
CN102292447A CN2009801552942A CN200980155294A CN102292447A CN 102292447 A CN102292447 A CN 102292447A CN 2009801552942 A CN2009801552942 A CN 2009801552942A CN 200980155294 A CN200980155294 A CN 200980155294A CN 102292447 A CN102292447 A CN 102292447A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nickel
fermentation
perhaps
substrate
concentration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2009801552942A
Other languages
English (en)
Inventor
S·D·辛普森
伊恩·林德斯特兰德·华纳
J·M·Y·冯
迈克尔·科普克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lanzatech NZ Inc
Original Assignee
Lanzatech New Zealand Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lanzatech New Zealand Ltd filed Critical Lanzatech New Zealand Ltd
Publication of CN102292447A publication Critical patent/CN102292447A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/38—Chemical stimulation of growth or activity by addition of chemical compounds which are not essential growth factors; Stimulation of growth by removal of a chemical compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • C12P7/065—Ethanol, i.e. non-beverage with microorganisms other than yeasts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C12P7/54—Acetic acid
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

本发明涉及通过微生物发酵生产醇的改进，特别是由包括CO的底物通过微生物发酵生产醇。更特别涉及向发酵体系中提供一种改进的发酵介质，其包括镍，从而由一种或多种微生物将包括CO的底物转化为一种或多种醇，例如乙醇。在具体实施方式中，向微生物培养物中提供至少10μM的镍，从而提高微生物培养物的CO摄入并且提高乙醇的生产效率。

Description

改进的发酵介质
技术领域
本发明一般涉及一种提高微生物生长效率以及产物(例如通过微生物发酵生产的醇和酸)产量的方法。更特别地，本发明涉及将包括一氧化碳的底物通过微生物发酵生产醇，特别是乙醇的方法。
发明背景
乙醇正迅速成为全球主要的富氢液体运输燃料。2005年，全球乙醇消费量约为122亿加仑。因为欧洲、日本、美国和多个发展中国家对乙醇的需求增长，预计乙醇燃料工业的全球市场在未来会继续急剧增长。
例如，在美国，乙醇被用于生产E10，其是含有10％乙醇的汽油混合物。在E10混合物中，乙醇成分作为补氧剂，以提高燃烧效率并降低空气污染物的产生。在巴西，乙醇作为汽油中混合的补氧剂以及单独作为纯燃料满足了约30％的运输燃料需求。此外，在欧洲，对温室气体(GHG)排放后果的环境方面的关注已促使欧盟(EU)对其成员国制订了消费可持续运输燃料例如生物乙醇的强制性目标。
绝大多数燃料乙醇通过传统的基于酵母的发酵工艺生产，所述工艺使用作物来源的碳水化合物(例如甘蔗中提取的蔗糖或谷物中提取的淀粉)作为主要碳源。然而，这些碳水化合物原料的成本受其作为人类粮食或动物饲料的价格影响，并且种植产淀粉或产蔗糖作物用于生产乙醇并非在所有地域都是经济上可持续的。因此，需要开发将低成本和/或更充足碳源转化成燃料乙醇的技术。
CO是有机材料例如煤炭或石油和石油衍生产品不完全燃烧时产生的主要的、免费的、富含能量的副产品。例如，据报道澳大利亚钢铁工业每年产生并向空气中释放超过500,000吨CO。
催化工艺可用于将主要由CO和/或CO和氢气(H2)组成的气体转化为多种燃料和化学品。也可以用微生物将这些气体转化为燃料和化学品。这些生物工艺虽然通常比化学反应慢，但与催化工艺相比具有多种优势，包括更高的特异性、更高的产量、更低的能量消耗和更大的耐毒性。
微生物以CO作为唯一碳源生长的能力于1903年首次发现。这后来被确定为采用自养生长的乙酰辅酶A(乙酰CoA)生化路径(也称为Woods-Ljungdahl路径和一氧化碳脱氢酶/乙酰辅酶A合成酶(CODH/ACS)路径)的生物的一种特性。已经表明，很多厌氧生物，包括一氧化碳营养生物、光合作用生物、产甲烷生物和产乙酸生物，均将CO代谢成多种最终产物，即CO2、H2、甲烷、正丁醇、乙酸盐和乙醇。当使用CO作为唯一碳源时，所有此类生物产生至少两种此类最终产物。
已证实厌氧细菌，例如梭菌属的细菌，通过乙酰CoA生化路径从CO、CO2、和H2生成乙醇。例如，从气体生成乙醇的达梭状杆菌(Clostridiumljungdahlii)的多个菌株在WO 00/68407、EP 117309、美国专利5,173,429、5,593,886和6,368,819、WO 98/00558和WO 02/08438中有描述。也已知细菌菌种Clostridium autoethanogenum sp从气体生成乙醇(Abrini等，Archivesof Microbiology 161，第345-351页(1994))。
已知一些与微生物使用一氧化碳作为它们的唯一碳源和能量的能力的酶，其活性需要金属辅助因子。需要金属辅助因子结合以获得活性的重要的酶的例子包括一氧化碳脱氢酶(CODH)，以及乙酰-CoA合成酶(ACS)。
WO2007/117157、WO2008/115080、WO2009/022925、WO2009/058028、WO2009/064200、WO2009/064201和WO2009/113878的公开在此引作参考，它们公开了将包括一氧化碳的气体通过厌氧发酵生产醇特别是乙醇的方法。WO2007/117157中公开了将作为发酵方法的副产物的乙酸盐转化为氢气和二氧化碳气体，它们之一或两者可以用在厌氧发酵的方法中。WO2009/022925公开了pH和ORP在将包括CO的底物通过发酵转化为例如酸和醇的产物的方法中的影响。WO2009/058028公开了利用发酵由工业废气生产例如醇的产物的方法。WO2009/064201公开了CO的载体以及在发酵中CO的使用。WO2009/113878公开了包括CO的底物在发酵中由酸至醇的转化。
已知，与常规的在糖上生长的微生物相比，能够在含CO的气体中生长的微生物以更低的速率生长。从商业前景来看，在发酵方法中，以允许经济可行水平合成所要的产物，使微生物群体生长至有效的高细胞密度所需的时间，是影响该方法利润的重要操作成本。能够提高培养物的生长速度并因此减少细胞群体达到高细胞密度所需时间的技术可以帮助提高整个方法的商业可行性。
在由气体原料生产醇的发酵方法中，确保合适的金属辅助因子以正确的浓度存在可能是保持最佳的醇生产率的关键。
此外，考虑到在许多工业发酵方法中使用大体积介质，介质组分的成本也会影响方法的利润率。因此，确定用于醇生产中的必要的痕量金属辅助因子以及使用含一氧化碳的气体为原料的发酵体系中的最佳的辅助因子浓度，是确保高的醇生产率和低的方法操作成本的关键因素。
通过气体的微生物发酵制备乙醇的方法通常伴随着乙酸盐和/或乙酸的生成。由于一些可利用的碳被转化为乙酸盐/乙酸而不是乙醇，利用这种发酵方法制备乙醇的效率并不令人满意。除非乙酸盐/乙酸副产品可以被用于其他用途，否则它可能造成废物处理的问题。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生成。
众所周知，所述酸例如乙酸盐对通过微生物培养的生产醇具有抑制作用。因此，发酵方法应当希望将酸保持在低的水平。
本发明的一个目的是提供一种方法，其以克服至少上述缺点的一种方式进行，或者至少向公众提供了一种有用的选择。
发明概述
一种提高包括CO底物的微生物发酵效率的方法，该方法包括向一种或多种微生物中提供镍，从而使CO摄入得到提高。
在一个更广泛的方面，本发明提供一种保持或提高包括CO的底物的微生物发酵效率的方法，该方法包括在反应的液体培养物中使镍的浓度保持在所需浓度之上。
在第一和第二方面的具体实施方式中，包括通过微生物培养物使CO的底物转变为代谢物例如酸和/或醇。在具体实施方式中，通过提高微生物培养物的CO摄入使效率得以保持或者提高。
在第一或第二方面的某些实施方式中，提高的CO摄入提高了微生物培养物的生长率和/或生长水平。同时或替代性地，提高的CO摄入提高了代谢物的生产力和/或代谢物生产。在本发明的某些实施方式中，醇的产量显著提高。通常，醇的产量显著提高而乙酸盐的产量保持不变或者减少。在具体实施方式中，醇是发酵反应的主产物，醇∶酸比例大于10∶1；或者至少20∶1；或者至少30∶1；或者至少50∶1；或者至少100∶1。
在具体实施方式中，醇以大体上没有酸的生成而生产。
在另一更广泛的方面，本发明提供一种经由微生物培养物通过发酵包括CO的底物生产醇的方法。在具体实施方式中，该方法包括向微生物培养物中加入镍。在具体实施方式中，醇的生产很少或者没有乙酸盐的生成。
在另一更广泛的方面，本发明提供一种通过微生物发酵生产一种或更多种酸和/或醇的方法，该方法包括步骤：
(a)提供包括一氧化碳、二氧化碳和/或氢气的底物；
(b)在包括含有一种或多种微生物的培养物的生物反应器中厌氧发酵所述底物以生产一种或多种由酸和/或醇组成的产物；
其中，向培养物中提供镍，从而使酸的产量和/或醇的产量得到提高。
在具体实施方式中，镍以至少10μM；或者至少50μM；或者至少100μM；或者至少500μM；或者至少1mM；或者至少3mM的所需浓度提供。可以向包含适于保持微生物生长和/或产物生物合成的营养物质的液体营养介质中以至少2.5mg/L；或者至少10mg/L；或者至少100mg/L；或者至少500mg/L的浓度提供镍。在具体实施方式中，镍的浓度保持在至少2.5mg/L/g微生物细胞干重；或者至少10mg/L/g；或者至少100mg/L/g；或者至少500mg/L/g的浓度。在具体实施方式中，通过在预定时间内向培养物中加入预定数量的镍，使镍的浓度保持在所需浓度之上。
在具体实施方式中，将镍以一种或多种镍盐的形式加入到培养物或生物反应器中。所述盐包括氯化镍、硫酸镍、碳酸镍或者乙酸镍。在具体实施方式中，镍以包含镍与一种或多种稀释剂、载体和/或其他组分的组合物的形式加入。
在本发明的某些实施方式中，在加入镍之前，该方法还包括步骤：
(a)对可能包含在生物反应器中的培养物取样；并且
(b)测量镍、生成的醇和/或酸的浓度，和/或微生物的细胞密度，
其中，从微生物的细胞密度和/或醇和/或酸的浓度和/或镍的浓度计算预定数量和预定时间。
在具体实施方式中，所述底物是气态的并且包括作为工业工艺副产物的气体。在某些实施方式中，工业工艺选自黑色金属产品生产、有色金属产品生产、石油炼制方法、生物质气化、煤气化、电力生产、碳黑生产、氨生产、甲醇生产和焦炭生产。优选地，气体底物包含获自钢厂的气体。
含CO的底物通常包含大部分的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，底物包含约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。尤其是当H2和CO2也存在时，具备低浓度CO的底物，如6％，可能也合适。
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状芽胞杆菌(Clostridium)，穆尔氏菌(Moorella)，醋菌(Oxobacter)，消化链球菌(Peptostreptococcus)，醋酸杆菌(Acetobacterium)，真杆菌(Eubacterium)或丁酸杆菌(Butyribaceterium)。在一种实施方式中，一氧化碳营养细菌为Clostridium autoethanogenum。在另一个具体实施方式中，一氧化碳营养细菌为Clostridium ljungdahlii。
在另一个广泛的方面，本发明提供一种适于支持微生物发酵的营养介质，该介质包括浓度至少10μM的镍和一种或多种稀释剂和/或载体。在具体实施方式中，镍的浓度至少为50μM；或者至少100μM；或者至少500μM；或者至少1mM；或者至少3mM。在具体实施方式中，在液体营养介质中以至少2.5mg/L/g微生物细胞干重；或者至少10mg/L/g；或者至少100mg/L/g；或者至少500mg/L/g的浓度提供镍。
在本发明另一实施方式中，向包含至少Fe、Co和/或Zn的液体营养介质中提供镍。在具体实施方式中，提供镍使得Ni∶Fe比例至少为1∶2；或者至少1∶1；或者至少2∶1；或者至少5∶1；或者至少10∶1；或者至少50∶1；或者至少100∶1。在某些实施方式中，提供所述金属和/或辅助因子，使得Ni∶Co比例为至少1∶1；或者至少2∶1；或者至少5∶1；或者至少10∶1；或者至少50∶1；或者至少100∶1。在某些实施方式中，提供所述金属和/或辅助因子，使得Ni∶Zn的比例为至少1∶1；或者至少2∶1；或者至少5∶1；或者至少10∶1；或者至少50∶1；或者至少100∶1。
在本发明另一实施方式中，该方法可以用于生产氢气。
虽然本发明已经大体上如上所定义，但是并不限于此并且也包括下面提供实施例的说明书中的实施方式。
发明详述
已经意识到一氧化碳营养微生物的CO摄入能力(或者CO摄入率)与生长速率和/或产物的生物合成速率有关。根据本发明的方法，一氧化碳营养微生物培养物的CO摄入率得到提高。由于CO摄入率的提高，生长率和/或产物生物合成的速率得到提高。根据本发明的具体实施方式，可以将一种或多种辅助因子，例如镍或者一种或者多种镍盐，加入到包含一氧化碳营养菌的微生物培养物中从而改进或提高CO的摄入率。
一般地，将镍盐加入到一氧化碳营养微生物培养物中去支持微生物生长和/或产物生物合成。但是，令人惊奇地发现现有介质配方并不含有足够的镍，并且这可能会限制被微生物培养物利用的CO的速率。不希望被理论所束缚，众所周知，在具体的一氧化碳营养的细菌例如Clostridiumautoethanogenum中的CODH/ACS酶系，含有镍辅助因子。根据本发明的方法，通过提供额外的辅助因子，例如镍盐，将会提高CODH/ACS酶系的操作。已经意识到根据本发明的方法所提供的镍的浓度可以显著地高于在CODH/ACS酶中所需的浓度。但是，以举例的方式，在液体营养介质中，提高的镍的水平会提高CO摄入。
在具体实施方式中，通过向培养物中提供额外的镍能够使微生物培养物的生长率和/或总生长得到显著提高。同时，或者替代性地，通过微生物培养物，代谢物生产速率和/或总代谢物生产也能够显著提高。
在本发明的具体实施方式中，醇的生成速率和/或总的醇产量显著提高而酸的产量仍然是可以忽略的。不希望被理论所束缚，认为这得益于提高的CO摄入的额外的还原当量(reducing equivalents)允许微生物培养物去还原酸，例如乙酸盐，从而使酸大体上不在发酵液中累积。因此，在本发明的具体实施方式中，提供了一种生产醇的方法而在发酵液中保持低水平的酸。在另一个实施方式中，提供一种生产醇而不含有酸的方法，其中，将镍以比正常更高的水平加入到发酵液中。
在某些实施方式中，向新颖的营养介质中提供镍。在具体实施方式中，所述新颖的营养介质还包含至少Fe、Co和/或Zn。
本发明可以容易地适用于发酵反应，其利用不止CO的底物，生产不止乙醇的醇，并且利用不止Clostridium autoethanogenum、Clostridiumljungdahlii和Clostridium carboxydivorans的微生物。
定义
除非另有定义，贯穿本说明书始末使用的下面术语定义如下：
术语“提高效率”，“提高的效率”等，当用于发酵方法时，包括，但是并不限于，提高一种或多种：催化发酵的微生物的生长率，消耗单位体积底物(例如一氧化碳)生成的期望产品(例如醇)的体积，所期望产品的生成速率或者生成水平，以及所要生成的产品与发酵的其他副产物的相对比例。
术语“共底物”指一种物质，尽管该物质不必须是产品合成中的主要能源和材料源，但在主要底物之外添加时，其可被用于产品合成。
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与酸的混合物。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。在发酵液体培养物中，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/或塔或管道设置组成的发酵设备，其包括连续搅拌反应釜(CSTR)、固定化细胞反应器(ICR)、滴流床反应器(TBR)、移动床生物膜反应器(MBBR)、鼓泡塔、气举发酵罐、膜反应器如中空纤维膜生物反应器(HFMBR)、静态混合器、或其它适合气液接触的容器或设备。
除非本文另有规定，本文所用的短语“发酵”、“发酵方法”或“发酵反应”等等，旨在包括该方法中的生长阶段和产品生物合成阶段。就像本文下面进行的描述，在一些实施方式中，生物反应器可能包括一个第一生长反应器和一个第二发酵反应器。因此，向发酵反应中的金属或组分的加入应理解为包括向其一加入或者二者同时加入。
术语“包括一氧化碳的底物”包括任何固态、液态或者气态的含有CO的原料，其可以引入生物反应器中用于发酵。“包括一氧化碳的气态底物”包括任何包含一氧化碳的气体。气态底物通常含有相当比例的CO，例如，举例而言，至少含有约15％至约95％体积的CO。
从本文随后提供的描述中可以得知，“金属”及其类似的词，根据上下文应认为包括金属离子和金属盐。
术语“辅助因子”及其类似的术语包括化合物、金属或者离子，其与酶相作用并且有助于酶的功能。通常，辅助因子经常被分作分为酶催化所需或者能提高酶催化速率的无机物质。
本发明提供一种提高微生物发酵方法的效率以及提高用于发酵方法中的微生物的生长的方法。这些方法包含在发酵反应中利用一种改进的营养物或者生长介质，或者在发酵方法中供应该介质。
虽然下面的说明书集中于本发明的优选实施方式，即用CO作为初始底物生产乙醇和/或乙酸盐，应考虑到本发明可以适用于可选的醇和或酸的生产并且可选的底物的使用对于本领域普通技术人员来说是熟知的。例如，可以使用包含一氧化碳的气态底物和氢气。进一步地，本发明可以适于发酵以生产丁酸盐、丙酸盐、己酸盐、乙醇、丙醇和丁醇。该方法也可以用于生产氢气。作为例子，这些产品可以采用选自穆尔氏菌属(Moorella)、梭状芽胞杆菌属(Clostridia)、瘤胃球菌属(Ruminococcus)、醋酸杆菌属(Acetobacterium)、真杆菌属(Eubacterium)、丁酸杆菌属(Butyribacterium)、醋菌属(Oxobacter)、甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)、和脱硫肠状菌属(Desulfotomaculum)的微生物通过发酵进行生产。
发酵反应
本发明具有适于支持由气态底物例如高体积含CO的工业燃料气体生产醇的特别的适应性。在本发明的一些实施方式中，包括CO的底物来自于含碳的废料，例如，工业废气或者来自于其他废物的气化。因此，本发明的方法是用于碳捕捉的有效的方法，否则这些碳将会排入环境中。工业燃料气体的例子包括黑色金属产品制造、有色产品制造、石油精炼工艺、煤炭气化、生物质气化、电力生产、炭黑生产、氨生产、甲醇生产和焦炭生产中产生的气体。本发明也适于生产可选择的醇的反应。
由气态底物制备乙醇和其他醇的方法是已知的。示例性的方法包括WO2007/117157、WO2008/115080、US 6,340,581、US 6,136,577、US 5,593,886、US 5,807,722和US 5,821,111中所公开的，它们中的每个均引入本文作为参考。
已知大量厌氧细菌能够进行CO至醇类(包括正丁醇和乙醇)、以及CO至乙酸的发酵，且适用于本发明的方法。适用于本发明的这些细菌的例子包括梭菌属(Clostridium)的细菌，如Clostridium ljungdahlii菌株，包括那些在WO00/68407、EP 117309、美国专利5,173,429、5,593,886和6,368,819、WO 98/00558和WO 02/08438中公开的菌株；Clostridium carboxydivorans菌株(Liou等，International Journal of Systematic and EvolutionaryMicrobiology 33：第2085-2091页)，Clostridium ragsdalei(WO 2008/028055)和Clostridium autoethanogenum菌株(Abrini等，Archives of Microbiology161：第345-351页)。其它适合的细菌包括穆尔氏菌属(Moorella)的细菌，包括穆尔氏菌属HUC22-1种(Sakai等，Biotechnology Letters 29：第1607-1612页)，以及氧化碳嗜热菌(Carboxydothermus)的细菌(Svetlichny，V.A.等(1991)，Systematic and Applied Microbiology 14：第254-260页)。进一步的例子包括热乙酸菌(Moorella thermoacetica)、热自养梭菌(Moorellathermoautotrophica)、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)、Oxobacter pfennigii、Methanosarcina barken、Methanosarcina acetivorans、库氏脱硫肠状菌(Desulfotomaculum kuznetsovii)(Simpa等，Critical Reviews inBiotechnology，2006第26卷.第41-65页)。此外，本领域技术人员可将其它一氧化碳营养厌氧细菌用于本发明的方法。基于本发明的公开内容，还应该知道，两种或多种细菌的混合培养物可用于本发明的方法。
适用于本发明的一种示例性微生物为Clostridium autoethanogenum。在一个实施方式中，Clostridium autoethanogenum为具有德国生物材料资源中心(DSMZ)保藏号19630菌株的识别特征的Clostridium autoethanogenum。在另一个实施方式中，Clostridium autoethanogenum为具有DSMZ保藏号DSMZ10061识别特征的Clostridium autoethanogenum。另一种示例性微生物为Clostridium ljungdahlii。在一个实施方式中，Clostridium ljungdahlii为具有DSMZ保藏号DSMZ 13528识别特征的Clostridium ljungdahlii。另一种示例性微生物为Clostridium carboxydivorans。在一个实施方式中，Clostridium carboxydivorans为具有DSMZ保藏号DSMZ15243识别特征的Clostridium carboxydivorans。
对本发明方法中所用细菌的培养可采用任意数量的本领域已知的用于厌氧细菌培养和发酵底物的方法来进行。示例的技术在以下“实施例”部分提供。通过进一步举例的方式，可以使用在下述文章中一般性描述的利用气态底物进行发酵的方法：(i)K.T.Klasson等，(1991).Bioreactors for synthesis gas fermentations resources.Conservation andRecycling，5；145-165；(ii)K.T.Klasson等，(1991)Bioreactor design forsynthesis gas fermentatiohs.Fuel.70.605-614；(iii)K.T.Klasson等，(1992)Bioconversion of synthesis gas into liquid or gaseous fuels.Enzyme andMicrobial Technology.14；602-608；(iv)J.L.Vega等，(1989)Study of GaseousSubstrate Fermentation：Carbon Monoxide Conversion to Acetate.2.ContinuousCulture.Biotech.Bioeng.34.6.785-793；(vi)J.L.Vega等，(1989)Study ofgaseous substrate fermentations：Carbon monoxide conversion to acetate.1.Batch culture.Biotechnology and Bioengineering.34.6.774-784；(vii)J.L.Vega等，(1990)Design of Bioreactors for Coal Synthesis Gas Fermentations.Conservation and Recycling.3.149-160；所有上述文章通过参考纳入本文。
发酵可在任意合适的生物反应器中进行，例如连续搅拌反应釜(CSTR)、固定化细胞反应器(ICR)、气举发酵罐、鼓泡床反应器(BCR)、膜反应器如中空纤维膜生物反应器(HFMBR)、或者滴流床反应器(TBR)。在本发明的某些实施方式中，该生物反应器可以包括第一生长反应器，微生物在其中培养；以及第二发酵反应器，生长反应器中的发酵液被供给该发酵反应器并且在该发酵反应器中生成绝大多数发酵产品(例如乙醇和乙酸盐)。
根据本发明的不同实施方式，发酵反应的碳源是含有CO的气态底物。该气态底物可以是作为工业工艺中的副产品得到的含有CO的废气，或者从一些其它来源如汽车尾气中得到的含有CO的废气。在某些实施方式中，该工业工艺选自黑色金属产品制造(如钢厂中进行的工艺)、有色产品制造、石油精炼工艺、煤炭气化、电力生产、炭黑生产、氨生产、甲醇生产和焦炭生产。在这些实施方式中，含有CO的气体可在其进入大气之前使用任意便捷的方法从工业工艺中捕捉。根据气态含有CO的底物的组成，还可能希望在对底物进行发酵之前对底物进行处理以除去任意不希望的杂质，如尘粒。例如，可采用公知的方法对气态底物进行过滤或洗涤。
替代性地，包括CO的气体底物可以源自生物质的气化。气化的方法包括在有限供给的空气和氧气下生物质的不完全燃烧。得到的气体通常包括主要的CO和H2，极少体积的CO2、甲醇、乙烯和乙醇。例如，在食品例如来自甘蔗的糖或者来自玉米或谷物的淀粉的萃取和加工得到的生物质副产品或者林业工业产生的非食品生物质废料能够气化生成适于本发明的含CO的气体。
含有CO的底物通常包含相当比例的CO，如至少为20％到100％体积的CO、或者为40％到95％体积的CO、或者为40％到60％体积的CO、或者为45％到55％体积的CO。在具体实施方式中，底物包括约为25％，或者约30％，或者约35％，或者约40％，或者约45％，或者约50％，或者约55％，或者约60％体积的CO。尤其当还存在H2和CO2时，含有更低浓度CO(如6％)的气态底物也是适宜的。
尽管气态底物中不必须含有氢，但在本发明的方法中氢的存在通常不会对产品形成造成不利的影响。在具体实施方式中，氢气的存在提高了醇的生产总效率。气态底物也可含有一些CO2，例如约1％至约80％、或者例如约1％至约30％体积的CO2。
通常，CO是以气态的形式加入到发酵反应中。然而，本发明并不局限于此。例如，可以以液体形式提供一氧化碳。例如，液体可以被含一氧化碳的气体饱和，然后将该液体加入生物反应器。这可通过标准方法实现。例如，可将微泡分布发生器(Hensirisak等，Scale-up of microbubble dispersion    generator for aerobic fermentation；Applied Biochemistry and Biotechnology，第101卷，第3期，2002年10月)用于该目的。
应该知道，为了细菌生长和CO至醇类的发酵的发生，除了需要向生物反应器提供含有CO的底物气体，还需要提供合适的液体营养介质。营养介质中含有足以使所用微生物生长的维生素和矿物质。适于采用CO作为唯一碳源进行醇类发酵的厌氧介质是本领域已知的。例如，合适的介质在美国专利5,173,429和5,593,886和WO 02/08438、WO2007/115157、WO2008/115080、WO2009/022925、WO2009/058028、WO2009/064200、WO2009/064201和WO2009/113878中公开，参见上文。本发明提供一种新颖的介质，其具有在发酵方法中支持微生物生长和/或醇的生长的提高的效力。该介质将在下文作详细描述。
理想地，发酵应在适于发生期望的发酵(例如CO至醇类的发酵)的适当条件下进行。应考虑的反应条件包括压力、温度、气流速率、液流速率、介质pH、介质氧化还原电位、搅拌速率(如果使用连续搅拌反应釜)、接种水平、最大气体底物浓度(以确保液相中的CO不会成为限制性条件)、和最大产品浓度以避免产物抑制。最佳的条件公开在WO02/08438、WO2007/117157、WO2008/115080和WO2009/022925中。最佳反应条件部分取决于所用的具体微生物。然而，通常发酵最好在高于环境压力的压力下进行。在提高的压力下进行操作可使CO从气相进入液相的速率显著增加，CO在液相中被微生物吸收作为碳源进行醇类生产。这也就意味着当生物反应器保持在升高的压力而不是大气压力下时，能够减少停留时间(定义为生物反应器中的液体体积除以进气流速率)。
而且，因为给定的CO至醇类的转化速率在某种程度上是停留时间的函数，反过来，获得期望的停留时间意味着确定了生物反应器所需的容积，使用加压系统可大大减少生物反应器所需的容积，并因此降低发酵设备的成本。根据美国专利5,593,886中所举的例子，反应器容积可随反应器操作压力的增加呈线性比例减少，即在10个大气压下操作的生物反应器的体积仅为需要在1个大气压下操作的反应器体积的十分之一。
在升高的压力下进行气体至醇的发酵的好处也已在其它地方公开。例如，WO 02/08438公开了在压力30psig和75psig下进行的气体至醇的发酵，分别获得150g/l/天和369g/l/天的醇生产率。然而，发现采用相似的介质和进气组成在大气压下进行的示例发酵每天每升生成的乙醇减少了10至20倍。
同样希望含有CO的气态底物的进入速率能保证液相中的CO浓度不会成为限制性条件。这是因为CO缺乏的后果是乙醇产品被培养物所消耗。
产品回收
可采用已知方法回收发酵反应的产品。示例的方法包括在WO2007/117157、WO2008/115080、US 6,340,581、US 6,136,577、US5,593,886、US 5,807,722和5,821,111中公开的方法。然而，简要地举例，乙醇可通过诸如分馏或蒸发、以及萃取发酵的方法从发酵液中回收。
对发酵液中的乙醇进行蒸馏产生乙醇和水(即95％醇和5％水)的共沸混合物。随后通过分子筛乙醇脱水技术可得到无水乙醇，该技术也为本领域所熟知。
萃取发酵步骤包括使用对发酵有机物具有低毒风险的水混溶性溶剂，从稀释的发酵液中回收乙醇。例如，油醇是可用于这类萃取工艺的溶剂。在这个工艺中，油醇被连续加入发酵罐，随后该溶剂上升在发酵罐上部形成一个层，该层被连续萃取并被送入离心机。水和细胞可轻易与油醇分离并返回发酵罐，而载有乙醇的溶剂被送入闪蒸单元。大部分乙醇被蒸发并冷凝，而非挥发性的油醇被回收并在发酵中重复使用。
也可用本领域已知的方法从发酵液中回收作为发酵反应副产物的乙酸盐。
例如，可用包括活性炭过滤器的吸附系统。在这种情况下，通常采用合适的分离单元首先从发酵液中去除微生物细胞。本领域已知很多用于形成无细胞发酵液以回收产物的基于过滤的方法。然后使上述无细胞的含有乙醇和乙酸盐的渗透液通过活性炭柱以吸附乙酸盐。乙酸盐在酸形式(乙酸)中比在盐形式(乙酸盐)中更易被活性炭吸附。因此最好在发酵液通过活性炭柱前将其pH降低到约小于3，从而将大部分乙酸盐转化为乙酸形式。
吸附至活性炭的乙酸可采用本领域已知的方法通过洗脱进行回收。例如，可用乙醇洗脱结合的乙酸盐。在某些实施方式中，发酵方法中生成的乙醇本身可用于洗脱乙酸盐。因为乙醇的沸点是78.8℃而乙酸的沸点是107℃，乙醇和乙酸盐可采用基于挥发性的方法(如蒸馏)被容易地彼此分离。
从发酵液中回收乙酸盐的其它方法也是本领域已知的且可用于本发明的方法中。例如，美国专利6,368,819和6,753,170公开了可用于从发酵液中提取乙酸的溶剂和共溶剂体系。如同上述进行乙醇萃取发酵的基于油醇的体系，美国专利6,368,819和6,753,170中描述的体系公开了与水不能混溶的溶剂/共溶剂，其能在发酵微生物存在或不存在下与发酵液混合从而萃取乙酸。然后，含有乙酸的溶剂/共溶剂通过蒸馏从发酵液中分离。接着，采用第二蒸馏步骤从该溶剂/共溶剂体系中纯化乙酸。
可通过如下步骤从发酵液中回收发酵反应的产品(例如乙醇和乙酸盐)：连续地从发酵生物反应器中移走部分发酵液，从发酵液中分离微生物细胞(通过过滤方便地分离)，并同时或之后从发酵液中回收一种或多种产品。采用上述方法，可通过蒸馏方便地回收乙醇，并可通过活性炭吸附回收乙酸盐。分离的微生物细胞可返回发酵生物反应器。除去乙醇和乙酸盐后留下的无细胞渗透液也可返回发酵生物反应器。在无细胞渗透液返回生物反应器之前，可向其中加入额外的营养物(如维生素B)以补充营养培养物。而且，在返回生物反应器之前，如果已经如上所述调节过该发酵液的pH以提高活性炭对乙酸的吸附，应重新调节pH至与发酵生物反应器中发酵液相似的pH。
提高的CO摄入
下面的说明书集中在应用于在发酵方法的本发明的一个具体实施方式上。但是，应该注意到本发明也可以广泛地适用于保持或者提高一般的微生物的生长效率和/或产物生物合成。
根据本发明的方法，提供一种一氧化碳营养细菌的提高的CO摄入的方法。在本发明的具体实施方式中，该方法包括向微生物培养物中加入一种辅助因子，例如镍，从而使CO摄入提高。在具体实施方式中，辅助因子以高于在已知体系中提供的镍的浓度提供，从而使一氧化碳营养细菌的CO摄入提高。
用一氧化碳营养微生物使包括CO的底物的发酵包含以所需的速率提供底物并且提供其它需要的营养物质，例如氮、磷、钾、硫、维生素以及痕量的金属。通常，将微生物悬浮在含有一种或多种溶解的营养物质的液体营养介质中，而底物则以气态蒸汽提供。在具体实施方式中，微生物可以形成生物膜，但是，营养会以液体营养介质类似地提供。在已知的包括CO的底物用一氧化碳营养微生物发酵的方法中，液体营养介质中镍组分通常以低的微摩尔量级存在，例如低于10μmol/L。
在本发明的具体实施方式中，镍以至少10μM；或者至少50μM；或者至少100μM；或者至少200μM；或者至少500μM；或者至少1mM；或者至少3mM的浓度提供。镍可以以至少2.5mg/L；或者至少10mg/L；或者至少100mg/L；或者至少500mg/L的浓度向适于维持微生物生长和/或产物生物合成的营养物质的液体营养介质中提供。在具体实施方式中，镍维持在至少2.5mg/L/g微生物细胞干重；或者至少10mg/L/g；或者至少100mg/L/g；或者至少500mg/L/g的浓度。
为了获得预期结果，例如提高的CO摄入和/或提高的生长和/或提高的醇的产量，向发酵方法中提供的镍的最佳用量能够经由实验确定。例如，最佳生长所需浓度可以对变化镍浓度的发酵进行筛选而确定。下面的实施例部分提供确定最佳镍浓度的示例性方法。
额外的辅助因子和/或金属被认为可以影响一氧化碳营养细菌利用包括CO的底物的速率。在某些实施方式中，镍与其它金属和/或辅助因子例如Fe、Co和/或Zn一同提供。在某些实施方式中，提供金属和/或辅助因子，使得Ni∶Fe比例至少为1∶2；或者至少1∶1；或者至少2∶1；或者至少5∶1；或者至少10∶1；或者至少50∶1；或者至少100∶1。在某些实施方式中，提供所述金属和/或辅助因子，使得Ni∶Co比例为至少1∶1；或者至少2∶1；或者至少5∶1；或者至少10∶1；或者至少50∶1；或者至少100∶1。在某些实施方式中，提供所述金属和/或辅助因子，使得Ni∶Zn的比例为至少1∶1；或者至少2∶1；或者至少5∶1；或者至少10∶1；或者至少50∶1；或者至少100∶1。
一氧化碳摄入率与微生物培养物和/或产物例如酸和醇的生成速率有关。因此，在具体实施方式中，通过提供镍，发酵包括CO底物的微生物培养物的生长率和/或最大生长能够得到提高。同时或替代性地，根据本发明的方法，通过提供镍，发酵包括CO的底物的微生物培养物中醇的生产率和/或所生成的醇的最大浓度得到提高。
同时或替代性地，根据本发明的方法，包括CO的底物的发酵，产生醇例如乙醇的生产，没有明显数量的酸，例如乙酸盐。因此，在某些实施方式中，乙醇是发酵反应的主产物，其乙醇∶乙酸盐的比例大于10∶1；或者至少20∶1；或者至少50∶1；或者至少100∶1。在醇生产中伴随着显著减少数量的酸，例如乙酸盐，具有许多优点。在已知的体系中，乙酸作为主要的副产物生产，乙酸盐通常以一种连续的方式从生物反应器中移除。因此，需要大体积的介质来维持连续的具有所需低浓度的乙酸盐的培养物。此外，除非盐酸盐可以从溢出生物反应器的介质蒸汽中除去，所用的介质将不能在随后的产品回收中循环利用。在具体实施方式中，本发明提供一种通过发酵包括CO的底物生产醇的方法，其很少或者没有乙酸盐的生成。
根据本发明，在预定的时间点，一种或者多种金属辅助因子，例如镍，被加入到通常在生物反应器中发生的发酵反应中。应该知道到在具体时间加入的这些辅助因子中的任何一种的水平取决于因素如营养介质的起始接种后的时间、微生物的生长周期以及金属损耗的速率。辅助因子可以以盐的形式加入。通常它们会以组合物的形式加入，在组合物中，辅助因子与一种或多种稀释剂、载体和/或其它组分相结合。在本发明最简单的方式中，所述组合物由辅助因子离子/盐和水组成。根据本发明，加入一定的辅助因子将会提高微生物的CO摄入。在本发明的具体方式中，向液体介质中提供的辅助因子离子与在发酵反应(而不是与其它组分相比，辅助因子为相对更高的浓度)或者选择的补充介质中的充分匹配。所述组合物优选是缓冲的，例如，用水溶性碱缓冲至约pH 5.5或6的磷酸盐和/或乙酸盐。为了将氧从这些溶液中移除的用厌氧气体处理或者转移到厌氧气氛中之前，含有辅助因子的溶液可以用高压灭菌器或者过滤进行灭菌。
辅助因子可以在任意认为该辅助因子已经消耗至可能影响微生物对CO的摄入的点加入到发酵反应中。辅助因子可以在离散时间点或者连续的进料到生物反应器中，以计算的速率进料以确保在反应液中的浓度处于上面提及的范围内。
基于观察醇生成的平均速率、辅助因子损耗的平均速率、和/或细胞密度提高的平均速率，尤其是考虑在此提供的“实施例”，本领域技术人员能够计算在发酵方法中辅助因子连续进料的合适速率。
至于在离散的时间点加入辅助因子，需要确定如上所述的醇类生成和辅助因子损耗的平均速率并计算在发酵反应中最可能需要补充辅助因子的时间点。例如，向反应中连续提供辅助因子或在需要的时间点补充辅助因子。替代性地，需要通过在具体的时间点从生物反应器中取样测定辅助因子的水平、一种或多种发酵反应的产物(如醇和/或酸)和/或细胞密度从而积极地监测反应进程。从这些样品中收集的信息可以允许操作者作出接下来要进行的步骤的明智决定。例如，如果辅助因子和/或相关发酵产品的数量的水平或浓度低，操作者可以决定向生物反应器中引入额外的辅助因子。如果辅助因子的浓度或者预期发酵产物的水平处于其范围的较高一侧，操作者可以选择推迟向发酵反应中供应辅助因子。
虽然辅助因子在发酵液中不可能损耗至任意明显的程度，其浓度能够保持在所需的预定水平之上。发酵液中辅助因子的水平可以用本领域标准的方法进行测量。但是，作为例子，可以使用质谱、电感耦合等离子体质谱、HPLC、原子吸收质谱法或者伏安法。
细胞密度可以用本领域的标准方法进行测量。但是，作为例子，可以使用在显微镜下人工观测或者优选用分光光度计测量光密度。测量600nm的光密度(OD600nm)特别有用。
一种或多种发酵产物(酸和/或醇)的水平可以使用本领域已知的方法进行测量。作为例子，它们可以用气相色谱、高效液相色谱、酶基测定或者比色测定或者荧光测定。
金属可以用任何已知的方式加入到生物反应器中。但是，作为例子，可以通过单体泵自动加入或者使用注射器通过进样垫人工加入。同时或替代性地，辅助因子可以加入到提供给连续进料生物反应器的新鲜介质中。在这样的实施方式中，新鲜介质供给中的辅助因子将会与具体发酵方法所需的预定数量相匹配。
发酵介质
在本发明的另一个方面，提供了一种新颖的发酵介质，其含有浓度至少为10μM；或者至少50μM；或者至少100μM；或者至少500μM；或者至少1mM；或者至少3mM的镍。可以向包含适于保持微生物生长和/或产物生物合成的营养物质的液体营养介质中以至少2.5mg/L；或者至少10mg/L；或者至少100mg/L；或者至少500mg/L的浓度提供镍。在具体实施方式中，在液体营养介质中以至少2.5mg/L/g微生物细胞干重；或者至少10mg/L/g；或者至少100mg/L/g；或者至少500mg/L/g的浓度提供镍。
在本发明的另一具体实施方式中，将镍提供到包含至少Fe、Co和/或Zn的液体营养介质中。在具体实施方式中，提供镍，使得Ni∶Fe比例至少为1∶2；或者至少1∶1；或者至少2∶1；或者至少5∶1；或者至少10∶1；或者至少50∶1；或者至少100∶1。在某些实施方式中，提供所述金属和/或辅助因子，使得Ni∶Co比例为至少1∶1；或者至少2∶1；或者至少5∶1；或者至少10∶1；或者至少50∶1；或者至少100∶1。在某些实施方式中，提供所述金属和/或辅助因子，使得Ni∶Zn的比例为至少1∶1；或者至少2∶1；或者至少5∶1；或者至少10∶1；或者至少50∶1；或者至少100∶1。
应意识到可以使用一种或多种镍盐制备所述介质。优选的盐包括氯化镍、硫酸镍、碳酸镍或者乙酸镍。类似的铁盐、钴盐和/或锌盐也可用于制备所述介质。本领域普通技术人员基于镍的所需浓度和它们的分子量容易知道制备介质所需的每种盐的用量。
应意识到营养介质中也可有含有微生物生长所需或益于其生长的其它组分，就像本领域所已知的。示例的例子包括在随后标题为“实施例”部分中的详细描述。进一步的例子在前面提及的美国专利5,173,429、5,593,886和WO02/08438中提供。
介质可以根据本领域已知的标准步骤制备，例如此处示例的以及在美国专利5,173,429、5,593,886和WO02/08438中的。在使用前，如果需要，可以使用如在此示例的标为实施例的部分的标准步骤使介质成为无氧的。
现在，本发明用下面非限制性的实施例进行更为详细的阐述。
实施例
介质的制备
 复合维生素B溶液  实施例1-5的每升储备液  实施例6的每升储备液
生物素  20mg  2mg
叶酸  20mg  2mg
盐酸吡哆醇  10mg  10mg
硫胺·HCl  50mg  5mg
核黄素  50mg  5mg
烟酸  50mg  5mg
D-(*)-泛酸钙  50mg  5mg
维生素B12  50mg  0.1mg
对氨基苯甲酸  50mg  5mg
硫辛酸  50mg  5mg
 蒸馏水  至1L  至1L
  复合痕量金属溶液  实施例1-5的每升储备液 实施例6的每升储备液
次氮基三乙酸  1.5g 2g
MgSO4·7H2O  3.0g -
MnSO4·H2O  0.5g 1g
  NaCl  1.0g -
FeSO4·7H2O  0.1g -
Fe(SO4)2(NH4)2·6H2O  0.8g 0.8g
CoCl2·6H2O   0.2g   0.2g
ZnSO4·7H2O   0.2g   0.2g
CuCl2·2H2O   0.02g   0.02g
AlK(SO4)2·12H2O   0.02g -
  H3BO3   0.30g   -
NaMoO4·2H2O   0.03g   0.02g
  Na2SeO3   0.02g   0.02g
NiCl2·6H2O   0.02g   0.02g
Na2WO4·2H2O   0.02g   0.02g
  蒸馏水   至1L   至1L
实施例1-5的介质制备
pH5.5的介质制备如下。除了半胱氨酸·HCl外，将所有组分在400ml的dH2O中混合。在95％CO、5％CO2的恒定气流下，通过加热至沸腾使溶液成为无氧的并令其冷却至室温。一旦冷却，加入半胱氨酸·HCl并在将体积升至1000ml前将溶液的pH调至5.5；保持无氧贯穿于实验。
实施例6的介质制备
将所有介质组分溶于1L的dH2O中并用HCl调节pH至5.5。然后在95％CO/5％CO2下使介质沸腾、配制，并在121℃高压灭菌15分钟。在使用前不久，以0.006％(w/v)的总浓度加入还原剂半胱氨酸-HCl(4.0g/L)和Na2S(4.0g/L)的灭菌储备液。
Cr(II)溶液的制备
1L的三口烧瓶，其安装有使操作在惰性气体下进行的并且随后将预期的产品转移至合适的储备烧瓶中的气密 进口和出口。烧瓶中装入40g(0.15mol)CrCl3·6H2O、18.3g 20目的锌粒(0.28mol)和13.55g或者1mL的Hg(0.0676mol)和500mL蒸馏水。烧瓶用N2吹洗1小时后，将混合物暖至约80℃以引发反应。接下来在N2流下搅拌2小时，混合物在室温下连续搅拌另外的48小时直到反应混合物变成深蓝色溶液。将溶液转移至N2吹洗过的血清瓶中并保存在冰箱中。
实施例1-5的金属溶液的制备
使用的金属盐是FeCl3、CoCl2·6H2O和NiCl2·6H2O。将每种金属盐加入到含有50ml水的血清瓶中配制成0.1M的储备液。溶液用N2鼓泡30分钟并随后将血清瓶高温灭菌。然后储备液保持无氧以加入到介质中。
实施例6的金属溶液的制备
在生长实验中，为得到不同镍浓度，制备了含有11.8g/L NiCl2的镍储备液并在121℃高压灭菌15分钟。
微生物
实施例1-5：使用的是具有德国生物材料资源中心(DSMZ)保藏号19630菌株的识别特征的Clostridium autoethanogenum。
实施例6：获自DSMZ(Deutsche Sammlung von Mikroorganismen undZellkulturen GmbH)的Clostridium autoethanogenum DSM10061，Clostridiumcarboxidivorans DSM15243，和Clostridium ljungdahlii DSM13528。
取样和分析步骤
在所需的时间点从发酵反应中取得介质样品。介质的每次取样，注意确保没有气体进入或者溢出生物反应器。
为了确定这些实验的细胞密度，在600nm(分光光度计)测量了样品的吸光度并用外推法确定了干重。
HPLC：
使用高效液相色谱(HPLC)确认底物水平以及产物例如乙酸盐、乙醇、果糖、焦葡萄酸盐。安捷伦1100系列HPLC系统。流动相：0.0025N硫酸。流量和压力：0.800mL/min。柱子：Alltech IOA；Catalog# 9648，150×6.5mm，粒径5μM。柱温：60℃。检测器：示差折光。检测器温度：45℃。
样品制备方法：将400μL的样品+50μL的0.15M ZnSO4+50μL的0.15M Ba(OH)2加入离心管。4℃、12,000rpm下离心10分钟。将200μL上清液转移至HPLC样品瓶并向HPLC仪器中注射5μL。
实施例1 所选金属对发酵产物的影响
灭菌的234ml血清瓶用95％CO、5％CO2气体吹洗三次并且随后抽至-5psi的真空。血清瓶中装入25ml的LM33介质和并添加Cr(II)溶液(最终浓度0.4mM)。向血清瓶中选择性的加入FeCl3、NiCl2和CoCl2溶液(至最终浓度分别为1mM、0.5mM和0.5mM)，其用来自连续的生物反应器中的2ml的活性生长的Clostridium autoethanogenum培养物进行接种。血清瓶的顶部空间随后充入包括CO的气体(组成为50％CO；20％CO2；3％H2；27％N2)至30psi。血清瓶在37℃下培养并持续振荡。每隔一段时间取样并且在取样后吹洗顶部空间并补充至30psi。
结果：表1显示了几天后上面的发酵反应的代谢产物的浓度。
Figure BDA0000078207870000291
表1：在可选金属的存在下，使用C.auto生成的乙酸盐与乙醇产量的比较
LM33含有约1μM浓度的镍。其它已知的介质，用于发酵包括CO的底物，包含镍的浓度高达约8μM。显然地，在这种相对低的镍浓度，乙酸盐是主要产物。但是，当给该介质提供额外的镍、钴和铁时，总代谢产物(乙酸盐和乙醇)提高大约50％。而且，金属对乙醇生产也具有促进作用，经过80h提高总产量5倍。
实施例2A  镍的浓度在生长和代谢产物生产上的作用
灭菌的234ml血清瓶用95％CO、5％CO2气体吹洗三次并且随后抽至-5psi的真空。血清瓶中装入25ml的LM33介质。额外的NiCl2溶液有选择地加入血清瓶(至最终浓度为0.1mM和1mM)，其用来自连续的生物反应器中的1ml的活性生长的Clostridium autoethanogenum培养物19630进行接种。血清瓶的顶部空间随后充入包括CO的气体(组成为100％ CO)至30psi。血清瓶在37℃下培养并持续振荡。每隔一段时间取样并且在取样后吹洗顶部空间并恢复至30psi。
结果：表2显示了在不同的镍浓度下微生物的生长率和代谢产物的生产速率。
Figure BDA0000078207870000301
表2：使用C.auto，在变化的镍水平下，微生物生长和代谢产物生产的比较
没有额外的镍的对照发酵，生长至总微生物细胞密度大约0.5g/L，而在提高的镍浓度(超过LM330.1mM和1mM)下，细胞密度分别升高至1.1和1.2g/L。而且，在提高的镍浓度下，总代谢产物生产也提高。此外，在提高的镍浓度下，乙醇∶乙酸盐的比例显然朝着希望的乙醇移动。在0.1mM的镍浓度的情况下，30小时时，乙醇∶乙酸盐的比例大约19∶1(v/v)。这等于大约23∶1的摩尔比。
实施例2B 镍的浓度在微生物生长和微生物产量上的影响
灭菌的234ml血清瓶用95％CO、5％CO2气体吹洗三次并且随后抽至-5psi的真空。血清瓶中装入25ml的LM33介质。将NiCl2溶液(至最终浓度1mM)和果糖(3g/L)加入血清瓶，其用来自连续的生物反应器中的1ml的活性生长的Clostridium autoethanogenum培养物19630进行接种。血清瓶的顶部空间随后充入包括CO的气体(组成为100％ CO)至30psi。血清瓶在37℃下培养并持续振荡。每隔一段时间取样并且在取样后吹洗顶部空间并恢复至30psi。
结果：表3给出了随时间推移，微生物生长和从包括CO和果糖的底物的代谢产物的产量
Figure BDA0000078207870000311
表3：使用C.auto，在CO和果糖的存在下，微生物生长和代谢产物产量。
在额外的底物例如果糖的存在下，提高的镍浓度提供了良好的乙醇∶乙酸盐产物的比例。在发酵反应的早期(直至30h)，果糖被消耗并且乙醇对乙酸盐的产物比例超过9∶1。但是，当果糖损耗殆尽时，(继续的30h)，乙醇∶乙酸盐比例升至至少25∶1(v/v)或者至少30∶1(摩尔比)。
实施例4 镍对气体消耗的影响
灭菌的234ml血清瓶用95％CO、5％CO2气体吹洗三次并且随后抽至-5psi的真空。血清瓶中装入25ml的LM33介质。将NiCl2溶液(至最终浓度1mM)、果糖(30g/L)和酵母抽提物(5g/L)选择性地加入血清瓶中并将血清瓶高压灭菌。向血清瓶中任选加入Cr(II)溶液(最终浓度0.4mM)，其用来自连续的生物反应器中的1ml的活性生长的Clostridiumautoethanogenum培养物19630进行接种。血清瓶的顶部空间随后充入包括CO的气体(组成为100％ CO)至30psi。血清瓶在37℃下培养并持续振荡。每隔一段时间取样并且在取样后吹洗顶部空间并恢复至30psi。
结果：表4比较了除了包括CO的底物外，利用富含果糖/酵母抽提物(FYE)的底物时发酵反应的微生物生长和代谢物生产。
Figure BDA0000078207870000321
表4：在不同的镍浓度下，在丰富的介质中，C.auto的CO摄入和代谢产物产量的比较。注：星号表示取样后重新补气后的压力。
在18小时时，发酵反应均处在相似的生长阶段(细胞密度约为0.7-0.8g/L)。在接下来的12小时，对照发酵的生物质增加了90％。但是，含有额外镍的反应提高了约120％。令人惊奇地，在这个时间，对照发酵只消耗超过10g/L的果糖，和少量的CO。但是，含有额外镍的反应消耗了少得多的果糖(大约5g/L)，但是消耗了几乎所有可用的CO。
在这个时间，含有镍的反应也生产了超过80％的更多的代谢产物(7.6g/L乙酸盐+乙醇相对于没有额外的镍的反应的4.1g/L)。这些结果表明额外的镍提高了CO摄入从而提高了总生长和生长速率以及代谢产物产量。
实施例5 镍的浓度对微生物生长的影响
在96孔板上将包含LM33和额外的镍(1mM NiCl2)的介质连续稀释进入LM33至1mL/孔板的体积，以给出标示的额外的镍的浓度(见表5)。每个孔板用来自连续的生物反应器中的50μL的活性生长的Clostridiumautoethanogenum培养物19630进行接种。将该孔板充分混合，并从每个孔中取200μl加入一块96孔组织培养板。该板用透气封口膜进行密封并放入无氧的压力容器中。于37℃下，在接种箱中，将该容器用100％CO气体加压至30psi并且放在回旋振荡器上(150rpm)。样品在接种54小时后被分析。
结果：表5比较了C.auto的生长率和/或最终生长密度与增加的镍浓度(LM33中的镍的背景水平除外)的关系。增加的镍的浓度(至LM33+800μM)提高了微生物的生长。
Figure BDA0000078207870000331
表5：在增加的镍浓度下，C.auto的微生物生长的比较。
实施例6：镍的浓度对3种梭菌属细菌的微生物生长的作用
为了测试镍对例如Clostridium autoethanogenum DSM10061、Clostridium carboxidivorans DSM15243和Clostridium ljungdahlii DSM13528一系列的厌氧细菌的作用，在血清瓶中进行了生长实验，该血清瓶用95％CO、5％CO2气体吹洗三次并且随后抽至-5psi的真空。血清瓶中装入50ml含有不同浓度氯化镍(1μM，200μM，400μM，700μM和1000μM)的PETC介质并用来自相同预培养物的接种物进行接种。血清瓶装入含CO的气体(2％H2；30％N2；47％CO；21％CO2)至30psi的过压。所述气体在时间＝54h时移除并更新。通过测量在600nm的可见吸光度(OD600nm)和用HPLC检测的代谢产物来监测生长。
结果：表6给出了在不同的镍浓度下，Clostridium autoethanogenum(DSM10061)的微生物生产和代谢产物生产。表7给出了在不同的镍浓度下，Clostridium carboxidivorans(DSM15243)的微生物生产和代谢产物生产。表8给出了在不同的镍浓度下，Clostridium ljungdahlii(DSM13528)的微生物生产和代谢产物生产。在所有的三个发酵中，增加的镍浓度提高了微生物生长和乙醇生产。
Figure BDA0000078207870000341
表6：在增加的镍浓度下，Clostridium autoethanogenum(DSM10061)的微生物生长和代谢产物生产的比较(n.d.＝未检测到)。
Figure BDA0000078207870000352
Figure BDA0000078207870000361
表7：在增加的镍浓度下，Clostridium carboxidivorans(DSM15243)的微生物生长和代谢产物生产的比较(n.d.＝未检测到)。
Figure BDA0000078207870000362
Figure BDA0000078207870000371
表8：在增加的镍浓度下，Clostridium ljungdahlii(DSM13528)的微生物生长和代谢产物生产的比较(n.d.＝未检测到)。
为了使读者无需额外进行实验而能够实现本发明，结合某些优选实施方式对本发明进行了描述。本领域技术人员应该了解，除了具体描述的实施方式，还可以对本发明进行大量的变化和修改。应该理解本发明包括这些变化和修改。此外，题目、标题等是为帮助读者理解本文件而提供的，不应该理解成对本发明范围的限制。
本文引用的所有申请、专利和出版物的完整公开内容通过参考纳入本文。
在本说明书中对任何现有技术的参考不是，也不应该被认为是对该现有技术在任何国家在本领域中构成一般常识的一部分的承认或任何形式的暗示。
在整个说明书和随后的任何权利要求中，除非上下文另有规定，“包括”等词语应被解释为包含而不是排除，也就是说，是“包括，但不限于”。

Claims (23)

1.一种提高包括CO的底物的微生物发酵效率的方法，该方法包括向一种或多种微生物提供镍从而使CO摄入得到提高。
2.根据权利要求1的方法，其中在液体发酵介质中向微生物提供一种或多种包含镍的营养物质。
3.一种通过微生物发酵生产一种或多种酸和/或醇的方法，该方法包括步骤：
a)提供包括CO的底物；
b)在生物反应器中包括一种或多种酸和/或醇的培养物；
其中，以需要的浓度或该浓度以上的浓度向培养物提供镍，从而使酸的产量和/或醇的产量得到提高。
4.根据权利要求3的方法，其中，提供镍从而使醇和酸以至少10∶1的比例生成。
5.根据权利要求3或4的方法，其中，提供镍从而使醇和酸以至少20∶1的比例生成。
6.根据权利要求3的方法，其中，提供镍从而使醇的生成并不伴随酸的生成。
7.根据权利要求3-6任一项的方法，其中，所述醇为乙醇并且所述酸为乙酸盐。
8.根据权利要求3-7任一项的方法，其中，在液体发酵介质中，向微生物的培养物中提供包含镍的一种或多种营养物质。
9.根据权利要求2-8的方法，其中，向发酵介质中以至少10μM的浓度提供镍。
10.根据权利要求9的方法，其中，以至少100μM的浓度提供镍。
11.根据权利要求9或10的方法，其中，以至少200μM的浓度提供镍。
12.根据权利要求1-11任一项的方法，其中，在发酵介质的水溶液中以Ni(II)盐的形式提供镍。
13.根据权利要求1-12任一项的方法，其中，包括CO的底物是气态的。
14.根据权利要求13的方法，其中，包括CO的底物，包括至少约15％至约100％体积的CO。
15.根据权利要求13或14的方法，其中，包括CO的底物，包括至少约40％至约70％的CO。
16.根据权利要求13-15任一项的方法，其中，底物包括从钢厂获得的气体。
17.一种提高含有一种或多种一氧化碳营养微生物的微生物培养物的CO摄入的方法，该方法包括向微生物提供至少10μM的镍。
18.根据权利要求17的方法，其中，向所述微生物提供至少100μM的镍。
19.根据权利要求1-18任一项的方法，其中，所述微生物选自如下的组：梭状芽胞杆菌(Clostridium)、穆尔氏菌(Moorella)、火球菌(Pyrococcus)、真杆菌(Eubacterium)、脱硫肠状菌(Desulfobacterium)、氧化碳嗜热菌(Carboxydothermus)、热厌氧杆菌(Acetogenium)、醋酸杆菌(Acetobacterium)、厌氧醋菌(Acetoanaerobium)、丁酸杆菌(Butyribaceterium)和消化链球菌(Peptostreptococcus)。
20.根据权利要求19的方法，其中所述微生物为Clostridiumautoethanogenum、Clostridium carboxydivorans或者Clostridium ljungdahlii。
21.一种用于发酵包括CO的底物的发酵介质，其中，所述介质包含至少10μM的镍。
22.根据权利要求21的发酵介质，其中，所述介质包含至少100μM的镍。
23.一种根据权利要求21或者22的发酵介质，其中，所述介质进一步包括选自Fe、Mo、Se、Co、Zn、Mo和W的营养物质。
CN2009801552942A 2008-12-01 2009-11-30 改进的发酵介质 Pending CN102292447A (zh)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11901808P 2008-12-01 2008-12-01
US61/119,018 2008-12-01
US15978409P 2009-03-12 2009-03-12
US61/159,784 2009-03-12
US16067309P 2009-03-16 2009-03-16
US61/160,673 2009-03-16
PCT/NZ2009/000267 WO2010064932A1 (en) 2008-12-01 2009-11-30 Optimised fermentation media

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102292447A true CN102292447A (zh) 2011-12-21

Family

ID=42233432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009801552942A Pending CN102292447A (zh) 2008-12-01 2009-11-30 改进的发酵介质

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8354269B2 (zh)
EP (1) EP2361312B1 (zh)
KR (1) KR101417235B1 (zh)
CN (1) CN102292447A (zh)
WO (1) WO2010064932A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN107779478A (zh) * 2016-08-25 2018-03-09 中国科学院天津工业生物技术研究所 一种食气厌氧菌利用合成气发酵产醇的培养体系和培养方法
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 (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101666236B1 (ko) 2009-01-29 2016-10-13 란자테크 뉴질랜드 리미티드 알코올의 제조 방법
HUE055340T2 (hu) 2009-02-26 2021-11-29 Lanzatech New Zealand Ltd Módszerek tenyészet életképességének fenntartására
EP2449121B1 (en) 2009-07-02 2020-09-02 Lanzatech New Zealand Limited Alcohol production process
CN105755058B (zh) 2010-01-14 2021-01-15 朗泽科技新西兰有限公司 醇的制备方法
BR112013003644B1 (pt) 2010-07-28 2020-11-17 Lanzatech New Zealand Limited isolado biologicamente puro de uma bactéria clostridium autoethanogenum
CN103415618A (zh) * 2010-08-19 2013-11-27 新西兰郎泽科技公司 使用对含一氧化碳的底物的微生物发酵来生产化学物质的方法
EP2609206A4 (en) * 2010-08-26 2014-07-09 Lanzatech New Zealand Ltd PROCESS FOR THE PRODUCTION OF ETHANOL AND ETHYLENE BY FERMENTATION
EP2631298A1 (en) * 2012-02-22 2013-08-28 Evonik Industries AG Biotechnological method for producing butanol and butyric acid
US10760101B2 (en) * 2013-07-22 2020-09-01 Ineos Bio Sa Process and medium for reducing selenium levels in biomass from fermentation of co-containing gaseous substrates
US10435659B2 (en) 2014-03-11 2019-10-08 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Membrane biofilm reactors, systems, and methods for producing organic products
US9765408B2 (en) * 2014-08-12 2017-09-19 Ineos Bio Sa Process for controlling fermentation of co-containing substrates
WO2016065085A1 (en) * 2014-10-22 2016-04-28 Lanzatech New Zealand Limited Gas testing unit and method
US10995347B2 (en) * 2015-12-03 2021-05-04 Lanzatech New Zealand Limited Arginine supplementation to improve efficiency in gas fermenting acetogens
EP4349993A1 (en) 2022-10-06 2024-04-10 SecondCircle ApS Optimised fermentation of anaerobic bacteria

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007117157A1 (en) * 2006-04-07 2007-10-18 Lanzatech New Zealand Limited Microbial fermentation of gaseous substrates to produce alcohols

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4021579A (en) 1972-05-12 1977-05-03 Barrett Harold F Accelerated production of fermented alcoholic beverages
DE3204597C2 (de) 1982-02-10 1993-11-04 Licencia Holding Sa Verfahren zum kontinuierlichen reinigen von abgasen
US4533211A (en) 1983-01-31 1985-08-06 International Business Machines Corporation Frequency multiplexed optical spatial filter based upon photochemical hole burning
JPS61205478A (ja) 1985-03-08 1986-09-11 Takahashi Syuzo Honten:Goushi 密閉式醗酵タンクの醗酵制御装置
JPS6291293A (ja) 1985-10-16 1987-04-25 Hitachi Zosen Corp 嫌気性処理を主体とする廃水処理方法
JPH02312584A (ja) * 1989-05-29 1990-12-27 Kobe Steel Ltd 気泡塔型生物化学反応器
JPH0696155B2 (ja) 1989-08-25 1994-11-30 日本碍子株式会社 有機性廃水のメタン醗酵による処理方法および処理装置
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
US5593886A (en) 1992-10-30 1997-01-14 Gaddy; James L. Clostridium stain which produces acetic acid from waste gases
US5807722A (en) 1992-10-30 1998-09-15 Bioengineering Resources, Inc. Biological production of acetic acid from waste gases with Clostridium ljungdahlii
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
DE69638265D1 (de) 1996-07-01 2010-11-11 Emmaus Foundation Inc BIOLOGISCHE HESTELLUNG VON ESSIGSäURE AUS ABGASEN
US5861137A (en) 1996-10-30 1999-01-19 Edlund; David J. Steam reformer with internal hydrogen purification
US6202649B1 (en) 1996-12-02 2001-03-20 Regent Court Technologies Method of treating tobacco to reduce nitrosamine content, and products produced thereby
US6737257B2 (en) 1998-05-18 2004-05-18 Board Of Regents Of The University Of Nebraska Hyperthermophilic enzymes for industrial chemical redox reactions: a method for biofuel ethanol production
GR1003235B (el) 1998-05-22 1999-10-13 Διεργασια παραγωγης υδρογονου και ηλεκτρικης ενεργειας απο αναμορφωση βιο-αιθανολης, με χρηση κυψελιδων καυσιμου και με μηδενικη εκπομπη ρυπων
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
JP4486760B2 (ja) 1999-05-07 2010-06-23 エモース・フアンデーシヨン・インコーポレーテツド 基質が含有するガスからエタノールを生産するクロストリジウム菌株
MXPA03000711A (es) 2000-07-25 2003-06-04 Bioengineering Resources Inc Metodos para incrementar la produccion de etanol de una fermentacion microbiana.
JP3851806B2 (ja) 2001-11-06 2006-11-29 株式会社タクマ 微生物を用いた水素製造方法及び装置
CN1197488C (zh) 2002-01-22 2005-04-20 中国科学院过程工程研究所 气相双动态烟草醇化发酵方法
EP1751294A1 (en) 2004-05-26 2007-02-14 Novus Energy, LLC Ethanol production from biological wastes
US7078201B2 (en) 2004-12-01 2006-07-18 Burmaster Brian M Ethanol fermentation using oxidation reduction potential
ITBO20050217A1 (it) 2005-04-08 2006-10-09 Enrico Petazzoni Cattura della co2 da gas esausti e suo uso nella digestione anaerobica di materiale organico
EP2018174A4 (en) * 2006-04-13 2010-03-31 Ambrozea Inc COMPOSITIONS AND METHODS FOR PRODUCING FERMENTATION PRODUCTS AND RESIDUES
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
WO2009022925A1 (en) 2007-08-15 2009-02-19 Lanzatech New Zealand Limited Processes of producing alcohols
NZ560757A (en) 2007-10-28 2010-07-30 Lanzatech New Zealand Ltd Improved carbon capture in microbial fermentation of industrial gases to ethanol
CA2703622C (en) 2007-11-13 2014-12-16 Lanzatech New Zealand Limited Clostridium autoethanogenum strain and methods of use thereof to produce ethanol and acetate
WO2009064201A2 (en) 2007-11-13 2009-05-22 Lanzatech New Zealand Limited Use of carriers in microbial fermentation
KR101312107B1 (ko) 2008-03-12 2013-09-27 란자테크 뉴질랜드 리미티드 미생물 알콜 생산 방법
US20110300593A1 (en) 2008-12-01 2011-12-08 Lanzatech New Zealand Limited Optimised fermentation media
KR101666236B1 (ko) 2009-01-29 2016-10-13 란자테크 뉴질랜드 리미티드 알코올의 제조 방법
HUE055340T2 (hu) 2009-02-26 2021-11-29 Lanzatech New Zealand Ltd Módszerek tenyészet életképességének fenntartására
EP2449121B1 (en) 2009-07-02 2020-09-02 Lanzatech New Zealand Limited Alcohol production process

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007117157A1 (en) * 2006-04-07 2007-10-18 Lanzatech New Zealand Limited Microbial fermentation of gaseous substrates to produce alcohols

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DIEKERT ET AL.: "The Effect of Nickel on Carbon Monoxide Dehydrogenase Formation in Clostridium Thermoaceticum and Clostridium Formicoaceticum", 《FEMS MICROBIOLOGY LETTERS》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
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
CN107779478A (zh) * 2016-08-25 2018-03-09 中国科学院天津工业生物技术研究所 一种食气厌氧菌利用合成气发酵产醇的培养体系和培养方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2361312A4 (en) 2012-05-30
WO2010064932A1 (en) 2010-06-10
KR20110132315A (ko) 2011-12-07
KR101417235B1 (ko) 2014-07-08
EP2361312B1 (en) 2014-10-22
US8354269B2 (en) 2013-01-15
EP2361312A1 (en) 2011-08-31
US20110294177A1 (en) 2011-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102292447A (zh) 改进的发酵介质
CN102361989B (zh) 醇的生产方法
AU2012396327B2 (en) A fermentation process
KR101715417B1 (ko) 배양체 생존능력을 유지시키는 방법
CN107858381A (zh) 醇生产方法
US20130045517A1 (en) Fermentation of waste gases
US20110269197A1 (en) Alcohol production process
AU2011316899B2 (en) Methods and systems for the production of alcohols and/or acids
KR102011540B1 (ko) 발효 방법
CN106507678A (zh) 用于丙酮酸盐衍生产物的生产和控制的发酵方法
EP2920316B1 (en) A fermentation process
US20110250629A1 (en) Alcohol production process
AU2011255662B2 (en) Alcohol production process

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C53 Correction of patent of invention or patent application
CB02 Change of applicant information

Address after: Oakland, New Zealand

Applicant after: LANZATECH NEW ZEALAND LTD.

Address before: Oakland, New Zealand

Applicant before: Lanzatech New Zealand Ltd.

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20111221

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication