CN106062160A - 提取用于生产生物燃料的脂质的方法 - Google Patents

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Abstract

用于从发酵培养液提取适于生产生物燃料的脂质的方法和系统可以包括加热以预处理发酵培养液从而易于从培养液中的含油微生物提取产物。此外或可替换地，可以用包含淀粉酶、1‑4甘露糖苷酶、和1‑3甘露糖苷酶的酶组合来分解含油微生物的细胞壁。可回收残余的培养液水分并用作洗涤加工原料的吸入水(imbibition water)以提取糖。

Description

提取用于生产生物燃料的脂质的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求申请日为2013年12月20日的序列号为61/918,850的美国临时专利申请的权益。
合作研究协议的各方名称
出于确定现有技术的目的，BP Biofuels UK Limited和BiosciencesCorporation之间于2008年12月18日在生物燃料领域中执行了一项合作研究协议。同样出于确定现有技术的目的，BP Biofuels UK Limited和Martek Biosciences Corporation之间于2009年8月7日在生物燃料领域中执行了一项合作研究协议。同样出于确定现有技术的目的，BP Biofuels UK Limited和DSM Biobased Products and Services B.V.之间于2012年9月1日在生物燃料领域中执行了一项合作研究协议。
技术领域
本发明涉及针对提取用于生物燃料生产的材料的方法和系统。本发明的方面涉及从含油微生物提取材料。
发明背景
已开发了一些用于将原料转化为生物燃料的技术。然而，即使有这些技术上的进步，仍然需要并渴求改进将可再生碳源转变为燃料的经济可行性。
植物油来源的生物燃料可能具有益处，例如其是可再生的、生物可降解的、无毒的，并且在一些情况下既不含硫也不含芳香族化合物。但植物油来源的生物燃料一个潜在的缺点是高成本，其大多数是缘于植物油原料的成本。因此，生物燃料生产的经济方面至少在某种程度上受到了植物油原材料的成本，以及植物油原材料受限的供应的限制。
用于在营养产品中使用的脂质可以在微生物中产生。例如，藻类中脂质的生产可以包括培育藻类，将其干燥，并从其提取细胞内脂质。从微生物之内提取材料可以是困难的。
类似地，酵母(包括油性酵母)具有多糖细胞壁来保护其抵抗环境压力，如剪切力、渗透压失衡、干燥、捕食者，等等。保护性的细胞壁使得收获油性酵母中能转化为生物燃料的细胞内代谢物(如脂质)变得困难。
用异养微生物采用水或溶剂提取段(extraction section)将糖转化为生物燃料是可能的，其中部分的微生物溶解于水或另一溶剂中，从而使产物脂质能从发酵培养液去除或直接回收。可以用机械力、热力、渗透压力、和酶促力的组合从油性生物的内隔室回收产物，产生由轻脂质、去脂生物质、和水残留物及其他细胞残留物组成的多相产物流。单次经过(once-through)加工通常产生相当的废物和/或副产物流。
需要且渴求用于从含油微生物提取材料的方法和系统，其产生高产量/得率(yield)的用非溶剂/水提取技术提取的材料。还需要和渴求用于从含油微生物提取材料的方法和系统，其将残余加工流再循环，而不是依赖于单次经过加工。
发明概述
本发明涉及用于从含油微生物提取材料的方法和系统，以及用于从提取的材料生产生物燃料的方法和系统。
根据一些实施方案，温度可以用作预处理步骤以提高提取来自油性生物的产物的产量/得率。更具体而言，从全发酵培养液提取适于生产生物燃料的脂质的方法可以包括预处理全发酵培养液，所述预处理通过将所述培养液加热至大于约90℃，如约90℃至约150℃，或约100℃至约150℃，或约110℃至约150℃，或约120℃至约150℃，或约130℃至约150℃的温度进行，其中所述培养液含有含油微生物，并随后从所述含油微生物提取产物。可以加热全发酵培养液多于约3小时。在一些实施方案中，通过将含有含油微生物的全发酵培养液在少于60分钟内从45℃加热至80℃以将所述含有含油微生物的全发酵培养液在45℃至80℃之间所花费的时间减至最小。此外或可替换地，可以以约0.1至约80摄氏度每分钟的平均速率加热所述全发酵培养液。在这个过程中，可以通过添加酸或碱来调整所述全发酵培养液的pH。
在进一步的实施方案中，可以将所述全发酵培养液冷却至大于约60℃、或大于约70℃、或大于约80℃、或大于约85℃、或大于约90℃以允许进一步等温(恒温)加工，如应用机械破坏。可以以约1至约80摄氏度每分钟的平均速率所述全发酵培养液。可以以约10cm每秒至约240cm每秒的叶轮尖端速度搅拌所述全发酵培养液。可以在加热后干燥所述全发酵培养液。
在一些实施方案中，在预处理过程中可以将含有所述全发酵培养液的系统中的压强维持在约10psi至约150psi，或约20psi至约150psi，或约30psi至约150psi，或约50psi至约150psi。
在所述预处理过程中含有所述全发酵培养液的系统中可以存在盐，其在系统中导致估计约0.01M至约2M的离子强度。所述全发酵培养液可以包含与浓度大于0.05g/L的盐和离子相关的粗制糖源。所述盐和离子可以包括Na、K、Ca、Mg、Zn、和氯化物、硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐，及其组合。这些盐和离子可以积累至0.5至40g/L的浓度。此外，在当产物从机械和/或静电聚并器(coalescer)中的含油微生物释放时，已经存在的盐和离子可以帮助通过促进聚并(coalescence)、絮凝(flocculation)、密度变化和/或将形成的乳液去稳定化而回收油相。
本文的方法还可以包括将所述含油微生物进行裂解，导致液滴或碎片粒度分布，其中至少80％或至少95％的体积的释放产物油滴和碎片具有直径大于0.1um的尺寸。此外，可以通过以大于120cm/s的叶轮尖端速度混合来作为连续相回收所述油和细胞碎片液滴。
在将油性细胞壁分解后，例如可以从所述油性细胞壁收获细胞内代谢物(包含脂质)。可以将所述细胞内代谢物转化为生物燃料，如生物来源的柴油。可以将收获所述细胞内代谢物后剩余的水性提取流出物进行再循环。可以用再循环的提取水作为吸入水用于洗涤加工原料以提取糖。
在预处理后，可以对发酵培养液减压并冷却以在进一步加工之前浓缩培养液中的固体。此外或可替换地，在预处理后，可以包括蒸发器或干燥器以产生带有细胞的浓缩的湿培养液或干混合物。可以添加溶剂至干细胞或裂解发酵培养液以形成混合物。所述溶剂可以包括己烷，十二烷，癸烷，柴油，一种或多种醇，或其组合。可以搅拌所述裂解发酵培养液和溶剂的混合物以从含油微生物接触或提取油。可以从所述裂解发酵培养液分离溶剂和油，如通过使用离心机来进行分离。可以使所述溶剂和油反应以使至少一部分的油转化为燃料组分。此外，可以将所述溶剂和残余的油转化为包含生物燃料的燃料。可以将用过的培养液用作作物的肥料、动物饲料、酵母提取物、酵母水解产物、或碳源/营养源。
在一些实施方案中，含有含油微生物的全发酵培养液可以包含糖原料。所述含有含油微生物的全发酵培养液和糖原料可以包含约50至约250克脂质每升发酵罐培养液，约0至约50克糖每升发酵罐培养液，约0至约40克盐每升发酵罐培养液，和约10至约100克无脂质干生物质每升发酵罐培养液。
根据一些实施方案，作为预处理的一部分，所述方法还可以包括对含有含油微生物的全发酵培养液进行巴氏消毒，例如将所述全发酵培养液加热到约40℃至约80℃约1分钟至约3小时来进行。相比之下，在预处理加热过程中，可以将全发酵培养液保持在约90℃至约150℃，或约100℃至约150℃，或约110℃至约150℃，或约120℃至约150℃，或约130℃至约150℃的温度约30分钟至约18小时，或多于3小时至约18小时，或多于3小时至约8小时。可以在加热间隔过程中搅拌所述全发酵培养液。可以将酸、碱、或酸和碱二者添加至所述全发酵培养液。
可以将全发酵培养液经过珠磨机、均质机、孔板、高剪切混合机、或其他剪切力或机械破坏设备至少一次、两次、或更多次。在一些实施方案中，可以于约70℃至约100℃搅拌所述容器中的全发酵培养液，任选包括回流约1至约60小时。可以将盐，如NaCl，KCl，K2SO4，或Na2SO4添加至所述容器中的全发酵培养液，或是可以在原位产生所述盐，例如通过添加NaOH或KOH，加H2SO4。例如，可以添加例如多至按重量计约2％的盐。可以添加酸或碱以将所述容器中的全发酵培养液的pH调整到约3至约11。上文列出的酸和碱的组合所产生的热还可以有助于减少加热培养液所需的能量。可以通过合适的固-液-液分离方案从含水发酵培养液分离脂质，所述方案包括一个或多个步骤如重力分离、水力旋流器、过滤器、和/或离心机。可通过离心从所述全发酵培养液分离低于20％脂肪酸的油。这种提取适于生产微生物油的脂质的方法可产生人工低金属的油，因为水性提取(aqueous extraction)工艺浓缩了发酵培养液中的金属，与油相比其比率至少为2。该方法还可包括用残留培养液水将生物质固体再循环。
含油微生物可以包含按重量计至少40％脂肪。例如，所述含油微生物可以是含油酵母细胞。
根据一些实施方案，可以用包含淀粉酶，1-4甘露糖苷酶，和1-3甘露糖苷酶的酶组合来分解含油微生物的油性细胞壁。所述酶组合还可以包含至少一种辅助酶，即硫酸酯酶，蛋白酶，壳多糖酶，或这些酶的任何组合。淀粉酶可以特异性针对α1-4连接的葡萄糖。所述酶组合包含按重量计约5％至约30％的淀粉酶、按重量计约5％至约45％的1-4甘露糖苷酶,按重量计约5％至约45％的1-3甘露糖苷酶，或这些参数的任何组合。所述酶组合还可以包含至少一种辅助酶，如硫酸酯酶，蛋白酶，壳多糖酶，或这些酶的任何组合。所述酶组合可与近玫色锁掷酵母MK29404(Sporidiobolus pararoseus MK29404)一起使用。如上文所述，在分解油性细胞壁后，例如可以从所述油性细胞壁收获细胞内代谢物(包括脂质)。
根据一些实施方案，从全发酵培养液提取适于生产生物燃料的脂质的方法可以包括对含有含油微生物的全发酵培养液应用酶组合以分解所述含油微生物的细胞壁，其中所述酶包括淀粉酶，1-4甘露糖苷酶，和1-3甘露糖苷酶，随后从所述含油微生物回收产物。所述酶组合还可以包含至少一个辅助酶，如硫酸酯酶，蛋白酶，壳多糖酶，或这些酶的任何组合。淀粉酶可以特异性针对α1-4连接的葡萄糖。所述酶组合可以包含按重量计约5％至约30％的淀粉酶、按重量计约5％至约45％的1-4甘露糖苷酶、按重量计约5％至约45％的1-3甘露糖苷酶，或这些参数的任何组合。
所述方法还可以包括在分解细胞壁后从含油微生物收获细胞内代谢物，如脂质。所述细胞内代谢物可以转化为生物燃料，如生物来源的柴油。此外，可以将收获所述细胞内代谢物后剩余的水性提取流出物进行再循环。可以用再循环的提取水作为吸入水用于洗涤加工原料以提取糖。
根据一些实施方案，从含水发酵培养液提取适于生产生物燃料的脂质的方法可以包括从所述含水发酵培养液提取脂质，其中所述培养液含有含油微生物或甘蔗，或含油微生物和甘蔗二者，留下生物质固体和残余的培养液水；和用所述残余的培养液水作为吸入水用于洗涤加工原料以提取糖。所述方法还可以包括对所述含水发酵培养液进行巴氏消毒，如通过将所述含水发酵培养液加热到约40℃至约80℃约1分钟至约3小时来进行巴氏消毒。在一些实施方案中，所述方法可以包括将所述含水发酵培养液加热到约90℃至约150℃，或约100℃至约150℃，或约110℃至约150℃，或约120℃至约150℃，或约130℃至约150℃的温度并将所述培养液在选择的范围内保持约30分钟至约18小时，或多于3小时至约18小时，或多于3小时至约8小时。可以在加热间隔过程中搅拌所述含水发酵培养液。可以添加酸、碱、或酸和碱二者至所述含水发酵培养液。可以将所述含水发酵培养液经过珠磨机或其他其他机械破碎设备一次、两次、或更多次。
附图简述
所附的附图并入本文并构成本说明书的一部分，其描绘了本发明的实施方案，与说明书一起用来解释本发明的特征、优点、和原理。在附图中：
图1是工艺流程图，其描绘了水提取工艺的一个实施方案，其使用温度预处理并包括酵母提取物的生产。
图2是工艺流程图，其描绘了整合的糖-至-柴油工艺的一个实施方案，其包括再循环。
图3是工艺流程图，其描绘了实施例2中使用的水性提取工艺。
图4是实施例3中的裂解后释放的油和细胞碎片的粒度分布的图示。
图5是实施例3中的油产物回收后的油和细胞碎片的粒度分布的图示。
发明详述
本发明提供用于从含油微生物提取材料的方法和系统，以及用于从提取的材料生产生物燃料的方法和系统。从微生物生产生物燃料可以相对于从植物(包括油籽)生产生物燃料具有许多优势，如循环周期短，劳力需求少，不依赖季节和温度，以及更容易放大。
如下文更详述的，在油提取之前通过直接加热培养液至相对较高的温度来预处理发酵培养液能增加从含油微生物提取的油的量，所述提取通过热降解细胞壁结构来进行，从而增加通透性并且油能更容易地扩散。此外或可替换地，可以用包含淀粉酶，1-4甘露糖苷酶，和1-3甘露糖苷酶的酶组合来分解含油微生物的油性细胞壁。在本文所述的任何方法中，可以将脂质去除后剩余的水性提取流出物进行再循环至前端糖回收操作。
如本文所用的，术语“预处理(pre-treat)”和“预处理(pre-treatment)”意指在从微生物内物理分离任何材料之前在所述微生物上实施的工艺步骤。
如本文所用的，术语“可再生材料”优选为意指至少部分来源于至少能部分由天然生态循环和/或资源所更换的来源和/或工艺的物质和/或物品。可再生材料可以广泛包括例如化学品，化学中间体，溶剂，粘合剂，润滑剂，单体，寡聚物，聚合物，生物燃料，生物燃料中间体，生物汽油，生物汽油共混原料，生物柴油，绿色柴油，可再生柴油，生物柴油共混原料，生物馏出物，生物炭(biochar)，生物焦炭(biocoke)，生物油，可再生的建筑物料，等等。更具体举例而言，所述可再生材料可以包括但不限于如下的一个或多个：甲烷，乙醇，正丁醇，异丁醇，2-丁醇，脂肪醇，异丁烯，异戊二烯，甘油三酯，脂类，脂肪酸，乳酸，乙酸，丙二醇，丁二醇。根据一些实施方案，所述可再生材料可以包括一种或多种生物燃料组分。例如，所述可再生材料可以包括醇(如乙醇，丁醇，或异丁醇)，或脂质。在一些实施方案中，所述可再生材料可以来源于活生物，如藻类、细菌、真菌，等等。根据一些实施方案，所述可再生材料是脂质，如碳链长度概貌(profile)至少某种程度上与菜籽油相似的脂肪酸。
术语“生物燃料”优选为意指适于用作燃料和/或火源的至少部分来源于可再生来源的组分和/或流(streams)。生物燃料可以持续生产和/或具有减少净碳排放的和/或没有净碳排放(总碳循环周期)至大气，如与化石燃料相比时。根据一些实施方案，可再生来源可以包括例如从地下开采或钻探出的材料。在一些实施方案中，可再生来源可以包括单细胞生物、多细胞生物、植物、真菌、细菌、藻类、耕作农作物、非耕作农作物、木材，等等。
根据一些实施方案，可再生来源包括微生物。生物燃料可以适于用作运输燃料，如用于陆地交通工具、海洋交通工具、航空交通工具，等等。更具体而言，所述生物燃料可以包括汽油、柴油、喷气燃料、煤油，等等。生物燃料可以适于用于产生能量(powergeneration)，如提升蒸汽(raising steam)，用合适的热转移介质来交换能量，产生合成气(syngas)，产生氢，发电，等等。根据一些实施方案，所述生物燃料是生物柴油和石油柴油的共混物。
如本文所用的，术语“生物柴油”和“生物来源的柴油”可互换地使用，且意指适于直接使用和/或共混于柴油汇集物(diesel pool)和/或来源于可再生源的鲸蜡烷供应物的组分或流。合适的生物柴油分子可以包括脂肪酸酯。生物柴油可用于压燃式发动机，如汽车柴油内燃机，卡车重载柴油发动机，等等。作为选择地，生物柴油还可以用于燃气涡轮机，加热器，锅炉，等等。根据一些实施方案，生物柴油和/或生物柴油共混物满足或符合工业上可接受的燃料标准，如B5、B7、B10、B15、B20、B40、B60、B80、B99.9、B100、等等。
如本文所用的，术语“脂质”意指油，脂肪，蜡，油脂，胆固醇，甘油酯，甾醇，磷脂，脑苷脂，脂肪酸，脂肪酸相关化合物，衍生化合物，其他油性物质，等等。脂质通常包含相对高的能量含量，例如基于重量而言。
如本文所用的，术语“微生物”意指微观的生物，其可以是单细胞(单细胞的)，细胞簇，或多细胞的相对复杂的生物。微生物可以包括藻类、真菌(包括酵母)、细菌、蓝细菌(蓝藻)、原生生物，等等。
在一个实施方案中，所述微生物可以是真菌界的单细胞成员，例如酵母。可以使用的含油真菌的例子包括但不限于牧草红酵母(Rhodotorula ingeniosa)或近玫色锁掷酵母(Sporidiobolus pararoseus)，以及来自如下属的成员：曲霉属(Aspergillus)、念珠菌属(Candida)、隐球菌属(Cryptococcus)、德巴利酵母属(Debaromyces)、拟内孢霉属(Endomycopsis)、镰孢属(Fusarium)、地霉属(Geotrichum)、生丝毕赤酵母属(Hyphopichia)、油脂酵母属(Lipomyces)、毛霉属(Mucor)、青霉属(Penicillium)、毕赤酵母属(Pichia)、拟酵母属(Pseudozyma)、根霉属(Rhizopus)、红酵母属(Rhodotorula)、红冬孢酵母属(Rodosporidium)、掷孢酵母属(Sporobolomyces)、Starmerella、有孢圆酵母属(Torulaspora)、丝孢酵母属(Trichosporon)、威克汉姆酵母(Wickerhamomyces)、耶氏酵母属(Yarrowia)、接囊菌属(Zygoascus)、和Zygolipomyces。更具体而言，所述含油真菌可以包括例如任何如下：Apiotrichum curvatum、蜂生念珠菌(Candida apicola)、Candidabombicola、橄榄念珠菌(Candida oleophila)、念珠菌属菌种(Candida sp.)、热带念珠菌(Candida tropicalis)、浅白隐球菌(Cryptococcus albidus)、弯曲隐球菌(Cryptococcuscurvatus)、陆生隐球菌(Cryptococcus terricolus)、汉逊德巴利酵母(Debaromyceshansenii)、Endomycopsis vernalis、Geotrichum carabidarum、Geotrichumcucujoidarum、Geotrichum histendarum、林生地霉(Geotrichum silvicola)、麦生地霉(Geotrichum vulgare)、Hyphopichia burtonii、产油油脂酵母(Lipomyces lipofer)、Lipomyces orentalis、斯达油脂酵母(Lipomyces starkeyi)、四孢子油脂酵母(Lipomycestetrasporous)、墨西哥毕赤酵母(Pichia mexicana)、球红冬孢酵母(Rhodosporidiumsphaerocarpum)、圆红冬孢酵母(Rhodosporidium toruloides)、红酵母属菌种(Rhodotorula sp.)、橙黄红酵母(Rhodotorula aurantiaca)、Rhodotorula dairenensis、流散红酵母(Rhodotorula diffluens)、胶粘红酵母(Rhodotorula glutinus)、Rhodotorula glutinis、纤细红酵母(Rhodotorula gracilis)、牧草红酵母(Rhodotorulagraminis)、小红酵母(Rhodotorula minuta)、胶红酵母(Rhodotorula mucilaginosa)、胶红酵母(Rhodotorula mucilaginosa)、深红酵母(Rhodotorula rubra)、Rhodotorulaterpenoidalis、Rhodotorula toruloides、浅红掷孢酵母(Sporobolomycesalborubescens)、Starmerella bombicola、戴尔有孢圆酵母(Torulaspora delbruekii)、Torulaspora pretoriensis、产油球拟酵母(Torulopsis lipofera)、球拟酵母属菌种(Toruposis sp.)、贝雷丝孢酵母(Trichosporon behrend)、Trichosporon brassicae、头状丝孢酵母(Trichosporon capitatum)、皮状丝孢酵母(Trichosporon cutaneum)、Trichosporon domesticum、赖巴克丝孢酵母(Trichosporon laibachii)、Trichosporonloubieri、Trichosporon montevideense、茁牙丝孢酵母(Trichosporon pullulans)、丝孢酵母属菌种(Trichosporon sp.)、Wickerhamomyces canadensis、解脂耶氏酵母(Yarrowialipolytica)、Zygoascus meyerae、和Zygolipomyces lactosus。
本文所述的提取方法可以应用于几乎所有含油微生物。所述微生物可以在任何合适的条件下运作，发挥功能，和/或生存，所述条件如厌氧，好氧，光合，异养，等等的条件。根据一些实施方案，所述酵母可以培养在异养的有空气存在的条件下。
如本文所用的，术语“含油/油性的(oleaginous)”意指带油的、含油的和/或产油的脂质、脂肪和/或其他油样的物质。含油可以包括产生微生物总重量的按重量计至少约百分之20的油、按重量计至少约百分之30的油、按重量计至少约百分之40的油、按重量计至少约百分之50的油、按重量计至少约百分之60的油、按重量计至少约百分之70的油、按重量计至少约百分之80的油，等等的微生物。含油可以意指在培养、脂质积累、收获条件处等等过程中的微生物。
可以从全发酵培养液提取适于用于生产生物燃料的微生物，所述全发酵培养液含有含油微生物的富油微生物细胞。根据一些实施方案，所述全发酵培养液可以包含糖原料。例如，所述全发酵培养液可以包含约50至约250克脂质每升发酵罐培养液，约0至约50克糖每升发酵罐培养液，约0至约40克盐每升发酵罐培养液，和约10至约100克无脂质干生物质每升发酵罐培养液。在一些实施方案中，所述含油微生物可以包含按重量计至少40％脂肪，按重量计约40％至约80％脂肪，或重量计约50％至约75％脂肪。
在热预处理之前可以对所述全发酵培养液以使细胞酶失活并消除生产微生物的存活以避免在储存时复制。巴氏消毒还提供充分控制措施来将目的产物的损害减至最小，在这种情况下也可以通过使脂肪酶失活来进行。巴氏消毒还可以通过如下方法来进行：将全发酵培养液加热至低于约90℃(如约40℃至约80℃)低于3小时(如约1分钟至约正好低于3小时)。
如所述，可以来通过用热来预处理全发酵培养液以增加提取的油的量。所述全发酵培养液的预处理包括热处理伴随加工pH的同时变化，其意在影响细胞壁组成中的热-化学变化。更具体而言，通过将所述培养液直接加热至大于90℃的温度(例如约90℃至约150℃，或约91℃至约150℃，或约100℃至约150℃，或约110℃至约150℃，或约120℃至约150℃，或约130℃至约150℃的温度)大于3小时，细胞壁结构经历了热降解，其增加细胞壁的通透性，从而使油能在随后从含油微生物的产物提取过程中更容易地分散。变化的确切性质取决于生产菌株的细胞壁化学性质。对于油性酵母，已观察到预处理导致的包含细胞壁的糖类(单体)的释放。例如，伴随用叶轮温和搅拌将全发酵培养液保持在121℃正好超过3小时至约8小时，可以通过增加细胞的多孔性来提供80-85％可提取率(extractability)。虽然不是必要的，但可以将系统排放至大气以通过蒸发促使发酵培养液浓缩从80％降低至70％水含量。为了将脂肪分解活性减至最小，可能需要将含有含油微生物的全发酵培养液在45℃至80℃所花费的时间减至最小。可以通过在低于60分钟内将所述含有含油微生物的全发酵培养从45℃加热至80℃来实现所述减至最小。在一些实施方案中，可以以约0.1至约80摄氏度每分钟的平均速率加热所述全发酵培养液。
在预处理期间，还可以通过添加酸或碱来调整全发酵培养液的pH。例如，通过首先添加酸然后添加碱，这种处理可以导致油的早期释放。通过使用试剂和其他酸，用酸、碱、盐、或酸、碱、或盐的任何组合可以将pH调整至约0.5至14的范围内的任何水平。例如，可以添加酸将pH调整到约3.0至约6.0。又例如，可以添加碱将调整到约8.0至约10.5。在一些实施方案中，在预处理过程中盐可以存在于含有所述全发酵培养液的系统中，在系统中产生估算为约0.01M至约2.0M的离子强度。预处理步骤是工艺中最激进的(aggressive)延长的热处理步骤，并且大多数的化学反应发生在这个阶段过程中。随后的机械裂解步骤将油释放至相对惰性的无反应性的环境中。可以将经过该预处理的发酵培养液在少于8小时内聚并，合适的是伴随4小时的超过90℃的额外加热以及单独混合。相比之下，单独经过巴氏消毒的培养液可能需要大量的额外混合，如多于8小时的额外混合，在90℃以允许对油相的分离。
根据一些实施方案，全发酵培养液可以包含粗制糖源，其与浓度大于约0.05g/L的盐和离子相关。如本文所用的，术语“粗制糖”意指含有一个或多个二糖或单糖的糖提取物，其来源于复杂的可再生原料(包括甘蔗、甜高粱、和糖甜菜)或浓缩形式的糖提取物，包括糖汁、原汁、稠汁、和糖蜜。粗制糖可以含有大于15wt％直到95wt％的二糖和单糖与形成残余物的水、盐、矿物质、原料残留物、和复杂生物质的任何组合。或者，粗制糖可以描述为在干物质中含有60％-99％的糖单体对其他固体的比率。干物质的其他非糖组分可以包括盐、矿物质、原料残留物、和复杂生物质。
这些与粗制糖源相关的盐和离子可以包括Na,K、Ca、Mg、Zn、Cu、Mn、Fe、Co、和氯化物、硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐，及其组合。因此，可以将这些盐和离子引入高于微生物的发酵生长所需浓度的浓度。例如，所述盐和离子可以积累至0.5至40g/L的浓度。尤其独特的是钾和钙，其可以积累至比大多数其他元素更高的浓度并且与通常的发酵培养液基质不同。这些独特的特性可以促进脂质和水相的分离。更具体而言，钾浓度适当地高于钠浓度。在一些实施方案中，钙浓度可以大于1g/L。在一些实施方案中，钾浓度可以大于2.5g/L。在组合的(built-up)浓度处，当产物油从微生物细胞释放时，引入的盐和离子帮助通过聚并回收油相。此外，在组合的浓度处，引入的盐和离子消除了对额外的盐和离子的需要，通常需要所述额外的盐和离子来帮助通过聚并回收油相，即诱导剂(inducer)或去乳化剂。因此，发酵培养液在聚并阶段过程中以及其他下游步骤过程中可以含有与预处理过程中相同的离子比率或浓度。例如，发酵培养液可以在聚并期间具有0.5至40g/L的盐和离子浓度。
可以将改进提取的添加剂的盐添加至发酵培养液，或添加至糖源的洗涤水，或发酵培养液和糖源的洗涤水二者。与盐和离子一道，还可以将营养饲料，粗制的和纯化的营养源，氮或碳，粗制的或部分精制的糖源，和/或不同水源添加至发酵培养基。
当在含有粗制糖的发酵培养液上实施提取方法时，可以回收粗制油，所述粗制油与利用全干生物质和/或溶剂来回收粗制油的提取技术相比金属和无机元素低，如Na、K、P、Ca、Mg、Zn，等等。
同样在预处理过程中，可以在含有全发酵培养液的系统中维持约10psi至约150psi，或约20psi至约150psi，或约30psi至约150psi，或约50psi至约150psi的压强。如果用蒸汽喷射器将系统保持在真空下的话，这种有效温度和压强可以更低。
在加热后，可以将全发酵培养液冷却或干燥，或冷却和干燥二者，以允许进一步的等温(恒温)加工。更具体而言，本文的“等温加工”意指不需要额外加热或冷却的加工。对于冷却和/或干燥而言，例如可以将全发酵培养液冷却至大于约60℃，或大于约70℃，或大于约80℃，或大于约85℃，或大于约90℃。还可以将发酵培养液减压与冷却组合以在进一步加工之前浓缩培养液中的固体。进一步加工可以包括应用机械破碎，其使用例如如下的设备进行一次经过、两次经过或更多次经过：珠磨机、均质机、孔板、高剪切混合机、压制机(press)、挤出机(extruder)、压力破碎、湿磨、干磨、或其他剪切力或机械破坏设备。例如，两次经过珠磨机可以提供大于90％的可提取率。进一步添加酸可以促进聚并。例如，可以将全发酵培养液以约0.2至约80，或约0.2至约1摄氏度每分钟的平均速率进行冷却。此外或可替换地，可以用闪蒸器(flash evaporator)来浓缩培养液中的固体。
为了提供额外的搅拌，例如可以在容器中于约70℃至约100℃的温度搅拌全发酵培养液，其任选地包括回流约1至约60小时，从而提供60至85％油回收。如果需要的话，可以保持以约10至约300cm每秒，或约120至约240cm每秒的叶轮尖端速度搅拌全发酵培养液。这种搅拌可以用例如径向或轴向流式叶轮(如拉什顿叶轮(Rushton impeller)或海用叶轮(marine impeller))的任何有利组合来进行。任选地，在搅拌过程中还可以进行进一步的温度调整、pH调整、盐添加或这些行为的任何组合。例如，可以在容器中向全发酵培养液添加多至按重量计约2％的盐，如NaCl、KCl、K2SO4、或Na2SO4，或是作为选择地，可以将在原位产生所述盐，例如通过添加NaOH或KOH，加H2SO4来产生。又例如，可以添加酸或碱将容器中全发酵培养液的pH调整到约3至约11。从上文列出的酸和碱的组合产生的热还可以有助于降低加热所述培养液所需的能量。
作为额外的预处理步骤，可以对含油微生物进行裂解，其产生油体(oil body)和细胞碎片粒度分布，其中至少80％或至少95％体积的释放产物油体和碎片具有直径大于0.1um的尺寸，所述直径是穿过所述液滴、颗粒、或体的最大距离。可以用粒度分析仪(Particle Size Analyzer)来测量所述直径，所述粒度分析仪可从Malvern InstrumentsLtd of Worcestershire,UK获得。更具体而言，热预处理有助于裂解，其在生物质一旦被消化掉时释放油。由于这种粒度分布，可以容易地通过单一混合聚并步骤以连续相回收所述油和细胞碎片液滴，所述混合是在例如3英寸(7.62cm)拉什顿型叶轮上以大于120cm每秒的叶轮尖端速度进行的。聚并的脂质可以产生聚并的脂质粒度分布，例如其中至少80％或至少95％体积的聚并的脂质具有直径大于40um的尺寸。
在加热后可以将溶剂添加至干细胞或裂解发酵培养液以形成混合物。合适的溶剂的例子包括己烷，十二烷，癸烷，柴油，醇，极性溶剂，非极性溶剂，及其组合。然后可以搅拌混合物以允许溶剂接触并从含油微生物的全细胞提取油。在一段合适的时间后，可以分离流，如通过离心机、沉降槽、旋流(cyclone)，或这些技术的任意组合，以从发酵培养液分离溶剂和油。然后可以使所述溶剂和油流反应以将油转化为燃料组分，然后将溶剂和油的残余物转化为包含生物燃料的燃料。这种提取适于生产微生物油的脂质的方法产生人工低金属的油，因为水提取工艺浓缩了发酵培养液中的金属，与油相比其比率至少为2。
由本文所述热预处理产生的残余的生物成分(biomeal)和用过的培养液可以包括水溶液中的细胞壁多糖和蛋白，包括基质和产生的盐，以及去溶剂化的细胞壁碎片，无论是裂解的或未裂解的。残余的去脂生物成分或用过的培养液可以用作例如作物的肥料、动物饲料、酵母提取物、或碳源/营养源。更具体而言，由于发酵培养液中高水平的钾，可以将用过的培养液再循环为钾源以肥料形式用于糖领域(sugar fields)或其他作物。使用水工艺，残余生物成分可以是与非水工艺产生的残余生物成分相比更佳的形式，用于这些其他潜在的用途。
图1描绘了水提取工艺的一个例子，所述工艺施用温度预处理且包括酵母提取物的生产。所述工艺用发酵培养液10开始，可以(任选地)向其添加碱12。当在容器14中将发酵培养液10加热至121℃并维持该温度约8小时时，可以(任选地)添加酸16。在加热处理后，随即在冷却设备20中将预处理的培养液18冷却(例如，如通过快速冷却(flash-cooling))至60℃，并在该过程中释放水蒸气22。然后将浓缩的培养液24转移至离心机26，其将培养液24分离为油流28和水提取残余流30。其他类型的分离技术(如沉降槽或旋流)也可以单独或互相组合使用。将水提取残余流30引向加压器32(或蒸发器)，来自压力的水34从其释放，并且形成酵母饼36并将其向水解器38前进，所述水解器38中添加酸40。结果是水解的酵母饼42。
可以对其实施本文的工艺的微生物包括但不限于藻类、真菌、和细菌。例如，合适的真菌可以包括油性酵母，如属于红酵母属、拟酵母属、或锁掷酵母属的那些。
根据一些实施方案，所述酵母属于近玫色锁掷酵母(Sporidiobolus pararoseus)属。在一个具体实施方案中，公开的微生物是对应于ATCC保藏号PTA-12508的微生物(MK29404(Dry1-13J)株)。在另一个具体实施方案中，所述微生物是对应于ATCC保藏号PTA-12509的微生物(MK29404(Dry1-182J)株)。在另一个具体实施方案中，所述微生物是对应于ATCC保藏号PTA-12510的微生物(MK29404(Dry1-173N)株)。在另一个具体实施方案中，所述微生物是对应于ATCC保藏号PTA-12511的微生物(MK29404(Dry55)株)。在另一个具体实施方案中，所述微生物是对应于ATCC保藏号PTA-12512的微生物(MK29404(Dry41)株)。在另一个具体实施方案中，所述微生物是对应于ATCC保藏号PTA-12513的微生物(MK29404(Dry1)株)。在另一个具体实施方案中，所述微生物是对应于ATCC保藏号PTA-12515的微生物(MK29404(Dry1-147D)株)。在另一个具体实施方案中，所述微生物是对应于ATCC保藏号PTA-12516的微生物(MK29404(Dry1-72D)株)。
酵母具有多肽细胞壁来保护它们抵抗环境压力，如剪切力、渗透压失衡、干燥、捕食者，等等。保护性的细胞壁使得收获油性酵母中能转化为生物燃料的细胞内代谢物(如脂质)变得困难。
糖苷酶可用于分解多肽，从而用于降解酵母细胞壁。糖苷酶通常对多糖内的特定糖以及单体糖之间的特定连接是有作用的。例如，它们能区分α-1-4连接的葡萄糖(直链淀粉)和β-1-4连接的葡萄糖(纤维素)。然而，酵母不是全部由相同的多糖组成的，而是在糖单体的类型和比率上以及单糖之间的连接类型上相差很大。
因此，最适于细胞壁降解的糖苷酶的混合物取决于生物体。在糖-至-柴油转化中使用的一个具体的油性酵母(近玫色锁掷酵母MK29404Dryl)具有尤其新的细胞壁结构。许多酵母中普遍的结构连接是β-1-3葡聚糖。然而，MK29404Dryl仅显示出极少的1-3连接的葡萄糖，代之以α-1-4葡聚糖作为主要的糖连接。酵母细胞壁的另一个普遍组分是甘露糖，其通常由1-6连接的甘露糖单体组成。相比之下，MK29404dryl含有的1-6-甘露糖非常少，而是含有1-3和1-4连接的甘露糖二者。
由于MK29404Dryl酵母细胞壁的具体组成，需要特定的酶组合来有效地降解该微生物细胞壁。已发现包含淀粉酶，1-4甘露糖苷酶，和1-3甘露糖苷酶的酶组合对于分解含油微生物(包括MK29404Dryl)的油性细胞壁特别有效。具体而言，所述酶组合可以包含按重量计约5％至约30％，或约6％至约25％，或约7％至约20％的淀粉酶；按重量计约5％至约45％，或约10％至约35％，或约15％至约30％的1-4甘露糖苷酶；和按重量计约5％至约45％，或约10％至约35％，或约15％至约30％的1-3甘露糖苷酶。
所述酶组合还可以包含一种或多种辅助酶，如蛋白酶，硫酸酯酶，壳多糖酶，或这些酶的任何组合，以提高酶性能和脂质回收。
在用酶组合分解含有含油微生物的全发酵培养液内的油性细胞壁之前或之后，可以对所述全发酵培养液进行如上文所述的热预处理。更具体而言，可以将培养液加热到约90℃至约150℃的温度超过3小时。
在用酶组合分解含有含油微生物的全发酵培养液内的油性细胞壁之后，可以从所述油性细胞壁收获细胞内代谢物。合适的所述细胞内代谢物含有脂质。提取的脂质可以用于生产生物燃料，例如生物来源的柴油。
更具体而言，如下文进一步详述的，可以添加溶剂(如己烷，十二烷，癸烷，柴油，醇，或这些溶剂的任何组合)至干细胞或裂解发酵培养液以形成混合物。可以搅拌所述培养液和溶剂的混合物以从油性细胞壁接触并提取油。随后可以例如通过使用离心机从培养液分离所述溶剂和油。可以使所述溶剂和油反应以使至少一部分的油转化为燃料组分。可以将所述溶剂和残余的油转变为燃料，即生物燃料。还可以将用过的培养液用作作物的肥料、动物饲料、酵母提取物、酵母水解产物、或碳源/营养源。
如下文进一步详述的，可将收获细胞内代谢物后剩余的任何水性提取流出物再循环。例如，可用再循环的提取水作为吸入水用于洗涤加工原料以提取糖。
图2是整合的糖-至-柴油工艺流程，其显示了脂质去除后剩余的水性提取流出物是如何再循环至前端糖回收操作的。更具体而言，将再循环的提取水用作吸入水用于洗涤加工原料以提取糖。此类整合是有益的，因为在给料物质上实现了更大的产量/得率，以及废物管理资金和加工成本的减少。
虽然对于再循环废物流通常是感兴趣的，但关键是在工艺流程内鉴定适当的再循环点，其将回收值增至最大，同时还要考虑到再循环是如何影响整合的工艺流程的动力学和最佳操作的。
如上文所述，可以将糖转化为生物燃料(包括柴油)，其是用例如异养微生物用水提取段来进行的，由此直接从含水发酵培养液移除并回收产物脂质。通过热力、机械力、渗透压力、和酶促力的组合从油性生物的内部组分回收产物，其产生含有较不粘稠的脂质、残余的培养液水、和去脂生物质的多相产物流。如图2中所示，可以将残余的培养液水再循环并用作吸入水用于洗涤加工原料来提取糖。
图2的工艺流程显示了甘蔗100和吸入水102给料至磨104。从磨104将糖溶液106给料至处理设备108，同时将甘蔗渣110分离出来。从处理设备108将MEV(多效蒸发器)原料112送至蒸发器114，同时将泥渣(mud)116分离出来。从蒸发器114，将蒸汽/气体118给料至种子发酵设备124，同时将浓缩的糖流120给料至主发酵设备126，并将水122分离出来。随着浓缩的糖流120，将空气128也添加至主发酵设备126。从主发酵设备126，将培养液130给料至水性提取设备134，同时释放水蒸气和CO2 132。从水性提取设备134，将产物油136分离出来，将蒸发水138释放，并将废水140再循环至吸入水流102中。表1显示了主流的样品流量级(flow magnitudes)以及图2的糖-至-柴油工艺流程中的组分。基于表1中的数据计算出了40％的吸入水减少，而该减少可归因于再循环废水。此外，计算出了对甘蔗渣的5％的固体补充，其也可归因于再循环废水。
表1：糖-至-柴油工艺流程中主流和组分的流量级
糖 水 油 甘蔗渣 生物成分 总计
甘蔗 140 660 185 985
吸入水 300 300
甘蔗渣 1.4 185 185 371
糖溶液(Sugar soln) 138.6 775 914
泥渣 10 10
MEV原料 138.6 765 904
VG流 140 140
浓缩糖(Conc sugar) 138.6 156 295
水 469 469
水蒸气(Water vap) 20.3 20
培养液 1.386 174 35 8.75 220
废水 1.386 103.56 5.25 8.75 119
产物油 0.92 29.75 31
蒸发的水(Evap water) 70 70
将废水再循环为吸入水的一部分产生了多重预料不到的益处，包括：
1.回收有机碳，其能进一步转变为产物(参见益处5)
2.从非脂质生物质和降低的(reduced)第一目的营养饲料(例如氨)至少部分回收有机和无机营养物
3.通过与甘蔗渣共混合(comingling)从溶液分离未还原的非脂质生物质
4.通过共混合甘蔗渣和未回收的非脂质生物质得到额外的锅炉料(boiler feed)和能量产生
5.降低发酵操作的严格性，其通过再循环允许更大的有机碳滑动(slippage)和回收(参见益处1)
6.优化糖流106和120，其用作针对种子和主发酵罐的特定料流
7.通过使用再循环水用于吸入而降低新鲜水需求
8.降低废物处理的资金和操作成本
再循环流可以在前述方法中实施，以提高关键成分的回收和转变和提高总效率。例如，在从含水发酵培养液提取适于生产生物燃料的脂质的方法中(其中所述培养液含有含油微生物或甘蔗，或含油微生物和甘蔗二者)，可以对所述含水发酵培养液进行巴氏消毒，如通过将所述含水发酵培养液加热到约40℃至约80℃约1分钟直至接近3小时来进行巴氏消毒。可以对所述含水发酵培养液进行热预处理，所述热预处理是通过将所述培养液加热到约90℃至约150℃，或约100℃至约150℃，或约110℃至约150℃，或约120℃至约150℃，或约130℃至约150℃的温度约30分钟至约18小时，或多于3小时至约18小时，或多于3小时至约8小时来进行的。可以在加热间隔过程中搅拌所述含水发酵培养液。可以括添加酸、碱或酸和碱二者至所述含水发酵培养液。可以将所述含水发酵培养液经过珠磨机或其他机械设备至少一次、或至少两次、或更多次。可以在容器中于约70℃至约100℃在回流下搅拌所述含水发酵培养液约1至约60小时。还可以添加盐(如按重量计2％的盐，如NaCl、KCl、K2SO4、或Na2SO4)至容器中的含水发酵培养液，或者可以在原位产生所述盐，例如通过添加NaOH或KOH，加H2SO4来产生。可以添加酸或碱来将容器中的含水发酵培养液的pH调整到约3至约11。可以通过合适的固-液-液分离策略从含水发酵培养液分离脂质，所述策略包括一个或多个步骤如重力分离、水力旋流器、过滤器、和/或离心机，留下生物质固体和残余的培养液水。可以用残余的培养液水作为吸入水用于洗涤加工原料以提取糖。此外，可以将生物质固体与残余的培养液水一起再循环。
例如，可以通过使用氢化处理或转酯作用以将脂质转化为生物燃料。
根据一些实施方案，本发明还可以针对用于生产生物燃料的制造设备。根据一些实施方案，所述制造设备包括脂质提取单元。此外，所述制造设备可以包括热预处理单元。在一些实施方案中，所述制造设备可以包括使其能够再循环残留的培养液水的装置。
根据一些实施方案，本发明可以针对可再生材料或生物燃料，或可再生材料和生物燃料二者，其根据本文所述的任何方法而制得。
根据一些实施方案，本文的方法可以导致微生物的油提取产量/得率的增加。例如，该方法可以导致微生物的油提取产量/得率增加至少约10个重量百分点。根据一些实施方案，所述油提取产量/得率的增加可以是至少约10个重量百分点、至少约15个重量百分点、或至少约20个重量百分点.
实施例
用于表征所述微生物性能的一个度量标准是脂肪酸可提取率，或FAE。根据本发明任何微生物的FAE可以根据下式来计算：
其中b是细胞破碎之后的总生物质，通常以克来测量；
C生物质是细胞破碎之前的FAME的百分比，其中C生物质以总克数FAME相对于(over)总克数生物质来计算；如本文所用的，术语“FAME”意指脂肪酸甲酯。
C生物成分是细胞破碎之后FAME的百分比，其中C生物成分以总克数FAME相对于总克数生物成分来计算；并且
l是细胞破碎之后但在油回收步骤之前的油的总质量，通常以克来测量。从微生物或发酵培养液获得这些值在本领域普通技术人员的能力之内。
根据一些实施方案，本文所述方法可以导致微生物的油或脂肪酸可提取率指数的增加。例如，所述方法可以导致微生物的FAE指数增加至少约10个重量百分点。
在一些实施方案中，在用己烷回收油后，测量油的质量(L)。在用己烷回收油后还测量FAME。在一些实施方案中，在FAME测量之前在样品上进行如本领域所知的真空蒸发。
根据本发明任何微生物的提取产量/得率可以通过下式计算：
其中B是细胞破碎之前的总生物质，通常以克来测量；
C生物质是细胞破碎之前的FAME的百分比，其中C生物质以总克数FAME相对于总克数生物质来计算；
C油是细胞破碎和油回收之后FAME的百分比，其中C油以总克数FAME相对于总克数油来计算；以及
L是细胞破碎和油回收之后油总质量，通常以克来测量。从微生物或发酵培养液获得这些测量值在本领域普通技术人员的能力之内。
根据一些实施方案，本文所述的方法可以导致微生物的油提取产量/得率的增加。例如，该方法可以导致微生物的油提取产量/得率增加至少约10个重量百分点。
实施例1
使用含有糖汁的复杂糖源的油性酵母株发酵产出了未经巴氏消毒的全培养液用于进一步加工。通过在容器中将所述全培养液于30分钟内从27℃加热至80℃并在80℃保持3小时，对其进行巴氏消毒。经巴氏消毒的培养液显示出16.8％的脂肪酸可提取率(FAE)。在台式离心机中以4500rpm(4000g)将巴氏消毒的未裂解培养液离心5分钟时，没有可回收的油相。
将巴氏消毒的培养液的等分试样在带有夹套(jacketed)并配有2个拉什顿叶轮的20L罐中于106℃预处理8小时。温度从26℃升至106℃在约45分钟发生，其速率为约1.8℃/分钟。预处理的培养液显示出脂肪酸可提取率升高(80.75％)。在台式离心机中以4500rpm将巴氏消毒的未裂解培养液离心5分钟时，没有可回收的油相。结果显示于表2中。
表2：实施例1的水提取条件和结果
巴氏消毒的和预处理的培养液各自以不同的流速裂解，即在KDL Pilot珠磨机(1.4L容器，用0.5mm二氧化硅-氧化锆介质填充至85％填满体积)中以80ml/分钟或380ml/分钟经过1次或2次。预处理的培养液以最小的磨中停留时间超过了巴氏消毒的培养液的脂肪酸可提取率(FAE)。以最高速(380ml/分钟)经过1次的预处理的培养液的可提取率与以最低速(80ml/分钟)经过多次来加工的巴氏消毒的培养液的可提取率是相当的。
将具有～95％脂肪酸可提取率的巴氏消毒的或预处理的裂解培养液的样品(200-300g)用3N硫酸调整至pH 4。以成批模式在回流(带有搅拌棒的500ml Erlenmeyer烧瓶)下将样品聚并。通过在台式离心机中以4500rpm(4000g)离心15-50ml等分试样5分钟来监测聚并。
在离心时聚并的培养液显示出明显不同的分离油层，其较低层包含用过的培养液。预处理的裂解培养液的聚并在16小时内完成。巴氏消毒的裂解培养液需要超过40小时来聚并。
离心管顶部从回收油层以评估提取产量/得率。预处理的培养液的提取产量/得率为84.1％而巴氏消毒的培养液的提取产量/得率为69.9％。
油质量一般通过经滴定的游离脂肪酸(FFA)水平来确定。从巴氏消毒的培养液和预处理的培养液二者回收的粗制油的游离脂肪酸水平是相似的(1.2-1.3％)。
实施例2
使用含有糖汁的复杂糖源的油性酵母株发酵产出了未经巴氏消毒的全培养液用于进一步加工。本实施例的流程图示于图3中。如图3中所示，用方案来提取未经巴氏消毒的全培养液210，所述方案包括在搅拌的带有夹套的容器214中于80℃将所述培养液210巴氏消毒3小时。然后用硫酸将巴氏消毒的培养液216调整至pH 4并将其送至预处理阶段218，在121℃，30psi(15psig)的压强8小时。用1.8℃分钟的温度斜坡(temperature ramp)来加热培养液；以0.23℃/分钟的速率冷却培养液。然后将预处理的培养液220送至裂解阶段222，用珠磨机以200ml/分钟进行两次经过。然后将裂解的培养液224送至聚并阶段226，其处于90℃，70％湿度的充分搅拌釜中。然后将聚并的培养液228送至固-液分离阶段230，其中通过二相(two-phase)或三相(three-phase)离心来离心所述聚并的培养液228以回收粗制油232。该工艺还产出用过的培养液相(其被分离至用过的重相234中)，以及多种组合的(assorted)固体流236。
通过ICP分析来分析了未经巴氏消毒的全培养液的样品中、回收的油中以及各个排出流(包括用过的重相和固体)中的金属浓度。未经巴氏消毒的全培养液中与回收的粗制油中金属的浓度比率显示，起始全培养液具有回收自所述工艺的油的至少两倍的金属浓度(排除Si和Cu)。回收自所述工艺的粗制油与全发酵培养液相比显著地耗尽了Na、Mg、P、K、Ca、Mn、Fe、和Zn。
回收自所述提取工艺的粗制油与提取后从该工艺排出的其他流也显著地耗尽了Na、Mg、P、K、Ca、Mn、Fe、和Zn，所述其他流例如用过的重相和固体。
表3：全培养液对回收自水性提取工艺的粗制油中的金属浓度比较
实施例3
在搅拌的容器中将油性酵母株的全发酵培养液加热至121℃4小时。其后将培养液冷却至60℃并经珠磨机(KDL Pilot,Glen Mills,NJ)分别以3个不同流速(380ml/分钟、200ml/分钟、和80ml/分钟)运行裂解以释放细胞内油产物。在磨制机中裂解后释放的油的粒度分布和细胞碎片显示于图4中。所有可测量的裂解细胞和油滴体积均超过0.1微米，说明了在进一步的加工中使用如离心的工艺来分离油和固相的潜力。
油级分中的油产物可以通过在80℃或更高温度混合来回收。以380ml/m裂解的5L各个培养液被置于用两个3英寸(7.62cm)拉什顿叶轮混合的容器中。以150rpm的搅拌器速度(尖端速度＝60cm/s，Tower NBS16)或以500rpm的搅拌器速度(尖端速度＝200cm/s，Tower NBS17)混合裂解培养液。在6小时混合结束时的油和细胞碎片的分布显示于图5中。来自容器以500rpm，200cm/s的尖端速度的产物在台式(bench top)离心机中以4500rpm(4000g)离心5分钟时显示了明显的分离的油相。来自容器以150rpm，60cm/s的尖端速度的产物未显示出游离油并且在离心时呈现出乳化相。
对本领域技术人员显而易见的是，在不偏离本发明的范围或主旨前提下，可以对本发明的结构和方法进行多种修改和变化。具体而言，任何一个实施方案的描述可以任意地与其他实施方案的描述组合以产生两个或更多个要素或限定的组合和/或变化。通过考虑本文公开的本发明的说明书和实践，本发明的其他实施方案对于本领域技术人员会是显而易见的。意欲将说明书和实施例仅看作例示性，而本发明真正的范围和精神通过所附的权利要求书来指示。

Claims (112)

1.一种从全发酵培养液提取适于生产生物燃料的脂质的方法，包括：
预处理所述全发酵培养液，所述预处理通过将所述培养液加热至约90℃至约150℃，或约100℃至约150℃、或约110℃至约150℃、或约120℃至约150℃、或约130℃至约150℃的温度来进行，其中所述培养液含有含油微生物；和
随后从所述含油微生物提取产物。
2.权利要求1的方法，其包括加热所述全发酵培养液约30分钟至约18小时，或多于约3小时至约18小时，或多于3小时至约8小时。
3.权利要求1或2的方法，其包括通过将所述含有含油微生物的全发酵培养液在少于60分钟内从45℃加热至80℃而将所述含有含油微生物的全发酵培养液在45℃至80℃之间所花费的时间减至最小。
4.前述权利要求任一项的方法，包括以约0.1至约80摄氏度每分钟的平均速率加热所述全发酵培养液。
5.前述权利要求任一项的方法，其进一步包括通过添加酸或碱调整所述全发酵培养液的pH。
6.前述权利要求任一项的方法，其进一步包括将所述全发酵培养液冷却至大于约60℃、或大于约70℃、或大于约80℃、或大于约85℃、或大于约90℃以允许进一步等温加工。
7.权利要求6的方法，其中所述进一步等温加工包括应用机械破碎。
8.前述权利要求任一项的方法，其包括以约0.2至约80摄氏度每分钟的平均速率冷却所述全发酵培养液。
9.前述权利要求任一项的方法，其进一步包括在加热后干燥所述全发酵培养液。
10.前述权利要求任一项的方法，其进一步包括以约10cm每秒至约240cm每秒的叶轮尖端速度搅拌所述全发酵培养液。
11.前述权利要求任一项的方法，其进一步包括在预处理过程中将含有所述全发酵培养液的系统中的压强维持在约10psi至约150psi，或约20psi至约150psi，或约30psi至约150psi，或约50psi至约150psi。
12.前述权利要求任一项的方法，其中在所述预处理过程中在含有所述全发酵培养液的系统中存在盐，其在所述系统中导致约0.01M至约2M的离子强度。
13.前述权利要求任一项的方法，其进一步包括将所述含油微生物进行裂解，产生液滴或碎片粒度分布，其中至少80％体积的释放产物油滴和碎片具有直径大于0.1um的尺寸。
14.前述权利要求任一项的方法，其进一步包括将所述含油微生物进行裂解，产生液滴或碎片粒度分布，其中至少95％体积的释放产物油滴和碎片具有直径大于0.1um的尺寸。
15.权利要求14的方法，其进一步包括通过以大于120cm/s的叶轮尖端速度混合来作为连续相回收所述油和细胞碎片液滴。
16.前述权利要求任一项的方法，其中可通过将发酵培养液在超过90℃再加热30分钟至约8小时而在少于8小时内将经过预处理的发酵培养液进行聚并。
17.前述权利要求任一项的方法，其中所述提取过程以与油相比至少2的比率浓缩所述全发酵培养液中的金属。
18.前述权利要求任一项的方法，其包括将所述方法实施于粗制糖并回收金属和无机元素较低的粗制油，所述金属和无机元素较低是与利用全干生物质和/或溶剂以回收粗制油的提取技术相比。
19.前述权利要求任一项的方法，其中所述全发酵培养液包含与浓度>0.05g/L的盐和离子相关的粗制糖源。
20.权利要求19的方法，其中所述盐和离子选自下组：Na、K、Ca、Mg、Zn、和氯化物、硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐，及其组合。
21.权利要求19的方法，其中所述盐和离子包括钾、钙，或其组合。
22.权利要求19至21任一项的方法，其中所述盐和离子累积至0.5至40g/L的浓度。
23.权利要求19至22任一项的方法，其中所述盐和离子包含浓度比钠更高的钾。
24.权利要求19至22任一项的方法，其中所述盐和离子包含浓度大于1g/L的钙。
25.权利要求19至23任一项的方法，其中所述盐和离子包含浓度大于2.5g/L的钾。
26.权利要求19至25任一项的方法，其中当产物从含油微生物释放时，所述盐和离子帮助通过聚并回收油相。
27.权利要求26的方法，其中所述发酵培养液在聚并过程中包含0.5至40g/L的盐和离子浓度。
28.权利要求26的方法，其中所述聚并导致聚并的脂质粒度分布，其中至少80％体积的聚并的脂质具有直径大于40um的尺寸。
29.权利要求26的方法，其中所述聚并导致聚并的脂质粒度分布，其中至少95％体积的聚并的脂质具有直径大于40um的尺寸。
30.前述权利要求任一项的方法，其还包括在加热之后对所述发酵培养液减压，并冷却所述全发酵培养液以在进一步加工之前浓缩培养液中的固体。
31.前述权利要求任一项的方法，其还包括在加热后添加溶剂至干细胞或裂解发酵培养液以形成混合物。
32.权利要求31的方法，其中所述溶剂选自下组：己烷，十二烷，癸烷，柴油，醇，及其组合。
33.权利要求31或32的方法，其还包括搅拌所述裂解发酵培养液和溶剂的混合物以从含油微生物接触并提取油。
34.权利要求33的方法，其还包括从所述裂解发酵培养液分离所述溶剂和油。
35.权利要求34的方法，其包括用离心机从所述裂解发酵培养液分离所述溶剂和油。
36.权利要求34或35的方法，其还包括使所述溶剂和油反应以使至少一部分的油转化为燃料组分。
37.权利要求36的方法，其还包括将所述溶剂和残余的油转化为包含生物燃料的燃料。
38.权利要求34至37任一项的方法，其还包括将用过的培养液用作作物的肥料、动物饲料、酵母提取物、酵母水解产物、或碳源/营养源。
39.前述权利要求任一项的方法，其中含有所述含油微生物的全发酵培养液包含糖原料。
40.权利要求39的方法，其中所述含有含油微生物的全发酵培养液和糖原料包含约50至约250克脂质每升发酵罐培养液，约0至约50克糖每升发酵罐培养液，约0至约40克盐每升发酵罐培养液，和约10至约100克无脂质干生物质每升发酵罐培养液。
41.前述权利要求任一项的方法，其中所述含油微生物包含按重量计至少40％脂肪。
42.前述权利要求任一项的方法，其还包括对含有所述含油微生物的全发酵培养液进行巴氏消毒。
43.权利要求42的方法，其包括通过将所述全发酵培养液加热到约40℃至约80℃约1分钟至约3小时而对所述全发酵培养液进行巴氏消毒。
44.权利要求43的方法，其还包括将所述全发酵培养液保持在约90℃至约150℃，或约100℃至约150℃，或约110℃至约150℃，或约120℃至约150℃，或约130℃至约150℃的温度约30分钟至约18小时，或多于3小时至约18小时，或多于3小时至约8小时。
45.权利要求44的方法，其还包括在加热间隔过程中搅拌所述全发酵培养液。
46.权利要求44或45的方法，其还包括添加酸至所述全发酵培养液。
47.权利要求44至46任一项的方法，其还包括添加碱至所述全发酵培养液。
48.权利要求44至47任一项的方法，其还包括将所述全发酵培养液经过珠磨机、均质机、孔板、高剪切混合机、压制机、挤出机、压力破碎、湿磨、干磨、或其他剪切力或机械破坏设备至少一次。
49.权利要求48的方法，其包括将所述全发酵培养液经过珠磨机、均质机、孔板、高剪切混合机、压制机、挤出机、压力破碎、湿磨、干磨、或其他剪切力或机械破碎设备至少两次。
50.权利要求48或49的方法，其还包括在容器中于约70℃至约100℃搅拌所述裂解发酵培养液约1至约60小时。
51.权利要求50的方法，其还包括添加盐至所述容器中的裂解发酵培养液。
52.权利要求51的方法，其包括添加多至按重量计约2％的所述盐。
53.权利要求51或52的方法，其中所述盐是NaCl，KCl，K2SO4，Na2SO4，或衍生自至少一个NaOH和KOH加H2SO4的组合。
54.权利要求50至53任一项的方法，其还包括添加碱以将所述容器中的裂解发酵培养液的pH调整到约3至约11。
55.权利要求51至54任一项的方法，其还包括通过离心从所述全发酵培养液分离低于20％游离脂肪酸的油。
56.前述权利要求任一项的方法，其中所述含油微生物是含油酵母细胞。
57.前述权利要求任一项的方法，其还包括用酶组合来分解所述含油微生物的油性细胞壁，其中所述酶包括淀粉酶，1-4甘露糖苷酶，和1-3甘露糖苷酶。
58.权利要求57的方法，其中所述酶组合还包含至少一个选自下组的辅助酶：硫酸酯酶，蛋白酶，和壳多糖酶。
59.权利要求57或58的方法，其中所述淀粉酶特异性针对α1-4连接的葡萄糖。
60.权利要求57至59任一项的方法，其中所述酶组合包含按重量计约5％至约30％的淀粉酶。
61.权利要求57至60任一项的方法，其中所述酶组合包含按重量计约5％至约45％的1-4甘露糖苷酶。
62.权利要求57至61任一项的方法，其中所述酶组合包含按重量计约5％至约45％的1-3甘露糖苷酶。
63.权利要求57至62任一项的方法，其还包括在将所述油性细胞壁分解后从所述油性细胞收获细胞内代谢物。
64.权利要求63的方法，其中所述细胞内代谢物包含脂质。
65.权利要求63或64的方法，其还包括将所述细胞内代谢物转化为生物燃料。
66.权利要求63至65任一项的方法，其还包括将收获所述细胞内代谢物后剩余的水性提取流出物进行再循环。
67.权利要求66的方法，其还包括用再循环的提取水作为吸入水用于洗涤加工原料以提取糖。
68.一种用于微生物细胞壁降解的酶组合，其包含：
淀粉酶；
1-4甘露糖苷酶；和
1-3甘露糖苷酶。
69.权利要求68的酶组合，其中所述淀粉酶特异性针对α1-4连接的葡萄糖。
70.权利要求68或69的酶组合，其还包含至少一种选自下组的辅助酶：硫酸酯酶，蛋白酶，和壳多糖酶。
71.权利要求68至70任一项的酶组合，其中所述组合与近玫色锁掷酵母MK29404(Sporidiobolus pararoseus MK29404)一起使用。
72.权利要求68至71任一项的酶组合，其包含按重量计约5％至约30％的淀粉酶。
73.权利要求68至72任一项的酶组合，其包含按重量计约5％至约45％的1-4甘露糖苷酶。
74.权利要求68至73任一项的酶组合，其包含按重量计约5％至约45％的1-3甘露糖苷酶。
75.一种从全发酵培养液提取适于生产生物燃料的脂质的方法，包括：
将酶组合应用于含有含油微生物的全发酵培养液以分解所述含油微生物的细胞壁，其中所述酶包括淀粉酶，1-4甘露糖苷酶，和1-3甘露糖苷酶；和
随后从所述含油微生物提取产物。
76.权利要求75的方法，其中所述酶组合还包含至少一种选自下组的辅助酶：硫酸酯酶，蛋白酶，和壳多糖酶。
77.权利要求75或76的方法，其中所述淀粉酶特异性针对α1-4连接的葡萄糖。
78.权利要求75至77任一项的方法，其中所述酶组合包含按重量计约5％至约30％的淀粉酶。
79.权利要求75至78任一项的方法，其中所述酶组合包含按重量计约5％至约45％的1-4甘露糖苷酶。
80.权利要求75至79任一项的方法，其中所述酶组合包含按重量计约5％至约45％的1-3甘露糖苷酶。
81.权利要求75至80任一项的方法，其还包括在将所述细胞壁分解后从所述含油微生物收获细胞内代谢物。
82.权利要求81的方法，其中所述细胞内代谢物包含脂质。
83.权利要求81或82的方法，其还包括将所述细胞内代谢物转化为生物燃料。
84.权利要求81至83任一项的方法，其还包括将收获所述细胞内代谢物后剩余的水性提取流出物进行再循环。
85.权利要求84的方法，其还包括用再循环的提取水作为吸入水用于洗涤加工原料以提取糖。
86.权利要求75至85任一项的方法，其还包括预处理所述全发酵培养液，所述预处理通过将所述培养液加热到约90℃至约150℃，或约100℃至约150℃，或约110℃至约150℃，或约120℃至约150℃，或约130℃至约150℃的温度来进行。
87.权利要求75至86任一项的方法，其还包括添加溶剂至所述干细胞或裂解发酵培养液以形成混合物。
88.权利要求87的方法，其中所述溶剂选自下组：己烷，十二烷，癸烷，柴油，醇，及其组合。
89.权利要求87或88的方法，其还包括搅拌所述培养液和溶剂的混合物以从含油酵母细胞接触并提取油。
90.权利要求89的方法，其还包括从所述培养液分离所述溶剂和油。
91.权利要求90的方法，其包括用离心机从所述培养液分离所述溶剂和油。
92.权利要求90或91的方法，其还包括使所述溶剂和油反应以使至少一部分的油转化为燃料组分。
93.权利要求92的方法，其还包括将所述溶剂和残余的油转化为包含生物燃料的燃料。
94.权利要求75至93任一项的方法，其还包括将用过的培养液用作作物的肥料、动物饲料、酵母提取物、酵母水解产物、或碳源/营养源。
95.一种从含水发酵培养液提取适于生产生物燃料的脂质的方法，包括：
从所述含水发酵培养液提取脂质，其中所述培养液含有含油微生物，留下生物质固体和残余的培养液水；和
用所述残余的培养液水作为吸入水用于洗涤加工原料以提取糖。
96.权利要求95的方法，其还包括对所述含水发酵培养液进行巴氏消毒。
97.权利要求96的方法，其包括通过将所述含水发酵培养液加热到约40℃至约80℃约1分钟至约3小时而对所述含水发酵培养液进行巴氏消毒。
98.权利要求95至97任一项的方法，其包括将所述含水发酵培养液加热约30分钟至约18小时，或多于3小时至约18小时，或多于3小时至约8小时。
99.权利要求98的方法，其还包括将所述含水发酵培养液保持在约90℃至约150℃，或约100℃至约150℃，或约110℃至约150℃，或约120℃至约150℃，或约130℃至约150℃的温度约30分钟至约18小时，或多于3小时至约18小时，或多于3小时至约8小时。
100.权利要求99的方法，其还包括在加热间隔过程中搅拌所述含水发酵培养液。
101.权利要求95至100任一项的方法，其还包括添加酸至所述含水发酵培养液。
102.权利要求95至101任一项的方法，其还包括添加碱至所述含水发酵培养液。
103.权利要求95至102任一项的方法，其还包括将所述含水发酵培养液经过珠磨机、均质机、孔板、高剪切混合机、压制机、挤出机、压力破碎、湿磨、干磨、或其他剪切力或机械破坏设备至少一次。
104.权利要求103的方法，其包括将所述含水发酵培养液经过珠磨机、均质机、孔板、高剪切混合机、压制机、挤出机、压力破碎、湿磨、干磨、或其他剪切力或机械破碎设备至少两次。
105.权利要求95至104任一项的方法，其还包括在容器中于约70℃至约100℃搅拌所述裂解发酵培养液约1至约60小时。
106.权利要求105的方法，其还包括添加盐至所述容器中的裂解发酵培养液。
107.权利要求106的方法，其包括添加多至按重量计约2％的所述盐至所述容器中的裂解发酵培养液。
108.权利要求106或107的方法，其中所述盐是NaCl或Na2SO4。
109.权利要求105至108任一项的方法，其还包括添加碱以将所述容器中的裂解发酵培养液的pH调整到约3至约11。
110.权利要求95至109任一项的方法，其还包括通过离心从所述裂解发酵培养液分离脂质。
111.权利要求95至110任一项的方法，其中所述含水发酵培养液包含甘蔗提取物。
112.权利要求95至110任一项的方法，其还包括用残余的培养液水将生物质固体再循环。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110734867A (zh) * 2019-11-29 2020-01-31 自然资源部第三海洋研究所 一株深海来源的酵母菌q7-7及其应用

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2675517T3 (es) 2000-01-19 2018-07-11 Dsm Ip Assets B.V. Proceso de extracción sin solvente
EP3617318A1 (en) 2010-06-01 2020-03-04 DSM IP Assets B.V. Extraction of lipid from cells and products therefrom
AU2014369045B2 (en) 2013-12-20 2020-02-27 Dsm Ip Assets B.V. Processes for obtaining microbial oil from microbial cells
KR102426987B1 (ko) 2013-12-20 2022-07-28 디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이. 미생물 세포로부터의 미생물 오일의 수득 방법
AU2014369042B2 (en) 2013-12-20 2020-04-30 Dsm Ip Assets B.V. Processes for obtaining microbial oil from microbial cells
SG11201605009RA (en) 2013-12-20 2016-07-28 Dsm Ip Assets Bv Processes for obtaining microbial oil from microbial cells
JP6866352B2 (ja) * 2015-08-17 2021-04-28 ヘリアエ デベロップメント、 エルエルシー ヘマトコッカスをベースとする植物用組成物及び施用方法
EP3180990A1 (en) * 2015-12-16 2017-06-21 Neste Oyj Method for preparing a composition having antimicrobial activity
EP3938480A4 (en) * 2019-03-14 2022-12-28 DSM IP Assets B.V. PROCEDURE FOR RECOVERING LIPIDS FROM A MICROBIAL CELL COMPOSITION BY ENZYME AND PH SHOCK
EP3983509A4 (en) * 2019-06-14 2023-05-31 The University of Melbourne SHEAR INDUCED PHASE INVERSION OF COMPLEX EMULSIONS ALLOWING RECOVERY OF ORGANIC CONSTITUENTS FROM BIOMASS

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1447860A (zh) * 2000-08-02 2003-10-08 Dsm公司 微生物油的分离
CN101679192A (zh) * 2007-06-27 2010-03-24 Hrd有限公司 生产乙酸乙酯的方法
US20110252696A1 (en) * 2010-04-14 2011-10-20 Solazyme, Inc. Fuel And Chemical Production From Oleaginous Yeast
CN102575243A (zh) * 2009-10-16 2012-07-11 邦奇油类公司 油脱胶方法
CN102575271A (zh) * 2009-04-14 2012-07-11 索拉兹米公司 微生物油提取和分离方法
CN102574714A (zh) * 2009-09-08 2012-07-11 西门子工业公司 用于增强废水处理过程的系统和方法
CN102712671A (zh) * 2009-10-16 2012-10-03 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 磷脂酶、编码其的核酸以及制备和使用它们的方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1466853A (en) * 1973-05-22 1977-03-09 Simon Rosedowns Ltd Extraction
CN101837138B (zh) * 2002-06-19 2014-05-28 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 微生物油
EP3617318A1 (en) * 2010-06-01 2020-03-04 DSM IP Assets B.V. Extraction of lipid from cells and products therefrom
CA3024641A1 (en) * 2010-11-03 2012-05-10 Corbion Biotech, Inc. Microbial oils with lowered pour points, dielectric fluids produced therefrom, and related methods
JP2015527062A (ja) * 2012-06-29 2015-09-17 ビーピー・バイオフューエルズ・ユーケイ・リミテッド 微生物からの再生可能な材料の分離のための方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1447860A (zh) * 2000-08-02 2003-10-08 Dsm公司 微生物油的分离
CN101679192A (zh) * 2007-06-27 2010-03-24 Hrd有限公司 生产乙酸乙酯的方法
CN102575271A (zh) * 2009-04-14 2012-07-11 索拉兹米公司 微生物油提取和分离方法
CN102574714A (zh) * 2009-09-08 2012-07-11 西门子工业公司 用于增强废水处理过程的系统和方法
CN102575243A (zh) * 2009-10-16 2012-07-11 邦奇油类公司 油脱胶方法
CN102712671A (zh) * 2009-10-16 2012-10-03 帝斯曼知识产权资产管理有限公司 磷脂酶、编码其的核酸以及制备和使用它们的方法
US20110252696A1 (en) * 2010-04-14 2011-10-20 Solazyme, Inc. Fuel And Chemical Production From Oleaginous Yeast

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KARNIKA THAKUR等: "De Novo Transcriptome Sequencing and Analysis for Venturia inaequalis, the Devastating Apple Scab Pathogen", 《PLOS ONE》 *
宋俊梅等: "《新编大豆食品加工技术》", 31 December 2002, 山东大学出版社 *
王仁国: "《无机及分析化学》", 30 August 2006 *
郑竟成等: "《油料资源综合利用》", 30 September 2001, 湖北科学技术出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110734867A (zh) * 2019-11-29 2020-01-31 自然资源部第三海洋研究所 一株深海来源的酵母菌q7-7及其应用
CN110734867B (zh) * 2019-11-29 2021-04-20 自然资源部第三海洋研究所 一株深海来源的酵母菌q7-7及其应用

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