CN106604996A - 控制含co底物的发酵的方法 - Google Patents

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Abstract

一种使含CO底物稳定发酵和提高乙醇生产率的方法包括以在发酵中微生物所需的量提供培养基组分。该方法包括，测定发酵培养基中钾的浓度，并向发酵提供第一培养基和第二培养基，第一培养基以有效保持发酵培养基中约20至约200mg/L钾的速率提供，直至达到目标细胞密度。

Description

控制含CO底物的发酵的方法
本申请要求2014年8月12日提交的美国临时申请62/036,239的权益，所述申请全文通过引用结合到本文中。
本发明提供一种使含CO底物发酵的方法。更具体地讲，该方法包括测定发酵培养基中的营养物浓度，并使那些浓度保持在浓度范围内。该方法还包括保持一定营养物浓度，有效用于提供10g总醇/(L·天)或更大的STY。
发明背景
发酵在限定的液体培养基中进行。这些培养基一般包括对提高发酵性能重要的各种大量营养物和微量营养物源。与不常见底物例如气态底物相关使用的培养基需要明确限定的培养基以优化性能。厌氧发酵也需要明确限定的培养基。
厌氧微生物可从一氧化碳(CO)通过气态底物发酵产生乙醇。用厌氧微生物从梭菌属(Clostridium)发酵产生乙醇和其它有用产物。例如，美国专利5,173,429描述杨氏梭菌(Clostridium ljungdahlii) ATCC No. 49587，一种从合成气产生乙醇和乙酸盐的厌氧微生物。美国专利5,807,722描述用杨氏梭菌(Clostridium ljungdahlii) ATCC No. 55380使废气转化成有机酸和醇的方法和装置。美国专利6,136,577描述用杨氏梭菌(Clostridium ljungdahlii) ATCC No. 55988和55989使废气转化成乙醇的方法和装置。
美国专利7,285,402描述已知用于气态底物厌氧发酵产生乙醇的培养基。培养基中的各种组分和组分浓度有效提供高水平乙醇生产率。在发酵期间在不同时间提供微生物所需的某些培养基组分可提供改进的乙醇生产率和更稳定的发酵过程。
发明概述
一种使含CO底物稳定发酵和提高乙醇生产率的方法包括以在发酵中微生物所需的量提供培养基组分。更具体地讲，使含CO底物发酵的方法包括向发酵提供含CO底物，并使含CO底物发酵。该方法还包括用选自以下的技术监测发酵培养基中的营养物浓度：离子色谱、电感耦合等离子谱、离子选择电极、火焰光度法、火焰离子化原子吸收及其组合。
在另一个方面，使含CO底物发酵的方法包括，向发酵提供含CO底物并使含CO底物发酵；测定发酵培养基中钾的浓度；并向发酵提供第一培养基和第二培养基，第一培养基以有效保持发酵培养基中约20至约200mg/L钾的速率提供，直至达到目标细胞密度。
发明详述
以下描述不应以限制意义理解，而是仅为了描述示例性实施方案的通用原理而进行。本发明的范围应参考权利要求限定。
定义
除非另作定义，否则在本公开的整个该说明书中使用的以下术语如下定义，且可包括以下限定定义的单数或复数形式：
修饰任何量的术语“约”指代在现实世界条件中遇到量的变动，例如在实验室、中试设备或生产设施中。例如，当被“约”修饰时，在混合物或数量中所用的成分或测量结果的量包括在生产设备或实验室中的试验条件下测试时通常关注的变动和程度。例如，当被“约”修饰时，产物组分的量包括在设备或实验室中多次试验的批料之间的变动和分析方法固有的变动。无论是否被“约”修饰，所述量包括那些量的等价量。本文陈述和被“约”修饰的任意数量还可以作为不被“约”修饰的量用于本公开。
本文所用的“含碳材料”指富含碳的材料，例如煤和石化产品。然而，在本说明书中，含碳材料包括无论是固态、液态、气态还是等离子态的任何碳材料。在可认为是含碳材料的许多项目中，本公开预期：含碳材料、含碳液体产物、含碳工业液体再循环物、含碳城市固体废物(MSW或msw)、含碳城市废物、含碳农业材料、含碳林业材料、含碳木材废料、含碳建筑材料、含碳植物材料、含碳工业废料、含碳发酵废料、含碳石化副产物、含碳醇生产副产物、含碳煤、轮胎、塑料、废物塑料、焦炉焦油、软纤维(fibersoft)、木质素、黑液、聚合物、废料聚合物、聚对苯二甲酸乙二酯(PETA)、聚苯乙烯(PS)、下水道淤泥、动物废料、作物残余、能源作物、林木加工残余、木材加工残余、牲畜废料、家禽废料、食品加工残余、发酵工艺废物、乙醇副产物、废颗粒、废微生物，和它们的组合。
术语“软纤维（fibersoft或Fibersoft或fibrosoft或fibrousoft）”表示一种由不同物质软化和浓缩而产生的含碳材料；在一个实例中，经由不同物质的蒸汽压热处理产生含碳材料。在另一个实例中，软纤维可包括城市、工业、商业和医药废物的蒸汽压热处理产生的纤维性糊状材料。
术语“城市固体废物”或“MSW”或“msw”表示可包括家庭、商业、工业和/或残余废物的废物。
术语“合成气”或“合成气体”表示对含有变化量的一氧化碳和氢的气体混合物命名的合成气体。生产方法的实例包括天然气或烃蒸汽重整以产生氢，煤的气化和一些类型的废料至能源气化设备。名称来源于它们在产生合成天然气(SNG)并用于生产氨或甲醇中作为中间体的用途。合成气可燃且通常用作燃料源或用于其它化学品生产的中间体。
“吨（Ton或ton）”表示美制短吨，即约907.2kg (2000 lbs)。
本文所用生产率表示为STY。在此方面，乙醇生产率可表示为STY(空时产率，表示为g乙醇/(L·天))。
含CO底物
含CO底物可包括包括CO的任何气体。在该方面，含有CO的气体可包括合成气、工业用气和它们的混合物。
合成气可由任何已知的来源提供。在一方面，合成气可源自碳质材料的气化。气化涉及在限制供应的氧中部分燃烧生物质。所得到的气体主要包括CO和H2。在该方面，合成气将含有至少约10 mol % CO，在一方面，至少约20 mol %，在一方面，约10-约100 mol %，在另一方面，约20-约100 mol % CO，在另一方面，约30-约90 mol % CO，在另一方面，约40-约80 mol % CO，和在另一方面，约50-约70 mol % CO。合适的气化方法和设备的一些实例在均在2011年4月6日提交的美国序列号61/516,667、61/516,704和61/516,646和均在2012年3月22日提交的美国序列号13/427,144、13/427,193和13/427,247中提供，均通过引用结合到本文中。
在另一方面，所述方法适用于支持由气态底物(例如高体积含有CO的工业烟道气)生产醇。在一些方面，包括CO的气体源自含碳废物(例如，工业废气)或源自其它废物的气化。因此，所述方法代表用于捕集原本排放至环境的碳的有效方法。工业烟道气的实例包括在黑色金属产品制造、有色金属产品制造、石油精炼过程、煤的气化、生物质气化、电力生产、炭黑生产、氨生产、甲醇生产和焦炭制造期间产生的气体。
取决于含CO底物的组成，含CO底物可直接提供至发酵过程或可进一步改性以包括合适的H2:CO摩尔比。在一方面，提供至发酵器的含CO底物的H2:CO摩尔比为约0.2或更多，在另一方面，约0.25或更多，和在另一方面，约0.5或更多。在另一方面，提供至发酵器的含CO底物可包括约40摩尔%或更多的CO加上H2和约30摩尔%或更少的CO，在另一方面，约50摩尔%或更多的CO加上H2和约35摩尔%或更少的CO，和在另一方面，约80摩尔%或更多的CO加上H2和约20摩尔%或更少的CO。
在一方面，含CO底物主要包括CO和H2。在该方面，含CO底物将含有至少约10 mol %CO，在一方面，至少约20 mol %，在一方面，约10-约100 mol %，在另一方面，约20-约100mol % CO，在另一方面，约30-约90 mol % CO，在另一方面，约40-约80 mol % CO，和在另一方面，约50-约70 mol % CO。含CO底物的CO/CO2比率为至少约0.75，在另一方面，至少约1.0，和在另一方面，至少约1.5。
在一方面，气体分离器设置以基本上分离至少一部分气体流，其中该部分包括一种或多种组分。例如，气体分离器可由包含以下组分CO、CO2、H2的气体流分离CO2，其中可将CO2通向CO2去除器，剩余的气体流(包含CO和H2)可通向生物反应器。可利用本领域已知的任何气体分离器。在该方面，提供至发酵器的合成气将具有约10 mol %或更少的CO2，在另一方面，约1 mol %或更少的CO2，和在另一方面，约0.1 mol %或更少的CO2。
某些气体流可包括高浓度的CO和低浓度的H2。在一方面，可期望优化底物流的组成，以实现较高效率的醇生产和/或总体碳捕集。例如，在将流通向生物反应器之前可提高底物流中H2的浓度。
根据本发明的具体的方面，可将来自两个或更多个来源的流合并和/或共混，以产生期望的和/或优化的底物流。例如，包含高浓度的CO的流(例如来自轧钢机转化炉的排气)可与包含高浓度的H2的流(例如来自轧钢机焦炭炉的尾气)合并。
取决于含有CO的气态底物的组成，还可期望在将其引入到发酵之前进行处理以除去任何不期望的杂质，例如灰尘颗粒。例如，可利用已知的方法过滤或洗涤气态底物。
生物反应器设计和操作
发酵器设计的说明描述于均在2012年5月15日提交的美国序列号13/471,827和13/471,858和2012年5月16日提交的美国序列号13/473,167，均通过引用结合到本文中。
根据一方面，通过向反应器容器加入培养基，开始发酵过程。培养基组成的一些实例描述于2012年5月22日提交的美国序列号61/650,098和61/650,093和2001年7月23日提交的美国专利7,285,402，均通过引用结合到本文中。可将培养基灭菌以除去不期望的微生物，并且反应器用期望的微生物接种。可能不总是需要灭菌。
在一个方面，所用微生物包括产乙酸菌。可用产乙酸菌的实例包括梭菌属(Clostridium)产乙酸菌，例如杨氏梭菌(lostridium ljungdahlii)菌株，包括WO 2000/68407、EP 117309、美国专利5,173,429、5,593,886和6,368,819、WO 1998/00558和WO2002/08438中所述的那些菌株；自产乙醇梭菌(Clostridium autoethanogenum) (DSMZ的DSM 10061和DSM 19630, 德国)菌株，包括WO 2007/117157和WO 2009/151342中所述的那些菌株；和拉格利梭菌(Clostridium ragsdali)(P11, ATCC BAA-622)及巴奇嗜碱菌(Alkalibaculum bacchi)(CP11, ATCC BAA-1772)，包括分别描述于美国专利7,704,723和“Biofuels and Bioproducts from Biomass-Generated Synthesis Gas”(来自生物质产生的合成气的生物燃料和生物产物), Hasan Atiyeh, 提出于Oklahoma EPSCoR AnnualState Conference, 2010年4月29日的那些菌株；及食羧基梭菌(Clostridium carboxidivorans) (ATCC PTA-7827)，描述于美国专利申请2007/0276447。其它适用的微生物包括穆尔菌(Moorella)属，包括穆尔菌种(Moorella sp. ) HUC22-1；和羧基嗜热菌(Carboxydothermus)属。这些文献分别通过引用结合到本文中。可使用两种或更多种微生物的混合培养物。
有用的细菌的一些实例包括凯伍产醋菌(Acetogenium kivui)、潮湿厌氧醋菌(Acetoanaerobium noterae)、伍氏醋酸杆菌(Acetobacterium woodii)、巴奇嗜碱菌(Alkalibaculum bacchi) CP11(ATCC BAA-1772)、产生性布洛提菌(Blautia producta)、嗜甲基丁酸杆菌(Butyribacterium methylotrophicum)、地下嗜热厌氧菌(Caldanaerobacter subterraneous)、太平洋地下嗜热厌氧菌(Caldanaerobacter subterraneous pacificus)、产氢羧基嗜热菌(Carboxydothermus hydrogenoformans)、醋酸杆菌(Clostridium aceticum)、丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)、丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)P262 (德国DSMZ的DSM 19630)、自产乙醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)(德国DSMZ的DSM 19630)、自产乙醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)(德国DSMZ的DSM 10061)、自产乙醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)(德国DSMZ的DSM 23693)、自产乙醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)(德国DSMZ的DSM 24138)、食羧基梭菌(Clostridium carboxidivorans)P7(ATCC PTA-7827)、克氏梭菌(Clostridium coskatii)(ATCC PTA-10522)、德可氏梭菌(Clostridium drakei)、杨氏梭菌(Clostridium ljungdahlii) PETC(ATCC 49587)、杨氏梭菌(Clostridium ljungdahlii) ERI2(ATCC 55380)、杨氏梭菌(Clostridium ljungdahlii) C-01(ATCC 55988)、杨氏梭菌(Clostridium ljungdahlii) O-52(ATCC55889)、大梭菌(Clostridium magnum)、巴氏梭菌(Clostridium pasteurianum (德国DSMZ的DSM 525)、拉格利梭菌(Clostridium ragsdali) P11(ATCC BAA-622)、粪味梭菌(Clostridium scatologenes)、热醋酸梭状芽胞杆菌(Clostridium thermoaceticum)、突那梭菌(Clostridiumultunense)、库氏脱硫肠状菌(Desulfotomaculum kuznetsovii)、粘液真杆菌(Eubacterium limosum)、硫还原地杆菌(Geobacter sulfurreducens)、噬乙酸甲烷八叠球菌(Methanosarcina acetivorans)、巴氏甲烷八叠球菌(Methanosarcina barkeri)、热乙酸穆尔氏菌(Morrella thermoacetica)、热自养穆尔氏菌(Morrella thermoautotrophica)、芬妮产醋杆菌(Oxobacter pfennigii)、产生消化链球菌(Peptostreptococcus productus)、产生瘤胃球菌(Ruminococcus productus)、凯伍嗜热厌氧菌(Thermoanaerobacter kivui)及它们的混合物。
发酵应期望在发生期望的发酵(例如，CO至乙醇)的适当的条件下进行。应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(如果利用搅拌槽反应器)、接种物水平、最大气体底物浓度，以确保液相中的CO不会变为限制性，且确保最大产物浓度以避免产物抑制。
本发明的方法可用于维持微生物培养物的生存能力，其中微生物培养物为CO受限，使得CO传递到溶液中的速率低于培养物的吸收速率。当包含CO的底物不能连续提供至微生物培养物时，可出现这种情况；传质速率低；或在底物流中存在不足够的CO以在优化的温度下维持培养物活力。在这样的实施方式中，微生物培养物将快速耗尽在液体营养培养基中溶解的CO，并且由于其它底物不能足够快速提供而变得底物受限。
启动：在接种后，建立有效供应初始微生物群落的初始进料气体供应速率。分析流出物气体，以测定流出物气体的含量。气体分析的结果用于控制进料气体速率。在该方面，所述方法提供约0.5-约0.9的计算CO浓度:初始细胞密度比率，在另一方面，约0.6-约0.8，在另一方面，约0.5-约0.7，和在另一方面，约0.5-约0.6。
在另一方面，发酵方法包括向发酵培养基提供合成气，其量有效提供在发酵培养基中约0.15 mM-约0.70 mM的初始计算CO浓度，在另一方面，约0.15 mM-约0.50 mM，在另一方面，约0.15 mM-约0.35 mM，在另一方面，约0.20 mM-约0.30 mM，和在另一方面，约0.23mM-约0.27 mM。与起始细胞密度相比，所述方法有效提高细胞密度。
本文所用目标细胞密度指细胞密度为约2.0克/升或更大，在另一个方面，约2至约30克/升，在另一个方面，约2至约25克/升，在另一个方面，约2至约20克/升，在另一个方面，约2至约10克/升，在另一个方面，约2至约8克/升，在另一个方面，约3至约30克/升，在另一个方面，约3至约6克/升，在另一个方面，约4至约5克/升。
启动后：在达到期望的水平后，从反应器取出液相和细胞材料并且补充培养基。所述方法有效提高细胞密度至约2.0 克/升或更大，在另一方面，约2-约30 克/升，在另一方面，约2-约25 克/升，在另一方面，约2-约20 克/升，在另一方面，约2-约10 克/升，在另一方面，约2-约8 克/升，在另一方面，约3-约30 克/升，在另一方面，约3-约6 克/升，和在另一方面，约4-约5 克/升。
测定营养物浓度
在一个方面，该方法包括测定发酵培养基中的营养物浓度。监测的营养物浓度可包括K、Mg、P及其混合物。在此方面，可用离子色谱(IC)、电感耦合等离子谱(ICP)、离子选择电极、火焰光度法、火焰离子化原子吸收及其组合测定营养物浓度，具体地讲，钾浓度。可利用的方法的一些实例包括：Small, Hamish (1989), Ion chromatography(离子色谱), NewYork: Plenum Press, ISBN 0-306-43290-0;Tatjana Weiss; Weiss, Joachim (2005),Handbook of Ion Chromatography(离子色谱手册), Weinheim: Wiley-VCH, ISBN 3-527-28701-9 ; Gjerde, Douglas T.; Fritz, James S, (2000), Ion Chromatography(离子色谱), Weinheim:Wiley-VCH, ISBN 3-527-29914-9;Joachim Weiss, TatjanaWeiss (Translated by) (2005), Handbook of Ion Chromatography, Third,Completely Revised and Enlarged Edition (离子色谱手册，完整修订和扩增的第三版), John Wiley and Sons, Inc, 931p, ISBN:3-527-28701-9; 和Jackson, Peter;Haddad, Paul R, (1990), Ion chromatography:principles and applications(离子色谱：原理和应用), Amsterdam: Elsevier, ISBN 0-444-88232-4，均通过引用结合到本文中。可使用的仪器的一些实例包括可从Thermo Scientific Dionex(www.thermoscientific.com/dionex)和OFITE(Houston, TX - www.ofite.com)得到的IC。
在另一个方面，该方法可进一步包括测定发酵培养基中钾、镁和/或PO4 -3的浓度。在此方面，该方法可包括监测和控制钾、镁和PO4 -3的任何一种或任何组合。下表提供所用元素和组成的一个实例。
培养基组成和培养基进料速率控制
有效培养基组成描述于美国专利序列号13/889,700，提交于2013年5月8日；和美国专利序列号13/890,324和13/890,777，二者提交于2013年5月9日，所述专利均通过引用结合到本文中。
发酵培养基包含小于约0.01g/L酵母提取物和小于约0.01g/L碳水化合物。
硫以NaHS形式提供到发酵。在此方面，通过向发酵培养基加入有效量NaHS，在发酵废气中保持约20至约500ppm H2S浓度。在另一个方面，在发酵废气中保持约200至约500ppmH2S，在另一个方面，在发酵废气中保持约250至约450ppm H2S，在另一个方面，在发酵废气中保持约300至约400ppm H2S。
过程操作保持约3.5至约5.0范围的pH，在另一个方面，约4至约5。氮源(N)通过氢氧化铵提供，在pH控制下作为单独进料流加入，因此，NH4 +应略过量数百ppm的范围。
根据该方法的一个方面，向发酵提供第一和第二培养基。在此方面，第一培养基以有效保持发酵培养基中约20至约200mg/L钾的速率提供，直至达到目标细胞密度。在另一个方面，发酵培养基中的钾保持在约20至约160mg/L，在另一个方面，约20至约100mg/L，在另一个方面，约110至约190mg/L，在另一个方面，约120至约180mg/L，在另一个方面，约130至约170mg/L，在另一个方面，约140至约160mg/L。在达到目标细胞密度时，以有效保持发酵培养基中约20至约160mg/L钾浓度的速率提供第一和第二培养基，在另一个方面，约20至约50mg/L，在另一个方面，约30至约40mg/L。
在另一个方面，培养基以有效保持约10至约120mg/L PO4 -3浓度的速率提供，在另一个方面，约10至约100mg/L，在另一个方面，约10至约80mg/L，在另一个方面，约10至约50mg/L，在另一个方面，约10至约25mg/L。在达到目标细胞密度时，以有效保持发酵培养基中约10至约120mg/L PO4 -3浓度的速率提供第一和第二培养基，在另一个方面，约10至约80mg/L，在另一个方面，约10至约40mg/L，在另一个方面，约10至约25mg/L。
在另一个方面，培养基以有效保持约1至约6mg/L Mg浓度的速率提供，在另一个方面，约1至约4mg/L，在另一个方面，约1至约3mg/L，直至达到目标细胞密度。在达到目标细胞密度时，以有效保持发酵培养基中约1至约6mg/L镁浓度的速率提供第一和第二培养基，在另一个方面，约1至约4mg/L，在另一个方面，约1至约3mg/L。
在另一个方面，培养基以有效保持约15:1至约2:1的第一培养基与第二培养基体积流速比的速率提供，在另一个方面，约10:1至约2:1，另一个方面，约4:1至约2:1。
在另一个方面，该方法包括营养物进料速率控制，以达到所需营养物浓度。在此方面，如果发现钾含量大于约50mg/L，则每4小时减小第一培养基的量约10%，直至达到目标钾含量。在另一个方面，如果发现磷酸根含量小于约10ppm，则每小时增加第一培养基的量约10%，直至达到目标磷酸根含量。在另一个方面，如果发现镁含量小于约1mg/L，则每小时增加第一培养基的量约10%，直至达到目标镁含量。
本文所述利用培养基和产乙酸菌在生物反应器中进行的合成气发酵有效用于使合成气中的CO转化成醇和其它产物。在此方面，乙醇生产率可表示为STY(空时产率，表示为g乙醇/(L·天))。在此方面，所述方法有效用于提供至少约10g乙醇/(L·天)的STY(空时产率)。可能的STY值包括约10g乙醇/(L·天)至约200g乙醇/(L·天)，在另一个方面，约10g乙醇/(L·天)至约160g乙醇/(L·天)，在另一个方面，约10g乙醇/(L·天)至约120g乙醇/(L·天)，在另一个方面，约10g乙醇/(L·天)至约80g乙醇/(L·天)，在另一个方面，约10g乙醇/(L·天)至约15g乙醇/(L·天)，在另一个方面，约15g乙醇/(L·天)至约20g乙醇/(L·天)，在另一个方面，约20g乙醇/(L·天)至约140g乙醇/(L·天)，另一个方面，约20g乙醇/(L·天)至约100g乙醇/(L·天)，在另一个方面，约40g乙醇/(L·天)至约140g乙醇/(L·天)，在另一个方面，约40g乙醇/(L·天)至约100g乙醇/(L·天)，在另一个方面，约10g乙醇/(L·天)，在另一个方面，约15g乙醇/(L·天)，在另一个方面，约16g乙醇/(L·天)。
虽然已通过具体实施方案、实施例及其应用描述了本文公开的本发明，但本领域的技术人员可在不脱离权利要求阐明的本发明的范围下对其作出很多修改和变化。

Claims (41)

1. 一种控制含CO底物的发酵的方法，所述方法包括：
向发酵提供含CO底物，并使含CO底物发酵；和
用选自以下的技术监测发酵培养基中的营养物浓度：离子色谱、电感耦合等离子谱、离子选择电极、火焰光度法、火焰离子化原子吸收及其组合。
2.权利要求1的方法，其中被监测的营养物选自K、Mg、PO4 -3、Fe、Zn、Ni、Co及其混合物。
3.权利要求2的方法，其中被监测的营养物为K、PO4 -3、Mg及其混合物。
4.权利要求1的方法，其中用于监测营养物浓度的技术为离子色谱。
5.权利要求1的方法，其中所述方法提供约2至约30g/L的目标细胞密度。
6.权利要求5的方法，其中所述发酵培养基包括第一和第二含营养物的培养基。
7.权利要求6的方法，其中所述第一培养基以有效保持培养基中约20至约200mg/L钾浓度的速率提供到发酵，直至达到目标细胞密度。
8.权利要求7的方法，其中在达到目标细胞密度后，所述第一培养基以有效保持培养基中约20至约160mg/L钾浓度的速率提供到发酵。
9. 权利要求6的方法，其中所述第一培养基以有效保持培养基中约10至约120mg/LPO4 -3浓度的速率提供到发酵，直至达到目标细胞密度。
10. 权利要求9的方法，其中在达到目标细胞密度后，所述第一培养基以有效保持培养基中约10至约100mg/L PO4 -3浓度的速率提供到发酵。
11. 权利要求6的方法，其中所述第一培养基以有效保持培养基中约1至约6mg/L Mg浓度的速率提供到发酵，直至达到目标细胞密度。
12. 权利要求11的方法，其中在达到目标细胞密度后，所述第一培养基以有效保持培养基中约1至约4mg/L Mg浓度的速率提供到发酵。
13.权利要求6的方法，其中所述第二培养基以有效保持约15:1至约2:1的第一培养基与第二培养基体积流速比的速率提供到发酵。
14.权利要求6的方法，其中所述第一培养基包括选自K、Mg、Fe、PO4 -3、Zn、Co、Ni及其混合物的元素。
15.权利要求6的方法，其中所述第二培养基包括选自W、Se及其混合物的元素。
16.权利要求1的方法，其中所述含CO底物具有至少约0.75的CO/CO2摩尔比。
17.权利要求1的方法，其中所述含CO底物具有约20至约100%摩尔CO。
18.权利要求1的方法，其中所述发酵培养基的pH保持在约3.5至约5.0的水平。
19.权利要求18的方法，其中利用加入氢氧化铵保持pH。
20. 权利要求1的方法，所述方法还包括在发酵废气中保持约20至约500ppm H2S的H2S浓度。
21. 权利要求20的方法，其中通过向发酵培养基加入NaHS，在发酵废气中保持约20至约500ppm H2S浓度。
22.权利要求1的方法，其中所述发酵包括产乙酸菌。
23. 权利要求22的方法，其中所述产乙酸菌选自凯伍产醋菌(Acetogenium kivui)、潮湿厌氧醋菌(Acetoanaerobium noterae)、伍氏醋酸杆菌(Acetobacterium woodii)、巴奇嗜碱菌(Alkalibaculum bacchi) CP11(ATCC BAA-1772)、产生性布洛提菌(Blautia producta)、嗜甲基丁酸杆菌(Butyribacterium methylotrophicum)、地下嗜热厌氧菌(Caldanaerobacter subterraneous)、太平洋地下嗜热厌氧菌(Caldanaerobacter subterraneous pacificus)、产氢羧基嗜热菌(Carboxydothermus hydrogenoformans)、醋酸杆菌(Clostridium aceticum)、丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)、丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)P262 (德国DSMZ的DSM 19630)、自产乙醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)(德国DSMZ的DSM 19630)、自产乙醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)(德国DSMZ的DSM 10061)、自产乙醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)(德国DSMZ的DSM 23693)、自产乙醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)(德国DSMZ的DSM 24138)、食羧基梭菌(Clostridium carboxidivorans) P7(ATCC PTA-7827)、克氏梭菌(Clostridium coskatii)(ATCC PTA-10522)、德可氏梭菌(Clostridium drakei)、杨氏梭菌(Clostridium ljungdahlii) PETC(ATCC 49587)、杨氏梭菌(Clostridium ljungdahlii) ERI2(ATCC 55380)、杨氏梭菌(Clostridium ljungdahlii) C-01(ATCC 55988)、杨氏梭菌(Clostridium ljungdahlii) O-52(ATCC55889)、大梭菌(Clostridium magnum)、巴氏梭菌(Clostridium pasteurianum (德国DSMZ的DSM 525)、拉格利梭菌(Clostridium ragsdali) P11(ATCC BAA-622)、粪味梭菌(Clostridium scatologenes)、热醋酸梭状芽胞杆菌(Clostridium thermoaceticum)、突那梭菌(Clostridiumultunense)、库氏脱硫肠状菌(Desulfotomaculum kuznetsovii)、粘液真杆菌(Eubacterium limosum)、硫还原地杆菌(Geobacter sulfurreducens)、噬乙酸甲烷八叠球菌(Methanosarcina acetivorans)、巴氏甲烷八叠球菌(Methanosarcina barkeri)、热乙酸穆尔氏菌(Morrella thermoacetica)、热自养穆尔氏菌(Morrella thermoautotrophica)、芬妮产醋杆菌(Oxobacter pfennigii)、产生消化链球菌(Peptostreptococcus productus)、产生瘤胃球菌(Ruminococcus productus)、凯伍嗜热厌氧菌(Thermoanaerobacter kivui)及它们的混合物。
24.一种使含CO底物发酵的方法，所述方法包括：
向发酵提供含CO底物，并使含CO底物发酵；
测定发酵培养基中钾的浓度；和
向发酵提供第一培养基和第二培养基，所述第一培养基以有效保持发酵培养基中约20至约200mg/L钾的速率提供，直至达到目标细胞密度。
25.权利要求24的方法，其中在达到目标细胞密度后，所述第一培养基以有效保持培养基中约20至约160mg/L钾浓度的速率提供到发酵。
26.权利要求24的方法，其中所述含CO底物具有至少约0.75的CO/CO2摩尔比。
27.权利要求24的方法，其中所述含CO底物具有约20至约100%摩尔CO。
28.权利要求24的方法，其中培养基中钾的浓度用选自以下的方法测定：离子色谱、电感耦合等离子谱、离子选择电极、火焰光度法、火焰离子化原子吸收及其组合。
29.权利要求24的方法，其中所述目标细胞密度为约2至约30g/L。
30.权利要求24的方法，其中所述第二培养基以有效保持约15:1至约2:1的第一培养基与第二培养基体积流速比的速率提供到发酵。
31.权利要求24的方法，其中所述第一培养基包括选自K、Mg、Fe、PO4 -3、Zn、Co、Ni及其混合物的元素。
32.权利要求24的方法，其中所述第二培养基包括选自W、Se及其混合物的元素。
33.权利要求24的方法，其中所述发酵培养基的pH保持在约3.5至约5.0的水平。
34.权利要求24的方法，其中利用加入氢氧化铵保持pH。
35. 权利要求24的方法，所述方法还包括在发酵废气中保持约20至约500ppm H2S的H2S浓度。
36. 权利要求35的方法，其中通过向发酵培养基加入NaHS，在发酵废气中保持约20至约500ppm H2S浓度。
37.权利要求24的方法，其中所述发酵包括产乙酸菌。
38. 权利要求37的方法，其中所述产乙酸菌选自凯伍产醋菌(Acetogenium kivui)、潮湿厌氧醋菌(Acetoanaerobium noterae)、伍氏醋酸杆菌(Acetobacterium woodii)、巴奇嗜碱菌(Alkalibaculum bacchi) CP11(ATCC BAA-1772)、产生性布洛提菌(Blautia producta)、嗜甲基丁酸杆菌(Butyribacterium methylotrophicum)、地下嗜热厌氧菌(Caldanaerobacter subterraneous)、太平洋地下嗜热厌氧菌(Caldanaerobacter subterraneous pacificus)、产氢羧基嗜热菌(Carboxydothermus hydrogenoformans)、醋酸杆菌(Clostridium aceticum)、丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)、丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)P262 (德国DSMZ的DSM 19630)、自产乙醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)(德国DSMZ的DSM 19630)、自产乙醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)(德国DSMZ的DSM 10061)、自产乙醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)(德国DSMZ的DSM 23693)、自产乙醇梭菌(Clostridium autoethanogenum)(德国DSMZ的DSM 24138)、食羧基梭菌(Clostridium carboxidivorans) P7(ATCC PTA-7827)、克氏梭菌(Clostridium coskatii)(ATCC PTA-10522)、德可氏梭菌(Clostridium drakei)、杨氏梭菌(Clostridium ljungdahlii) PETC(ATCC 49587)、杨氏梭菌(Clostridium ljungdahlii) ERI2(ATCC 55380)、杨氏梭菌(Clostridium ljungdahlii) C-01(ATCC 55988)、杨氏梭菌(Clostridium ljungdahlii) O-52(ATCC55889)、大梭菌(Clostridium magnum)、巴氏梭菌(Clostridium pasteurianum (德国DSMZ的DSM 525)、拉格利梭菌(Clostridium ragsdali) P11(ATCC BAA-622)、粪味梭菌(Clostridium scatologenes)、热醋酸梭状芽胞杆菌(Clostridium thermoaceticum)、突那梭菌(Clostridiumultunense)、库氏脱硫肠状菌(Desulfotomaculum kuznetsovii)、粘液真杆菌(Eubacterium limosum)、硫还原地杆菌(Geobacter sulfurreducens)、噬乙酸甲烷八叠球菌(Methanosarcina acetivorans)、巴氏甲烷八叠球菌(Methanosarcina barkeri)、热乙酸穆尔氏菌(Morrella thermoacetica)、热自养穆尔氏菌(Morrella thermoautotrophica)、芬妮产醋杆菌(Oxobacter pfennigii)、产生消化链球菌(Peptostreptococcus productus)、产生瘤胃球菌(Ruminococcus productus)、凯伍嗜热厌氧菌(Thermoanaerobacter kivui)及它们的混合物。
39.权利要求24的方法，其中所述方法有效用于提供10g总醇/(L·天)或更大的STY。
40. 权利要求24的方法，所述方法进一步包括以有效保持培养基中约10至约120mg/LPO4 -3浓度的速率向发酵提供第一培养基，直至达到目标细胞密度。
41. 权利要求24的方法，所述方法进一步包括以有效保持培养基中约1至约6mg/L Mg浓度的速率向发酵提供第一培养基，直至达到目标细胞密度。
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