CN109642244A - 基于淀粉的增殖微生物的方法和系统 - Google Patents

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本杰明·M·格德斯
尼拉康塔姆·V·纳雷德拉纳斯
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Abstract

用于微生物的增殖的、包括作为碳源的来源自谷物的淀粉的系统和方法。

Description

基于淀粉的增殖微生物的方法和系统
相关申请
本申请要求2016年6月16日提交的序列号为62/351,036的共同拥有的临时申请的权益，该临时申请全部内容并入本文供参考。
技术领域
本发明涉及使用基于淀粉的增殖培养基来繁殖微生物，例如用于纤维素乙醇生产的酵母细胞。
发明内容
在本公开的一些实施方式中，一种使微生物增殖的方法，所述方法包括：
a)提供碳源，其中所述碳源包含磨碎的谷物浆料，其中所述磨碎的谷物浆料包含淀粉；
b)提供营养源，其中所述营养源包括谷物釜馏物组合物；
c)提供第一微生物细胞团的来源，所述第一微生物细胞团可以将单糖转化为生物化学物质；
d)提供一种或多种酶的来源，所述一种或多种酶可以将所述淀粉转化为一种或多种单糖；
e)将所述碳源、所述营养源、所述第一微生物细胞团和所述一种或多种酶合并以形成增殖组合物，其中将所述增殖组合物暴露于一定条件下以使所述淀粉转化为葡萄糖并使所述第一微生物细胞团增殖成第二微生物细胞团。
在本公开的一些实施方式中，一种用于使微生物增殖的系统，所述系统包括：
a)碳源，其包含磨碎的谷物浆料，其中所述磨碎的谷物浆料包含淀粉；
b)营养源，其中所述营养源包括谷物釜馏物组合物；
c)第一微生物细胞团的来源，所述第一微生物细胞团可以将单糖转化为生物化学物质；
d)一种或多种酶的来源，所述一种或多种酶可以将所述淀粉转化为一种或多种单糖；
e)至少一个容器，所述至少一个容器与所述碳源、所述营养源、所述第一微生物细胞团和所述一种或多种酶流体连通，其中所述至少一个容器被配置成使所述碳源、所述营养源、所述第一微生物细胞团和所述一种或多种酶合并以形成增殖组合物，其中所述容器配置成使所述增殖组合物暴露于一定条件下而使所述淀粉转化为葡萄糖并使所述第一微生物细胞团增殖成第二微生物细胞团。
附图说明
图1示出了使可以用于发酵系统以将一种或多种单糖转化为一种或多种生物化学物质的微生物增殖的工艺流程图。
图2示出了根据本公开的实施方式的工艺流程图。
图3A示出了实施例1中的数据的图表；
图3B示出了实施例1中的数据的另一个图表；
图3C示出了实施例1中的数据的另一个图表；
图4A示出了实施例1中的数据的另一个图表；
图4B示出了实施例1中的数据的另一个图表；
图4C示出了实施例1中的数据的另一个图表；
图5A示出了实施例1中的数据的另一个图表；
图5B示出了实施例1中的数据的另一个图表；
图5C示出了实施例1中数据的另一个图表；
图6示出了实施例2中的数据的图表；
图7A示出了实施例3中的数据的图表；
图7B示出了实施例3中的数据的另一个图表；和
图7C示出了实施例3中的数据的另一个图表。
具体实施方式
本文的实施方式中公开了使用谷物淀粉(例如玉米谷物淀粉)使“种子”微生物增殖成更大的微生物群的方法和系统。使“种子”微生物增殖也可以称为“种子发酵”。增殖(“种子发酵”)后，可以将更大的微生物群添加到纤维素水解产物中(例如，来自玉米穗芯和玉米秸秆的水解产物)，从而将一种或多种单糖转化为一种或多种生物化学物质。有利地，根据本公开的方法和系统可以帮助在增殖期间产生更好和更健康的酵母，然后可以将酵母用于纤维素乙醇系统中。
如图1所示，用于使微生物增殖的系统可以包括至少使碳源、营养源和第一微生物细胞团在一定条件下合并以在数量上繁殖并形成与第一细胞团相比细胞数目更大的第二细胞团。非必要地，可以将一种或多种另外的组分加入增殖系统，例如水等。
微生物
可以将一种或多种单糖转化为生物化学物质的微生物包括，例如细菌和/或真菌如酵母。产物生物化学物质可根据所提供的条件而变化。在许多实施方式中，生物化学物质包括生物燃料，例如乙醇、丁醇等。在一些实施方式中，微生物包括一种或多种被称为“乙醇原(ethanologen)”的产乙醇微生物。如本文所用，“乙醇原”是指可以将一种或多种单糖(例如葡萄糖等)至少转化为乙醇的微生物。
示例性的酵母和真菌包括曲霉属(Aspergillus)、假丝酵母属(Candida)、毕赤酵母属(Pichia)、(汉逊酵母属(Hansenula))、显革菌属(Phanerochaete)、克勒克酵母属(Kloeckera)(有孢汉森氏酵母属(Hanseniaspora))、克鲁维酵母属(Kluyveromyces)、红酵母属(Rhodotorula)、球拟酵母属(Torulopsis)、接合酵母属(Zygosaccharomyces)、耶氏酵母属(Yarrowia)和酵母属(Saccharomyces)。在一些实施方式中，酵母是酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)株。在一些实施方式中，待增殖的微生物包括经遗传修饰的酵母，例如可以将葡萄糖和木糖转化为生物化学物质(例如乙醇)的经遗传修饰的酿酒酵母。
营养源
还包括营养源以帮助使微生物(例如乙醇原)增殖。如本文所用，“营养源”是指可以由微生物使用以生长和/或繁殖而产生另外的微生物，且不同于碳源或也可以用作碳源的一种或多种材料。
在一些实施方式中，使用的营养源包括釜馏物组合物(例如全釜馏物、稀釜馏物和/或糖浆)。全釜馏物是蒸馏发酵产物的副产物。例如，制备全釜馏物的工艺是玉米谷物制备乙醇工艺。例如，可以将谷物(例如玉米、大麦、小麦和/或高粱)发酵成包含一种或多种生物化学物质(例如乙醇)的发酵产物。可以使用磨碎的全谷物，或者可以仅使用谷物的一个或多个部分。例如，可以将全谷物干碾磨以用于发酵，或者在碾磨之前将全谷物分成一个或多个分离的部分。碾磨后，可以进一步处理经碾磨的谷物材料以将多糖和/或寡糖分解成一种或多种单糖，例如可以由例如酵母发酵而成的葡萄糖。将多糖(例如淀粉)分解成葡萄糖的方法包括例如热水(例如包含添加的酸如硫酸的热水)和/或酶预处理。发酵后，将发酵产物在系统中蒸馏，其中在从蒸馏塔中的发酵醪中移除乙醇。移除乙醇后，剩余的残渣作为釜馏物残渣移除。釜馏物残渣被称为“全釜馏物”。可以非必要地通过一个或多个系统进一步处理全釜馏物，以在将全釜馏物输送到例如图1中的增殖系统之前，进一步使全釜馏物澄清或分离。例如，可以对全釜馏物进行固液分离工艺以产生固体残渣料流(也称为湿饼)和液体残渣料流(也称为稀釜馏物)。可以通过蒸发进一步处理稀釜馏物以增加固体浓度，从而产生浓缩的蒸馏器可溶物或糖浆。
来自谷物制备乙醇生产工艺的这种釜馏物组合物包括全釜馏物、湿饼、稀釜馏物和/或糖浆，可用作用于使微生物(例如酵母)增殖的营养源的至少一部分。与例如酵母提取物相比，使用至少一部分全釜馏物提供了可供选择或另外的营养源。使用全釜馏物(例如稀釜馏物)作为全部营养或部分营养可以如其他营养源例如酵母提取物一样或者比其他营养源例如酵母提取物更好地使酵母增殖。
在一些实施方式中，营养源包括釜馏物组合物，例如稀釜馏物、湿饼、糖浆及其任何组合。营养源可包括来源于稀釜馏物、稀釜馏物或其组合的糖浆。
可以提供任何量的釜馏物组合物，以帮助在给定的时间内繁殖(增殖)并产生所需的微生物群(例如，乙醇原)。提供的釜馏物组分的量可取决于诸如所存在的其他营养源的类型和量、所存在的碳源的类型和量、pH、温度、所需的增殖时间等因素。在一些实施方式中，所述营养源仅包括稀釜馏物。
在一些实施方式中，稀釜馏物可以在70℃至95℃，或甚至80℃至90℃的温度下提供给增殖系统。
碳源
如本文所用，“碳源”是指一种或多种化合物，其包括至少一个碳原子并且可以由微生物(例如酵母)使用以用于生长和/或繁殖从而产生另外的生物质。示例性碳源包括单糖，例如葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖、木糖等；二糖，如乳糖、麦芽糖、蔗糖、纤维二糖等；寡糖；多糖如纤维素、半纤维素、淀粉、木糖胶等；仅包括一个碳原子的单碳基质，例如甲醇；和多元醇，例如甘油，但不限于此。
在使用生物质(例如玉米穗芯和/或玉米秸秆)的纤维素工艺中，碳源可包括来自酸水解、蒸汽爆破、酶促液化和/或酶糖化的水解产物。不幸的是，这种碳源的来源可能包括对微生物(例如酵母)有毒的成分(毒素)。这些毒素包括糠醛、羟甲基糠醛、乙酸等。以酵母和糠醛为例进行说明，酵母在进行其他代谢活动(例如增殖和/或发酵)之前倾向于使至少一部分糠醛降解。因此，特别是在大规模商业操作中，在酵母增殖成另外的酵母细胞之前，酵母可能花费过多的时间(例如，24小时)来降解糠醛。这可能使增殖在经济上不合需要和/或对酵母施加应力并且可能导致产生较不健康的酵母群。此外，增殖、发酵等中经常存在细菌污染(例如，乳酸菌)。这种细菌可以与酵母竞争糖，并且当酵母降解糠醛时相对于酵母可以在消耗糖方面“领先开始”。这种对糖的竞争可能是对酵母的另外的应力，并且可能导致产生较不健康的酵母群。
因此，一直希望鉴定基本上不含糠醛的增殖培养基用于酵母增殖和/或更好地在与细菌污染的竞争中胜出，特别是在纤维素发酵工艺的背景下。还需要产生更好质量(“更健康”)和/或更大酵母数量以更快速去除(降解)在纤维素水解产物(例如，玉米秸秆和玉米穗芯)的发酵中最终被酵母遭遇的糠醛的方法和系统，以便加速发酵、改善发酵和/或在与细菌污染的竞争中胜出。
已经发现了可供选择的增殖培养基，其中至少部分地用淀粉乙醇植物玉米浆料替代在增殖组合物(培养基)中用作碳源的纤维素糖化肉汤。淀粉乙醇植物玉米浆料基本上不含糠醛。可商购的传统α-淀粉酶和葡糖淀粉酶可用于水解淀粉从而形成葡萄糖以用于增殖。
本公开的实施方式包括碳源，例如来源自谷物(如玉米)的淀粉。可以使淀粉水解成葡萄糖，然后与酵母合并以用于增殖或在酵母增殖时原位培养。此外，至少一部分淀粉可在加入酵母之前水解，而剩余的淀粉在酵母存在下水解。水解谷物淀粉(例如玉米淀粉)可以以避免产生毒素(例如糠醛)的方式进行。有利地，酵母可以避免必须降解糠醛，从而避免与降解糠醛有关的滞后时间。因此，可以减少或完全避免细菌在消耗糖上的领先开始(如上所述)。此外，虽然不受理论的束缚，但据信酵母在增殖中不会因为必须降解糠醛而受到过度的应力，因此产生了相对更健康更强壮的酵母群，所述酵母群可以更好地承受最终暴露于水解产物组合物(例如来源自玉米秸秆和玉米穗芯的水解产物组合物)中可能存在的毒素(例如糠醛)。
增殖
图2示出了根据本公开的实施方式。图2表示具有与纤维素乙醇工艺在同地的玉米-谷物乙醇工艺的生物炼制。这些工艺可以在物理上彼此相对靠近，例如在几百码内，使得管道等可以容易地安装在两个工艺之间。如图2所示，磨碎的谷物浆料126由玉米淀粉乙醇工艺131提供给增殖系统140。磨碎的谷物浆料可包括含有玉米淀粉的磨碎的玉米谷物浆料。在一些实施方式中，通过在玉米乙醇工艺131中干研磨全玉米谷物来形成磨碎的玉米谷物。在一些实施方式中，磨碎的全玉米谷物可以与水和稀釜馏物合并以形成可以被泵送到增殖系统140的可泵送的浆料。在一些实施方式中，用于泵送玉米浆料的一条或多条管线可以用水(例如来自玉米乙醇工艺131的馏出物)来冲洗。这样的水可以用来在增殖系统140中制备增殖组合物。增殖系统140可以包括与磨碎的谷物浆料126流体连通的至少一个容器，使得可以将谷物浆料添加到至少一个容器中。在一些实施方式中，可以将磨碎的谷物浆料126、营养源(例如稀釜馏物)、第一微生物细胞团(例如酵母)和至少一种α-淀粉酶添加到增殖系统140的至少一个容器中，并在65℃至80℃的温度下保持1至3小时。在此期间，α-淀粉酶可促进将至少一部分淀粉转化为一种或多种寡糖。此外，该温度保持期可以帮助进行可能存在的至少一部分任何细菌污染的巴氏杀菌。有利地，包括巴氏杀菌和以这种方式避免糠醛可以帮助酵母更快地增殖并且对葡萄糖的竞争较少。
在一些实施方式中，可以将至少一个容器的内容物冷却至20℃至40℃(例如，约31℃)的温度。在冷却期间和/或之后，可添加葡糖淀粉酶以促进将一种或多种寡糖转化为葡萄糖，使得第一微生物细胞团可利用葡萄糖增殖成第二微生物细胞团。在一些实施方式中，增殖容器可以连接到曝气器以促进增殖。可以将增殖组合物在20℃至40℃(例如，约31℃)的温度下保持10至20小时(例如，约15至16小时)。
在一些实施方式中，第二微生物细胞团的数量比第一微生物细胞团的数量大至少500倍、比第一微生物细胞团的数量大至少1000倍、比第一微生物细胞团的数量大至少1500倍、比第一微生物细胞团的数量大至少2000倍、或甚至比第一微生物细胞团的数量大至少3000倍。
在一些实施方式中，第一微生物细胞团为每毫升增殖组合物5×106个细胞或更少、每毫升增殖组合物1×106个细胞或更少、每毫升增殖组合物5×105个细胞或更少、或甚至每毫升增殖组合物1×105个细胞或更少。
在一些实施方式中，第二微生物细胞团为每毫升增殖组合物1×107个细胞或更多、每毫升增殖组合物5×107个细胞或更多、每毫升增殖组合物1×108个细胞或更多、每毫升增殖组合物5×108个细胞或更多、或甚至每毫升增殖组合物1×109个细胞或更多。
非必要地，可以将一种或多种另外的组分添加到至少一个容器中以形成增殖组合物。例如，如果需要更多的水，可以添加来自纤维素乙醇工艺的工艺用水和/或来自玉米乙醇工艺和/或纤维素乙醇工艺的热馏出物。
在一些实施方式中，增殖系统140中的增殖组合物可包含：5至25体积％的磨碎的玉米浆料；作为营养源的20至30体积％的稀釜馏物；酶；酵母；和余量的水(例如，纤维素工艺用水和/或玉米乙醇馏出物)。
在增殖系统140中增殖后，包含第二酵母细胞团141的增殖组合物可以在全肉汤发酵系统150中与木质纤维素水解产物合并，使得第二生物体细胞团可以以持续的方式将葡萄糖和/或木糖转化为生物化学物质。
下文中讨论了图2中的纤维素乙醇系统100的其余部分。
在水解之前，可以通过各种技术(例如减小尺寸、汽蒸、这些技术的组合等)制备木质纤维素原料。如图2所示，木质纤维素原料105可以在水解之前制备，例如通过将木质纤维素原料在一个或多个研磨机110中研磨成磨碎的固体115，以减小原料的尺寸并增加其与水解介质接触的表面积。
酸水解
图2示出了通过将全肉汤水解产物从酸水解120传送到酶促糖化135来水解木质纤维素原料的实施方式。
如图2所示，酸水解120可以将磨碎的生物质115中的半纤维素转化为一种或多种戊糖，例如木糖。在一些实施方式中，酸水解包括使木质纤维素生物质与含水组合物接触以将至少一部分半纤维素水解成一种或多种寡糖和/或一种或多种戊糖，并形成至少包含戊糖、纤维素、木质素和糠醛的第一全肉汤水解产物组合物。在一些实施方式中，酸水解将至少一部分纤维素水解成葡萄糖。
在酸水解期间，可以通过改变水解的时间段、温度和pH中的一个或多个来调节“剧烈度”。在一些实施方式中，在水解期间，含水组合物的pH可为1至5、或甚至2至3。含水组合物可包含酸(例如硫酸)，所存在的酸的浓度为0.2％w/w至1.3％w/w，或甚至为0.5％w/w至1％w/w。在一些实施方式中，酸水解可以进行15分钟至5小时，或甚至30分钟至4小时。在一些实施方式中，酸水解可以在大于100℃至170℃，或甚至110℃至150℃的温度下进行。
酸水解可以在各种系统和设备配置中进行。在一些实施方式中，酸水解系统可包括与木质纤维素生物质的来源和含水组合物的来源流体连通的第一反应器系统。第一反应器系统可包括至少一个反应器，所述反应器被配置成使木质纤维素生物质与含水组合物接触以将至少一部分半纤维素水解成一种或多种寡糖和/或一种或多种戊糖，并形成至少包含戊糖、纤维素、木质素和糠醛的第一全肉汤水解产物组合物。
非必要的蒸汽爆破
非必要地，在酶水解135期间，来自酸水解120的全肉汤水解产物125可经受蒸汽爆破条件，所述蒸汽爆破条件使得全肉汤水解产物125中的纤维素更易接近。在一些实施方式中，蒸汽爆破也形成糠醛。蒸汽爆破(未示出)可以在包括至少一个反应器的系统中进行，所述反应器被配置成接收水解产物组合物并使水解产物组合物中的纤维素在形成蒸汽爆破的水解产物组合物的条件下经受蒸汽爆破工艺，所述蒸汽爆破的水解产物组合物至少包含纤维素、木质素和糠醛。
在蒸汽爆破期间，纤维素(在全肉汤水解产物或移除一部分木糖液的水解产物中)可以经受相对升高的压力和温度，使得包裹在纤维素网络内的水分处于液态。然后，可以降低压力，使液体“闪蒸”成气态，使得纤维素网络突然膨胀导致至少一部分纤维素结构破裂，从而增加纤维素的表面积以增加对纤维素酶的暴露。在一些实施方式中，通过连续地将组合物经由孔口排出，可以将过热的水解产物组合物闪蒸至减压。在一些实施方式中，可以使包含纤维素的水解产物组合物经受320°F至400°F的温度和75psig至235psig的压力，然后突然将水解产物组合物暴露于减压(例如大气压力)下。在一些实施方式中，可以使包含纤维素的水解产物组合物经受350°F至385°F的温度和120psig至195psig的压力，然后突然将水解产物组合物暴露于减压(例如大气压力)下。
蒸汽爆破后，可以使水解产物中的固体纤维素经受酶水解135。
酶水解
如图2所示，在酸水解120和非必要的蒸汽爆破之后，可以使水解产物组合物中的至少一部分纤维素进行酶水解135以将纤维素水解成葡萄糖。在一些实施方式中，如图2所示，可以使直接由酸水解120提供的第一全肉汤水解产物组合物125中的至少一部分纤维素进行酶水解。
在一些实施方式中，酶水解135可包括使水解产物125中的至少一部分纤维素液化(液化)，然后使至少一部分液化纤维素糖化(糖化)以形成葡萄糖。液化可以包括将一种或多种纤维素酶添加到全肉汤水解产物组合物125中以使至少一部分纤维素液化。
液化系统可以包括一个或多个容器(未示出)，所述容器包含全肉汤水解产物并且被配置成将全肉汤水解产物在一定的pH和温度下保持一段时间，以将木质纤维素生物质中的至少一部分纤维素转化为寡糖和/或单糖。在一些实施方式中，在至少一部分液化中全肉汤水解产物的温度为45℃至65℃，或甚至为50℃至60℃。在一些实施方式中，在至少一部分液化中全肉汤水解产物的pH为4至6，或甚至4.5至5.5。在一些实施方式中，液化时间段为2至20小时，或甚至6至8小时。
糖化系统可以与液化系统流体连通。在一些实施方式中，糖化系统可包括至少一个反应器，所述反应器被配置成接收液化纤维素，以便使至少一部分已液化的纤维素糖化并形成葡萄糖。糖化系统可包括与液化系统流体连通的一个或多个分批反应器(未示出)以接收已液化的纤维素。糖化系统可以配置成将全肉汤水解产物在一定的pH和温度下保持一段时间，以将木质纤维素生物质中的至少一部分纤维素转化为寡糖和/或单糖。在一些实施方式中，全肉汤水解产物的温度可以为45℃至65℃，或甚至为50℃至60℃。在一些实施方式中，全肉汤水解产物的pH可以为4至6，或甚至4.5至5.5。在一些实施方式中，糖化时间段为48至120小时，或甚至112至114小时。
在系统135中酶水解后，料流145可以进给到发酵系统150，使得来自增殖系统140的酵母可以将木糖和葡萄糖转化为乙醇。来自发酵系统150的啤酒155可以进给到蒸馏系统160以回收生物化学物质例如乙醇。
实施例1
实施例1涉及图3A至5C中的图表，所述图显示出不同浓度的α-淀粉酶(1T＝0.007％w/w原态玉米，2T＝0.013％w/w原态玉米，3T＝0.025％w/w原态玉米，4T＝0.05％w/w原态玉米)在冷却到31℃和添加葡糖淀粉酶(1T＝0.012％w/w原态玉米，2T＝0.025％w/w原态玉米，3T＝0.035％w/w原态玉米，4T＝0.05％w/w原态玉米)后有效地产生葡萄糖。
在70℃、75℃和80℃下进行巴氏灭菌2小时。尽管酶不处于其最佳条件，但该工艺能够接近理论上最大的糖释放。图3A至5C的每幅图中的扁平虚线表示理论上最大的糖浓度。
实施例2
实施例2说明了如何可以将增量式葡糖淀粉酶添加到增殖培养基中以产生图6中所示的糖指数释放曲线。与具有α-淀粉酶和葡糖淀粉酶的实施例1中示出的糖对数释放相比，糖指数释放的益处是限制了糖由于克拉布特里效应而走向乙醇。克拉布特里效应是由于高糖浓度而导致在有氧条件期间产生乙醇和CO2。乙醇的产生将减少走向细胞团的糖量。
实施例3
图7A至7C所示为使用相同发酵培养基的实验室规模的主要发酵结果，该结果比较了基于淀粉的增殖培养基来增殖的细胞和基于纤维素水解产物来增殖培养基而增殖的细胞的使用。两种增殖都使用大致相同的总糖浓度。结果显示，当使用基于淀粉的增殖培养基增殖的细胞时，消耗更多的木糖，产生更多的乙醇，并且产生更少的乳酸(来自细菌污染)。此外，木糖消耗和乙醇生产都以更高的速率发生。

Claims (18)

1.一种使微生物增殖的方法，所述方法包括：
a)提供碳源，其中所述碳源包含磨碎的谷物浆料，其中所述磨碎的谷物浆料包含淀粉；
b)提供营养源，其中所述营养源包括谷物釜馏物组合物；
c)提供第一微生物细胞团的来源，所述第一微生物细胞团可以将单糖转化为生物化学物质；
d)提供一种或多种酶的来源，所述一种或多种酶可以将所述淀粉转化为一种或多种单糖；
e)将所述碳源、所述营养源、所述第一微生物细胞团和所述一种或多种酶合并以形成增殖组合物，其中将所述增殖组合物暴露于一定条件下以使所述淀粉转化为葡萄糖并使所述第一微生物细胞团增殖成第二微生物细胞团。
2.一种用于使微生物增殖的系统，所述系统包括：
a)碳源，其包含磨碎的谷物浆料，其中所述磨碎的谷物浆料包含淀粉；
b)营养源，其中所述营养源包括谷物釜馏物组合物；
c)第一微生物细胞团的来源，所述第一微生物细胞团可以将单糖转化为生物化学物质；
d)一种或多种酶的来源，所述一种或多种酶酶可以将所述淀粉转化为一种或多种单糖；
e)至少一个容器，所述至少一个容器与所述碳源、所述营养源、所述第一微生物细胞团和所述一种或多种酶流体连通，其中所述至少一个容器被配置成使所述碳源、所述营养源、所述第一微生物细胞团和所述一种或多种酶合并以形成增殖组合物，其中所述容器配置成使所述增殖组合物暴露于一定条件下以使所述淀粉转化为葡萄糖并使所述第一微生物细胞团增殖成第二微生物细胞团。
3.根据权利要求1所述的方法或根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述一种或多种酶包含至少一种α-淀粉酶和至少一种葡糖淀粉酶。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法或系统，其特征在于，所述磨碎的谷物浆料包括磨碎的玉米谷物。
5.根据权利要求4所述的方法或系统，其特征在于，通过干研磨全玉米谷物形成磨碎的玉米谷物。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法或系统，其特征在于，所述釜馏物组合物包含来源于蒸馏玉米谷物发酵产物的稀釜馏物。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法或系统，其特征在于，所述第一微生物细胞团在有氧条件下增殖成所述第二微生物细胞团。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法或系统，其特征在于，所述第二微生物细胞团的数量比所述第一微生物细胞团的数量大至少1000倍。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法或系统，其特征在于，所述第一微生物细胞团为每毫升增殖组合物5×106个细胞或更少，并且所述第二微生物细胞团为每毫升增殖组合物1×108个细胞或更多。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法或系统，其特征在于，所述微生物包含乙醇原。
11.根据权利要求8所述的方法或系统，其特征在于，所述乙醇原包括酵母，其中所述酵母包含非经遗传修饰的酿酒酵母和/或已经经过遗传修饰以将木糖和葡萄糖转化为乙醇的酿酒酵母。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述合并步骤包括：
a)在65℃至80℃的温度下将所述碳源、所述营养源和所述至少一种α-淀粉酶合并以形成增殖组合物，其中所述增殖组合物在65℃至80℃的温度下保持1至3小时，其中所述α-淀粉酶促进至少一部分淀粉转化为一种或多种寡糖；
b)在步骤(a)之后，将所述增殖组合物冷却至20℃至40℃的温度；
c)在步骤(b)期间和/或之后，将葡糖淀粉酶添加到所述增殖组合物中以促进所述一种或多种寡糖转化为葡萄糖；和
d)在步骤(b)之后，添加所述第一微生物细胞团，使得第一微生物细胞团可以利用所述葡萄糖来增殖成所述第二微生物细胞团。
13.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述至少一个容器被配置为：
a)在65℃至80℃的温度下，合并所述碳源、所述营养源和所述至少一种α-淀粉酶，以形成所述增殖组合物；
b)将所述增殖组合物在65℃至80℃的温度下保持1至3小时，其中所述α-淀粉酶促进至少一部分淀粉转化为一种或多种寡糖；
c)将所述增殖组合物冷却至20℃至40℃的温度；
d)将葡糖淀粉酶添加到所述增殖组合物中以促进所述一种或多种寡糖转化为葡萄糖；并且
e)添加所述第一微生物细胞团，使得所述第一微生物细胞团可以利用所述葡萄糖来增殖成所述第二微生物细胞团。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
a)提供至少包含葡萄糖、木糖和糠醛的木质纤维素水解产物；
b)将所述木质纤维素水解产物和至少一部分所述第二微生物细胞团合并，使得第二生物体细胞团能够将所述葡萄糖和/或木糖转化为生物化学物质。
15.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，还包括：
a)木质纤维素水解产物的来源，其中所述木质纤维素水解产物至少包含葡萄糖、木糖和糠醛；
b)配置成将所述木质纤维素水解产物和至少一部分所述第二微生物细胞团合并使得所述第二微生物细胞团能够将所述葡萄糖和/或木糖转化为生物化学物质的系统。
16.根据权利要求14所述的方法或根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述木质纤维素水解产物包括全肉汤水解产物，所述全肉汤水解产物含有木质素、木糖、葡萄糖和糠醛。
17.根据权利要求14或16所述的方法或根据权利要求15或16所述的系统，其特征在于，所述木质纤维素水解产物来源于玉米秸秆和玉米穗芯。
18.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括连接到所述至少一个容器的曝气器。
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