JP5618995B2 - 嫌気的微生物発酵によるブタンジオールの製造 - Google Patents
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Description
a.COを含む基質を供給し;
b.一つ又は複数の微生物の培養物を含有するバイオリアクター内で前記基質を嫌気的に発酵させてブタンジオールを製造する
ことを含む。
別の側面において、本発明は、発酵による2,3−ブタンジオール製造の効率を増大させる方法を提供し、該方法は、
a.COを含む基質を供給し;
b.一つ又は複数の微生物の培養物を含有するバイオリアクター内で前記基質を嫌気的に発酵させて2,3−ブタンジオールを製造する
ことを含む。
a.基質を供給し;
b.一つ又は複数の微生物の培養物を含有するバイオリアクター内で前記基質を嫌気的に発酵させ、ここで、一つ又は複数の微生物は一つ又は複数の2,3−ブタンジオールデヒドロゲナーゼ遺伝子を含み;
c.2,3−ブタンジオールデヒドロゲナーゼ遺伝子を、微生物によって2,3−ブタンジオールが製造されるようにアップレギュレートする
ことを含む。
様々な側面の特定の態様において、一酸化炭素を含む基質は、一酸化炭素を含むガス状基質である。一酸化炭素を含むガス状基質は、産業プロセスの副産物として得ることができる。一定の態様において、産業プロセスは、鉄金属製品製造、非鉄製品製造、石油精製プロセス、バイオマスのガス化、石炭のガス化、発電、カーボンブラック製造、アンモニア製造、メタノール製造及びコークス製造からなる群から選ばれる。一態様において、ガス状基質は、製鋼所から得られるガスを含む。別の態様において、ガス状基質は自動車の排ガスを含む。
別の側面において、本発明は、微生物発酵による2,3−ブタンジオールの製造法を提供し、該方法は、
a.基質を供給し;
b.クロストリジウム・オートエタノゲナムの培養物を含むバイオリアクター内で前記基質を嫌気的に発酵させて2,3−ブタンジオールを製造する
ことを含む。
(a)第一の基質の微生物発酵によって2,3−ブタンジオールを製造し、
(b)COを含む第二の基質の微生物発酵によって2,3−ブタンジオールを製造する
ステップを含む。
本発明の更なる側面において、方法がブタンジオールを捕捉又は回収するステップをさらに含む、前述の側面のいずれかによる方法を提供する。
本発明は、本願の明細書において言及又は指示された部品、構成要素及び特徴を、個別にも又は集団的にも、前記部品、構成要素又は特徴の二つ以上のいずれか又はすべての組合せでも含むと広く言うこともできる。また、本明細書中で特定の整数が言及され、それが本発明の関連する技術分野で公知の等価物を有している場合、そのような公知の等価物もあたかも個別に示されたかのごとく本明細書に組み込まれると見なされる。
一態様において、本発明は、微生物発酵によるブタンジオールの製造法を提供する。好適な態様において、該方法は、少なくとも、COを含む基質、好ましくはCOを含むガス状基質を嫌気的に発酵して2,3−ブタンジオールを得るステップを含む。
(a)COを含む基質、好ましくはCOを含むガス状基質を供給し;
(b)一つ又は複数の微生物の培養物を含有するバイオリアクター内で前記基質を嫌気的に発酵させて2,3−ブタンジオールを製造する
ステップを含む。
(a)COを含む基質を供給し;
(b)一つ又は複数の微生物の培養物を含有するバイオリアクター内で前記基質を嫌気的に発酵させて2,3−ブタンジオールを製造する
ことを含む。
(a)第一の基質の微生物発酵によって2,3−ブタンジオールを製造し、
(b)COを含む第二の基質の微生物発酵によって2,3−ブタンジオールを製造する
ステップを含む。
微生物
本発明の態様において、発酵に使用される一つ又は複数の微生物はクロストリジウム・オートエタノゲナム(Clostridium autoethanogenum)である。好適な態様において、クロストリジウム・オートエタノゲナムは、German Resource Centre for Biological Material(DSMZ)に識別寄託番号19630で寄託された株の識別特徴を有するクロストリジウム・オートエタノゲナムである。別の態様において、クロストリジウム・オートエタノゲナムは、DSMZ寄託番号DSMZ10061の識別特徴を有するクロストリジウム・オートエタノゲナムである。
本発明の一態様において、2,3−ブタンジオールは、クロストリジウム・オートエタノゲナムを用いた炭水化物を含む基質の微生物発酵によって製造される。当該技術分野で公知の発酵に適切な多数の炭水化物の例があり、炭水化物基質の発酵に使用される多数のプロセスタイプの例があることはわかるであろう。例を挙げると、適切な基質は、グルコース及びフルクトースのような単糖類、スクロース又はラクトースのようなオリゴ糖類、セルロース又はデンプンのような多糖類などを含みうるが、これらに限定されない。これらの炭水化物基質(及びそれらの混合物)のいずれも本発明に適切であると考えられるが、好適な炭水化物基質はフルクトース及びスクロース(及びそれらの混合物)である。
細菌の増殖及び基質からブタンジオールへの発酵を起こすためには、基質の他に適切な栄養培地もバイオリアクターに供給する必要があることは分かるであろう。栄養培地は、使用される微生物の増殖を可能にするのに十分なビタミン及びミネラルなどの成分を含有している。クロストリジウム・オートエタノゲナム(Clostridium autoethanogenum)の増殖に適切な嫌気性培地は当該技術分野で知られている。例えば、Abriniら(Clostridium autoethanogenum,sp.Nov.,An Anaerobic Bacterium That Produces Ethanol From Carbon Monoxide;Arch.Microbiol.,161:345−351(1994))に記載されている。以下の“実施例”の項に適切な培地の更なる例を提供する。
発酵は、望ましくは、基質からブタンジオールへの発酵が起こるのに適切な条件下で実施されるべきである。考慮されるべき反応条件は、温度、培地流速、pH、培地の酸化還元電位、撹拌速度(連続撹拌槽リアクターを使用する場合)、植菌量、基質レベルが制限的にならないような最大の基質濃度及び基質のバイオリアクターへの導入速度、並びに生成物抑制を回避するための最大の生成物濃度などである。COを含む基質の嫌気的発酵に適切な発酵条件の例は、WO2007/117157、WO2008/115080、WO2009/022925及びWO2009/064200に詳述されている。前記特許の開示内容は引用によって本明細書に援用する。前記特許中に報告されている発酵条件は、本発明の方法に合わせて容易に変更できる。
バイオリアクター
発酵反応は、本明細書中で先に述べたように、任意の適切なバイオリアクター内で実施できる。本発明の一部の態様において、バイオリアクターは、微生物が培養される第一の増殖リアクターと、増殖リアクターからのブロスが供給され、ほとんどの発酵生成物(例えば2,3−ブタンジオール)が製造される第二の発酵リアクターとを含みうる。
発酵によって、栄養培地中に、所望生成物(例えばブタンジオール)及び/又は一つ又は複数の副産物(例えばエタノール、アセテート及びブチレート)、並びに細菌細胞を含む発酵ブロスが得られる。好適な態様において、発酵生成物は2,3−ブタンジオールを含む。
500mlのフラスコにNa2S(93.7g、0.39mol)及び200mlのH2Oを入れた。該溶液を塩が溶解するまで撹拌し、硫黄(25g、0.1mol)を一定N2流下で加えた。室温で2時間撹拌後、透明な赤みがかった褐色液体となった“Na2Sx”溶液([Na]に関しては約4M及び硫黄に関しては約5M)をN2でパージした血清ボトルに移し、アルミホイルで包んだ。
1Lの三つ口フラスコに気密性の入口と出口を取り付け、不活性ガス下での作業とその後の適切な貯蔵フラスコへの所望生成物の移し替えができるようにした。該フラスコに、CrCl3・6H2O(40g、0.15mol)、亜鉛顆粒[20メッシュ](18.3g、0.28mol)、水銀(13.55g、1mL、0.0676mol)及び500mLの蒸留水を入れた。N2で1時間洗浄(flushing)後、混合物を約80℃に温めて反応を開始させた。一定N2流下で2時間撹拌後、混合物を室温に冷却し、さらに48時間連続撹拌した。その時間までに反応混合物は濃青色溶液に変化した。該溶液をN2でパージした血清ボトルに移し、後で使うために冷蔵庫に保管した。
使用されたクロストリジウム・オートエタノゲナム(Clostridium autoethanogenum)は、German Resource Centre for Biological Material(DSMZ)に寄託され、受入番号19630を割り当てられたものである。
培地サンプルは、発酵リアクター(例えばCSTR又は血清ボトル)から発酵の過程中周期的に採取した。培地採取のたびごとに、リアクターにガスが出入りしないように注意した。
HPLCシステム Agilent 1100シリーズ。移動相:0.0025N 硫酸。流速及び圧力:0.800mL/分。カラム:Alltech IOA;カタログ番号9648、150×6.5mm、粒径5μm。カラム温度:60℃。検出器:屈折率。検出器の温度:45℃。
400μLのサンプル及び50μLの0.15M ZnSO4及び50μLの0.15M Ba(OH)2をエッペンドルフ管に入れる。該管を12,000rpm、4℃で10分間遠心分離する。200μLの上清をHPLCバイアルに移し、5μLをHPLC機器に注入する。
測定は、二つのチャンネルが設備されたVarian CP−4900 マイクロGCで実施した。チャンネル1は、10mのMol−sieveカラムで、70℃、200kPaのアルゴン及びバックフラッシュ時間4.2秒で運転された。一方、チャンネル2は、10mのPPQカラムで、90℃、150kPaのヘリウム及びバックフラッシュなしで運転された。両チャンネルのインジェクター温度は70℃であった。ランタイムは120秒にセットされたが、興味あるすべてのピークは通常100秒以内に溶出された。CO取込み比は、細胞1グラム(乾燥重量−下記参照)あたりのCO消費を計算することによって決定された。
細胞密度は、規定分量の発酵ブロス中の細菌細胞を数えることによって決定した。あるいは、サンプルの吸光度を600nmで測定し(分光光度計)、乾燥重量を公表手順に従って計算することによって決定した。
約950mLの溶液Aを1Lの発酵槽に移し、窒素を散布した。H3PO4(85%溶液、1.5mL)を加え、濃NH4OH(水溶液)を用いてpHを5.3に調整した。レサズリン(2g/L溶液1mL)を加え、溶液にN2を散布した。塩化クロム(II)を、溶液のORPが約−150mVに下がるまで加えた。10倍溶液Cを加えた後、多硫化ナトリウム(4.3M溶液1.44mL又は6M溶液1mL)を加え、溶液にN2を散布した。
クロストリジウム・オートエタノゲナム(Clostridium autoethanogenum)を用いた基質の発酵的変換をCSTR反応器内で2週間にわたって実施し、周期的にモニターした。CSTR実験に使用した培地は、表Eに掲載されている成分に従って調製した。リン酸塩混合物は、0.65mMのNa2HPO4と15.3mMのNaH2PO4からなるものであった。リン酸、アンモニウム塩及び塩酸システインなどのその他すべての成分を800mlの水に混合してから緩衝塩を溶液に加えた。このような手順で進めることにより、確実にpHが約6.5を上回り、培地成分の沈殿が防止された。溶液を希釈して1Lにし、沸騰するまで加熱し、一定流のN2ガス下で室温にまで放冷することによって嫌気性にした。冷却したら、溶液を最終pH5.3に調整し、ビタミンBを加えた。嫌気性は実験の間ずっと維持された。炭水化物(5g/Lフルクトース)を基本培地調製物に加えた。培地溶液を発酵槽に導入し、所望により各CO含有ガスを実験開始時から、又は所定間隔の後に散布した。これらの実験中、pHは5.5に維持されるようNaOH水溶液を加えることによって調節した。活発に増殖中のクロストリジウム・オートエタノゲナム培養物を反応器に5%(v/v)のレベルで植菌した。反応器の温度は37℃に維持され、撹拌速度は400rpmであった。
当初、発酵はフルクトースを基質として含有していたため、酢酸、エタノール及び2,3−ブタンジオールが生成した。時間経過とともにフルクトースが消費されたので、CO(95%CO、5%CO2)を含むガスストリームを培地に散布した。培地はpH5.5に維持された(表1)。炭水化物が消費されても上記生成物の濃度は増大しており、COが2,3−ブタンジオールを含む生成物の製造に使用されたことを明らかに示していることに注意すべきである。
更なる実験で、クロストリジウム・オートエタノゲナムによる基質の変換をCSTR反応器内で10日間にわたって実施し、周期的にモニターした。この場合、発酵槽と培地は実施例1Aに従って用意したが、基質は連続散布された模擬製鋼所ガス(70%CO、1%H2、14%N2、15%CO2)のみで、培地のpHは5.5で一定に保たれた(表2)。基質の変換はここでも酢酸、エタノール及び2,3−ブタンジオールをもたらし、発酵開始時に炭水化物基質がなくても酢酸、エタノール及びブタンジオールが製造されることを示していた。
更なる実験で、クロストリジウム・オートエタノゲナムによる基質の変換をCSTR反応器内で3日間にわたって実施し、周期的にモニターした。この場合、発酵槽と培地は実施例1Aに記載されたものに従って用意したが、基質は連続散布された模擬製鋼所ガス(70%CO、1%H2、14%N2、15%CO2)とフルクトース(10g/L)で、培地のpHは5.5で一定に保たれた(表3)。基質の変換はここでも酢酸、エタノール及び2,3−ブタンジオールをもたらした。
培地条件が2,3−ブタンジオールの製造にどのように影響しうるかを確かめるために、選択可能な(選択肢のある)緩衝液を含む培地入りの血清ボトルを用意し、発酵生成物を実験終了時に分析した(表5)。培養は234mlの密封血清ボトル中で実施した。各ボトルは50mlの上記培地(表E)を含有し、所望により酢酸緩衝液(0.02M)又はクエン酸緩衝液(0.02M)のいずれかで緩衝され、pH5.3に調整された。各血清ボトルの184mlのヘッドスペースを最初にN2で、次いで95%CO、5%CO2又は70%CO、15%CO2、14%N2、1%H2のいずれかで30psiの過剰圧にまで満たした。各ボトルに2mlのクロストリジウム・オートエタノゲナム培養物を植菌した。振盪培養器を使用し、反応温度は37℃に維持した。
約1.3Lの溶液Aを2Lの発酵槽に移し、窒素を散布した。レサズリン(2g/L溶液1.35mL)を加えた。H3PO4(85%溶液、2.025mL)を加え、濃NH4OH(水溶液)を用いてpHを5.3に調整した。塩化クロム(II)を、溶液のORPが約−150mVに下がるまで加えた。多硫化ナトリウム(4.3M溶液6.07ml)を加え、濃HClを用いてpHを5.5に調整した。溶液にN2を1時間散布した後、硫化金属溶液1(150ml)及び溶液B(15ml)を加えた。該溶液にN2を、次いでCO含有ガス(3%H2;30%N2;47%CO;20%CO2)を散布し、その後、活発に増殖中のクロストリジウム・オートエタノゲナム培養物を約5%(v/v)のレベルで植菌した。ガス流速は、高いCO取込み比を維持するために、微生物培養物がCO制限されないように調整した。発酵の結果を表6に示す。
約1.3Lの溶液Aを2Lの発酵槽に移し、窒素を散布した。H3PO4(85%溶液、2.025mL、30mM)を加え、濃NH4OH(水溶液)を用いてpHを5.3に調整した。溶液B(13.5ml)を加え、溶液にN2を散布した。塩化クロム(II)を、溶液のORPが約−150mVに下がるまで加えた。レサズリン(2g/L溶液1.35mL)を加えた。多硫化ナトリウム(6M溶液2.85ml)を加え、溶液にN2を12時間散布した後、CO含有ガス(1%H2;14%N2;70%CO;15%CO2)に切り替えた。濃HClを用いてpHを5.5に調整した後、硫化金属溶液1(150ml)を加えた。溶液にCO含有ガスをさらに30分間散布した後、活発に増殖中のクロストリジウム・オートエタノゲナム培養物を約5%(v/v)のレベルで植菌した。ここでも、ガス流速は、高いCO取込み比を維持するために、微生物培養物がCO制限されないように調整した。発酵の結果を表7に示す。
約1.3Lの溶液Aを1.5Lの発酵槽に移し、窒素を散布した。H3PO4(85%溶液、2.25mL)を加え、濃NH4OH(水溶液)を用いてpHを5.3に調整した。溶液B(15ml)を加え、溶液にN2を散布した。塩化クロム(II)を、溶液のORPが約−150mVに下がるまで加えた。レサズリン(2g/L溶液1.5mL)を加えた。多硫化ナトリウム(3M溶液1.5ml)を加え、溶液にN2を1時間散布した。FeCl2(3.75mL)、CoCl2(1.875mL)、NiCl2(1.875mL)、H3BO3(0.375ml)、Na2MoO4(0.375ml)、MnCl2(0.375ml)、Na2WO4(0.375ml)及びZnCl2(0.1875ml)の0.1M溶液を加え、溶液にCO含有ガス(50%H2;32%CO;4%CO2;32%CH4)を散布した。濃HClを用いてpHを5.5に調整した後、溶液C(150ml)を加えた。溶液にCO含有ガスをさらに30分間散布した後、活発に増殖中のクロストリジウム・オートエタノゲナム培養物を約5%(v/v)のレベルで植菌した。ガス流速は、高いCO取込み比を維持するために、微生物培養物がCO制限されないように調整した。発酵の結果を表8に示す。
培地をpH5.5で次のように調製した。溶液Dの、システイン−HCl以外の全成分を400mlの蒸留水中に混合した。この溶液を沸騰するまで加熱し、一定流の95%CO、5%CO2ガス下で室温にまで放冷することによって嫌気性にした。冷却したら、システイン−HClを加え、溶液のpHを5.5に調整した後、体積を1000mlにした。嫌気性は実験の間ずっと維持された。
約1.3Lの溶液Aを2Lの発酵槽に移し、窒素を散布した。H3PO4(85%溶液、1.5mL)を加え、濃NH4OH(水溶液)を用いてpHを5.3に調整した。溶液B(15ml)を加え、溶液にN2を散布した。塩化クロム(II)を、溶液のORPが約−150mVに下がるまで加えた。多硫化ナトリウム(3M溶液1ml)を加え、溶液にN2を12時間散布した。FeCl2(3.75mL)、CoCl2(1.875mL)、NiCl2(1.875mL)、H3BO3(0.375ml)、Na2MoO4(0.375ml)、MnCl2(0.375ml)、Na2WO4(0.375ml)及びZnCl2(0.2ml)の0.1M溶液を加え、溶液にCO含有ガス(1%H2;14%N2;70%CO;15%CO2)を散布した。
実施例9:LZ1560における2,3−ブタンジオール製造の遺伝子調節
サンプルは三つの発酵から採取し、2,3−ブタンジオール製造中の遺伝子発現を調べた。一つのサンプルは、エタノール及び2,3−ブタンジオールを含む生成物を製造中の、実施例8に記載された13日目のバッチ発酵から採取した。このサンプルを以下の結果ではR12と表す。第二のサンプルは、エタノールと2,3−ブタンジオールの両方を製造しているバッチ発酵から採取した。このサンプルを結果ではR11と表す。第三のサンプル(R2)は、実施例7の1〜89日目と類似の条件下で運転中の連続発酵から採取した。微生物培養物はCOを制限され、発酵ブロスは、安定なアセテート濃度約13g/L、エタノール濃度1g/L未満及びわずかな量の2,3−ブタンジオールを含んでいた。リアルタイムPCRを用いて、遺伝子がR2と比べてアップレギュレートされているか又はダウンレギュレートされているかどうかを決定した。
全RNAは、約2.5×109個の細菌細胞からAurum Total RNA Fatty and Fibrous Tissue Kit(Biorad社)を用いて単離した。カラム上でDNアーゼをRNase−free DNase セット(Biorad社)を用いて消化した。全RNAは分光光度計を用いて定量化し、その純度(A260/280比によって測定)を決定した後、iScript Select cDNA 合成キット(Biorad社)を用いてcDNAを合成した。
リアルタイムPCR用のプライマーは、LanzaTech社が所有権を有する社内ゲノム配列を基にしたフリーウェアのPrimer3を用いて設計した。リアルタイムPCR反応混合液として、12.5μLの2×SYBR Green PCR Master Mix(Biorad社)、各1.5μLの1μMフォワード及びリバースプライマー、5μLの10倍希釈cDNAテンプレート、及び総体積25μLになるまで滅菌水を含有する混合液を構築した。該混合液を95℃で3分間加熱し、その後、95℃15秒、55℃15秒及び72℃30秒を40サイクル実施した。プライマーの二量体化又は増幅の他の人為的影響を検出するために、リアルタイムPCR終了直後、融解曲線分析を実施した(1℃/秒で58℃〜95℃を38サイクル)。全反応とも三重に実施した。遺伝子発現の定量は、MyiQ Single Colour Real−Time PCR Detection System(Biorad社)を用いて実施し、リアルタイムデータはiQ5光学系ソフトウェア(Biorad社)を用いて分析した。
リアルタイムPCRアッセイから得られた生のCt値を、相対遺伝子発現及び標準誤差とともに表11に示す。RNAポリメラーゼのベータ鎖(rpoβ)を遺伝子発現のノーマライゼーションのための参照遺伝子として選択した。比較ΔCT法を用いた相対定量を使用して2,3BDHの相対遺伝子発現を計算した。アセテート産生培養物(R2)を全分析におけるキャリブレーター(参照標準)として選択した。
本明細書中での何らかの先行技術への言及は、その先行技術が米国又は世界中のあらゆる国において共通の一般的知識の一部を形成していることの承認又は何らかの形態の示唆ではなく、そのように受け取られるべきでもない。
以下に、出願時の特許請求の範囲の記載を示す。
[請求項1]
微生物発酵によるブタンジオールの製造法であって、
a.COを含む基質を供給し;
b.一つ又は複数の微生物の培養物を含有するバイオリアクター内で前記基質を嫌気的に発酵させてブタンジオールを製造する
ことを含む方法。
[請求項2]
ブタンジオールが2,3−ブタンジオールである、請求項1に記載の方法。
[請求項3]
発酵による2,3−ブタンジオール製造の効率を増大させる方法であって、
a.COを含む基質を供給し;
b.一つ又は複数の微生物の培養物を含有するバイオリアクター内で前記基質を嫌気的に発酵させて2,3−ブタンジオールを製造する
ことを含む方法。
[請求項4]
COを含む基質が、2,3−ブタンジオールが製造されるほど十分なレベルで供給される、請求項2又は3に記載の方法。
[請求項5]
COを含む基質が、培養物による少なくとも0.4mmolCO/g乾燥細菌細胞重量/分のCO取込み比速度が維持されるように供給される、請求項2〜4のいずれか1項に記載の方法。
[請求項6]
前記基質が、少なくとも0.6mmolCO/g/分の取込み比速度が維持されるように供給される、請求項5に記載の方法。
[請求項7]
前記基質が、少なくとも0.8mmolCO/g/分の取込み比速度が維持されるように供給される、請求項5又は6に記載の方法。
[請求項8]
前記基質が、少なくとも0.8mmolCO/g/分の取込み比速度が維持されるように供給される、請求項5〜7のいずれか1項に記載の方法。
[請求項9]
前記基質が、少なくとも1.0mmolCO/g/分の取込み比速度が維持されるように供給される、請求項5〜8のいずれか1項に記載の方法。
[請求項10]
微生物発酵による2,3−ブタンジオールの製造法であって、該方法は、
a.基質を供給し;
b.一つ又は複数の2,3−ブタンジオールデヒドロゲナーゼ遺伝子を含む一つ又は複数の微生物の培養物を含有するバイオリアクター内で前記基質を嫌気的に発酵させ;
c.2,3−ブタンジオールデヒドロゲナーゼ遺伝子を、当該微生物によって2,3−ブタンジオールが製造されるようにアップレギュレートする
ことを含む方法。
[請求項11]
前記基質がCOを含む、請求項11に記載の方法。
[請求項12]
COを含む基質が、2,3−ブタンジオールが製造されるほど十分なレベルで供給される、請求項11に記載の方法。
[請求項13]
COを含む基質が、培養物による少なくとも0.4mmolCO/g乾燥細菌細胞重量/分のCO取込み比速度が維持されるように供給される、請求項12〜14のいずれか1項に記載の方法。
[請求項14]
一つ又は複数の微生物がクロストリジウム・オートエタノゲナム(Clostridium autoethanogenum)である、請求項1〜13のいずれかに記載の方法。
[請求項15]
COを含む基質がガス状である、請求項1〜9又は11〜14のいずれか1項に記載の方法。
[請求項16]
COを含む基質が、少なくとも約15%〜約100体積%のCOを含む、請求項15に記載の方法。
[請求項17]
COを含む基質が、産業プロセスからの副産物として得られるガスを含む、請求項15又は16に記載の方法。
[請求項18]
COを含む基質が製鋼所から得られるガスを含む、請求項15〜17のいずれか1項に記載の方法。
[請求項19]
微生物発酵による2,3−ブタンジオールの製造法であって、
a.基質を供給し;
b.クロストリジウム・オートエタノゲナムの培養物を含むバイオリアクター内で前記基質を嫌気的に発酵させて2,3−ブタンジオールを製造する
ことを含む方法。
[請求項20]
前記基質が一つ又は複数の炭水化物を含む、請求項19に記載の方法。
[請求項21]
一つ又は複数の炭水化物を含む基質を供給するステップの前、同時、又は後にCOを含む基質を供給する追加のステップを含む、請求項20に記載の方法。
[請求項22]
COを含む基質を供給するステップと、一つ又は複数の炭水化物を含む基質を供給するステップとを交互に行うことを含む、請求項21に記載の方法。
[請求項23]
請求項2〜22のいずれか1項に記載の方法によって製造される2,3−ブタンジオール。
Claims (14)
- COを含むガス状の基質の微生物発酵による2,3−ブタンジオールの製造法であって、
a.COを含む当該基質をバイオリアクターに供給し;そして
b.クロストリジウム・オートエタノゲナム(Clostridium autoethanogenum)の培養物を含有する当該バイオリアクター内でCOを含む前記基質を嫌気的に発酵させて2,3−ブタンジオールを製造することを含み;
COを含む当該ガス状の基質が、当該培養物による少なくとも0.4mmolCO/g乾燥細菌細胞重量/分のCO取込み比速度が維持されるように供給される、製造方法。 - COを含む前記基質が、前記培養物による少なくとも0.6mmolCO/g乾燥細菌細胞重量/分のCO取込み比速度が維持されるように供給される、請求項1に記載の方法。
- 前記基質が、少なくとも0.8mmolCO/g/分の取込み比速度が維持されるように供給される、請求項1に記載の方法。
- 前記基質が、少なくとも1.0mmolCO/g/分の取込み比速度が維持されるように供給される、請求項1に記載の方法。
- COを含む基質の微生物発酵による2,3−ブタンジオールの製造法であって、
a.COを含むガス状の基質をバイオリアクターに供給し;
b.一つ又は複数の2,3−ブタンジオールデヒドロゲナーゼ遺伝子を含むクロストリジウム・オートエタノゲナム(Clostridium autoethanogenum)細菌の培養物を含有する当該バイオリアクター内でCOを含むガス状の前記基質を嫌気的に発酵させることを含み、
2,3−ブタンジオールデヒドロゲナーゼ遺伝子が、前記細菌によるCO取込み比が少なくとも0.4mmol/g/分であるようにガス状のCO基質を供給することによってアップレギュレートされる、前記方法。 - COを含む前記基質が、前記培養物による少なくとも0.4mmolCO/g乾燥細菌細胞重量/分のCO取込み比速度が維持されるように供給される、請求項5に記載の方法。
- ガス状の前記基質が少なくとも15体積%から100体積%のCOを含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- COを含むガス状の前記基質が、産業プロセスからの副産物として得られるガスを含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- COを含むガス状の前記基質が製鋼所から得られるガスを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記基質が一つ又は複数の炭水化物をさらに含む、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 一つ又は複数の炭水化物を含む基質を供給するステップの前、及び/又は同時、及び/又は後にCOを含む基質を供給する追加のステップを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記微生物が、German Collection of Microorgansims and Cell Cultures(DSMZ)に寄託番号DSM19630で寄託されたクロストリジウム・オートエタノゲナム株である、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 前記2,3−ブタンジオールが、0.2g/L/日より大きい生産性で生産される、請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。
- エタノールが発酵の副産物として生成される、請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法。
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