TWI625388B - 在有效降低水使用之低磷酸鹽培養基中發酵含ｃｏ之基質的方法 - Google Patents

在有效降低水使用之低磷酸鹽培養基中發酵含ｃｏ之基質的方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI625388B
TWI625388B TW103119912A TW103119912A TWI625388B TW I625388 B TWI625388 B TW I625388B TW 103119912 A TW103119912 A TW 103119912A TW 103119912 A TW103119912 A TW 103119912A TW I625388 B TWI625388 B TW I625388B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
another aspect
clostridium
cells
fermentation
per minute
Prior art date
Application number
TW103119912A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201534718A (zh
Inventor
萊恩 瑟納拉尼
彼得Ｓ 貝爾
柳嵩
席隆那Ｒ 史考特
Original Assignee
億諾斯生物有限公司
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 億諾斯生物有限公司 filed Critical 億諾斯生物有限公司
Publication of TW201534718A publication Critical patent/TW201534718A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI625388B publication Critical patent/TWI625388B/zh

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • 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
    • C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
    • C12N1/205—Bacterial isolates
    • 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
    • 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
    • C12P7/08—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate
    • 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
    • C12P7/16—Butanols
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12R—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00—Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/01—Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
    • C12R2001/02—Acetobacter
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12R—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00—Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/01—Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
    • C12R2001/145—Clostridium
    • 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

Abstract

提供一種在低磷酸鹽培養基中發酵含CO之氣態基質的方法。該方法包含(includes)將包含(includes)至少一過渡金屬元素之液態培養基，以及包含(includes)至少至少(at least at least)一其他的過渡金屬元素和選擇性地一非金屬元素之液態培養基摻合，以提供發酵培養基。該方法對阻止一個或多個過渡金屬元素與一個或多個非金屬元素之沈澱發生有效。該方法使用之該發酵培養基係以需要顯著較低水量以及降低位準的磷酸鹽之方式所製備。

Description

在有效降低水使用之低磷酸鹽培養基中發酵含CO之基質的方法
本申請案主張2013年6月10日提申之美國臨時專利申請案第61/833,240號的權益，以及其之整體併入本文以作為參考資料。
發明領域
提供一種在低磷酸鹽培養基中發酵含CO之氣態基質的方法。更明確言之，該方法包含(includes)在以需要較低水量的方式製備之培養基中發酵含CO之氣態基質的方法。
發明背景
乙酸生成性微生物可經由氣態基質的發酵而從一氧化碳(CO)生產乙醇。使用得自梭菌屬(Clostridium)的厭氧微生物之發酵可生產乙醇及其它有用的產品。舉例而言，美國專利案第5,173,429號描述一種從合成氣生產乙醇及乙酸鹽的厭氧微生物，俊達氏梭菌(Clostridium ljungdahlii)ATCC編號49587。美國專利案第5,807,722號描述一種使用俊達氏梭菌ATCC編號55380將廢氣轉化成有機酸類及醇類 之方法及裝置。美國專利案第6,136,577號描述一種使用俊達氏梭菌ATCC編號55988及55989將廢氣轉化成乙醇之方法及裝置。
發酵方法通常需要大量的水與營養素。降低水使用、消除某些組分以及降低其他組分需要的濃度位準，同時維持醇生產力，可以提供成本節省，尤其是在商業規模的發酵。
發明概要
提供一種用於發酵使用較低水量的含CO之氣態基質之方法。該方法中使用的發酵培養基係以需要顯著較低水量以及降低位準的磷酸鹽之方式所製備的。
一種發酵方法包含(include)將包含(include)至少一過渡金屬元素之液態培養基，以及包含(include)至少至少(at least at least)一其他的過渡金屬元素和一非金屬元素之液態培養基摻合，以提供一發酵培養基。該方法包含(include)使含CO之基質與該發酵培養基接觸，以及發酵該含CO之基質以提供酸性pH。該方法對阻止一個或多個過渡金屬元素與一個或多個(one of more)非金屬元素之沈澱發生有效，以及該發酵方法係有效用於，就每美制加侖生產的乙醇，使用大約2美制加侖或更少的水來提供給該發酵培養基。
一種用於發酵含CO之基質之方法包含(include)：提供該含CO之基質至一發酵器，以及使該含CO之基質與發 酵培養基接觸。該方法包含(include)經由一方法提供發酵培養基，該方法包含(include)將有效提供該發酵培養基有大約30mS/cm或更小的導電度及大約3mM或更少的磷酸鹽，的量之第一溶液和第二溶液摻合，該第一溶液包含(include)選自於以下所構成的群組之一個或多個元素：Zn、Co及Ni，該第二溶液包含(include)選自於W及Se所構成的群組之一個或多個元素。發酵該含CO之基質係有效用以提供10克總醇/(升˙日)或更大的STY，以及係有效用於，就每美制加侖生產的乙醇，使用大約2美制加侖或更少的水來提供給該發酵培養基。
於另一個態樣中，一種供降低水使用之製備發酵 培養基的方法包含(include)，將有效提供該發酵培養基有大約30mS/cm或更小的導電度的量，之一種包含(include)選自於Zn、Co、Ni中的一者或多者所構成的群組之元素的溶液，和一種包含(include)選自於W、Se中的一者或多者所構成的群組之元素的溶液摻合。該發酵培養基比具有超過大約3mM磷酸鹽之發酵培養基，需要更少大約10%至大約40%的水。
該方法的幾個態樣之上述和其他態樣、特徵及優點從下列圖示會更顯而易見。
圖1闡明於低磷酸鹽培養基以及使用NH4OH作為鹼來控制pH且作為氮源，之俊達氏梭菌(Clostridium ljungdahlii)培養物的穩態效能。
較佳實施例之詳細說明
下列說明並非解譯為限制性意義，而是僅僅為了描述例示性具體例之一般性原理的目的。本發明之範圍須參考申請專利範圍決定。
於一個態樣中，將往發酵器之營養素進料內的營養素位準最佳化，以使得發酵器內乙酸產生性細菌對各營養素的消耗量%為實質均等的。意外地，營養素的消耗量不平衡及培養基之內產生的營養素殘餘量，導致導電度增加及發酵性能衰退。為了減緩導電度增加，需要大量的水。小心地平衡所提供的營養素及消耗的營養素會造成降低水使用及降低營養素使用。於此態樣中，營養素培養基及發酵方法會使營養素利用最佳化，以便利用90%或更多的營養素，以及於另一個態樣中，利用了至少大約95%或更多的營養素。
如此處描述，於生物反應器內使用培養基及乙酸產生性細菌進行的合成氣發酵，係有效用以提供合成氣中的一氧化碳轉換成醇類及其它產物。於此態樣中，生產力可以STY(以克總醇/(升˙日)表示的時空產率(space time yield))表示。於此態樣中，該方法係有效用以提供至少大約10克或更大的總醇/(升˙日)之STY(時空產率)。可能的STY值包含(include)大約10克總醇/(升˙日)至大約200克總醇/(升˙日)，於另一個態樣中，大約10克總醇/(升˙日)至大約160克總醇/(升˙日)，於另一個態樣中，大約10克總醇/(升˙日) 至大約120克總醇/(升˙日)，於另一個態樣中，大約10克總醇/(升˙日)至大約80克總醇/(升˙日)，於另一個態樣中，大約20克總醇/(升˙日)至大約140克總醇/(升˙日)，於另一個態樣中，大約20克總醇/(升˙日)至大約100克總醇/(升˙日)，於另一個態樣中，大約40克總醇/(升˙日)至大約140克總醇/(升˙日)，以及於另一個態樣中，大約40克總醇/(升˙日)至大約100克總醇/(升˙日)。
定義
除非另行定義，否則於本案全文說明書中使用於本文揭示之下列術語定義如後及包含如下定義之單數型或複數型：修飾任何數量之術語「大約」係指於實際狀況下，例如，於實驗室中、於試驗工廠中、或生產設施中所遭遇的數量變異。舉例而言，於混合物中採用之各成分或測量值的數量或數量由「大約」修飾時包含於測量製造廠或實驗室中之實驗條件所典型採用的變異程度及審慎程度。舉例而言，當用「大約」修飾產品組分的量時包含於工廠或實驗室之多個實驗中各批次間的變異及分析方法所特有的變異。無論是否用「大約」修飾，該數量包括該等量之相當量。此處所述用「大約」修飾之任何數量也可以如同未用「大約」修飾一樣地使用於本揭示內。
術語「氣態基質」係用來包含含有一種或多種氣體的基質或是從一種或多種氣體衍生的基質。
術語「合成氣」或是「合成氣體」表示給予含有 不等量之一氧化碳及氫氣之氣體混合物的合成氣體的名稱。製造方法之實例包含天然氣或烴類之蒸汽重組以製造氫氣、煤炭的氣化及某些類型的垃圾資源回收氣化設施。該名稱係來自於其等可用作為產生合成天然氣(SNG)的中間產物及用於製造氨或甲醇。合成氣為可燃性，且常常使用作為燃料來源或是使用作為其它化學品製造上的中間產物。
術語「發酵器」包含由一或多個容器及/或塔或管路配置所組成的發酵裝置，包含連續攪拌槽反應器(CSTR)、制動化細胞反應器(ICR)、滴流床反應器(TBR)、移動床生物膜反應器(MBBR)、泡罩塔、氣舉發酵器、膜反應器諸如中空纖維膜生物反應器(HFMBR)、靜態混合器，或是適用於氣-液接觸的其它容器或其它裝置。
術語「發酵」、「發酵方法」或是「發酵反應」以及類似術語，意圖涵蓋該方法之生長時期以及產物生物合成時期。於一個態樣中，發酵係指一氧化碳轉化成醇類。
術語「細胞密度」係指每單位體積發酵肉湯的微生物細胞之質量，舉例而言，克/升。
術語「增進效率」、「效率增加」以及類似術語，當與發酵方法相關時，係包含增加發酵時微生物之生長速率、消耗每單位體積或質量之基質(如一氧化碳)而產生之所欲的產物(如醇類)之體積或質量、所欲的產物之生產量或是生產速率，以及所欲的產物與其他發酵副產物之相關比例。
如同此處所使用的，「總醇」包含乙醇、丁醇、 丙醇及甲醇。於一個態樣中，總醇可以包含至少大約75重量百分比或更多的乙醇，於另一個態樣中，大約80重量百分比或更多的乙醇，於另一個態樣中，大約85重量百分比或更多的乙醇，於另一個態樣中，大約90重量百分比或更多的乙醇，以及於另一個態樣中，大約95重量百分比或更多的乙醇。於另一個態樣中，總醇可以包含大約25重量百分比或更少的丁醇。
術語「比CO攝入(specific CO uptake)」表示在以分鐘來表示之每單位時間內，經由單位質量(g)的微生物細胞而消耗之以mmoles來表示的CO量，亦即毫莫耳/克/分鐘。
含CO之基質
含CO之基質可包含任何含括CO的氣體。於此態樣中，含有CO的氣體可包含合成氣、工業氣體，及其混合物。
合成氣可以從任何已知的來源提供。於一個態樣中，合成氣可源自於含碳材料的氣化。氣化涉及於氧氣限制供應情況下的生質之部分燃燒。所得的氣體主要包含一氧化碳(CO)及氫氣(H2)。於本態樣中，合成氣將含有至少大約10莫耳% CO，於一個態樣中，至少大約20莫耳%，於一個態樣中，大約10至大約100莫耳%，於另一個態樣中，大約20至大約100莫耳% CO，於另一個態樣中，大約30至大約90莫耳% CO，於另一個態樣中，大約40至大約80莫耳% CO，以及於另一個態樣中，大約50至大約70莫耳% CO。 適當的氣化方法及裝置之若干實例係提供於美國專利申請案61/516,667、61/516,704及61/516,646之內，各案皆係於2011年4月6日提出申請，及美國專利申請案13/427,144、13/427,193及13/427,247之內，各案皆係於2012年3月22日提出申請，以及此等之全體均併入本文以作為參考。
於另一個態樣中，該方法可應用以支援從氣態基質諸如高體積含CO工業烟道氣製造醇。於某些態樣中，包含CO的氣體係衍生自含碳廢物，例如工業廢氣或得自其它廢物的氣化。如此，該方法表示捕集碳的有效方法，否則該碳將排放入環境內。工業烟道氣之實例包含含鐵金屬產品製造、非鐵金屬產品製造、石油精煉製程、煤氣化、生質氣化、發電、炭黑製造、氨製造、甲醇製造，及焦煤製造期間產生的氣體。
取決於含CO之基質之組成，該含CO之基質可以直接提供給發酵方法或是可以進一步修飾以包含適當的H2對CO莫耳比。於一個態樣中，提供給發酵器的含CO之基質具有大約0.2或更大的H2對CO莫耳比，於另一個態樣中，大約0.25或更大，以及於另一個態樣中，大約0.5或更大。於另一個態樣中，提供給發酵器的含CO之基質可以包含大約40或更大的CO加上H2莫耳百分比及大約30或更小的莫耳百分比之CO，於另一個態樣中，大約50或更大的CO加上H2莫耳百分比及大約35或更小的莫耳百分比之CO，以及於另一個態樣中，大約80或更大的CO加上H2莫耳百分比及大約20或更小的莫耳百分比之CO。
於一個態樣中，該含CO之基質主要包含一氧化碳(CO)及氫氣(H2)。於本態樣中，該含CO之基質將含有至少大約10莫耳% CO，於一個態樣中，至少大約20莫耳%，於一個態樣中，大約10至大約100莫耳%，於另一個態樣中，大約20至大約100莫耳% CO，於另一個態樣中，大約30至大約90莫耳% CO，於另一個態樣中，大約40至大約80莫耳% CO，以及於另一個態樣中，大約50至大約70莫耳% CO。該含CO之基質將具有至少大約0.75之CO/CO2比，於另一個態樣中，至少大約1.0，以及於另一個態樣中，至少大約1.5。
於一個態樣中，氣體分離器係裝配成實質分離至少一部分的氣流，其中該部分包含一種或更多種組分。舉例而言，該氣體分離器可由含有下列組分之氣流分離CO2：CO、CO2、H2，其中該CO2可通過一種CO2消除器，而該氣流之剩餘物(含有CO及H2)可通過一種生物反應器。可以使用本技藝已知的各種氣體分離器。於本態樣中，提供至發酵器的合成氣將具有大約10莫耳%或更少的CO2，於另一個態樣中，大約1莫耳%或更少的CO2，以及於另一個態樣中，大約0.1莫耳%或更少的CO2。
某些氣流可包含高濃度的CO和低濃度的H2。於一個態樣中，希望可以使基質流的組成最佳化，俾以達到更高效率的醇生產及/或整體的碳捕集。舉例而言，可以在該物流通過生物反應器之前，增加該基質流內H2的濃度。
依據本發明的特定態樣，可以將來自二種或更多種來源的物流組合及/或摻合以產生所欲的及/或最佳化的 基質流。舉例而言，可以將一種含有高濃度的CO之物流，例如來自轉爐煉鋼廠的排氣，與一種含有高濃度的H2之物流，例如來自煉鋼廠煉焦爐的廢氣，進行組合。
取決於含CO之氣態酶基質之組成，也可能期望在導入發酵之前，處理該基質以去除任何非所欲的雜質，諸如粉塵粒子。舉例言之，該氣態基質可使用已知的方法過濾或刷洗。
生物反應器設計及操作
發酵器設計之說明係描述於美國專利申請案13/471,827及13/471,858之內，二者皆係於2012年5月15日提申，以及2012年5月16日提申之美國專利申請案13/473,167之內，此等之全體均併入本文以作為參考。
依據一個態樣，發酵方法始於添加培養基至反應器容器內。培養基組成之若干實例係描述於2012年5月22日提申之美國專利申請案61/650,098及61/650,093之內，以及2001年7月23日提申之美國專利案7,285,402之內，此等之全體均併入本文以作為參考。培養基可以予以滅菌以去除非所欲的微生物，以及於反應器內接種所欲的微生物。並不總是需要滅菌。
於一個態樣中，使用的微生物包含乙酸生成菌。有用的乙酸生成性細菌包括梭菌(Clostridium)屬，諸如俊達氏梭菌(Clostridium ljungdahlii)菌株，包含述於WO 2000/68407、EP 117309、美國專利案5,173,429、5,593,886及6,368,819、WO 1998/00558及WO 2002/08438者；自行乙 醇生成梭菌(Clostridium autoethanogenum)(德國，DSMZ之DSM 10061及DSM 19630)菌株，包含WO 2007/117157及WO 2009/151342所述之該等；以及拉格拉式梭菌(Clostridium ragsdalei)(P11，ATCC BAA-622)及巴奇產鹼(Alkalibaculum bacchi)(CP11，ATCC BAA-1772)菌株，包含分別述於美國專利案第7,704,723號及「得自生質產生的合成氣體之生物燃料及生物製品」，Hasan Atiyeh，於阿拉巴馬州EPSCoR年度州會議，2010年4月29日提出之該等；以及於美國專利申請案第2007/0276447號內所述之羧基梭菌(Clostridium carboxidivorans)(ATCC PTA-7827)。其它適合的微生物包含莫雷拉氏菌(Moorella)屬的該等，包含莫雷拉氏菌種HUC22-1，以及羧基嗜熱菌(Carboxydothermus)屬的該等。此等參考文獻各自係併入本文以作為參考。可以使用二種或更多種微生物之混合培養物。
有用的細菌之若干實例包含凱伍產醋菌(Acetogenium kivui)、潮濕厭氧醋菌(Acetoanaerobium noterae)、伍迪厭氧醋菌(Acetobacterium woodii)、巴奇產鹼菌(Alkalibaculum bacchi)CP11(ATCC BAA-1772)、產生性布洛堤菌(Blautia producta)、嗜甲醇丁酸桿菌(Butyribacterium methylotrophicum)、地下厭氧卡拉菌(Caldanaerobacter subterraneous)、太平洋地下厭氧卡拉菌(Caldanaerobacter subterraneous pacificus)、產氫羧基嗜熱菌(Carboxydothermus hydrogenoformans)、醋酸梭菌(Clostridium aceticum)、乙醯丁酸梭菌(Clostridium acetobutylicum)、乙醯丁酸梭菌P262(德國DSMZ之DSM 19630)、自行乙醇生成梭菌(Clostridium autoethanogenum)(德國DSMZ之DSM 19630)、自行乙醇生成梭菌(德國DSMZ之DSM 10061)、自行乙醇生成梭菌(德國DSMZ之DSM 23693)、自行乙醇生成梭菌(德國DSMZ之DSM 24138)、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)、俊達氏梭菌(Clostridium ljungdahlii)PETC(ATCC 49587)、俊達氏梭菌ERI2(ATCC 55380)、俊達氏梭菌C-01(ATCC 55988)、俊達氏梭菌O-52(ATCC 55889)、美格氏梭菌(Clostridium magnum)、巴斯德氏梭菌(Clostridium pasteurianum)(德國DSMZ之DSM 525)、拉格拉氏梭菌(Clostridium ragsdali)P11(ATCC BAA-622)、煎盤梭菌(Clostridium scatologenes)、熱醋梭菌(Clostridium thermoaceticum)、雅爾氏梭菌(Clostridium ultunense)、庫茲氏脫硫菌(Desulfotomaculum kuznetsovii)、黏液真桿菌(Eubacterium limosum)、硫還原地桿菌(Geobacter sulfurreducens)、乙酸甲烷八疊球菌(Methanosarcina acetivorans)、巴氏甲烷八疊球菌(Methanosarcina barkeri)、熱醋莫雷拉氏菌(Morrella thermoacetica)、自嗜熱莫雷拉氏菌(Morrella thermoautotrophica)、芬尼氧菌(Oxobacter pfennigii)、產生性腖鏈球菌(Peptostreptococcus productus)、產生性魯米諾球菌(Ruminococcus productus)、凱伍厭氧嗜熱菌 (Thermoanaerobacter kivui)，及其之混合物。
發酵應該希望在合適所欲的發酵發生的條件下(諸如CO-往-乙醇)進行。應該考慮的反應條件包含壓力、溫度、氣體流動速率、液體流動速率、培養基pH、培養基氧化還原電位、攪拌速率(設若使用連續攪拌槽反應器)、接種體位準、最大氣態基質濃度以確保液相內的CO不受限制，以及最大產物濃度以避免產物抑制作用。
本發明的方法可以用來保持微生物培養物的活力，其中該微生物培養物侷限於CO內，以便CO轉移至溶液內的速率低於培養物的攝入速率。當沒有持續提供含CO之基質至微生物培養物時，可能出現此等狀態；質量轉移率很低；或者基質流內沒有足夠的CO來保持最理想的溫度下培養物的活力。於此等具體例中，微生物培養物會快速地耗盡液體營養素培養基內溶解的CO，以及變成受限的基質，因無法足够快地進一步提供基質。
起動：當接種時，建立有效用以供應微生物的初始族群之起始的進料氣體供應速率。分析流出物氣體來決定流出物氣體之含量。氣體分析的結果用來控制進料氣體速率。於此態樣中，該方法係提供大約0.5至大約0.9之計算的CO濃度對起始細胞密度比，於另一個態樣中，大約0.6至大約0.8，於另一個態樣中，大約0.5至大約0.7，以及於另一個態樣中，大約0.5至大約0.6。
於另一個態樣中，一種發酵方法包含提供係有效用以提供該發酵培養基大約0.15mM至大約0.70mM之起始 計算的CO濃度，的量之合成氣給發酵培養基，於另一個態樣中，大約0.15mM至大約0.50mM，於另一個態樣中，大約0.15mM至大約0.35mM，於另一個態樣中，大約0.20mM至大約0.30mM，以及於另一個態樣中，大約0.23mM至大約0.27mM。當與開始的細胞密度比較時，該方法係有效用以增加細胞密度。
起動後：當達到所欲的位準時，從反應器中撤出液相及細胞物質及補充培養基。該方法係有效用以增加細胞密度至大約2.0克/升或更大，於另一個態樣中，大約2至大約30克/升，於另一個態樣中，大約2至大約25克/升，於另一個態樣中，大約2至大約20克/升，於另一個態樣中，大約2至大約10克/升，於另一個態樣中，大約2至大約8克/升，於另一個態樣中，大約3至大約30克/升，於另一個態樣中，大約3至大約6克/升，及於另一個態樣中，大約4至大約5克/升。
於一態樣中，該方法包含(include)經由一方法提供發酵培養基，該方法包含(include)將有效提供該發酵培養基有大約30mS/cm或更小的導電度的量，之第一溶液和第二溶液摻合，該第一溶液包含(include)選自於Zn(亦稱之為貧乏的培養基(poor medium))、Co、Ni中的一者或多者所構成的群組之元素，該第二溶液包含(include)選自於W及Se中的一者或多者所構成的群組之元素。於另一個態樣中，該發酵培養基有大約1至大約30mS/cm的導電度，於另一個態樣中，大約1至大約25mS/cm的導電度，於另一個態樣中， 大約1至大約20mS/cm的導電度，於另一個態樣中，大約1至大約15mS/cm的導電度，於另一個態樣中，大約1至大約10mS/cm的導電度，於另一個態樣中，大約1至大約5mS/cm的導電度，於另一個態樣中，大約1至大約4mS/cm的導電度，於另一個態樣中，大約1至大約3mS/cm的導電度，於另一個態樣中，大約1至大約2mS/cm的導電度，於另一個態樣中，該發酵培養基有大約2至大約30mS/cm的導電度，於另一個態樣中，大約2至大約25mS/cm的導電度，於另一個態樣中，大約2至大約20mS/cm的導電度，於另一個態樣中，大約2至大約15mS/cm的導電度，於另一個態樣中，大約2至大約10mS/cm的導電度，於另一個態樣中，大約2至大約5mS/cm的導電度，於另一個態樣中，大約2至大約4mS/cm的導電度，於另一個態樣中，大約2至大約3mS/cm的導電度，於另一個態樣中，該發酵培養基有大約3至大約30mS/cm的導電度，於另一個態樣中，大約3至大約25mS/cm的導電度，於另一個態樣中，大約3至大約20mS/cm的導電度，於另一個態樣中，大約3至大約15mS/cm的導電度，於另一個態樣中，大約3至大約10mS/cm的導電度，於另一個態樣中，大約3至大約5mS/cm的導電度，於另一個態樣中，該發酵培養基有大約4至大約30mS/cm的導電度，於另一個態樣中，大約4至大約25mS/cm的導電度，於另一個態樣中，大約4至大約20mS/cm的導電度，於另一個態樣中，大約4至大約15mS/cm的導電度，於另一個態樣中，大約4至大約10mS/cm的導電度，以及於另一個態樣中，大約 4至大約5mS/cm的導電度。
於另一個態樣中，元素摻合物於580nm具有大約0.70或更小的光學密度。於另一個態樣中，摻合物具有大約0至大約0.70的光學密度，於另一個態樣中，大約0.001至大約0.65的光學密度，於另一個態樣中，大約0.01至大約0.65的光學密度，於另一個態樣中，大約0.01至大約0.50的光學密度，以及於另一個態樣中，大約0.01至大約0.45的光學密度。於此態樣中，可以使用任何已知的方法來測量濁度。光學密度測量之若干實例係描述於1999年4月EPA Guidance Manual,Turbidity Processes之內，此之全體併入本文以作為參考。
於另一個態樣中，該發酵培養基具有低於14mM的磷酸鹽。於一個相關的態樣中，該發酵培養基具有大約2至大約14mM的磷酸鹽，於另一個態樣中，大約3至大約12mM的磷酸鹽，於另一個態樣中，大約3至大約6mM的磷酸鹽，於另一個態樣中，大約1至大約3mM的磷酸鹽，於另一個態樣中，大約1至大約2mM的磷酸鹽，以及於另一個態樣中，大約2至大約3mM的磷酸鹽。
於一個態樣中，該方法係有效用於，就每美制加侖生產的乙醇，使用大約2美制加侖或更少的水來提供給該發酵培養基。於另一個態樣中，該方法係有效用於，就每美制加侖生產的乙醇使用大約0.5至大約2美制加侖或更少的水，於另一個態樣中，每加侖乙醇使用大約0.5至大約1.8加侖的水，於另一個態樣中，每加侖乙醇使用大約0.5至大 約1.5加侖的水，於另一個態樣中，每加侖乙醇使用大約0.5至大約1.35加侖的水，於另一個態樣中，每加侖乙醇使用大約0.5至大約1.2加侖的水，於另一個態樣中，每加侖乙醇使用大約0.5至大約1加侖的水，於另一個態樣中，每加侖乙醇使用大約0.5至大約0.9加侖的水，於另一個態樣中，每加侖乙醇使用大約0.75至大約2加侖的水，於另一個態樣中，每加侖乙醇使用大約0.75至大約1.75加侖的水，於另一個態樣中，每加侖乙醇使用大約0.75至大約1.5加侖的水，於另一個態樣中，每加侖乙醇使用大約0.75至大約1.35加侖的水，於另一個態樣中，每加侖乙醇使用大約0.75至大約1.2加侖的水，於另一個態樣中，每加侖乙醇使用大約0.75至大約1加侖的水，於另一個態樣中，每加侖乙醇使用大約1至大約2加侖的水，於另一個態樣中，每加侖乙醇使用大約1至大約1.75加侖的水，於另一個態樣中，每加侖乙醇使用大約1至大約1.5加侖的水，於另一個態樣中，每加侖乙醇使用大約1至大約1.35加侖的水，於另一個態樣中，每加侖乙醇使用大約1至大約1.2加侖的水，於另一個態樣中，每加侖乙醇使用大約1.5至大約2加侖的水，於另一個態樣中，每加侖乙醇使用大約1.5至大約1.75加侖的水，以及於另一個態樣中，每加侖乙醇使用大約1.75至大約2加侖的水。
於另一個態樣中，該發酵培養基比具有大約3mM或更高的磷酸鹽之發酵培養基，需要大約10%至大約40%更少的水。於另一個態樣中，該發酵培養基比具有大約3mM或更高的磷酸鹽之發酵培養基，需要大約10%至大 約30%更少的水，於另一個態樣中，大約10%至大約20%更少的水，於另一個態樣中，大約15%至大約40%更少的水，於另一個態樣中，大約15%至大約30%更少的水，於另一個態樣中，大約15%至大約20%更少的水，於另一個態樣中，大約20%至大約40%更少的水，於另一個態樣中，大約20%至大約30%更少的水，以及於另一個態樣中，大約25%至大約30%更少的水。於另一個態樣中，磷酸鹽濃度可為大約2至大約2.5mM，及於另一個態樣中，大約2.5mM至大約3.0mM，以及於所示的範圍係有效用以獲得水減量(water reductions)。
於另一個態樣中，提供給該發酵培養基每克細胞每分鐘大約0.005μg或是更高的Zn，每克細胞每分鐘大約0.0002μg或更高的Co，每克細胞每分鐘大約0.003μg或更高的Ni，每克細胞每分鐘大約0.039μg或更高的W，以及每克細胞每分鐘大約0.001μg或更高的Se。於此態樣中，該發酵培養基可包含(include)以下量的下列物中的一者或多者：Zn：於一態樣中，每克細胞每分鐘大約0.005至大約0.11μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.005至大約0.09μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.005至大約0.065μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.005至大約0.04μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.01至大約0.075μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.01至大約0.055μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大 約0.02至大約0.075μg，以及於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.02至大約0.055μg；作為一實例，3g/L/天/克細胞之比乙醇生產力(specific ethanol productivity)會需要每克細胞每分鐘大約0.04μg的Zn進料速率；Co：於一態樣中，每克細胞每分鐘大約0.002至大約0.05μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.002至大約0.04μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.002至大約0.03μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.002至大約0.02μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.005至大約0.035μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.005至大約0.025μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.01至大約0.035μg，以及於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.01至大約0.025μg；作為一實例，3g/L/天/克細胞之比乙醇生產力會需要每克細胞每分鐘大約0.018μg的Co進料速率；Ni：於一態樣中，每克細胞每分鐘大約0.003至大約0.055μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.003至大約0.045μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.003至大約0.035μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.003至大約0.02μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.005至大約0.04μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.005至大約0.03μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.01至大約0.04μg，以及於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.01至大約0.03μg；作為一實例，3g/L/天/ 克細胞之比乙醇生產力會需要每克細胞每分鐘大約0.02μg的Ni進料速率；W：於一態樣中，每克細胞每分鐘大約0.035至大約0.80μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.035至大約0.65μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.035至大約0.47μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.035至大約0.30μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.075至大約0.55μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.075至大約0.40μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.155至大約0.55μg，以及於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.155至大約0.40μg；作為一實例，3g/L/天/克細胞之比乙醇生產力會需要每克細胞每分鐘大約0.29μg的W進料速率；Se：於一態樣中，每克細胞每分鐘大約0.001至大約0.03μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.035至大約0.65μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.035至大約0.47μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.035至大約0.30μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.075至大約0.55μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.075至大約0.40μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.155至大約0.55μg，以及於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.155至大約0.40μg；作為一實例，3g/L/天/克細胞之比乙醇生產力會需要每克細胞每分鐘大約0.01μg的Se進料速率。
於另一個態樣中，提供給該發酵培養基每克細胞每分鐘大約0.006μg或更高的N，每克細胞每分鐘大約0.025 μg或更高的P，以及每克細胞每分鐘大約0.001μg或更高的K。於此態樣中，該發酵培養基可包含以下量的下列物中的一者或多者：N：於一態樣中，每克細胞每分鐘大約0.006至大約0.12μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.006至大約0.095μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.006至大約0.07μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.006至大約0.045μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.01至大約0.085μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.01至大約0.06μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.02至大約0.085μg，以及於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.02至大約0.06μg；作為一實例，3g/L/天/克細胞之比乙醇生產力會需要每克細胞每分鐘大約0.044μg的N進料速率；P：於一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.025至大約0.55μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.025至大約0.45μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.025至大約0.35μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.025至大約0.20μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.05至大約0.38μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.05至大約0.27μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.1至大約0.38μg，以及於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.1至大約0.3μg；作為一實例，3g/L/天/克細胞之比乙醇生產力會需要每克細胞每分鐘大約0.2μg的P進料速率； K：於一態樣中，每克細胞每分鐘大約0.001至大約25μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.001至大約0.03μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.001至大約0.025μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.001至大約0.02μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.001至大約0.01μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.003至大約0.02μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.003至大約0.015μg，於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.005至大約0.02μg，以及於另一個態樣中，每克細胞每分鐘大約0.005至大約0.015μg；作為一實例，3g/L/天/克細胞之比乙醇生產力會需要每克細胞每分鐘大約0.01μg的K進料速率；於另一個態樣中，該發酵培養基可包含低於大約0.02重量% NaHCO3，於另一個態樣中，低於大約0.01重量% NaHCO3，以及於另一個態樣中，低於大約0.005重量% NaHCO3。可以使用NH4OH代替NaHCO3來調整pH。只有低磷酸鹽位準或是組合減少使用NaHCO3會導致培養基的導電度降低。較低的培養基導電度如所述會需要較少的稀釋作用及降低降低需水量。於一個相關的態樣中，該發酵培養基具有大約4.2至大約4.8的pH。
CO進料速率可以以每分鐘標準立方呎(SCFM)或每公升每小時標準立方呎來表達。於此態樣中，每公升每小時標準立方呎可以在大約0.9至大約2.0的範圍內，以及於另一個態樣中，大約1.25至大約1.75SCFM。於另一個態 樣中，平均CO進料速率為有效用以維持CO進料速率對發酵器體積之比率為大約0.016：1至大約0.04：1之CO進料速率，於另一個態樣中，大約0.02：1至大約0.04：1，於另一個態樣中，大約0.02：1至大約0.035：1，於另一個態樣中，大約0.025：1至大約0.035：1，以及於另一個態樣中，大約0.025：1至大約0.03：1。
於另一個態樣中，該方法包含監測H2轉化及維持大約25%或更大之H2轉化，於另一個態樣中，大約25%至大約95%，於另一個態樣中，大約30%至大約90%，於另一個態樣中，大約35%至大約85%，於另一個態樣中，大約40%至大約80%，於另一個態樣中，大約40%至大約70%，於另一個態樣中，大約40%至大約60%，以及於另一個態樣中，大約40%至大約50%之H2轉化。該方法可以進一步包含監測CO攝入及維持大約0.001至大約10毫莫耳/分鐘/克乾燥細胞之CO攝入，於另一個態樣中，大約0.001至大約5毫莫耳/分鐘/克乾燥細胞，於另一個態樣中，大約0.001至大約4毫莫耳/分鐘/克乾燥細胞，於另一個態樣中，大約0.001至大約3毫莫耳/分鐘/克乾燥細胞，於另一個態樣中，大約0.001至大約2毫莫耳/分鐘/克乾燥細胞，於另一個態樣中，大約0.001至大約1毫莫耳/分鐘/克乾燥細胞，於另一個態樣中，大約0.05至大約9毫莫耳/分鐘/克乾燥細胞，於另一個態樣中，大約0.05至大約5毫莫耳/分鐘/克乾燥細胞，於另一個態樣中，大約0.05至大約4毫莫耳/分鐘/克乾燥細胞，於另一個態樣中，大約0.05至大約3毫莫耳/分鐘/克乾燥細胞， 於另一個態樣中，大約0.05至大約2毫莫耳/分鐘/克乾燥細胞，於另一個態樣中，大約0.05至大約1毫莫耳/分鐘/克乾燥細胞，於另一個態樣中，大約1至大約8毫莫耳/分鐘/克乾燥細胞，於另一個態樣中，大約1至大約5毫莫耳/分鐘/克乾燥細胞，於另一個態樣中，大約1至大約4毫莫耳/分鐘/克乾燥細胞，於另一個態樣中，大約1至大約3毫莫耳/分鐘/克乾燥細胞，以及於另一個態樣中，大約1至大約2毫莫耳/分鐘/克乾燥細胞。
實施例 實施例1：相容性測試
一種先前使用的微量金屬溶液包含下列組分(全部以克/升表達)。
一種酸性基體(matrix)為維持以上全部5種微量金屬於一溶液內必須的。然而，此等金屬自身為高度可溶於水的。因而，進行如下所述之相容性測試。製造各個微量金屬的個別溶液。各溶液的濃度與儲備溶液內各微量金屬的濃度相同。各溶液與其他的各者混合，以及於室溫下 孵育過夜。目視檢查下述之初期溶液(morning solution)的濁度，以及於分光光度計上測量(經漩渦的(vortexed))溶液之光學密度。結果顯示如下。
以上的資料表示必須要有酸性基體來維持Se與W為質子化的，以便其等不會與Zn、Co和Ni形成沈澱。以上全部5種微量金屬於一溶液內必須的。根據以上的發現，製造二種微量金屬儲備溶液，而不是一種微量金屬儲備溶液。第一種儲備溶液包含Zn、Co和Ni，以及第二種儲備溶液包含W與Se。此製備方法減少了H3PO4的使用。為了補償實驗室儲備溶液內磷酸完全的排除，所以添加至至第一種儲備溶液之磷酸的量從0.075ml/L增加至0.2ml/L。因而，培養基內H3PO4之淨減少總量為76%。
實施例2：使用降低的磷酸鹽培養基
於穩態培養物測試以上提及的(含76%更少的磷酸量)培養基之4階段如下。
1.修飾培養基取代穩態培養物現行的培養基(T=0hrs)。
2.生長培養基內的NH4Cl用NH4OH取代。作為預防的措施，添加H2SO4至生長培養基以維持反應器的pH為4.5(T=108.74hrs)。
3.從培養基移除H2SO4，以及用NH4OH取代NaHCO3作為鹼來控制反應器的pH(T=158.42hrs)。
4.第一種儲備溶液之組分直接添加至該發酵培養基內(T=489.07hrs)。
圖1顯示於低磷酸鹽培養基以及使用NH4OH作為鹼來控制pH且作為氮源，之俊達氏梭菌(Clostridium ljungdahlii)培養物的穩態效能。發酵期間的事件如下。
於108.74hrs時，添加含0.35ml/L H2SO4(75%)之培養基至反應器。從培養基移除NH4Cl以及起動NH4OH唧筒。進行此步驟俾以確保用唧筒抽至反應器內之額外的鹼不會超越pH設定點。考慮到於此pH之下，H3PO4為單質子性的而H2SO4為二質子性的，添加的量係根據H3PO4排除的質子量來計算。稍後使用鹼來確認培養物為靜止的，且排除H2SO4。
於135.32hrs時起動，用NH4OH取代NaHCO3之鹼溶液。調整鹼的濃度並且一起調整最終NH4OH唧筒的流動速率，直到安定於0.5M最終溶液為止。使用此濃度不需要 添加補充的NH4OH來提供培養物氮。
在279.32hrs和441.82hrs之間，培養基內的維生素濃度增加至1.6ml/L。
於392.22hrs時，細胞密度減少至3g/L。
在489.07hrs時，藉由直接添加固體形式的第一種儲備溶液之組分(如所有其他的組分進行的)至該培養基內，完成最終的培養基組成改變。第二種儲備溶液組分係以含水形式添加。
雖然此處揭示之本發明已經利用特定具體例、實施例及其應用作說明，但熟習此技藝者可未悖離如申請專利範圍陳述之本發明之範圍而於其中做出多項修改及變化。

Claims (13)

  1. 一種發酵方法，其包含：將包含至少一過渡金屬元素之液態培養基與包含至少一其他的過渡金屬元素和選擇性地一或多個非金屬元素之第二液態培養基摻合以提供一發酵培養基，其避免該至少一過渡金屬元素、該至少一其他的過渡金屬元素及若存在之該一或多個非金屬元素之沉澱，且該發酵培養基具有30mS/cm或更小的導電度；使含CO之基質與該發酵培養基接觸；以及以乙酸生成性細菌(acetogenic bacteria)發酵該含CO之基質以提供酸性pH，其中該發酵培養基包含3mM或更少的磷酸鹽，其中該發酵方法每生產3.8公升(1美制加侖)的乙醇使用大約7.6公升(2美制加侖)或更少的水來提供給該發酵培養基。
  2. 如請求項1之發酵方法，其中該過渡金屬元素係選自於W、Zn、Co及Ni中的一者或多者所構成的群組。
  3. 如請求項1之發酵方法，其中該非金屬元素係Se。
  4. 如請求項1之發酵方法，其中該發酵係有效用以提供大約4.2至大約4.8的pH。
  5. 如請求項1之發酵方法，其中該至少一過渡金屬元素及至少一非金屬元素之摻合物於580nm具有大約0.7或更小的光學密度。
  6. 如請求項1之發酵方法，其中該含CO之基質具有大約0.75或更大的CO/CO2莫耳比。
  7. 如請求項1之發酵方法，其中該方法係有效用以提供10克總醇/(升‧日)或更大的STY(時空產率)。
  8. 如請求項1之發酵方法，其中該乙酸生成性細菌係選自於以下所構成的群組：凱伍產醋菌(Acetogenium kivui)、潮濕厭氧醋菌(Acetoanaerobium noterae)、伍迪厭氧醋菌(Acetobacterium woodii)、巴奇產鹼菌CP11(Alkalibaculum bacchi CP11)(ATCC BAA-1772)、產生性布洛堤菌(Blautia producta)、嗜甲醇丁酸桿菌(Butyribacterium methylotrophicum)、地下厭氧卡拉菌(Caldanaerobacter subterraneous)、太平洋地下厭氧卡拉菌(Caldanaerobacter subterraneous pacificus)、產氫羧基嗜熱菌(Carboxydothermus hydrogenoformans)、醋酸梭菌(Clostridium aceticum)、乙醯丁酸梭菌(Clostridium acetobutylicum)、乙醯丁酸梭菌P262、自行乙醇生成梭菌(Clostridium autoethanogenum)(德國DSMZ之DSM 19630)、自行乙醇生成梭菌(德國DSMZ之DSM 10061)、自行乙醇生成梭菌(德國DSMZ之DSM 23693)、自行乙醇生成梭菌(德國DSMZ之DSM 24138)、羧基梭菌P7(Clostridium carboxidivorans P7)(ATCC PTA-7827)、克氏梭菌(Clostridium coskatii)(ATCC PTA-10522)、德可氏梭菌(Clostridium drakei)、俊達氏梭菌PETC(Clostridium ljungdahlii PETC)(ATCC 49587)、俊達氏梭菌ERI2(ATCC 55380)、俊達氏梭菌C-01(ATCC 55988)、俊達氏梭菌O-52(ATCC 55889)、美格氏梭菌(Clostridium magnum)、巴斯德氏梭菌(Clostridium pasteurianum)(德國DSMZ之DSM 525)、拉格拉氏梭菌P11(Clostridium ragsdali P11)(ATCC BAA-622)、煎盤梭菌(Clostridium scatologenes)、熱醋梭菌(Clostridium thermoaceticum)、雅爾氏梭菌(Clostridium ultunense)、庫茲氏脫硫菌(Desulfotomaculum kuznetsovii)、黏液真桿菌(Eubacterium limosum)、硫還原地桿菌(Geobacter sulfurreducens)、乙酸甲烷八疊球菌(Methanosarcina acetivorans)、巴氏甲烷八疊球菌(Methanosarcina barkeri)、熱醋莫雷拉氏菌(Morrella thermoacetica)、自嗜熱莫雷拉氏菌(Morrella thermoautotrophica)、芬尼氧菌(Oxobacter pfennigii)、產生性腖鏈球菌(Peptostreptococcus productus)、產生性魯米諾球菌(Ruminococcus productus)、凱伍厭氧嗜熱菌(Thermoanaerobacter kivui)，及其之混合物。
  9. 如請求項1之發酵方法，其中提供給該發酵培養基下列之中的至少一者或多者：每克細胞每分鐘大約0.04μg或更高的Zn，每克細胞每分鐘大約0.018μg或更高的Co，每克細胞每分鐘大約0.02μg或更高的Ni，每克細胞每分鐘大約0.29μg或更高的W，以及每克細胞每分鐘大約0.01μg或更高的Se。
  10. 如請求項1之發酵方法，其中該發酵培養基包含低於大約0.02重量% NaHCO3。
  11. 如請求項1之發酵方法，其中提供給該發酵培養基下列之中的至少一者或多者：每克細胞每分鐘大約0.044μg或更高的氮，每克細胞每分鐘大約0.2μg或更高的磷，或是每克細胞每分鐘大約0.01μg或更高的鉀。
  12. 如請求項7之發酵方法，其中該總醇包含大約75重量百分比或更多的乙醇。
  13. 如請求項7之發酵方法，其中該總醇包含大約25重量百分比或更少的丁醇。
TW103119912A 2013-06-10 2014-06-09 在有效降低水使用之低磷酸鹽培養基中發酵含ｃｏ之基質的方法 TWI625388B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361833240P 2013-06-10 2013-06-10
US61/833,240 2013-06-10
US14/293,111 US9885063B2 (en) 2013-06-10 2014-06-02 Process for fermenting co-containing gaseous substrates in a low phosphate medium effective for reducing water usage
US14/293,111 2014-06-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201534718A TW201534718A (zh) 2015-09-16
TWI625388B true TWI625388B (zh) 2018-06-01

Family

ID=52005767

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103119912A TWI625388B (zh) 2013-06-10 2014-06-09 在有效降低水使用之低磷酸鹽培養基中發酵含ｃｏ之基質的方法

Country Status (11)

Country Link
US (1) US9885063B2 (zh)
EP (1) EP3008195B1 (zh)
JP (1) JP6400689B2 (zh)
KR (1) KR102214878B1 (zh)
CN (2) CN110317837B (zh)
AU (1) AU2014278580B2 (zh)
BR (1) BR112015029718B1 (zh)
CA (1) CA2913196C (zh)
RU (1) RU2650861C2 (zh)
TW (1) TWI625388B (zh)
WO (1) WO2014200810A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3053358A1 (fr) * 2016-06-30 2018-01-05 Metabolium Utilisation d'au moins un compose selenie pour augmenter la teneur en ethanol d'une composition et procede de fermentation alcoolique utilisant un compose selenie particulier
CN107779478B (zh) * 2016-08-25 2021-08-24 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
US11401496B2 (en) 2018-05-21 2022-08-02 Jupeng Bio, Inc. System and process for increasing protein product yield from bacterial cells

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011028137A1 (en) * 2009-09-06 2011-03-10 Lanzatech New Zealand Limited Improved fermentation of gaseous substrates
WO2011112103A1 (en) * 2010-03-10 2011-09-15 Lanzatech New Zealand Limited Acid production by fermentation

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4533211A (en) 1983-01-31 1985-08-06 International Business Machines Corporation Frequency multiplexed optical spatial filter based upon photochemical hole burning
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
US6136577A (en) 1992-10-30 2000-10-24 Bioengineering Resources, Inc. Biological production of ethanol from waste gases with Clostridium ljungdahlii
US5807722A (en) 1992-10-30 1998-09-15 Bioengineering Resources, Inc. Biological production of acetic acid from waste gases with Clostridium ljungdahlii
JPH11341947A (ja) * 1998-06-02 1999-12-14 Yakult Honsha Co Ltd 発酵管理方法
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
MXPA01011301A (es) 1999-05-07 2003-07-14 Bioengineering Resources Inc Cepas clostridium que produce etanol a partir de gases que contienen substrato.
JP4372266B2 (ja) * 1999-06-14 2009-11-25 三菱レイヨン株式会社 Ｓ，ｓ−エチレンジアミン−ｎ，ｎ’−ジコハク酸製造反応の制御法
EA006106B1 (ru) 2000-07-25 2005-08-25 Эммаус Фаундейшн, Инк. Способ стабильной непрерывной выработки этанола
NZ546496A (en) 2006-04-07 2008-09-26 Lanzatech New Zealand Ltd Gas treatment process
US7623909B2 (en) 2006-05-26 2009-11-24 Cameron Health, Inc. Implantable medical devices and programmers adapted for sensing vector selection
US7704723B2 (en) 2006-08-31 2010-04-27 The Board Of Regents For Oklahoma State University Isolation and characterization of novel clostridial species
NZ560757A (en) * 2007-10-28 2010-07-30 Lanzatech New Zealand Ltd Improved carbon capture in microbial fermentation of industrial gases to ethanol
US9034618B2 (en) * 2009-03-09 2015-05-19 Ineos Bio Sa Method for sustaining microorganism culture in syngas fermentation process in decreased concentration or absence of various substrates
CA2718132A1 (en) * 2008-03-10 2009-09-17 Ineos Usa Llc Method for sustaining microorganism culture in syngas fermentation process in decreased concentration or absence of various substrates
EA018720B1 (ru) 2008-06-09 2013-10-30 Ланзатек Нью Зиленд Лимитед Способ получения бутандиола с помощью анаэробной микробной ферментации
WO2010064933A1 (en) 2008-12-01 2010-06-10 Lanzatech New Zealand Limited Optimised fermentation media
JP2010201315A (ja) * 2009-03-02 2010-09-16 Fujifilm Corp 排ガス処理方法および排ガス処理装置
CN103282505A (zh) * 2010-08-26 2013-09-04 新西兰郎泽科技公司 通过发酵产生乙醇和乙烯的方法
US8735115B2 (en) 2012-03-30 2014-05-27 Lanzatech New Zealand Limited Method for controlling the sulphur concentration in a fermentation method
US10100338B2 (en) * 2012-05-22 2018-10-16 Ineos Bio S.A. Method of operation of a syngas fermentation process
US9193947B2 (en) * 2012-05-22 2015-11-24 Ineos Bio Sa Process for culturing microorganisms on a selected substrate
US10233478B2 (en) * 2012-09-19 2019-03-19 Ineos Bio Sa Process for reducing CO2 emissions and increasing alcohol productivity in syngas fermentation

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011028137A1 (en) * 2009-09-06 2011-03-10 Lanzatech New Zealand Limited Improved fermentation of gaseous substrates
WO2011112103A1 (en) * 2010-03-10 2011-09-15 Lanzatech New Zealand Limited Acid production by fermentation

Also Published As

Publication number Publication date
BR112015029718A2 (pt) 2020-10-27
KR20160018715A (ko) 2016-02-17
AU2014278580B2 (en) 2017-08-31
CN105392890B (zh) 2019-07-12
CA2913196C (en) 2022-07-19
EP3008195A1 (en) 2016-04-20
RU2015151914A (ru) 2017-07-14
KR102214878B1 (ko) 2021-02-10
CN105392890A (zh) 2016-03-09
EP3008195B1 (en) 2017-04-05
AU2014278580A1 (en) 2015-11-26
JP6400689B2 (ja) 2018-10-03
BR112015029718B1 (pt) 2023-04-25
WO2014200810A1 (en) 2014-12-18
TW201534718A (zh) 2015-09-16
US20140363867A1 (en) 2014-12-11
CN110317837B (zh) 2024-04-02
RU2650861C2 (ru) 2018-04-17
CA2913196A1 (en) 2014-12-18
JP2016521574A (ja) 2016-07-25
US9885063B2 (en) 2018-02-06
CN110317837A (zh) 2019-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI650422B (zh) 操作合成氣發酵法之方法
CA2884542A1 (en) A process for reducing co2 emissions and increasing alcohol productivity in syngas fermentation
TWI625388B (zh) 在有效降低水使用之低磷酸鹽培養基中發酵含ｃｏ之基質的方法
US10760101B2 (en) Process and medium for reducing selenium levels in biomass from fermentation of co-containing gaseous substrates
CN110257438B (zh) 使含co气态底物发酵的方法
US11248242B2 (en) Control of conductivity in anaerobic fermentation