[發(fā)明專利]厭氧微生物發(fā)酵生產(chǎn)丁二醇

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980121712.6
• 申請(qǐng)日: 2009-06-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102317463A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·D·辛普森;P·L·陳;C·D·米哈爾切亞;J·M·Y·馮;F·M·廖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 藍(lán)瑟科技紐西蘭有限公司
• 主分類號(hào): C12P7/18
• 分類號(hào): C12P7/18;C10L1/182;C12R1/145
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 武晶晶;鄭霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通過(guò)微生物發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)丁二醇，尤其涉及通過(guò)微生物發(fā)酵包含CO的基質(zhì)來(lái)生產(chǎn)2，3-丁二醇。

背景技術(shù)

用于運(yùn)輸?shù)纳锶剂鲜蔷哂形Φ钠吞娲罚鳛榈蜐舛鹊幕旌衔镎杆贊B透進(jìn)燃料市場(chǎng)。生物燃料獲自天然植物來(lái)源，比來(lái)自化石資源的(如汽油)的那些更具有環(huán)境可持續(xù)性，它們的使用使得釋放到大氣中的由燃料燃燒產(chǎn)生的所謂化石二氧化碳(CO₂)氣體水平降低。此外，生物燃料可以在許多地理區(qū)域當(dāng)?shù)厣a(chǎn)，能夠降低對(duì)于進(jìn)口化石能量資源的依賴。適合作為生物燃料使用的醇包括乙醇、丁醇和2，3-丁二醇。

乙醇正迅速成為世界范圍內(nèi)主要的富含氫的液體運(yùn)輸燃料。2002年全球乙醇消耗量估計(jì)108億加侖。由于在歐洲、日本、美國(guó)和幾個(gè)發(fā)展中國(guó)家對(duì)乙醇的興趣增加，預(yù)計(jì)燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的全球市場(chǎng)也將在未來(lái)急劇增長(zhǎng)。

丁二醇，包括1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇和2，3-丁二醇，可能被認(rèn)為具有很多超過(guò)乙醇的優(yōu)勢(shì)。如乙醇一樣，丁二醇可直接用作汽車(chē)燃料添加劑。它們也可以比較容易地轉(zhuǎn)換成許多其他潛在的更高價(jià)值和/或更高能量的產(chǎn)品。例如，2，3-丁二醇可以經(jīng)兩步加工容易地被轉(zhuǎn)換為八碳二聚體，所述二聚體可用作航空燃料。

2，3-丁二醇多功能性來(lái)自其雙功能的骨架，即2個(gè)羥基位于相鄰的C-原子使得分子很容易地轉(zhuǎn)化成如丁二烯、丁二酮(butadione)、乙偶姻、甲基乙基酮等物質(zhì)。這些化合物被用作制造許多工業(yè)工藝的化學(xué)品的基礎(chǔ)分子。

此外，2，3-丁二醇可以作為內(nèi)燃機(jī)燃料。它與汽油和乙醇比較，在一些方面更類似于汽油。由于對(duì)于環(huán)境可持續(xù)燃料的生產(chǎn)和應(yīng)用的興趣增長(zhǎng)，對(duì)生物方法生產(chǎn)2，3-丁二醇(通常被稱為生物丁醇)的興趣也已增加。

2，3-丁二醇可以通過(guò)微生物發(fā)酵包含碳水化合物的原料生產(chǎn)(Syu?MJ，Appl?Microbiol?Biotechnol(《應(yīng)用微生物學(xué)與生物技術(shù)》)55：10-18(2001)，Qin等人，Chinese?J?Chem?Eng(《中國(guó)化學(xué)工程學(xué)報(bào)》)14(1)：132-136(2006))。2，3-丁二醇也可以通過(guò)微生物發(fā)酵來(lái)自農(nóng)作物(如甜菜、玉米、小麥和甘蔗)的生物質(zhì)生產(chǎn)。然而，這些碳水化合物原料的成本受其作為人類食品或動(dòng)物飼料的價(jià)格影響，并且栽培用于2，3-丁二醇生產(chǎn)的產(chǎn)生淀粉或蔗糖的作物不是在所有地區(qū)都是經(jīng)濟(jì)可持續(xù)的。因此，開(kāi)發(fā)將較低成本和/或較豐富的碳資源轉(zhuǎn)化為2，3-丁二醇的技術(shù)受到人們的關(guān)注。

一氧化碳(CO)是諸如煤或石油及石油衍生產(chǎn)品之類的有機(jī)物不完全燃燒的主要副產(chǎn)物。雖然包含碳的前體完全燃燒產(chǎn)生CO₂和水作為僅有的終產(chǎn)物，但是一些工業(yè)工藝需要有利于一氧化碳的累積超過(guò)CO₂的升高的溫度。一個(gè)例子是鋼鐵工業(yè)，其中需要高溫來(lái)產(chǎn)生理想的鋼材質(zhì)量。例如，據(jù)報(bào)道在澳大利亞鋼鐵工業(yè)每年產(chǎn)生和釋放到大氣中的CO超過(guò)500,000噸。

此外，CO也是合成氣的主要成分，其中通過(guò)對(duì)含碳燃料進(jìn)行氣化而產(chǎn)生不同量的CO和H₂。例如，可以通過(guò)對(duì)于廢木材和木料的有機(jī)生物質(zhì)進(jìn)行裂化產(chǎn)生用于生產(chǎn)燃料和更復(fù)雜的化學(xué)產(chǎn)品的前體來(lái)制備合成氣。

CO釋放到大氣中可能存在嚴(yán)重環(huán)境影響。此外，可能被要求支付排放稅，增加了工廠的成本。由于CO是一種反應(yīng)能量豐富的分子，它可以被用作生產(chǎn)許多化學(xué)產(chǎn)品的前體化合物。然而，該有價(jià)值的原料還未被用來(lái)生產(chǎn)2，3-丁二醇。

本發(fā)明的目的是提供至少在一定程度上克服上述缺點(diǎn)的生產(chǎn)方法或者至少為公眾提供有用的選擇。

發(fā)明內(nèi)容

一方面，本發(fā)明提供了一種通過(guò)微生物發(fā)酵含一氧化碳的基質(zhì)生產(chǎn)丁二醇的方法。在具體實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了一種通過(guò)微生物發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)丁二醇的方法，所述方法包括：

a.提供包含CO的基質(zhì)；

b.在包含一種或更多種微生物培養(yǎng)物的生物反應(yīng)器中，厭氧發(fā)酵所述基質(zhì)生產(chǎn)丁二醇。

在某些實(shí)施方式中，所述丁二醇是2，3-丁二醇。

另一方面，本發(fā)明提供了一種提高發(fā)酵生產(chǎn)2，3-丁二醇效率的方法，所述方法包括：

a.提供包含CO的基質(zhì)；

b.在包含一種或更多種微生物培養(yǎng)物的生物反應(yīng)器中，厭氧發(fā)酵所述基質(zhì)生產(chǎn)2，3-丁二醇。

本發(fā)明的另一方面，提供了一種通過(guò)微生物發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)2，3-丁二醇的方法，所述方法包括：

a.提供基質(zhì)；