[發明專利]維持培養物的存活力的方法

無效

• 申請號: 201080014015.3
• 申請日: 2010-02-23
• 公開（公告）號: CN102365358A
• 公開（公告）日: 2012-02-29
• 發明（設計）人: 肖恩·丹尼斯·辛普森;C·科利特;B·艾爾-辛那維
• 申請（專利權）人: 蘭扎泰克新西蘭有限公司
• 主分類號: C12N1/04
• 分類號: C12N1/04;C12P1/04
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 武晶晶;鄭霞

發明領域

一般地，本發明涉及通過氣態底物上的微生物發酵提高微生物生長和 產品生產的效率的方法。更具體地，本發明涉及在包含CO的底物流變得有 限之前、期間和/或之后通過微生物發酵生產產品(如醇)的方法。在特定 的實施方式中，本發明涉及在包含CO的有限底物期間維持微生物培養物的 存活力的方法。

發明背景

乙醇正迅速成為世界各地主要的富氫液體運送用燃料。2005年乙醇的 全球消費量估計為122億加侖。由于歐洲、日本、美國和一些發展中國家 對乙醇的興趣增加，燃料乙醇產業的全球市場也預計將在未來繼續大幅增 長。

例如，在美國，乙醇用于生產E10(在汽油中加入10％乙醇的調和物)。 在E10調和物中，乙醇成分作為充氧劑，提高燃燒效率并減少空氣污染物 的產生。在巴西，乙醇既作為混入汽油的充氧劑又作為獨自的純燃料，滿 足約30％的運送用燃料的需求。此外，在歐洲，圍繞溫室氣體(GHG)排 放后果的環境問題一直刺激歐洲聯盟(EU)為成員國設定可持續的運送用 燃料(如生物質乙醇)的強制消費目標。

絕大多數的燃料乙醇通過傳統的利用從農作物中取得的碳水化合物 (如從甘蔗中提取的蔗糖或從谷類作物中提取的淀粉)作為主要碳源的基 于酵母發酵的過程進行生產。然而，這些碳水化合物原料的成本受其作為 人類食品或動物飼料的價值的影響，而且用于乙醇生產的淀粉或蔗糖生產 作物的栽培不是在所有地區都是經濟上可持續發展的。因此，開發將更低 成本和/或更豐富的碳資源轉化成燃料乙醇的技術是非常有意義的。

CO是有機材料(如煤或石油及石油衍生產品)不完全燃燒的主要游離 高能副產品。例如，據報道，澳大利亞的鋼鐵行業每年生產并釋放超過50 萬公噸CO到大氣中。

可以利用催化過程將主要由CO和/或CO和氫氣(H₂)組成的氣體轉 化成各種燃料和化學品。也可以利用微生物將這類氣體轉化為燃料和化學 品。雖然這些生物過程通常比化學反應慢，相比催化過程，它們卻有幾個 優勢，包括更高的特異性、更高的產量、更低的能源成本和更大的抗毒性。

微生物將CO作為唯一的碳源在其上生長的能力于1903年首次被發現。 這后來被確定為利用自養生長的乙酰輔酶A(乙酰CoA)生化途徑(也稱 Woods-Ljungdahl途徑和一氧化碳脫氫酶/乙酰輔酶A合酶(CODH/ACS) 途徑)的生物體的特性。大量的厭氧生物體(包括一氧化碳營養生物體、 光合生物體、產甲烷生物體和產乙酸生物體)已被證明將CO代謝為各種最 終產品，即CO₂、H₂、甲烷、正丁醇、乙酸鹽和乙醇。當利用CO作為碳 源時，所有這些生物體產生這些最終產品中的至少兩個。

厭氧細菌(如那些來自梭狀芽孢桿菌屬的細菌)已被證實通過乙酰CoA 生化途徑從CO、CO₂和H₂生產乙醇。例如，WO?00/68407、EP?117309、 專利號為5,173,429、5,593,886和6,368,819的美國專利、WO?98/00558和 WO?02/08438中描述了從氣體生產乙醇的不同的揚氏梭菌(Clostridium? ljungdahlii)菌株。細菌Clostridium?autoethanogenum?sp也已知從氣體生產 乙醇(Abrini等人，Archives?of?Microbiology?161，pp?345-351(1994))。

然而，由微生物通過氣體發酵生產乙醇總是伴隨著副產物乙酸鹽和/或 乙酸的產生。由于一些現有的碳轉化成乙酸鹽和/或乙酸而非乙醇，利用這 種發酵過程生產乙醇的效率或許不甚理想。此外，除非所述乙酸鹽/乙酸副 產品可用于某種其他目的，否則，這可以構成垃圾處理問題。乙酸鹽/乙酸 由微生物轉化為甲烷，因此有可能加劇GHG排放。

一些已知與微生物利用一氧化碳作為其唯一碳源和能源的能力相關的 酶據知其活性需要金屬輔助因子。其活性需要金屬輔助因子結合的主要的 酶的例子包含一氧化碳脫氫酶(CODH)和乙酰輔酶A合酶(ACS)。