[發(fā)明專利]用于發(fā)酵單胞菌發(fā)酵中污染控制的穩(wěn)定化的二氧化氯

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380067027.6
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN104870648A
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: M.C.里納;B.G.勒弗布雷
• 申請（專利權(quán)）人: 納幕爾杜邦公司
• 主分類號: C12P7/06
• 分類號: C12P7/06;C12N1/22;C08H8/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 鄒雪梅;李炳愛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微生物學(xué)和發(fā)酵領(lǐng)域。更具體地，開發(fā)了當將發(fā)酵單胞菌(Zymomonas)用作水解產(chǎn)物培養(yǎng)基中生物催化劑時，利用穩(wěn)定化的二氧化氯在發(fā)酵中控制細菌污染的方法。

背景技術(shù)

由可再生資源生產(chǎn)燃料乙醇是針對全球的化石燃料短缺、能源成本增加、以及與大氣二氧化碳含量提高相關(guān)的全球變暖效應(yīng)的一種長期解決方案。來自可再生資源的燃料乙醇是通過利用生物催化劑的糖的發(fā)酵生產(chǎn)的。當前，最廣泛地用于乙醇生產(chǎn)的生物催化劑是酵母。可發(fā)酵糖最典型地是得自經(jīng)處理的生物材料，包括玉米粒、甜菜和甘蔗。替代性的豐富的生物材料糖源是纖維素類或木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)。利用物理的、化學(xué)的和/或酶學(xué)的處理，用于加工纖維素類和木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)，以生產(chǎn)可發(fā)酵糖的方法正在被開發(fā)。

在大規(guī)模發(fā)酵過程中維持無菌是困難的，尤其是當生物材料被用作碳水化合物源時。大規(guī)模發(fā)酵過程通常被可能來自經(jīng)處理的生物材料、設(shè)備、工藝用水或其它來源的細菌污染。通常，污染性細菌是乳酸菌(LAB)，如乳桿菌菌種。污染性細菌通過利用糖和降低主要產(chǎn)物生物催化劑的效果而使發(fā)酵產(chǎn)物的收率降低。污染性細菌產(chǎn)生非期望的產(chǎn)物如乙酸和乳酸，它們增加了培養(yǎng)物中的脅迫條件，導(dǎo)致生物催化劑較差的生長和/或生物催化劑產(chǎn)物較低的生產(chǎn)。

在使用酵母作為生物催化劑，通常以糊料或糖漿用作碳水化合物源，用于燃料或釀造的乙醇生產(chǎn)的發(fā)酵中，污染性細菌(主要是乳酸菌)已經(jīng)成為了問題。由于酵母和污染性細菌對一些抗微生物劑的不同敏感度，能夠在酵母發(fā)酵中使用一些抗微生物劑來控制細菌。成功地在酵母發(fā)酵中被用于控制LAB污染的抗微生物劑包括青霉素(Day等人(1954)Agricultural?and?Food?Chemistry，2：252-258)、維吉霉素(Hynes等人(1997)J.of?Industrial?Microbiology&Biotechnology?18：284-291；Bischoff等人(2009)，Biotechnology?and?Bioengineering?103：117-122；WO2007145857)、啤酒花酸(US20090042276)、紅霉素、泰樂菌素、四環(huán)素和二氧化氯(Dupont?Company，Wilmington?DE；Fatka，F(xiàn)eedstuffs(2008年11月3日)第18頁)。

在WO?2007/097874中公開了用ClO₂氣體處理包含可發(fā)酵碳水化合物和酵母的含水物流以降低不期望的微生物濃度。在US?2009/0061490中公開了用二氧化氯處理來自酵母乙醇生產(chǎn)過程的酵母漿液以破壞微生物污染物，同時保持酵母活性。在WO2007/149450公開了包含可發(fā)酵糖、種菌(酵母)和用于基本上防止細菌生長的穩(wěn)定化的二氧化氯的發(fā)酵方法。在WO2011038317公開了使用穩(wěn)定化的二氧化氯保持碳水化合物溶液免于微生物污染。

通過工程化菌株的改進，包括除葡萄糖之外還利用木糖和阿拉伯糖、以及使競爭性代謝途徑失活，開發(fā)了發(fā)酵單胞菌，作為有效的生物催化劑用于生產(chǎn)乙醇。此外，通過提高對纖維素類生物質(zhì)水解產(chǎn)物中存在的抑制劑的耐受性，已使發(fā)酵單胞菌適合用于水解產(chǎn)物發(fā)酵培養(yǎng)基中。然而，使用發(fā)酵單胞菌作為用于乙醇發(fā)酵的生物催化劑顯示了在污染控制方面另外的挑戰(zhàn)，因為這種生物催化劑與主要的污染物一樣是細菌。因此抗微生物劑對酵母和細菌的不同活性不能夠被用于使用酵母生物催化劑生產(chǎn)乙醇的方法中。

仍然存在對在使用細菌發(fā)酵單胞菌生物催化劑的發(fā)酵中控制細菌污染的方法的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了用于在發(fā)酵中控制細菌污染的組合物和方法，其中發(fā)酵單胞菌是生物催化劑。

因此，本發(fā)明提供了用于在包含發(fā)酵單胞菌生物催化劑的發(fā)酵過程中控制細菌污染的發(fā)酵方法，所述方法包括：

a)提供生長培養(yǎng)基，所述生長培養(yǎng)基具有被細菌菌種污染的可能性；

b)將有效量的穩(wěn)定化的二氧化氯添加至(a)的生長培養(yǎng)基，從而形成穩(wěn)定化的二氧化氯混合物，其中穩(wěn)定化的二氧化氯混合物的溫度大于約33℃；

c)在適于發(fā)酵單胞菌細胞的溫度下，用發(fā)酵單胞菌細胞接種b)的混合物，以產(chǎn)生接種的培養(yǎng)液；以及

d)在適于發(fā)酵單胞菌細胞生長的條件下，使接種的培養(yǎng)液發(fā)酵；其中細菌污染在發(fā)酵期間是受控的。

在一個實施例中，發(fā)酵單胞菌是產(chǎn)乙醇生物，并且在該方法的發(fā)酵液中產(chǎn)生乙醇。

在另一個實施例中，本發(fā)明提供了發(fā)酵培養(yǎng)基混合物組合物，其包含：