[发明专利]生物加工在审
申请号: | 201080021704.7 | 申请日: | 2010-05-18 |
公开(公告)号: | CN102428167A | 公开(公告)日: | 2012-04-25 |
发明(设计)人: | M·米多夫;T·马斯特曼;H·米多夫 | 申请(专利权)人: | 希乐克公司 |
主分类号: | C12M3/00 | 分类号: | C12M3/00 |
代理公司: | 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 11038 | 代理人: | 袁泉 |
地址: | 美国马*** | 国省代码: | 美国;US |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 生物 加工 | ||
相关申请
本申请要求于2009年5月20日提交的美国临时申请号61/180,019和于2009年10月16日提交的美国临时申请号61/252,300的优先权。这些临时申请各自的全部公开内容通过引用在此合并入本文。
背景
碳水化合物可以通过生物加工技术转变为其他材料,所述生物加工技术利用试剂例如微生物或酶。例如,在发酵中碳水化合物可以通过微生物转变为醇或酸,例如糖使用酵母在缺氧条件下转变成醇。当发酵在碳水化合物完全转变成产物(例如糖至醇)前终止时,被称为已发生“粘滞”发酵。
其他生物加工技术包括纤维素和木质纤维素材料酶促水解成低分子量糖。
概述
在某些情况下,生物加工过程中基材的存在促进例如低分子量糖转变成中间产物或产物,或纤维素或木质纤维素材料转变成低分子量糖。本发明人已发现在具有低分子量糖、介质例如溶剂或溶剂系统和微生物的混合物中包括基材例如无机或有机材料,可以改善通过糖例如醇例如乙醇或丁醇(例如正丁醇)转变获得中间产物或产物的得率和生产率。包括基材还可以预防例如通过发酵的不完全、迟缓或“粘滞”产物转变。类似地,基材的包括在内可以增强纤维素或木质纤维素材料的酶促水解。
一般地,本发明的特征在于这样的方法,其包括使用固定化在基材例如纤维或颗粒上的微生物和/或酶,以将碳水化合物转变成产物。
在一个方面,本发明的特征在于这样的方法,其包括使用固定化在基材例如无机或塑料颗粒或者纤维上的微生物,以将低分子量糖例如蔗糖、葡萄糖、木糖或这些中的任何的混合物转变成中间产物或产物。在某些情况下,基材用基材在其天然状态中不具有的官能团进行官能化。
“固定化”意指微生物或酶通过共价、氢、离子或等价键合和/或通过机械相互作用,例如在微生物和纤维或颗粒的孔之间,直接或间接地(例如通过化学接头)与基材(例如颗粒或纤维)结合。结合可以例如通过电极化基材材料来产生。相互作用可以是永久、半永久或短暂的。机械相互作用可以包括与纤维或颗粒的孔或其他位点嵌套或粘住的微生物或酶。
某些实现包括一个或多个下述特征。
转变可以包括允许微生物将至少部分低分子量糖转换为醇例如乙醇或丁醇,或转变成烃或氢。转变可以包括发酵。微生物可以包括酵母例如酿酒酵母(S.cerevisiae)和/或树干毕赤酵母(P.stipitis),或者细菌例如运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)。该方法可以进一步包括例如用电离辐射例如粒子束照射基材例如无机纤维。纤维或颗粒可以具有大于0.25m2/g的BET表面积和/或至少70%的多孔性。在某些情况下,BET表面积可以大于10、100、250、500或甚至1000m2/g。该方法可以进一步包括在后续转变过程中再使用基材。
在另一个方面,本发明的特征在于包括具有极性官能团的基材例如微粒材料、具有互补官能团的微生物或酶和液体介质的混合物。在某些情况下,基材包括纤维例如无机纤维或塑料纤维。
在一个进一步的方面,本发明的特征在于包括具有官能团的基材例如纤维或颗粒、和具有互补官能团的微生物或酶的组合物,所述微生物或酶固定化在基材上。当使用纤维时,纤维可以是例如无机纤维或塑料纤维。
本发明的特征还在于这样的方法,其包括使具有基材、微生物和溶剂或溶剂系统(例如水或水和有机溶剂的混合物)的混合物中的低分子量糖或包括低分子量糖的材料转变为中间产物或产物。溶剂或溶剂系统的例子包括水、己烷、十六烷、甘油、氯仿、甲苯、乙酸乙酯、石油醚、液化石油气(LPG)、离子液体及其混合物。溶剂或溶剂系统可以以单相或2个或更多个相的形式。基材可以例如以纤维形式。例如,基材可以包括无机纤维或合成纤维,例如塑料纤维。
在某些情况下,在中间产物或产物例如乙醇的生产过程中具有基材(例如,通过本文描述的任何方法处理或未经处理的纤维)的存在可以增强产物的生产率。不希望受任何具体理论束缚,认为通过增加溶质的有效浓度且提供可以在其上发生反应的基材,具有固体存在例如高表面积和/或高多孔性固体可以增加反应速率。
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