[发明专利]一种发酵方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从气态原料产生脂质的方法。所述方法包括用于从气态原料产生一种或多种脂质产物的两阶段系统。

背景技术

全球能量危机已经增加了人们对燃料生产的替代方法的兴趣。用于运输业的生物燃料是有吸引力的石油替代物并且以低浓度混合物的形式迅速进入燃料市场。生物质来源的生物燃料的生产已经作为提高替代能量生产并减少温室气体排放的主要方法而出现。从生物质产生生物燃料使能源独立成为了可能，这已经被证明可加快农村地区的发展并增强可持续的经济发展。

第一代液体生物燃料使用碳水化合物原料，例如淀粉、蔗糖、玉米、油菜籽、大豆、棕榈油和植物油。第一代原料带来了许多重大的挑战。这些碳水化合物原料的成本受到它们作为人类食物或动物饲料的价值的影响，并且用于乙醇生产的产淀粉或产蔗糖的农作物的栽培不是在所有地理条件下都是经济上可持续的。持续使用这些原料作为生物燃料的来源会不可避免地对耕地和水资源造成巨大压力。因此，开发将更低成本和/或更丰富的碳源转化为燃料的技术是有利的。

第二代生物燃料为产生自纤维素和藻类的那些。由于藻类的生长速率快并且有能力消耗二氧化碳及产生氧，因此选择藻类产生脂质。

已经看见活跃性增加的一个领域是脂质的微生物合成，其包括生物燃料产生所需的原材料。许多研究已经证明，通过在不同底物上（例如工业甘油、乙酸、污泥、乳清渗透物、甘蔗糖蜜和稻草水解产物）使用产油酵母（oleaginous yeast）能够积累脂质。由于生产成本高以及与原料的运输和贮存相关的成本高，这些第二代生物燃料技术同样面临着问题。

早就已经认识到可以使用催化方法将由CO、CO₂或氢气（H₂）组成的气体转化成各种燃料和化学品。然而，也可以使用微生物将这些气体转化成燃料和化学品。这些生物方法虽然普遍比化学反应慢，但是它们相对于催化方法有若干优势，包括特异性更高、收率更高、能源成本更低和抗中毒性更强。

已经证明，通过厌氧发酵一氧化碳和/或氢气和二氧化碳可产生乙酸、乙酸盐和其他产物（例如乙醇）。参见例如Balch et al,(1977)International Journal of Systemic Bacteriology.,27:355-361;Vega et al,(1989)Biotech.Bioeng.,34:785-793；Klasson et al(1990)Appl.Biochem.Biotech.,24/25:1等。

已经证明，产乙酸细菌（例如醋酸杆菌（Acetobacterium）属的那些）利用含H₂、CO₂和/或CO的底物并且通过以乙酰Co-A合酶为关键酶的Wood-Ljungdahl通路将这些气态底物转化成乙酸、乙醇和其他发酵产物。伍氏醋酸杆菌（Acetobacterium woodii）是一种在约30℃的温度下生长良好的严格厌氧且不形成孢子的微生物，已经显示其由H₂和CO₂产生乙酸盐。Balch et al.首先公开了细菌伍氏醋酸杆菌，其通过厌氧氧化氢并还原二氧化碳来生长。Buschorn et al证明伍氏醋酸杆菌基于葡萄糖产生并利用乙醇。伍氏醋酸杆菌的发酵是在最高达20mM的葡萄糖（果糖）浓度下进行。Buschorn et al发现当葡萄糖浓度增加到40mM时，在伍氏醋酸杆菌进入静止生长期时剩余了几乎一半的底物，并且乙醇作为额外的发酵产物出现。Balch et al发现，根据以下化学计量：4H₂+2CO₂->CH₃COOH+H₂O，所检测到的伍氏醋酸杆菌发酵H₂和CO₂的唯一主产物为乙酸盐。

本发明的一个目的在于提供一种至少在一定程度上克服上述缺点的方法和发酵系统，或至少为公众提供了一种可用的选择。

发明内容

在第一方面，提供了一种从气态底物产生一种或多种脂质产物的方法，所述方法包括：

i.将所述气态底物接收入含有一种或多种微生物的培养物的第一反应器中，并且发酵所述气态底物以产生一种或多种酸和/或醇；和

ii.将所述一种或多种酸和/或醇的至少一部分传递至含有一种或多种酵母的培养物的第二生物反应器中，发酵所述一种或多种酸以产生一种或多种脂质产物。