[发明专利]在利用运动发酵单胞菌的发酵中使用啤酒花酸进行细菌污染控制

说明书

本发明通过添加啤酒花酸，在使用运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)作为生物催化剂的发酵中控制了污染，而没有对发酵生产的负面影响。啤酒花酸的有效浓度被发现依赖于所使用的发酵培养基的类型。

技术领域

本发明涉及微生物学和发酵的领域。更具体地，开发了在发酵单胞菌(Zymomonas)被用作生物催化剂时用于控制发酵中的污染的方法。

背景技术

从可再生资源中生产燃料乙醇是针对全球化石燃料短缺、能源成本增加、以及与大气二氧化碳含量提高相关的全球变暖效应的其中一种长期解决方案。来自可再生资源的燃料乙醇通过利用生物催化剂的糖发酵进行生产。当前，酵母是最广泛地用于乙醇生产的生物催化剂。可发酵的糖类最典型地是得自经处理的生物材料，包括玉米粒、甜菜、和甘蔗。替代性的丰富的生物材料糖源是纤维素类或木质纤维素类生物质。利用物理的、化学的、和/或酶学的处理，用于加工纤维素类和木质纤维素类生物质，以生产可发酵的糖类的方法正在被开发。

在大规模发酵过程中维持无菌是困难的，尤其是当生物材料被用作碳水化合物源时。大规模发酵过程通常被可能来自经处理的生物材料、设备、工艺用水或其它来源的细菌污染。通常，污染性细菌是乳酸菌(LAB)，如乳杆菌类。污染性细菌通过利用糖类和降低主要产物生物催化剂的效果而使发酵产物的收率降低。污染性细菌产生非期望的产物如乙酸和乳酸，它们增强了培养物中的胁迫条件，导致较差的生长和/或较差的生物催化剂产物生产。

污染性细菌主要为乳酸菌，它们已经成为通常为糊料或糖浆的酵母发酵用于燃料或酿酒的乙醇生产中的一个问题。由于酵母和污染性细菌对一些抗微生物剂的不同敏感度，一些抗微生物剂能够被用于在酵母发酵中控制细菌。成功地在酵母发酵中被用于控制LAB污染的抗微生物剂包括青霉素(Day等人(1954)Agricultural and Food Chemistry，2：252-258)、维吉霉素(Hynes等人(1997)J.of Industrial Microbiology&Biotechnology18：284-291；Bischoff等人(2009)Biotechnology and Bioengineering，103：117-122；WO2007145857)、啤酒花酸(US20040044087；Ruckle和Senn，(2006)International Sugar Journal 108：139-147)、FermaSure^TM、以及红霉素、泰乐菌素、和四环素。

通过工程化菌株的改进，包括除葡萄糖之外还利用木糖和阿拉伯糖、以及使竞争性代谢途径失活，开发了发酵单胞菌，作为有效的生物催化剂用于生产乙醇。此外，通过提高对纤维素类生物质水解产物中存在的抑制剂的耐受性，已使发酵单胞菌适合用于水解产物发酵培养基中。然而，使用发酵单胞菌作为用于乙醇发酵的生物催化剂显示了在污染控制方面另外的挑战，因为这种生物催化剂与主要的污染物一样是细菌。