[发明专利]用于生物催化产生并回收有机物质的集成系统

说明书

本发明涉及一种从反应混合物中回收生物催化产生的有机物质的方法，包括：‑提供在其内利用生物催化剂来产生该有机物质的反应混合物，该反应混合物包括处于连续水性相中的生物催化剂的底物，并且还存在产物回收相，其中有机物质迁移到该回收相中或有机物质吸收或吸附到该回收相中；以及，‑使包含产生的物质的产物回收相与水性相和生物催化剂分离。本发明还涉及一种用于生物催化来生产物质的生物反应器系统，包括装置，所述装置包括分离室(9)和位于装置下部的反应室(11)。

技术领域

本发明涉及从反应混合物中回收生物催化产生的有机物质的方法。本发明还涉及用于生物催化来产生物质的生物反应器系统，以及生物反应器系统在物质的生物催化产生中的用途。

背景技术

通过发酵生产有机物质是本领域已知的。在发酵方法中，使用微生物来将合适的底物转化为目标有机物质。如本领域中众所周知的，已知各种微生物工业规模地产生多种有机物质。众所周知的发酵方法包括使用天然微生物，例如酵母或细菌来生产各种有机物质，例如醇、酯、氨基酸、碳水化物、脂、酮、醛、有机酸，以及使用基因修饰的生物的方法。生物可进行基因修饰，以提高天然产生的有机物质的产物滴度，和/或使微生物能够产生其不能天然产生的有机物质。例如，可以通过并入来自植物的基因来修饰微生物，该植物的基因用于产生该微生物不能天然产生的萜烯、萜类化合物或其它有机物质。

生物催化产生有机物质的另一种形式是利用一种或多种酶催化来使底物转化为目标有机物质，其中酶是以例如溶液、乳液、分散液、冻干细胞(悬浮液)、裂解物的形式从自然环境中分离出来的(从产生其的生物中分离出来)，或固定在载体上。使用从其来源的生物分离的酶可尤其是有用的，这是鉴于其调节反应条件以使反应平衡偏向所需侧的改进灵活性。此外，其内产生有机物质的反应混合物可能不那么复杂：不需要用于维持细胞存活的营养物，并且避开活的生物分泌无关的物质。

特别地，当使用活的微生物或者使用非生命微生物的细胞团时，在生物催化方法中获得的反应混合物往往相当复杂。反应混合物典型地包括生物催化剂、底物、营养物(在使用活的生物的情况下)、产生的有机物质，以及可能的副产物，例如可选地产生的发酵气体(例如CO₂)，或生物催化剂分泌的其他物质(在使用生物的情况下)。

已经提出了多种方法来从发酵混合物中回收发酵产生的有机物质。对于疏水性有机物质，例如碳氢化合物和脂，可以使用依赖于脂或碳氢化合物与水性介质的水混溶性低的方法。还能够使用已知的提取技术。

例如，EP 2196539描述了使用不同的固-液-液分离技术来从发酵混合物中分离脂和碳氢化合物生物燃料，其中脂和碳氢化合物的生物燃料是在柱式反应器中产生的。该文献没有公开在单个装置来产生目标产物并将其从发酵混合物中分离，也没有公开同时进行产生和分离。此外，该文献没有公开使分散在反应器内的产物回收相中的液滴、气泡或颗粒保持在特定范围内。同样还没有公开用于回收产物的反提取。

WO 2007/139924涉及一种在两相体系中产生并分离生物有机化合物的方法，该体系包括作为第一层的含宿主细胞的水性培养基，以及含由宿主细胞产生的生物有机化合物的液态有机第二相。

WO 2012/024186涉及一种纯化方法，其中，对包括表面活性剂、宿主细胞和生物有机化合物的组合物进行加热，从而使乳液不稳定。

WO 2010/123903、US 2009/029445和US 2012/129244描述了从包括微生物，尤其是藻类的水性溶液中获取细胞内成分的方法。这些方法包括使微生物的细胞壁破裂以将细胞内成分释放到水性溶液中。缺点在于，产物作为泡沫的一部分来获得而导致仍然需要进一步的相分离(例如倾析、离心)来分出产物。