[发明专利]采用固体载体上的梭菌生产醇的方法

说明书

本发明涉及生产醇的方法，其中将糖液引入发酵反应器(2)中以产生相对于所述糖液而言富含异丙醇、丁醇、乙醇和丙酮的发酵醪，所述发酵反应器(2)包含由属于梭菌属的菌株产生的生物质，所述生物质被负载于包含聚氨酯泡沫的固体载体(9)上；本发明还涉及包含负载于所述固体载体(9)上的所述生物质的发酵反应器(2)。

技术领域

本说明书涉及通过糖液的发酵生产醇的方法。

背景技术

为了应对能源转型挑战，正在进行大量研究以开发“绿色”工艺，实现以替代石油精炼和/或石油化学的方式获得化学中间体。

从发酵方法获得的醇(例如异丙醇和正丁醇)是石油化学衍生物的最有希望的替代品。由属于梭菌属的微生物进行的ABE(丙酮-丁醇-乙醇)发酵是最古老的工业化发酵之一(在20世纪初)，并且自那时以来已被广泛研究。最近，产生异丙醇、丁醇和乙醇的混合物并且也由属于梭菌属的微生物进行的IBE(异丙醇-丁醇-乙醇)发酵已经成为许多研究的主题。

关于在这类方法中使用的发酵方法，间歇生产仍然是ABE和IBE发酵的常规方法，但是这类方法表现出低生产率，其范围为0.1-0.7g/L·h(参见，例如Jones D.T.，WoodsD.R.，1986，Acetone-Butanol Fermentation Revisited. Microbiol. Rew.，50(4)，484-524或表16.6 Lopez-Contreras A.等人，第16章，Bioalcohol Production: BiochemicalConversion of Lignocellulosic Biomass，2010)。但是，这些生产率仍然太低而无法设想出经济上可行的工业方法。

还可以设想在均质反应器中采用悬浮态细胞的连续方法。然而，生产率也相对较低并且不容易获得显著的提高。主要的技术问题之一是发酵培养基中细胞的浓度，这主要受该方法中所用的稀释率的控制。该稀释率不能高，以避免发酵罐中的细胞被“洗掉”。由于这些原因，近年来对针对微生物生物质的高度保留的方法表现出了浓厚的兴趣。存在两种途径：“细胞的固定化”和采用借助滤膜保留的细胞“再循环”。

经常引用用于连续方法的两种固定化技术：吸附于固体载体上和封闭(confinement)，这两种技术均已在生产ABE的文献中被研究。

在吸附于固体载体上的第一种情况下，通过静电力、范德华力或通过细菌细胞膜与载体之间的共价键合而发生微生物被物理吸附于固体表面上。由于在微生物生物膜和发酵溶液之间不存在物理屏障，可以根据固体载体、实施方式和操作条件，在固体载体的吸附程度、细胞脱附程度和再定殖(recolonization)程度之间获得各种平衡。应当注意的是，固定化的细胞通常被微生物自身分泌的多糖所包围(EPS：“胞外聚合物”)，并且仅在细胞处于悬浮状态时才具有不同的生长和生物活性机制(例如，参见Halan B.，Buehler K.，SchmidA.，2012，Biofilms as living catalysts in continuous chemical syntheses，Trendsin Biotechnol.，30(9)，453-465)。