新的產(chǎn)乙醇梭菌屬物種CLOSTRIDIUM COSKATII制造技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供了新的梭菌屬細(xì)菌物種（Clostridium?coskatii?ATCC號(hào)PTA-10522，“PS02”）。在厭氧條件下，C.coskatii可以將CO和/或H2和/或CO2轉(zhuǎn)化成乙醇或乙酸。從而，該新的細(xì)菌能將廢氣（例如，合成氣和煉油廠(chǎng)廢氣）轉(zhuǎn)變成有用的產(chǎn)物。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】
本專(zhuān)利技術(shù)的領(lǐng)域涉及新的細(xì)菌物種，其能從由氫(H2)和二氧化碳(CO2CO2)和/或一氧化碳(CO)組成的氣體混合物中產(chǎn)生乙醇。特別地，本專(zhuān)利技術(shù)提供了具有ATCC號(hào)PTA-10522的鑒定特征的新梭菌屬物種，Clostridium coskatii (PS02),以及使用該新梭菌屬物種,從 H2和/或CO2和/或CO氣體中合成乙醇和其他有用產(chǎn)物的方法。
技術(shù)介紹
目前，生物燃料生產(chǎn)(從生物質(zhì)中產(chǎn)生燃料，例如乙醇)的主要方法是通過(guò)直接發(fā)酵，其在美國(guó)占 90% 的乙醇產(chǎn)量(Licht, F. O. (2001) World Ethanol Markets, Analysisand Outlook,Kent,英國(guó))。直接發(fā)酵是這樣的方法,其中糖解微生物,例如酵母或細(xì)菌將糖轉(zhuǎn)化成乙醇。這些糖可以是簡(jiǎn)單的(如葡萄糖)或復(fù)雜的(如淀粉、纖維素、半纖維素)。玉米淀粉是在當(dāng)今乙醇生產(chǎn)工廠(chǎng)中使用的主要底物。在乙醇的直接發(fā)酵產(chǎn)生中使用玉米淀粉的一個(gè)缺點(diǎn)是，玉米是許多人類(lèi)和動(dòng)物食物的組分。因此，將玉米用于產(chǎn)生乙醇使得其不足以供給人類(lèi)和動(dòng)物消耗。也正在研究其他底物，例如木質(zhì)纖維素生物質(zhì)(如草、小樹(shù)、紙廢物或木屑)，用于生物燃料的直接發(fā)酵。然而，它們也具有局限性。木質(zhì)纖維素由纖維素、半纖維素、果膠和木質(zhì)素組成，在微生物可以利用該底物之前，其需要預(yù)處理過(guò)程，以將生物質(zhì)降解成其各個(gè)糖組分。這增加了材料、工廠(chǎng)設(shè)計(jì)和廢物處理領(lǐng)域中更多的花費(fèi)。此外,大約22-35%的木質(zhì)纖維素部分由木質(zhì)素組成，其不能通過(guò)當(dāng)前的直接發(fā)酵方法使用，并將其作為難以處理的廢棄材料從工藝中丟棄。生物燃料產(chǎn)生的另一備選方法是間接發(fā)酵。間接發(fā)酵是這樣的工藝，其中從含碳的非食物農(nóng)業(yè)和工業(yè)廢棄材料中產(chǎn)生可以提供電子源(例如H2和CO)和碳源(例如CO和CO2)的富含能量的氣體，并然后轉(zhuǎn)移到生物反應(yīng)器中，在生物反應(yīng)器厭氧細(xì)菌將氣體轉(zhuǎn)化成生物燃料。當(dāng)木質(zhì)纖維素的生物質(zhì)熱解(燃燒)時(shí)產(chǎn)生的氣體是可用于間接發(fā)酵的廢氣類(lèi)型的實(shí)例。合成氣體(也稱(chēng)為“合成氣”)(主要為CO、H2和CO2)是熱解的生物質(zhì)或煤的產(chǎn)物，并且已經(jīng)確認(rèn)了其在生物質(zhì)至燃料乙醇的間接發(fā)酵中的潛在作用(Zeikus, J. G, AnnuRev. Microbiol. 34 :423-464 (1980))。富含能量的廢氣的另一來(lái)源是堿性氧氣煉鋼(LD轉(zhuǎn)化爐)工藝，其產(chǎn)生了由70%C0、1-2%H2和10-15%C02組成的顯著體積的廢氣，所述廢氣也適用于使用間接發(fā)酵法產(chǎn)生生物燃料。厭氧微生物例如產(chǎn)乙酸菌提供了通過(guò)間接發(fā)酵法，將廢氣轉(zhuǎn)化成有用產(chǎn)物，例如乙醇和正丁醇的可行途徑。此類(lèi)細(xì)菌催化H2和CO2和/或CO至生物燃料的轉(zhuǎn)化，具有比通過(guò)Fischer-Tropsch方法或者使用CC^PH2的其他化學(xué)生物燃料產(chǎn)生方法所達(dá)到的特異性、產(chǎn)率和能量消耗更高的特異性、更高的產(chǎn)率和更低的能量消耗。已經(jīng)鑒定了幾種能從廢氣和其他底物中產(chǎn)生生物燃料的微生物，并描述如下。已經(jīng)描述了使用合成氣的三種主要組分(h2+co2或CO或h2+co2和CO)的至少之一作為底物，用于產(chǎn)生生物燃料、乙醇、正丁醇或這些醇的混合物的六種產(chǎn)乙酸細(xì)菌。這些產(chǎn)乙酸細(xì)菌包括食甲基丁酸桿菌(Butyribacterium methylotrophicum) (Grethlein 等人，1990 ;Jain 等人，1994b)、Clostridium ragsdalei (Huhnke 等人，2008)、Clostridiumcarboxidivorans (Liou,等人，2005)、穆?tīng)柺暇鷮?Moorella)物種 HUC22-1 (Inokuma,等人，2007)、Clostridium autoethanogenum (Abrini 等人，1994)和揚(yáng)氏梭菌(Clostridiumljungdahlii) (Arora 等人，1995 ；Barik 等人，1988 ；Barik 等人 1990 ；和 Tanner 等人，1993)。在這些代表中，已知僅有三種產(chǎn)乙酸菌(揚(yáng)氏梭菌、Clostridium ragsdalei和Clostridium autoethanogenum)可以將CO或CO和/或H2和CO2的混合物轉(zhuǎn)化成乙酸和乙醇。因此,它們是唯一已知的能形成單一醇(乙醇)終產(chǎn)物,而同時(shí)使用合成氣體流的全部組分的生物。在本文件中，該組細(xì)菌稱(chēng)為產(chǎn)乙醇梭菌(clostridial ethanologens),其具有 顯著的商業(yè)重要性，因?yàn)殚g接發(fā)酵法的經(jīng)濟(jì)學(xué)優(yōu)點(diǎn)在于(a)同時(shí)使用H2和CO，使得組合轉(zhuǎn)化率超過(guò)90%，和(b)產(chǎn)生了單一醇，其允許使用簡(jiǎn)化的和更便宜的生物燃料回收系統(tǒng)。在從合成氣體產(chǎn)生生物燃料的文獻(xiàn)中描述了六種產(chǎn)乙醇梭菌(I)揚(yáng)氏梭菌PETCt (ATCC號(hào)49587和DSMZ號(hào)13528):該生物為該物種的原始型菌株保藏物(Tanner等人，1993)。參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5，173,429。(2)揚(yáng)氏梭菌ERI-2 (ATCC號(hào)55380):該生物的系統(tǒng)發(fā)生狀況仍不清楚，因?yàn)槠涿黠@與PETC型菌株不同，但其并沒(méi)有包括于已批準(zhǔn)的細(xì)菌名稱(chēng)列表(Approved Lists ofBacterial Names)的列表中(Skerman 等人，1989)。參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利號(hào) 5，593，886。(3)揚(yáng)氏梭菌C-Ol ;(ATCC號(hào)55988):該生物的系統(tǒng)發(fā)生狀況仍不清楚，因?yàn)槠涿黠@與PETC型菌株不同，但其并沒(méi)有包括于已批準(zhǔn)的細(xì)菌名稱(chēng)列表(Approved Lists ofBacterial Names)的列表中(Skerman 等人，1989)。參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利號(hào) 6，136, 577。(4)揚(yáng)氏梭菌0-52; (ATCC號(hào)55989):該生物的系統(tǒng)發(fā)生狀況仍不清楚，因?yàn)槠涿黠@與PETC型菌株不同，但其并沒(méi)有包括于已批準(zhǔn)的細(xì)菌名稱(chēng)列表(Approved Lists ofBacterial Names)的列表中(Skerman 等人，1989)。參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利號(hào) 6，136, 577。(5) Clostridium ragsdalei ; (ATCC 號(hào) BAA-622):參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利號(hào) US20080057554(EP2061872A2)。(6) Clostridium autoethanogenum ； (DSMZ 號(hào) 10061)該分離物由 Abrini 等人，1994年描述為其從CO、H2和CO2的混合物中產(chǎn)生乙醇和乙酸。除描述用于生物燃料產(chǎn)生的特定產(chǎn)乙醇梭菌屬的用途的專(zhuān)利外，如上文所定義，存在以下方法專(zhuān)利，用于從廢氣例如合成氣體中產(chǎn)生生物燃料。某些專(zhuān)利還涵蓋了已知從廢氣中產(chǎn)生多種醇(主要為乙醇和正丁醇)的微生物(例如，Clostridiumcarboxidivorans)(I)Lewis 等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào) US20070275447A1 公開(kāi)了 Clostridiumcarboxidivorans ATCC號(hào)BAA-624,其是一種能從廢氣例如合成氣體中合成生物燃料,包括乙醇和正丁醇的新的厭氧梭菌屬細(xì)菌物種。(2) Jain 等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào) 5，192，673 公開(kāi)了 Clostridium acetobytylicum 的突變菌株和用本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專(zhuān)利技術(shù)】...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：J·A·扎恩，J·薩克塞納，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：科斯卡塔公司，
類(lèi)型：
國(guó)別省市：