專利名稱：碳水化合物的發(fā)酵的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通過碳水化合物發(fā)酵來制備乙醇的高產方法，通過用醛、脂肪酸、萜烯和表面活性劑處理碳水化合物來料達成。
背景技術：
2009年，可再生燃料標準(Renewable Fue ls Standard, RFS)倡導將111億加侖的乙醇和其它生物燃料投入到美國汽車燃料市場中以滿足未來需求。這將導致工業(yè)上對玉米的需求量增加而且同樣要求種植能力增加。在剛剛過去的一年里，美國一年的生產能力增加了 27億加侖，比2007增長34%。這種生產能力的增長是通過新建乙醇精餾廠的竣工、啟動和運作來實現(xiàn)。乙醇是一種頗具前景的來自于可再生資源的生物燃料，由谷粒(玉米、高粱、小麥、黑小麥、黑麥、發(fā)芽大麥、水稻)、塊莖作物(馬鈴薯)的淀粉制備或直接使用糖蜜、甘蔗汁或糖用甜菜汁中的糖制備。乙醇也可通過基于纖維素的材料(柳枝稷、松樹)的發(fā)酵來制備，但該技術尚未廣泛商業(yè)化。世界上80%的乙醇由巴西和美國制造。其中，60%通過玉米或甘蔗汁的酵母發(fā)酵來制備。通過釀酒酵母(Saccharomyces cerevimae)厭氧發(fā)酵碳源來制備乙醇是最知名生物加工工藝中的一種，每年世界上使用這種方法的乙醇產量超過350億升(Bayrock，2007)。由谷物制備乙醇的過程從淀粉水解開始。淀粉的水解將直鏈淀粉即大部分為直鏈的a -D-(l-4)-葡聚糖和具支鏈的支鏈淀粉即在枝點具有a -D-(1-6)鏈的a -D-(l_4)-葡聚糖轉化為可發(fā)酵的糖，隨后通過酵母(MajOvic，2006)、細菌(Dien，2003)將其轉化為乙醇。細菌用于從通常含有纖維素的材料中制備乙醇，這些細菌包括發(fā)酵單胞菌(Zymomonasspp.)、大腸桿菌工程菌(Engineered E. coli)、產酸克雷伯式菌(Klebsiella oxytoca)、運動發(fā)酵單胞菌(Zymomonas mobilis)、解纖維素醋弧菌(Acetivibrio celluloyticus)(Dien,2003)。在乙醇制備系統(tǒng)中，將整個玉米粒磨碎并與水混合。隨后用蒸氣蒸煮混合物以使淀粉凝膠化并減少細菌污染。在此液化過程之后，添加酶和酵母以啟動發(fā)酵過程制備乙醇。在美國，干磨和濕磨是用來制備乙醇的兩個基本工藝。在干磨工藝中，將整個玉米?；蚱渌矸垲惒牧涎心コ煞勰┎⑴c水混合以形成漿料。隨后，將酶添加到混合物中，在高溫蒸煮器中進行處理，然后冷卻并轉移到添加了酵母的發(fā)酵罐中，開始進行糖到乙醇的轉化。發(fā)酵后，將所得混合物轉移到蒸餾塔中，分離乙醇。對發(fā)酵和乙醇分離后所產生的固體進行加工以產生玉米干酒糟(Distiller’ s DriedGrains with Solubles,DDGS),所述干酒糟用于動物(例如家禽、豬和牛)的飼料生產。當今80%以上的乙醇產量采用干磨工藝(RFS，2006)。在濕磨工藝中，將谷粒浸沒或浸潰在水中以有助于谷粒分離成其基礎營養(yǎng)組分，例如玉米胚芽、纖維、麩質和淀粉組分。浸潰后，通過一系列研磨器處理玉米漿料并分離各組分。過濾麩質組分并干燥以產生玉米蛋白粉(Core Gluten Meal, CGM),它是一種在動物生產中用作飼料成份的高蛋白產物。隨后，淀粉和任何來自醪液的剩余水用以下三種方式中的一種處理發(fā)酵成乙醇，干燥并作為干燥的或改性的玉米淀粉出售，或者加工成玉米糖漿(RFS，2006)。乙醇制備過程中，濕磨和干磨兩種工藝僅利用玉米粒的淀粉部分。剩余的蛋白質、脂肪、纖維和其它營養(yǎng)組分仍可用作動物飼料。在傳統(tǒng)發(fā)酵工藝中，將酵母培養(yǎng)物添加到玉米的淀粉顆粒部分中并培養(yǎng)72小時以使酵母種群有足夠的時間增大到所需濃度(Maye，2006)。酵母種群增加一倍需要45-60分鐘。需要增殖數(shù)個小時才能得到使這樣大量的糖溶液發(fā)酵所需的酵母數(shù)量(Maye，2006)。
繞開傳統(tǒng)的淀粉凝膠化條件，一種稱為原淀粉水解的工藝將淀粉轉化為糖，隨后發(fā)酵成乙醇。糖化/發(fā)酵中所使用的酶是真菌a-淀粉酶和葡糖淀粉酶(淀粉葡糖苷酶)(Thomas, 2001)。這樣同時糖化和發(fā)酵可使待發(fā)酵的淀粉達到較高濃度并產生較高濃度的乙醇。若糖源是來自諸如甘蔗、糖用甜菜、水果或糖蜜草等作物，則無需糖化且可在添加酵母和水后開始發(fā)酵(Maye,2006)。關于間歇或連續(xù)發(fā)酵系統(tǒng)，最重要的問題之一是難以保證不受細菌污染。遺憾的是，最佳的發(fā)酵氛圍對于細菌生長也最佳。污染通常源于碳水化合物材料的收集。洗滌材料可有助于降低污染程度(Maye，2006)。盡管業(yè)內作出了許多努力，采用對糖化罐和連續(xù)酵母增殖系統(tǒng)進行洗滌和消毒以防止污染，但生物膜可充當細菌的儲存庫，不斷地再引入污染物(Bischoff，2009)。業(yè)內從燃料乙醇發(fā)酵中已分離出多種革蘭陽性和革蘭陰性細菌，包括乳桿菌屬(Lactobacillus)、小球菌屬(Pediococcus)、葡萄球菌屬(Staphylococcus)、腸球菌屬(Enterococcus)、醋桿菌屬(Acetobacter)、葡糖桿菌屬(Gluconobacter)和梭菌屬(Clostridium)等種類(Bischoff, 2009)。所分離三分之二的細菌幾乎全屬于乳酸細菌,例如乳酸桿菌(Skinner，2007)。在Skinner和Leathers (2004)實施的調研中，濕磨工藝中44-60*%的污染物被確定為乳酸桿菌(Lactobacilli)。在干磨工藝中，37_87%的污染物被確定為乳酸桿菌。當玉米漿料中乳酸桿菌污染在IO6-IO7CfuAiL范圍內時，可使乙醇產量降低1-3%。工業(yè)上，即使采用活性細菌控制方案來控制乳酸桿菌的增殖，由乳酸桿菌帶來的碳水化合物損失可造成盈利與非盈利的差異(Bayrock，2007)。乳酸桿菌不僅耐受乙醇的低pH、高酸度和相對較高的乙醇濃度，而且它們還會在乙醇發(fā)酵的條件下繁殖(Thomas，2001)。細菌污染物競爭得到酵母所需的生長因子并產生抑制酵母的副產物，尤其是乳酸和乙酸。在乙醇發(fā)酵期間的碳水化合物漿料的污染導致a)乙醇產量降低，b)碳水化合物產生丙三醇和乳酸的渠道增多，c)可發(fā)酵的糖耗盡后酵母活性迅速喪失，和d)污染的乳酸桿菌已生長到較高數(shù)目的醪液中酵母增殖降低(Thomas，2001)。在美國，最近關于基于玉米的工廠中的細菌污染物的一份調查發(fā)現(xiàn)，濕磨設備中的細菌負荷為約IO6CfuAiL玉米漿料，而干磨設備中這些細菌負荷可達到IO8CfuAiL玉米漿料(Bischoff，2007 ；Chang,1997)。發(fā)酵期間，乳酸桿菌副產物即乙酸和乳酸的存在影響酵母生長和代謝，且業(yè)內建議將其作為停滯發(fā)酵或緩慢發(fā)酵的原因之一(Thomas，2001)。若醪液的乳酸含量達到
0.8%和/或乙酸濃度超過0. 05%,貝U制備乙醇的酵母受到脅迫(Bayrock, 2007)。乳酸桿菌會脅迫酵母細胞釋放營養(yǎng)物，尤其是刺激細菌生長的氨基酸和肽(01iva-NetO，2004)。甜菜糖蜜間歇發(fā)酵時，濃度為8g/L的乳酸將酵母活性降低95%且乙醇的生產率降低80%(Bayrock,2001)。對pH控制下操作4天后，乙醇發(fā)酵時乳酸桿菌的存在可使乙醇產量降低44%。這與副干酪乳桿菌(L. paracasei)增大到> K^efu/ml和乳酸濃度增大四倍到20g/L —致。可以看出，乙醇、乳酸和乙酸的濃度分別為70、38和7. 5g/L時，酵母密度降低80%(Bayrock,2001)。De Oliva-Neto和Yokoya(1994)評價了細菌污染對間歇進料的乙醇發(fā)酵過程的影響。他們發(fā)現(xiàn)，在間歇進料過程中發(fā)酵乳桿菌(Lfermentum)會強烈抑制市售面包(baker/ s)酵母。當總酸(乳酸和乙酸)超過4. 8g/L時，將干擾酵母芽的形成和活性，且 超過6g/L時，醇效率降低。其它研究表明a)在酵母制備的最終乙醇中，IO6個乳酸桿菌/mL醪液導致乙醇降低約1% v/V (Narendranath, 2004), b)對發(fā)酵系統(tǒng)形成了挑戰(zhàn)，108cfu/mL發(fā)酵乳桿菌使乙醇產量降低27%且使殘余葡萄糖由6. 2g/L增大到45. 5g/L(Bischoff, 2009), c)使用105Cfu/mL乳酸桿菌使乙醇產量降低8%且殘余葡萄糖增加3. 2倍(Bischoff，2009)?？刂萍毦姆椒òㄌ砑痈嗟慕湍概囵B(yǎng)物、嚴格清洗和消毒、對被指定再使用的酵母進行酸洗和在發(fā)酵期間使用抗生素(Hynes，1997)。當用I X IO8個乳酸桿菌/mL感染醪液時，增大的酵母接種速率3X 107cfu/mL醪液使植物乳桿菌(L. pIantarum)產生的乳酸減少80%以上且副干酪乳桿菌產生的乳酸減少55%以上(Narendranath，2004 ；Bischoff,2009)。在實驗室條件下，針對細菌污染物的控制對各種試劑進行了測試，包括防腐劑，例如過氧化氫、焦亞硫酸鉀和3，4，4'-三氯二苯脲，和抗生素如青霉素、四環(huán)素、莫能菌素(monensin)和維吉霉素(virginiamycin)?，F(xiàn)今市場上銷售青霉素和維吉霉素,用來處理燃料乙醇發(fā)酵的細菌感染，而且一些預防性使用這些抗生素的設備(Skinner，2004)。若不使用抗生素，則乙醇產量通常損失1_5%。若五千萬加侖燃料乙醇廠在其蒸懼啤酒(distiller' s beer)中以乳酸含量0. 3% w/w運作,貝U其每年因細菌污染損失約570，000加侖乙醇(Maye，2006)。抗生素不存在時，在48小時發(fā)酵期間細菌數(shù)由I X IO6Cfu/mL 增加至Ij 6X106cfu/mL,并產生 5. 8mg 乳酸(Hynes, 1997)。—種極為有效的細菌控制方案中使用維吉霉素。維吉霉素的一些特征是a)在低濃度(例如0. 3-5ppm)下，可有效抵抗包括乳酸桿菌在內的許多微生物，b)微生物沒有產生抗性的趨勢，c)沒有明顯抑制酵母，d)不受pH或乙醇濃度的影響，和e)在乙醇蒸餾期間失活，因此乙醇或酒糟中沒有殘留(Bayrock, 2007 ；Narendranath, 2000 ;Hynes, 1997)。目前，維吉霉素是唯一已知用于干磨設備的抗生素(Bischoff，2007)。燃料乙醇發(fā)酵時維吉霉素的推薦劑量一般為0. 25-2. 0ppm(Bischoff，2009)，但最小抑菌濃度(MinimumInhibitory Concentration, MIC)在 0. 5 至大于 64ppm 之間變化(Hynes, 1997)。在乙醇發(fā)酵過程中，發(fā)酵乳桿菌可被濃度為I-IOmM的過氧化氫選擇性控制(Narendranath, 2000)。乳酸桿菌不含過氧化氫酶，因此其不會分解過氧化氫且不能消除其毒性效應(Narendranath，2000)。業(yè)內已經(jīng)使用過氧化脲(Urea Hydrogen Peroxide，UHP)作為防腐劑局部施用于傷口并抵抗牙銀炎和牙菌斑(Narendranath，2000)，因此在發(fā)酵期間亦可用作抗菌劑。UHP不僅對乳酸桿菌呈現(xiàn)出良好的殺菌活性，而且還具有一個重要的好處提供呈脲形式的可利用氮來促進酵母生長和發(fā)酵速率(Narendranath，2000)?？刂萍毦廴镜钠渌椒òㄊ褂脕喠蛩猁}。亞硫酸鹽僅在氧存在下證明具有殺菌活性且對殺死兼性干酪乳桿菌(Lcasei)比較有效，而兼性干酪乳桿菌具有高含量的過氧化氫相關酶，包括過氧化物酶(Chang，1997)。當亞硫酸鹽的濃度介于100_400mg/L間但僅在氧存在下時，細菌載量亦有所降低。該濃度不影響酵母種群(Chang，1997)。
一種存在于酵母培養(yǎng)物上清液中的試劑降低乳酸桿菌的生長。該化合物尚未被表征，盡管已知其耐凍，在高溫下不穩(wěn)定且當在90°C下保持20分鐘時遭到破壞(Oliva Neto2004)o單獨地琥珀酸的含量為600mg/L時，乳桿桿菌濃度降低78%，在乙醇存在下所述降低高達 96% (Qliva-Neto 2004) 0已研究開發(fā)出一種微生物粘附抑制劑，其呈禽卵抗體形式且對產生乳酸的微生物具有特異性，這種微生物粘附抑制劑已用于發(fā)酵罐中(Nash 2009)。僅實驗室研究已表明，抗體、亞硫酸鹽和過氧化物產物有利于控制乳酸桿菌，但釆用這些產品的問題是，由于這些化學品的氧化和分解造成濃度降低，此將需要恒定監(jiān)測整個發(fā)酵過程以保證有效濃度。對維吉霉素易感性的降低已經(jīng)從使用維吉霉素的干磨乙醇設備分離的乳酸桿菌中觀察到，且已報導出現(xiàn)了對青霉素和維吉霉素二者具有多藥物抗性的分離物(Bischoff 2009)。因此業(yè)內需要替代品防止因碳水化合物發(fā)酵而使乙醇產量降低。參考文獻Bayrock, Dennis,2007. Method of reducing the growth of lactobacillusin a process of ethanol production by yeast fermentation comprising addinga pristinamycin type antimicrobial agent and/or a polyether ionophoreantimicrobial agent dissolved in an organic solvent. PCT 專利號 WO 2007/145858Bayrock, D. P.，K. C. Thomas 和 I M. Ingledew, 2003. Control of Lactobacilluscontaminants in continuous fuel ethanol fermentations by constant or pulsedaddition of penicillin. G. App Microbiol. Biotechnol 62:498-502.Bayrock，D 和 W. M. Ingledew，2001. Changes in steady state on introductionof a lactobacillus contaminant to a continuous culture ethanol fermentation.J.Industrial Microbiology and Biotechnology 27 :39-45.Bischoff，K. M.，S. Liu, T. D. Leathers 和 R. E. Worthington，2009. Modelingbacterial Contamination of Fuel Ethanol Fermentation. Biotechno. Bioeng. 103 117-122.Bischoff，K. M.，K. A. Skinner-Nemec 和 T. D. Leathers，2007. Antimicrobialsusceptibility of Lactobacillus species isolated from commercial ethanolplants. J. Ind. Microbiol. Biotechnol.Chang I. N. , B. H. Kim 和 P. K. Shin，1997. Use of sulfite and hydrogenperoxide to control bacterial contamination in ethanol fermentation. Applied andEnvironmental Microbiology 63(1) l-6.Dien，B. S.，M. A. Cotta 和 T. W. Jeffries，2003. Bacteria engineered for fuelethanol production current status. Appl. Microbiol. Biotechnol. 63 :258-266.Hynes, S. H.，Kjarsgaard, K. C. Thomas 和 I M. Ingledew，1997. Use ofvirginiamycin to control the growth of lactic acid bacteria during alcoholfermentation. J Industrial Microbiology and Biotechnology 18 :284-291.Majovic，L. S. Nikolic, M. Rakin 和 M. Vukasinovic，2006. Production ofBioethanol from Corn Meal Hydrolyzates. Fuel 85:1750—1755.Maye, John P. , 2006. Use of hop acids in fuel ethanol production.美國專利申請?zhí)?0060263484Narendranath, N. V.和 R. Power，2004. Effect of yeast inoculation rate onthe metabolism of contaminant lactobacilli during fermentation of corn mash.J. Ind. Microbiol，Biotechnol. 31 :581-584.Narendranath, N. V.，K. C. Thomas 和 W. M Ingledew, 2000. Urea hydrogenperoxide reduces the number of lactobacilli， nourish yeast, leaves no residuesin the ethanol fermentation. Applied and Environmental Microbiology 66(10)；4187-4192.Nash， Peter 等人 2009.Immunogen adherence inhibitor directed tolactobacillus organisms and method of making and using it.美國專利申請?zhí)?0090117129Oliva Neto，P.，M. A. Ferreira 和 F. Yokoya，2004. Screening for yeast withantibacterial properties from ethanol distillery. Bioresource Technology 92 1-6.RFA “Renewable Fuels Association 2006and 2009.Skinner-Nemec, K. A. , N. N Nichols 和 T. D Leathers, 2007. Biofilm formationby bacterial contaminants of fuel ethanol production. Biotechnol. Lett. 29 379-383.Skinner. K. A和 T. D. Leathers，2004. Bacterial Contaminants of Fuel EthanolProduction. J. Ind. Microbiol. Biotech. 31 :401-408.Thomas，K. C.，S. H. Hynes 和 W. M. Ingledew, 2001. Effect of lactobacilli onyeast growth,viability and batch and semi-continuous alcoholic fermentation oncorn mash. J. Applied Microbiology 90 :819-828.

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種化學組合物，其通過在玉米、其它淀粉或基于纖維素的材料發(fā)酵期間，抑制或減少乳桿菌屬(Lactobacillus spp.)和其它細菌的生長，從而防止乙醇制備期間出現(xiàn)“停滯發(fā)酵”。 另一目的是提供一種將碳水化合物發(fā)酵成乙醇的方法，其包括
a)用含有下列的組合物處理待發(fā)酵的碳水化合物10重量％ -90重量％的醛，所述醛選自由甲醛、多聚甲醛、戊二醛及其混合物的所組成的組；I重量％ -50重量％的HLB為4至18的表面活性劑；0重量％ -20重量％的抗菌職烯或精油；I重量％ -50重量％的有機酸，所述有機酸選自C1至C24脂肪酸及其鹽、其甘油酯及其酯；及I重量％ -50重量％的水；b)在酵母及/或酶存在下于發(fā)酵液中發(fā)酵所述的碳水化合物，以及c)分離乙醇。本發(fā)明的另一目的是提供一種通過添加包括下列的組合物在初始停滯發(fā)酵系統(tǒng)中增大乙醇制備的方法a) 10重量％ -90重量％的醛，所述醛選自由甲醛、多聚甲醛、戊二醛及其混合物的所組成的組；b) I重量％ -50重量％的HLB為4至18的表面活性劑；c) I重量％ -20重量％的抗菌職烯或精油；d) I重量％ -50重量％的有機酸，所述有機酸選自C1至C24脂肪酸及其鹽、其甘油酯及其酯；及e) I重量％ -50重量％的水。本發(fā)明的又一個目的是在碳水化合物發(fā)酵期間減少使用抗生素而將包括下列的組合物添加到發(fā)酵系統(tǒng)中a) 10重量％ -90重量％的醛，所述醛選自甲醛、多聚甲醛、戊二醛及其混合物的所組成的組；b) I重量％ -50重量％的HLB為4至18的表面活性劑；c) I重量％ -20重量％的抗菌職烯或精油；d) I重量％ -50重量％的有機酸，所述有機酸選自C1至C24脂肪酸及其鹽、其甘油酯及其酯；及e) I重量％ -50重量％的水。本發(fā)明的又一個目的是減少存在于碳水化合物發(fā)酵所得副產物(例如酒糟、玉米麩質及其它)中的抗生素。 本發(fā)明的再一目的是通過給動物喂食不是由抗生素而是由本發(fā)明經(jīng)處理底物所得的發(fā)酵副產物，來減少動物產品中抗生素殘留物。再一個目的是抑制發(fā)酵期間出現(xiàn)的抗生素抗性的細菌菌株的發(fā)展。又一目的是增加由發(fā)酵的碳水化合物得到的乙醇的產量。
具體實施例方式定義“停滯發(fā)酵”發(fā)生在由于發(fā)酵罐中的高細菌濃度和酸含量而使淀粉到乙醇的發(fā)酵不完全并停滯時。
組分的“重量百分比”(重量％ )是基于其中包含該組分的配方或組合物的總重量?！叭卑兹?、多聚甲醛和其它活性醛?！坝袡C酸”包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸和其它C1至C24脂肪酸，或者C1至C24有機脂肪酸的單_、二 -或三甘油酯或其酯。“抗菌萜烯”可包括二硫化烯丙基、檸檬醛、菔烯、橙花醇、香葉醇、香芹酚、丁香酚、香芹酮、茴香腦、樟腦、薄荷腦、檸檬烯、法尼醇、胡蘿卜素、麝香草酚、冰片、香葉烯、萜品烯、沉香醇或其混合物。更具體而言，萜烯可包括二硫化烯丙基、麝香草酚、檸檬醛、丁香酚、檸檬烯、香芹酚和香芹酮或其混合物。所述萜烯組分可包括其它具有抗菌特性的萜烯和精油。、可干擾乙醇發(fā)酵的細菌包括乳桿菌屬和明串珠菌屬(Leuconostoc)，大多數(shù)問題是由這些細菌產生。其它這樣的細菌包括小球菌屬、葡萄球菌屬、鏈球菌屬(Streptococcus)、芽抱桿菌屬(Bacillus)和梭狀芽胞桿菌屬(Clostridia)。在由玉米制備乙醇時，抗生素是常見的殺菌劑，例如維吉尼霉素(virginimicin)、青霉素、克林霉素(clindamycin)、泰樂菌素(tylosin)、氯霉素(chloramphenicol)、頭孢菌素(cephalosporin)和四環(huán)素。然而，在由甘蔗制備乙醇時，由于終端產物不能喂食給動物，殘留物不存在上述問題，因此可使用其它殺菌劑。在此等情況下，適宜的殺菌劑包括氨基甲酸酯、季銨化合物、苯酚和抗生素(例如，維吉霉素、青霉素、克林霉素、泰樂菌素、氯霉素、頭孢菌素和四環(huán)素)。術語化合物的“有效量”意指能實現(xiàn)有效量所表達的作用或特性的量，例如無毒但足以提供抗菌益處的量。因而，有效量可由業(yè)內普通技術人員根據(jù)常規(guī)實驗確定。配方不但在主要組分(例如醛、有機酸)的濃度方面而且在萜烯類型、表面活性劑和水濃度方面有所變化。本發(fā)明可通過添加或刪減萜烯、有機酸的類型和使用其它類型的表面活性劑做出改變。組合物一般而言，本發(fā)明組合物含有a) 10重量％ -90重量％的醛，所述醛選自由甲醛、多聚甲醛、戊二醛及其混合物的所組成的組；b) I重量％ -50重量％的HLB為4至18的表面活性劑；c) I重量％ -20重量％的抗菌職烯或精油；d) I重量％ -50重量％的有機酸或有機酸的混合物，所述有機酸選自乙酸、丙酸、丁酸或其它C1至C24脂肪酸，及其鹽形式、其甘油酯及其酯 '及e) I重量％ -50重量％的水。在本發(fā)明組合物中可使用抗菌萜烯、植物萃取物或含有萜烯的精油以及更純的萜烯。萜烯在市場上容易買到或者可由業(yè)內習知的方法制備，例如溶劑萃取或蒸氣萃取/蒸餾或化學合成。表面活性劑是非離子型的，包括乙氧基化的蓖麻油表面活性劑，圍繞I至200的平均值通常分布I至200個乙烯分子，優(yōu)選地為10至80的平均值。可使用具有類似特征的其它表面活性劑，包括Tween表面活性劑。
本發(fā)明可有效抵抗細菌。這些感染劑的實例包括乳桿菌屬、大腸桿菌、沙門菌屬(Salmonella spp.)、梭菌屬、彎曲桿菌屬(Campylobacter spp.)、志賀氏菌屬(Shigellaspp.)、短螺菌屬(Brachyspira spp.)、利斯特菌屬(Listeria spp.)、弓形桿菌屬(Arcobacter spp.)和其它菌屬的細菌。本發(fā)明混合物通過噴嘴施加。施加混合物以對整個碳水化合物底物提供整齊均一的分布。在本說明書中參照多個專利和公開案。每一文件的揭示內容皆以引用方式整體并入本文中。實例實例I該實例表示隨后實例中所使用的基于甲醛產物的配方
權利要求
1.一種將碳水化合物發(fā)酵成乙醇的高產方法，其特征在于，包括 a)用含有下列的組合物處理待發(fā)酵的碳水化合物 10重量％ -90重量％的醛，所述醛選自由甲醛、多聚甲醛、戊二醛及其混合物的所組成的組； I重量％ -50重量％的HLB為4至18的表面活性劑； 0重量％ -20重量％的抗菌職烯或精油； I重量％ -50重量％的有機酸，所述有機酸選自C1至C24脂肪酸及其鹽、其甘油酯及其酯；及 I重量-50重量的水； b)在酵母和/或酶的存在下于發(fā)酵液中發(fā)酵所述碳水化合物，以及 c)分離乙醇。
2.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)酵方法，其特征在于，所述有機酸是甲酸、乙酸、丙酸或丁酸。
3.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)酵方法，其特征在于，所述方法包括控制乳酸桿菌的抗生素，所述抗生素的量比不含組合物a)發(fā)酵時的MIC低。
4.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)酵方法，其特征在于，所述方法不含發(fā)酵時用來控制細菌的抗生素。
5.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)酵方法，其特征在于，所述方法不含維吉霉素。
6.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)酵方法，其特征在于，與不含組合物a)的發(fā)酵相比，所述乙醇的產量增大。
7.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)酵方法，其特征在于，發(fā)酵后收集剩余的材料并添加到動物飼料中。
8.根據(jù)權利要求I所述的發(fā)酵方法，其特征在于，抗生素抗性的細菌菌株的發(fā)展受到抑制。
9.一種發(fā)酵液，其特征在于，包括 待發(fā)酵的碳水化合物、酵母和/或酶，以及含有下列的組合物 10重量％ -90重量％的醛，所述醛選自由甲醛、多聚甲醛、戊二醛及其混合物的所組成的組； I重量％ -50重量％的HLB為4至18的表面活性劑； 0重量％ -20重量％的抗菌職烯或精油； I重量％ -50重量％的有機酸，所述有機酸選自C1至C24脂肪酸及其鹽、其甘油酯及其酯；及 I重量-50重量的水。
10.根據(jù)權利要求9所述的發(fā)酵液，其特征在于，所述待發(fā)酵的碳水化合物是玉米、高粱、小麥、黑小麥、黑麥、大麥、水稻或塊莖。
11.根據(jù)權利要求9所述的發(fā)酵液，其特征在于，所述待發(fā)酵的碳水化合物是甘蔗或糖用甜菜。
12.根據(jù)權利要求9所述的發(fā)酵液，其特征在于，所述待發(fā)酵的碳水化合物衍生自纖維素。
13.根據(jù)權利要求9所述的發(fā)酵液，其特征在于，抗生素抗性的細菌菌株的發(fā)展受到抑制。
14.一種由發(fā)酵的碳水化合物制備含有低含量抗生素殘留物的動物飼料的方法，其特征在于，包括 a)用含有下列的組合物處理待發(fā)酵的碳水化合物 10重量％ -90重量％的醛，所述醛選自由甲醛、多聚甲醛、戊二醛及其混合物的所組成的組； I重量％ -50重量％的HLB為4至18的表面活性劑； 0重量％ -20重量％的抗菌職烯或精油； I重量％ -50重量％的有機酸，所述有機酸選自C1至C24脂肪酸及其鹽、其甘油酯及其酯；及 I重量-50重量的水； b)在酵母和/或酶存在下于發(fā)酵液中發(fā)酵所述碳水化合物， c)分離乙醇，及 d)發(fā)酵后收集剩余的材料并添加到動物飼料中。
15.根據(jù)權利要求15所述的方法，其特征在于，所述有機酸是甲酸、乙酸、丙酸或丁酸。
16.根據(jù)權利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法包括控制乳酸桿菌的抗生素，所述抗生素的量比不含組合物a)發(fā)酵時的MIC低。
17.根據(jù)權利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法不含發(fā)酵時用來控制細菌的抗生素。
18.根據(jù)權利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法不含維吉霉素。
19.根據(jù)權利要求15所述的方法，其特征在于，所述待發(fā)酵的碳水化合物是玉米、高粱、小麥、黑小麥、黑麥、大麥、水稻或塊莖。
20.根據(jù)權利要求15所述的方法，其特征在于，所述待發(fā)酵的碳水化合物是甘蔗或糖用甜菜。
21.根據(jù)權利要求15所述的方法，其特征在于，所述待發(fā)酵的碳水化合物衍生自纖維素。
22.根據(jù)權利要求15所述的方法，其特征在于，抗生素抗性的細菌菌株的發(fā)展受到抑制。
23.一種增加由發(fā)酵碳水化合物得到的乙醇產量的方法，其特征在于，包括 a)用含有下列的組合物處理待發(fā)酵的碳水化合物 10重量％ -90重量％的醛，所述醛選自由甲醛、多聚甲醛、戊二醛及其混合物的所組成的組； I重量％ -50重量％的HLB為4至18的表面活性劑； 0重量％ -20重量％的抗菌職烯或精油； I重量％ -50重量％的有機酸，所述有機酸選自C1至C24脂肪酸及其鹽、其甘油酯及其酯；及 I重量-50重量的水； b)在酵母和/或酶存在下于發(fā)酵液中發(fā)酵所述碳水化合物，以及c)分離乙醇，與不含步驟 a)時所 獲得的產量相比，所述乙醇的產量更高。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種將碳水化合物發(fā)酵成乙醇的高產方法，該方法包括a)用含有下列的組合物處理碳水化合物10重量％-90重量％的醛，所述醛選自由甲醛、多聚甲醛、戊二醛及其混合物的所組成的組；1重量％-50重量％的IJLB為4至18的表面活性劑；0重量％-20重量％的抗菌萜烯或精油；1重量％-50重量％的有機酸；所述有機酸選自C1-24脂肪酸及其鹽及其甘油酯；以及1重量％-50重量％的水；b)在酵母存在下于發(fā)酵液中發(fā)酵所述碳水化合物；及c)分離乙醇，其產量高于不采用步驟a)時所獲得的產量。
文檔編號C12N1/22GK102666864SQ201080052624
公開日2012年9月12日 申請日期2010年11月23日 優(yōu)先權日2009年11月25日
發(fā)明者胡里奧·皮門特爾, 詹姆士·D·威爾遜 申請人:阿尼托克斯公司