适用于控制工业过程中微生物的抗菌剂协同共混物的制作方法_4

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m,或l-10ppm的啤酒花酸 提取物,及计量为75-1,OOOppm的有机酸,优选柠檬酸,可以直接添加到发酵混合物中。对 于有二氧化氯和两个有机酸的抗微生物体系,所述二氧化氯的计量为l-100ppm或l_75ppm 或l-50ppm和两个有机酸的总量为至少50ppm,最高可达2000ppm,优选梓檬酸是这两个酸 中的一个。
[0072] 所述二氧化氯与啤酒花酸提取物和至少一种有机酸,优选柠檬酸,的组合也可以 在发酵过程之前添加到醪中。计量为l-l〇〇ppm或l-75ppm或l-50ppm的二氧化氯,计量为 0? 5-20ppm或0? 5-15ppm,或l-10ppm的啤酒花酸提取物,及计量为75-1,OOOppm的有机酸 可以直接添加到发酵混合物中。所述二氧化氯与至少一种第一有机酸,优选柠檬酸,和至少 一种第二有机酸的组合也可以在发酵过程之前添加到醪中。对于有二氧化氯和两个有机酸 的抗微生物体系,所述二氧化氯的计量为l-l〇〇ppm或l-75ppm或l-50ppm,和两个有机酸的 总量为至少50ppm,最高可达2000ppm。
[0073] 所述二氧化氯与啤酒花酸提取物和至少一种有机酸的组合或二氧化氯与至少一 种第一有机酸和至少一种第二有机酸的组合还可以在增殖和/或调节过程中添加。例如, 所述二氧化氯与啤酒花酸提取物和有机酸的组合可以在SSF之前替换酸洗步骤添加到酵 母衆中。
[0074] 本发明的抗微生物体系,也就是二氧化氯与啤酒花酸和至少一种有机酸的组合或 二氧化氯与至少一种第一有机酸和至少一种第二有机酸的组合,可被用来在生产纤维素乙 醇中取得更好的结果。纤维素乙醇是由纤维素生产的一类乙醇,不同于生产基于碳水化 合物的乙醇所用的糖和淀粉。纤维素存在于非传统的生物质源中,如柳枝稷、玉米秸杆和 林业。因为大量的纤维素来源,这类乙醇生产特别有吸引力。纤维素乙醇,由于原料的本 质,将更多的污染物和具有竞争性的微生物引入到了发酵过程中。本发明抗微生物体系可 用于纤维素乙醇的生产中控制不想要的微生物。计量为l-100ppm或l-75ppm或l-50ppm 的二氧化氯,计量为〇? 5-20ppm或0? 5-15ppm,或l-10ppm的啤酒花酸提取物,及计量为 75-1,OOOppm的有机酸可被用于纤维素乙醇的生产中。所述二氧化氯与至少一种第一有机 酸,优选柠檬酸,和至少一种第二有机酸的组合也可以被用在纤维素乙醇的生产中,其中二 氧化氯的计量为l-l〇〇ppm或l-75ppm或l-50ppm及两个有机酸的总量为至少50ppm,最高 可达 2000ppm。
[0075] 由纤维素生产乙醇有两个主要过程。一个过程是利用真菌如里氏木霉和/或绿色 木霉的水解过程。另一个是使用细菌如梭菌Ijungdahlii (Clostridium Ijungdahlii)的 气化过程。本发明的抗微生物体系可被用在任一过程中。
[0076] 在水解过程中,纤维素链被在发酵过程之前被分解成五个碳和六碳的糖。这或者 是通过化学法或者是通过酶法而完成的。
[0077] 在化学水解方法中,可用稀酸在高温和压力下或者浓酸在较低温度和环境压力下 处理纤维素。在所述化学水解过程中,纤维素与酸和水反应而形成单独的糖分子。这些糖 分子随后被中和并用酵母发酵来生产乙醇。本发明的抗微生物体系可被用在该方法的酵母 发酵部分。
[0078] 酶水解可用两种方法实施。第一个被称为直接微生物转换(DMC)。该DMC方法使 用单种微生物将纤维素生物质转换成乙醇。乙醇和所需的酶由同种微生物产生。本发明的 抗微生物体系可被用于增殖/调节过程中或该专门有机体的发酵步骤。
[0079] 第二个方法被称为酶水解法。在这个方法中,用纤维素酶分解纤维素链。这些酶 通常存在于反刍动物如牛和羊的胃中,用来分解它们所吃的纤维素。所述酶法通常以四或 五个阶段实施。预处理纤维素使原料如木材或稻草易于水解。然后用纤维素酶将纤维素分 子分解成可发酵的糖。水解后,将糖从剩余材料中分离出来并添加酵母。所述水解物糖用 酵母发酵成乙醇。最后,利用蒸馏回收乙醇。或者,可以使用能够实现水解和发酵两个过程 的特殊细菌或真菌同时实施水解和发酵。当两步同时实施时,该过程被称为连续水解和发 酵(SHF)。
[0080] 本发明的抗微生物体系可在酶法水解的不同点加入以提高微生物功效。本发明的 抗微生物体系可被用于由木霉素和其它真菌菌株制得的纤维素酶的生产、制造和发酵中。 本发明的抗微生物体系可添加到纤维素的同时糖化和发酵阶段(SSF)。本发明的抗微生物 体系可在连续水解和发酵(SHF)阶段引入。还可以在用产生纤维素酶的纤维素分解真菌发 酵之前、过程中或之后将它们引入。或者,可以如上所述的,在酵母发酵过程中添加本发明 的抗微生物体系。
[0081] 所述气化过程不将纤维素链分解成糖分子。第一,在部分燃烧反应中,纤 维素中的碳被转换成一氧化碳、二氧化碳和氢。然后,将所述一氧化碳、二氧化碳和 氢进料到一个使用能够消耗一氧化碳、二氧化碳和氢来产生乙醇和水的微生物如梭 菌Ijungdahlii (Clostridium Ijungdahlii)的特殊发酵器中。最后,在蒸馏步骤 中将乙醇与水分离。本发明的抗微生物体系可被用作发酵步骤中的抗微生物试剂, 该发酵步骤涉及能够消耗一氧化碳、二氧化碳和氢来产生乙醇和水的微生物如梭菌 Ijungdahlii(Clostridium Ijungdahlii)〇
[0082] 在一个非限制性的实施方案中,将二氧化氯、啤酒花酸和至少一种有机酸在一个 罐中组合,并以预定比例稀释到预定浓度。在该罐中,将二氧化氯,啤酒花酸,优选异构化的 a提取物,和有机酸,优选柠檬酸,溶解在水中以形成二氧化氯/啤酒花酸/有机酸混合物。 所述二氧化氯溶液、啤酒花酸提取物溶液和有机酸溶液在分批罐中的浓度可以在宽的范围 内改变。随后将所述混合的二氧化氯/啤酒花酸/有机酸溶液从批次罐经出口以特定计量 速率排出以得到所需浓度的溶液。
[0083] 在一个非限制性的实施方案中,将二氧化氯、啤酒花酸和至少一种有机酸在一个 罐中组合,并以预定比例稀释到预定浓度。在该罐中,将二氧化氯,至少一种第一有机酸,优 选柠檬酸,和至少一种第二有机酸,优选丙酸或苯甲酸或它们的盐,溶解在水中以形成二氧 化氯/第一有机酸/第二有机酸混合物。所述二氧化氯和有机酸在分批罐溶液中的浓度可 以在宽的范围内改变。随后将所述混合的二氧化氯/有机酸溶液从批次罐经出口以特定计 量速率排出以得到所需浓度的溶液。 实施例
[0084] 下述实施例中所报道的协同指数使用下述公式,其是F. C. Kull, P. C. Eisman, H. D.Sylwestrowka, and R.L. Mayer在Applied Microbiology 9:538-541,1961 中所报道公式 的改动版 协同指数=Qa/QA+Qb/QB+Qc/QC 其中Qa是当与抗微生物剂B和C组合使用时,实现完全抑制测试微生物生长所需抗微 生物剂A的浓度; QA是单独使用时,实现完全抑制测试微生物生长所需的抗微生物剂A的浓度; Qb是当与抗微生物剂A和C组合使用时,实现完全抑制测试微生物生长所需抗微生物 剂B的浓度; QB是单独使用时,实现完全抑制测试微生物生长所需的抗微生物剂B的浓度; Qc是当与抗微生物剂A和B组合使用时,实现完全抑制测试微生物生长所需抗微生物 剂C的浓度; QC是单独使用时,实现完全抑制测试微生物生长所需的抗微生物剂C的浓度。
[0085] 协同指数(SI)为1说明抗微生物剂之间的相互作用仅仅是加和性的,SI大于1说 明抗微生物剂是相互之间敌对的,和SI小于1说明抗微生物剂以协同方式相互作用。
[0086] 对本领域技术人员而言,有各种已知的方法可以用来测量抗微生物剂活性的水 平,在下述实施例中,所用端点被称为最小抑制浓度,或MIC。其是能够实现完全抑制生长的 物质或多种物质的最低浓度。
[0087] 为了确定所述最低抑制浓度,构造了所述抗微生物剂的双倍稀释系列抗,该稀释 是在生长介质中实施的。该稀释制备在96孔微板中,使得每个孔都含有最终体积为280 y 1 的介质和抗微生物剂。例如,第一孔具有浓度为lOOOppm的抗微生物剂,第二孔500ppm,第 三孔250ppm,等等,第12孔和该排的最后一个孔完全不含有抗微生物剂,作为阳性生长对 照。在构造稀释系列后,每个孔都接受悬浮在生长介质中的微生物接种,使得孔中微生物的 最终浓度为~5X10 5cfu/ml。在这些实施例中,所用的测试微生物是植物乳杆菌。将所述 培养物在适当温度下培育18-24小时,基于目检混浊孔,评价各孔为正或负生长。完全抑制 生长的抗微生物剂的最低浓度(如澄清的孔)被指定为最小抑制浓度。
[0088] 为了确定针对目标微生物三个抗微生物剂之间的相互作用是加和性的、敌对性 的、或是协同性的,采用了使用96孔微板的被称为"棋盘"方法的改动MIC方法。两个抗微 生物剂的"棋盘"协同板使用单个微孔板上的8 x 8二维网格。三元协同法使用一叠8个微 孔板的8 x8 x 8三维网格。为了构造棋盘板,通过生长介质布置了抗微生物剂A。将该抗 微生物剂溶解在生长介质中并分配到所述的8个板上;这样每个板都有抗微生物剂A的单 一浓度。一共有8个板,每个板含有一个不同的抗微生物剂A浓度。利用构造MIC板所用 的双倍系列稀释方法布置第二个抗微生物剂(抗微生物剂B),其中每8排(A-H)是一个相 同的浓度降低的稀释系列,该浓度降低在第8列后终止。通过向每列(1-8)添加相同列单一 抗微生物剂浓度来布置第三抗微生物剂(抗微生物剂C),每列得到一个不同的浓度。这样, 列1接受了介质的体积加上1000 y M的抗微生物剂C,列2接受了介质的体积加上500 y M 的抗微生物剂,等等。结果是8x8孔网的每个孔都有不同抗微生物剂浓度的组合,总共产生 抗微生物剂B和C的64个不同组合,而抗微生物剂A保持恒定。8个板的每一个都有相同 的抗微生物剂B和C的网格,但不同的抗微生物剂A浓度,产生总共512个抗微生物剂A加 B加C的不同组合。这是有效的8 x
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