施方案中，所述产乙醇梭菌是具有DSMZ保藏号DSMZ10061的识别特征的产乙醇梭菌。这 些菌株对基质组成，特别是氏和C0的基质组成的变化具有特定的耐受性并且因而特别适 合于与蒸汽重整工艺组合使用。
[0162] 适用于根据本发明的一个方面由包含C0jPH2的基质产生乙酸盐的一种示例性微 生物是伍氏醋酸杆菌。
[0163] 可以使用本领域已知用于使用厌氧细菌进行培养和使基质发酵的多种方法对 用于本发明的方法中的细菌进行培养。举例来说，可以利用在以下文章中大体上描述 的使用气体基质进行发酵的那些方法：（i)K.T.KlaSS〇n等人，（1991).用于合成气发 酉孝资源的生物反应器（Bioreactors for synthesis gas fermentations resources). Conservation and Recycling, 5 ;145_165;(ii)K.T.Klasson等人，（1991)?用于合成 气发酵的生物反应器设计（Bioreactor design for synthesis gas fermentations). Fuel. 70. 605-614 ; (iii)K. T. Klasson等人，（1992).合成气向液体燃料或气体燃料的生 物车专化（Bioconversion of synthesis gas into liquid or gaseous fuels). Enzyme and Microbial Technology. 14 ;602_608;(iv)J.L.Vega等人，（1989)?气体基质发酵的 研究：一氧化碳向乙酸盐的转化（StudyofGaseousSubstrateFermentation:Carbon MonoxideConversiontoAcetate),2.连续培养(ContinuousCulture).Biotech. Bioeng. 34. 6. 785-793 ; (v)J.L.Vega等人，（1989).气体基质发酵的研究：一氧化碳 向乙酉爱盐的车专化(Studyofgaseoussubstratefermentations:Carbonmonoxide conversiontoacetate), 1.分批培 养(Batchculture),Biotechnologyand Bioengineering. 34. 6. 774-784 ; (vi)J.L.Vega等人，（1990) ?用于煤合成气发酵的生 物反应器设计(DesignofBioreactorsforCoalSynthesisGasFermentations). Resources,ConservationandRecycling. 3. 149-160 ;所有这些文章均以引用的方式并入 本文。
[0164] 发酵产物
[0165] 本发明的方法可以用于生产多种烃类产品中的任一种。这包括醇、酸和/或二 醇。更具体地说，本发明可以适用于发酵以生产丁酸盐、丙酸盐、己酸盐、乙醇、丙醇、丁醇、 2, 3-丁二醇、丙烯、丁二烯、异丁烯以及乙烯。在一个实施方案中，本发明可以用于生产醇， 包括但不限于丙醇和丁醇。然后可以使一种或多种醇与乙酸盐反应以生产一种或多种产 品，包括乙酸丙酯或乙酸丁酯。本领域技术人员将了解的是，本发明不限于所提到的醇和产 品，任何适当的醇和/或酸均可以用于生产产品。
[0166] 这些产物和其它产物可以具有用于许多其它工艺的价值，如生产塑料、药物以及 农用化学品。在一个实施方案中，发酵产物用于生产汽油范围的烃（约8碳）、柴油烃（约 12碳）或喷气燃料烃（约12碳）。
[0167] 本发明的方法还可以应用于需氧发酵、应用于其它产物的厌氧发酵或需氧发酵， 所述产物包括但不限于异丙醇。本发明的方法还可以应用于需氧发酵、以及应用于其它产 物的厌氧发酵或需氧发酵，所述产物包括但不限于异丙醇。
[0168] 本发明还使得由发酵产生的烃产物的至少一部分在蒸汽重整工艺中被重复使用。 这可能是由于除CH4以外的烃能够与蒸汽在催化剂上反应产生H2和C0而得以进行。在一 个具体的实施方案中，使乙醇再循环以用作蒸汽重整工艺的原料。在另一个实施方案中，使 烃原料和/或产物在用于蒸汽重整工艺中之前穿过预重整器。穿过预重整器部分地完成了 蒸汽重整工艺的蒸汽重整步骤，这可以提高产氢效率并且减小蒸汽重整炉的所需容量。
[0169] 本发明的方法还可以应用于需氧发酵、以及应用于其它产物的厌氧发酵或需氧发 酵，所述产物包括但不限于异丙醇。
[0170] 更具体地说，本发明可以适用于向乙醇和/或乙酸盐的发酵。然后可以使这些产 物共同反应以生产包括酯在内的化学产品。在本发明的一个实施方案中，使由发酵产生的 乙醇和乙酸盐共同反应以生产乙酸乙酯。乙酸乙酯可以具有用于许多其它工艺的价值，如 生产包括表面涂料和稀释剂的溶剂以及制造药物以及调味剂和香精。
[0171] 产物回收
[0172] 可以使用已知的方法来回收发酵反应的产物。示例性方法包括W007/117157、 W008/115080、US6,340,581、US6，136,577、US5,593,886、US5,807,722 以及US 5, 821，111中所述的那些。然而，简单地说并且举例来说，可以通过诸如分馏或蒸发和萃取 发酵等方法从发酵液中回收乙醇。
[0173] 将乙醇从发酵液中蒸馏产生了乙醇和水的共沸混合物（即95%的乙醇和5%的 水）。随后可以经由使用分子筛乙醇脱水技术获得无水乙醇，该技术也是本领域公知的。
[0174] 萃取发酵程序涉及使用对发酵生物体存在低毒性风险的水混溶性溶剂来从稀发 酵液中回收乙醇。举例来说，油醇是可以用于这种类型的萃取工艺中的溶剂。将油醇连续 地引入到发酵罐中，此时，这种溶剂上升，从而在发酵罐的顶部形成层，将它经由离心机连 续地萃取和进料。然后容易将水和细胞与油醇分离并且返回到发酵罐中，而将负载乙醇的 溶剂供给到闪蒸单元中。大部分的乙醇被气化和冷凝，而油醇是非挥发性的并且被回收以 在发酵中重新使用。
[0175] 还可以使用本领域已知的方法从发酵液中回收可以作为发酵反应中的副产物产 生的乙酸盐。
[0176] 举例来说，可以使用包括活性炭过滤器的吸附系统。在这种情况下，优选的是，首 先使用合适的分离单元从发酵液中去除微生物细胞。产生无细胞发酵液以进行产物回收的 多种基于过滤的方法是本领域已知的。然后使无细胞的含有乙醇和乙酸盐的渗透物穿过容 纳活性炭的柱以吸附乙酸盐。呈酸（乙酸）形式，而非呈盐（乙酸盐）形式的乙酸盐更容 易由活性炭吸附。因此优选的是，在使发酵液穿过活性炭柱之前，将发酵液的pH值降低到 小于约3以使大部分的乙酸盐转化成乙酸形式。
[0177] 可以通过使用本领域已知的方法进行洗脱来回收被吸附到活性炭上的乙酸。举例 来说，可以使用乙醇来洗脱结合的乙酸盐。在某些实施方案中，可以使用由发酵过程本身所 产生的乙醇来洗脱乙酸盐。由于乙醇的沸点是78. 8°C并且乙酸的沸点是107°C，因此可以 容易使用基于挥发性的方法，如蒸馏将乙醇和乙酸盐彼此分离。
[0178]用于从发酵液中回收乙酸盐的其它方法也是本领域已知的并且可以被使用。举 例来说，美国专利号6, 368, 819和6, 753, 170描述了可以用于从发酵液中萃取乙酸的溶剂 和共溶剂系统。如同对于乙醇的萃取发酵所述的基于油醇的系统的实例一样，美国专利号 6, 368, 819和6, 753, 170中所述的系统描述了可以在存在或不存在发酵的微生物的情况下 与发酵液混合以萃取乙酸产物的水不混溶性溶剂/共溶剂。然后通过蒸馏将含有乙酸产物 的溶剂/共溶剂与发酵液分离。然后可以使用第二蒸馏步骤从溶剂/共溶剂系统中纯化乙 酸。
[0179] 可以通过连续地将发酵液的一部分从发酵生物反应器中取出，将微生物细胞从发 酵液中分离（方便地通过过滤），并且同时或依次从发酵液中回收一种或多种产物来从发 酵液中回收发酵反应的产物（例如乙醇和乙酸盐）。使用上文所述的方法，在乙醇的情况 下，它可以方便地通过蒸馏来回收，并且乙酸盐可以通过吸附在活性炭上来回收。优选地将 分离的微生物细胞放回发酵生物反应器中。还优选地将在已经去除了乙醇和乙酸盐之后剩 余的无细胞渗透物放回发酵生物反应器中。在将无细胞渗透物放回生物反应器中之前，可 以将另外的营养物质（如B族维生素）添加到所述无细胞渗透物中以补充营养培养基。此 外，如果如上文所述对发酵液的pH值进行调节以增强乙酸对活性炭的吸附，那么应当将pH 值重新调节到与发酵生物反应器中的发酵液的pH值类似的pH值，之后将其放回生物反应 器中。
[0180] 可以在消化中对从生物反应器中回收的生物质进行厌氧消化以产生生物质产物， 优选地甲烷。这种生物质产物可以用作蒸汽重整工艺的原料或用于产生补充热量以驱动本 文所限定的一个或多个反应。
[0181]实施例
[0182] 现在将通过以下实施例来进一步阐明本发明。
[0183]实施例1 :微阵列实验
[0184] 发酵
[0185] 在处在37°C并且含有C0作为唯一的能量和碳源的1. 5L生物反应器中使用产乙 醇梭菌DSM23693进行发酵，如下文所述。使用成分明确的液体培养基使培养物生长，该液 体培养基每升含有：MgCl、CaCl2 (2mM)、KC1 (25mM)、H3P04 (5mM)、Fe(100yM)、Ni、Zn(5yM)、 Mn、B、W、Mo、Se(2yM)。将培养基转移到生物反应器中并且补充以B族维生素溶液并且使 用0.2mMCr(II)溶液还原。为了实现无氧环境，将反应容器用氮气吹扫。在接种之前，将 气体转变成含有30%C0和70%N2的气体混合物，将该气体混合物连续地向反应器供给。 将气体流量最初设定在100毫升/分钟并且将搅拌设定在300rpm。以0. 3毫升/小时向生 物反应器中给予Na2S。在发酵的生长阶段期间以50rpm的间隔使搅拌增加到900rpm。在分 批模式下0. 8天之后，以1. 8毫升/分钟的液体速率将生物反应器切换成连续模式（稀释 率：1.7c!1)。随后调节气体流量以达到4摩尔/升/天的C0摄取量。最大气体流量是每单 位发酵罐体积435毫升/升。在达到稳定阶段之后，通过使C02浓度从0 %变成25%来开 始实验。为了避免C0摄取量发生任何变化，将C0流量和总气体流量保持恒定，而将C(V流 量和N2流量相对于彼此进行调节。仅在由先前进料方案产生的95%的代谢物被洗掉并且 代谢物已经再次在新的水平上稳定了至少两天以使得可以提取数据进行分析之后，转换气 体组成。获取培养基样品以测量生物质和代谢物并且定期对流入气体和流出气体进行顶空 分析。
[0186] 取样程序
[0187] 使用预先冷却的管从生物反应器中采集样品；所采集的样品的量等同于在600nm 下所测量的0D2。从生物反应器中采集三份样品以进行微阵列分析来比较气体组成和时间 关于不同的Et0H:BD0比率对基因表达谱的影响。在反应器中存在30%C0和70%N2的气 体混合物和23:1的Et0H:BD0比率的情况下采集第一份样品。在存在30%C0、40%队以 及30% 0)2的气体混合物和13:1的Et0H:BD0比率的情况下采集第二份样品，在改变气体 组成之后7小时之时采集这一样品。在存在与第二份样品相同的气体混合物，但是存在4:1 的Et0H:BD0比率的情况下采集第三份样品，在将0)2添加到气体组成中之后3天时采集这 一样品。在采集之后，将样品在4°C下以4000RPM离心10分钟，并且去除上清液，随后将沉 淀物在液氮中快速冷冻并且储存在-80°C直到使用为止。
[0188]RNA提取
[0189] 在将样品从-80 °C复原之后，使用RiboPure?细菌试剂盒（Ambion公司，件号 AM1925)对样品进行提取。
[0190] 微阵列分析
[0191] 通过罗氏公司（Roche)使用标准技术来进行微阵列分析。
[0192]实施例2:压力对发酵的影响
[0193] 图2、图3以及图4示出了在低压和高压这两者下进行的发酵的结果，以表明对发 酵液中存在的溶解的C02量以及由发酵产生的代谢物的浓度这两者的影响。在这些实验中 的每一个中，用产乙醇梭菌的培养物对容纳液体营养培养基的生物反应器进行接种。向所 述生物反应器提供包含CO和C02的气体基质。
[0194] 图2示出了第一个实验的结果，其中在不同的压力下进行发酵以确定压力对溶解 的〇) 2的量和反应器中产生的2, 3- 丁二醇（2, 3-BD0)的浓度的影响。
[0195] 图2示出了从第0天-第6天在高压下（在反应器的顶空处是320kPag，并且在 反应器底部是约420kPag)，发酵液中溶解的0)2的量和所产生的2, 3-BD0的浓度这两者 均增加。当从第6天-第22天在低压下操作发酵（在顶空处是50kPag，并且在底部是约 150kPag)时，发酵液中溶解的C02的量和2, 3-BD0的浓度这两者均减少。
[0196] 图3清楚地表明了发酵液中溶解的C02的量与2, 3- 丁二醇浓度之间的相关性。
[0197]图4表明了C0向C02的转化对发酵的影响。当操作发酵以使得由细菌消耗的C0 的量增加时，产生作为发