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JP2013535956A - Formation of alcohol esters and in situ product removal during alcohol fermentation. - Google Patents

Formation of alcohol esters and in situ product removal during alcohol fermentation. Download PDF

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JP2013535956A
JP2013535956A JP2013515543A JP2013515543A JP2013535956A JP 2013535956 A JP2013535956 A JP 2013535956A JP 2013515543 A JP2013515543 A JP 2013515543A JP 2013515543 A JP2013515543 A JP 2013515543A JP 2013535956 A JP2013535956 A JP 2013535956A
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ビュータマックス・アドバンスド・バイオフューエルズ・エルエルシー
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Abstract

カルボン酸(例えば、脂肪酸)、およびカルボン酸とともにブタノールなどの生成物アルコールをエステル化して、アルコールエステルを形成することが可能な触媒(例えば、リパーゼ)を含む発酵培地中での生成物アルコールのエステル化によるアルコールエステルの生成を含む、アルコール発酵プロセスおよび組成物。アルコールエステルは、発酵培地から抽出され、生成物アルコールがアルコールエステルから回収され得る。カルボン酸は、発酵培地からアルコールエステルを除去するための抽出剤としても働き得る。  Ester of product alcohol in a fermentation medium containing a carboxylic acid (eg, fatty acid) and a catalyst (eg, lipase) that can esterify a product alcohol such as butanol with the carboxylic acid to form an alcohol ester Alcohol fermentation processes and compositions comprising the formation of alcohol esters by crystallization. The alcohol ester can be extracted from the fermentation medium and the product alcohol can be recovered from the alcohol ester. The carboxylic acid can also act as an extractant for removing alcohol esters from the fermentation medium.

Description

本出願は、2010年6月18日に出願された米国仮特許出願第61/356,290号;2010年7月28日に出願された米国仮特許出願第61/368,451号;2010年7月28日に出願された米国仮特許出願第61/368,436号、2010年7月28日に出願された米国仮特許出願第61/368,444号;2010年7月28日に出願された米国仮特許出願第61/368,429号;2010年9月2日に出願された米国仮特許出願第61/379,546号;および2011年2月7日に出願された米国仮特許出願第61/440,034号;2011年6月15日に出願された米国特許出願第13/160,766号の利益を主張するものであり;これらの内容全体が全て、参照により本明細書に援用される。   This application is based on US Provisional Patent Application No. 61 / 356,290, filed Jun. 18, 2010; US Provisional Patent Application No. 61 / 368,451, filed Jul. 28, 2010; 2010. US Provisional Patent Application 61 / 368,436, filed July 28, US Provisional Patent Application 61 / 368,444, filed July 28, 2010; filed July 28, 2010 US Provisional Patent Application No. 61 / 368,429; US Provisional Patent Application No. 61 / 379,546, filed September 2, 2010; and US Provisional Patent, filed February 7, 2011. No. 61 / 440,034; claims the benefit of US Patent Application No. 13 / 160,766, filed June 15, 2011; the entire contents of which are hereby incorporated by reference. Be used in

本出願に関連する配列表は、EFS−Webを介して電子書式で提出され、全体が参照により本明細書に援用される。   The sequence listing relevant to this application is submitted in electronic form via EFS-Web, which is incorporated herein by reference in its entirety.

本発明は、エタノールおよびブタノールを含むアルコールの発酵生成、および全ての関連する副産物、および原位置生成物除去方法を用いてアルコール発酵を改良するための方法に関する。   The present invention relates to a fermentation production of alcohols including ethanol and butanol, and a method for improving alcohol fermentation using all related by-products and in situ product removal methods.

アルコールには、飲料(すなわち、エタノール)、燃料、試薬、溶媒、および消毒剤などの、産業および科学における様々な用途がある。例えば、ブタノールは、再生可能な燃料添加剤として、プラスチック産業における原料化学物質として、ならびに食品および香料産業における食品グレードの抽出剤としての使用を含む様々な用途を有する重要な産業用化学物質およびドロップイン燃料(drop−in fuel)の成分であるアルコールである。したがって、ブタノールなどのアルコール、ならびに効率的でかつ環境に優しい生成方法に対する高い需要がある。   Alcohol has a variety of industrial and scientific uses, such as beverages (ie, ethanol), fuels, reagents, solvents, and disinfectants. For example, butanol is an important industrial chemical and drop having a variety of uses, including as a renewable fuel additive, as a raw chemical in the plastics industry, and as a food grade extractant in the food and fragrance industry It is an alcohol that is a component of drop-in fuel. Therefore, there is a high demand for alcohols such as butanol, as well as efficient and environmentally friendly production methods.

微生物による発酵を用いたアルコールの生成は、1つのこのような環境に優しい生成方法である。ブタノールの生成において、特に、高収率でブタノールを生成するいくつかの微生物は、低いブタノール毒性閾値も有する。ブタノールが生成されるにつれてブタノールを発酵槽から除去することは、こうした低いブタノール毒性閾値を管理する手段である。したがって、発酵培地中のブタノール生成微生物の低いブタノール毒性閾値にもかかわらず、高収率でブタノールを生成するための効率的な方法およびシステムを開発することが引き続き必要とされている。   Alcohol production using microbial fermentation is one such environmentally friendly production method. In the production of butanol, in particular, some microorganisms that produce butanol in high yields also have a low butanol toxicity threshold. Removing butanol from the fermentor as butanol is produced is a means of managing these low butanol toxicity thresholds. Accordingly, there is a continuing need to develop efficient methods and systems for producing butanol in high yield despite the low butanol toxicity threshold of butanol producing microorganisms in fermentation media.

原位置生成物除去(ISPR)(抽出発酵とも呼ばれる)を用いて、ブタノール(または他の発酵アルコール)を、それが生成されるにつれて発酵槽から除去し、それによって、微生物が高収率でブタノールを生成することが可能になり得る。当該技術分野で説明されている発酵アルコールを除去するための1つのISPR方法は、液液抽出(特許文献1)である。一般に、ブタノール発酵に関して、微生物を含む発酵培地は、ブタノール濃度が有毒なレベルに達する前の時点で、有機抽出剤と接触される。有機抽出剤および発酵培地は、二相混合物を形成する。ブタノールが有機抽出剤相中に分離し、微生物を含有する水相中のブタノールの濃度が低下し、それによって、抑制性のブタノールへの微生物の曝露が抑えられる。技術的および経済的に実行可能であるために、液液抽出は、抽出剤中への生成物アルコールの効率的な物質移動のための抽出剤と発酵ブロスとの間の接触;発酵ブロスからの抽出剤の相分離(発酵中および/または発酵後);抽出剤の効率的な回収および再利用;および長期間の運転にわたる抽出剤の分配係数の低下が最小限であることを必要とする。   In situ product removal (ISPR) (also called extractive fermentation) is used to remove butanol (or other fermented alcohol) from the fermentor as it is produced, thereby allowing the microorganisms to produce butanol in high yield. May be possible to generate. One ISPR method for removing fermented alcohol described in the art is liquid-liquid extraction (Patent Document 1). In general, for butanol fermentation, the fermentation medium containing the microorganism is contacted with the organic extractant at a time before the butanol concentration reaches a toxic level. The organic extractant and the fermentation medium form a two-phase mixture. Butanol separates into the organic extractant phase, reducing the concentration of butanol in the aqueous phase containing microorganisms, thereby reducing microbial exposure to inhibitory butanol. Because it is technically and economically feasible, liquid-liquid extraction is a contact between the extractant and the fermentation broth for efficient mass transfer of the product alcohol into the extractant; Requires extraction agent phase separation (during and / or after fermentation); efficient recovery and reuse of extractant; and minimal reduction of extractant partition coefficient over long periods of operation.

抽出剤は、例えば、加水分解性でんぷんの原料として発酵槽に供給されるバイオマス中に存在する脂質の蓄積によって、再利用ごとに時間の経過とともに汚染され得る。例として、ブタノールへのグルコースの転化の際、30重量%の乾燥トウモロコシ固体で発酵槽に充填される液化トウモロコシマッシュは、同時糖化発酵(グルコースを生成するためのグルコアミラーゼの添加による発酵中に、液化されたマッシュの糖化が起こる)によって生成される約1.2重量%のトウモロコシ油を含有する発酵ブロスをもたらし得る。ISPRの際の抽出剤として働くオレイルアルコール(OA)へのトウモロコシ油脂質の溶解により、OAの再利用ごとに脂質濃度が増加し、OA中の脂質濃度がOAの再利用ごとに増加するにつれて、OA中の生成物アルコールのための分配係数が低下され得る。   The extractant can be contaminated over time with each reuse, for example, due to the accumulation of lipids present in the biomass supplied to the fermenter as a raw material for hydrolysable starch. As an example, during the conversion of glucose to butanol, a liquefied corn mash that is filled into a fermenter with 30 wt% dry corn solids is subjected to simultaneous saccharification and fermentation (addition of glucoamylase to produce glucose during fermentation) Can result in a fermentation broth containing about 1.2 wt% corn oil produced by saccharification of the liquefied mash. As corn oil lipids dissolve in oleyl alcohol (OA), which acts as an extractant during ISPR, the lipid concentration increases with each OA reuse, and as the lipid concentration in the OA increases with each OA reuse, The partition coefficient for the product alcohol in OA can be reduced.

さらに、抽出発酵中の非溶解固体の存在は、アルコール生成の効率に悪影響を与え得る。例えば、非溶解固体の存在は、発酵槽の内部の物質移動係数を低下させることがあり、発酵槽中の相分離を妨げることがあり、抽出剤中の非溶解固体からのトウモロコシ油の蓄積を生じ、時間の経過とともに抽出効率の低下を招くことがあり、溶媒が固体に捕捉され、可溶物含有乾燥穀類蒸留粕(DDGS)として最終的に除去されるため、溶媒の損失を増加することがあり、発酵ブロスからの抽出剤液滴の離脱を遅くすることがあり、および/または発酵槽体積効率を低下させることがある。   Furthermore, the presence of undissolved solids during extractive fermentation can adversely affect the efficiency of alcohol production. For example, the presence of undissolved solids may reduce the mass transfer coefficient inside the fermenter, may interfere with phase separation in the fermentor, and reduce corn oil accumulation from undissolved solids in the extractant. Resulting in a decrease in extraction efficiency over time, increasing solvent loss because the solvent is trapped in solids and eventually removed as soluble cereal-containing dry cereal distillers (DDGS) May slow the detachment of extractant droplets from the fermentation broth and / or reduce fermenter volumetric efficiency.

抽出発酵に使用される抽出剤の分配係数の低下を抑えるためのいくつかの方法は、湿式粉砕、分画、および固体の除去を含んでいた。湿式粉砕は、各副産物から別々に価値を得るために、バイオマス(例えば、トウモロコシ)をその主要な構成要素(胚芽、種皮繊維、でんぷん、およびグルテン)に分離する高コストの多工程プロセスである。このプロセスにより、精製されたでんぷん流が得られるが;このプロセスはコストがかかり、バイオマスを、発酵アルコール生成に不要なその非でんぷん構成要素に分離することを含む。分画により、磨砕された全粒トウモロコシ中に存在する脂質の大部分を含有する繊維および胚芽が除去され、より高いでんぷん(胚乳)含量を有する分画されたトウモロコシが得られる。乾式分画は、胚芽を繊維から分離しないため、湿式粉砕よりコストが低い。しかしながら、分画は、繊維または胚芽の全体を除去せず、固体を完全に除去しない。さらに、分画の際にでんぷんをいくらか損失する。トウモロコシの湿式粉砕は、乾式分画よりさらにコストが高いが、乾式分画は、分画されていないトウモロコシの乾式磨砕よりコストが高い。例えば、2010年6月18日に出願された、同時係属中の、同一出願人が所有する米国仮特許出願第61/356,290号明細書に記載されるように、発酵に使用する前に、液化されたマッシュから、脂質を含有する胚芽を含む固体を除去すると、非溶解固体を実質的に除去することができる。しかしながら、非溶解固体の実質的に全ての分画または除去さえ行わずに、脂質による汚染によって引き起こされる抽出剤の分配係数の低下を抑えることができれば有利であろう。液化されたマッシュ中に存在する脂質の、ISPRに使用され得る抽出剤への転化は、例えば、同時係属中の、同一出願人が所有する米国仮特許出願第61/368,436号明細書および米国仮特許出願第61/368,444号明細書(両方とも2010年7月28日に出願された)に記載されるように、発酵槽に供給される脂質の量を減少させる別の方法である。   Some methods for reducing the reduction in the partition coefficient of the extractant used for extractive fermentation have included wet grinding, fractionation, and solid removal. Wet milling is a costly multi-step process that separates biomass (eg, corn) into its main components (germ, seed coat fiber, starch, and gluten) to gain value from each by-product separately. This process results in a purified starch stream; however, this process is costly and involves separating the biomass into its non-starch components that are not required for fermentation alcohol production. Fractionation removes fibers and germs that contain most of the lipids present in ground whole corn, resulting in fractionated corn with a higher starch (endosperm) content. Dry fractionation is less expensive than wet milling because it does not separate the germ from the fiber. However, the fraction does not remove the entire fiber or germ and does not completely remove the solid. In addition, some starch is lost during fractionation. While wet grinding of corn is even more expensive than dry fractionation, dry fractioning is more expensive than dry grinding of unfractionated corn. For example, as described in co-pending and co-pending US Provisional Patent Application No. 61 / 356,290 filed June 18, 2010, prior to use in fermentation. When the solid containing the germ containing lipid is removed from the liquefied mash, the undissolved solid can be substantially removed. However, it would be advantageous to be able to suppress the reduction in extractant partition coefficient caused by lipid contamination without substantially fractionating or even removing undissolved solids. Conversion of lipids present in the liquefied mash to extractants that can be used for ISPR is, for example, co-pending US Provisional Patent Application No. 61 / 368,436 owned by the same applicant and In another way to reduce the amount of lipid fed to the fermentor, as described in US Provisional Patent Application No. 61 / 368,444 (both filed on July 28, 2010). is there.

米国特許出願公開第2009/0305370号明細書US Patent Application Publication No. 2009/030305370

微生物に対するブタノールなどの生成物アルコールの毒性作用を減少させるための手段として、発酵培地とISPR抽出剤とに分液する必要なく、発酵生成物抽出剤の分配係数の低下も抑えることができる代替的な抽出発酵方法が引き続き必要とされている。   As a means to reduce the toxic effects of product alcohols such as butanol on microorganisms, it is not necessary to separate the fermentation medium and ISPR extractant, and it is also possible to suppress a decrease in the partition coefficient of the fermentation product extractant There is a continuing need for new extractive fermentation methods.

微生物に対する毒性が少ない物質への、発酵培地中で微生物から生成されるブタノールなどのアルコールの転化により、所与の発酵槽体積についての、ブタノールなどのアルコールの生成を増加させることができる。アルコールエステルは、発酵培地中のアルコールを、カルボン酸(例えば、脂肪酸)、およびカルボン酸とともにアルコールをエステル化することが可能な触媒と接触させることによって形成され得る。さらに、カルボン酸は、アルコールエステルが中に分離するISPR抽出剤として働き得る。カルボン酸は、発酵槽に供給され、および/または発酵性炭素原料を発酵槽に供給するバイオマスに由来し得る。原料中に存在する脂質は、カルボン酸に触媒により加水分解され得、同じ触媒(例えば、酵素)が、カルボン酸を、アルコール(例えば、ブタノール)とともにエステル化することができ;脂質も、触媒によって直接エステル交換されて、アルコールエステルが生成され得る。触媒は、発酵前に原料に供給され得、または原料を供給する前またはそれと同時に発酵槽に供給され得る。触媒が発酵槽に供給される場合、アルコールエステルは、脂質をカルボン酸へと加水分解することおよび発酵槽中に存在するブタノールとともにカルボン酸を同時にエステル化することによって得られ;脂質も、触媒によってブタノールとともに直接エステル交換されて、アルコールエステルが生成され得る。上記の原料に由来しないカルボン酸および/または天然油も、発酵槽に直接供給することができ、天然油は、カルボン酸へと加水分解される。上記の原料に由来しないカルボン酸および/または天然油は、有機相および水相を含む二相混合物が形成されるように十分な量で発酵槽に供給され得る。したがって、ある実施形態において、アルコールとともにエステル化されない任意のカルボン酸が、ISPR抽出剤またはその一部として働き得る。アルコールエステルを含有する抽出剤は、発酵培地から分離され得、アルコールは、抽出剤から回収され得る。抽出剤は、発酵槽に再利用され得る。したがって、例えばブタノール生成の場合、ブタノールのエステルへの転化により、発酵培地中の遊離ブタノール濃度を低下し、増加するブタノール濃度の有毒な作用から微生物を保護する。さらに、脂質がカルボン酸に触媒により加水分解され、それによって、ISPR抽出剤中の脂質の増加の速度を低下させることができるため、分画されていない穀類を、その中の脂質を分離することなく原料として使用することができる。   The conversion of alcohols such as butanol produced from microorganisms in the fermentation medium to substances that are less toxic to microorganisms can increase the production of alcohols such as butanol for a given fermentor volume. Alcohol esters can be formed by contacting the alcohol in the fermentation medium with a carboxylic acid (eg, a fatty acid) and a catalyst capable of esterifying the alcohol with the carboxylic acid. In addition, the carboxylic acid can act as an ISPR extractant from which the alcohol ester separates. Carboxylic acid can be supplied to the fermentor and / or derived from biomass that supplies fermentable carbon feed to the fermentor. Lipids present in the raw material can be catalyzed to carboxylic acid, and the same catalyst (eg, enzyme) can esterify the carboxylic acid with an alcohol (eg, butanol); Direct transesterification can produce alcohol esters. The catalyst can be supplied to the raw material before fermentation, or can be supplied to the fermentor before or simultaneously with the supply of raw material. When the catalyst is fed to the fermentor, the alcohol ester is obtained by hydrolyzing the lipid to a carboxylic acid and simultaneously esterifying the carboxylic acid with butanol present in the fermentor; Direct transesterification with butanol can produce the alcohol ester. Carboxylic acids and / or natural oils not derived from the above raw materials can also be fed directly to the fermentor, where the natural oils are hydrolyzed to carboxylic acids. Carboxylic acids and / or natural oils not derived from the above raw materials can be fed to the fermenter in sufficient quantities so that a two-phase mixture comprising an organic phase and an aqueous phase is formed. Thus, in certain embodiments, any carboxylic acid that is not esterified with an alcohol can serve as an ISPR extractant or part thereof. The extractant containing the alcohol ester can be separated from the fermentation medium and the alcohol can be recovered from the extractant. The extractant can be reused in the fermenter. Thus, for example, in the case of butanol production, conversion of butanol to an ester reduces the free butanol concentration in the fermentation medium and protects the microorganisms from the toxic effects of increasing butanol concentrations. In addition, separating the lipids in the unfractionated cereal, since the lipids can be catalyzed to carboxylic acid, thereby reducing the rate of increase of lipids in the ISPR extractant. And can be used as a raw material.

本発明は、ブチルエステルを生成するための方法であって、発酵プロセスにおいて生成されるブタノールを、少なくとも1種のカルボン酸、およびブタノールとともにカルボン酸をエステル化して、カルボン酸のブチルエステルを形成することが可能な少なくとも1種の触媒と接触させる工程であって;発酵プロセスにおけるカルボン酸が、二相混合物を生成するのに十分な濃度で存在する工程を含む方法に関する。一実施形態において、ブタノールの生成およびブチルエステルの生成が、同時にまたは連続して行われる。一実施形態において、発酵プロセスの原料が、1種以上の発酵性糖を含む。別の実施形態において、発酵プロセスの原料が、トウモロコシの穀粒、トウモロコシの穂軸、トウモロコシの皮、トウモロコシの茎葉などの作物残渣、草、小麦、ライ麦、小麦のわら、大麦、大麦のわら、牧草、稲わら、スイッチグラス、古紙、サトウキビの絞りかす、ソルガム、サトウキビ、大豆、穀類の粉砕から得られる成分、セルロース系材料、リグノセルロース系材料、樹木、枝、根、葉、木質チップ、おがくず、潅木および低木、野菜、果物、花、動物の糞尿、およびそれらの混合物に由来する1種以上の発酵性糖を含む。一実施形態において、本方法は、天然油を提供する工程と、油を1種以上の酵素と接触させることによって、天然油の少なくとも一部をカルボン酸へと転化する工程とをさらに含む。一実施形態において、カルボン酸は脂肪酸を含む。別の実施形態において、カルボン酸は12〜22個の炭素を含む。一実施形態において、カルボン酸は、カルボン酸の混合物である。別の実施形態において、カルボン酸のブチルエステルは、脂肪酸のブチルエステルである。一実施形態において、触媒は、ブタノールとともにカルボン酸をエステル化して、カルボン酸のブチルエステルを形成することが可能な酵素である。別の実施形態において、酵素は、エステラーゼ、リパーゼ、ホスホリパーゼ、またはリゾホスホリパーゼである。   The present invention is a method for producing a butyl ester, wherein butanol produced in a fermentation process is esterified with at least one carboxylic acid and butanol to form a butyl ester of a carboxylic acid. Contacting with at least one catalyst capable of; comprising a step wherein the carboxylic acid in the fermentation process is present in a concentration sufficient to produce a biphasic mixture. In one embodiment, butanol and butyl ester are produced simultaneously or sequentially. In one embodiment, the fermentation process feedstock comprises one or more fermentable sugars. In another embodiment, the raw material for the fermentation process is corn kernels, corn cobs, corn hulls, crop residues such as corn stover, grass, wheat, rye, wheat straw, barley, barley straw, Grass, rice straw, switchgrass, waste paper, sugarcane pomace, sorghum, sugarcane, soybean, ingredients obtained from grinding grains, cellulosic materials, lignocellulosic materials, trees, branches, roots, leaves, wood chips, sawdust One or more fermentable sugars derived from shrubs and shrubs, vegetables, fruits, flowers, animal manure, and mixtures thereof. In one embodiment, the method further comprises providing a natural oil and converting at least a portion of the natural oil to a carboxylic acid by contacting the oil with one or more enzymes. In one embodiment, the carboxylic acid includes a fatty acid. In another embodiment, the carboxylic acid contains 12-22 carbons. In one embodiment, the carboxylic acid is a mixture of carboxylic acids. In another embodiment, the butyl ester of a carboxylic acid is a butyl ester of a fatty acid. In one embodiment, the catalyst is an enzyme capable of esterifying a carboxylic acid with butanol to form a butyl ester of the carboxylic acid. In another embodiment, the enzyme is an esterase, lipase, phospholipase, or lysophospholipase.

本発明は、原料からブタノールおよびブチルエステルを生成するための方法であって:(a)原料を提供する工程と;(b)原料を液化して、オリゴ糖を含む液化されたバイオマスを生成する工程と;(c)原料スラリーを分離して、オリゴ糖を含む水流、油流、および固体を含む生成物を生成する工程と;(d)水流を、発酵ブロスを含む発酵槽に加える工程と;(e)水流のオリゴ糖を糖化する工程と;(f)水流中に存在するオリゴ糖糖化の生成物を発酵させて、ブタノールを生成するのと同時に、ブタノールを、少なくとも1種のカルボン酸、およびブタノールとともにカルボン酸をエステル化して、カルボン酸のブチルエステルを形成することが可能な少なくとも1種の触媒と接触させる工程であって、カルボン酸が、二相混合物を生成するのに十分な濃度で存在する工程とを含み;任意に、工程(e)および(f)が同時に行われる方法にも関する。一実施形態において、本方法は、油流から油を得る工程と、油の少なくとも一部をカルボン酸へと転化する工程とをさらに含む。一実施形態において、原料スラリーは、デカンターボウル遠心分離、トリカンター(tricanter)遠心分離、ディスクスタック遠心分離、ろ過遠心分離、デカンター遠心分離、ろ過、真空ろ過、ベルトフィルター、加圧ろ過、ふるい分けろ過、ふるい分け分離、格子(grating)、多孔質格子、浮遊法(flotation)、ハイドロクロン、フィルタープレス、スクリュープレス、重力沈降器、ボルテックス分離器(vortex separator)、またはそれらの組合せによって分離される。別の実施形態において、カルボン酸は脂肪酸を含む。一実施形態において、カルボン酸は12〜22個の炭素を含む。一実施形態において、本方法は、油の少なくとも一部をカルボン酸へと転化する工程の前に、油を発酵槽に加える工程をさらに含む。一実施形態において、本方法は、さらなるカルボン酸を発酵槽に加える工程をさらに含む。一実施形態において、さらなるカルボン酸を加える工程の後、油は、カルボン酸に転化される。別の実施形態において、カルボン酸は、トウモロコシ油脂肪酸、大豆油脂肪酸、またはトウモロコシ油脂肪酸と大豆油脂肪酸との混合物である。一実施形態において、油流から得られる油は、グリセリドを含み、1種以上の触媒は、グリセリドを脂肪酸へと加水分解する。別の実施形態において、カルボン酸のブチルエステルは、脂肪酸のブチルエステルである。一実施形態において、触媒は、ブタノールとともにカルボン酸をエステル化して、カルボン酸のブチルエステルを形成することが可能な酵素である。一実施形態において、酵素は、エステラーゼ、リパーゼ、ホスホリパーゼ、またはリゾホスホリパーゼである。一実施形態において、本方法は、固体を溶媒で洗浄する工程をさらに含む。一実施形態において、溶媒は、ヘキサン、イソブタノール、イソヘキサン、エタノール、石油エーテルなどの石油蒸留物、またはそれらの混合物から選択される。別の実施形態において、固体は、動物飼料製品を形成するように処理される。一実施形態において、固体は、動物飼料製品を形成するように処理される。一実施形態において、動物飼料製品は、1種以上の粗タンパク質、粗脂肪、トリグリセリド、脂肪酸、脂肪酸イソブチルエステル、リジン、中性デタージェント繊維(NDF)、および酸性デタージェント繊維(ADF)を含む。別の実施形態において、動物飼料製品は、1種以上のビタミン、ミネラル、香料、または着色料をさらに含む。一実施形態において、動物飼料製品は、20〜35重量%の粗タンパク質、1〜20重量%の粗脂肪、0〜5重量%のトリグリセリド、4〜10重量%の脂肪酸、および2〜6重量%の脂肪酸イソブチルエステルを含む。一実施形態において、原料スラリーから固体を分離する工程は、発酵ブロスから抽出剤へのブタノールの液液物質移動係数を高めることによって、ブタノール生成の効率を高め;抽出剤によりブタノールの抽出効率を高めることによって、ブタノール生成の効率を高め;発酵ブロスと抽出剤との間の相分離の速度を上げることによって、ブタノール生成の効率を高め;抽出剤の回収および再利用を増加させることによって、ブタノール生成の効率を高め;または抽出剤の流量を減少させることによって、ブタノール生成の効率を高める。   The present invention is a method for producing butanol and butyl esters from raw materials: (a) providing the raw material; (b) liquefying the raw material to produce liquefied biomass containing oligosaccharides And (c) separating the raw slurry to produce a water stream comprising oligosaccharides, an oil stream, and a product comprising solids; and (d) adding the water stream to a fermentor comprising a fermentation broth; (E) saccharifying the oligosaccharides in the water stream; (f) fermenting the oligosaccharide saccharification products present in the water stream to produce butanol and simultaneously converting the butanol into at least one carboxylic acid; And contacting with at least one catalyst capable of esterifying the carboxylic acid with butanol to form a butyl ester of the carboxylic acid, wherein the carboxylic acid is a two-phase mixture To generate to and a step present in sufficient concentration; optionally, step (e) and (f) is also relates to a process to be performed simultaneously. In one embodiment, the method further comprises obtaining oil from the oil stream and converting at least a portion of the oil to carboxylic acid. In one embodiment, the raw slurry is decanter bowl centrifuge, tricanter centrifuge, disc stack centrifuge, filtration centrifuge, decanter centrifuge, filtration, vacuum filtration, belt filter, pressure filtration, sieving filtration, sieving. Separation, grating, porous grid, flotation, hydroclone, filter press, screw press, gravity settling, vortex separator, or combinations thereof. In another embodiment, the carboxylic acid includes a fatty acid. In one embodiment, the carboxylic acid contains 12-22 carbons. In one embodiment, the method further comprises adding oil to the fermentor prior to converting at least a portion of the oil to carboxylic acid. In one embodiment, the method further comprises adding additional carboxylic acid to the fermentor. In one embodiment, after the step of adding additional carboxylic acid, the oil is converted to carboxylic acid. In another embodiment, the carboxylic acid is corn oil fatty acid, soybean oil fatty acid, or a mixture of corn oil fatty acid and soybean oil fatty acid. In one embodiment, the oil obtained from the oil stream comprises glycerides and the one or more catalysts hydrolyze the glycerides into fatty acids. In another embodiment, the butyl ester of a carboxylic acid is a butyl ester of a fatty acid. In one embodiment, the catalyst is an enzyme capable of esterifying a carboxylic acid with butanol to form a butyl ester of the carboxylic acid. In one embodiment, the enzyme is an esterase, lipase, phospholipase, or lysophospholipase. In one embodiment, the method further comprises washing the solid with a solvent. In one embodiment, the solvent is selected from petroleum distillates such as hexane, isobutanol, isohexane, ethanol, petroleum ether, or mixtures thereof. In another embodiment, the solid is processed to form an animal feed product. In one embodiment, the solid is processed to form an animal feed product. In one embodiment, the animal feed product comprises one or more crude protein, crude fat, triglyceride, fatty acid, fatty acid isobutyl ester, lysine, neutral detergent fiber (NDF), and acidic detergent fiber (ADF). In another embodiment, the animal feed product further comprises one or more vitamins, minerals, flavors, or colorants. In one embodiment, the animal feed product comprises 20-35% crude protein, 1-20% crude fat, 0-5% triglyceride, 4-10% fatty acid, and 2-6% by weight. Of fatty acid isobutyl ester. In one embodiment, the step of separating the solid from the raw slurry increases the efficiency of butanol production by increasing the liquid-liquid mass transfer coefficient of butanol from the fermentation broth to the extractant; increases the extraction efficiency of butanol by the extractant. Increase the efficiency of butanol production; increase the efficiency of butanol production by increasing the rate of phase separation between the fermentation broth and the extractant; butanol production by increasing the recovery and reuse of the extractant Increase the efficiency of butanol production; or by reducing the extractant flow rate.

本発明は、原料からブタノールおよびブチルエステルを生成するための方法であって:(a)原料を提供する工程と;(b)原料を液化して、オリゴ糖を含む液化されたバイオマスを生成する工程と;(c)原料スラリーを分離して、オリゴ糖および油を含む流れ、および固体を生成する工程と;(d)流れを、発酵ブロスを含む発酵槽に加える工程と;(e)流れのオリゴ糖を糖化する工程と;(f)流れ中に存在するオリゴ糖糖化の生成物を発酵させて、ブタノールを生成すると同時に、ブタノールを、少なくとも1種のカルボン酸、およびブタノールとともにカルボン酸をエステル化して、カルボン酸のブチルエステルを形成することが可能な少なくとも1種の触媒と接触させる工程であって、カルボン酸が、二相混合物を生成するのに十分な濃度で存在する工程とを含み;任意に、工程(e)および(f)が同時に行われる方法にも関する。一実施形態において、本方法は、油の少なくとも一部をカルボン酸へと転化する工程をさらに含む。一実施形態において、原料スラリーは、デカンターボウル遠心分離、トリカンター遠心分離、ディスクスタック遠心分離、ろ過遠心分離、デカンター遠心分離、ろ過、真空ろ過、ベルトフィルター、加圧ろ過、ふるい分けろ過、ふるい分け分離、格子、多孔質格子、浮遊法、ハイドロクロン、フィルタープレス、スクリュープレス、重力沈降器、ボルテックス分離器、またはそれらの組合せによって分離される。別の実施形態において、カルボン酸は脂肪酸を含む。一実施形態において、カルボン酸は12〜22個の炭素を含む。一実施形態において、本方法は、油を発酵槽に加える工程をさらに含む。一実施形態において、本方法は、さらなるカルボン酸を発酵槽に加える工程をさらに含む。一実施形態において、さらなるカルボン酸を加える工程の後、油は、カルボン酸に転化される。一実施形態において、カルボン酸は、トウモロコシ油脂肪酸、大豆油脂肪酸、またはトウモロコシ油脂肪酸と大豆油脂肪酸との混合物である。一実施形態において、油は、グリセリドを含み、1種以上の触媒は、グリセリドを脂肪酸へと加水分解する。一実施形態において、カルボン酸のブチルエステルは、脂肪酸のブチルエステルである。一実施形態において、触媒は、ブタノールとともにカルボン酸をエステル化して、カルボン酸のブチルエステルを形成することが可能な酵素である。一実施形態において、酵素は、エステラーゼ、リパーゼ、ホスホリパーゼ、またはリゾホスホリパーゼである。一実施形態において、本方法は、固体を溶媒で洗浄する工程をさらに含む。一実施形態において、溶媒は、ヘキサン、イソブタノール、イソヘキサン、エタノール、石油エーテルなどの石油蒸留物、またはそれらの混合物から選択される。一実施形態において、固体は、動物飼料製品を形成するように処理される。一実施形態において、固体は、動物飼料製品を形成するように処理される。ある実施形態において、動物飼料製品は、1種以上の粗タンパク質、粗脂肪、トリグリセリド、脂肪酸、脂肪酸イソブチルエステル、リジン、中性デタージェント繊維(NDF)、および酸性デタージェント繊維(ADF)を含む。ある実施形態において、動物飼料製品は、1種以上のビタミン、ミネラル、香料、または着色料をさらに含む。ある実施形態において、動物飼料製品は、20〜35重量%の粗タンパク質、1〜20重量%の粗脂肪、0〜5重量%のトリグリセリド、4〜10重量%の脂肪酸、および2〜6重量%の脂肪酸イソブチルエステルを含む。ある実施形態において、原料スラリーから固体を分離する工程は、発酵ブロスから抽出剤へのブタノールの液液物質移動係数を高めることによって、ブタノール生成の効率を高め;抽出剤によりブタノールの抽出効率を高めることによって、ブタノール生成の効率を高め;発酵ブロスと抽出剤との間の相分離の速度を上げることによって、ブタノール生成の効率を高め;抽出剤の回収および再利用を増加させることによって、ブタノール生成の効率を高め;または抽出剤の流量を減少させることによって、ブタノール生成の効率を高める。   The present invention is a method for producing butanol and butyl esters from raw materials: (a) providing the raw material; (b) liquefying the raw material to produce liquefied biomass containing oligosaccharides And (c) separating the raw slurry to produce a stream comprising oligosaccharides and oil and solids; (d) adding the stream to a fermentor comprising fermentation broth; and (e) a stream. Saccharifying the oligosaccharides of: (f) fermenting the oligosaccharide saccharification product present in the stream to produce butanol and simultaneously converting the butanol into at least one carboxylic acid and butanol together with the carboxylic acid. Contacting with at least one catalyst capable of esterification to form a butyl ester of a carboxylic acid, wherein the carboxylic acid forms a biphasic mixture. And a step present in sufficient concentration; optionally, step (e) and (f) is also relates to a process to be performed simultaneously. In one embodiment, the method further comprises converting at least a portion of the oil to carboxylic acid. In one embodiment, the raw slurry is decanter bowl centrifuge, tricanter centrifuge, disc stack centrifuge, filtration centrifuge, decanter centrifuge, filtration, vacuum filtration, belt filter, pressure filtration, sieving filtration, sieving separation, lattice Or by a porous grid, flotation method, hydroclone, filter press, screw press, gravity settler, vortex separator, or combinations thereof. In another embodiment, the carboxylic acid includes a fatty acid. In one embodiment, the carboxylic acid contains 12-22 carbons. In one embodiment, the method further comprises adding oil to the fermentor. In one embodiment, the method further comprises adding additional carboxylic acid to the fermentor. In one embodiment, after the step of adding additional carboxylic acid, the oil is converted to carboxylic acid. In one embodiment, the carboxylic acid is corn oil fatty acid, soybean oil fatty acid, or a mixture of corn oil fatty acid and soybean oil fatty acid. In one embodiment, the oil comprises glycerides and the one or more catalysts hydrolyze the glycerides into fatty acids. In one embodiment, the butyl ester of a carboxylic acid is a butyl ester of a fatty acid. In one embodiment, the catalyst is an enzyme capable of esterifying a carboxylic acid with butanol to form a butyl ester of the carboxylic acid. In one embodiment, the enzyme is an esterase, lipase, phospholipase, or lysophospholipase. In one embodiment, the method further comprises washing the solid with a solvent. In one embodiment, the solvent is selected from petroleum distillates such as hexane, isobutanol, isohexane, ethanol, petroleum ether, or mixtures thereof. In one embodiment, the solid is processed to form an animal feed product. In one embodiment, the solid is processed to form an animal feed product. In certain embodiments, the animal feed product comprises one or more crude proteins, crude fats, triglycerides, fatty acids, fatty acid isobutyl esters, lysine, neutral detergent fibers (NDF), and acidic detergent fibers (ADF). In certain embodiments, the animal feed product further comprises one or more vitamins, minerals, flavors, or colorants. In certain embodiments, the animal feed product comprises 20-35% crude protein, 1-20% crude fat, 0-5% triglyceride, 4-10% fatty acid, and 2-6% by weight. Of fatty acid isobutyl ester. In some embodiments, the step of separating solids from the raw slurry increases the efficiency of butanol production by increasing the liquid-liquid mass transfer coefficient of butanol from the fermentation broth to the extractant; increases the extraction efficiency of butanol by the extractant. Increase the efficiency of butanol production; increase the efficiency of butanol production by increasing the rate of phase separation between the fermentation broth and the extractant; butanol production by increasing the recovery and reuse of the extractant Increase the efficiency of butanol production; or by reducing the flow rate of the extractant.

本発明は、ブタノールを生成するための方法であって、(a)発酵プロセスにおいて生成されるブタノールを、少なくとも1種のカルボン酸、およびブタノールとともにカルボン酸をエステル化して、カルボン酸のブチルエステルを形成することが可能な少なくとも1種の触媒と接触させる工程であって;発酵プロセスにおけるカルボン酸が、水相およびブチルエステル含有有機相を含む二相混合物を生成するのに十分な濃度で存在する工程と;(b)水相からブチルエステル含有有機相を分離する工程と;(c)ブチルエステルからブタノールを回収する工程とを含む方法にも関する。ある実施形態において、ブチルエステルからブタノールを回収する工程は、エステルを、カルボン酸およびブタノールへと加水分解する工程を含む。ある実施形態において、ブチルエステルは、加水分解触媒の存在下で加水分解される。ある実施形態において、ブチルエステルは、水の存在下で加水分解され、加水分解触媒は、酸触媒、有機酸、無機酸、水溶性酸、または不水溶性酸を含む。ある実施形態において、加水分解触媒は、ブチルエステルを加水分解して、カルボン酸およびブタノールを形成することが可能な酵素を含む。ある実施形態において、酵素は、エステラーゼ、リパーゼ、ホスホリパーゼ、またはリゾホスホリパーゼである。ある実施形態において、酵素反応条件は、エステル化より酵素加水分解に有利に働く。ある実施形態において、酵素反応条件は共溶媒を含む。ある実施形態において、脂肪酸ブチルエステル、脂肪酸、イソブタノール、および水が、共溶媒に可溶であり、遊離脂肪酸が、共溶媒と反応しない。ある実施形態において、共溶媒は、アセトン、tert−ブタノール、2−Me−2−ブタノール、2−Me−2−ペンタノール、および3−Me−3−ペンタノールから選択される。ある実施形態において、酵素反応条件は最終生成物除去を含む。ある実施形態において、最終生成物は、イソブタノールまたは脂肪酸である。ある実施形態において、イソブタノールは、真空蒸留、パーベーパレーション、選択透過性ろ過、またはガスのスパージによって除去される。ある実施形態において、脂肪酸は、沈殿、選択透過性ろ過、または電気泳動法によって除去される。ある実施形態において、加水分解反応は、反応槽中で起こる。ある実施形態において、ブチルエステルからブタノールを回収する工程は、ブチルエステルを、ブタノールおよび脂肪酸アルキルエステルまたはアシルグリセリドへとエステル交換する工程を含む。ある実施形態において、脂肪酸アルキルエステルは、脂肪酸メチルエステル、脂肪酸エチルエステル、または脂肪酸プロピルエステルを含む。ある実施形態において、本方法は、天然油を提供する工程と、油を1種以上の酵素と接触させることによって、天然油の少なくとも一部をカルボン酸へと転化する工程とをさらに含む。ある実施形態において、酵素は、ブチルエステルを加水分解またはエステル交換してブタノールを形成することが可能な酵素である。ある実施形態において、酵素は、エステラーゼ、リパーゼ、ホスホリパーゼ、またはリゾホスホリパーゼである。ある実施形態において、カルボン酸は脂肪酸を含む。ある実施形態において、カルボン酸は、12〜22個の炭素の範囲の炭素鎖長を有する。ある実施形態において、ブタノールの少なくとも約10%が、ブチルエステルから回収される。ある実施形態において、ブタノールの少なくとも約50%が、ブチルエステルから回収される。ある実施形態において、ブタノールの少なくとも約90%が、ブチルエステルから回収される。ある実施形態において、カルボン酸が、ブチルエステルから回収される。ある実施形態において、本方法は、抽出剤流として発酵装置からブタノールを除去する工程と;抽出剤流を2つ以上の蒸留塔に加える工程とをさらに含む。ある実施形態において、蒸留塔は、蒸気加熱されるリボイラーを備えた過圧(super−atmospheric)蒸留塔である。ある実施形態において、本方法は、蒸留塔から水および溶媒を回収する工程と;水および溶媒を再利用する工程とをさらに含む。ある実施形態において、本方法は、蒸留プロセスから熱を回収する工程と;水を蒸発させるために熱を再利用する工程とをさらに含む。   The present invention is a method for producing butanol, wherein (a) butanol produced in a fermentation process is esterified with at least one carboxylic acid, and carboxylic acid together with butanol to produce a butyl ester of carboxylic acid. Contacting with at least one catalyst that can be formed; the carboxylic acid in the fermentation process is present in a concentration sufficient to produce a biphasic mixture comprising an aqueous phase and a butyl ester-containing organic phase It also relates to a process comprising: (b) separating the butyl ester-containing organic phase from the aqueous phase; and (c) recovering butanol from the butyl ester. In certain embodiments, recovering butanol from the butyl ester comprises hydrolyzing the ester to a carboxylic acid and butanol. In certain embodiments, the butyl ester is hydrolyzed in the presence of a hydrolysis catalyst. In certain embodiments, the butyl ester is hydrolyzed in the presence of water, and the hydrolysis catalyst comprises an acid catalyst, an organic acid, an inorganic acid, a water-soluble acid, or a water-insoluble acid. In certain embodiments, the hydrolysis catalyst comprises an enzyme capable of hydrolyzing butyl esters to form carboxylic acids and butanols. In certain embodiments, the enzyme is an esterase, lipase, phospholipase, or lysophospholipase. In certain embodiments, the enzyme reaction conditions favor enzyme hydrolysis over esterification. In certain embodiments, the enzymatic reaction conditions include a co-solvent. In certain embodiments, fatty acid butyl ester, fatty acid, isobutanol, and water are soluble in a co-solvent and free fatty acids do not react with the co-solvent. In certain embodiments, the co-solvent is selected from acetone, tert-butanol, 2-Me-2-butanol, 2-Me-2-pentanol, and 3-Me-3-pentanol. In certain embodiments, the enzymatic reaction conditions include final product removal. In certain embodiments, the final product is isobutanol or a fatty acid. In certain embodiments, isobutanol is removed by vacuum distillation, pervaporation, permselective filtration, or gas sparging. In certain embodiments, the fatty acids are removed by precipitation, permselective filtration, or electrophoresis. In certain embodiments, the hydrolysis reaction occurs in a reaction vessel. In certain embodiments, recovering butanol from the butyl ester comprises transesterifying the butyl ester into butanol and a fatty acid alkyl ester or acylglyceride. In certain embodiments, the fatty acid alkyl ester comprises a fatty acid methyl ester, a fatty acid ethyl ester, or a fatty acid propyl ester. In certain embodiments, the method further comprises providing a natural oil and converting at least a portion of the natural oil to a carboxylic acid by contacting the oil with one or more enzymes. In certain embodiments, the enzyme is an enzyme capable of hydrolyzing or transesterifying a butyl ester to form butanol. In certain embodiments, the enzyme is an esterase, lipase, phospholipase, or lysophospholipase. In certain embodiments, the carboxylic acid includes a fatty acid. In certain embodiments, the carboxylic acid has a carbon chain length in the range of 12-22 carbons. In certain embodiments, at least about 10% of butanol is recovered from the butyl ester. In certain embodiments, at least about 50% of butanol is recovered from the butyl ester. In certain embodiments, at least about 90% of butanol is recovered from the butyl ester. In certain embodiments, the carboxylic acid is recovered from the butyl ester. In certain embodiments, the method further comprises removing butanol from the fermentor as an extractant stream; and adding the extractant stream to two or more distillation columns. In certain embodiments, the distillation column is a super-atmospheric distillation column with a steam heated reboiler. In certain embodiments, the method further comprises recovering water and solvent from the distillation column; recycling water and solvent. In certain embodiments, the method further comprises recovering heat from the distillation process; and reusing heat to evaporate the water.

本発明は、原料からブタノールを生成するための方法であって、(a)原料を提供する工程と;(b)原料を液化して、原料スラリーを生成する工程と;(c)原料スラリーを分離して、水流、油流、および固体を含む生成物を生成する工程と;(d)水流を、発酵ブロスを含む発酵槽に加える工程と;(e)水流を糖化する工程と;(f)糖化された水流を発酵させて、ブタノールを生成すると同時に、ブタノールを、少なくとも1種のカルボン酸、およびブタノールとともにカルボン酸をエステル化して、カルボン酸のブチルエステルを形成することが可能な少なくとも1種の触媒と接触させる工程であって、カルボン酸が、二相混合物を生成するのに十分な濃度で存在する工程と;(g)水相からブチルエステル含有有機相を分離する工程と;(h)ブチルエステルからブタノールを回収する工程とを含み;任意に、工程(e)および(f)が同時に行われる方法にも関する。ある実施形態において、本方法は、油流から油を得る工程と、油の少なくとも一部をカルボン酸へと転化する工程とをさらに含む。ある実施形態において、原料スラリーは、遠心分離、ろ過、またはデカンテーションによって分離される。ある実施形態において、カルボン酸は脂肪酸を含む。ある実施形態において、カルボン酸は、12〜22個の炭素の範囲の炭素鎖長を有する。ある実施形態において、本方法は、油の少なくとも一部をカルボン酸へと転化する工程の前に、油を前記発酵槽に加える工程をさらに含む。ある実施形態において、本方法は、さらなるカルボン酸を発酵槽に加える工程をさらに含む。ある実施形態において、さらなるカルボン酸を加える工程の後、油は、カルボン酸に転化される。ある実施形態において、カルボン酸は、トウモロコシ油脂肪酸、大豆油脂肪酸、またはトウモロコシ油脂肪酸と大豆油脂肪酸との混合物である。ある実施形態において、油流から得られる油は、グリセリドを含み、1種以上の触媒は、グリセリドを脂肪酸へと加水分解する。ある実施形態において、カルボン酸のブチルエステルは、脂肪酸のブチルエステルである。ある実施形態において、触媒は、ブタノールとともにカルボン酸をエステル化して、カルボン酸のブチルエステルを形成することが可能な酵素である。ある実施形態において、酵素は、エステラーゼ、リパーゼ、ホスホリパーゼ、またはリゾホスホリパーゼである。ある実施形態において、固体は、動物飼料製品を形成するように処理される。ある実施形態において、ブチルエステルからブタノールを回収する工程は、エステルを、カルボン酸およびブタノールへと加水分解する工程を含む。ある実施形態において、ブチルエステルは、加水分解触媒の存在下で加水分解される。ある実施形態において、ブチルエステルは、水の存在下で加水分解され、加水分解触媒は、酸触媒、有機酸、無機酸、水溶性酸、または不水溶性酸を含む。ある実施形態において、加水分解触媒は、ブチルエステルを加水分解して、カルボン酸およびブタノールを形成することが可能な酵素を含む。ある実施形態において、酵素は、エステラーゼ、リパーゼ、ホスホリパーゼ、またはリゾホスホリパーゼである。ある実施形態において、加水分解反応は、反応槽中で起こる。ある実施形態において、ブチルエステルからブタノールを回収する工程は、ブチルエステルを、ブタノールおよび脂肪酸アルキルエステルまたはアシルグリセリドへとエステル交換する工程を含む。ある実施形態において、脂肪酸アルキルエステルは、脂肪酸メチルエステル、脂肪酸エチルエステル、または脂肪酸プロピルエステルを含む。ある実施形態において、本方法は、天然油を提供する工程と、油を1種以上の酵素と接触させることによって、天然油の少なくとも一部をカルボン酸へと転化する工程とをさらに含む。ある実施形態において、酵素は、ブチルエステルを加水分解またはエステル交換して、ブタノールを形成することが可能な酵素である。ある実施形態において、酵素は、エステラーゼ、リパーゼ、ホスホリパーゼ、またはリゾホスホリパーゼである。   The present invention is a method for producing butanol from a raw material, comprising: (a) a step of providing the raw material; (b) a step of liquefying the raw material to produce a raw material slurry; and (c) a raw material slurry. Separating to produce a product comprising a water stream, an oil stream, and a solid; (d) adding the water stream to a fermentor containing the fermentation broth; (e) saccharifying the water stream; ) Fermenting the saccharified water stream to produce butanol, at the same time, butanol can be esterified with at least one carboxylic acid and with butanol to form a butyl ester of carboxylic acid. Contacting with a seed catalyst, wherein the carboxylic acid is present at a concentration sufficient to form a biphasic mixture; (g) separating the butyl ester-containing organic phase from the aqueous phase; Extent and; (h) and the step of recovering the butanol from butyl ester; optionally, step (e) and (f) is also relates to a process to be performed simultaneously. In certain embodiments, the method further comprises obtaining oil from the oil stream and converting at least a portion of the oil to carboxylic acid. In certain embodiments, the raw slurry is separated by centrifugation, filtration, or decantation. In certain embodiments, the carboxylic acid includes a fatty acid. In certain embodiments, the carboxylic acid has a carbon chain length in the range of 12-22 carbons. In certain embodiments, the method further comprises adding oil to the fermentor prior to converting at least a portion of the oil to carboxylic acid. In certain embodiments, the method further comprises adding additional carboxylic acid to the fermentor. In certain embodiments, after the step of adding additional carboxylic acid, the oil is converted to carboxylic acid. In certain embodiments, the carboxylic acid is corn oil fatty acid, soybean oil fatty acid, or a mixture of corn oil fatty acid and soybean oil fatty acid. In certain embodiments, the oil obtained from the oil stream comprises glycerides and the one or more catalysts hydrolyze the glycerides into fatty acids. In certain embodiments, the butyl ester of a carboxylic acid is a butyl ester of a fatty acid. In certain embodiments, the catalyst is an enzyme capable of esterifying a carboxylic acid with butanol to form a butyl ester of the carboxylic acid. In certain embodiments, the enzyme is an esterase, lipase, phospholipase, or lysophospholipase. In certain embodiments, the solid is processed to form an animal feed product. In certain embodiments, recovering butanol from the butyl ester comprises hydrolyzing the ester to a carboxylic acid and butanol. In certain embodiments, the butyl ester is hydrolyzed in the presence of a hydrolysis catalyst. In certain embodiments, the butyl ester is hydrolyzed in the presence of water, and the hydrolysis catalyst comprises an acid catalyst, an organic acid, an inorganic acid, a water-soluble acid, or a water-insoluble acid. In certain embodiments, the hydrolysis catalyst comprises an enzyme capable of hydrolyzing butyl esters to form carboxylic acids and butanols. In certain embodiments, the enzyme is an esterase, lipase, phospholipase, or lysophospholipase. In certain embodiments, the hydrolysis reaction occurs in a reaction vessel. In certain embodiments, recovering butanol from the butyl ester comprises transesterifying the butyl ester into butanol and a fatty acid alkyl ester or acylglyceride. In certain embodiments, the fatty acid alkyl ester comprises a fatty acid methyl ester, a fatty acid ethyl ester, or a fatty acid propyl ester. In certain embodiments, the method further comprises providing a natural oil and converting at least a portion of the natural oil to a carboxylic acid by contacting the oil with one or more enzymes. In certain embodiments, the enzyme is an enzyme capable of hydrolyzing or transesterifying a butyl ester to form butanol. In certain embodiments, the enzyme is an esterase, lipase, phospholipase, or lysophospholipase.

他の実施形態において、発酵方法は、バイオマスから得られる水性原料流を提供する工程であって、水性原料流が、水、バイオマスに由来する発酵性炭素源、および油を含む工程と;水性原料流を触媒と接触させ、それによって、油の少なくとも一部が、遊離脂肪酸へと加水分解されて、遊離脂肪酸および触媒を含む触媒で処理された原料流が形成される工程と;触媒で処理された原料流を、発酵槽中の発酵ブロスと接触させる工程と;発酵槽中の発酵性炭素源を発酵させて、生成物アルコールを生成する工程と;発酵槽中の遊離脂肪酸および生成物アルコールのエステル化を触媒して、脂肪酸のアルコールエステルを生成するように、発酵の際に、生成物アルコールを、遊離脂肪酸および触媒と接触させる工程とを含み得る。ある実施形態において、原料流を、触媒および発酵ブロスと接触させる工程および発酵させる工程および生成物アルコールを、遊離脂肪酸および触媒と接触させる工程は、同時に行われ得る。ある実施形態において、生成物アルコールはブタノールであり、脂肪酸のアルコールエステルは、脂肪酸のブチルエステルである。   In another embodiment, the fermentation method comprises providing an aqueous feed stream obtained from biomass, the aqueous feed stream comprising water, a fermentable carbon source derived from biomass, and oil; Contacting the stream with a catalyst, whereby at least a portion of the oil is hydrolyzed to free fatty acids to form a feed stream treated with a catalyst comprising free fatty acids and the catalyst; Contacting the raw material stream with the fermentation broth in the fermentor; fermenting the fermentable carbon source in the fermentor to produce product alcohol; and free fatty acid and product alcohol in the fermenter Contacting the product alcohol with free fatty acid and catalyst during fermentation to catalyze esterification to produce an alcohol ester of a fatty acid. In certain embodiments, the steps of contacting the feed stream with the catalyst and fermentation broth and contacting the fermentation and product alcohol with the free fatty acid and the catalyst can occur simultaneously. In certain embodiments, the product alcohol is butanol and the alcohol ester of a fatty acid is a butyl ester of a fatty acid.

本発明は、発酵の際に、発酵培地からアルコールを除去するための方法であって:発酵培地中でアルコールを生成する微生物を含む発酵培地を提供する工程と;発酵の際に、発酵培地を、カルボン酸、およびカルボン酸とともにアルコールをエステル化して、アルコールエステルを形成することが可能な触媒と接触させる工程とを含む方法を提供する。ある実施形態において、微生物によって生成されるアルコールはブタノールであり、アルコールエステルはブチルエステルである。ある実施形態において、発酵培地は、発酵培地に実質的に不溶のカルボン酸、およびカルボン酸とともにアルコールをエステル化して、アルコールエステルを形成することが可能な触媒と接触される。   The present invention is a method for removing alcohol from a fermentation medium during fermentation, comprising: providing a fermentation medium comprising microorganisms that produce alcohol in the fermentation medium; , Carboxylic acid, and esterifying the alcohol with the carboxylic acid to contact with a catalyst capable of forming the alcohol ester. In certain embodiments, the alcohol produced by the microorganism is butanol and the alcohol ester is a butyl ester. In certain embodiments, the fermentation medium is contacted with a carboxylic acid that is substantially insoluble in the fermentation medium and a catalyst capable of esterifying the alcohol with the carboxylic acid to form an alcohol ester.

本発明は、発酵プロセスの際に、脂肪酸のアルコールエステルを生成するための方法であって:アルコール、発酵性炭素源、および遊離脂肪酸を含む発酵培地を提供する工程と;発酵培地を、アルコールとともに遊離脂肪酸をエステル化することが可能な1種以上の酵素と接触させ、それによって、遊離脂肪酸が、アルコールとともにエステル化されて、脂肪酸のアルコールエステルが形成される工程とを含む方法も提供する。ある実施形態において、発酵性炭素源は、バイオマスに由来する。ある実施形態において、発酵培地の微生物は組み換え微生物である。ある実施形態において、アルコールはブタノールであり、脂肪酸のアルコールエステルは、脂肪酸のブチルエステルである。   The present invention is a method for producing an alcohol ester of a fatty acid during a fermentation process comprising: providing a fermentation medium comprising alcohol, a fermentable carbon source, and free fatty acids; Contacting the free fatty acid with one or more enzymes capable of being esterified, whereby the free fatty acid is esterified with an alcohol to form an alcohol ester of the fatty acid. In certain embodiments, the fermentable carbon source is derived from biomass. In certain embodiments, the microorganism in the fermentation medium is a recombinant microorganism. In certain embodiments, the alcohol is butanol and the alcohol ester of a fatty acid is a butyl ester of a fatty acid.

別の実施形態において、生成物アルコールを生成するための方法が、水、発酵性炭素源、および油を含むバイオマス原料を提供する工程であって、油がアシルグリセリドを含む工程と;バイオマス原料を液化して、オリゴ糖を含む液化されたバイオマスを生成する工程と;バイオマス原料または液化されたバイオマスを、アシルグリセリドの少なくとも一部を遊離脂肪酸へと転化することが可能な1種以上の酵素を含む組成物と接触させ、それによって、遊離脂肪酸が抽出剤を形成する工程であって、1種以上の酵素が、生成物アルコールとともに遊離脂肪酸を、脂肪酸のアルコールエステルへとエステル化することも可能である工程と;液化されたバイオマスを、オリゴ糖を発酵性糖へと転化することが可能な糖化酵素と接触させる工程と;液化されたバイオマスを、発酵性糖を生成物アルコールに転化することが可能な組み換え微生物と接触させ、それによって、生成物アルコールを含む発酵生成物が生成される工程と;遊離脂肪酸および生成物アルコールのエステル化を触媒して、脂肪酸のアルコールエステルを生成するように、生成物アルコールを、遊離脂肪酸および1種以上の酵素と接触させる工程と;発酵生成物を抽出剤と接触させる工程とを含み得る。実施形態において、抽出剤との接触により、水相および抽出剤相を含む二相混合物が形成され、脂肪酸のアルコールエステルは、抽出剤相中に分離して、エステル含有抽出剤相を形成する。ある実施形態において、生成物アルコールはブタノールであり、脂肪酸のアルコールエステルは、脂肪酸のブチルエステルである。   In another embodiment, the method for producing product alcohol comprises providing a biomass feedstock comprising water, a fermentable carbon source, and oil, wherein the oil comprises an acylglyceride; Liquefying to produce liquefied biomass containing oligosaccharides; one or more enzymes capable of converting at least a portion of acylglycerides into free fatty acids from the biomass feedstock or liquefied biomass; A step in which the free fatty acid forms an extractant, thereby allowing the one or more enzymes to esterify the free fatty acid along with the product alcohol into an alcohol ester of the fatty acid. Contacting the liquefied biomass with a saccharifying enzyme capable of converting oligosaccharides into fermentable sugars; Contacting the liquefied biomass with a recombinant microorganism capable of converting fermentable sugars to product alcohol, thereby producing a fermentation product comprising the product alcohol; free fatty acids and product alcohol Contacting the product alcohol with a free fatty acid and one or more enzymes so as to catalyze esterification of the fatty acid to produce an alcohol ester of the fatty acid; and contacting the fermentation product with an extractant. obtain. In an embodiment, contact with the extractant forms a two-phase mixture comprising an aqueous phase and an extractant phase, and the fatty acid alcohol ester separates into the extractant phase to form an ester-containing extractant phase. In certain embodiments, the product alcohol is butanol and the alcohol ester of a fatty acid is a butyl ester of a fatty acid.

別の実施形態において、生成物アルコールを生成するための方法が、水、発酵性炭素源、および油を含むバイオマス原料を提供する工程であって、油がアシルグリセリドを含む工程と;バイオマス原料を液化して、オリゴ糖を含む液化されたバイオマスを生成する工程と;液化されたバイオマスを、アシルグリセリドの少なくとも一部を遊離脂肪酸へと転化することが可能な1種以上の酵素を含む組成物と接触させる工程であって、1種以上の酵素が、生成物アルコールとともに遊離脂肪酸を、脂肪酸のアルコールエステルへとエステル化することも可能である工程と;液化されたバイオマスを、オリゴ糖を発酵性糖へと転化することが可能な糖化酵素と接触させる工程と;糖化されたバイオマスを、発酵の際に、発酵性糖を生成物アルコールに転化することが可能な組み換え微生物と接触させ、それによって、生成物アルコールを含む発酵培地が生成される工程と;発酵の際に、発酵培地をカルボン酸抽出剤と接触させる工程であって、発酵培地が、生成物アルコールとともに遊離脂肪酸をエステル化して、脂肪酸のアルコールエステルを形成することが可能な1種以上の酵素を含む工程とを含み得る。本方法のさらなる実施形態において、発酵培地は、発酵培地に実質的に不溶のカルボン酸、およびカルボン酸とともにアルコールをエステル化して、アルコールエステルを形成することが可能な触媒と接触される。本方法の他の実施形態において、微生物によって生成されるアルコールはブタノールであり、アルコールエステルはブチルエステルである。   In another embodiment, the method for producing product alcohol comprises providing a biomass feedstock comprising water, a fermentable carbon source, and oil, wherein the oil comprises an acylglyceride; Liquefying to produce a liquefied biomass comprising oligosaccharides; and a composition comprising one or more enzymes capable of converting the liquefied biomass to at least a portion of acylglycerides into free fatty acids. Contacting with one or more enzymes, wherein one or more enzymes can esterify free fatty acids along with product alcohols into alcohol esters of fatty acids; liquefied biomass, fermenting oligosaccharides Contacting with a saccharifying enzyme that can be converted into a sucrose; and, when fermenting the saccharified biomass, fermentable saccharide is a product alcohol Contacting a recombinant microorganism capable of being converted into a fermentation medium comprising a product alcohol; and contacting the fermentation medium with a carboxylic acid extractant during fermentation comprising: The fermentation medium may comprise a step including one or more enzymes capable of esterifying free fatty acids with the product alcohol to form alcohol esters of fatty acids. In a further embodiment of the method, the fermentation medium is contacted with a carboxylic acid that is substantially insoluble in the fermentation medium and a catalyst capable of esterifying the alcohol with the carboxylic acid to form an alcohol ester. In other embodiments of the method, the alcohol produced by the microorganism is butanol and the alcohol ester is a butyl ester.

本発明は、原料から生成物アルコールを生成するための方法であって:原料中のでんぷんまたは発酵性炭素源を液化して、オリゴ糖を有するスラリーを生成する工程と;原料スラリーを遠心分離して、(i)オリゴ糖を含む水層、(ii)油層、および(iii)固体を含む遠心分離生成物を生成する工程と;水層を、発酵ブロスを含む発酵槽に供給する工程と;水層を発酵させて、生成物アルコールを生成する工程とを含む方法も提供する。次に、生成物アルコールは、カルボン酸および触媒と接触され、それによって、カルボン酸は、生成物アルコールとともにエステル化されて、アルコールエステルが形成される。ある実施形態において、油は植物由来油である。他の実施形態において、生成物アルコールはブタノールであり、カルボン酸のアルコールエステルは、脂肪酸のブチルエステルである。   The present invention is a method for producing a product alcohol from a raw material: liquefying starch or fermentable carbon source in the raw material to produce a slurry having oligosaccharides; centrifuging the raw slurry (I) producing an aqueous layer comprising an oligosaccharide, (ii) an oil layer, and (iii) producing a centrifuged product comprising a solid; supplying the aqueous layer to a fermentor comprising a fermentation broth; Fermenting the aqueous layer to produce product alcohol. The product alcohol is then contacted with a carboxylic acid and a catalyst, whereby the carboxylic acid is esterified with the product alcohol to form an alcohol ester. In certain embodiments, the oil is a plant derived oil. In other embodiments, the product alcohol is butanol and the alcohol ester of the carboxylic acid is a butyl ester of a fatty acid.

ある実施形態において、生成物アルコールを生成するための方法が、水、でんぷん、および/または発酵性炭素源を含む分画されたバイオマス原料、ならびにバイオマスの分画の後に残るわずかな残留量の油を提供する工程であって、残留油がアシルグリセリドを含む工程と;分画されたバイオマス原料を液化して、オリゴ糖を含む液化された、分画されたバイオマスを生成する工程と;液化された、分画されたバイオマスを、残留アシルグリセリドの少なくとも一部を遊離脂肪酸へと転化することが可能な1種以上の酵素を含む組成物と接触させる工程であって、1種以上の酵素が、生成物アルコールとともに遊離脂肪酸をエステル化して、脂肪酸のアルコールエステルを形成することも可能である工程と;液化された、分画されたバイオマスを、オリゴ糖を発酵性糖へと転化することが可能な糖化酵素と接触させる工程と;糖化されたバイオマスを、発酵の際に、発酵性糖を生成物アルコールに転化することが可能な組み換え微生物と接触させ、それによって、生成物アルコールを含む発酵培地が生成される工程と;発酵の際に、発酵培地をカルボン酸抽出剤と接触させる工程であって、発酵培地が、生成物アルコールとともに遊離脂肪酸をエステル化して、脂肪酸のアルコールエステルを形成することが可能な1種以上の酵素を含む工程とを含む。本方法のさらなる実施形態において、発酵培地は、発酵培地中のカルボン酸、およびカルボン酸とともにアルコールをエステル化して、アルコールエステルを形成することが可能な触媒と接触される。さらなる実施形態において、カルボン酸は、発酵培地に実質的に不溶であり得る。本方法の他の実施形態において、微生物によって生成されるアルコールはブタノールであり、アルコールエステルはブチルエステルである。   In certain embodiments, a method for producing product alcohol comprises a fractionated biomass feedstock comprising water, starch, and / or a fermentable carbon source, and a small residual amount of oil remaining after biomass fractionation. Providing residual oil containing acylglycerides; liquefying the fractionated biomass feedstock to produce liquefied fractionated biomass containing oligosaccharides; Contacting the fractionated biomass with a composition comprising one or more enzymes capable of converting at least some of the residual acylglycerides into free fatty acids, wherein the one or more enzymes are A process that can esterify free fatty acids with the product alcohol to form alcohol esters of fatty acids; and liquefied, fractionated bio Contacting the sugar with a saccharifying enzyme capable of converting oligosaccharides into fermentable sugars; and converting the saccharified biomass into fermentable sugars during fermentation. Contacting a recombinant microorganism, thereby producing a fermentation medium containing a product alcohol; contacting the fermentation medium with a carboxylic acid extractant during fermentation, wherein the fermentation medium is a product alcohol And a process comprising one or more enzymes capable of esterifying free fatty acids to form alcohol esters of fatty acids. In a further embodiment of the method, the fermentation medium is contacted with a carboxylic acid in the fermentation medium and a catalyst capable of esterifying an alcohol with the carboxylic acid to form an alcohol ester. In a further embodiment, the carboxylic acid can be substantially insoluble in the fermentation medium. In other embodiments of the method, the alcohol produced by the microorganism is butanol and the alcohol ester is a butyl ester.

本発明は、バイオマスから形成され、水および発酵性糖を含むマッシュと;アルコールとともに遊離脂肪酸を、脂肪酸アルキルエステルへとエステル化することが可能であり、かつ任意にアシルグリセリドを遊離脂肪酸へと加水分解することが可能な触媒と;アルコールと;遊離脂肪酸と;触媒によるアルコールによる遊離脂肪酸のエステル化から原位置で形成される脂肪酸アルコールエステルとを含む組成物も提供する。ある実施形態において、アルコールはブタノールであり、脂肪酸アルコールエステルは脂肪酸ブチルエステルである。   The present invention relates to a mash formed from biomass and containing water and fermentable sugar; free fatty acids along with alcohol can be esterified to fatty acid alkyl esters, and optionally acylglycerides are hydrolyzed to free fatty acids. Also provided is a composition comprising a decomposable catalyst; an alcohol; a free fatty acid; and a fatty acid alcohol ester formed in situ from the esterification of the free fatty acid by the catalyst with the alcohol. In certain embodiments, the alcohol is butanol and the fatty acid alcohol ester is a fatty acid butyl ester.

本発明は、アルコールを生成することが可能な組み換え微生物と;発酵性炭素源と;脂肪酸アルコールエステルとを含む発酵ブロスであって、脂肪酸アルコールエステルが、発酵の際に生成される発酵ブロスも提供する。ある実施形態において、組み換え微生物は、ブタノールを生成することが可能である。ある実施形態において、脂肪酸アルコールエステルは脂肪酸ブチルエステルである。ある実施形態において、発酵性炭素源は糖を含む。ある実施形態において、発酵性炭素源はメタンを含み、組み換え微生物は、メタノールを生成することが可能であり、脂肪酸アルコールエステルは脂肪酸メチルエステルである。   The present invention also provides a fermentation broth comprising a recombinant microorganism capable of producing alcohol; a fermentable carbon source; and a fatty acid alcohol ester, wherein the fatty acid alcohol ester is produced during fermentation. To do. In certain embodiments, the recombinant microorganism is capable of producing butanol. In certain embodiments, the fatty acid alcohol ester is a fatty acid butyl ester. In certain embodiments, the fermentable carbon source includes sugar. In certain embodiments, the fermentable carbon source includes methane, the recombinant microorganism is capable of producing methanol, and the fatty acid alcohol ester is a fatty acid methyl ester.

生成物アルコールの生成に有用な組み換え酵母細胞も本明細書において提供される。実施形態において、本明細書に開示される組み換え宿主細胞は、遺伝子組み換えおよび組み換え遺伝子発現に有用な、任意の細菌、酵母または真菌宿主であり得る。他の実施形態において、組み換え宿主細胞は、クロストリジウム属(Clostridium)、ザイモモナス属(Zymomonas)、エシェリキア属(Escherichia)、サルモネラ属(Salmonella)、セラチア属(Serratia)、エルウイニア属(Erwinia)、クレブシエラ属(Klebsiella)、赤痢菌属(Shigella)、ロドコッカス属(Rhodococcus)、シュードモナス属(Pseudomonas)、バチルス属(Bacillus)、乳酸杆菌属(Lactobacillus)、エンテロコッカス属(Enterococcus)、アルカリゲネス属(Alcaligenes)、クレブシエラ属(Klebsiella)、パエニバチルス属(Paenibacillus)、アルスロバクター属(Arthrobacter)、コリネバクテリウム属(Corynebacterium)、ブレビバクテリウム属(Brevibacterium)、シゾサッカロマイセス属(Schizosaccharomyces)、クルイベロマイセス属(Kluyveromyces)、ヤロウイア属(Yarrowia)、ピヒア属(Pichia)、カンジダ属(Candida)、ハンゼヌラ属(Hansenula)、イサタケンキア属(Issatchenkia)、またはサッカロマイセス属(Saccharomyces)のメンバーであり得る。他の実施形態において、宿主細胞は、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、シゾサッカロマイセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)、クルイベロマイセス・ラクチス(Kluyveromyces lactis)、クルイベロマイセス・サーモトレランス(Kluyveromyces thermotolerans)、クルイベロマイセス・マルシアヌス(Kluyveromyces marxianus)、カンジダ・グラブラタ(Candida glabrata)、カンジダ・アルビカンス(Candida albicans)、ピヒア・スチピチス(Pichia stipitis)、ヤロウイア・リポリティカ(Yarrowia lipolytica)、大腸菌(E.coli)、またはL.プランタルム(L.plantarum)であリ得る。さらに他の実施形態において、宿主細胞は酵母宿主細胞である。ある実施形態において、宿主細胞は、サッカロマイセス属(Saccharomyces)のメンバーである。ある実施形態において、宿主細胞は、クルイベロマイセス・ラクチス(Kluyveromyces lactis)、カンジダ・グラブラタ(Candida glabrata)またはシゾサッカロマイセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)である。ある実施形態において、宿主細胞は、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)である。S.セレビシエ(S.cerevisiae)酵母が、当該技術分野において公知であり、米国培養細胞系統保存機関(American Type Culture Collection)(Rockville,MD)、Centraalbureau voor Schimmelcultures(CBS)Fungal Biodiversity Centre、LeSaffre、Gert Strand AB、Ferm Solutions、North American Bioproducts、Martrex、およびLallemandを含むがこれらに限定されない様々な供給元から入手可能である。S.セレビシエ(S.cerevisiae)としては、以下に限定はされないが、BY4741、CEN.PK 113−7D、Ethanol Red(登録商標)酵母、Gert Strand Prestige Turbo酵母、Ferm Pro(商標)酵母、Bio−Ferm(登録商標)XR酵母、Gert Strand Distillers酵母、FerMax(商標)Green酵母、FerMax(商標)Gold酵母、Thermosacc(登録商標)酵母、BG−1、PE−2、CAT−1、CBS7959、CBS7960、およびCBS7961が挙げられる。   Recombinant yeast cells useful for the production of product alcohol are also provided herein. In embodiments, the recombinant host cells disclosed herein can be any bacterial, yeast or fungal host useful for genetic recombination and recombinant gene expression. In other embodiments, the recombinant host cell is a Clostridium, Zymomonas, Escherichia, Salmonella, Serratia, Erwinia, Erwinia, Klebsiella, Shigella, Rhodococcus, Pseudomonas, Bacillus, Lactobacillus, Enterococcus, Enterococcus, Enterococcus Klebsiella), Paenibacillus genus (Paeniba) illus, Arthrobacter, Corynebacterium, Brevibacterium, Schizosaccharomyces, Kluyveromyces, Kluyveromyces, It can be a member of the genus Pichia, Candida, Hansenula, Issatchenkia, or Saccharomyces. In other embodiments, the host cell may be Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe, Kluyveromyces cerevisiae Kleberomyces cerevisiae, , Kluyveromyces marxianus, Candida glabrata, Candida albicans, Pichia stipitiria Yiparipo ipolytica), Escherichia coli (E.coli), or L. Plantarum (L. plantarum). In yet other embodiments, the host cell is a yeast host cell. In certain embodiments, the host cell is a member of the genus Saccharomyces. In certain embodiments, the host cell is Kluyveromyces lactis, Candida glabrata or Schizosaccharomyces pombe. In certain embodiments, the host cell is Saccharomyces cerevisiae. S. S. cerevisiae yeast is known in the art and includes the American Type Culture Collection (Rockville, MD), the Central BureaureVort Stimures, CBS Available from a variety of sources including, but not limited to, Ferm Solutions, North American Bioproducts, Martrex, and Lalland. S. Examples of S. cerevisiae include, but are not limited to, BY4741, CEN. PK 113-7D, Ethanol Red® yeast, Gert Prestige Turbo yeast, Ferm Pro ™ yeast, Bio-Ferm® XR yeast, Gert Strand Distillers yeast, FerMax ™ Grex yeast, FerMax (Trademark) Gold yeast, Thermosacc (registered trademark) yeast, BG-1, PE-2, CAT-1, CBS7959, CBS7960, and CBS7961.

イソブタノールを生成する方法であって:イソブタノール生合成経路を含む組み換え宿主細胞を提供する工程であって、α−ケトイソ吉草酸からイソブチルアルデヒドへの基質−生成物転化を触媒する酵素またはイソブチルアルデヒドからイソブタノールへの基質−生成物転化を触媒する酵素の少なくとも一方が、染色体中に組み込まれた異種のポリヌクレオチドによってコードされる工程と;組み換え宿主細胞を発酵性炭素源と接触させて、イソブタノールが生成される条件下で発酵ブロスを形成する工程とを含む方法も提供される。ある実施形態において、本方法は、抽出剤を加えて、二相混合物を形成する工程をさらに含む。他の実施形態において、抽出剤はカルボン酸を含む。ある実施形態において、抽出剤は脂肪酸を含む。他の実施形態において、本方法は、カルボン酸によるイソブタノールのエステル化を触媒することが可能なエステル化酵素を加える工程をさらに含む。   A method for producing isobutanol comprising the steps of providing a recombinant host cell comprising an isobutanol biosynthetic pathway, the enzyme or isobutyraldehyde catalyzing the substrate-product conversion of α-ketoisovaleric acid to isobutyraldehyde At least one of the enzymes that catalyze the substrate-product conversion from to isobutanol is encoded by a heterologous polynucleotide integrated into the chromosome; contacting the recombinant host cell with a fermentable carbon source, Forming a fermentation broth under conditions where butanol is produced is also provided. In certain embodiments, the method further comprises adding an extractant to form a biphasic mixture. In other embodiments, the extractant comprises a carboxylic acid. In certain embodiments, the extractant includes a fatty acid. In other embodiments, the method further comprises adding an esterifying enzyme capable of catalyzing the esterification of isobutanol with a carboxylic acid.

生成物アルコール、水、発酵性炭素源、および生成物アルコールを生成する微生物を含む発酵培地を提供する工程と;発酵の際に、発酵培地を抽出剤と接触させて、水相および有機相を含む二相混合物を形成する工程と;発酵培地を、カルボン酸、および生成物アルコールとともにカルボン酸をエステル化することが可能な酵素と接触させる工程とを含む方法も本明細書において提供される。ある実施形態において、抽出剤はカルボン酸を含む。ある実施形態において、カルボン酸は、バイオマス原料から、油の加水分解によって生成される。ある実施形態において、発酵性炭素およびカルボン酸は、同じバイオマス原料源に由来する。ある実施形態において、カルボン酸は、12〜22個の炭素を有する飽和、単不飽和、多価不飽和カルボン酸、およびそれらの混合物を含む。ある実施形態において、発酵培地を、抽出剤およびカルボン酸および酵素と接触させる工程は同時に行われる。ある実施形態において、微生物は、遺伝子組み換え微生物(例えば、組み換え微生物または組み換え酵母細胞などの宿主細胞)である。   Providing a fermentation medium comprising a product alcohol, water, a fermentable carbon source, and a microorganism that produces the product alcohol; during fermentation, the fermentation medium is contacted with an extractant to provide an aqueous phase and an organic phase. Also provided herein is a method comprising forming a biphasic mixture comprising; contacting the fermentation medium with a carboxylic acid and an enzyme capable of esterifying the carboxylic acid with the product alcohol. In certain embodiments, the extractant comprises a carboxylic acid. In certain embodiments, carboxylic acids are produced from biomass feedstocks by oil hydrolysis. In certain embodiments, the fermentable carbon and carboxylic acid are derived from the same biomass source. In certain embodiments, the carboxylic acid comprises a saturated, monounsaturated, polyunsaturated carboxylic acid having 12 to 22 carbons, and mixtures thereof. In certain embodiments, the steps of contacting the fermentation medium with the extractant and the carboxylic acid and enzyme are performed simultaneously. In certain embodiments, the microorganism is a genetically modified microorganism (eg, a host cell such as a recombinant microorganism or a recombinant yeast cell).

PNY1504、PNY2205、または組み換え宿主細胞;抽出剤;および任意にエステル化酵素を含む組成物も本明細書において提供される。PNY1504、PNY2205、または組み換え宿主細胞およびブチルエステルを含む組成物も本明細書において提供される。   Also provided herein are compositions comprising a PNY1504, PNY2205, or recombinant host cell; an extractant; and optionally an esterifying enzyme. Also provided herein are compositions comprising PNY1504, PNY2205, or a recombinant host cell and a butyl ester.

イソブタノールの生成のための、PNY1504、PNY2205、または他の組み換え酵母細胞、および組み換え酵母細胞を含む組成物の使用も本明細書においてさらに提供される。   Further provided herein is the use of PNY1504, PNY2205, or other recombinant yeast cells and compositions comprising recombinant yeast cells for the production of isobutanol.

本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を成す添付の図面は、本発明を例示し、さらに、本明細書とともに、本発明の原理を説明し、関連技術分野の当業者が本発明を行い、使用できるようにする働きを果たす。   The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate the invention and, together with the description, explain the principles of the invention and allow those skilled in the relevant art to understand the invention. And make it available for use.

アルコールエステル化のための触媒が、カルボン酸および/または天然油とともに発酵槽に供給される、本発明の例示的な方法およびシステムを概略的に示す。1 schematically illustrates an exemplary method and system of the present invention in which a catalyst for alcohol esterification is fed to a fermentor with a carboxylic acid and / or natural oil. 天然油が、触媒を用いてカルボン酸へと転化され、カルボン酸および触媒が発酵槽に供給される、本発明の例示的な方法およびシステムを概略的に示す。1 schematically illustrates an exemplary method and system of the present invention in which natural oil is converted to a carboxylic acid using a catalyst and the carboxylic acid and catalyst are fed to a fermentor. 液化バイオマスが、発酵の前に脂質加水分解のための触媒と接触される、本発明の例示的な方法およびシステムを概略的に示す。Fig. 4 schematically illustrates an exemplary method and system of the present invention in which liquefied biomass is contacted with a catalyst for lipid hydrolysis prior to fermentation. 液化され、糖化されたバイオマスが、発酵の前に脂質加水分解のための触媒と接触される、本発明の例示的な方法およびシステムを概略的に示す。FIG. 4 schematically illustrates an exemplary method and system of the present invention in which liquefied and saccharified biomass is contacted with a catalyst for lipid hydrolysis prior to fermentation. 所定の量の脂質および非溶解固体が、発酵の前に液化されたバイオマスから除去され、除去された脂質が、触媒を用いてカルボン酸へと転化され、カルボン酸および触媒が発酵槽に供給される、本発明の例示的な方法およびシステムを概略的に示す。A predetermined amount of lipids and undissolved solids are removed from the liquefied biomass prior to fermentation, the removed lipids are converted to carboxylic acid using a catalyst, and the carboxylic acid and catalyst are fed to the fermentor. 1 schematically illustrates an exemplary method and system of the present invention. 炭素源としてのスクロースを用いた発酵によって生成されるイソブタノールの水相および溶媒相の濃度を示す。水相力価(パネルA)が、g/Lの単位で報告され、溶媒相種(イソブタノール、パネルBおよびFABEとしてのイソブタノール、パネルC。パネルDは、溶媒相中の全イソブタノールである)は、重量パーセントの単位で報告される。2 shows the aqueous and solvent phase concentrations of isobutanol produced by fermentation with sucrose as a carbon source. The water phase titer (panel A) is reported in units of g / L and the solvent phase species (isobutanol, panel B and isobutanol as FABE, panel C. Panel D is the total isobutanol in the solvent phase. Are reported in units of weight percent. 経時的なイソブタノールの有効力価(g/L)を示す。この例における有効力価を、接種後の水性発酵ブロスの初期体積に基づいて、テキストに記載されるように計算した。The effective titer (g / L) of isobutanol over time is shown. The effective titer in this example was calculated as described in the text based on the initial volume of aqueous fermentation broth after inoculation. 経時的なグルコース当量で報告される糖類の消費を示す。Shows saccharide consumption reported in glucose equivalents over time.

特に定義されない限り、本明細書において使用される全ての技術用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾が生じた場合、定義を含めて本出願が優先するものとする。また、文脈上異なる解釈を要する場合を除き、単数形の用語は複数形を含み、複数形の用語は単数形を含むものとする。本明細書に記載される全ての刊行物、特許、および他の参照文献は、あらゆる目的のために、全体が参照により本明細書に援用される。   Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In case of conflict, the present application, including definitions, will control. Also, unless otherwise required by context, singular terms shall include pluralities and plural terms shall include the singular. All publications, patents, and other references mentioned herein are hereby incorporated by reference in their entirety for all purposes.

特に規定されない限り、以下の略語が本明細書において使用される場合、それらは以下の意味を有する:
ADH アルコールデヒドロゲナーゼ
ALS アセト乳酸シンターゼ
AQ 水性画分
BuO−COFA トウモロコシ油脂肪酸のブチルエステル
CALB カンジダ・アンタークティカ(Candida antarctica)リパーゼB
COFA トウモロコシ油脂肪酸
DDGS 可溶物含有乾燥穀類蒸留粕
DG ジグリセリド
DHAD ジヒドロキシ酸デヒドラターゼ
EOR 実行終了
EtOH エタノール
EtO−COFA トウモロコシ油脂肪酸のエチルエステル
FABE 脂肪酸ブチルエステル
FAEE 脂肪酸エチルエステル
FAME 脂肪酸メチルエステル
FFA 遊離脂肪酸
FOA フルオロオロチン酸
HADH ウマ肝臓アルコールデヒドロゲナーゼ
IBA イソブタノール
i−BuOH イソブタノール
i−BuO−COFA トウモロコシ油脂肪酸のイソブチルエステル
i−BuO−オレエート オレイン酸イソ−ブチル
i−PrOH イソプロパノール
i−PrO−COFA トウモロコシ油脂肪酸のイソプロピルエステル
ISPR 原位置生成物除去
KARI ケトール酸レダクトイソメラーゼ
KivD ケトイソ吉草酸デカルボキシラーゼ
MAG モノアシルグリセリド
MeBOH 2−メチル−1−ブタノール
MeBO−COFA トウモロコシ油脂肪酸の2−メチル−1−ブチルエステル
MeOH メタノール
MeO−COFA トウモロコシ油脂肪酸のメチルエステル
MG モノグリセリド
n−BuOH n−ブタノール
OA オレイルアルコール
ORG 有機画分
PenOH 1−ペンタノール
PenO−COFA トウモロコシ油脂肪酸の1−ペンチルエステル
PrOH 1−プロパノール
PrO−COFA トウモロコシ油脂肪酸の1−プロピルエステル
SOFA 大豆油脂肪酸
SSF 同時糖化発酵
t−BuOH tert−ブチルアルコール
TG トリグリセリド
3M3P 3−Me−3−ペンタノール
Unless otherwise specified, when the following abbreviations are used herein, they have the following meanings:
ADH Alcohol dehydrogenase ALS Acetolactate synthase AQ Aqueous fraction BuO-COFA Butyl ester of corn oil fatty acid CALB Candida antarctica lipase B
COFA Corn oil fatty acid DDGS Soluble-containing dry cereal distiller DG Diglyceride DHAD Dihydroxy acid dehydratase EOR Execution end EtOH Ethanol EtO-COFA Ethyl ester FABE Fatty acid butyl ester FAEE Fatty acid ethyl ester FAME Fatty acid methyl ester FFA Free fatty acid FOA Fluoro Orotic acid HADH Horse liver alcohol dehydrogenase IBA Isobutanol i-BuOH Isobutanol i-BuO-COFA Isobutyl ester of corn oil fatty acid i-BuO-oleate Oleic acid iso-butyl i-PrOH Isopropanol i-PrO-COFA Isopropyl of corn oil fatty acid Ester ISPR In-situ product removal KARI Ketolate reduct Somerase KivD Ketoisovalerate decarboxylase MAG Monoacylglyceride MeBOH 2-Methyl-1-butanol MeBO-COFA 2-methyl-1-butyl ester of corn oil fatty acid MeOH Methanol MeO-COFA Methyl ester of corn oil fatty acid MG Monoglyceride n-BuOH n-butanol OA oleyl alcohol ORG organic fraction PenOH 1-pentanol PenO-COFA 1-pentyl ester of corn oil fatty acid PrOH 1-propanol PrO-COFA 1-propyl ester of corn oil fatty acid SOFA soybean oil fatty acid SSF simultaneous saccharification and fermentation t -BuOH tert-butyl alcohol TG triglyceride 3M3P 3-Me-3-pentanol

本発明をさらに定義するために、以下の用語および定義が、本明細書において提供される。   In order to further define the invention, the following terms and definitions are provided herein.

本明細書において使用される際の「含む(comprises)」、「含む(comprising)」、「含む(includes)」、「含む(including)」、「有する(has)」、「有する(having)」、「含有する(contains)」、または「含有する(containing)」という用語、またはそれらの任意の他の活用形は、記載される整数または整数の群を包含するが、任意の他の整数または整数の群を除外しないことを意味することが理解されよう。例えば、要素の列挙を含む組成物、混合物、プロセス、方法、物品、または装置は、必ずしもそれらの要素のみに限定されるわけではなく、明示的に列挙されていないかあるいはこのような組成物、混合物、プロセス、方法、物品、または装置に固有の他の要素を含み得る。さらに、相反する明示的な記載がない限り、「または」は、排他的な「または」ではなく包括的な「または」を指す。例えば、条件AまたはBは、以下のうちの1つによって満たされる:Aが真であり(または存在する)かつBが偽である(または存在しない)、Aが偽であり(または存在しない)かつBが真である(または存在する)、AおよびBの両方とも真である(または存在する)。   As used herein, “comprises”, “comprising”, “includes”, “including”, “has”, “having” , “Contains”, or “containing”, or any other conjugation thereof, includes the integer or group of integers described, but any other integer or It will be understood that it means not to exclude groups of integers. For example, a composition, mixture, process, method, article, or device that includes an enumeration of elements is not necessarily limited to only those elements, and is not explicitly listed or such a composition, It may include mixtures, processes, methods, articles, or other elements specific to the device. Further, unless expressly stated to the contrary, “or” refers to an inclusive “or” rather than an exclusive “or”. For example, condition A or B is satisfied by one of the following: A is true (or exists) and B is false (or does not exist), A is false (or does not exist) And B is true (or exists), both A and B are true (or exist).

また、本発明の要素または構成要素の前にある不定冠詞「a」および「an」は、事例の数、すなわち、要素または構成要素の出現の数に関して限定されないことが意図される。したがって、「a」または「an」は、1つまたは少なくとも1つを含むものと読まれるべきであり、要素または構成要素の単数語形は、数値が単数であることを明白に意味しない限り、複数も含む。   Also, the indefinite articles “a” and “an” preceding an element or component of the invention are not intended to be limited regarding the number of instances, ie, the number of occurrences of the element or component. Thus, “a” or “an” should be read to include one or at least one, and the singular form of an element or component is plural unless the number is explicitly meant to be singular. Including.

本明細書において使用される際の「発明」または「本発明」の用語は、非限定的な用語であり、特定の発明の任意の1つの実施形態を指すことは意図されず、本出願に記載される考えられる全ての実施形態を包含する。   The terms “invention” or “invention” as used herein are non-limiting terms and are not intended to refer to any one embodiment of a particular invention, Includes all possible embodiments described.

本明細書において使用される際の、用いられる本発明の成分または反応剤の量を修飾する「約」という用語は、例えば、現実の世界で濃縮物または溶液を作製するのに使用される典型的な測定および液体処理手順によって;これらの手順における不注意による誤りによって;組成物を作製するかまたは方法を行うのに用いられる成分の製造、供給源、または純度の差などによって起こり得る数量の変動を指す。「約」という用語は、特定の初期混合物から得られる組成物のための平衡条件が異なるために異なる量も包含する。「約」という用語によって修飾されているか否かにかかわらず、特許請求の範囲は、量に対する均等物を含む。一実施形態において、「約」という用語は、報告される数値の10%以内、あるいは報告される数値の5%以内を意味する。   As used herein, the term “about”, which modifies the amount of the inventive component or reactant used, is typical of, for example, used to make concentrates or solutions in the real world. Due to physical measurements and liquid processing procedures; due to inadvertent errors in these procedures; the quantity of components that can occur due to differences in the manufacture, source, or purity of the components used to make the composition or perform the method Refers to fluctuations. The term “about” encompasses different amounts due to different equilibrium conditions for compositions obtained from a particular initial mixture. Whether or not modified by the term “about”, the claims include equivalents to the quantities. In one embodiment, the term “about” means within 10% of the reported numerical value, or within 5% of the reported numerical value.

本明細書において使用される際の「バイオマス」は、トウモロコシ、サトウキビ、小麦、セルロース系またはリグノセルロース系材料ならびにセルロース、ヘミセルロース、リグニン、でんぷん、オリゴ糖、二糖類および/または単糖類、およびそれらの混合物を含む材料などの天然資源に由来する任意の糖類およびでんぷんを含む発酵性糖を提供する加水分解性多糖類を含有する天然産物を指す。バイオマスは、タンパク質および/または脂質などのさらなる成分も含み得る。バイオマスは、1つの供給源に由来してもよく、またはバイオマスは、2つ以上の供給源に由来する混合物を含み得る。例えば、バイオマスは、トウモロコシの穂軸とトウモロコシの茎葉との混合物、または草と葉との混合物を含み得る。バイオマスとしては、以下に限定はされないが、バイオエネルギー作物、農業残渣、都市固形廃棄物、産業固形廃棄物、製紙からの汚泥、庭ごみ、サトウキビ廃棄物、木くずおよび林業廃棄物が挙げられる。バイオマスの例としては、以下に限定はされないが、トウモロコシの穀粒、トウモロコシの穂軸、トウモロコシの皮、トウモロコシの茎葉などの作物残渣、草、小麦、ライ麦、小麦のわら、大麦、大麦のわら、牧草、稲わら、スイッチグラス、古紙、サトウキビの絞りかす、ソルガム、サトウキビ、大豆、穀類の粉砕から得られる成分、樹木、枝、根、葉、木質チップ、おがくず、潅木および低木、野菜、果物、花、動物の糞尿、およびそれらの混合物が挙げられる。例えば、マッシュ、絞り汁、糖蜜、または加水分解物が、粉砕、処理、および/または液化などによる発酵のためのバイオマスを処理するための当該技術分野において公知の任意の処理によって、バイオマスから形成され得、発酵性糖を含み、水を含み得る。例えば、セルロース系および/またはリグノセルロース系バイオマスは、当業者に公知の任意の方法によって発酵性糖を含有する加水分解物を得るように処理され得る。参照により本明細書に援用される米国特許出願公開第2007/0031918A1号明細書に開示されている低アンモニア前処理が特に有用である。セルロース系および/またはリグノセルロース系バイオマスの酵素的糖化は、通常、セルロースおよびヘミセルロースを分解して、グルコース、キシロース、およびアラビノースを含む糖類を含有する加水分解物を生成するために酵素群(consortium)を利用する。(セルロース系および/またはリグノセルロース系バイオマスに適した糖化酵素は、Lynd,et al.(Microbiol.Mol.Biol.Rev.66:506−577,2002)に概説されている。   “Biomass” as used herein refers to corn, sugarcane, wheat, cellulosic or lignocellulosic materials and cellulose, hemicellulose, lignin, starch, oligosaccharides, disaccharides and / or monosaccharides, and their It refers to natural products containing hydrolyzable polysaccharides that provide any saccharides derived from natural resources such as materials including mixtures and fermentable sugars including starch. Biomass can also include additional components such as proteins and / or lipids. The biomass may be derived from one source, or the biomass may include a mixture derived from two or more sources. For example, the biomass may comprise a mixture of corn cobs and corn stover, or a mixture of grass and leaves. Biomass includes, but is not limited to, bioenergy crops, agricultural residues, municipal solid waste, industrial solid waste, paper sludge, garden waste, sugarcane waste, wood waste and forestry waste. Examples of biomass include, but are not limited to, corn kernels, corn cobs, corn hulls, crop residues such as corn stover, grass, wheat, rye, wheat straw, barley, barley straw , Grass, rice straw, switchgrass, waste paper, sugarcane pomace, sorghum, sugarcane, soy, ingredients obtained from grinding grains, trees, branches, roots, leaves, wood chips, sawdust, shrubs and shrubs, vegetables, fruits , Flowers, animal manure, and mixtures thereof. For example, mash, juice, molasses, or hydrolyzate is formed from the biomass by any process known in the art for processing biomass for fermentation, such as by grinding, processing, and / or liquefaction. And contains fermentable sugars and may contain water. For example, cellulosic and / or lignocellulosic biomass can be treated to obtain a hydrolyzate containing fermentable sugars by any method known to those skilled in the art. Particularly useful are the low ammonia pretreatments disclosed in US 2007/0031918 A1, which is incorporated herein by reference. Enzymatic saccharification of cellulosic and / or lignocellulosic biomass typically involves the degradation of cellulose and hemicellulose to produce hydrolysates containing sugars including glucose, xylose, and arabinose. Is used. (Saccharifying enzymes suitable for cellulosic and / or lignocellulosic biomass are reviewed in Lynd, et al. (Microbiol. Mol. Biol. Rev. 66: 506-577, 2002).

マッシュ、絞り汁、糖蜜、または加水分解物は、本明細書に記載される原料12および原料スラリー16を含み得る。水性原料流が、粉砕、処理、および/または液化などによる発酵のためのバイオマスを処理するための当該技術分野において公知の任意の処理によって、バイオマスから誘導または形成され得、発酵性炭素基質(例えば、糖)を含み、水を含み得る。水性原料流が、本明細書に記載される原料12および原料スラリー16を含み得る。   The mash, juice, molasses, or hydrolyzate can include the raw material 12 and raw slurry 16 described herein. The aqueous feed stream can be derived or formed from the biomass by any process known in the art for processing biomass for fermentation, such as by grinding, processing, and / or liquefaction, such as a fermentable carbon substrate (e.g., Sugar) and water. The aqueous feed stream may include feed 12 and feed slurry 16 as described herein.

本明細書において使用される際の「バイオマス収量」は、生成される炭素基質のグラム当たり生成されるバイオマス(すなわち、細胞バイオマス生成)のグラムを指す。   “Biomass yield” as used herein refers to grams of biomass produced (ie, cell biomass production) per gram of carbon substrate produced.

本明細書において使用される際の「原料」は、発酵プロセスにおける原料であって、非溶解固体を含むかまたは含まずに発酵性炭素源を含有し、該当する場合、発酵性炭素源がでんぷんから遊離されたかあるいは液化、糖化、または他のプロセスなどによるさらなる処理によって複合糖類を分解することから得られる前または後に発酵性炭素源を含有する原料を意味する。原料は、バイオマスを含むかまたはバイオマスに由来する。好適な原料としては、以下に限定はされないが、ライ麦、小麦、トウモロコシ、トウモロコシマッシュ、サトウキビ、サトウキビマッシュ、大麦、セルロース系材料、リグノセルロース系材料、またはそれらの混合物が挙げられる。「原料油」に言及される場合、この用語が、所与の原料から生成される油を包含することが理解されよう。   As used herein, “raw material” is a raw material in a fermentation process that contains a fermentable carbon source with or without undissolved solids, and where applicable, the fermentable carbon source is starch. Means a raw material that contains a fermentable carbon source either before or after it has been released from or obtained from the decomposition of complex saccharides by further processing, such as by liquefaction, saccharification, or other processes. The raw material includes or is derived from biomass. Suitable raw materials include, but are not limited to, rye, wheat, corn, corn mash, sugar cane, sugar cane mash, barley, cellulosic material, lignocellulosic material, or mixtures thereof. When referring to “feed oil”, it will be understood that this term encompasses oil produced from a given feed.

本明細書において使用される際の「発酵培地」は、水と、糖類と、溶解固体と、任意にアルコールを生成する微生物と、生成物アルコールと、存在する微生物による、アルコール、水、および二酸化炭素(CO)への糖類の反応によって生成物アルコールが作製される発酵槽中に保持される材料の全ての他の成分との混合物を意味する。場合により、本明細書において使用される際の「発酵ブロス」および「発酵された混合物」という用語は、「発酵培地」と同義に使用することができる。 As used herein, a “fermentation medium” refers to water, sugars, dissolved solids, optionally microorganisms that produce alcohol, product alcohol, and alcohol, water, and dioxide produced by microorganisms present. By means of a mixture of all the other ingredients of the material retained in the fermentor in which the product alcohol is made by the reaction of sugars to carbon (CO 2 ). In some cases, the terms “fermentation broth” and “fermented mixture” as used herein may be used interchangeably with “fermentation medium”.

本明細書において使用される際の「発酵性炭素源」または「発酵性炭素基質」は、発酵アルコールを生成するための、本明細書に開示される微生物によって代謝されることが可能な炭素源を意味する。好適な発酵性炭素源としては、以下に限定はされないが、グルコースまたはフルクトースなどの単糖類;ラクトースまたはスクロースなどの二糖類;オリゴ糖;でんぷんまたはセルロースなどの多糖類;キシロースおよびアラビノースなどのC5糖類;メタンを含む一炭素基質;およびそれらの混合物が挙げられる。   A “fermentable carbon source” or “fermentable carbon substrate” as used herein is a carbon source that can be metabolized by the microorganisms disclosed herein to produce fermented alcohol. Means. Suitable fermentable carbon sources include, but are not limited to, monosaccharides such as glucose or fructose; disaccharides such as lactose or sucrose; oligosaccharides; polysaccharides such as starch or cellulose; C5 saccharides such as xylose and arabinose. Monocarbon substrates containing methane; and mixtures thereof.

本明細書において使用される際の「発酵性糖」は、発酵アルコールを生成するための、本明細書に開示される微生物によって代謝されることが可能な1種以上の糖類を指す。   “Fermentable sugar” as used herein refers to one or more saccharides that can be metabolized by the microorganisms disclosed herein to produce fermented alcohol.

本明細書において使用される際の「発酵槽」は、発酵反応が行われ、それによって、ブタノールなどの生成物アルコールが糖類から作製される槽を意味する。   A “fermentor” as used herein means a tank in which a fermentation reaction takes place, whereby a product alcohol such as butanol is made from sugars.

本明細書において使用される際の「液化槽」は、液化が行われる槽を意味する。液化は、オリゴ糖が原料から遊離されるプロセスである。原料がトウモロコシである、ある実施形態において、オリゴ糖は、液化中にトウモロコシでんぷん含有物から遊離される。   As used herein, “liquefaction tank” means a tank in which liquefaction is performed. Liquefaction is a process in which oligosaccharides are released from raw materials. In certain embodiments where the feedstock is corn, the oligosaccharide is released from the corn starch content during liquefaction.

本明細書において使用される際の「糖化槽」は、糖化(すなわち、オリゴ糖の単糖類への分解)が行われる槽を意味する。発酵および糖化が同時に行われる場合、糖化槽および発酵槽は、同じ槽であってもよい。   As used herein, “saccharification tank” means a tank in which saccharification (ie, decomposition of oligosaccharides into monosaccharides) takes place. When fermentation and saccharification are performed simultaneously, the saccharification tank and the fermentation tank may be the same tank.

本明細書において使用される際の「糖」は、オリゴ糖、二糖類、単糖類、および/またはそれらの混合物を指す。「糖」という用語は、でんぷん、デキストラン、グリコーゲン、セルロース、ペントサン、ならびに糖類を含む炭水化物も含む。   “Sugar” as used herein refers to oligosaccharides, disaccharides, monosaccharides, and / or mixtures thereof. The term “sugar” also includes starch, dextran, glycogen, cellulose, pentosan, and carbohydrates including sugars.

本明細書において使用される際の「糖化酵素」は、多糖類および/またはオリゴ糖、例えば、グリコーゲン、またはでんぷんのα−1,4−グルコシド結合を加水分解することが可能な1種以上の酵素を意味する。糖化酵素は、セルロース系またはリグノセルロース系材料を加水分解することが可能な酵素も含み得る。   As used herein, a “saccharifying enzyme” refers to one or more polysaccharides and / or oligosaccharides such as glycogen or starch that can hydrolyze α-1,4-glucoside bonds. Means an enzyme. Saccharifying enzymes may also include enzymes capable of hydrolyzing cellulosic or lignocellulosic materials.

本明細書において使用される際の「非溶解固体」は、原料の非発酵性部分、例えば、胚芽、繊維、およびグルテンを意味する。例えば、原料の非発酵性部分は、原料の固体として残る部分を含み、発酵ブロスから液体を吸収し得る。   As used herein, “non-dissolved solid” means non-fermentable portions of raw materials, such as germs, fibers, and gluten. For example, the non-fermentable portion of the feed includes the portion that remains as a solid of the feed and can absorb liquid from the fermentation broth.

本明細書において使用される際の可溶物含有乾燥穀類蒸留粕(DDGS)は、原料またはバイオマスの発酵(例えば、生成物アルコールを生成する穀類または穀類混合物の発酵)からの副産物または副生成物を指す。ある実施形態において、DDGSは、生成物アルコール(例えば、ブタノール、イソブタノールなど)を作製する方法から生成される動物飼料製品も指す。   Soluble-containing dry cereal distillers (DDGS) as used herein are by-products or by-products from fermentation of raw materials or biomass (eg, fermentation of cereals or cereal mixtures to produce product alcohol). Point to. In certain embodiments, DDGS also refers to animal feed products produced from methods of making product alcohols (eg, butanol, isobutanol, etc.).

本明細書において使用される際の「生成物アルコール」は、発酵性炭素基質の供給源としてバイオマスを用いる発酵プロセスにおいて微生物によって生成され得る任意のアルコールを指す。生成物アルコールとしては、以下に限定はされないが、C〜Cのアルキルアルコールが挙げられる。ある実施形態において、生成物アルコールはC〜Cのアルキルアルコールである。他の実施形態において、生成物アルコールはC〜Cのアルキルアルコールである。C〜Cのアルキルアルコールとしては、以下に限定はされないが、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、およびペンタノールが挙げられることが理解されよう。同様に、C〜Cのアルキルアルコールとしては、以下に限定はされないが、エタノール、プロパノール、ブタノール、およびペンタノールが挙げられる。「アルコール」はまた、生成物アルコールに関連して本明細書において使用される。 “Product alcohol” as used herein refers to any alcohol that can be produced by a microorganism in a fermentation process that uses biomass as a source of fermentable carbon substrate. Product alcohols include, but are not limited to, C 1 -C 8 alkyl alcohols. In certain embodiments, the product alcohol is an alkyl alcohol of C 2 -C 8. In other embodiments, the product alcohol is an alkyl alcohol of C 2 -C 5. It will be appreciated that C 1 -C 8 alkyl alcohols include, but are not limited to, methanol, ethanol, propanol, butanol, and pentanol. Similarly, the alkyl alcohol C 2 -C 8, but are not limited to, ethanol, propanol, butanol, and pentanol. “Alcohol” is also used herein in connection with the product alcohol.

本明細書において使用される際の「ブタノール」は、特に、ブタノール異性体1−ブタノール(1−BuOH)、2−ブタノール(2−BuOH)、tert−ブタノール(t−BuOH)、および/またはイソブタノール(iBuOHまたはi−BuOHまたはI−BUOH、2−メチル−1−プロパノールとしても知られている)を、個々にまたはそれらの混合物として指す。場合により、ブタノールのエステルに言及される場合、「ブチルエステル」および「ブタノールエステル」という用語は、同義に使用することができる。   “Butanol” as used herein is notably the butanol isomers 1-butanol (1-BuOH), 2-butanol (2-BuOH), tert-butanol (t-BuOH), and / or isoforms. Butanol (iBuOH or i-BuOH or I-BUOH, also known as 2-methyl-1-propanol) is referred to individually or as a mixture thereof. Optionally, when referring to esters of butanol, the terms “butyl ester” and “butanol ester” can be used interchangeably.

本明細書において使用される際の「プロパノール」は、プロパノール異性体イソプロパノールまたは1−プロパノールを指す。   “Propanol” as used herein refers to the propanol isomer isopropanol or 1-propanol.

本明細書において使用される際の「ペンタノール」は、ペンタノール異性体1−ペンタノール、3−メチル−1−ブタノール、2−メチル−1−ブタノール、2,2−ジメチル−1−プロパノール、3−ペンタノール、2−ペンタノール、3−メチル−2−ブタノール、または2−メチル−2−ブタノールを指す。   “Pentanol” as used herein refers to the pentanol isomers 1-pentanol, 3-methyl-1-butanol, 2-methyl-1-butanol, 2,2-dimethyl-1-propanol, It refers to 3-pentanol, 2-pentanol, 3-methyl-2-butanol, or 2-methyl-2-butanol.

本明細書において使用される際の「アルコール当量」という用語は、アルコールエステルの完全な加水分解および所定の量のアルコールエステルからのアルコールのその後の回収によって得られるであろうアルコールの重量を指す。   The term “alcohol equivalent” as used herein refers to the weight of alcohol that would be obtained by complete hydrolysis of the alcohol ester and subsequent recovery of the alcohol from a given amount of alcohol ester.

本明細書において使用される際の「水相力価」という用語は、発酵ブロス中の特定のアルコール(例えば、ブタノール)の濃度を指す。   The term “water phase titer” as used herein refers to the concentration of a particular alcohol (eg, butanol) in the fermentation broth.

本明細書において使用される際の「有効力価」という用語は、発酵によって生成される特定のアルコール(例えば、ブタノール)または発酵培地のリットル当たりの、アルコールエステル化によって生成されるアルコールエステルのアルコール当量の総量を指す。例えば、発酵の単位体積におけるブタノールの有効力価は:(i)発酵培地中のブタノールの量;(ii)有機抽出剤から回収されるブタノールの量;(iii)ガスストリッピングが使用される場合、気相から回収されるブタノールの量;および(iv)有機相または水相中のブチルエステルのアルコール当量を含む。   As used herein, the term “effective titer” refers to a specific alcohol produced by fermentation (eg, butanol) or an alcohol ester alcohol produced by alcohol esterification per liter of fermentation medium. Refers to the total amount of equivalents. For example, the effective titer of butanol in a unit volume of fermentation is: (i) the amount of butanol in the fermentation medium; (ii) the amount of butanol recovered from the organic extractant; (iii) where gas stripping is used The amount of butanol recovered from the gas phase; and (iv) the alcohol equivalent of the butyl ester in the organic or aqueous phase.

本明細書において使用される際の「有効率(effective rate)」という用語は、有効力価を発酵時間で除算した値である。   The term “effective rate” as used herein is the value obtained by dividing the effective titer by the fermentation time.

本明細書において使用される際の「有効収量」という用語は、消費されるグルコースのグラム当たり生成される生成物アルコールの合計グラムである。   The term “effective yield” as used herein is the total grams of product alcohol produced per gram of glucose consumed.

本明細書において使用される際の「原位置生成物除去(ISPR)」は、生成物が生成される際に、生物学的プロセスにおける生成物濃度を制御するために、発酵などの生物学的プロセスから特定の発酵生成物を選択的に除去することを意味する。   As used herein, “in situ product removal (ISPR)” refers to biological, such as fermentation, to control product concentration in a biological process as the product is produced. It means selectively removing a specific fermentation product from the process.

本明細書において使用される際の「抽出剤」または「ISPR抽出剤」は、ブタノールなどの任意の生成物アルコールを抽出するのに使用され、または生成物アルコールおよびカルボン酸または脂質から触媒によって生成される任意の生成物アルコールエステルを抽出するのに使用される有機溶媒を意味する。場合により、本明細書において使用される際の「溶媒」という用語は、「抽出剤」と同義に使用することができる。本明細書に記載される方法では、抽出剤は水不混和性である。   “Extractant” or “ISPR extractant” as used herein is used to extract any product alcohol, such as butanol, or produced catalytically from product alcohol and carboxylic acid or lipid. Means any organic solvent used to extract any product alcohol ester. In some cases, the term “solvent” as used herein may be used interchangeably with “extractant”. In the methods described herein, the extractant is water immiscible.

「水不混和性」または「不溶性」という用語は、1つの液相を形成するように、発酵ブロスなどの水溶液と混合することができない抽出剤または溶媒などの化学成分を指す。   The term “water-immiscible” or “insoluble” refers to a chemical component such as an extractant or solvent that cannot be mixed with an aqueous solution, such as a fermentation broth, to form one liquid phase.

本明細書において使用される際の「水相」という用語は、発酵ブロスを水不混和性有機抽出剤と接触させることによって得られる二相混合物の水相を指す。発酵抽出を含む本明細書に記載されるプロセスの一実施形態において、「発酵ブロス」という用語は、この場合、二相性発酵抽出における水相を特に指す。   The term “aqueous phase” as used herein refers to the aqueous phase of a two-phase mixture obtained by contacting a fermentation broth with a water-immiscible organic extractant. In one embodiment of the process described herein involving a fermentation extraction, the term “fermentation broth” in this case specifically refers to the aqueous phase in a biphasic fermentation extraction.

本明細書において使用される際の「有機相」という用語は、発酵ブロスを水不混和性有機抽出剤と接触させることによって得られる二相混合物の非水相を指す。   The term “organic phase” as used herein refers to the non-aqueous phase of a two-phase mixture obtained by contacting a fermentation broth with a water-immiscible organic extractant.

本明細書において使用される際の「カルボン酸」という用語は、一般化学式−COOH(式中、炭素原子が、カルボニル基(−C=O)を構成するために二重結合によって酸素原子に結合され、単結合によってヒドロキシル基(−OH)に結合される)で表される任意の有機化合物を指す。カルボン酸は、プロトン化したカルボン酸の形態、カルボン酸の塩の形態(例えば、アンモニウム塩、ナトリウム塩、またはカリウム塩)、またはプロトン化したカルボン酸とカルボン酸の塩との混合物としての形態であってもよい。カルボン酸という用語は、単一の化学種(例えば、オレイン酸)または例えば、バイオマス由来の脂肪酸エステルまたはトリグリセリド、ジグリセリド、モノグリセリド、およびリン脂質の加水分解によって生成され得るカルボン酸の混合物を表し得る。   The term “carboxylic acid” as used herein refers to the general chemical formula —COOH, where a carbon atom is bonded to an oxygen atom by a double bond to form a carbonyl group (—C═O). And any organic compound represented by a single bond to a hydroxyl group (—OH). The carboxylic acid may be in the form of a protonated carboxylic acid, a salt of a carboxylic acid (eg, an ammonium salt, a sodium salt, or a potassium salt), or a mixture of a protonated carboxylic acid and a salt of a carboxylic acid. There may be. The term carboxylic acid can refer to a single chemical species (eg, oleic acid) or a mixture of carboxylic acids that can be produced by hydrolysis of, for example, biomass-derived fatty acid esters or triglycerides, diglycerides, monoglycerides, and phospholipids.

本明細書において使用される際の「脂肪酸」という用語は、飽和または不飽和のいずれかである、C〜C28の炭素原子(最も一般的にはC12〜C24の炭素原子)を有するカルボン酸(例えば、脂肪族モノカルボン酸)を指す。脂肪酸はまた、分枝鎖状または非分枝鎖状であってもよい。脂肪酸は、動物性または植物性脂肪、油、またはワックスに由来するか、あるいはそれらの中にエステル化された形態で含まれ得る。脂肪酸は、脂肪および脂肪油中のグリセリドの形態で天然に存在するものであってもよく、あるいは脂肪の加水分解によってまたは合成によって得られる。脂肪酸という用語は、単一の化学種または脂肪酸の混合物を表し得る。さらに、脂肪酸という用語は、遊離脂肪酸も包含する。 As used herein, the term “fatty acid” refers to a C 4 to C 28 carbon atom (most commonly a C 12 to C 24 carbon atom) that is either saturated or unsaturated. The carboxylic acid (for example, aliphatic monocarboxylic acid) which has. The fatty acids may also be branched or unbranched. Fatty acids may be derived from animal or vegetable fats, oils, or waxes, or included in esterified forms therein. Fatty acids may be naturally occurring in the form of glycerides in fats and fatty oils, or are obtained by hydrolysis of fats or synthetically. The term fatty acid can refer to a single chemical species or a mixture of fatty acids. Furthermore, the term fatty acid also encompasses free fatty acids.

本明細書において使用される際の「脂肪アルコール」という用語は、飽和または不飽和のいずれかである、C〜C22の炭素原子の脂肪族鎖を有するアルコールを指す。 The term “fatty alcohol” as used herein refers to an alcohol having an aliphatic chain of C 4 to C 22 carbon atoms, either saturated or unsaturated.

本明細書において使用される際の「脂肪アルデヒド」という用語は、飽和または不飽和のいずれかである、C〜C22の炭素原子の脂肪族鎖を有するアルデヒドを指す。 The term “fatty aldehyde” as used herein refers to an aldehyde having an aliphatic chain of C 4 to C 22 carbon atoms, either saturated or unsaturated.

本明細書において使用される際の「脂肪アミド」という用語は、飽和または不飽和のいずれかである、C〜C22の炭素原子の脂肪族長鎖を有するアミドを指す。 The term “fatty amide” as used herein refers to an amide having an aliphatic long chain of C 4 to C 22 carbon atoms, either saturated or unsaturated.

本明細書において使用される際の「脂肪酸エステル」という用語は、飽和または不飽和のいずれかである、C〜C22の炭素原子の脂肪族長鎖を有するエステルを指す。 The term “fatty acid ester” as used herein refers to an ester having an aliphatic long chain of C 4 to C 22 carbon atoms, either saturated or unsaturated.

本明細書において使用される際の「天然油」は、植物(例えば、バイオマス)または動物から得られる脂質を指す。本明細書において使用される際の「植物由来油」は、特に植物から得られる脂質を指す。場合により、「脂質」は、「油」および「アシルグリセリド」と同義に使用することができる。天然油としては、以下に限定はされないが、獣脂、トウモロコシ油、キャノーラ油、カプリン酸/カプリル酸トリグリセリド、ヒマシ油、ヤシ油、綿実油、魚油、ホホバ油、ラード、亜麻仁油、牛脚油、オイチシカ油、パーム油、ピーナッツ油、ナタネ油、米油、ベニバナ油、大豆油、ヒマワリ油、キリ油、ジャトロファ油、および植物油ブレンドが挙げられる。   “Natural oil” as used herein refers to lipids obtained from plants (eg, biomass) or animals. A “plant-derived oil” as used herein refers to a lipid, particularly obtained from plants. In some cases, “lipid” can be used interchangeably with “oil” and “acylglyceride”. Natural oils include, but are not limited to, tallow, corn oil, canola oil, capric acid / caprylic acid triglyceride, castor oil, coconut oil, cottonseed oil, fish oil, jojoba oil, lard, linseed oil, cow leg oil, yew deer Oil, palm oil, peanut oil, rapeseed oil, rice oil, safflower oil, soybean oil, sunflower oil, kiri oil, jatropha oil, and vegetable oil blends.

本明細書において使用される際の「分離」という用語は、「回収」と同義であり、初期混合物から化学化合物を除去して、初期混合物中の化合物の純度または濃度より高い純度またはより高い濃度の化合物を得ることを指す。   As used herein, the term “separation” is synonymous with “recovery” and removes chemical compounds from the initial mixture to give a purity or higher concentration than the purity or concentration of the compounds in the initial mixture. To obtain a compound of

本明細書において使用される際の「ブタノール生合成経路」という用語は、1−ブタノール、2−ブタノール、またはイソブタノールを生成するための酵素経路を指す。   The term “butanol biosynthetic pathway” as used herein refers to an enzymatic pathway for producing 1-butanol, 2-butanol, or isobutanol.

本明細書において使用される際の「1−ブタノール生合成経路」という用語は、アセチル−補酵素A(アセチル−CoA)から1−ブタノールを生成するための酵素経路を指す。   The term “1-butanol biosynthetic pathway” as used herein refers to an enzymatic pathway for producing 1-butanol from acetyl-coenzyme A (acetyl-CoA).

本明細書において使用される際の「2−ブタノール生合成経路」という用語は、ピルビン酸塩から2−ブタノールを生成するための酵素経路を指す。   The term “2-butanol biosynthetic pathway” as used herein refers to an enzymatic pathway for the production of 2-butanol from pyruvate.

本明細書において使用される際の「イソブタノール生合成経路」という用語は、ピルビン酸塩からイソブタノールを生成するための酵素経路を指す。   The term “isobutanol biosynthetic pathway” as used herein refers to an enzymatic pathway for the production of isobutanol from pyruvate.

「遺伝子」という用語は、任意に、コード配列の前の調節配列(5’非コード配列)および後の調節配列(3’非コード配列)を含む、特定のタンパク質として発現可能な核酸断片を指す。「天然遺伝子」は、それ自体の調節配列を有する自然に見出される遺伝子を指す。「キメラ遺伝子」は、自然に一緒に見出されない調節配列およびコード配列を含む、天然遺伝子ではない(すなわち、その天然状態から改変されるかまたは別の源に由来する)任意の遺伝子を指す。したがって、キメラ遺伝子は、異なる源に由来する調節配列およびコード配列または同じ源に由来するが、自然に見出されるのとは異なる様式で配置される調節配列およびコード配列を含み得る。「内在性遺伝子」は、生物のゲノム内のその自然な位置にある天然遺伝子を指す。「外来遺伝子」または「異種遺伝子」は、宿主生物の天然遺伝子として通常見出されないが、遺伝子導入によって宿主生物に導入される遺伝子を指す。外来遺伝子は、非天然生物に挿入された天然遺伝子またはキメラ遺伝子を含み得る。   The term “gene” refers to a nucleic acid fragment that can be expressed as a particular protein, optionally including regulatory sequences preceding (5 ′ non-coding sequences) and subsequent regulatory sequences (3 ′ non-coding sequences) of the coding sequence. . “Native gene” refers to a gene as found in nature with its own regulatory sequences. “Chimeric gene” refers to any gene that is not a native gene (ie, has been modified from its native state or derived from another source), including regulatory and coding sequences that are not found together in nature. Thus, a chimeric gene may comprise regulatory and coding sequences that are derived from different sources or derived from the same source, but are arranged in a manner different from that found in nature. “Endogenous gene” refers to a native gene in its natural location in the genome of an organism. A “foreign gene” or “heterologous gene” refers to a gene that is not normally found as a natural gene in the host organism, but is introduced into the host organism by gene transfer. A foreign gene can include a natural gene or a chimeric gene inserted into a non-native organism.

本明細書において使用される際の「コード領域」という用語は、特定のアミノ酸配列をコードするDNA配列を指す。「好適な調節配列」は、コード配列の上流に位置するヌクレオチド配列(5’非コード配列)、内部に位置するヌクレオチド配列、または下流に位置するヌクレオチド配列(3’非コード配列)を指し、関連するコード配列の転写、RNAプロセシングまたは安定性、あるいは翻訳に影響を与える。調節配列としては、プロモーター、翻訳リーダー配列、イントロン、ポリアデニル化認識配列、RNAプロセシング部位、エフェクター結合部位、およびステム・ループ構造が挙げられる。   The term “coding region” as used herein refers to a DNA sequence that codes for a specific amino acid sequence. “Suitable regulatory sequence” refers to a nucleotide sequence located upstream of a coding sequence (5 ′ non-coding sequence), a nucleotide sequence located internally, or a nucleotide sequence located downstream (3 ′ non-coding sequence) and related Affects the transcription, RNA processing or stability, or translation of the coding sequence. Regulatory sequences include promoters, translation leader sequences, introns, polyadenylation recognition sequences, RNA processing sites, effector binding sites, and stem loop structures.

「コドン最適化」という用語は、様々な宿主の形質転換のための核酸分子の遺伝子またはコード領域に言及する場合、DNAによってコードされるポリペプチドを変化させずに、宿主生物の典型的なコドン使用を反映するように、核酸分子の遺伝子またはコード領域におけるコドンの改変を指す。コドン最適化は、当業者の技能の範囲内である。   The term “codon optimization” refers to the typical codons of a host organism without changing the polypeptide encoded by the DNA when referring to the genes or coding regions of the nucleic acid molecule for transformation of various hosts. Refers to a codon modification in the gene or coding region of a nucleic acid molecule to reflect its use. Codon optimization is within the skill of one of ordinary skill in the art.

「ポリヌクレオチド」という用語は、1つの核酸ならびに複数の核酸を包含することが意図され、核酸分子または構築物、例えば、メッセンジャーRNA(mRNA)またはプラスミドDNA(pDNA)を指す。本明細書において使用される際の「遺伝子」は、ポリヌクレオチドである。ポリヌクレオチドは、非翻訳5’および3’配列ならびにコード配列を含む、完全長cDNA配列またはその断片のヌクレオチド配列を含み得る。ポリヌクレオチドは、非修飾RNAまたはDNAあるいは修飾されたRNAまたはDNA(例えば、異種DNA)であり得る、任意のポリリボヌクレオチドまたはポリデオキシリボヌクレオチドから構成され得る。例えば、ポリヌクレオチドは、一本鎖および二本鎖DNA、一本鎖および二本鎖領域の混合であるDNA、一本鎖および二本鎖RNA、および一本鎖および二本鎖領域の混合であるRNA、一本鎖または、より典型的に、二本鎖または一本鎖および二本鎖領域の混合であり得るDNAおよびRNAを含む混成分子から構成され得る。「ポリヌクレオチド」は、化学的に、酵素的に、または代謝的に修飾された形態を包含する。   The term “polynucleotide” is intended to encompass a nucleic acid as well as a plurality of nucleic acids, and refers to a nucleic acid molecule or construct, eg, messenger RNA (mRNA) or plasmid DNA (pDNA). A “gene” as used herein is a polynucleotide. A polynucleotide may comprise the nucleotide sequence of a full-length cDNA sequence or a fragment thereof, including untranslated 5 'and 3' sequences and a coding sequence. A polynucleotide can be composed of any polyribonucleotide or polydeoxyribonucleotide, which can be unmodified RNA or DNA or modified RNA or DNA (eg, heterologous DNA). For example, a polynucleotide can be a single-stranded and double-stranded DNA, a DNA that is a mixture of single-stranded and double-stranded regions, a single-stranded and double-stranded RNA, and a mixture of single-stranded and double-stranded regions. It can consist of a single component, a single component, or more typically a mixed component comprising DNA and RNA, which can be double stranded or a mixture of single and double stranded regions. “Polynucleotide” embraces chemically, enzymatically or metabolically modified forms.

ポリヌクレオチド配列は、その自然環境から取り出された「単離された(isolated)」ものとして言及され得る。例えば、ベクターに含まれるジヒドロキシ酸デヒドラターゼ活性を有するポリペプチドまたはポリペプチド断片をコードする異種のポリヌクレオチドは、本発明の目的のために単離されると考えられる。単離されたポリヌクレオチドの他の例としては、溶液中の異種宿主細胞あるいは(部分的にまたは実質的に)精製されたポリヌクレオチド中に維持される組み換えポリヌクレオチドが挙げられる。本発明に係る単離されたポリヌクレオチドまたは核酸は、合成により産生されるこのような分子をさらに含む。DNAのポリマーの形態の単離されたポリヌクレオチド断片は、cDNA、ゲノムDNA、または合成DNAの1つ以上のセグメントを含み得る。   A polynucleotide sequence may be referred to as being “isolated” removed from its natural environment. For example, a heterologous polynucleotide encoding a polypeptide or polypeptide fragment having dihydroxy acid dehydratase activity contained in a vector is considered isolated for the purposes of the present invention. Other examples of isolated polynucleotides include recombinant polynucleotides maintained in heterologous host cells in solution or (partially or substantially) purified polynucleotides. Isolated polynucleotides or nucleic acids according to the present invention further include such molecules produced synthetically. An isolated polynucleotide fragment in the form of a polymer of DNA can include one or more segments of cDNA, genomic DNA, or synthetic DNA.

本明細書において使用される際の「ポリペプチド」という用語は、1つの「ポリペプチド」ならびに複数の「ポリペプチド」を包含することが意図され、アミド結合(ペプチド結合としても知られている)によって線状に結合されるモノマー(アミノ酸)から構成される分子を指す。「ポリペプチド」という用語は、2つ以上のアミノ酸の任意の1つまたは複数の鎖を指し、特定の長さの産物を指すものではない。したがって、ペプチド、ジペプチド、トリペプチド、オリゴペプチド、「タンパク質」、「アミノ酸鎖」あるいは2つ以上のアミノ酸の1つまたは複数の鎖を指すのに使用される任意の他の用語は、「ポリペプチド」の定義内に含まれ、「ポリペプチド」という用語は、これらの用語のいずれかの代わりに、すなわちこれらの用語と同義に使用することができる。ポリペプチドは、天然の生物学的供給源に由来しても、または組み換え技術によって産生されてもよいが、指定の核酸配列から必ずしも翻訳されるわけではない。ポリペプチドは、化学合成を含む任意の方法で生成され得る。   The term “polypeptide” as used herein is intended to encompass a single “polypeptide” as well as a plurality of “polypeptides”, and an amide bond (also known as a peptide bond). Refers to a molecule composed of monomers (amino acids) linearly linked by The term “polypeptide” refers to any one or more chains of two or more amino acids, and does not refer to a product of a particular length. Thus, a peptide, dipeptide, tripeptide, oligopeptide, “protein”, “amino acid chain” or any other term used to refer to one or more chains of two or more amino acids is “polypeptide” The term “polypeptide” can be used in place of any of these terms, ie, synonymously with these terms. A polypeptide may be derived from a natural biological source or produced by recombinant techniques, but is not necessarily translated from a designated nucleic acid sequence. Polypeptides can be produced by any method including chemical synthesis.

「単離された」ポリペプチドまたはその断片、その変異体、または誘導体とは、その自然環境にないポリペプチドが意図される。精製の具体的なレベルは必要とされない。例えば、単離されたポリペプチドは、その天然または自然環境から取り出され得る。宿主細胞中で発現される、組み換えによって産生されたポリペプチドおよびタンパク質は、任意の好適な技術によって、分離、分画、または部分的にまたは実質的に精製された天然または組み換えポリペプチドであるように、本発明の目的のために単離されると考えられる。   By “isolated” polypeptide or fragment, variant or derivative thereof is intended a polypeptide that is not in its natural environment. No specific level of purification is required. For example, an isolated polypeptide can be removed from its natural or natural environment. Recombinantly produced polypeptides and proteins expressed in host cells appear to be natural or recombinant polypeptides that are separated, fractionated, or partially or substantially purified by any suitable technique. It is considered isolated for the purposes of the present invention.

本明細書において使用される際の「組み換え微生物」は、例えば、ブタノールなどのアルコールを生成するための生合成経路などの生合成経路を含むように宿主細胞を改変することによる、組み換えDNA技術の使用によって改変される、細菌または酵母などの微生物を指す。   A “recombinant microorganism” as used herein refers to recombinant DNA technology by modifying a host cell to include a biosynthetic pathway, such as, for example, a biosynthetic pathway for producing an alcohol such as butanol. Refers to microorganisms such as bacteria or yeast that are modified by use.

本発明は、微生物に対する生成物アルコール(ブタノールなど)の毒性作用を減少させる手段として、生成物アルコールを発酵培地とISPR抽出剤とに分液することを必要としない代替的な抽出発酵方法の必要性を満たす。本発明は、ブタノールなどのアルコールを生成するための方法であって、生成物アルコールが、微生物に対する毒性が低くなり得るアルコールエステルへと転化され、ここで、発酵生成物抽出剤の分配係数の低下の同時の減少が実現され、アルコール(発酵培地からの分離後にアルコールに再び転化され得る遊離アルコールとアルコールエステルとの組合せとして)の生成収率の改良をもたらす方法を提供することによって、発酵生成物ISPR抽出剤の分配係数の低下を抑える必要性も満たす。さらに、本明細書の方法を、既存の方法(例えば、固体除去)と組み合わせて、経済的および環境的に有利に生成物除去を増加させることができるように、本発明は、別のアルコール生成物除去方法の欠点に対する解決法を提供する。したがって、本発明は、以下の実施形態の説明によって明らかになるであろうように、さらなる関連する利点を提供する。   The present invention requires an alternative extractive fermentation process that does not require separating the product alcohol into a fermentation medium and ISPR extractant as a means of reducing the toxic effects of product alcohol (such as butanol) on microorganisms. Satisfy sex. The present invention is a method for producing an alcohol, such as butanol, wherein the product alcohol is converted to an alcohol ester that can be less toxic to microorganisms, where the partition coefficient of the fermentation product extractant is reduced. Of the fermentation product by providing a method that results in an improved production yield of alcohol (as a combination of a free alcohol and an alcohol ester that can be converted back to alcohol after separation from the fermentation medium). It also meets the need to suppress a decrease in ISPP extractant partition coefficient. In addition, the present invention provides another alcohol production so that the methods herein can be combined with existing methods (eg, solids removal) to increase product removal in an economical and environmentally beneficial manner. Provides a solution to the disadvantages of the object removal method. Accordingly, the present invention provides further related advantages as will become apparent from the description of the embodiments below.

本発明は、カルボン酸とともにアルコールをエステル化し、得られたアルコールエステルを発酵培地から抽出することによって、発酵培地からアルコールを除去するための方法であって、その後、アルコールをアルコールエステルから回収することができる方法を提供する。酸は、遊離脂肪酸として直接発酵培地に加えられてもよく、または油から誘導されてもよい。本発明は、原料に由来する油を、アルコールのエステル化に使用することができ、および/またはアルコールエステルを抽出するためのISPR抽出剤またはISPR抽出剤の成分として働き得るカルボン酸へと加水分解することによって、アルコール発酵プロセスから油を除去するかまたは減少させるための方法も提供する。   The present invention is a method for removing alcohol from a fermentation medium by esterifying the alcohol with a carboxylic acid and extracting the resulting alcohol ester from the fermentation medium, after which the alcohol is recovered from the alcohol ester. Provide a way to The acid may be added directly to the fermentation medium as a free fatty acid or may be derived from oil. The present invention hydrolyzes oils derived from raw materials into carboxylic acids that can be used for esterification of alcohols and / or can serve as ISPR extractants or ISPR extractants components to extract alcohol esters This also provides a method for removing or reducing oil from the alcohol fermentation process.

反応系中に存在する水の量の減少、あるいは単一または複数の非水性溶媒を使用する反応系の利用が、リパーゼなどの酵素によって触媒される場合のカルボン酸によるアルコールのエステル化に通常必要とされてきた。リパーゼ酵素が、発酵性炭素源の発酵の際のカルボン酸による生成物アルコールのエステル化を効果的に触媒して、生成物アルコールを生成することができるという意外な発見が本明細書に記載されている。発酵の際のカルボン酸による生成物アルコールのエステル化により、発酵性能を改良することができるという意外な発見も本明細書に記載されている。それは、例えば、エステル形態で生成される生成物アルコール(例えば、ブタノール)を捕捉することによって、水相中の生成物アルコールの濃度を効果的に低下させ、したがって、グルコース消費および生成物生成に対する生成物アルコールの毒性作用を軽減する。   Reduction of the amount of water present in the reaction system, or the use of a reaction system that uses one or more non-aqueous solvents, is usually required for esterification of alcohols with carboxylic acids when catalyzed by enzymes such as lipases It has been said. The surprising discovery that a lipase enzyme can effectively catalyze the esterification of a product alcohol by a carboxylic acid during fermentation of a fermentable carbon source to produce a product alcohol is described herein. ing. The surprising discovery that fermentation performance can be improved by esterification of the product alcohol with carboxylic acid during fermentation is also described herein. It effectively reduces the concentration of product alcohol in the aqueous phase, for example, by capturing product alcohol (eg, butanol) produced in ester form, thus producing for glucose consumption and product production Reduce the toxic effects of alcohol.

本発明は、図を参照して説明される。図1は、本発明の一実施形態に係る、エタノールまたはブタノールなどの発酵アルコールの生成のための例示的なプロセス流れ図を示す。図示されるように、原料12は、液化槽10の入口に導入され、液化されて、原料スラリー16が生成され得る。原料12は、発酵性炭素基質(例えば、グルコースなどの発酵性糖)を供給する加水分解性多糖類を含有し、以下に限定はされないが、ライ麦、小麦、サトウキビまたはトウモロコシなどのバイオマスであり得るか、あるいはバイオマスに由来し得る。ある実施形態において、原料12は、分画されたバイオマスの1種以上の成分であり得、他の実施形態において、原料12は、粉砕された、分画されていないバイオマスであり得る。ある実施形態において、原料12は、乾式粉砕された、分画されていないトウモロコシの実などのトウモロコシであり得、非溶解粒子は、胚芽、繊維、およびグルテンを含み得る。非溶解固体は、原料12の非発酵性部分である。図に示される実施形態を参照した本明細書における説明のために、原料12は、非溶解固体が分離されていない、粉砕された、分画されていないトウモロコシであるものとして説明されることが多い。しかしながら、当業者に明らかなように、本明細書に記載される例示的な方法およびシステムは、分画されるか否かにかかわらず様々な原料向けに変更することができることを理解されたい。さらに、当業者が理解することができるように、原料含量(例えば、トウモロコシ含量)を最大にすると、糖含量ならびに生成物力価を最大にすることができる。ある実施形態において、原料12は、高オレイン酸トウモロコシであり得るため、それに由来するトウモロコシ油は、少なくとも約55重量%のオレイン酸のオレイン酸含量を有する高オレイン酸トウモロコシ油である。ある実施形態において、約24重量%である通常のトウモロコシ油中のオレイン酸含量と比較して、高オレイン酸トウモロコシ油中のオレイン酸含量は、最大で約65重量%であり得る。油の加水分解により、発酵ブロスと接触させるための高いオレイン酸含量を有する遊離脂肪酸が得られるため、高オレイン酸油は、本発明の方法に使用するのにいくつかの利点を提供し得る。   The invention will now be described with reference to the figures. FIG. 1 illustrates an exemplary process flow diagram for the production of a fermented alcohol such as ethanol or butanol, according to one embodiment of the present invention. As shown in the figure, the raw material 12 can be introduced into the inlet of the liquefaction tank 10 and liquefied to produce a raw material slurry 16. The raw material 12 contains a hydrolyzable polysaccharide that provides a fermentable carbon substrate (eg, a fermentable sugar such as glucose) and can be a biomass such as, but not limited to, rye, wheat, sugar cane or corn. Or it can be derived from biomass. In some embodiments, feedstock 12 can be one or more components of fractionated biomass, and in other embodiments, feedstock 12 can be crushed, unfractionated biomass. In certain embodiments, the feedstock 12 can be corn, such as dry-milled, unfractionated corn kernels, and the undissolved particles can include germ, fiber, and gluten. The undissolved solid is a non-fermentable part of the raw material 12. For purposes of the description herein with reference to the embodiment shown in the figure, the feedstock 12 may be described as being ground, unfractionated corn from which undissolved solids are not separated. Many. However, it will be appreciated by those skilled in the art that the exemplary methods and systems described herein can be modified for a variety of ingredients, whether fractionated or not. Furthermore, as can be appreciated by those skilled in the art, maximizing the feed content (eg, corn content) can maximize the sugar content as well as the product titer. In certain embodiments, feedstock 12 can be high oleic corn, so the corn oil derived therefrom is a high oleic corn oil having an oleic acid content of at least about 55% by weight oleic acid. In certain embodiments, the oleic acid content in high oleic corn oil can be up to about 65% by weight compared to the oleic acid content in normal corn oil that is about 24% by weight. High oleic oil can provide several advantages for use in the method of the present invention because hydrolysis of the oil provides free fatty acids with high oleic acid content for contact with the fermentation broth.

原料12を液化するプロセスは、原料12中の多糖を、例えば、デキストリンおよびオリゴ糖を含む糖類へと加水分解することを含み、従来のプロセスである。酸プロセス、酸−酵素プロセス、または酵素プロセスを含むがこれらに限定されない、当業界で通常用いられる任意の公知の液化プロセス、ならびに対応する液化槽が使用され得る。このようなプロセスは、単独でまたは組み合わせて使用され得る。ある実施形態において、酵素プロセスを用いることができ、適切な酵素14、例えば、α−アミラーゼが、液化槽10の入口に導入される。水も液化槽10に導入することができる。ある実施形態において、糖化酵素、例えば、グルコアミラーゼも、液化槽10に導入され得る。さらなる実施形態において、油の1つ以上の成分の、遊離脂肪酸への転化を触媒するために、リパーゼも液化槽10に導入され得る。   The process of liquefying the raw material 12 is a conventional process, including hydrolyzing the polysaccharide in the raw material 12 into saccharides including, for example, dextrin and oligosaccharides. Any known liquefaction process commonly used in the art, including but not limited to acid processes, acid-enzyme processes, or enzyme processes, as well as corresponding liquefaction tanks may be used. Such processes can be used alone or in combination. In certain embodiments, an enzymatic process can be used and a suitable enzyme 14, such as α-amylase, is introduced into the inlet of the liquefaction tank 10. Water can also be introduced into the liquefaction tank 10. In certain embodiments, saccharification enzymes, such as glucoamylase, may also be introduced into the liquefaction tank 10. In a further embodiment, lipase can also be introduced into the liquefaction tank 10 to catalyze the conversion of one or more components of the oil to free fatty acids.

原料12を液化することから生成される原料スラリー16は、原料に由来する、発酵性炭素基質(例えば、糖)、油、および非溶解固体を含む。原料スラリー16は、液化槽10の出口から排出され得る。ある実施形態において、原料12は、トウモロコシまたはトウモロコシの実であるため、原料スラリー16はトウモロコシマッシュスラリーである。ある実施形態において、原料12は、リグノセルロース系原料であるため、原料スラリー16は、リグノセルロース系加水分解物であり得る。ある実施形態において、原料12はサトウキビである。   The raw material slurry 16 generated from liquefying the raw material 12 includes a fermentable carbon substrate (for example, sugar), oil, and undissolved solids derived from the raw material. The raw material slurry 16 can be discharged from the outlet of the liquefaction tank 10. In some embodiments, the feed slurry 16 is a corn mash slurry because the feed 12 is corn or corn seed. In an embodiment, since the raw material 12 is a lignocellulosic raw material, the raw material slurry 16 may be a lignocellulosic hydrolyzate. In some embodiments, ingredient 12 is sugar cane.

原料スラリー16は、微生物32とともに発酵槽30に導入される。発酵槽30は、スラリー16を発酵させて、アルコールを生成するように構成される。特に、微生物32が、スラリー16中の発酵性糖を代謝し、生成物アルコールを排出する。微生物32は、細菌、シアノバクテリア、糸状菌、および酵母からなる群から選択される。ある実施形態において、微生物32は、大腸菌(E.coli)などの細菌であり得る。ある実施形態において、微生物32は、発酵性組み換え微生物であり得る。スラリーは、例えば、オリゴ糖の形態の糖、および水を含んでいてもよく、ある実施形態において、約20g/L未満のモノマーグルコース、約10g/L未満、または約5g/L未満のモノマーグルコースを含み得る。モノマーグルコースの量を決定するための好適な方法は、当該技術分野において周知である。当該技術分野において公知のこのような好適な方法は、HPLCを含む。   The raw material slurry 16 is introduced into the fermenter 30 together with the microorganisms 32. The fermenter 30 is configured to ferment the slurry 16 to produce alcohol. In particular, the microorganism 32 metabolizes the fermentable sugar in the slurry 16 and discharges the product alcohol. The microorganism 32 is selected from the group consisting of bacteria, cyanobacteria, filamentous fungi, and yeast. In certain embodiments, the microorganism 32 may be a bacterium such as E. coli. In certain embodiments, the microorganism 32 can be a fermentable recombinant microorganism. The slurry may include, for example, a sugar in the form of an oligosaccharide, and water, and in certain embodiments, less than about 20 g / L monomer glucose, less than about 10 g / L, or less than about 5 g / L monomer glucose. Can be included. Suitable methods for determining the amount of monomeric glucose are well known in the art. Such suitable methods known in the art include HPLC.

ある実施形態において、スラリー16中の複合糖類(例えば、オリゴ糖)を、微生物32によって容易に代謝され得る単糖類へと分解するために、スラリー16が、糖化プロセスに供される。酸プロセス、酸−酵素プロセス、または酵素プロセスを含むがこれらに限定されない、当業界で通常用いられる任意の公知の糖化プロセスが使用され得る。ある実施形態において、同時糖化発酵(SSF)は、図1に示されるように、発酵槽30の内部で行われ得る。ある実施形態において、でんぷんまたはオリゴ糖を、微生物32によって代謝可能なグルコースに分解するために、グルコアミラーゼなどの酵素38が、発酵槽30の入口に導入され得る。   In certain embodiments, slurry 16 is subjected to a saccharification process to break down complex saccharides (eg, oligosaccharides) in slurry 16 into monosaccharides that can be readily metabolized by microorganisms 32. Any known saccharification process commonly used in the art may be used, including but not limited to acid processes, acid-enzyme processes, or enzyme processes. In certain embodiments, simultaneous saccharification and fermentation (SSF) can be performed inside fermentor 30, as shown in FIG. In certain embodiments, an enzyme 38, such as glucoamylase, may be introduced at the inlet of the fermentor 30 to break down the starch or oligosaccharide into glucose that can be metabolized by the microorganism 32.

カルボン酸28および/または天然油26が、触媒42とともに、発酵槽30に導入される。触媒42は、酵素38の前、後、またはそれと同時に導入され得る。したがって、ある実施形態において、酵素38および触媒42の添加は段階的であり得(例えば、触媒42、次に酵素38、または逆の場合もある)またはほぼ同時(すなわち、人または機械が一回で添加を行うのにかかる時間と全く同じ時間で、あるいは人または機械が2回で添加を行うのにかかる時間と同じように1つの酵素/触媒の直後に他の触媒/酵素を添加する)であり得る。触媒42は、カルボン酸28とともに生成物アルコールをエステル化して、アルコールエステルを形成することが可能である。例えば、ブタノール生成の場合、触媒42は、カルボン酸28とともにブタノールをエステル化して、ブチルエステルを形成することが可能である。   Carboxylic acid 28 and / or natural oil 26 is introduced into fermentor 30 along with catalyst 42. The catalyst 42 can be introduced before, after, or simultaneously with the enzyme 38. Thus, in certain embodiments, the addition of enzyme 38 and catalyst 42 can be gradual (eg, catalyst 42, then enzyme 38, or vice versa) or nearly simultaneously (ie, once by a person or machine). Add the other catalyst / enzyme immediately after one enzyme / catalyst in exactly the same time as it takes to add at the same time as the time it takes for a person or machine to add twice) It can be. The catalyst 42 can esterify the product alcohol with the carboxylic acid 28 to form an alcohol ester. For example, in the case of butanol production, catalyst 42 can esterify butanol with carboxylic acid 28 to form a butyl ester.

天然油26が発酵槽30に供給される場合、油26を触媒42と接触させることによって、油26中のアシルグリセリドの少なくとも一部が、カルボン酸28へと加水分解され得る。油26の加水分解から得られる酸/油組成物は、通常、少なくとも約17重量%のカルボン酸28(遊離脂肪酸として)である。ある実施形態において、油26の加水分解から得られる酸/油組成物は、少なくとも約20重量%のカルボン酸、少なくとも約25重量%のカルボン酸、少なくとも約30重量%のカルボン酸、少なくとも約35重量%のカルボン酸、少なくとも約40重量%のカルボン酸、少なくとも約45重量%のカルボン酸、少なくとも約50重量%のカルボン酸、少なくとも約55重量%のカルボン酸、少なくとも約60重量%のカルボン酸、少なくとも約65重量%のカルボン酸、少なくとも約70重量%のカルボン酸、少なくとも約75重量%のカルボン酸、少なくとも約80重量%のカルボン酸、少なくとも約85重量%のカルボン酸、少なくとも約90重量%のカルボン酸、少なくとも約95重量%のカルボン酸、または少なくとも約99重量%のカルボン酸である。ある実施形態において、得られる酸/油組成物は、油中のアシルグリセリドの部分加水分解からのモノグリセリドおよび/またはジグリセリドを含む。ある実施形態において、得られる酸/油組成物は、アシルグリセリド加水分解の副生成物であるグリセロールを含む。あるさらなる実施形態において、得られる酸/油組成物は、油中のリン脂質の部分加水分解からのリゾリン脂質を含む。   When natural oil 26 is fed to fermentor 30, at least a portion of the acylglycerides in oil 26 can be hydrolyzed to carboxylic acid 28 by contacting oil 26 with catalyst 42. The acid / oil composition resulting from the hydrolysis of oil 26 is typically at least about 17% by weight carboxylic acid 28 (as a free fatty acid). In certain embodiments, the acid / oil composition resulting from the hydrolysis of oil 26 comprises at least about 20% by weight carboxylic acid, at least about 25% by weight carboxylic acid, at least about 30% by weight carboxylic acid, at least about 35%. % By weight carboxylic acid, at least about 40% by weight carboxylic acid, at least about 45% by weight carboxylic acid, at least about 50% by weight carboxylic acid, at least about 55% by weight carboxylic acid, at least about 60% by weight carboxylic acid. At least about 65% by weight carboxylic acid, at least about 70% by weight carboxylic acid, at least about 75% by weight carboxylic acid, at least about 80% by weight carboxylic acid, at least about 85% by weight carboxylic acid, at least about 90% by weight % Carboxylic acid, at least about 95% by weight carboxylic acid, or at least about 99 weight Is the percent of a carboxylic acid. In certain embodiments, the resulting acid / oil composition comprises monoglycerides and / or diglycerides from partial hydrolysis of acylglycerides in the oil. In certain embodiments, the resulting acid / oil composition comprises glycerol, a by-product of acylglyceride hydrolysis. In certain further embodiments, the resulting acid / oil composition comprises lysophospholipids from partial hydrolysis of phospholipids in the oil.

ある実施形態において、油26中のアシルグリセリドの加水分解の後、油26からの残留アシルグリセリドは、発酵ブロス組成の約0重量%〜少なくとも約2重量%である。あるさらなる実施形態において、油26中のアシルグリセリドの加水分解の後、油26からの残留アシルグリセリドは、発酵ブロス組成の少なくとも約0.5重量%である。したがって、ある実施形態において、油26からのアシルグリセリドは、触媒42を用いてカルボン酸28に触媒により加水分解され得、触媒42は、生成物アルコールとともにカルボン酸28をエステル化することもできる。ある実施形態において、第2の触媒(図示せず)が、アシルグリセリドの加水分解のために発酵槽に導入され得る。さらに、原料12に由来し、スラリー16中に存在する油中のアシルグリセリドは、カルボン酸28’へと加水分解することもできる(例えば、図3の実施形態を参照)。ある実施形態において、発酵槽中のカルボン酸(脂肪酸など)の濃度は、水相中の溶解限度を超え、有機相および水相を含む二相発酵混合物が生成される。ある実施形態において、発酵ブロス中のカルボン酸の濃度は、通常、約0.8g/L以下であり、ブロス中のカルボン酸の溶解性によって制限される。   In certain embodiments, after hydrolysis of the acylglycerides in oil 26, the residual acylglycerides from oil 26 is from about 0% to at least about 2% by weight of the fermentation broth composition. In certain further embodiments, after hydrolysis of the acylglycerides in oil 26, the residual acylglycerides from oil 26 is at least about 0.5% by weight of the fermentation broth composition. Thus, in certain embodiments, the acylglycerides from oil 26 can be catalytically hydrolyzed to carboxylic acid 28 using catalyst 42, which can also esterify carboxylic acid 28 with the product alcohol. In certain embodiments, a second catalyst (not shown) can be introduced into the fermentor for acylglyceride hydrolysis. Furthermore, the acylglycerides in the oil derived from feedstock 12 and present in slurry 16 can also be hydrolyzed to carboxylic acid 28 '(see, eg, the embodiment of FIG. 3). In certain embodiments, the concentration of carboxylic acids (such as fatty acids) in the fermenter exceeds the solubility limit in the aqueous phase, producing a two-phase fermentation mixture comprising an organic phase and an aqueous phase. In certain embodiments, the concentration of carboxylic acid in the fermentation broth is typically about 0.8 g / L or less and is limited by the solubility of the carboxylic acid in the broth.

ある実施形態において、触媒42および第2の触媒は、使用される場合、1種以上の酵素、例えば、リパーゼ酵素であり得る。ある実施形態において、触媒42は、1種以上の酵素、例えば、リパーゼ酵素などの加水分解酵素であり得る。使用されるリパーゼ酵素は、例えば、アブシディア属(Absidia)、アクロモバクター属(Achromobacter)、アエロモナス属(Aeromonas)、アルカリゲネス属(Alcaligenes)、アルテルナリア属(Alternaria)、アスペルギルス属(Aspergillus)、アクロモバクター属(Achromobacter)、アウレオバシジウム属(Aureobasidium)、バチルス属(Bacillus)、ビューベリア属(Beauveria)、ブロコトリックス属(Brochothrix)、カンジダ属(Candida)、クロモバクター属(Chromobacter)、コプリナス属(Coprinus)、フザリウム属(Fusarium)、ゲオトリクム属(Geotricum)、ハンゼヌラ属(Hansenula)、フミコーラ属(Humicola)、ハイホジーマ属(Hyphozyma)、乳酸杆菌属(Lactobacillus)、メタリジウム属(Metarhizium)、ケカビ属(Mucor)、ネクトリア属(Nectria)、アカパンカビ属(Neurospora)、ペシロマイセス属(Paecilomyces)、ペニシリウム属(Penicillium)、シュードモナス属(Pseudomonas)、リゾクトニア属(Rhizoctonia)、リゾムコール属(Rhizomucor)、クモノスカビ属(Rhizopus)、ロドスポリジウム属(Rhodosporidium)、ロドトルラ属(Rhodotorula)、サッカロマイセス属(Saccharomyces)、イノシシ属(Sus)、スポロボロマイセス属(Sporobolomyces)、サーモマイセス属(Thermomyces)、チアロスポレラ(Thiarosporella)、トリコデルマ属(Trichoderma)、バーティシリウム属(Verticillium)、および/またはヤロウイア属(Yarrowia)の菌株を含む任意の供給原に由来し得る。好ましい態様において、リパーゼの供給源は、アブシディア・ブラケスレーナ(Absidia blakesleena)、アブシディア・コリムビフェラ(Absidia corymbifera)、アクロモバクター・イオファガス(Achromobacter iophagus)、アルカリゲネス属(Alcaligenes sp.)、アルタナリア・ブラシキコラ(Alternaria brassiciola)、アスペルギルス・フラブス(Aspergillus flavus)、アスペルギルス・ニガー(Aspergillus niger)、アスペルギルス・ツビンゲンシス(Aspergillus tubingensis)、アウレオバシジウム・プルランス(Aureobasidium pullulans)、バチルス・プミルス(Bacillus pumilus)、バチルス・ステアロサーモフィルス(Bacillus strearothermophilus)、枯草菌(Bacillus subtilis)、ブロコトリクス・サーモソハタ(Brochothrix thermosohata)、カンジダ・キリンドラケア(Candida cylindracea)(カンジダ・ルゴサ(Candida rugosa))、カンジダ・パラリポリティカ(Candida paralipolytica)、カンジダ・アンタークティカ(Candida Antarctica)リパーゼA、カンジダ・アンタークティカ(Candida antarctica)リパーゼB、カンジダ・エルノビ(Candida ernobii)、カンジダ・デフォルマンス(Candida deformans)、クロモバクター・ビスコスム(Chromobacter viscosum)、ネナガヒトヨタケ(Coprinus cinerius)、フザリウム・オキシスポルム(Fusarium oxysporum)、フザリウム・ソラニ(Fusarium solani)、フザリウム・ソラニ・ピシ(Fusarium solani pisi)、フザリウム・ロゼウム・クルモルム(Fusarium roseum culmorum)、ゲオトリクム・ペニシラツム(Geotricum penicillatum)、ハンゼヌラ・アノマラ(Hansenula anomala)、フミコーラ・ブレビスポラ(Humicola brevispora)、フミコーラ・ブレビス変種サーモイデア(Humicola brevis var.thermoidea)、フミコーラ・インソレンス(Humicola insolens)、ラクトバチルス・クルヴァトゥス(Lactobacillus curvatus)、リゾプス・オリゼ(Rhizopus oryzae)、ペニシリウム・シクロピウム(Penicillium cyclopium)、ペニシリウム・クラストサム(Penicillium crustosum)、ペニシリウム・エクスパンザム(Penicillium expansum)、ペニシリウム属(Penicillium sp.)I、ペニシリウム属(Penicillium sp.)II、緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa)、シュードモナス・アルカリゲネス(Pseudomonas alcaligenes)、シュードモナス・セパシア(Pseudomonas cepacia)(バークホルデリア・セパシア(Burkholderia cepacia)と同義)、蛍光菌(Pseudomonas fluorescens)、シュードモナス・フラギ(Pseudomonas fragi)、 シュードモナス・マルトフィリア(Pseudomonas maltophilia)、シュードモナス・メンドシナ(Pseudomonas mendocina)、シュードモナス・メフィティカ・リポリティカ(Pseudomonas mephitica lipolytica)、シュードモナス・アルカリゲネス(Pseudomonas alcaligenes)、シュードモナス・プランタリイ(Pseudomonas plantarii)、シュードモナス・シュードアルカリゲネス(Pseudomonas pseudoalcaligenes)、シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)、シュードモナス・スツッツェリ(Pseudomonas stutzeri)、およびシュードモナス・ウィスコンシネンシス(Pseudomonas wisconsinensis)、紋枯病菌(Rhizoctonia solani)、リゾムコール・ミエヘイ(Rhizomucor miehei)、リゾプス・ジャポニクス(Rhizopus japonicus)、リゾプス・ミクロスポラス(Rhizopus microsporus)、リゾプス・ノドスス(Rhizopus nodosus)、ロドスポリジウム・トルロイデス(Rhodosporidium toruloides)、ロドトルラ・グルチニス(Rhodotorula glutinis)、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、スポロボロマイセス・シバタヌス(Sporobolomyces shibatanus)、イノシシ(Sus scrofa)、サーモマイセス・ラヌギノスス(Thermomyces lanuginosus)(以前はフミコーラ・ラヌギノサ(Humicola lanuginosa))、チアロスポレラ・ファセオリナ(Thiarosporella phaseolina)、トリコデルマ・ハルジアヌム(Trichoderma harzianum)、トリコデルマ・リーゼイ(Trichoderma reesei)、およびヤロウイア・リポリティカ(Yarrowia lipolytica)からなる群から選択される。さらなる好ましい態様において、リパーゼは、サーモマイセス・ラヌギノスス(Thermomcyces lanuginosus)リパーゼ、アスペルギルス属(Aspergillus sp.)リパーゼ、アスペルギルス・ニガー(Aspergillus niger)リパーゼ、アスペルギルス・ツビンゲンシス(Aspergillus tubingensis)リパーゼ、カンジダ・アンタークティカ(Candida antarctica)リパーゼB、シュードモナス属(Pseudomonas sp.)リパーゼ、ペニシリウム・ロックフォルティ(Penicillium roqueforti)リパーゼ、ペニシリウム・カメンベルティ(Penicillium camembertii)リパーゼ、ムコール・ジャバニクス(Mucor javanicus)リパーゼ、バークホルデリア・セパシア(Burkholderia cepacia)リパーゼ、アルカリゲネス属(Alcaligenes sp.)リパーゼ、カンジダ・ルゴサ(Candida rugosa)リパーゼ、カンジダ・パラプシロシス(Candida parapsilosis)リパーゼ、カンジダ・デフォルマンス(Candida deformans)リパーゼ、ゲオトリクム・カンジドゥム(Geotrichum candidum)に由来するリパーゼAおよびB、アカパンカビ(Neurospora crassa)リパーゼ、ネクトリア・ハエマトコカ(Nectria haematococca)リパーゼ、フザリウム・ヘテロスポラム(Fusarium heterosporum)リパーゼ、リゾプス・デレマ(Rhizopus delemar)リパーゼ、リゾムコール・ミエヘイ(Rhizomucor miehei)リパーゼ、リゾプス・アリズス(Rhizopus arrhizus)リパーゼ、およびリゾプス・オリゼ(Rhizopus oryzae)リパーゼからなる群から選択される。触媒42として適した好適な市販のリパーゼ調製物としては、以下に限定はされないが、Novozymesから入手可能な、Lipolase(登録商標)100 L、Lipex(登録商標)100L、Lipoclean(登録商標)2000T、Lipozyme(登録商標)CALB L、Novozyme(登録商標)CALA L、およびPalatase 20000L、あるいはSigmaAldrichから入手可能な、蛍光菌(Pseudomonas fluorescens)、シュードモナス・セパシア(Pseudomonas cepacia)、ムコール・ミエヘイ(Mucor miehei)、ブタ膵臓、カンジダ・キリンドラケア(Candida cylindracea)、リゾプス・ニベウス(Rhizopus niveus)、カンジダ・アンタークティカ(Candida antarctica)、カンジダ・ルゴサ(Candida rugosa)、リゾプス・アリズス(Rhizopus arrhizus)またはアスペルギルス属(Aspergillus)に由来するリパーゼが挙げられる。   In certain embodiments, catalyst 42 and second catalyst, when used, can be one or more enzymes, such as lipase enzymes. In certain embodiments, the catalyst 42 can be one or more enzymes, for example, hydrolytic enzymes such as lipase enzymes. The lipase enzymes used are, for example, Absidia, Achromobacter, Aeromonas, Alcaligenes, Alternaria, Aspergillus, Aspergillus, Aspergillus Achromobacter, Aureobasidium, Bacillus, Beauveria, Brochothrix, Candida, Chromobacter genus (Chromobacter genus) ), Fusarium, Geotrichum (G otricum, Hansenula, Humicola, Hyphozyma, Lactobacillus, Metarhidium, Mucor, Nectria p, Nectria p ), Pecilomyces, Penicillium, Pseudomonas, Rhizoctonia, Rhizomucor, Rhizodum ), Saccharomyces (Saccharomyces), Wild Boar (Sus), Sporoboromyces, Thermomyces, Thiarosporella, Trichoderma, Verticirium and Verticillium From any source, including strains of Yarrowia). In a preferred embodiment, the source of lipase is Absidia blackesleena, Absidia corymbifera, Achromobacter terridium Alsp. ), Aspergillus flavus, Aspergillus niger, Aspergillus tubingensis, Aureobasidium pullans (Aureobasidium pullus) lans, Bacillus pumilus, Bacillus stearothermophilus, Bacillus subtilis and Brochothria cerdosa (Candida rugosa), Candida paralipolytica, Candida Antarctica lipase A, Candida antarctica (Candida antarctica) lipase C, Candida antarctica da ernobii), Candida deformans, Chromobacter viscosum, Coprius cinerius, Fusarium oxysporum (Fusarium oxysporum) Pisi (Fusarium solani pisi), Fusarium roseum culmorum, Geotricum penicillatum, Hansenula anomala (Hansenula anomala) brevispora), Humicola brevis variant thermoidea (Humicola brevis var. thermoidea, Humicola insolens, Lactobacillus curiumus, Rhizopus oryzae, Penicillium cyclopium (Penicillium citrus) expansum, Penicillium sp. I, Penicillium sp. II, Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas alcalis enes), Pseudomonas cepacia (synonymous with Burkholderia cepacia), fluorescent bacteria (Pseudomonas fluorescens), Pseudomonas fluorscens, Pseudomonas phrodisto Pseudomonas mendocina, Pseudomonas mephitica lipolytica, Pseudomonas alcaligenes, Pseudomonas alcaligenes, Pseudomonas planta monas plantarii), Pseudomonas shoe de alkali monocytogenes (Pseudomonas pseudoalcaligenes), Pseudomonas putida (Pseudomonas putida), Pseudomonas Sutsuttsueri (Pseudomonas stutzeri), and Pseudomonas Wisuko Nshi Nene cis (Pseudomonas wisconsinensis), sheath blight fungus (Rhizoctonia solani), Rhizomucor・ Rhizomucor miehei, Rhizopus japonicus, Rhizopus microsporus, Rhizopus nodosus (Rhizopus nodosus) ), Rhodes toruloides (Rhodosporidium toruloides), Rhodotorula Guruchinisu (Rhodotorula glutinis), Saccharomyces cerevisiae (Saccharomyces cerevisiae), scan polo rags My Seth Shibatanusu (Sporobolomyces shibatanus), wild boar (Sus scrofa), Thermomyces lanuginosus (Thermomyces lanuginosus (formerly Humicola lanuginosa), Thiarosporella phaseolina, Trichoderma harzianum, Rikoderuma reesei (Trichoderma reesei), and is selected from the group consisting of Yarrowia lipolytica (Yarrowia lipolytica). In a further preferred embodiment, the lipase is a Thermomyces lanuginosus lipase, an Aspergillus sp. Lipase, an Aspergillus sp. Candida antarctica lipase B, Pseudomonas sp. Lipase, Penicillium roqueforti lipase, Penicillium camembert lipase, Le Corban lipase Candida deformans lipase, Lipase A and B derived from Geotricum candidum, Neurospora crassa lipase, Nectria haematococa (Nectriaco haematoporumto) usarium heterosporum) lipase, Rhizopus Derema (Rhizopus delemar) lipase is selected Rhizomucor miehei (Rhizomucor miehei) lipase, Rhizopus Arizusu (Rhizopus arrhizus) lipase, and from the group consisting of Rhizopus oryzae (Rhizopus oryzae) lipase. Suitable commercially available lipase preparations suitable as catalyst 42 include, but are not limited to, Lipolase® 100 L, Lipex® 100 L, Lipoclean® 2000T, available from Novozymes, Lipozyme® CALB L, Novozyme® CALA L, and Palatase 20000L, or available from Sigma Aldrich, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas cemu Porcine pancreas, Candida cylindracea, Rhizopus nibeus (R Hizzopus niveus, Candida antarctica, Candida rugosa, Rhizopus arrhizus or Aspergillus from Aspergillus.

ホスホリパーゼは、リン脂質のエステル結合を加水分解する酵素であるが、多くのホスホリパーゼは、トリグリセリド、ジグリセリド、およびモノグリセリドも加水分解することができる(脂質アシルヒドロラーゼ(LAH)活性)。本明細書において使用される際の「ホスホリパーゼ」という用語は、任意のホスホリパーゼ活性を有し、例えば、原油または植物油などの油中の、例えば、グリセロールリン酸エステル結合を開裂させる(グリセロールリン酸エステル結合の加水分解を触媒する)酵素を包含する。本発明のホスホリパーゼ活性は、水で抽出可能なリン酸化塩基およびジグリセリドを生成し得る。ホスホリパーゼ活性は、ホスホリパーゼC(PLC)活性;PI−PLC活性、ホスホリパーゼA1またはホスホリパーゼA2活性などのホスホリパーゼA(PLA)活性;リゾホスホリパーゼ(LPL)活性および/またはリゾホスホリパーゼ−トランスアシラーゼ(LPT A)活性を含む、ホスホリパーゼB1またはホスホリパーゼB2活性などのホスホリパーゼB(PLB)活性;ホスホリパーゼD1またはホスホリパーゼD2活性などのホスホリパーゼD(PLD)活性;および/またはパタチン活性あるいはそれらの任意の組合せを含み得る。   Phospholipases are enzymes that hydrolyze the ester bonds of phospholipids, but many phospholipases can also hydrolyze triglycerides, diglycerides, and monoglycerides (lipid acyl hydrolase (LAH) activity). The term “phospholipase” as used herein has any phospholipase activity and cleaves, for example, a glycerol phosphate bond in an oil such as crude oil or vegetable oil (glycerol phosphate ester). Enzymes that catalyze the hydrolysis of bonds. The phospholipase activity of the present invention can produce phosphorylated bases and diglycerides that can be extracted with water. Phospholipase activity may be phospholipase C (PLC) activity; phospholipase A (PLA) activity such as PI-PLC activity, phospholipase A1 or phospholipase A2 activity; lysophospholipase (LPL) activity and / or lysophospholipase-transacylase (LPT A) activity Phospholipase B (PLB) activity such as phospholipase B1 or phospholipase B2 activity; phospholipase D (PLD) activity such as phospholipase D1 or phospholipase D2 activity; and / or patatin activity or any combination thereof.

「ホスホリパーゼ」という用語は、リゾホスホリパーゼ活性を有する酵素も包含し、ここで、この酵素の2つの基質は、2−リゾホスファチジルコリンおよびHOであり、その2つの生成物は、グリセロホスホコリンおよびカルボキシレートである。ホスホリパーゼA1(PLA1)酵素は、1位脂肪酸を除去して、遊離脂肪酸および1−リゾ−2−アシルリン脂質を生成する。ホスホリパーゼA2(PLA2)酵素は、2位脂肪酸を除去して、遊離脂肪酸および1−アシル−2−リゾリン脂質を生成する。PLA1およびPLA2酵素は、細胞内または細胞外、膜結合型または可溶性であり得る。ホスホリパーゼC(PLC)酵素は、ホスフェート部分を除去して、1,2ジアシルグリセロールおよびリン酸エステルを生成する。ホスホリパーゼD(PLD)酵素は、1,2−ジアシルグリセロホスフェートおよび塩基(base group)を生成する。本発明に有用なホスホリパーゼは、様々な生物学的供給源、例えば、以下に限定されないが、F.クルモルム(F.culmorum)、F.ヘテロスポラム(F.heterosporum)、F.ソラニ(F.solani)、またはF.オキシスポルム(F.oxysporum)の菌株などのフザリウム属(Fusarium)内の糸状菌種;あるいはアワモリコウジカビ(Aspergillus awamori)、アスペルギルス・フォエティダス(Aspergillus foetidus)、アスペルギルス・ジャポニクス(Aspergillus japonicus)、アスペルギルス・ニガー(Aspergillus niger)またはアスペルギルス・オリゼ(Aspergillus oryzae)の菌株などの、アスペルギルス属(Aspergillus)内の糸状菌種から得られる。市販品のLecitase(登録商標)Ultra(Novozymes A’S,Denmark)などのサーモマイセス・ラヌギノスス(Thermomyces lanuginosus)ホスホリパーゼ変異体も本発明に有用である。1種以上のホスホリパーゼが、凍結乾燥粉末として、固定化された状態でまたは水溶液に溶解させて適用され得る。 The term “phospholipase” also encompasses enzymes having lysophospholipase activity, where the two substrates of the enzyme are 2-lysophosphatidylcholine and H 2 O, the two products of which are glycerophosphocholine and Carboxylate. The phospholipase A1 (PLA1) enzyme removes the 1-position fatty acid to produce free fatty acid and 1-lyso-2-acyl phospholipid. The phospholipase A2 (PLA2) enzyme removes the 2-position fatty acid to produce free fatty acid and 1-acyl-2-lysophospholipid. PLA1 and PLA2 enzymes can be intracellular or extracellular, membrane bound or soluble. The phospholipase C (PLC) enzyme removes the phosphate moiety to produce 1,2 diacylglycerol and phosphate ester. The phospholipase D (PLD) enzyme produces 1,2-diacylglycerophosphate and a base group. Phospholipases useful in the present invention can be derived from a variety of biological sources such as, but not limited to: F. culmorum, F. Heterosporum, F. F. solani, or F. solani Filamentous fungi within Fusarium, such as strains of F. oxysporum; or Aspergillus awagi, Aspergillus fosidus sp., Aspergillus sp. from filamentous fungal species within the genus Aspergillus, such as strains of Niger or Aspergillus oryzae. Commercially available Thermomyces lanuginosus phospholipase variants such as Lecitase® Ultra (Novozymes A'S, Denmark) are also useful in the present invention. One or more phospholipases can be applied as a lyophilized powder, immobilized or dissolved in an aqueous solution.

1種以上の発酵性糖の発酵によって生成されるアルコール(例えば、ブタノール)は、カルボン酸がアルコールとともにエステル化される酵素触媒反応によって、カルボン酸エステルに転化され得る。リパーゼ、ホスホリパーゼ、およびリゾホスホリパーゼなどの酵素は、この反応を触媒し得たが;これらの酵素は、以下に限定はされないが、流体力学的せん断または気液界面および液液界面における不活性化を含む1つ以上の要因によって不活性化され得る。オリゴ糖が1種以上の発酵性糖にさらに転化される発酵において、オリゴ糖を発酵性糖(例えば、グルコアミラーゼ)に転化する酵素はまた、これらの上記の要因のうちの1つ以上によって不活性化され得る。   Alcohol (eg, butanol) produced by fermentation of one or more fermentable sugars can be converted to a carboxylic acid ester by an enzyme-catalyzed reaction in which the carboxylic acid is esterified with the alcohol. Enzymes such as lipases, phospholipases, and lysophospholipases could catalyze this reaction; these enzymes, however, are not limited to the following: hydrodynamic shear or inactivation at gas-liquid and liquid-liquid interfaces It can be inactivated by one or more factors including. In fermentations where the oligosaccharide is further converted to one or more fermentable sugars, the enzyme that converts the oligosaccharide to a fermentable sugar (eg, glucoamylase) may also be impaired by one or more of these above factors. Can be activated.

発酵ブロスの通気(aeration)から生じるか、および/または1つ以上の発酵性糖の発酵の際のブロス中の気体二酸化炭素の発生によって生成される、気液界面における酵素の不活性化(例えば、発酵ブロスによって気泡の界面で起こり得る)は、当該技術分野において周知である。ニワトリ卵白リゾチームおよびアスペルギルス・オリゼ(Aspergillus oryzae)(Novozymes Lipolase(登録商標))中で生成されるサーモマイセス・ラヌギノスス(Thermomyces lanuginosus)リパーゼの不活性化が、3つの異なる反応機構造:気泡塔、バッフルを備えた撹拌槽(ガスのスパージによる通気なし)、および流下フィルム(Ghadge,et al.,Chem.Eng.Sci.58:5125−5134,2003)の気液界面において観察された。バッフル付きの撹拌タンク反応器(ガスのスパージによる通気なし)中の気液界面におけるサーモマイセス・ラヌギノスス(Thermomyces lanuginosus)リパーゼ(アスペルギルス・オリゼ(Aspergillus oryzae)中で生成される;Novozymes Lipolase 100L(登録商標))の不活性化の機構が、報告されている(Patil,et al.,AIChE J.46:1280−1283,2000)。   Inactivation of enzymes at the gas-liquid interface resulting from aeration of the fermentation broth and / or produced by the generation of gaseous carbon dioxide in the broth during the fermentation of one or more fermentable sugars (e.g. , Which can occur at the air bubble interface by the fermentation broth) is well known in the art. Inactivation of Thermomyces lanuginosus lipase produced in chicken egg white lysozyme and Aspergillus oryzae (Novozymes Lipolase®) It was observed at the gas-liquid interface of the equipped stirred tank (no gas sparging aeration) and falling film (Ghadge, et al., Chem. Eng. Sci. 58: 5125-5134, 2003). Produced in Thermomyces lanuginosus lipase (Aspergillus oryzae) at the gas-liquid interface in a baffled stirred tank reactor (no gas sparging aeration); Novozymes 100 ) Has been reported (Patil, et al., AIChE J. 46: 1280-1283, 2000).

Stahmann,et al.(Eur.J.Biochem.244:220−225,1997)は、アシュビア・ゴシッピ(Ashbya gossypii)リパーゼが、撹拌されたガス/水、トリオレオイルグリセロール/水またはオレイン酸/水混合物中で、気/液または液/液界面のいずれかにおける界面の不活性化により、数分以内で不活性化されたことを報告した。Elias,et al.(Adv.Biochem.Engineering/Biotechnology 59:47−71,1998)は、(i)いくつかの酵素が、気液界面が存在しない場合でさえ流体力学的せん断によって不活性化され;(ii)流体力学的せん断によって不活性化される酵素について、不活性化の速度が、気液界面の存在下で上昇し;(iii)いくつかの酵素が、加えられる流体力学的せん断の有無にかかわらず、気液界面が存在しない場合、不活性化されず;(iv)不活性化のために気液界面を必要とする酵素について、不活性化の速度が、流体力学的せん断の増加とともに上昇することを報告した。Ross,et al.(J.Mol.Catal.B:Enzymatic 8:183−192,2000)は、気泡塔装置において溶媒液滴を酵素水溶液に通すことによって、様々な水性/有機溶媒混合物に溶解させた、α−キモトリプシン、β−キモトリプシン、パパイン、およびブタ肝臓エステラーゼの界面の不活性化を記載した。撹拌タンク反応器におけるカンジダ・キリンドラケア(Candida cylindracea)リパーゼのせん断による不活性化の動力学および機構も報告されており、ここで、不活性化の機構は、せん断に起因する気液界面効果によるものであることが分かった(Lee,et al.,Biotechnol.Bioeng.33:183−190,1989)。   Stahmmann, et al. (Eur. J. Biochem. 244: 220-225, 1997), Ashbya gossippi lipase is used in a gas / water, trioleoylglycerol / water or oleic acid / water mixture with stirring. It was reported that it was deactivated within a few minutes due to the deactivation of the interface at either the liquid or liquid / liquid interface. Elias, et al. (Adv.Biochem.Engineering/Biotechnology 59: 47-71, 1998): (i) some enzymes are inactivated by hydrodynamic shear even in the absence of a gas-liquid interface; (ii) fluid For enzymes that are inactivated by mechanical shear, the rate of inactivation increases in the presence of a gas-liquid interface; (iii) some enzymes may or may not be applied with or without hydrodynamic shear In the absence of a gas-liquid interface, it is not inactivated; (iv) for enzymes that require a gas-liquid interface for inactivation, the rate of inactivation increases with increasing hydrodynamic shear Reported. Ross, et al. (J. Mol. Catal. B: Enzymatic 8: 183-192, 2000), α-chymotrypsin dissolved in various aqueous / organic solvent mixtures by passing solvent droplets through an aqueous enzyme solution in a bubble column apparatus. , Β-chymotrypsin, papain, and porcine liver esterase interface inactivation have been described. The kinetics and mechanism of shear inactivation of Candida cylindracea lipase in a stirred tank reactor has also been reported, where the mechanism of inactivation is a gas-liquid interface effect due to shear. (Lee, et al., Biotechnol. Bioeng. 33: 183-190, 1989).

本明細書に記載されるいくつかの方法に用いられる発酵条件下で、流体力学的せん断ならびに気液界面および液液界面は、それぞれ、発酵の間に存在し、酵素の不活性化を引き起こすことができる。本明細書に記載される条件下における発酵の際に、二相混合物(例えば、発酵ブロスおよびカルボン酸)中に存在する酵素(例えば、グルコアミラーゼ、リパーゼ、ホスホリパーゼ、およびリゾホスホリパーゼ)のうちの1つ以上の安定性および活性に対するこれらの要因のそれぞれの潜在的影響は、従来技術に基づいて予測することができなかった。これらの要因のそれぞれが、発酵混合物中の1種以上の酵素の不活性化をもたらし得たが、カルボン酸エステルを生成するための、カルボン酸による生成物アルコールのエステル化を触媒するのに十分な酵素活性を、発酵の間に維持した。グルコアミラーゼも、発酵ブロスおよびカルボン酸の二相発酵混合物中に存在する反応において、十分な酵素活性(すなわち、オリゴ糖を発酵性糖に転化するための)も維持した。   Under the fermentation conditions used in some of the methods described herein, hydrodynamic shear and gas-liquid and liquid-liquid interfaces, respectively, exist during fermentation and cause enzyme inactivation. Can do. One of the enzymes (eg, glucoamylase, lipase, phospholipase, and lysophospholipase) present in the two-phase mixture (eg, fermentation broth and carboxylic acid) during fermentation under the conditions described herein. The potential impact of each of these factors on more than one stability and activity could not be predicted based on the prior art. Each of these factors could result in inactivation of one or more enzymes in the fermentation mixture, but sufficient to catalyze the esterification of the product alcohol with the carboxylic acid to produce the carboxylic acid ester. Enzymatic activity was maintained during fermentation. Glucoamylase also maintained sufficient enzymatic activity (ie, to convert oligosaccharides to fermentable sugars) in the reactions present in the two-phase fermentation mixture of fermentation broth and carboxylic acid.

カルボン酸28は、ブタノールまたはエタノールなどの生成物アルコールとともにエステル化して、カルボン酸のアルコールエステルを生成することが可能な任意のカルボン酸であり得る。例えば、ある実施形態において、カルボン酸28は、遊離脂肪酸であり得、ある実施形態において、カルボン酸または遊離脂肪酸は、4〜28個の炭素、他の実施形態において4〜22個の炭素、他の実施形態において8〜22個の炭素、他の実施形態において10〜28個の炭素、他の実施形態において7〜22個の炭素、他の実施形態において12〜22個の炭素、他の実施形態において4〜18個の炭素、他の実施形態において12〜22個の炭素、さらに他の実施形態において12〜18個の炭素を有する。ある実施形態において、カルボン酸28は、以下の脂肪酸:アゼライン酸、カプリン酸、カプリル酸、ヒマシ油、ヤシ油(すなわち、例えば、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、カプリル酸、カプリン酸、ステアリン酸、カプロン酸、アラキジン酸、オレイン酸、およびリノール酸を含む脂肪酸の天然に存在する組合せとして)、イソステアリン酸、ラウリン酸、亜麻仁油、ミリスチン酸、オレイン酸、パーム油、パルミチン酸、パーム核油、ペラルゴン酸、リシノール酸、セバシン酸、大豆油、ステアリン酸、トール油、獣脂、および#12ヒドロキシステアリン酸のうちの1つ以上である。ある実施形態において、カルボン酸28は、二酸の1つ以上である。   The carboxylic acid 28 can be any carboxylic acid that can be esterified with a product alcohol such as butanol or ethanol to produce an alcohol ester of the carboxylic acid. For example, in certain embodiments, the carboxylic acid 28 can be a free fatty acid, and in certain embodiments the carboxylic acid or free fatty acid can be 4 to 28 carbons, in other embodiments 4 to 22 carbons, etc. 8-22 carbons in other embodiments, 10-28 carbons in other embodiments, 7-22 carbons in other embodiments, 12-22 carbons in other embodiments, other implementations In embodiments, it has 4-18 carbons, in other embodiments 12-22 carbons, and in still other embodiments 12-18 carbons. In certain embodiments, the carboxylic acid 28 includes the following fatty acids: azelaic acid, capric acid, caprylic acid, castor oil, coconut oil (ie, for example, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, caprylic acid, capric acid, stearic acid). , As a naturally occurring combination of fatty acids including caproic acid, arachidic acid, oleic acid, and linoleic acid), isostearic acid, lauric acid, linseed oil, myristic acid, oleic acid, palm oil, palmitic acid, palm kernel oil, One or more of pelargonic acid, ricinoleic acid, sebacic acid, soybean oil, stearic acid, tall oil, tallow, and # 12 hydroxystearic acid. In certain embodiments, carboxylic acid 28 is one or more of diacids.

ある実施形態において、カルボン酸28は、2種以上の異なる脂肪酸の混合物であり得る。ある実施形態において、カルボン酸28は、化学的または酵素加水分解を含む当該技術分野において公知の任意の方法によって、アシルグリセリドの加水分解から誘導される遊離脂肪酸を含む。上述したある実施形態において、カルボン酸28は、触媒42として酵素を用いた油グリセリドの酵素加水分解によって、天然油26から誘導され得る。ある実施形態において、脂肪酸またはそれらの混合物は、不飽和脂肪酸を含む。不飽和脂肪酸の存在は、融点を低下させ、取り扱いの際の利点を提供する。不飽和脂肪酸のうち、単不飽和であるもの、すなわち、1つの炭素−炭素二重結合を有するものが、プロセス検討の際に好適な熱安定性および酸化安定性を犠牲にせずに融点に関する利点を提供し得る。   In certain embodiments, the carboxylic acid 28 can be a mixture of two or more different fatty acids. In certain embodiments, carboxylic acid 28 comprises free fatty acids derived from hydrolysis of acylglycerides by any method known in the art, including chemical or enzymatic hydrolysis. In certain embodiments described above, carboxylic acid 28 may be derived from natural oil 26 by enzymatic hydrolysis of oil glycerides using an enzyme as catalyst 42. In certain embodiments, the fatty acids or mixtures thereof include unsaturated fatty acids. The presence of unsaturated fatty acids lowers the melting point and provides advantages in handling. Among the unsaturated fatty acids, those that are monounsaturated, that is, those that have one carbon-carbon double bond, have advantages regarding the melting point without sacrificing suitable thermal and oxidative stability during process studies. Can provide.

ある実施形態において、天然油26は、獣脂、トウモロコシ、キャノーラ油、カプリン酸/カプリル酸トリグリセリド、ヒマシ油、ヤシ油、綿実油、魚油、ホホバ油、ラード、亜麻仁油、牛脚油、オイチシカ油、パーム油、ピーナッツ油、ナタネ油、米油、ベニバナ油、大豆油、ヒマワリ油、キリ油、ジャトロファ油、カボチャ油、グレープシードオイル、および植物油ブレンド(またはより高い濃度の異なる鎖長およびレベルの不飽和(すなわち、18:1)へと精製され得る油)であり得る。ある実施形態において、天然油26は、例えばパーム油と大豆油との混合物などの2種以上の天然油の混合物である。ある実施形態において、天然油26は植物由来油である。ある実施形態において、植物由来油は、必ずしもではないが、発酵プロセスに使用され得るバイオマスに由来し得る。バイオマスは、原料12が得られる同じかまたは異なる供給源であり得る。したがって、例えば、ある実施形態において、油26はトウモロコシに由来し得るが、原料12はサトウキビであり得る。例えば、ある実施形態において、油26は、トウモロコシに由来し得、原料12のバイオマス源もトウモロコシである。当業者に明らかであるはずであるように、原料12に対して油26の異なるバイオマス源の考えられるあらゆる組合せを使用することができる。ある実施形態において、油26は、発酵プロセスに使用されるバイオマスに由来する。したがって、ある実施形態において、図3を参照して後述されるように、油26は、油26’として、原料12から直接誘導される。例えば、原料12がトウモロコシである場合、油26’は、原料の成分であるトウモロコシ油である。   In some embodiments, natural oil 26 is tallow, corn, canola oil, capric / caprylic triglyceride, castor oil, coconut oil, cottonseed oil, fish oil, jojoba oil, lard, linseed oil, cow leg oil, boar leg oil, palm oil. Oil, peanut oil, rapeseed oil, rice oil, safflower oil, soybean oil, sunflower oil, kiri oil, jatropha oil, pumpkin oil, grape seed oil, and vegetable oil blends (or higher concentrations of different chain lengths and levels of unsaturation) (Ie, an oil that can be refined to 18: 1). In certain embodiments, natural oil 26 is a mixture of two or more natural oils, such as a mixture of palm oil and soybean oil. In certain embodiments, natural oil 26 is a plant derived oil. In certain embodiments, the plant-derived oil can be derived from biomass that can be used in the fermentation process, but not necessarily. Biomass can be the same or different source from which raw material 12 is obtained. Thus, for example, in certain embodiments, oil 26 can be derived from corn, while feedstock 12 can be sugar cane. For example, in certain embodiments, oil 26 may be derived from corn and the biomass source of feedstock 12 is also corn. Any conceivable combination of different biomass sources of oil 26 for feed 12 can be used, as should be apparent to those skilled in the art. In certain embodiments, oil 26 is derived from biomass used in the fermentation process. Thus, in one embodiment, oil 26 is derived directly from feed 12 as oil 26 ', as described below with reference to FIG. For example, when the raw material 12 is corn, the oil 26 'is corn oil which is a component of the raw material.

任意に、エタノール33が、発酵ブロスに含まれるべく、発酵槽30に供給され得る。ある実施形態において、ブタノール生合成経路を有し、および/またはピルビン酸デカルボキシラーゼの発現が減少または消失された組み換え微生物が、微生物32として使用される場合、微生物32は、生存し、成長するために2−炭素基質、例えば、エタノールの補充を必要とし得る。したがって、ある実施形態において、エタノール33が、発酵槽30に供給され得る。   Optionally, ethanol 33 can be fed to the fermentor 30 to be included in the fermentation broth. In certain embodiments, when a recombinant microorganism having a butanol biosynthetic pathway and / or reduced or eliminated expression of pyruvate decarboxylase is used as microorganism 32, microorganism 32 survives and grows. May require supplementation with a 2-carbon substrate, such as ethanol. Thus, in certain embodiments, ethanol 33 can be supplied to the fermenter 30.

しかしながら、脂肪酸などのカルボン酸が発酵槽中に存在する本発明の方法が、組み換え微生物の生命力を損なうことなく、所与の組み換え微生物に通常供給されるエタノール33の量を減少させることができることが意外にも分かった。さらに、本発明の方法のある実施形態において、エタノールを補充しないアルコール(例えば、ブタノール)生成速度を、エタノール33が補充される場合に実現され得る生成速度と同等にすることができる。以下の実施例1〜14に示される比較例によってさらに示されるように、発酵槽中に脂肪酸はあるもののエタノールがない場合のブタノール生成速度は、発酵槽中に脂肪酸もエタノールもない場合のブタノール生成速度と同等かまたはそれより高くなり得る。したがって、ある実施形態において、エタノール33の補充の量が、従来のプロセスと比較して減少される。例えば、2−炭素基質の補充を必要とする微生物のために発酵槽に加えられるエタノールの通常の量は、約5g/Lの無水エタノール(すなわち、発酵培地のリットル当たり5gの無水エタノール)である。ある実施形態において、発酵にエタノール33が一切補充されない。後者の場合、エタノール33の流れ全体が、発酵槽から除外される。したがって、本発明のある実施形態において、補充するエタノール33に付随するコスト、ならびに大量のエタノール33の貯蔵およびブタノール発酵中または生存し、成長するために2−炭素基質の補充を必要とし得る微生物を用いる他のアルコール発酵中の発酵槽へのエタノールの供給に付随する不都合を低減するかまたはなくすことが可能である。   However, the method of the present invention in which a carboxylic acid such as a fatty acid is present in the fermentor can reduce the amount of ethanol 33 normally supplied to a given recombinant microorganism without compromising the vitality of the recombinant microorganism. I found it unexpectedly. Furthermore, in certain embodiments of the method of the present invention, the rate of alcohol (eg, butanol) production without ethanol supplementation can be made comparable to the production rate that can be achieved when ethanol 33 is supplemented. As further shown by the comparative examples shown in Examples 1-14 below, the butanol production rate when there is no fatty acid in the fermenter but no ethanol is the butanol production when there is no fatty acid and no ethanol in the fermenter. Can be equal to or higher than speed. Thus, in certain embodiments, the amount of ethanol 33 replenishment is reduced compared to conventional processes. For example, a typical amount of ethanol added to a fermentor for microorganisms that require supplementation of 2-carbon substrates is about 5 g / L absolute ethanol (ie, 5 g absolute ethanol per liter of fermentation medium). . In certain embodiments, the fermentation is not supplemented with any ethanol 33. In the latter case, the entire flow of ethanol 33 is excluded from the fermentor. Thus, in certain embodiments of the present invention, the costs associated with supplementing ethanol 33 as well as microorganisms that may require supplementation of a 2-carbon substrate to store or survive and grow large amounts of ethanol 33 and butanol. It is possible to reduce or eliminate the disadvantages associated with supplying ethanol to the fermenter during other alcohol fermentations used.

さらに、エタノールの補充に関係なく、ある実施形態において、本発明の方法は、発酵中の脂肪酸の存在のために、微生物32によるより高いグルコース取り込み率を提供することができる。脂肪酸は、カルボン酸28として発酵槽30に導入され得、供給される油26から加水分解され得、および/またはスラリー16の成分のバイオマス油の加水分解から得られる。遊離脂肪酸がプロセス中の工程で生成され、微生物成長速度およびグルコース消費を向上するために発酵槽中の微生物培地と接触される発酵プロセスから生成物アルコールを生成するための方法が、全体が参照により本明細書に援用される、2010年7月28日に出願された、同時係属中の、同一出願人が所有する米国仮特許出願第61/368,451号明細書に記載されている。   Furthermore, regardless of ethanol supplementation, in certain embodiments, the methods of the present invention can provide a higher rate of glucose uptake by microorganism 32 due to the presence of fatty acids during fermentation. Fatty acids can be introduced into the fermentor 30 as carboxylic acid 28, can be hydrolyzed from the supplied oil 26, and / or can be obtained from hydrolysis of biomass oil as a component of the slurry 16. A method for producing product alcohol from a fermentation process in which free fatty acids are produced in the process and contacted with the microbial medium in the fermentor to improve microbial growth rate and glucose consumption is by reference in its entirety. No. 61 / 368,451, filed Jul. 28, 2010 and owned by the same assignee and owned by the same applicant.

発酵槽30において、微生物32によって生成されるアルコールは、触媒42を用いてカルボン酸28とともにエステル化されて、アルコールエステルが形成される。例えば、ブタノール生成の場合、微生物32によって生成されるブタノールは、触媒42を用いてカルボン酸28とともにエステル化されて、ブチルエステルが形成される。原位置生成物除去(ISPR)を用いて、発酵ブロスからアルコールエステルを除去することができる。本明細書に示されるように、ISPRとともにエステルを形成するために触媒を使用すると、発酵の性能を向上することができる。ある実施形態において、ISPR(例えば、液液抽出など)とともにエステルを形成するために触媒を使用すると、エステルを形成する触媒なしでISPRを用いた同様の発酵における有効力価と比較して、少なくとも約10%、少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、または少なくとも約100%だけ有効力価を増加することができる。同様に、ある実施形態において、ISPR(例えば、液液抽出など)とともにエステルを形成するために触媒を使用すると、エステルを形成する触媒なしでISPRを用いた同様の発酵における有効率(例えば、実施例9および11〜14、表3を参照)と比較して、少なくとも約10%、少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、または少なくとも約100%だけ有効率を増加することができる。ある実施形態において、有効収量は、少なくとも約10%、少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、または少なくとも約50%だけ増加される。ある実施形態において、アルコールエステル化の後に得られる発酵ブロスは、遊離(すなわち、非エステル化)アルコールを含み得、ある実施形態において、生成物アルコールがブタノールである場合、アルコールエステル化の後の発酵ブロス中の遊離アルコールの濃度は、1、3、6、10、15、20、25、30、25、40、45、50、55、または60g/L以下であり、または生成物アルコールがエタノールである場合、アルコールエステル化の後の発酵ブロス中の遊離アルコールの濃度は、15、20、25、30、25、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、または100g/L以下である。ある実施形態において、発酵槽中のアルコールエステル対アルコールの比率は、約1:1であり得る。ある実施形態において、アルコールの有効力価の少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%、または少なくとも約90%が、アルコールエステルに転化される。   In the fermenter 30, the alcohol produced by the microorganism 32 is esterified with the carboxylic acid 28 using the catalyst 42 to form an alcohol ester. For example, in the case of butanol production, butanol produced by microorganism 32 is esterified with carboxylic acid 28 using catalyst 42 to form a butyl ester. In situ product removal (ISPR) can be used to remove alcohol esters from the fermentation broth. As shown herein, using a catalyst to form an ester with ISPR can improve the performance of the fermentation. In certain embodiments, the use of a catalyst to form an ester with an ISPR (eg, liquid-liquid extraction, etc.) is at least compared to the effective titer in a similar fermentation using ISPR without the catalyst forming the ester. Only about 10%, at least about 20%, at least about 30%, at least about 40%, at least about 50%, at least about 60%, at least about 70%, at least about 80%, at least about 90%, or at least about 100% The effective titer can be increased. Similarly, in some embodiments, the use of a catalyst to form an ester with an ISPR (eg, liquid-liquid extraction, etc.), the effective rate (eg, performance) in a similar fermentation using ISPR without the catalyst forming the ester Example 9 and 11-14, see Table 3) at least about 10%, at least about 20%, at least about 30%, at least about 40%, at least about 50%, at least about 60%, at least about 70 %, At least about 80%, at least about 90%, or at least about 100%. In certain embodiments, the effective yield is increased by at least about 10%, at least about 20%, at least about 30%, at least about 40%, or at least about 50%. In certain embodiments, the fermentation broth obtained after alcohol esterification may comprise free (ie, non-esterified) alcohol, and in certain embodiments, if the product alcohol is butanol, fermentation after alcohol esterification. The concentration of free alcohol in the broth is 1, 3, 6, 10, 15, 20, 25, 30, 25, 40, 45, 50, 55, or 60 g / L, or the product alcohol is ethanol. In some cases, the concentration of free alcohol in the fermentation broth after alcohol esterification is 15, 20, 25, 30, 25, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90. , 95, or 100 g / L or less. In certain embodiments, the ratio of alcohol ester to alcohol in the fermentor can be about 1: 1. In certain embodiments, at least about 20%, at least about 30%, at least about 40%, at least about 50%, at least about 60%, at least about 70%, at least about 80%, or at least about 90% of the effective potency of the alcohol. % Is converted to the alcohol ester.

ある実施形態において、少なくとも約50g/L、少なくとも約75g/L、または少なくとも約100g/Lの最終的な有効力価を得るのに十分な濃度における水に対する穀類の充填が、ブタノールなどのアルコールを生成することが可能な微生物を含む穀類マッシュ発酵に使用され得る。他の実施形態において、穀類マッシュ発酵は、同時糖化発酵(SSF)を使用してもよく、グルコースの濃度は比較的低いままであり得、例えば、発酵の間、発酵ブロス相中でグルコースのL当たり少なくとも約75gである。   In certain embodiments, filling of the cereal with water at a concentration sufficient to obtain a final effective titer of at least about 50 g / L, at least about 75 g / L, or at least about 100 g / L may result in alcohol such as butanol. It can be used for cereal mash fermentations containing microorganisms that can be produced. In other embodiments, cereal mash fermentation may use simultaneous saccharification and fermentation (SSF), and the concentration of glucose may remain relatively low, for example, L of glucose in the fermentation broth phase during fermentation. At least about 75 g.

ある実施形態において、脂肪酸は、発酵装置の体積の約70%未満、発酵装置の体積の約50%未満、または発酵装置の体積の約30%未満の量で発酵装置に加えられ得る。発酵装置に加えられる脂肪酸の量は、発酵の際のブタノールの水相力価を維持するための手段であり得る。他の実施形態において、ブタノールの水相力価は、発酵ブロスのL当たり約35g未満、発酵ブロスのL当たり約25g未満、または発酵ブロスのL当たり約20g未満のレベルに維持され得る。他の実施形態において、発酵ブロス中の活性なエステル化酵素の量は、約100ppm未満、約50ppm未満、または約10ppm未満の活性酵素であり得る。ある実施形態において、発酵ブロスに用いられる細胞質量は、約50g dcw/L未満、約20g dcw/L未満、または約10g dcw/L未満であり得る。他の実施形態において、発酵プロセスは、少なくとも約30時間〜少なくとも約100時間、少なくとも約40時間〜少なくとも約80時間、または少なくとも約50時間〜少なくとも約70時間実行され得る。   In certain embodiments, the fatty acid may be added to the fermenter in an amount less than about 70% of the fermenter volume, less than about 50% of the fermenter volume, or less than about 30% of the fermenter volume. The amount of fatty acid added to the fermenter can be a means for maintaining the aqueous phase titer of butanol during fermentation. In other embodiments, the aqueous phase titer of butanol may be maintained at a level of less than about 35 g per L fermentation broth, less than about 25 g per L fermentation broth, or less than about 20 g per L fermentation broth. In other embodiments, the amount of active esterifying enzyme in the fermentation broth can be less than about 100 ppm, less than about 50 ppm, or less than about 10 ppm active enzyme. In certain embodiments, the cell mass used in the fermentation broth can be less than about 50 g dcw / L, less than about 20 g dcw / L, or less than about 10 g dcw / L. In other embodiments, the fermentation process can be performed for at least about 30 hours to at least about 100 hours, at least about 40 hours to at least about 80 hours, or at least about 50 hours to at least about 70 hours.

ある実施形態において、発酵ブロス相のリットル当たり少なくとも約30gのブタノール、発酵ブロス相のリットル当たり少なくとも約45gのブタノール、または発酵ブロス相のリットル当たり少なくとも約60gのブタノールの最終的な有効力価を得るのに十分な濃度での水におけるブリックスが、ブタノールを生成することが可能な微生物を含むサトウキビ発酵に使用され得る。ある実施形態において、脂肪酸は、発酵装置の体積の約70%未満、発酵装置の体積の約50%未満、または発酵装置の体積の約30%未満の量で発酵装置に加えられ得る。発酵装置に加えられる脂肪酸の量は、発酵の際のブタノールの水相力価を維持するための手段であり得る。他の実施形態において、ブタノールの水相力価は、発酵ブロスのL当たり約35g未満、発酵ブロスのL当たり約25g未満、または発酵ブロスのL当たり約15g未満のレベルに維持され得る。他の実施形態において、発酵ブロス中の活性なエステル化酵素の量は、約200ppm未満、約100ppm未満、または約20ppm未満の活性酵素であり得る。ある実施形態において、発酵ブロスに用いられる細胞質量は、最初に、発酵装置の体積の少なくとも約30%を占める初期充填量で、ブロスのリットル当たり少なくとも約100gの細胞であり得る。3〜7時間の発酵の後、細胞質量は、サトウキビ原料を加えることによって、発酵ブロスのリットル当たり少なくとも約25gの細胞になるまで希釈され得る。細胞は、全発酵時間のうちの8〜15時間にわたって、発酵ブロスのリットル当たり少なくとも約30gの細胞になるまで増殖し続け得る。   In certain embodiments, a final effective titer of at least about 30 g butanol per liter of fermentation broth phase, at least about 45 g butanol per liter of fermentation broth phase, or at least about 60 g butanol per liter of fermentation broth phase is obtained. Brix in water at a sufficient concentration can be used for sugarcane fermentation containing microorganisms capable of producing butanol. In certain embodiments, the fatty acid may be added to the fermenter in an amount less than about 70% of the fermenter volume, less than about 50% of the fermenter volume, or less than about 30% of the fermenter volume. The amount of fatty acid added to the fermenter can be a means for maintaining the aqueous phase titer of butanol during fermentation. In other embodiments, the aqueous phase titer of butanol can be maintained at a level of less than about 35 g per L of fermentation broth, less than about 25 g per L of fermentation broth, or less than about 15 g per L of fermentation broth. In other embodiments, the amount of active esterifying enzyme in the fermentation broth can be less than about 200 ppm, less than about 100 ppm, or less than about 20 ppm active enzyme. In certain embodiments, the cell mass used in the fermentation broth may initially be at least about 100 g of cells per liter of broth, with an initial loading that accounts for at least about 30% of the volume of the fermenter. After 3-7 hours of fermentation, the cell mass can be diluted to at least about 25 g cells per liter of fermentation broth by adding sugarcane ingredients. Cells can continue to grow to at least about 30 g cells per liter of fermentation broth over 8-15 hours of the total fermentation time.

ある実施形態において、発酵ブロスは、発酵の際に抽出剤と接触されて、水相および有機相を含む二相混合物が形成される。このような実施形態において、液液抽出を含むISPRが、好都合に行われ得る。液液抽出は、開示内容の全体が、本明細書に援用される米国特許出願公開第2009/0305370号明細書に記載される方法にしたがって行われ得る。米国特許出願公開第2009/0305370号明細書には、液液抽出を用いて発酵ブロスからブタノールを生成し、回収するための方法が記載されており、この方法は、発酵ブロスを水不混和性抽出剤と接触させて、水相および有機相を含む二相混合物を形成する工程を含む。通常、抽出剤は、飽和、単不飽和、多価不飽和(およびそれらの混合物)C12〜C22の脂肪アルコール、C12〜C22の脂肪酸、C12〜C22の脂肪酸のエステル、C12〜C22の脂肪アルデヒド、C12〜C22の脂肪アミド、およびそれらの混合物からなる群から選択される有機抽出剤であり得る。抽出剤はまた、飽和、単不飽和、多価不飽和(およびそれらの混合物)C〜C22の脂肪アルコール、C〜C28の脂肪酸、C〜C28の脂肪酸のエステル、C〜C22の脂肪アルデヒド、およびそれらの混合物からなる群から選択される有機抽出剤であり得る。本明細書に記載される方法とともに使用する場合、アルコール抽出剤によるカルボン酸28の触媒によるエステル化によって、発酵槽30中のカルボン酸28の消費を避け、それによって、より少ないカルボン酸が、生成物アルコールによるエステル化に利用可能であろうように、ISPR用の抽出剤は、通常、非アルコール抽出剤である。以下の実施例24にさらに示されるように、例えば、オレイルアルコールがISPR抽出剤として使用される場合、カルボン酸のオレイルアルコールエステルが、活性触媒42の存在のために、発酵槽中で生成され得る。 In certain embodiments, the fermentation broth is contacted with the extractant during fermentation to form a two-phase mixture comprising an aqueous phase and an organic phase. In such embodiments, ISPR including liquid-liquid extraction can be conveniently performed. Liquid-liquid extraction can be performed according to the method described in US Patent Application Publication No. 2009/030305370, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. US Patent Application Publication No. 2009/030305370 describes a method for producing and recovering butanol from fermentation broth using liquid-liquid extraction, which method makes the fermentation broth immiscible with water. Contacting with an extractant to form a biphasic mixture comprising an aqueous phase and an organic phase. Usually, the extraction agent is a saturated, esters of monounsaturated, polyunsaturated (and mixtures thereof) fatty alcohols of C 12 -C 22, fatty acids C 12 -C 22, fatty acids C 12 -C 22, C It can be an organic extractant selected from the group consisting of 12 to C 22 fatty aldehydes, C 12 to C 22 fatty amides, and mixtures thereof. Extractant also saturated, esters of monounsaturated, polyunsaturated (and mixtures thereof) fatty alcohols of C 4 -C 22, fatty acids C 4 -C 28, fatty acids C 4 ~C 28, C 4 fatty aldehydes -C 22, and may be an organic extractant selected from the group consisting of a mixture thereof. When used with the methods described herein, the catalytic esterification of carboxylic acid 28 with an alcohol extractant avoids consumption of carboxylic acid 28 in fermentor 30, thereby producing less carboxylic acid. The extractant for ISPR is usually a non-alcohol extractant, as would be available for esterification with physical alcohols. As further shown in Example 24 below, for example, when oleyl alcohol is used as the ISPR extractant, an oleyl alcohol ester of a carboxylic acid can be produced in the fermentor due to the presence of the active catalyst 42. .

図1の実施形態を参照して、カルボン酸28は、ISPR抽出剤28またはその成分としても働き得る。上述したように、天然油26が発酵槽30に供給される場合、カルボン酸28は、原位置で供給および/または形成され得、および/または原料16が加水分解され得る油を含む場合、原位置で形成される。ある実施形態において、ISPR抽出剤28は遊離脂肪酸を含む。ある実施形態において、ISPR抽出剤28はトウモロコシ油脂肪酸(COFA)を含む。ある実施形態において、油26はトウモロコシ油であり、それによって、ISPR抽出剤28はCOFAである。ISPR抽出剤(カルボン酸)28は、発酵ブロスと接触し、水相34および有機相を含む二相混合物を形成する。発酵槽中で形成される生成物アルコールエステルは、優先的に有機相中に分離して、エステル含有有機相36が形成される。すなわち、生成物アルコールエステルは、水相34中に存在するアルコールエステルの平衡濃度を超える濃度で生成され、したがって、優先的に有機相中に分離する。発酵ブロス中の任意の遊離生成物アルコールも、優先的にエステル含有有機相中に分離する。二相混合物は、流れ39として発酵槽30から除去され、槽35に導入され得、槽35において、エステル含有有機相36は、水相34から分離される。エステル含有有機相36および水相34への二相混合物39の分離は、以下に限定はされないが、サイフォニング、吸入、デカンテーション、遠心分離、重力沈降器の使用、膜支援相分離、ハイドロサイクロンなどを含む当該技術分野において公知の任意の方法を用いて行われ得る。水相34の全てまたは一部が、発酵培地(図示される)として発酵槽30中に再利用されるかあるいは廃棄され、新しい培地と交換されるか、または残っている生成物アルコールを除去するために処理され、次に発酵槽30へと再利用され得る。   With reference to the embodiment of FIG. 1, carboxylic acid 28 may also serve as ISPR extractant 28 or a component thereof. As noted above, when natural oil 26 is fed to fermentor 30, carboxylic acid 28 can be fed and / or formed in situ and / or raw material 16 can be hydrolyzed when feed 16 is hydrolyzed. Formed in position. In certain embodiments, ISPR extractant 28 includes free fatty acids. In certain embodiments, ISPR extractant 28 comprises corn oil fatty acid (COFA). In certain embodiments, oil 26 is corn oil, whereby ISPR extractant 28 is COFA. ISPR extractant (carboxylic acid) 28 contacts the fermentation broth and forms a two-phase mixture comprising an aqueous phase 34 and an organic phase. The product alcohol ester formed in the fermentor is preferentially separated into the organic phase to form an ester-containing organic phase 36. That is, the product alcohol ester is produced at a concentration that exceeds the equilibrium concentration of the alcohol ester present in the aqueous phase 34 and thus preferentially separates into the organic phase. Any free product alcohol in the fermentation broth is also preferentially separated into the ester-containing organic phase. The biphasic mixture can be removed from the fermenter 30 as stream 39 and introduced into the vessel 35 where the ester-containing organic phase 36 is separated from the aqueous phase 34. Separation of the two-phase mixture 39 into the ester-containing organic phase 36 and the aqueous phase 34 includes, but is not limited to, siphoning, inhalation, decantation, centrifugation, use of gravity settlers, membrane assisted phase separation, hydrocyclone This can be done using any method known in the art including All or a portion of the aqueous phase 34 is reused or discarded in the fermenter 30 as a fermentation medium (shown) and replaced with fresh medium or removed residual product alcohol. Can then be processed and then recycled to the fermenter 30.

図1を参照して、エステル含有有機相36が、槽50に導入され、槽50において、アルコールエステルは、1種以上の物質52と反応されて、生成物アルコール54が回収される。生成物アルコール54は、アルコールエステルからアルコールを得るための当該技術分野において公知の任意の方法を用いて回収され得る。例えば、ある実施形態において、生成物アルコールは、塩基を用いた加水分解とその後の酸性化によって、アルコールエステルから回収され得る。他の実施形態において、生成物アルコールエステルは、物質52としての加水分解触媒の存在下で、水によって加水分解され得る。例えば、ある実施形態において、生成物アルコールエステルからアルコールおよびカルボン酸28(例えば、カルボン酸28が脂肪酸である場合は脂肪酸)への加水分解は、物質52としての、リパーゼ、水溶性酸、無機酸、有機酸、または固体酸触媒を用いて行われ得る。例えば、硫酸は、アルコールエステル加水分解のための無機酸触媒として使用され得る。いくつかの好適な加水分解触媒は、リパーゼ酵素;エステラーゼ酵素;硫酸、塩酸、またはリン酸などの強無機酸;トルエンスルホン酸またはナフタレンスルホン酸などの強有機酸;またはAmberlyst(登録商標)スルホン化ポリスチレン樹脂などの固体酸触媒、またはゼオライトである。ある実施形態において、アルコールエステルの加水分解は、温度を上昇させることによって、および/または圧力をかけることによって、物質52としての蒸気を用いて行われ得る。ある実施形態において、アルコールエステルの加水分解は、例えば、反応蒸留塔などの塔において行われ得る。実施例45〜54および56〜58は、アルコールエステルから生成物アルコールを回収するためのいくつかの方法を示す。ある実施形態において、副生成物56が、生成物アルコール54の回収から得られる。副生成物56は、アルコールエステルの加水分解から回収され得るカルボン酸28を含まない。   Referring to FIG. 1, an ester-containing organic phase 36 is introduced into a tank 50 where the alcohol ester is reacted with one or more substances 52 to recover the product alcohol 54. Product alcohol 54 may be recovered using any method known in the art for obtaining alcohol from alcohol esters. For example, in certain embodiments, the product alcohol can be recovered from the alcohol ester by hydrolysis with a base followed by acidification. In other embodiments, the product alcohol ester may be hydrolyzed with water in the presence of a hydrolysis catalyst as material 52. For example, in certain embodiments, hydrolysis of the product alcohol ester to an alcohol and a carboxylic acid 28 (eg, a fatty acid when the carboxylic acid 28 is a fatty acid) may include lipase, water-soluble acid, inorganic acid as the substance 52. , Organic acids, or solid acid catalysts. For example, sulfuric acid can be used as an inorganic acid catalyst for alcohol ester hydrolysis. Some suitable hydrolysis catalysts include lipase enzymes; esterase enzymes; strong inorganic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, or phosphoric acid; strong organic acids such as toluene sulfonic acid or naphthalene sulfonic acid; or Amberlyst® sulfonation Solid acid catalyst such as polystyrene resin, or zeolite. In certain embodiments, hydrolysis of the alcohol ester may be performed using steam as material 52 by increasing the temperature and / or applying pressure. In certain embodiments, hydrolysis of the alcohol ester can be performed in a column such as, for example, a reactive distillation column. Examples 45-54 and 56-58 illustrate several methods for recovering the product alcohol from the alcohol ester. In certain embodiments, by-product 56 is obtained from the recovery of product alcohol 54. By-product 56 does not contain carboxylic acid 28 that can be recovered from hydrolysis of the alcohol ester.

ある実施形態において、エステル含有有機相36中に存在する脂肪酸のアルコールエステルの、生成物アルコールおよび遊離脂肪酸への加水分解は、約10:1〜約1:10の脂肪酸対水の比率で、または他の実施形態において、約100:1〜約1:100の脂肪酸対水の比率で行われる。ある実施形態において、脂肪酸のアルコールエステルは、約100℃未満の温度で、水を用いて加水分解される。ある実施形態において、加水分解は、100℃超、150℃超、200℃超、または250℃超の温度で行われる。   In certain embodiments, the hydrolysis of the fatty acid alcohol ester present in the ester-containing organic phase 36 to the product alcohol and free fatty acid is in a ratio of fatty acid to water of about 10: 1 to about 1:10, or In other embodiments, it is performed at a fatty acid to water ratio of about 100: 1 to about 1: 100. In certain embodiments, the alcohol ester of a fatty acid is hydrolyzed with water at a temperature less than about 100 ° C. In certain embodiments, the hydrolysis is performed at a temperature greater than 100 ° C, greater than 150 ° C, greater than 200 ° C, or greater than 250 ° C.

例えば、ある実施形態において、アルコールエステルは、エステル交換されて、生成物アルコール54が生成され得、ある実施形態において、第2級(second)アルコールエステル56、例えば、脂肪酸アルキルエステルも、副生成物56として生成され得る。このようなエステル交換を行うために、アルコールエステルは、アルコールエステルをエステル交換して、ブタノールを放出することが可能な触媒と接触され得る。ある実施形態において、アルコールエステルは、グリセロールを用いてエステル交換されて、生成物アルコール54および副生成物56としてのアシルグリセリドが生成され得る。生成されるアシルグリセリドは、モノ−およびジアシルグリセリドを含み得る。エステル交換反応のためのいくつかの好適な触媒は、例えば、リパーゼ酵素、特に第2級アルコールのアルコキシド塩、チタン酸アルキル、硫酸およびリン酸などの可溶性無機酸、トルエンスルホン酸およびナフタレンスルホン酸などの可溶性有機酸、およびAmberlyst(登録商標)スルホン化ポリスチレン樹脂などの固体酸、またはゼオライトである。エステル交換または加水分解のための好適なリパーゼとしては、以下に限定はされないが、バークホルデリア・セパシア(Burkholderia cepacia)、サーモマイセス・ラヌギノサ(Thermomyces lanuginosa)、またはカンジダ・アンタークティカ(Candida antarctica)に由来するリパーゼが挙げられる。ある実施形態において、リパーゼは、当業者に周知の方法を用いて、可溶性または不溶性の担体上に固定化される(例えば、Immobilization of Enzymes and Cells;Gordon F.Bickerstaff,Editor;Humana Press,Totowa,NJ,USA,1997を参照)。酵素の固定化は、1)共有結合担体、物理吸着、静電結合、または親和結合による、多孔質または非多孔質のキャリア担体への酵素の結合;2)二官能性または多官能性の試薬による架橋;3)ゲル母材、ポリマー、エマルジョン、またはある形態の膜への閉じ込め;および4)これらの方法のいずれかの組合せを含む様々な技術を用いて行われ得る。他の実施形態において、リパーゼは、固定化されなくてもよい。ある実施形態において、リパーゼは可溶性である。脂肪酸アルキルエステル56は、例えば脂肪酸メチルエステルを含み得る。他の脂肪酸アルキルエステル56は、例えば、C〜C12の直鎖状、分枝鎖状、および環式アルコールエステルを含み得る。次に、生成物アルコール54は、例えば蒸留などの当該技術分野において公知の任意の分離手段を用いて、副生成物56を含む反応混合物から分離され得る。他の好適な分離機構は、例えば、抽出および膜分離を含み得る。 For example, in certain embodiments, the alcohol ester can be transesterified to produce the product alcohol 54, and in certain embodiments, a secondary alcohol ester 56, such as a fatty acid alkyl ester, can also be a byproduct. 56 may be generated. To perform such transesterification, the alcohol ester can be contacted with a catalyst capable of transesterifying the alcohol ester to release butanol. In certain embodiments, the alcohol ester can be transesterified with glycerol to produce the product alcohol 54 and acylglycerides as by-products 56. The acylglycerides produced can include mono- and diacylglycerides. Some suitable catalysts for the transesterification reaction include, for example, lipase enzymes, especially alkoxide salts of secondary alcohols, soluble inorganic acids such as alkyl titanates, sulfuric acid and phosphoric acid, toluenesulfonic acid and naphthalenesulfonic acid, etc. Soluble organic acids and solid acids such as Amberlyst® sulfonated polystyrene resins, or zeolites. Suitable lipases for transesterification or hydrolysis include, but are not limited to, Burkholderia cepacia, Thermomyces lanuginosa, or Candida antartica. Originating lipase is mentioned. In certain embodiments, the lipase is immobilized on a soluble or insoluble carrier using methods well known to those skilled in the art (eg, Immobilization of Enzymes and Cells; Gordon F. Bickerstaff, Editor; Humana Press, Totowa, NJ, USA, 1997). Enzyme immobilization is: 1) binding of the enzyme to a porous or non-porous carrier carrier by covalent support, physical adsorption, electrostatic binding, or affinity binding; 2) bifunctional or polyfunctional reagents Can be performed using a variety of techniques including: 3) gel matrix, polymer, emulsion, or confinement in some form of membrane; and 4) any combination of these methods. In other embodiments, the lipase may not be immobilized. In certain embodiments, the lipase is soluble. The fatty acid alkyl ester 56 may include, for example, a fatty acid methyl ester. Other fatty acid alkyl esters 56 may include, for example, C 2 to C 12 linear, branched, and cyclic alcohol esters. The product alcohol 54 can then be separated from the reaction mixture containing the by-product 56 using any separation means known in the art such as, for example, distillation. Other suitable separation mechanisms can include, for example, extraction and membrane separation.

ある実施形態において、生成物アルコールの少なくとも約5%、少なくとも約10%、少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、または少なくとも約99%が、アルコールエステルから回収される。   In certain embodiments, at least about 5% of the product alcohol, at least about 10%, at least about 20%, at least about 30%, at least about 40%, at least about 50%, at least about 60%, at least about 70%, at least About 80%, at least about 90%, or at least about 99% is recovered from the alcohol ester.

ISPR抽出剤(カルボン酸)28が、生成物アルコール54を回収するためのアルコールエステルの反応の前に、アルコールエステルから分離され得る。あるいは、アルコールエステルの反応の後、ISPR抽出剤28は、生成物アルコールおよび何らかの副生成物から分離され得る。次に、得られる回収された希薄な抽出剤27は、通常、アルコールエステルのさらなる生成および/または抽出のための新鮮な補給(make−up)抽出剤28(供給される場合、油26に由来し得る)と組み合わせて、発酵槽30に戻って再利用され得る。あるいは、新鮮な抽出剤28(または油26)は、二相混合物流39において除去される抽出剤の代わりにするために、発酵槽に連続して加えられ得る。   ISPR extractant (carboxylic acid) 28 can be separated from the alcohol ester prior to reaction of the alcohol ester to recover product alcohol 54. Alternatively, after the reaction of the alcohol ester, ISPR extractant 28 can be separated from the product alcohol and any by-products. The resulting recovered dilute extractant 27 is then typically derived from the fresh make-up extractant 28 (if supplied, oil 26 for further production and / or extraction of alcohol esters. In combination) can be recycled back to the fermenter 30. Alternatively, fresh extractant 28 (or oil 26) can be continuously added to the fermentor to replace the extractant removed in the two-phase mixed stream 39.

ある実施形態において、触媒42が、二相混合物39から回収され、発酵自体または生成物アルコールの回収などの発酵プロセス中の工程において再利用され得る。   In certain embodiments, the catalyst 42 can be recovered from the two-phase mixture 39 and reused in steps during the fermentation process such as fermentation itself or product alcohol recovery.

ある実施形態において、1種以上のさらなるISPR抽出剤29(図2を参照)が、発酵槽30に導入されて、水相および有機相を含む二相混合物が形成され得る。このような実施形態において、ISPR抽出剤29は、オレイルアルコール、ベヘニルアルコール、セチルアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、ステアリルアルコール、1−ウンデカノール、オレイン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、ミリスチン酸メチル、オレイン酸メチル、ウンデカナール、ラウリン酸アルデヒド、20−メチルウンデカナール、およびそれらの混合物などの外部からの有機抽出剤であり得る。しかしながら、上述した理由のため、ISPR抽出剤29は、好ましくはアルコールでない。むしろ、ISPR抽出剤29は、好ましくはカルボン酸(例えば遊離脂肪酸)である。ある実施形態において、ISPR抽出剤29はCOFAである。ある実施形態において、ISPR抽出剤29は、アマニ油脂肪酸、大豆油脂肪酸、ジャトロファ油脂肪酸、あるいはパーム油、ヒマシ油、オリーブ油、ヤシ油、ピーナッツ油、または任意の種油に由来する脂肪酸である。ある実施形態において、ISPR抽出剤29は、例えば、参照により本明細書に援用される、2010年7月28日に出願された、同時係属中の、同一出願人が所有する米国仮特許出願第61/368,436号明細書に記載されるようなバイオマス脂質などの天然油の化学的転化から得られる、脂肪酸、脂肪アルコール、脂肪アミド、脂肪酸エステル(特に、アルコール部分に1〜8個の炭素原子を含むもの、例えば、脂肪酸メチルエステルおよび脂肪酸のより低級のアルコールエステル)、脂肪酸グリコールエステル、水酸化トリグリセリド、およびそれらの混合物からなる群から選択される脂肪酸抽出剤であり得る。ある実施形態において、ISPR抽出剤29は、バイオマス脂質の化学的加水分解によって得られる遊離脂肪酸である。ある実施形態において、ISPR抽出剤29は、例えば、参照により本明細書に援用される、2010年7月28日に出願された、同時係属中の、同一出願人が所有する米国仮特許出願第61/368,444号明細書に記載されるようなバイオマス脂質などの天然油の酵素加水分解から生成される遊離脂肪酸であり得る。   In certain embodiments, one or more additional ISPR extractants 29 (see FIG. 2) can be introduced into the fermentor 30 to form a two-phase mixture comprising an aqueous phase and an organic phase. In such an embodiment, ISPR extractant 29 is oleyl alcohol, behenyl alcohol, cetyl alcohol, lauryl alcohol, myristyl alcohol, stearyl alcohol, 1-undecanol, oleic acid, lauric acid, myristic acid, stearic acid, methyl myristate, It can be an external organic extractant such as methyl oleate, undecanal, lauric aldehyde, 20-methylundecanal, and mixtures thereof. However, for the reasons described above, ISPR extractant 29 is preferably not an alcohol. Rather, ISPR extractant 29 is preferably a carboxylic acid (eg, a free fatty acid). In certain embodiments, ISPR extractant 29 is COFA. In certain embodiments, ISPR extractant 29 is a fatty acid derived from linseed oil fatty acid, soybean oil fatty acid, jatropha oil fatty acid, or palm oil, castor oil, olive oil, coconut oil, peanut oil, or any seed oil. In certain embodiments, ISPR extractant 29 is a co-pending and co-assigned US provisional patent application filed July 28, 2010, which is incorporated herein by reference. Fatty acids, fatty alcohols, fatty amides, fatty acid esters (especially 1-8 carbons in the alcohol portion) obtained from chemical conversion of natural oils such as biomass lipids as described in 61 / 368,436 It may be a fatty acid extractant selected from the group consisting of those containing atoms, such as fatty acid methyl esters and lower alcohol esters of fatty acids), fatty acid glycol esters, hydroxylated triglycerides, and mixtures thereof. In certain embodiments, ISPR extractant 29 is a free fatty acid obtained by chemical hydrolysis of biomass lipids. In certain embodiments, ISPR extractant 29 is a co-pending and co-assigned US provisional patent application filed July 28, 2010, which is incorporated herein by reference. It may be a free fatty acid produced from the enzymatic hydrolysis of natural oils such as biomass lipids as described in 61 / 368,444.

原位置生成物除去は、発酵槽30中でバッチモードまたは連続モードで行われ得る。原位置生成物除去の連続モードにおいて、生成物が、槽(または反応器)から連続して除去される。原位置生成物除去のバッチモードにおいて、ある体積の有機抽出剤が、発酵槽に加えられ、抽出剤は、プロセス中に除去されない。原位置生成物除去では、有機抽出剤を、発酵の開始時に発酵培地と接触させ、二相発酵培地を形成することができる。あるいは、微生物が所望の量の増殖(培地の光学密度を測定することによって決定され得る)を達成した後、有機抽出剤を発酵培地と接触させることができる。さらに、発酵培地中の生成物アルコールレベルが、予め選択したレベルに達した時点で、有機抽出剤を発酵培地と接触させることができる。本発明のある実施形態に係るブタノール生成の場合、ブタノール濃度が有毒なレベルに達する前の時点で、カルボン酸抽出剤を、発酵培地と接触させて、カルボン酸とともにブタノールをエステル化して、ブチルエステルを生成することができ、ある実施形態において、水相およびブチルエステルを含む有機相を含む二相混合物を生成することができる。したがって、発酵槽中のブタノールの濃度が低下され、結果として、微生物に対するブタノールの毒性作用を最小限に抑える。次に、ブチルエステルの所望の有効力価が達成された後、エステル含有有機相は、発酵槽から除去され得る(そして、水相を構成する発酵ブロスから分離され得る)。例えば、ある実施形態において、ブチルエステルの有効力価が、発酵ブロスのkg当たり約10gを超えた後、エステル含有有機相は、発酵ブロスから分離され得る。他の実施形態において、ブチルエステルの有効力価が、発酵ブロスのkg当たり約230g超、発酵ブロスのkg当たり約300g超、発酵ブロスのkg当たり約400g超、発酵ブロスのkg当たり約500g超、または発酵ブロスのkg当たり約600g超になった後、エステル含有有機相は、発酵培地から分離され得る。別の実施形態において、COFAの転化率%が、少なくとも約10%、少なくとも約25%、少なくとも約50%、少なくとも約75%、または少なくとも約100%になった後、エステル含有有機相は、発酵培地から分離され得る。ある実施形態において、発酵槽中の利用可能な発酵性糖の発酵が実質的に完了した後、エステル含有有機相は水相から分離される。   In-situ product removal can be performed in the fermenter 30 in batch mode or continuous mode. In continuous mode of in-situ product removal, product is continuously removed from the tank (or reactor). In a batch mode of in-situ product removal, a volume of organic extractant is added to the fermentor and the extractant is not removed during the process. In situ product removal, the organic extractant can be contacted with the fermentation medium at the start of fermentation to form a two-phase fermentation medium. Alternatively, the organic extractant can be contacted with the fermentation medium after the microorganism has achieved the desired amount of growth (which can be determined by measuring the optical density of the medium). In addition, the organic extractant can be contacted with the fermentation medium when the product alcohol level in the fermentation medium reaches a preselected level. In the case of butanol production according to an embodiment of the present invention, at a point before the butanol concentration reaches a toxic level, the carboxylic acid extractant is contacted with the fermentation medium to esterify butanol with the carboxylic acid to produce a butyl ester. In certain embodiments, a biphasic mixture comprising an aqueous phase and an organic phase comprising a butyl ester can be produced. Thus, the concentration of butanol in the fermentor is reduced, and as a result, the toxic effects of butanol on microorganisms are minimized. Next, after the desired effective titer of butyl ester has been achieved, the ester-containing organic phase can be removed from the fermentor (and separated from the fermentation broth that constitutes the aqueous phase). For example, in certain embodiments, after the effective titer of butyl ester exceeds about 10 g per kg of fermentation broth, the ester-containing organic phase can be separated from the fermentation broth. In other embodiments, the effective titer of butyl ester is greater than about 230 g per kg fermentation broth, greater than about 300 g per kg fermentation broth, greater than about 400 g per kg fermentation broth, greater than about 500 g per kg fermentation broth, Alternatively, after greater than about 600 grams per kg of fermentation broth, the ester-containing organic phase can be separated from the fermentation medium. In another embodiment, after the% conversion of COFA is at least about 10%, at least about 25%, at least about 50%, at least about 75%, or at least about 100%, the ester-containing organic phase is It can be separated from the medium. In certain embodiments, the ester-containing organic phase is separated from the aqueous phase after the fermentation of available fermentable sugars in the fermentor is substantially complete.

図1に記載される実施形態の例において、アルコールエステルは、発酵ブロスから原位置で抽出され、二相混合物39の分離が、別個の槽35で起こる。ある実施形態において、二相混合物の分離は、後述される図3および4の実施形態の例に示されるように、発酵槽で行うことができ、これらの図では、エステル含有有機相流36が発酵槽30から直接出る。水相流34も発酵槽30から直接出ることができ、一切の残っているアルコールエステルまたは生成物アルコールを除去するように処理され、再利用され、または廃棄され、新しい発酵培地と交換され得る。有機抽出剤によるアルコールエステルおよび生成物アルコールの抽出は、発酵ブロスからの微生物32の除去を伴うかまたは伴わずに行うことができる。微生物32は、以下に限定はされないが、ろ過または遠心分離を含む、当該技術分野において公知の手段によって、発酵ブロスから除去され得る。例えば、水相流34は、酵母などの微生物32を含み得る。微生物32は、例えば、遠心分離機(図示せず)において、水相流から容易に分離され得る。その後、微生物32は、発酵槽30に再利用することができ、発酵槽30は、時間の経過とともにアルコール生成の生成速度を上げ、それによって、アルコール生成の効率を高めることができる。   In the example embodiment described in FIG. 1, the alcohol ester is extracted in situ from the fermentation broth and the separation of the two-phase mixture 39 occurs in a separate tank 35. In certain embodiments, the separation of the two-phase mixture can be performed in a fermentor, as shown in the example embodiments of FIGS. 3 and 4 described below, in which the ester-containing organic phase stream 36 is Get out of fermenter 30 directly. The aqueous phase stream 34 can also exit the fermenter 30 directly and can be treated to remove any remaining alcohol ester or product alcohol, reused, or discarded and replaced with fresh fermentation medium. Extraction of the alcohol ester and product alcohol with the organic extractant can be performed with or without removal of the microorganisms 32 from the fermentation broth. Microorganism 32 may be removed from the fermentation broth by means known in the art, including but not limited to filtration or centrifugation. For example, the aqueous phase stream 34 may include microorganisms 32 such as yeast. The microorganisms 32 can be easily separated from the aqueous phase flow, for example, in a centrifuge (not shown). Thereafter, the microorganisms 32 can be reused in the fermenter 30, and the fermenter 30 can increase the production rate of alcohol production with the passage of time, thereby increasing the efficiency of alcohol production.

当業者に明らかであるはずであるように、ある実施形態において、図1のシステムおよび方法は、発酵槽30中の同時糖化発酵が、発酵槽30の前に別個の糖化槽60に置き換えられるように変更され得る(例えば、図4の実施形態を参照)。   As should be apparent to those skilled in the art, in one embodiment, the system and method of FIG. 1 allows the simultaneous saccharification and fermentation in fermentor 30 to be replaced with a separate saccharification tank 60 before fermentor 30. (See, for example, the embodiment of FIG. 4).

さらに他の実施形態において、例えば、図2の実施形態の例に示されるように、(発酵槽30に直接供給される代わりに)天然油26が、触媒42も供給される槽40に供給され、それによって、油26中のアシルグリセリドの少なくとも一部が加水分解されて、カルボン酸28が形成される。次に、カルボン酸28および触媒42を含有する槽40からの生成物流が、発酵槽30に導入される。カルボン酸28および触媒42は、発酵培地中で生成される生成物アルコールと接触し、それによって、生成物アルコールのアルコールエステルが、図1を参照して上述したのと同じ方法で、生成物アルコールによるカルボン酸の触媒されたエステル化から原位置で形成される。カルボン酸28は、ISPR抽出剤として働くこともでき、ある実施形態において、十分なカルボン酸28および/または1種以上のさらなるISPR抽出剤29が、発酵槽30に導入されて、水相および有機相を含む二相混合物が形成され得、アルコールエステルが、有機相中に分離する。図2の実施形態の残りのプロセス作業は、図1と同一であるため、再度詳細に説明しない。   In still other embodiments, for example, as shown in the example embodiment of FIG. 2, natural oil 26 is fed to a tank 40 that is also fed with a catalyst 42 (instead of being fed directly to the fermenter 30). , Thereby hydrolyzing at least a portion of the acylglycerides in oil 26 to form carboxylic acid 28. Next, the product stream from the tank 40 containing the carboxylic acid 28 and the catalyst 42 is introduced into the fermenter 30. Carboxylic acid 28 and catalyst 42 are in contact with the product alcohol produced in the fermentation medium, whereby the alcohol ester of the product alcohol is produced in the same manner as described above with reference to FIG. Formed in situ from the catalyzed esterification of carboxylic acids by. Carboxylic acid 28 can also serve as an ISPR extractant, and in certain embodiments, sufficient carboxylic acid 28 and / or one or more additional ISPR extractants 29 are introduced into fermentor 30 to provide aqueous and organic phases. A biphasic mixture containing phases can be formed and the alcohol ester separates into the organic phase. The remaining process operations of the embodiment of FIG. 2 are the same as FIG. 1 and will not be described again in detail.

本発明のある実施形態において、例えば、図3の実施形態に示されるように、触媒42は、原料12を形成するバイオマスに由来する油26’を含む原料スラリー16に加えられ得る。示される実施形態において、触媒42は、油26’中のグリセリドを遊離脂肪酸28’へと加水分解することができる。したがって、原料スラリー16への触媒42の導入の後、油26’中のグリセリドの少なくとも一部が加水分解され、遊離脂肪酸28’および触媒42を有する原料スラリー18が得られる。例えば、原料12がトウモロコシである場合、油26’は、原料の成分であるトウモロコシ油であり、遊離脂肪酸28’はトウモロコシ油脂肪酸(COFA)である。   In certain embodiments of the invention, for example, as shown in the embodiment of FIG. 3, catalyst 42 may be added to feed slurry 16 that includes oil 26 ′ derived from biomass that forms feed 12. In the embodiment shown, catalyst 42 can hydrolyze glycerides in oil 26 'to free fatty acids 28'. Therefore, after the introduction of the catalyst 42 into the raw slurry 16, at least a part of the glycerides in the oil 26 'is hydrolyzed to obtain the raw slurry 18 having the free fatty acid 28' and the catalyst 42. For example, when the raw material 12 is corn, the oil 26 'is corn oil which is a component of the raw material, and the free fatty acid 28' is corn oil fatty acid (COFA).

原料スラリー18は、発酵培地に含まれるべく、アルコール生成微生物32とともに発酵槽30に導入される。ある実施形態において、グルコアミラーゼなどの酵素38も、スラリー18中の糖の糖化および発酵槽30の内部のアルコールの発酵を同時に行うために、発酵槽に導入され得る。発酵槽中の触媒42(スラリー18を介して導入される)の存在により、遊離脂肪酸28’(スラリー18を介して導入される)によるアルコールのエステル化が触媒されて、図1を参照して上述されるのと同じ方法で、脂肪酸アルコールエステルが原位置で形成される。ある実施形態において、ブタノール生成では、ブタノール生成微生物32が、原料スラリー18とともに発酵槽30に導入される。発酵槽中の触媒42(スラリー18を介して導入される)が、遊離脂肪酸28’(スラリー18を介して導入される)によるブタノールのエステル化を触媒して、脂肪酸ブチルエステル(FABE)を原位置で形成する。遊離脂肪酸28’は、ISPR抽出剤として働くこともできる。例えば、遊離脂肪酸28’がCOFAである場合、COFAのアルコールエステルが原位置で形成され、COFAは、ISPR抽出剤またはその一部として働く。   The raw material slurry 18 is introduced into the fermenter 30 together with the alcohol-producing microorganism 32 so as to be included in the fermentation medium. In certain embodiments, an enzyme 38, such as glucoamylase, may also be introduced into the fermentor to simultaneously saccharify the sugars in the slurry 18 and ferment the alcohol within the fermentor 30. The presence of catalyst 42 (introduced via slurry 18) in the fermentor catalyzes the esterification of alcohol by free fatty acid 28 '(introduced via slurry 18), see FIG. In the same way as described above, the fatty acid alcohol ester is formed in situ. In one embodiment, for butanol production, butanol producing microorganisms 32 are introduced into the fermentor 30 along with the raw slurry 18. Catalyst 42 in the fermenter (introduced via slurry 18) catalyzes the esterification of butanol with free fatty acid 28 '(introduced via slurry 18) to produce fatty acid butyl ester (FABE). Form in position. Free fatty acid 28 'can also act as an ISPR extractant. For example, if the free fatty acid 28 'is COFA, an alcohol ester of COFA is formed in situ, and COFA acts as an ISPR extractant or part thereof.

ある実施形態において、1種以上のさらなるISPR抽出剤29が、アルコールエステル(および任意の遊離アルコール)を水相から優先的に分離するために、発酵槽30に導入され得る。ある実施形態において、ISPR抽出剤29は、図1および2の実施形態を参照して記載されるカルボン酸28であり得る。ある実施形態において、ISPR抽出剤29は、油26として発酵槽30に導入され、次に、ISPR抽出剤29になるために、触媒42によって脂肪酸へと加水分解される。ある実施形態において、油26はトウモロコシ油であり、それによって、ISPR抽出剤29はCOFAである。ある実施形態において、図1および2の実施形態を参照して上述したように、ISPR抽出剤29は、脂肪酸、脂肪アルコール、脂肪アミド、脂肪酸エステル(特に、アルコール部分に1〜8個の炭素原子を含むもの、例えば、脂肪酸メチルエステルおよび脂肪酸のより低級のアルコールエステル)、脂肪酸グリコールエステル、水酸化トリグリセリド、およびそれらの混合物からなる群から選択される脂肪酸抽出剤であり得る。さらに他の実施形態において、ISPR抽出剤29は、バイオマス脂質の化学的または酵素加水分解によって得られる遊離脂肪酸であり得る。このような実施形態において、抽出剤29を生成するためのバイオマス脂質は、原料12が得られる同じかまたは異なるバイオマス源に由来し得る。例えば、ある実施形態において、抽出剤29を生成するためのバイオマス脂質が、大豆に由来し得るが、原料12のバイオマス源はトウモロコシである。当業者に明らかであるはずであるように、原料12に対する抽出剤29のための異なるバイオマス源の考えられるあらゆる組合せを使用することができる。図2の実施形態の残りのプロセス作業は、図1と同一であるため、再度詳細に説明しない。   In certain embodiments, one or more additional ISPR extractants 29 can be introduced into the fermentor 30 to preferentially separate the alcohol ester (and any free alcohol) from the aqueous phase. In certain embodiments, ISPR extractant 29 can be carboxylic acid 28 described with reference to the embodiments of FIGS. In certain embodiments, ISPR extractant 29 is introduced into fermentor 30 as oil 26 and then hydrolyzed to fatty acids by catalyst 42 to become ISPR extractant 29. In certain embodiments, oil 26 is corn oil, whereby ISPR extractant 29 is COFA. In certain embodiments, as described above with reference to the embodiments of FIGS. 1 and 2, ISPR extractant 29 may be a fatty acid, fatty alcohol, fatty amide, fatty acid ester (particularly 1-8 carbon atoms in the alcohol moiety). A fatty acid extractant selected from the group consisting of fatty acid methyl esters and lower alcohol esters of fatty acids), fatty acid glycol esters, hydroxylated triglycerides, and mixtures thereof. In still other embodiments, ISPR extractant 29 can be a free fatty acid obtained by chemical or enzymatic hydrolysis of biomass lipids. In such an embodiment, the biomass lipids for producing the extractant 29 may be derived from the same or different biomass sources from which the feedstock 12 is obtained. For example, in certain embodiments, the biomass lipid for producing the extractant 29 may be derived from soybeans, but the biomass source of feedstock 12 is corn. Any possible combination of different biomass sources for the extractant 29 relative to the feedstock 12 can be used, as should be apparent to those skilled in the art. The remaining process operations of the embodiment of FIG. 2 are the same as FIG. 1 and will not be described again in detail.

非限定的なデータの裏づけのない(prophetic)実施例として、図3の実施形態を参照して、約4重量%のトウモロコシ油を通常含有し得る、磨砕された全粒トウモロコシ(原料12としての)の水性懸濁液が、約85℃〜120℃で30分間〜2時間にわたって、アミラーゼ(液化酵素14としての)で処理され得、得られた液化されたマッシュ16が、65℃〜30℃に冷却され、pH4.5〜7.5(ある実施形態において、pH5.5〜6.5)で、脂質中の利用可能な脂肪酸含量の、遊離脂肪酸への転化率が少なくとも30%から少なくとも99%もの高さになるのに十分な時間にわたって、0.1ppm〜10ppm(ある実施形態において、0.5ppm〜1.0ppm)のリパーゼ(触媒42としての)で処理され得る。液化され、リパーゼ処理されたマッシュ18は、(例えば、熱交換器を用いて)約30℃に冷却され、約25%〜30重量%の乾燥トウモロコシ固体で発酵槽30に充填され得る。グルコアミラーゼ(糖化酵素38としての)の添加による発酵中の液化されたマッシュ18の糖化により、グルコースが生成され得る。得られた発酵ブロスは、リパーゼ42で処理されていない液化されたマッシュを用いて、ブロス中に存在し得るトウモロコシ油(例えば、約1.2重量%のトウモロコシ油)の量よりかなり少ない量を含有し得る。特に、リパーゼ42処理により、トウモロコシ油脂質26’(トリグリセリド(TG))を、COFA28’(およびいくらかのジグリセリド(DG)またはモノグリセリド(MG))に転化し、COFA ISPR抽出溶媒28’または29中の脂質26’の蓄積の速度を低下させることができる。リパーゼ42処理により、発酵中に生成されるブタノールを、COFAのブチルエステルに転化することもでき、ここで、COFAのブチルエステルは、液液抽出ISPRの際のCOFA相36中への溶解についての高い分配係数を有する。発酵の終了時、COFAのブチルエステルを含有するCOFA相36は、(槽30/35において)発酵ブロスから分離され得、ブタノール54は、限定はされないが、例えば、リパーゼ52、固体酸触媒52または蒸気52を用いたエステルの加水分解を含むいくつかの方法のうちの1つを用いて、(槽50において)この有機混合物36から回収されて、ブタノール54およびCOFA27が生成され得る。   As a non-limiting data-proven example, referring to the embodiment of FIG. 3, ground whole corn (as raw material 12) that can typically contain about 4% by weight corn oil. )) Can be treated with amylase (as liquefying enzyme 14) at about 85 ° C. to 120 ° C. for 30 minutes to 2 hours, and the resulting liquefied mash 16 can be treated at 65 ° C. to 30 ° C. At a pH of 4.5 to 7.5 (in certain embodiments, a pH of 5.5 to 6.5) and a conversion of available fatty acid content in the lipid to free fatty acids at least 30% to at least Treated with 0.1 ppm to 10 ppm (in one embodiment, 0.5 ppm to 1.0 ppm) lipase (as catalyst 42) for a time sufficient to be as high as 99%. That. The liquefied and lipase-treated mash 18 can be cooled to about 30 ° C. (eg, using a heat exchanger) and charged to the fermenter 30 with about 25% to 30% by weight dry corn solids. Glucose can be produced by saccharification of the liquefied mash 18 during fermentation by the addition of glucoamylase (as saccharifying enzyme 38). The resulting fermentation broth uses liquefied mash that has not been treated with lipase 42 to produce an amount significantly less than the amount of corn oil that may be present in the broth (eg, about 1.2 wt% corn oil). May be contained. In particular, lipase 42 treatment converts corn oil lipid 26 '(triglyceride (TG)) to COFA 28' (and some diglyceride (DG) or monoglyceride (MG)) in COFA ISPR extraction solvent 28 'or 29. The rate of accumulation of lipid 26 'can be reduced. The lipase 42 treatment can also convert the butanol produced during fermentation to the butyl ester of COFA, where the butyl ester of COFA is about dissolution in the COFA phase 36 during liquid-liquid extraction ISPR. Has a high distribution coefficient. At the end of the fermentation, the COFA phase 36 containing the butyl ester of COFA can be separated from the fermentation broth (in tank 30/35) and butanol 54 can be, for example, without limitation, lipase 52, solid acid catalyst 52 or The butanol 54 and COFA 27 can be produced from this organic mixture 36 (in tank 50) using one of several methods including ester hydrolysis using steam 52.

さらに他の実施形態において、例えば、図4の実施形態に示されるように、図3のシステムおよび方法は、発酵槽30中の同時糖化発酵(SSF)が、発酵槽30の前に別個の糖化槽60に置き換えられるように変更され得る。図4は、酵素38を受け入れる別個の糖化槽60を含み、触媒42が、液化され、糖化された原料流62に導入される以外は図3とほぼ同一である。原料スラリー16が、グルコアミラーゼなどの酵素38とともに糖化槽60に導入され、それによって、スラリー16中のオリゴ糖の形態の糖類が、単糖類へと分解され得る。液化され、糖化された原料流62が、糖化槽60を出て、それに触媒42が導入される。原料流62は、原料に由来する、単糖類、および油26’および非溶解固体を含む。油26’は、触媒42の導入によって加水分解され、遊離脂肪酸28’および触媒42を有する液化され、糖化された原料スラリー64が得られる。   In still other embodiments, for example, as shown in the embodiment of FIG. 4, the system and method of FIG. It can be changed to be replaced by the tank 60. FIG. 4 includes a separate saccharification tank 60 that receives the enzyme 38 and is substantially identical to FIG. 3 except that the catalyst 42 is introduced into the liquefied and saccharified feed stream 62. The raw material slurry 16 is introduced into the saccharification tank 60 together with an enzyme 38 such as glucoamylase, whereby the saccharides in the form of oligosaccharides in the slurry 16 can be decomposed into monosaccharides. The liquefied and saccharified raw material stream 62 exits the saccharification tank 60 and the catalyst 42 is introduced into it. Feed stream 62 includes monosaccharides derived from the feed, and oil 26 'and undissolved solids. The oil 26 ′ is hydrolyzed by the introduction of the catalyst 42, and a liquefied and saccharified raw material slurry 64 having the free fatty acid 28 ′ and the catalyst 42 is obtained.

あるいは、ある実施形態において、図1の実施形態におけるSSFのための発酵槽30への酵素38と触媒42の導入と同様に、触媒42が、糖化酵素38とともに加えられて、グルコースを生成するのと同時に、油脂質26’を遊離脂肪酸28’に加水分解することができる。酵素38および触媒42の添加は段階的であり得(例えば、触媒42、次に酵素38、または逆の場合もある)または同時であり得る。しかしながら、SSFの際の発酵槽30への触媒42の添加も、生成物アルコールをアルコールエステルにほぼ同時に転化する図1の実施形態と対照的に、触媒42を含有するスラリー64が発酵槽30に導入されるまで、アルコールエステルは形成されない。あるいは、ある実施形態において、スラリー62が発酵槽30に導入され得、触媒42が発酵槽30に直接加えられる。   Alternatively, in some embodiments, similar to the introduction of enzyme 38 and catalyst 42 into fermenter 30 for SSF in the embodiment of FIG. 1, catalyst 42 is added with saccharifying enzyme 38 to produce glucose. At the same time, the oil lipid 26 'can be hydrolyzed to the free fatty acid 28'. The addition of enzyme 38 and catalyst 42 can be gradual (eg, catalyst 42, then enzyme 38, or vice versa) or simultaneous. However, the addition of the catalyst 42 to the fermentor 30 during SSF is also in contrast to the embodiment of FIG. No alcohol ester is formed until it is introduced. Alternatively, in some embodiments, slurry 62 can be introduced into fermentor 30 and catalyst 42 is added directly to fermentor 30.

図4の実施形態において、スラリー64が、単糖類を代謝して生成物アルコールを生成するアルコール生成微生物32とともに発酵槽30に導入される。発酵槽中の触媒42(スラリー64を介して導入される)の存在により、遊離脂肪酸28’(スラリー62を介して導入される)によるアルコールのエステル化が触媒されて、図1を参照して上述したのと同じ方法で、脂肪酸アルコールエステルが原位置で形成される。遊離脂肪酸28’は、アルコールエステル(および任意の遊離アルコール)を水相から優先的に分離するためのISPR抽出剤として働くこともできる。ある実施形態において、図3を参照して上述したように、1種以上のさらなるISPR抽出剤29も、発酵槽30に導入することができる。図4の実施形態の残りのプロセス作業は、図3と同一であるため、再度詳細に説明しない。   In the embodiment of FIG. 4, slurry 64 is introduced into fermenter 30 along with alcohol-producing microorganisms 32 that metabolize monosaccharides to produce product alcohol. The presence of catalyst 42 (introduced via slurry 64) in the fermentor catalyzes the esterification of alcohol by free fatty acid 28 '(introduced via slurry 62), see FIG. In the same way as described above, the fatty acid alcohol ester is formed in situ. Free fatty acid 28 'can also serve as an ISPR extractant to preferentially separate the alcohol ester (and any free alcohol) from the aqueous phase. In certain embodiments, one or more additional ISPR extractants 29 can also be introduced into the fermentor 30 as described above with reference to FIG. The remaining process operations of the embodiment of FIG. 4 are the same as FIG. 3 and will not be described again in detail.

図1〜4を参照して上述した実施形態のいずれかを含むある実施形態において、非溶解固体が、発酵槽30に導入される前に、原料スラリー16から除去され得る。例えば、図5の実施形態に示されるように、原料スラリー16が、非溶解固体を固相またはウェットケーキ24として排出するように構成される分離器20の入口に導入される。例えば、ある実施形態において、分離器20は、原料スラリー16から非溶解固体を分離するための、フィルタープレス、真空ろ過、機械的加圧ろ過、または遠心分離機(例えば、デカンター遠心分離機)を含み得る。ある実施形態において、例えば、デカンターボウル遠心分離機、トリカンター遠心分離機、ディスクスタック遠心分離機、ろ過遠心分離機、またはデカンター遠心分離機を含む、当業界で用いられる任意の従来の遠心分離機を用いて、非溶解固体を分離することができる。ある実施形態において、原料スラリー16からの非溶解固体の除去は、ろ過、真空ろ過、ベルトフィルター、加圧ろ過、ふるいを用いたろ過、ふるい分け分離、火格子(grate)または格子、多孔質格子、浮遊法、ハイドロクロン、フィルタープレス、スクリュープレス、重力沈降器、ボルテックス分離器、または液体から固体を分離するのに使用され得る任意の方法によって行われ得る。任意に、ある実施形態において、分離器20は、原料スラリー16中に存在する油26’の一部または実質的に全てを除去するように構成することもできる。このような実施形態において、分離器20は、以下に限定はされないが、サイフォニング、デカンテーション、遠心分離、重力沈降器の使用、膜支援相分離などを含む、水性原料流から油を除去するための、当該技術分野において公知の任意の好適な分離器であり得る。糖および水を含む残りの原料は、水流22として発酵槽30に排出される。   In certain embodiments, including any of the embodiments described above with reference to FIGS. 1-4, undissolved solids may be removed from the raw slurry 16 before being introduced into the fermenter 30. For example, as shown in the embodiment of FIG. 5, raw slurry 16 is introduced into the inlet of a separator 20 that is configured to discharge undissolved solids as a solid phase or wet cake 24. For example, in some embodiments, the separator 20 can be a filter press, vacuum filtration, mechanical pressure filtration, or centrifuge (eg, decanter centrifuge) for separating undissolved solids from the raw slurry 16. May be included. In certain embodiments, any conventional centrifuge used in the industry, including, for example, a decanter bowl centrifuge, a tricanter centrifuge, a disk stack centrifuge, a filtration centrifuge, or a decanter centrifuge Can be used to separate undissolved solids. In certain embodiments, removal of undissolved solids from the raw slurry 16 may include filtration, vacuum filtration, belt filter, pressure filtration, sieving filtration, sieving separation, grate or lattice, porous lattice, It can be done by flotation, hydroclone, filter press, screw press, gravity settling, vortex separator, or any method that can be used to separate solids from liquids. Optionally, in some embodiments, separator 20 can be configured to remove some or substantially all of oil 26 ′ present in feed slurry 16. In such embodiments, separator 20 removes oil from aqueous feed streams, including but not limited to, siphoning, decantation, centrifugation, use of gravity settling, membrane assisted phase separation, and the like. Can be any suitable separator known in the art. The remaining raw material containing sugar and water is discharged to the fermenter 30 as a water stream 22.

例えば、ある実施形態において、分離器20は、糖および水を含有する水層(すなわち、流れ22)、非溶解固体を含有する固体層(すなわち、ウェットケーキ24)、および油層(すなわち、油流26’)を含む遠心分離生成物を生成するように原料スラリー16を撹拌または回転させるトリカンター遠心分離機20を含む。このような場合、触媒42が、除去された油26’と接触されて、遊離脂肪酸28’および触媒42の流れが生成され得る。次に、遊離脂肪酸28’および触媒42の流れは、発酵培地と接触させるために発酵槽30に導入され得、それによって、発酵培地中の生成物アルコールの、脂肪酸アルコールエステルへの触媒によるエステル化が、図1を参照して上述したのと同じ方法で、原位置で行われ得る。   For example, in certain embodiments, separator 20 includes an aqueous layer containing sugar and water (ie, stream 22), a solid layer containing undissolved solids (ie, wet cake 24), and an oil layer (ie, oil stream). A tricanter centrifuge 20 that agitates or rotates the raw slurry 16 to produce a centrifuge product comprising 26 '). In such cases, catalyst 42 can be contacted with removed oil 26 'to produce a stream of free fatty acids 28' and catalyst 42. Next, a stream of free fatty acid 28 'and catalyst 42 can be introduced into fermentor 30 for contact with the fermentation medium, thereby catalyzing the esterification of the product alcohol in the fermentation medium to a fatty acid alcohol ester. Can be done in situ in the same manner as described above with reference to FIG.

遊離脂肪酸28’は、ISPR抽出剤28’として働くこともでき、1種以上のさらなるISPR抽出剤29も、発酵槽30に導入することができる。したがって、原料油26’は、カルボン酸へと触媒により加水分解され、それによって、ISPR抽出剤も生成しつつ、ISPR抽出剤中に存在する脂質の量を減少させることができる。エステル含有有機相36は、槽35において二相混合物39の水相34から分離され得、生成物アルコールは、槽50(図1を参照)においてアルコールエステルから回収され得る。図5の実施形態の残りのプロセス作業は、図3と同一であるため、再度詳細に説明しない。   The free fatty acid 28 ′ can act as an ISPR extractant 28 ′ and one or more additional ISPR extractants 29 can also be introduced into the fermenter 30. Thus, the feedstock 26 'can be catalytically hydrolyzed to carboxylic acids, thereby reducing the amount of lipid present in the ISPR extractant, while also producing an ISPR extractant. The ester-containing organic phase 36 can be separated from the aqueous phase 34 of the two-phase mixture 39 in the tank 35 and the product alcohol can be recovered from the alcohol ester in the tank 50 (see FIG. 1). The remaining process operations of the embodiment of FIG. 5 are the same as FIG. 3 and will not be described again in detail.

ウェットケーキ24が遠心分離機20によって除去される場合、ある実施形態において、原料がトウモロコシである場合、トウモロコシ油などの原料12に由来する油の一部が、ウェットケーキ24中に残る。水溶液22が遠心分離機20から排出されてから、ウェットケーキ24は、遠心分離機においてさらなる水で洗浄され得る。ウェットケーキ24の洗浄により、ウェットケーキ中に存在する糖(例えば、オリゴ糖)を回収し、回収された糖および水は、液化槽10に再利用され得る。洗浄後、ウェットケーキ24は、任意の好適な公知の方法によって、可溶物と組み合わされ、次に、乾燥されて、可溶物含有乾燥穀類蒸留粕(DDGS)が形成され得る。遠心分離機20において形成されるウェットケーキ24からのDDGSの形成にはいくつかの利点がある。非溶解固体が発酵槽に送られないため、DDGSは、抽出剤および/またはブタノールなどの生成物アルコールを捕捉せず、DDGSは、発酵槽の条件に供されず、発酵槽中に存在する微生物と接触しない。全てのこれらの利点が、例えば、動物飼料としてのDDGSの処理および販売をより容易にする。ある実施形態において、油26’は、ウェットケーキ24から別々に排出されず、油26’は、ウェットケーキ24の一部として含まれ、最終的にDDGS中に存在する。このような場合、油は、DDGSから分離され、同じかまたは異なるアルコール発酵プロセスにおいてその後の使用のためにISPR抽出剤29に転化され得る。遠心分離によって原料スラリー16から非溶解固体を除去するための方法およびシステムが、全体が参照により本明細書に援用される、2010年6月18日に出願された、同時係属中の、同一出願人が所有する米国仮特許出願第61/356,290号明細書に詳細に記載されている。   When the wet cake 24 is removed by the centrifuge 20, in some embodiments, when the raw material is corn, some of the oil from the raw material 12, such as corn oil, remains in the wet cake 24. After the aqueous solution 22 has been drained from the centrifuge 20, the wet cake 24 can be washed with additional water in the centrifuge. By washing the wet cake 24, sugar (eg, oligosaccharide) present in the wet cake is recovered, and the recovered sugar and water can be reused in the liquefaction tank 10. After washing, the wet cake 24 can be combined with solubles by any suitable known method and then dried to form a soluble-containing dried cereal distillation koji (DDGS). There are several advantages to forming DDGS from the wet cake 24 formed in the centrifuge 20. Because non-dissolved solids are not sent to the fermentor, DDGS does not capture product alcohol such as extractant and / or butanol, and DDGS is not subjected to fermentor conditions and microorganisms present in the fermentor Do not contact with. All these advantages make it easier to process and sell DDGS as animal feed, for example. In certain embodiments, the oil 26 'is not drained separately from the wet cake 24, and the oil 26' is included as part of the wet cake 24 and is ultimately present in the DDGS. In such cases, the oil can be separated from DDGS and converted to ISPR extractant 29 for subsequent use in the same or different alcohol fermentation processes. A method and system for removing undissolved solids from a raw slurry 16 by centrifugation is a co-pending, identical application filed June 18, 2010, which is incorporated herein by reference in its entirety. It is described in detail in US Provisional Patent Application No. 61 / 356,290 owned by a human.

上述したように、油26’は、例えば、溶媒抽出プロセスを含む任意の好適な公知の方法を用いてDDGSから分離され得る。本発明の一実施形態において、DDGSは、抽出槽に充填され、ヘキサンなどの溶媒で洗浄されて、油26’が除去される。用いられ得る他の溶媒としては、例えば、イソブタノール、イソヘキサン、エタノール、石油エーテルなどの石油蒸留物、またはそれらの混合物が挙げられる。油26’の抽出の後、DDGSは、一切の残留溶媒を除去するように処理され得る。例えば、DDGSは、当該技術分野において公知の任意の方法を用いて、一切の残留溶媒を蒸発させるように加熱され得る。溶媒を除去した後、DDGSは、一切の残留水を除去するように乾式処理に供され得る。処理されたDDGSは、家禽、家畜、およびペットなどの動物用の補足飼料として使用され得る。   As described above, oil 26 'can be separated from DDGS using any suitable known method including, for example, a solvent extraction process. In one embodiment of the present invention, DDGS is filled into an extraction vessel and washed with a solvent such as hexane to remove oil 26 '. Other solvents that can be used include, for example, petroleum distillates such as isobutanol, isohexane, ethanol, petroleum ether, or mixtures thereof. After extraction of oil 26 ', the DDGS can be treated to remove any residual solvent. For example, the DDGS can be heated to evaporate any residual solvent using any method known in the art. After removing the solvent, the DDGS can be subjected to a dry process to remove any residual water. Treated DDGS can be used as a supplementary feed for animals such as poultry, livestock, and pets.

DDGSからの抽出の後、得られる油26’および溶媒混合物は、溶媒から油26’を分離するために収集され得る。一実施形態において、油26’/溶媒混合物は、蒸発によって処理されてもよく、それによって、溶媒は蒸発され、収集され、再利用され得る。回収された油は、同じかまたは異なるアルコール発酵プロセスにおいてその後の使用のためにISPR抽出剤29に転化され得る。   After extraction from DDGS, the resulting oil 26 'and solvent mixture can be collected to separate oil 26' from the solvent. In one embodiment, the oil 26 '/ solvent mixture may be processed by evaporation so that the solvent can be evaporated, collected and reused. The recovered oil can be converted to ISPR extractant 29 for subsequent use in the same or different alcohol fermentation processes.

固体の回収に加えて、発酵プロセスの他の副生成物を回収することが所望され得る。一実施形態において、例えば、脂肪酸エステル(例えば、脂肪酸イソブチルエステル)は、炭水化物の、生成物アルコール(例えば、ブタノール)への収率を高めるために回収され得る。これは、例えば、溶媒を用いて、例えば、いくつかの副生成物流を組み合わせて混合し、組み合わせて混合する工程の生成物を乾燥させることによって形成される副生成物から脂肪酸イソブチルエステルを抽出することによって行われ得る。DDGSからトウモロコシ油トリグリセリドを回収するためのこのような溶媒系の抽出システムは、米国特許出願公開第2010/0092603号明細書に記載されており、その教示内容が、参照により本明細書に援用される。   In addition to solid recovery, it may be desirable to recover other by-products of the fermentation process. In one embodiment, for example, fatty acid esters (eg, fatty acid isobutyl esters) can be recovered to increase the yield of carbohydrate to product alcohol (eg, butanol). This involves, for example, using a solvent to extract fatty acid isobutyl esters from the by-product formed by mixing several by-product streams in combination and drying the product of the combined and mixed process Can be done. Such a solvent-based extraction system for recovering corn oil triglycerides from DDGS is described in US 2010/0092603, the teachings of which are incorporated herein by reference. The

脂肪酸エステルの溶媒抽出の一実施形態において、固体が、全蒸留廃液から分離され得る(「分離された固体」)が、これは、その流れが、組み合わされない副生成物流中の脂肪酸エステルの最も多い割合を含有し得るためである。次に、これらの分離された固体は、抽出器に供給され、溶媒で洗浄され得る。一実施形態において、分離された固体の全ての側が溶媒で確実に洗浄されるように、分離された固体は、少なくとも1回、回転される。洗浄後、ミセラとして知られている、脂質と溶媒との得られる混合物が、溶媒からの抽出される脂質の分離のために収集される。例えば、脂質と溶媒との得られる混合物は、さらなる処理のために分離器に堆積され得る。抽出プロセスの際、溶媒が分離された固体を洗浄するにつれて、溶媒は、脂質を溶液に入れるだけでなく、固体微粒子も収集する。これらの「微粒子」は、一般に、ミセラ中の望ましくない不純物であり、一実施形態において、ミセラは、ミセラから微粒子を分離するかまたは洗い落とす(scrub)装置によって、抽出器または分離器から排出され得る。   In one embodiment of solvent extraction of fatty acid esters, solids can be separated from the total distillation effluent (“separated solids”), which is the most fatty acid ester in the by-product stream whose streams are not combined. It is because it may contain a proportion. These separated solids can then be fed to an extractor and washed with a solvent. In one embodiment, the separated solid is rotated at least once to ensure that all sides of the separated solid are washed with solvent. After washing, the resulting mixture of lipid and solvent, known as Misella, is collected for separation of the extracted lipid from the solvent. For example, the resulting mixture of lipid and solvent can be deposited in a separator for further processing. During the extraction process, as the solvent washes the separated solids, the solvent not only puts lipids into solution, but also collects solid particulates. These “particulates” are generally undesirable impurities in the micelles, and in one embodiment, the micelles can be discharged from the extractor or separator by a device that separates or scrubs the particulates from the micelles. .

ミセラ中に含まれる脂質および溶媒を分離するために、ミセラは、蒸留工程に供され得る。この工程において、ミセラは、例えば、蒸発器によって処理することができ、蒸発器は、溶媒を蒸発させるのに十分に高いが、抽出される脂質に悪影響を与えるかまたは蒸発させるほど十分高くはない温度にミセラを加熱する。溶媒が蒸発するにつれて、溶媒は、例えば、凝縮器に収集され、将来の使用のために再利用され得る。ミセラからの溶媒の分離により、粗脂質の蓄積が得られ、これは、水、脂肪酸エステル(例えば、脂肪酸イソブチルエステル)、脂肪酸、およびトリグリセリドを分離するようにさらに処理され得る。   In order to separate the lipids and solvents contained in the miscella, the miscella can be subjected to a distillation step. In this process, the miscella can be processed, for example, by an evaporator, which is high enough to evaporate the solvent, but not high enough to adversely affect or evaporate the extracted lipids. Heat the miscella to temperature. As the solvent evaporates, the solvent can be collected, for example, in a condenser and reused for future use. Separation of the solvent from the miscella results in the accumulation of crude lipids, which can be further processed to separate water, fatty acid esters (eg, fatty acid isobutyl esters), fatty acids, and triglycerides.

脂質の抽出の後、固体は、抽出器の外に送られ、残留溶媒を除去するストリッピングプロセスに供され得る。残留溶媒の回収は、プロセス経済性にとって重要である。一実施形態において、湿潤固体は、溶媒が脱溶媒器(desolventizer)に送られる際に湿潤固体から一時的に蒸発する溶媒を貯蔵し、収集するための気密(vapor tight)環境に送られ得る。固体が脱溶媒器に入る際、固体は加熱されて、残留溶媒が蒸発され、除去され得る。固体を加熱するために、脱溶媒器は、固体を1つ以上のトレイに分配するための機構を含んでいてもよく、固体は、加熱された空気または蒸気との直接接触などによって、直接加熱されるか、あるいは食事を運ぶトレイを加熱することなどによって間接的に加熱され得る。1つのトレイから別のトレイへの固体の移動を容易にするために、固体を運ぶトレイは、固体を1つのトレイから次のトレイへと送らせる開口部を含み得る。脱溶媒器から、固体は、任意に、混合器に送られてもよく、ここで、固体は、乾燥器に送られる前に、他の副生成物と混合される。固体抽出の例が、実施例63に記載されている。この例では、固体は、脱溶媒器に供給され、ここで、固体は、蒸気によって接触される。一実施形態において、脱溶媒器中の蒸気および固体の流れは、逆行していてもよい。次に、固体は、脱溶媒器を出て、乾燥器または任意に混合器に供給されてもよく、ここで、様々な副生成物が混合され得る。脱溶媒器を出る蒸気は凝縮され、任意にミセラと混合され、次にデカンターに供給され得る。デカンターを出る水富化相は、蒸留塔に供給されてもよく、ここで、ヘキサンが、水富化流から除去される。一実施形態において、ヘキサン減損水富化流は、蒸留塔の塔底を出て、発酵プロセスに戻って再利用されてもよく、例えば、それは、磨砕されたトウモロコシ固体をスラリー化するために使用され得る。別の実施形態において、塔頂および塔底生成物は、発酵プロセスに再利用され得る。例えば、脂質富化塔底物は、加水分解装置の原料に加えられ得る。塔頂物は、例えば、凝縮され、デカンターに供給され得る。このデカンターを出るヘキサン富化流は、抽出器への溶媒原料の一部として任意に使用され得る。このデカンターを出る水富化相は、ヘキサンを水から取り除く塔に供給され得る。当業者が理解することができるように、本発明の方法は、ブタノールなどの生成物アルコールの生成のための発酵プロセスを最適化するために様々な方法で変更され得る。   After lipid extraction, the solid can be sent out of the extractor and subjected to a stripping process to remove residual solvent. Recovery of residual solvent is important for process economy. In one embodiment, the wet solid may be sent to a vapor tight environment for storing and collecting the solvent that temporarily evaporates from the wet solid as the solvent is sent to the desolventizer. As the solid enters the desolventizer, the solid can be heated to evaporate and remove the residual solvent. To heat the solid, the desolvator may include a mechanism for distributing the solid to one or more trays, where the solid is heated directly, such as by direct contact with heated air or steam. Or heated indirectly such as by heating a tray carrying food. To facilitate the movement of solids from one tray to another, the tray carrying the solids can include openings that allow the solids to be transported from one tray to the next. From the desolvator, the solid may optionally be sent to a mixer, where the solid is mixed with other by-products before being sent to the dryer. An example of solid extraction is described in Example 63. In this example, the solid is fed to a desolvator where the solid is contacted by steam. In one embodiment, the vapor and solid streams in the desolvator may be retrograde. The solid may then exit the desolvator and be fed to a dryer or optionally a mixer, where various by-products can be mixed. The vapor exiting the desolvator can be condensed, optionally mixed with miscella, and then fed to the decanter. The water-enriched phase leaving the decanter may be fed to a distillation column where hexane is removed from the water-enriched stream. In one embodiment, the hexane-depleted water enriched stream may exit the distillation column bottom and be recycled back to the fermentation process, for example, to slurry ground corn solids. Can be used. In another embodiment, the top and bottom products can be reused in the fermentation process. For example, the lipid-enriched tower bottom can be added to the feed of the hydrolyzer. The top can be condensed, for example, and fed to a decanter. The hexane-enriched stream exiting this decanter can optionally be used as part of the solvent feed to the extractor. The water-enriched phase exiting this decanter can be fed to a column that removes hexane from the water. As those skilled in the art can appreciate, the method of the present invention can be modified in various ways to optimize the fermentation process for the production of product alcohols such as butanol.

脂肪酸エステルの溶媒抽出の別の実施形態において、固体は、異種混合物としてプレフラッシュ塔(preflash column)に導入される前に発酵から排出されるビールおよび溶媒から分離され得る。これらの固体のウェットケーキが、ふるい分けフィルターまたは遠心分離機などの分離装置を用いて形成され得る。固体のふるい分けされたケーキが、含水イソブタノールを用いて置換洗浄されて、湿潤固体中に保持された脂肪酸エステルが除去され得る。あるいは、固体の遠心分離されたケーキが、含水イソブタノール中で再パルプ化され、湿潤固体中に保持された脂肪酸エステルの除去を行うために再度分離され得る。固体抽出のこの実施形態の例が、実施例63に記載されている。   In another embodiment of the fatty acid ester solvent extraction, the solids can be separated from the beer and solvent discharged from the fermentation before being introduced into the preflash column as a heterogeneous mixture. These solid wet cakes can be formed using a separation device such as a sieving filter or a centrifuge. The solid screened cake can be displacement washed with hydrous isobutanol to remove the fatty acid ester retained in the wet solid. Alternatively, the solid centrifuged cake can be repulped in hydrous isobutanol and separated again to effect removal of the fatty acid ester retained in the wet solid. An example of this embodiment of solid extraction is described in Example 63.

さらなる実施形態において、副生成物(または副産物)が、発酵プロセスに使用されるマッシュから得られる。例えば、トウモロコシ油は、マッシュから分離され得、このトウモロコシ油は、トリグリセリド、遊離脂肪酸、ジグリセリド、モノグリセリド、およびリン脂質(例えば、実施例66を参照)を含有し得る。トウモロコシ油は、様々な率で、他の副生成物(または副産物)に任意に加えられてもよく、したがって、例えば、得られる副生成物中のトリグリセリドの量を変化させる能力を生み出す。このように、得られる副生成物の脂肪含量は、例えば、高脂肪製品と比較して乳牛の必要性によく適合するであろうより低脂肪で高タンパク質の動物飼料が得られるように制御され得る。   In a further embodiment, by-products (or by-products) are obtained from the mash used in the fermentation process. For example, corn oil can be separated from the mash, and the corn oil can contain triglycerides, free fatty acids, diglycerides, monoglycerides, and phospholipids (see, eg, Example 66). Corn oil may optionally be added to other by-products (or by-products) at various rates, thus creating, for example, the ability to change the amount of triglycerides in the resulting by-products. Thus, the fat content of the resulting by-product is controlled to provide a lower fat, higher protein animal feed that would, for example, better meet the needs of dairy cows compared to higher fat products. obtain.

一実施形態において、マッシュから分離された粗トウモロコシ油は、消費者用途向けの食用油へとさらに処理されてもよく、またはその高いトリグリセリド含量により代謝エネルギーの優れた供給源となり得るため、動物飼料の成分としても使用され得る。別の実施形態において、この粗トウモロコシ油は、バイオディーゼルまたは再生可能ディーゼルの原料としても使用され得る。   In one embodiment, the crude corn oil separated from the mash may be further processed into an edible oil for consumer use, or its high triglyceride content can provide an excellent source of metabolic energy, so animal feed It can also be used as a component of In another embodiment, the crude corn oil can also be used as a feedstock for biodiesel or renewable diesel.

一実施形態において、抽出剤副生成物は、動物飼料副生成物の成分として、全てまたは部分的に使用されてもよく、またはバイオディーゼルまたは再生可能ディーゼルの原料として使用され得る。   In one embodiment, the extractant by-product may be used in whole or in part as a component of animal feed by-product, or may be used as a raw material for biodiesel or renewable diesel.

さらなる実施形態において、固体は、マッシュから分離されてもよく、トリグリセリドおよび遊離脂肪酸を含み得る。これらの固体(または流れ)は、動物飼料として使用されてもよく、遠心分離からの排出としてまたは乾燥後のいずれかで回収される。固体(またはウェットケーキ)は、利用可能なリジンおよびバイパスまたは第一胃非分解性タンパク質の含量が高いため、反すう動物(例えば、乳牛)の飼料として特に適し得る。例えば、これらの固体は、高タンパク質、低脂肪の飼料に特に有用であり得る。別の実施形態において、これらの固体は、基剤として使用されてもよく、すなわち、シロップなどの他の副生成物が、動物飼料として使用され得る生成物を形成するためにこの固体に加えられてもよい。別の実施形態において、様々な量の他の副生成物が、得られる生成物の特性が特定の動物種の必要性を満たすように調整するために固体に加えられてもよい。   In further embodiments, the solid may be separated from the mash and may include triglycerides and free fatty acids. These solids (or streams) may be used as animal feed and are recovered either as a drain from centrifugation or after drying. The solid (or wet cake) may be particularly suitable as a ruminant (eg, dairy) feed due to the high content of available lysine and bypass or non-ruminal protein. For example, these solids can be particularly useful in high protein, low fat feeds. In another embodiment, these solids may be used as a base, i.e. other by-products such as syrup are added to this solid to form a product that can be used as animal feed. May be. In another embodiment, various amounts of other by-products may be added to the solid to adjust the properties of the resulting product to meet the needs of a particular animal species.

実施例62に記載される全蒸留廃液から分離される固体の組成物は、例えば、粗タンパク質、脂肪酸、および脂肪酸イソブチルエステルを含み得る。一実施形態において、この組成物(または副生成物)は、動物飼料として湿潤または乾燥した状態で使用されてもよく、その場合、例えば、高タンパク質(例えば、高リジン)、低脂肪、および高い繊維含量が所望される。別の実施形態において、より高脂肪、低繊維の動物飼料が所望される場合、例えば、別の副生成物流から、脂肪がこの組成物に加えられてもよい。一実施形態において、このより高脂肪、低繊維の動物飼料は、ブタまたは家禽に使用され得る。さらなる実施形態において、凝縮蒸留可溶物(Condensed Distillers Soluble)(CDS)(例えば、実施例66を参照)の非水性組成物は、例えば、タンパク質、脂肪酸、および脂肪酸イソブチルエステルならびに塩および炭水化物などの他の溶解および懸濁固体を含み得る。このCDS組成物は、例えば、動物飼料として湿潤または乾燥した状態で使用されてもよく、その場合、高タンパク質、低脂肪、高無機塩の飼料成分が所望される。一実施形態において、この組成物は、乳牛の飼料の成分として使用されてもよい。   The solid composition separated from the total distillation effluent described in Example 62 can include, for example, crude protein, fatty acid, and fatty acid isobutyl ester. In one embodiment, the composition (or by-product) may be used wet or dry as animal feed, in which case, for example, high protein (eg, high lysine), low fat, and high Fiber content is desired. In another embodiment, if a higher fat, low fiber animal feed is desired, fat may be added to the composition, eg, from another byproduct stream. In one embodiment, this higher fat, low fiber animal feed can be used in pigs or poultry. In further embodiments, non-aqueous compositions of Condensed Distillers Soluble (CDS) (see, eg, Example 66) include, for example, proteins, fatty acids, and fatty acid isobutyl esters and salts and carbohydrates, etc. Other dissolved and suspended solids can be included. The CDS composition may be used, for example, in a wet or dry state as animal feed, in which case a high protein, low fat, high inorganic salt feed component is desired. In one embodiment, the composition may be used as a component of dairy cow feed.

別の実施形態において、発酵プロセスからの油が、蒸発によって回収され得る。この非水性組成物は、脂肪酸イソブチルエステルおよび脂肪酸(例えば、実施例66を参照)を含んでいてもよく、この組成物(または流れ)は、イソブタノールおよび脂肪酸を回収するために加水分解装置に供給され得る。さらなる実施形態において、この流れは、バイオディーゼル生成の原料として使用され得る。   In another embodiment, oil from the fermentation process can be recovered by evaporation. The non-aqueous composition may include a fatty acid isobutyl ester and a fatty acid (see, eg, Example 66), and this composition (or stream) is passed to a hydrolyzer to recover isobutanol and fatty acid. Can be supplied. In a further embodiment, this stream can be used as a feedstock for biodiesel production.

発酵プロセスによるアルコール(例えば、ブタノール)の生成によって生成される様々な流れは、いくつかの副産物を生成するために多くの方法で組み合わされ得る。例えば、マッシュからの粗トウモロコシを用いて、抽出剤として用いられる脂肪酸を生成し、脂質が、他の目的のために蒸発器によって抽出される場合、残りの流れが、組み合わされ、粗タンパク質、粗脂肪、トリグリセリド、脂肪酸、および脂肪酸イソブチルエステルを含む副産物組成物を生成するように処理され得る。一実施形態において、この組成物は、少なくとも約20〜35重量%の粗タンパク質、少なくとも約1〜20重量%の粗脂肪、少なくとも約0〜5重量%のトリグリセリド、少なくとも約4〜10重量%の脂肪酸、および少なくとも約2〜6重量%の脂肪酸イソブチルエステルを含み得る。特定の一実施形態において、副産物組成物は、約25重量%の粗タンパク質、約10重量%の粗脂肪、約0.5重量%のトリグリセリド、約6重量%の脂肪酸、および約4重量%の脂肪酸イソブチルエステルを含み得る。   The various streams produced by the production of alcohol (eg, butanol) by a fermentation process can be combined in many ways to produce several by-products. For example, if crude corn from mash is used to produce fatty acids that are used as extractants and the lipids are extracted by an evaporator for other purposes, the remaining streams are combined to produce crude protein, crude It can be processed to produce a byproduct composition comprising fat, triglyceride, fatty acid, and fatty acid isobutyl ester. In one embodiment, the composition comprises at least about 20-35% crude protein, at least about 1-20% crude fat, at least about 0-5% triglyceride, at least about 4-10% by weight. Fatty acids, and at least about 2-6% by weight fatty acid isobutyl esters may be included. In one particular embodiment, the byproduct composition comprises about 25% crude protein, about 10% crude fat, about 0.5% triglyceride, about 6% fatty acid, and about 4% by weight. Fatty acid isobutyl ester may be included.

別の実施形態において、脂質は、蒸発器によって抽出され、脂肪酸は、他の目的のために使用され、マッシュからの粗トウモロコシの約50重量%および残りの流れが、組み合わされ、処理され、得られる副産物組成物は、粗タンパク質、粗脂肪、トリグリセリド、脂肪酸、および脂肪酸イソブチルエステルを含み得る。一実施形態において、この組成物は、少なくとも約25〜31重量%の粗タンパク質、少なくとも約6〜10重量%の粗脂肪、少なくとも約4〜8重量%のトリグリセリド、少なくとも約0〜2重量%の脂肪酸、および少なくとも約1〜3重量%の脂肪酸イソブチルエステルを含み得る。特定の一実施形態において、副産物組成物は、約28重量%の粗タンパク質、約8重量%の粗脂肪、約6重量%のトリグリセリド、約0.7重量%の脂肪酸、および約1重量%の脂肪酸イソブチルエステルを含み得る。   In another embodiment, the lipid is extracted by an evaporator, the fatty acid is used for other purposes, about 50% by weight of the crude corn from the mash and the remaining stream are combined, processed and obtained. The resulting by-product composition can include crude protein, crude fat, triglyceride, fatty acid, and fatty acid isobutyl ester. In one embodiment, the composition comprises at least about 25-31% crude protein, at least about 6-10% crude fat, at least about 4-8% triglyceride, at least about 0-2% by weight. Fatty acids, and at least about 1-3% by weight fatty acid isobutyl esters may be included. In one particular embodiment, the byproduct composition comprises about 28% crude protein, about 8% crude fat, about 6% triglyceride, about 0.7% fatty acid, and about 1% by weight. Fatty acid isobutyl ester may be included.

別の実施形態において、全蒸留廃液から分離される固体およびマッシュから抽出されるトウモロコシ油の50重量%が、組み合わされ、得られる副産物組成物は、粗タンパク質、粗脂肪、トリグリセリド、脂肪酸、脂肪酸イソブチルエステル、リジン、中性デタージェント繊維(NDF)、および酸性デタージェント繊維(ADF)を含み得る。一実施形態において、この組成物は、少なくとも約26〜34重量%の粗タンパク質、少なくとも約15〜25重量%の粗脂肪、少なくとも約12〜20重量%のトリグリセリド、少なくとも約1〜2重量%の脂肪酸、少なくとも約2〜4重量%の脂肪酸イソブチルエステル、少なくとも約1〜2重量%のリジン、少なくとも約11〜23重量%のNDF、および少なくとも約5〜11重量%のADFを含み得る。特定の一実施形態において、副産物組成物は、約29重量%の粗タンパク質、約21重量%の粗脂肪、約16重量%のトリグリセリド、約1重量%の脂肪酸、約3重量%の脂肪酸イソブチルエステル、約1重量%のリジン、約17重量%のNDF、および約8重量%のADFを含み得る。この副産物組成物の高脂肪、高トリグリセリド、および高リジン含量およびより低い繊維含量は、ブタおよび家禽の飼料として望ましいことがある。   In another embodiment, 50% by weight of the corn oil extracted from the mash and solids separated from total distillate waste is combined and the resulting by-product composition is crude protein, crude fat, triglyceride, fatty acid, fatty acid isobutyl Esters, lysines, neutral detergent fibers (NDF), and acidic detergent fibers (ADF) can be included. In one embodiment, the composition comprises at least about 26-34% crude protein, at least about 15-25% crude fat, at least about 12-20% triglyceride, at least about 1-2% by weight. Fatty acids, at least about 2-4% by weight fatty acid isobutyl ester, at least about 1-2% by weight lysine, at least about 11-23% by weight NDF, and at least about 5-11% by weight ADF. In one particular embodiment, the by-product composition comprises about 29% crude protein, about 21% crude fat, about 16% triglyceride, about 1% fatty acid, about 3% fatty acid isobutyl ester. About 1% by weight lysine, about 17% by weight NDF, and about 8% by weight ADF. The high fat, high triglyceride, and high lysine content and lower fiber content of this by-product composition may be desirable for pig and poultry feed.

上述したように、発酵プロセスによるアルコール(例えば、ブタノール)の生成によって生成される様々な流れは、粗タンパク質、粗脂肪、トリグリセリド、脂肪酸、および脂肪酸イソブチルエステルを含む副産物組成物を生成するために多くの方法で組み合わされ得る。例えば、少なくとも約6%の粗脂肪および少なくとも約28%の粗タンパク質を含む組成物が、乳畜の動物飼料製品として用いられ得る。少なくとも約6%の粗脂肪および少なくとも約26%の粗タンパク質を含む組成物が、フィードロット牛の動物飼料製品として用いられ得る一方、少なくとも約1%の粗脂肪および少なくとも約27%の粗タンパク質を含む組成物が、越冬牛の動物飼料製品として用いられ得る。少なくとも約13%の粗脂肪および少なくとも約27%の粗タンパク質を含む組成物が、家禽の動物飼料製品として用いられ得る。少なくとも約18%の粗脂肪および少なくとも約22%の粗タンパク質を含む組成物が、単胃動物の動物飼料製品として用いられ得る。したがって、様々な流れは、特定の動物種向けに飼料製品をカスタマイズするように組み合わされ得る。   As noted above, the various streams generated by the production of alcohol (eg, butanol) by a fermentation process are often used to produce by-product compositions that include crude protein, crude fat, triglycerides, fatty acids, and fatty acid isobutyl esters. Can be combined in the following manner. For example, a composition comprising at least about 6% crude fat and at least about 28% crude protein can be used as an animal feed product for dairy animals. A composition comprising at least about 6% crude fat and at least about 26% crude protein can be used as an animal feed product for feedlot cattle, while at least about 1% crude fat and at least about 27% crude protein. The containing composition can be used as an animal feed product for wintering cattle. Compositions comprising at least about 13% crude fat and at least about 27% crude protein can be used as poultry animal feed products. Compositions comprising at least about 18% crude fat and at least about 22% crude protein can be used as monogastric animal feed products. Thus, the various streams can be combined to customize the feed product for a particular animal species.

一実施形態において、発酵プロセスによるアルコール(例えば、ブタノール)の生成によって生成される1つ以上の流れが、バイオディーゼルなどの燃料源として使用され得る少なくとも約90%のCOFAを含む組成物を生成するために多くの方法で組み合わされ得る。   In one embodiment, one or more streams produced by the production of alcohol (eg, butanol) by a fermentation process produces a composition comprising at least about 90% COFA that can be used as a fuel source, such as biodiesel. Can be combined in many ways.

本発明の方法の一実施形態の例として、粉砕された穀類(例えば、ハンマーミルによって処理されたトウモロコシ)および1種以上の酵素が組み合わされて、スラリー化された穀類が生成される。このスラリー化された穀類は、調理され、液化され、任意にフラッシュ蒸気でフラッシュされて、調理されたマッシュが得られる。次に、調理されたマッシュはろ過されて、懸濁固体が除去され、ウェットケーキおよびろ液が生成される。ろ過は、遠心分離、ふるい分け、または真空ろ過などのいくつかの方法によって行うことができ、このろ過工程は、少なくとも約80%〜少なくとも約99%の懸濁固体をマッシュから除去し得る。   As an example of one embodiment of the method of the present invention, ground cereal (eg, corn treated with a hammer mill) and one or more enzymes are combined to produce a slurryed cereal. This slurryed cereal is cooked, liquefied and optionally flushed with flash steam to obtain a cooked mash. The cooked mash is then filtered to remove suspended solids and produce a wet cake and filtrate. Filtration can be performed by several methods, such as centrifugation, sieving, or vacuum filtration, which can remove at least about 80% to at least about 99% suspended solids from the mash.

ウェットケーキは、水を用いて再スラリー化され、再ろ過されて、さらなるでんぷんが除去され、洗浄されたろ過ケーキが生成される。再スラリー化プロセスは、何回か、例えば、1〜5回繰り返され得る。ウェットケーキを再スラリー化するのに使用される水は、発酵プロセス中に生成される再利用水であってもよい。再スラリー化/再ろ過プロセスによって生成されるろ液は、最初の混合工程に戻されて、粉砕された穀類とともにスラリーが形成され得る。ろ液は、混合工程の前に加熱または冷却され得る。   The wet cake is reslurried with water and refiltered to remove additional starch and produce a washed filter cake. The reslurry process may be repeated several times, for example 1-5 times. The water used to reslurry the wet cake may be recycled water produced during the fermentation process. The filtrate produced by the reslurry / refiltration process can be returned to the initial mixing step to form a slurry with the milled cereal. The filtrate can be heated or cooled prior to the mixing step.

洗浄されたろ過ケーキは、生成プロセスの際にいくつかの段階でビールを用いて再スラリー化され得る。例えば、洗浄されたろ過ケーキは、発酵装置の後、プレフラッシュ塔の前、または蒸留器の穀類乾燥器への供給点において、ビールを用いて再スラリー化され得る。洗浄されたろ過ケーキは、他の副生成物と別々に乾燥されてもよく、またはDDGSまたは動物飼料製品の生成のためのウェットケーキとして直接使用されてもよい。   The washed filter cake can be reslurried with beer at several stages during the production process. For example, the washed filter cake can be reslurried with beer after the fermenter, before the preflash tower, or at the feed point to the cereal dryer of the still. The washed filter cake may be dried separately from other by-products or used directly as a wet cake for the production of DDGS or animal feed products.

最初の混合工程の結果として生成されるろ液は、本明細書に記載されるようにさらに処理され得る。例えば、ろ液は、蒸気またはプロセス間熱交換(process to process heat exchange)を用いて加熱され得る。糖化酵素が、ろ液に加えられてもよく、ろ液の溶解されたでんぷんは、部分的にまたは完全に糖化され得る。糖化されたろ液は、プロセス間交換、冷却水による交換、または冷水による交換などのいくつかの手段によって冷却され得る。   The filtrate produced as a result of the initial mixing step can be further processed as described herein. For example, the filtrate can be heated using steam or process to process heat exchange. A saccharification enzyme may be added to the filtrate, and the dissolved starch in the filtrate may be partially or fully saccharified. The saccharified filtrate can be cooled by several means such as interprocess exchange, cooling water exchange, or cold water exchange.

次に、冷却されたろ液は、発酵装置ならびにアルコール生成に適した微生物、例えば、ブタノールを生成することが可能な組み換え酵母に加えられ得る。さらに、アンモニアおよび再利用流も、発酵装置に加えられ得る。このプロセスは、少なくとも1つの発酵装置、少なくとも2つの発酵装置、少なくとも3つの発酵装置、または少なくとも4つの発酵装置を含み得る。大気放出(例えば、ブタノール大気放出)を減少させ、生成物の収率を高めるために、発酵中に生成される二酸化炭素がスクラバーに排気され得る。   The cooled filtrate can then be added to a fermentation apparatus as well as a recombinant yeast capable of producing a microorganism suitable for alcohol production, such as butanol. In addition, ammonia and a recycle stream can also be added to the fermenter. The process may include at least one fermenter, at least two fermenters, at least three fermenters, or at least four fermenters. In order to reduce atmospheric emissions (eg, butanol atmospheric emissions) and increase product yield, the carbon dioxide produced during fermentation can be vented to a scrubber.

溶媒が、再利用ループを介して発酵装置に加えられてもよく、または発酵装置に直接加えられてもよい。溶媒は、アルコール(例えば、ブタノール)を溶解させるかまたはそれと反応することができ、かつ水への限られた溶解性を有し得る1種以上の有機化合物であり得る。溶媒は、1つの液相としてまたは2つの液相材料として連続して発酵装置から取り出されてもよく、または溶媒は、1つまたは2つの液相材料としてバッチ式に引き抜かれ得る。   The solvent may be added to the fermentor via a recycling loop or may be added directly to the fermentor. The solvent can be one or more organic compounds that can dissolve or react with an alcohol (eg, butanol) and can have limited solubility in water. The solvent may be removed from the fermenter in succession as one liquid phase or as two liquid phase materials, or the solvent may be withdrawn batchwise as one or two liquid phase materials.

ビールが脱気され得る。ビールは、例えば、高温マッシュによるプロセス間交換またはプレフラッシュ塔の塔頂物によるプロセス間交換によって、脱気の前に加熱され得る。蒸気が、凝縮器、次に、スクラバーに排気されてもよい。脱気されたビールは、例えば、蒸留領域中の他の流れによるプロセス間熱交換によってさらに加熱され得る。   The beer can be degassed. The beer can be heated prior to degassing, for example, by inter-process exchange with a hot mash or pre-flash tower overhead. Vapor may be exhausted to a condenser and then to a scrubber. The degassed beer can be further heated, for example, by inter-process heat exchange with other streams in the distillation zone.

予め加熱されたビールおよび溶媒は、従来の乾式磨砕燃料エタノールプラントのビール塔から改造され得るプレフラッシュ塔に入り得る。この塔は、大気圧より低い圧力で運転され、一連の蒸発器からまたはマッシュ調理工程から取り出された水蒸気によって駆動され得る。プレフラッシュ塔の塔頂物は、冷却水と、プレフラッシュ塔原料による熱交換を含むプロセス間熱交換とのいくつかの組み合わせによる熱交換によって凝縮され得る。液体凝縮物は、アルコール/水デカンター(例えば、ブタノール/水デカンター)に送られ得る。   Preheated beer and solvent may enter a preflash tower that can be modified from the beer tower of a conventional dry ground fuel ethanol plant. The column is operated at a pressure below atmospheric pressure and can be driven by water vapor taken from a series of evaporators or from a mash cooking process. The top of the preflash tower can be condensed by heat exchange by several combinations of cooling water and interprocess heat exchange including heat exchange with the preflash tower feed. The liquid condensate can be sent to an alcohol / water decanter (eg, butanol / water decanter).

プレフラッシュ塔の塔底物は、溶媒デカンターに進められ得る。プレフラッシュ塔の塔底物は、遊離アルコール(例えば、ブタノール)を実質的に取り除かれ得る。デカンターは、スチルウェル(still well)、遠心分離機、またはハイドロクロンであり得る。水が、このデカンター中の溶媒相から実質的に分離され、水相が生成される。懸濁され、溶解された固体を含む水相は、遠心分離されて、ウェットケーキおよび希薄な蒸留廃液(thin stillage)が生成され得る。ウェットケーキは、他の流れと組み合わされ、乾燥されて、DDGSが生成され得、それは、DDGSを生成する他の流れと別個に、乾燥され、販売され得るか、またはそれはウェットケーキとして販売され得る。水相は、上記のろ過ケーキを再スラリー化するために部分的に使用される逆流(backset)を提供するために分割され得る。分割は、希薄な蒸留廃液も提供し、これは、さらなる処理のために蒸発器に注入され得る。   The bottom of the preflash tower can be advanced to a solvent decanter. The bottom of the preflash tower can be substantially free of free alcohol (eg, butanol). The decanter can be a still well, a centrifuge, or a hydroclone. Water is substantially separated from the solvent phase in the decanter, producing an aqueous phase. The aqueous phase containing suspended and dissolved solids can be centrifuged to produce a wet cake and dilute distillate. The wet cake can be combined with other streams and dried to produce DDGS, which can be dried and sold separately from other streams that produce DDGS, or it can be sold as a wet cake . The aqueous phase can be split to provide a backset that is partially used to reslurry the filter cake. The split also provides a dilute distillation waste that can be injected into the evaporator for further processing.

溶媒デカンター中で生成される有機相は、アルコール(例えば、ブタノール)のエステルであり得る。溶媒は、加水分解されて、反応性溶媒が再生され、さらなるアルコール(例えば、ブタノール)が回収され得る。あるいは、有機相は、ろ過され、製品として販売され得る。加水分解は、熱によって推進され、均一触媒によるか、または不均一触媒により得る。加水分解はまた、酵素反応によって起こり得る。このプロセスへの熱注入は、加熱炉、高温油、電気的熱注入、または高圧蒸気であり得る。加水分解を推進するために加えられる水は、再利用された水流、新鮮な水、または蒸気に由来し得る。   The organic phase produced in the solvent decanter can be an ester of an alcohol (eg, butanol). The solvent can be hydrolyzed to regenerate the reactive solvent and recover additional alcohol (eg, butanol). Alternatively, the organic phase can be filtered and sold as a product. The hydrolysis is driven by heat and can be obtained with a homogeneous catalyst or with a heterogeneous catalyst. Hydrolysis can also occur by enzymatic reactions. The heat injection into this process can be a furnace, hot oil, electrical heat injection, or high pressure steam. The water added to drive hydrolysis can come from recycled water streams, fresh water, or steam.

冷却され、加水分解された溶媒は、大気圧より低い圧力の溶媒塔に注入されてもよく、ここで、溶媒は、蒸気によってアルコール(例えば、ブタノール)を実質的に取り除かれ得る。この蒸気は、蒸発器からの水蒸気であってもよく、マッシュプロセスのフラッシュ工程からの蒸気であってもよく、またはボイラーからの蒸気であってもよい(例えば、参照により本明細書に援用される米国特許出願公開第2009/0171129号明細書を参照)。従来の乾式磨砕エタノールプラントからの整流塔が、溶媒塔として適し得る。整流塔は、溶媒塔として働くように改造され得る。溶媒塔の塔底物は、例えば、冷却水またはプロセス間熱交換によって冷却され得る。冷却された塔底物は、残留水を除去するためにデカントされてもよく、この水は、このプロセスを含む他の工程に再利用されてもよく、またはマッシュ工程に再利用されてもよい。   The cooled and hydrolyzed solvent may be injected into a solvent tower at a pressure below atmospheric pressure, where the solvent can substantially remove alcohol (eg, butanol) by steam. This steam may be water vapor from the evaporator, may be steam from the flash step of the mash process, or may be steam from a boiler (e.g., incorporated herein by reference). U.S. Patent Application Publication No. 2009/0171129). A rectifying tower from a conventional dry grinding ethanol plant may be suitable as a solvent tower. The rectifying tower can be modified to act as a solvent tower. The bottom of the solvent tower can be cooled, for example, by cooling water or interprocess heat exchange. The cooled bottoms may be decanted to remove residual water, and this water may be reused for other steps including this process, or may be reused for the mash step. .

溶媒塔の塔頂物は、冷却水による交換によってまたはプロセス間熱交換によって冷却されてもよく、凝縮物が、プレフラッシュ塔の塔頂物と共用され得る排気されたアルコール/水デカンター(例えば、ブタノール/水デカンター)に送られ得る。スクラバー塔底物および脱気工程からの凝縮物を含む、他の混合される水およびアルコール(例えば、ブタノール)流が、このデカンターに加えられてもよい。二酸化炭素を含む排気が、水スクラバーに送られてもよい。このデカンターの水層はまた、溶媒塔に供給されてもよく、または小型の専用の蒸留塔中でアルコール(例えば、ブタノール)を取り除かれ得る。水層は、プレフラッシュ塔の塔頂物、溶媒塔の塔頂物、または溶媒塔の塔底物によるプロセス間交換によって予め加熱され得る。この専用の塔は、従来の乾式磨砕燃料エタノールプロセスのサイドストリッパーから改造され得る。   The top of the solvent column may be cooled by exchange with cooling water or by inter-process heat exchange, and the condensate may be evacuated alcohol / water decanter (e.g., which can be shared with the preflash tower top. Butanol / water decanter). Other mixed water and alcohol (eg, butanol) streams, including the scrubber tower bottoms and condensate from the degassing step, may be added to the decanter. Exhaust gas containing carbon dioxide may be sent to the water scrubber. The decanter aqueous layer may also be fed to a solvent column or alcohol (eg, butanol) may be removed in a small dedicated distillation column. The aqueous layer may be preheated by interprocess exchange with preflush tower tops, solvent tower tops, or solvent tower bottoms. This dedicated tower can be retrofitted from a conventional dry ground fuel ethanol process side stripper.

アルコール/水デカンター(例えば、ブタノール/水デカンター)の有機層は、アルコール(例えば、ブタノール)塔に注入され得る。この塔は、過圧塔であってもよく、リボイラー内の蒸気凝縮によって駆動され得る。塔を運転するためのエネルギー需要を減少させるために、塔への原料がプロセス間熱交換によって加熱され得る。このプロセス間熱交換器は、プレフラッシュ塔の分縮器、溶媒塔の分縮器、加水分解装置の生成物、蒸発器からの水蒸気、またはブタノール塔の塔底物を含み得る。アルコール(例えば、ブタノール)塔の蒸気の凝縮物は、冷却されてもよく、アルコール/水デカンター(例えば、ブタノール/水デカンター)に戻されてもよい。アルコール(例えば、ブタノール)塔の塔底物は、アルコール(例えば、ブタノール)塔原料による交換を含むプロセス間熱交換によって冷却されてもよく、冷却水によってさらに冷却され、ろ過され、生成物アルコール(例えば、ブタノール)として販売され得る。   The organic layer of alcohol / water decanter (eg, butanol / water decanter) can be injected into an alcohol (eg, butanol) tower. This tower may be an overpressure tower and may be driven by vapor condensation in the reboiler. In order to reduce the energy demand for operating the tower, the feed to the tower can be heated by inter-process heat exchange. The inter-process heat exchanger may include a preflash tower partial condenser, a solvent tower partial condenser, a hydrolyzer product, water vapor from the evaporator, or a butanol tower bottom. The alcohol (eg, butanol) tower vapor condensate may be cooled and returned to the alcohol / water decanter (eg, butanol / water decanter). The bottoms of an alcohol (eg, butanol) tower may be cooled by inter-process heat exchange including exchange with alcohol (eg, butanol) tower feed, further cooled with cooling water, filtered, and product alcohol ( For example, it can be sold as butanol).

上述されるプレフラッシュ塔の塔底物から生成される希薄な蒸留廃液は、多重効用蒸発器に送られ得る。この蒸発器は、2つ、3つ、またはそれ以上の段階を有し得る。蒸発器は、燃料エタノールプラントの従来の設計と同様の2つの効用部による4つの本体の構成を有してもよく、3つの効用部による3つの本体を有してもよく、または他の構成を有してもよい。希薄な蒸留廃液は、複数の効用部のいずれかに入り得る。第1の効用部本体の少なくとも1つが、過圧アルコール(例えば、ブタノール)塔からの蒸気によって加熱され得る。蒸気は、最も圧力の低い効用部から取り出されて、水蒸気の形態の熱が、大気圧より低い圧力のプレフラッシュ塔および溶媒塔に与えられ得る。蒸発器からのシロップが、蒸留器の穀類乾燥器に加えられてもよい。   The dilute waste liquor produced from the bottom of the preflash column described above can be sent to a multi-effect evaporator. The evaporator can have two, three, or more stages. The evaporator may have a four body configuration with two effects, similar to the conventional design of a fuel ethanol plant, may have a three bodies with three effects, or other configurations You may have. The dilute waste liquor can enter any of the plurality of utility parts. At least one of the first effect body may be heated by steam from an overpressure alcohol (eg, butanol) tower. Steam can be withdrawn from the lowest pressure utility and heat in the form of water vapor can be provided to preflash and solvent towers at pressures below atmospheric pressure. Syrup from the evaporator may be added to the cereal dryer of the still.

発酵装置、脱気装置(degasser)、アルコール/水デカンター(例えば、ブタノール/水デカンター)および他の供給源からの二酸化炭素放出は、水スクラバーに送られ得る。このスクラバーの上部に供給される水は、新鮮な補給水であってもよく、または再利用水であってもよい。再利用水は、揮発性有機化合物を除去するために処理(例えば、生物学的に消化)され、急冷され得る。スクラバーの塔底物は、アルコール/水デカンター(例えば、ブタノール/水デカンター)、溶媒塔に送られてもよく、または他の再利用水とともに使用されて、上記のウェットケーキが再スラリー化されてもよい。蒸発器からの凝縮物は、嫌気性の生物学的消化または他のプロセスによって処理されて、ろ過ケーキを再スラリー化するために再利用する前に水が精製され得る。   Carbon dioxide emissions from fermenters, degassers, alcohol / water decanters (eg, butanol / water decanters) and other sources can be sent to a water scrubber. The water supplied to the top of the scrubber may be fresh makeup water or recycled water. The recycled water can be treated (eg, biologically digested) and quenched to remove volatile organic compounds. The scrubber tower bottom may be sent to an alcohol / water decanter (eg, butanol / water decanter), solvent tower, or used with other recycled water to reslurry the wet cake. Also good. Condensate from the evaporator can be processed by anaerobic biological digestion or other processes to purify the water before reuse to re-slurry the filter cake.

トウモロコシが、粉砕された穀類の供給源として使用される場合、トウモロコシ油は、いくつかの点のいずれかにおいてプロセス流から分離され得る。例えば、遠心分離機が、調理されたマッシュのろ過の後にトウモロコシ油流を生成するように運転されてもよく、またはプレフラッシュ塔水相遠心分離機が、トウモロコシ油流を生成するように運転されてもよい。最終的なシロップのための中間の濃縮シロップが遠心分離されて、トウモロコシ油流が生成され得る。   When corn is used as a source of ground cereal, corn oil can be separated from the process stream in any of several ways. For example, a centrifuge may be operated to produce a corn oil stream after filtration of the cooked mash, or a preflush tower water phase centrifuge is operated to produce a corn oil stream. May be. The intermediate concentrated syrup for the final syrup can be centrifuged to produce a corn oil stream.

本発明の方法の一実施形態の別の例において、発酵装置から排出される材料は、遠心分離機、沈降機、ハイドロサイクロンなど、およびそれらの組合せなどの装置を含む分離システムにおいて処理されて、直接またはいくらかの再調整の後に次の発酵バッチにおける再度の使用のために再利用され得る濃縮された形態の生酵母が回収され得る。この分離システムは、発酵から生成される脂肪酸エステル(例えばイソブチル脂肪酸エステル)およびアルコール(例えば、イソブタノール)を含む有機流ならびにわずかな微量レベルの不混和性有機物を含む水流も生成し得る。この水流は、液化されたマッシュから分離され、洗浄された低でんぷん固体を再パルプ化し、注入するために、アルコール(例えば、イソブタノール)含有物を取り除く前または後に使用され得る。これには、本来であれば、液化領域から穀類乾燥およびシロップ混合領域へとこれらの固体を移動するための長いベルトで駆動される搬送システムであり得るものを回避するという利点がある。さらに、アルコール(例えば、イソブタノール)が取り除かれた後に得られるこの全蒸留廃液は、既存のまたは新規な分離装置を用いて、希薄な蒸留廃液とウェットケーキ画分とに分離される必要があり、この希薄な蒸留廃液は、発酵性マッシュの新しいバッチを調製するために調理水と組み合わせるために戻る逆流を部分的に形成することになる。この実施形態の別の利点は、液化されたマッシュから分離される固体の水分中に保持された任意の残留溶解でんぷんの一部が捕捉され、この逆流を通して回収され得ることである。あるいは、固体流に含まれる酵母は、生育不能とみなされ、水流に再分配され得、この組み合わされた流れは、発酵から残っているあらゆるアルコール(例えば、ブタノール)含有物を蒸留によって取り除かれる。生育不能の有機物は、繁殖(propagation)プロセスにおける栄養として使用するためにさらに分離され得る。   In another example of an embodiment of the method of the present invention, the material discharged from the fermenter is processed in a separation system including devices such as a centrifuge, a settler, a hydrocyclone, etc., and combinations thereof, A concentrated form of live yeast can be recovered that can be reused for re-use in the next fermentation batch, either directly or after some reconditioning. This separation system can also produce an organic stream containing fatty acid esters (eg, isobutyl fatty acid esters) and alcohols (eg, isobutanol) produced from fermentation and an aqueous stream containing a slight amount of immiscible organics. This stream of water can be used before or after removing the alcohol (eg, isobutanol) content to repulp and inject the washed low starch solids separated from the liquefied mash. This has the advantage of avoiding what could otherwise be a long belt driven transport system to move these solids from the liquefaction zone to the grain drying and syrup mixing zone. Furthermore, this total distillation waste obtained after the alcohol (eg, isobutanol) has been removed needs to be separated into a dilute distillation waste and a wet cake fraction using existing or new separation equipment. This dilute waste liquor will partially form a back flow to combine with cooking water to prepare a new batch of fermentable mash. Another advantage of this embodiment is that a portion of any residual dissolved starch retained in the solid moisture separated from the liquefied mash can be captured and recovered through this backflow. Alternatively, the yeast contained in the solid stream can be considered non-viable and can be redistributed into the water stream, and this combined stream is freed of any alcohol (eg, butanol) content remaining from the fermentation by distillation. Non-viable organics can be further separated for use as nutrients in the propagation process.

別の実施形態において、多相材料が、プレフラッシュ塔の塔底を出て、上述したように分離システムにおいて処理され得る。濃縮された固体は、水流に再分配され得、この組み合わされた流れは、液化されたマッシュから分離され、洗浄された低でんぷん固体を再パルプ化し、注入するのに使用され得る。   In another embodiment, the multiphase material exits the bottom of the preflash tower and can be processed in the separation system as described above. The concentrated solids can be redistributed into a water stream, and this combined stream can be separated from the liquefied mash and used to repulp and inject the washed low starch solids.

上記のプロセスならびに本明細書に記載される他のプロセスは、Aspenモデル化などの計算機モデル化を用いて実証され得る(例えば、米国特許第7,666,282号明細書を参照)。例えば、市販のモデル化ソフトウェアAspen Plus(登録商標)(Aspen Technology,Inc.,Burlington,MA)は、統合されたブタノール発酵、精製、および水管理プロセスのためのAspenモデルを作り出すために、American Institute of Chemical Engineers,Inc.(New York,NY)から入手可能なDIPPRなどの物理的特性データベースとともに使用され得る。このプロセスモデル化は、多くの基礎工学的計算、例えば、物質収支およびエネルギー収支、気/液平衡、および反応速度計算を行うことができる。Aspenモデルを生成するために、情報入力は、例えば、実験データ、含水量および原料の組成、マッシュの調理およびフラッシュのための温度、糖化条件(例えば、酵素原料、でんぷん転化率、温度、圧力)、発酵条件(例えば、微生物原料、グルコース転化率、温度、圧力)、脱気条件、溶媒塔、プレフラッシュ塔、凝縮器、蒸発器、遠心分離機などを含み得る。   The above process as well as other processes described herein may be demonstrated using computer modeling such as Aspen modeling (see, eg, US Pat. No. 7,666,282). For example, the commercially available modeling software Aspen Plus® (Aspen Technology, Inc., Burlington, Mass.) Is used by the American Institute to create Aspen models for integrated butanol fermentation, purification, and water management processes. of Chemical Engineers, Inc. (New York, NY) can be used with a physical property database such as DIPPR available. This process modeling can perform many basic engineering calculations such as mass and energy balance, gas / liquid equilibrium, and reaction rate calculations. To generate an Aspen model, information input includes, for example, experimental data, moisture content and ingredient composition, temperature for cooking and flushing mash, saccharification conditions (eg, enzyme ingredient, starch conversion, temperature, pressure) , Fermentation conditions (eg, microbial raw materials, glucose conversion, temperature, pressure), deaeration conditions, solvent towers, preflash towers, condensers, evaporators, centrifuges, and the like.

本発明は、バイオマスの処理生産性および費用対効果を高めつつ、発酵によって生成物アルコールなどの発酵生成物を生成するためのシステムおよび方法を提供する。ある実施形態において、生成物アルコールはブタノールである。原料は、液化されて、原料スラリーを生成することができ、ここで、原料スラリーは、可溶性糖および非溶解固体を含む。原料スラリーが、発酵装置に直接供給される場合、非溶解固体は、発酵装置からの、ブタノールなどの生成物アルコールの効率的な除去および回収を妨げ得る。特に、液液抽出が、発酵ブロスからブタノールを抽出するのに用いられる場合、非溶解粒子の存在は、抽出剤と発酵ブロスとの接触を妨げることによって、抽出剤へのブタノールの物質移動速度を低下させること;発酵装置中でエマルジョンを生成し、それによって、抽出剤および発酵ブロスの良好な相分離を妨げること;抽出剤およびブタノールの少なくとも一部が、DDGSとして最終的に除去される固体に「捕捉される」ため、抽出剤を回収し、再利用する効率を低下させること;発酵装置中の体積を占める固体があるため、また、発酵ブロスからの抽出剤の離脱がより遅いため、発酵装置体積効率がより低いこと;およびトウモロコシ油による汚染によって抽出剤の寿命が短縮されることを含むがこれらに限定されないシステムの非効率を招き得る。これらの影響は全て、資本コストおよび運転コストを増加させる。さらに、DDGSに「捕捉される」抽出剤は、DDGS値および動物飼料として販売するための必要条件から外れ得る。したがって、これらの問題を回避し、および/または最小限に抑えるために、非溶解粒子(または固体)の少なくとも一部が、原料スラリー中に存在する糖を発酵装置に加える前に原料スラリーから除去される。ブタノール生成の抽出活性および効率が、非溶解粒子が除去されていない水溶液を含有する発酵ブロスにおいて行われる抽出と比べて、非溶解粒子が除去された水溶液を含有する発酵ブロスにおいて抽出が行われる場合に高められる。   The present invention provides systems and methods for producing fermentation products, such as product alcohols, by fermentation while increasing the process productivity and cost effectiveness of biomass. In certain embodiments, the product alcohol is butanol. The raw material can be liquefied to produce a raw slurry, where the raw slurry includes soluble sugars and undissolved solids. If the raw slurry is fed directly to the fermentor, the undissolved solids can prevent efficient removal and recovery of product alcohol, such as butanol, from the fermentor. In particular, when liquid-liquid extraction is used to extract butanol from the fermentation broth, the presence of undissolved particles reduces the mass transfer rate of butanol to the extractant by preventing contact between the extractant and the fermentation broth. Reducing; producing an emulsion in the fermentor, thereby preventing good phase separation of the extractant and fermentation broth; to a solid where at least a portion of the extractant and butanol is ultimately removed as DDGS Reducing the efficiency of recovering and reclaiming the extractant because it is “trapped”; because there is a solid that occupies volume in the fermenter, and because the extraction agent is more slowly removed from the fermentation broth Lower volumetric efficiency of the system; and non-existence of systems including, but not limited to, shortening of extractant life due to contamination with corn oil It can lead to rate. All these effects increase capital and operating costs. In addition, extractants that are “trapped” by DDGS can deviate from DDGS values and requirements for selling as animal feed. Therefore, to avoid and / or minimize these problems, at least some of the undissolved particles (or solids) are removed from the raw slurry before adding the sugar present in the raw slurry to the fermentor. Is done. When the extraction activity and efficiency of butanol formation is performed in a fermentation broth containing an aqueous solution from which undissolved particles have been removed, compared to an extraction performed in a fermentation broth containing an aqueous solution from which undissolved particles have not been removed Enhanced.

非溶解固体の存在のない抽出発酵は、発酵ブロスから抽出剤への生成物アルコールのより高い物質移動速度、発酵装置の内部または外部の発酵からの抽出剤のより良好な相分離、およびより高い抽出剤液滴上昇速度の結果としての抽出剤のより低い保持(hold up)をもたらし得る。また、例えば、発酵の際に発酵ブロス中に保持される抽出剤液滴は、発酵ブロスからより速く、より完全に離脱し、それによって、発酵ブロス中の遊離抽出剤が少なくなり、プロセス中に喪失される抽出剤の量を減少させることができる。さらに、例えば、微生物は再利用することができ、例えば、ビール塔および/または全蒸留廃液遠心分離機の一部または全てなどの、下流の処理におけるさらなる設備を省略することができる。さらに、例えば、抽出剤がDDGS中で喪失される可能性がなくなる。また、例えば、微生物を再利用する能力は、生成物アルコール生成の全体速度を上げ、全力価要件を低下させ、および/または水性力価要件を低下させ、それによって、より健康な微生物およびより高い生成速度をもたらすことができる。さらに、例えば、資本コストを削減するために発酵装置における撹拌器を省略し;保持される抽出剤が最小限に抑えられ、非溶解固体が存在しないために体積がより効率的に使用されるため、発酵装置の生産性を向上し;および/または未建設のプラントにおいて連続発酵またはより小型の発酵装置を使用することが可能であり得る。   Extractive fermentation without the presence of undissolved solids results in a higher mass transfer rate of product alcohol from the fermentation broth to the extractant, better phase separation of the extractant from fermentation inside or outside the fermenter, and higher It may result in a lower hold of the extractant as a result of the extractant drop rise rate. Also, for example, extractant droplets that are retained in the fermentation broth during fermentation will disengage faster and more completely from the fermentation broth, thereby reducing the free extractant in the fermentation broth and during the process. The amount of extractant lost can be reduced. Further, for example, the microorganisms can be reused, and further equipment in downstream processing can be omitted, such as, for example, some or all of the beer tower and / or total distillation waste centrifuge. Furthermore, for example, the possibility of the extractant being lost in DDGS is eliminated. Also, for example, the ability to recycle microorganisms increases the overall rate of product alcohol production, reduces total titer requirements, and / or reduces aqueous titer requirements, thereby healthier microorganisms and higher The production rate can be brought about. In addition, for example, omitting the agitator in the fermenter to reduce capital costs; because the extractant retained is minimized and the volume is used more efficiently because there are no undissolved solids It may be possible to improve the productivity of the fermenter; and / or to use continuous fermentation or a smaller fermenter in an unconstructed plant.

向上した抽出効率の例としては、例えば、安定化した分配係数、向上した(例えば、より速いまたはより完全な)相分離、向上した液液物質移動係数、より低い力価での運転、向上したプロセス流再利用性、向上した発酵体積効率、向上した原料(例えば、トウモロコシ)負荷供給、微生物(例えば、組み換え微生物)の向上したブタノール力価耐性、水の再利用、エネルギーの減少、抽出剤の増加した再利用、および/または微生物の再利用が挙げられる。   Examples of improved extraction efficiencies include, for example, a stabilized partition coefficient, improved (eg, faster or more complete) phase separation, improved liquid-liquid mass transfer coefficient, operation at lower titers, improved Process stream recyclability, improved fermentation volumetric efficiency, improved feedstock (eg corn) loading, improved butanol titer tolerance of microorganisms (eg recombinant microorganisms), water reuse, energy reduction, extractant There may be increased reuse and / or microbial reuse.

例えば、発酵装置中で固体が占める体積が減少される。したがって、発酵に利用可能な発酵装置の有効体積が増加され得る。ある実施形態において、発酵に利用可能な発酵装置の体積は、少なくとも約10%だけ増加される。   For example, the volume occupied by solids in the fermenter is reduced. Therefore, the effective volume of the fermentation apparatus available for fermentation can be increased. In certain embodiments, the volume of fermenter available for fermentation is increased by at least about 10%.

例えば、分配係数の安定化があり得る。発酵装置中のトウモロコシ油が、発酵の前に原料スラリーから固体を除去することによって減少され得るため、抽出剤は、より少ないトウモロコシ油に曝される。トウモロコシ油は、抽出剤と組み合わされて、十分な量で存在する場合に分配係数を低下させ得る。したがって、発酵装置に導入されるトウモロコシ油の減少により、発酵装置における抽出剤相の分配係数がより安定する。ある実施形態において、分配係数は、10回の発酵サイクルにわたって約10%未満だけ減少される。   For example, there can be stabilization of the distribution coefficient. Since the corn oil in the fermenter can be reduced by removing solids from the raw slurry prior to fermentation, the extractant is exposed to less corn oil. Corn oil can be combined with an extractant to reduce the partition coefficient when present in sufficient amounts. Therefore, the distribution coefficient of the extractant phase in the fermenter becomes more stable due to the reduction of corn oil introduced into the fermenter. In certain embodiments, the partition coefficient is reduced by less than about 10% over 10 fermentation cycles.

例えば、発酵ブロスから抽出剤への生成物アルコールのより高い物質移動速度(例えば、より高い物質移動係数の形態における)があり、それによって、生成物アルコール生成の向上した効率が得られるため、抽出剤によるブタノールの抽出効率の向上があり得る。ある実施形態において、物質移動係数は、少なくとも2倍増加される(実施例4および5を参照)。   For example, there is a higher mass transfer rate of the product alcohol from the fermentation broth to the extractant (eg, in the form of a higher mass transfer coefficient), thereby resulting in improved efficiency of product alcohol production. There may be an improvement in the extraction efficiency of butanol by the agent. In certain embodiments, the mass transfer coefficient is increased at least 2-fold (see Examples 4 and 5).

さらに、発酵ブロスと抽出剤との間の相分離の向上があり得、これは、放出物の形成の可能性を減少させ、それによって、生成物アルコール生成の向上した効率が得られる。例えば、相分離は、より速く行うことができ、またはより完全であり得る。ある実施形態において、感知できる相分離が24時間予め観察されなかった場合に相分離が行われ得る。ある実施形態において、相分離は、固体が除去されなかった場合の相分離と比較して、少なくとも約2倍速く、少なくとも約5倍速く、または少なくとも約10倍速く行われる(実施例6および7を参照)。   Furthermore, there may be an improved phase separation between the fermentation broth and the extractant, which reduces the likelihood of emission formation, thereby resulting in improved efficiency of product alcohol production. For example, phase separation can occur faster or can be more complete. In certain embodiments, phase separation can occur when no appreciable phase separation has been observed in advance for 24 hours. In certain embodiments, phase separation occurs at least about 2 times faster, at least about 5 times faster, or at least about 10 times faster than phase separation when no solids are removed (Examples 6 and 7). ).

さらに、抽出剤の回収および再利用の増加があり得る。抽出剤は、DDGSとして最終的に除去され得る固体中に「捕捉」されず、それによって、生成物アルコール生成の向上した効率が得られる(実施例8および9を参照)。また、トウモロコシ油による抽出剤の希釈が少なくなり、抽出剤の劣化が少なくなり得る(実施例10を参照)。   Furthermore, there may be an increase in extractant recovery and reuse. The extractant is not “trapped” in a solid that can eventually be removed as DDGS, thereby providing improved efficiency of product alcohol production (see Examples 8 and 9). Also, the dilution of the extractant with corn oil can be reduced and the extractant can be less degraded (see Example 10).

また、抽出剤の流量が減少され得るため、運転コストが低下し、それによって、生成物アルコール生成の向上した効率が得られる。   Also, since the flow rate of the extractant can be reduced, operating costs are reduced, thereby providing improved efficiency of product alcohol production.

さらにまた、抽出剤の保持が、抽出剤液滴がより高い速度で上昇する結果として減少され、それによって、生成物アルコール生成の向上した効率が得られる。発酵装置中の非溶解固体の量の減少は、生成物アルコール生成の向上した効率ももたらす。   Furthermore, retention of the extractant is reduced as a result of the extractant droplets rising at a higher rate, thereby providing improved efficiency of product alcohol production. Reduction in the amount of undissolved solids in the fermenter also results in improved efficiency of product alcohol production.

さらに、非溶解固体を懸濁させる必要がもはやないため、撹拌器を、発酵装置から除去することができ、それによって、資本コストおよびエネルギーを減少させ、生成物アルコール生成の効率を高める。   Furthermore, since there is no longer a need to suspend undissolved solids, the stirrer can be removed from the fermenter, thereby reducing capital costs and energy and increasing the efficiency of product alcohol production.

図1〜5は、アルコールエステルが原位置で生成され、発酵培地から抽出され、反応されて生成物アルコールが回収される発酵プロセスを含む方法およびシステムの様々な非限定的な実施形態を提供する。図1〜5は、生成物アルコールとともにエステル化され得ると同時にISPR抽出剤として働き得るカルボン酸を用いた方法およびシステムの様々な非限定的な実施形態も提供する。図1〜5は、原料中の脂質を、生成物アルコールとともにエステル化され得ると同時にISPR抽出剤として働き得るカルボン酸に転化する方法およびシステムの様々な非限定的な実施形態も提供する。   FIGS. 1-5 provide various non-limiting embodiments of methods and systems that include fermentation processes in which alcohol esters are produced in situ, extracted from the fermentation medium, and reacted to recover the product alcohol. . 1-5 also provide various non-limiting embodiments of methods and systems using carboxylic acids that can be esterified with the product alcohol and at the same time serve as ISPR extractants. FIGS. 1-5 also provide various non-limiting embodiments of methods and systems for converting lipids in the feed to carboxylic acids that can be esterified with the product alcohol and at the same time serve as an ISPR extractant.

図1〜5を参照して記載される上述した実施形態のいずれかを含むある実施形態において、発酵槽30中の発酵ブロスは、少なくとも1つの発酵性炭素源からの生合成経路を介してブタノールを生成するように遺伝子組み換え(すなわち、遺伝子操作)された少なくとも1種の組み換え微生物32を含む。特に、組み換え微生物は、好適な炭素基質を含有する発酵ブロス中で増殖され得る。さらなる炭素基質としては、以下に限定はされないが、フルクトースおよびガラクターゼなどの単糖類;ラクトース、マルトース、またはスクロースなどのオリゴ糖;でんぷんまたはセルロースなどの多糖類;あるいはそれらの混合物、ならびに乳清透過液、コーンスティープリカー、サトウダイコン糖蜜、および大麦麦芽などの再生可能な原料からの精製されていない混合物が挙げられる。他の炭素基質としては、エタノール、乳酸塩、コハク酸塩、またはグリセロールが挙げられる。   In certain embodiments, including any of the above-described embodiments described with reference to FIGS. 1-5, the fermentation broth in fermentor 30 is butanol via a biosynthetic pathway from at least one fermentable carbon source. At least one recombinant microorganism 32 that has been genetically modified (ie, genetically engineered) to produce In particular, the recombinant microorganism can be grown in a fermentation broth containing a suitable carbon substrate. Additional carbon substrates include, but are not limited to, monosaccharides such as fructose and galactase; oligosaccharides such as lactose, maltose, or sucrose; polysaccharides such as starch or cellulose; or mixtures thereof, and whey permeate , Corn steep liquor, sugar beet molasses, and unrefined mixtures from renewable raw materials such as barley malt. Other carbon substrates include ethanol, lactate, succinate, or glycerol.

さらに、炭素基質は、主要な生化学中間体への代謝的転化が示された、二酸化炭素またはメタノールなどの一炭素基質でもあり得る。一炭素基質および二炭素基質に加えて、メチロトローフ生物は、メチルアミン、グルコサミン、および代謝活性のための様々なアミノ酸などのいくつかの他の炭素含有化合物を用いることも知られている。例えば、メチロトローフ酵母は、メチルアミンからの炭素を用いて、トレハロースまたはグリセロールを形成することが知られている(Bellion,et al.,Microb.Growth C1 Compd.,[Int.Symp.],7th(1993)、415−32,Editor(s):Murrell,J.Collin;Kelly,Don P.Publisher:Intercept,Andover,UK)。同様に、カンジダ属(Candida)の様々な種が、アラニンまたはオレイン酸を代謝する(Sulter,et al.,Arch.Microbiol.153:485−489,1990)。したがって、本発明に用いられる炭素の供給源が、多種多様な炭素含有基質を包含してもよく、生物の選択のみによって限定されると考えられる。   In addition, the carbon substrate can be a monocarbon substrate, such as carbon dioxide or methanol, that has been shown to be metabolically converted to a major biochemical intermediate. In addition to single and dual carbon substrates, methylotrophic organisms are also known to use several other carbon-containing compounds such as methylamine, glucosamine, and various amino acids for metabolic activity. For example, methylotrophic yeast is known to form trehalose or glycerol using carbon from methylamine (Bellion, et al., Microb. Growth C1 Compd., [Int. Symp.], 7th ( 1993), 415-32, Editor (s): Murrell, J. Collin; Kelly, Don P. Publisher: Intercept, Andover, UK). Similarly, various species of Candida metabolize alanine or oleic acid (Sulter, et al., Arch. Microbiol. 153: 485-489, 1990). Accordingly, it is believed that the carbon source used in the present invention may include a wide variety of carbon-containing substrates and is limited only by the choice of organism.

上記の炭素基質およびそれらの混合物の全てが好適であると考えられるが、ある実施形態において、炭素基質は、グルコース、フルクトース、およびスクロース、あるいはこれらと、C5糖類を使用するように改変された酵母細胞のためのキシロースおよび/またはアラビノースなどのC5糖類との混合物である。スクロースは、サトウキビ、サトウダイコン、キャッサバ、スイートソルガム、およびそれらの混合物などの再生可能な糖源に由来し得る。グルコースおよびデキストロースは、トウモロコシ、小麦、ライ麦、大麦、オート麦、およびそれらの混合物などの穀類を含むでんぷんベースの原料の糖化によって、再生可能な穀類源から誘導され得る。さらに、発酵性糖は、例えば、参照により本明細書に援用される米国特許出願公開第2007/0031918 A1号明細書に記載されるような、前処理および糖化のプロセスによって、再生可能なセルロース系またはリグノセルロース系バイオマスから誘導され得る。適切な炭素源(水流22からの)に加えて、発酵ブロスは、培養物の成長および生成物アルコールの生成のための酵素経路の促進に適した、当業者に公知の、好適な無機物、塩、補因子、緩衝液および他の成分を含有しなければならない。   Although all of the above carbon substrates and mixtures thereof are considered suitable, in certain embodiments, the carbon substrate is glucose, fructose, and sucrose, or yeast modified to use C5 sugars with these. Mixtures with C5 sugars such as xylose and / or arabinose for cells. Sucrose can be derived from renewable sugar sources such as sugar cane, sugar beet, cassava, sweet sorghum, and mixtures thereof. Glucose and dextrose can be derived from renewable cereal sources by saccharification of starch-based ingredients including cereals such as corn, wheat, rye, barley, oats, and mixtures thereof. In addition, fermentable sugars can be regenerated from cellulosic systems by pretreatment and saccharification processes, such as described in US Patent Application Publication No. 2007/0031918 A1, which is incorporated herein by reference. Alternatively, it can be derived from lignocellulosic biomass. In addition to a suitable carbon source (from water stream 22), the fermentation broth is suitable minerals, salts known to those skilled in the art suitable for promoting the enzymatic pathway for growth of the culture and production of product alcohol. Must contain cofactors, buffers and other ingredients.

上記の説明および実施例から、当業者は、本発明の本質的な特徴を確認することができ、本発明から逸脱せずに様々な用途および条件に適合させるように、本発明の様々な変形および変更を行うことができる。例えば、ある実施形態において、本発明に係るアルコールのエステル化および抽出は、発酵前、すなわち、発酵槽30中の発酵の前の微生物32のシード培養中に用いられ得る。当該技術分野において公知であるように、通常、酵母などの微生物32は、採取され、発酵槽30に接種される前に、所望の細胞濃度になるようにシード培地から増殖され得る。   From the above description and examples, those skilled in the art can ascertain the essential characteristics of the present invention and various modifications of the present invention to adapt to various applications and conditions without departing from the invention. And can make changes. For example, in certain embodiments, the esterification and extraction of alcohols according to the present invention can be used prior to fermentation, that is, during seed culture of microorganism 32 prior to fermentation in fermentor 30. As is known in the art, typically microorganisms 32 such as yeast can be harvested and grown from the seed medium to the desired cell concentration before being inoculated into the fermentor 30.

炭素源原料は、酵母生成などの微生物生成における重要なコスト要因であるため、糖類に対するバイオマス収量は、重要な最適化基準である。アルコール発酵からのATP収量は、呼吸による糖の異化からのATP収量よりはるかに少ないため、アルコール発酵の発生は、バイオマス収量に悪影響を与え、酵母生成(すなわち、シード培養)の際には回避しようとされている。それにもかかわらず、シード培地中の微生物の培養により、アルコールを含む所定の量の発酵生成物を生成することができる。例えば、S.セレビシエ(S.cerevisiae)酵母において、比増殖速度(μ)および/または好気性培地中の糖濃度が基準値を超える場合は常に、アルコール発酵および呼吸は同時に起こる(例えば、van Hoek,et al.,Biotechnol.Bioeng.68:517−523,2000を参照)。高いバイオマス収量を得るために、酵母の増殖は、通常、例えば、シード培養のための流加発酵技術を用いた呼吸条件によって制御される。糖代謝が実質的に呼吸によるものであり得るように、例えば、糖が低い速度で供給され、培地中の低い糖濃度および糖の低い取り込み率が得られる。これらの条件下で、高いバイオマス収量が得られ、毒性生成物の蓄積が最小限に抑えられ得る。実際には、大規模な流加産業プロセスにおいて、非効率的な混合のために細胞で濃度勾配が生じることがある(例えば、Enfors,et al.,J.Biotechnol.85:175−185,2001を参照)。発酵副生成物の生成および再吸収(reassimilation)は、実験室規模と比較して大規模な生物反応器において、グルコース当たりのバイオマス収量の減少の理由の1つであり得る。   Since carbon source feedstock is an important cost factor in microbial production such as yeast production, biomass yield on sugars is an important optimization criterion. Since the ATP yield from alcohol fermentation is much less than that from respiration sugar catabolism, the occurrence of alcohol fermentation will adversely affect biomass yield and should be avoided during yeast production (ie, seed culture) It is said that. Nevertheless, cultivation of microorganisms in a seed medium can produce a predetermined amount of fermentation product containing alcohol. For example, S.M. In S. cerevisiae yeast, alcohol fermentation and respiration occur simultaneously whenever the specific growth rate (μ) and / or the sugar concentration in the aerobic medium exceeds a reference value (see, for example, van Hoek, et al. Biotechnol. Bioeng. 68: 517-523, 2000). In order to obtain a high biomass yield, the growth of yeast is usually controlled by respiration conditions using, for example, fed-batch fermentation techniques for seed culture. For example, sugar is fed at a low rate, resulting in low sugar concentrations in the medium and low sugar uptake so that sugar metabolism can be substantially respiratory. Under these conditions, high biomass yields can be obtained and the accumulation of toxic products can be minimized. In practice, in large scale fed-batch industrial processes, concentration gradients can occur in cells due to inefficient mixing (eg, Enfors, et al., J. Biotechnol. 85: 175-185, 2001). See). Fermentation by-product production and resorption can be one of the reasons for the reduced biomass yield per glucose in large scale bioreactors compared to the laboratory scale.

しかしながら、これらの条件で、ブタノール生成酵母を培養する場合、例えば、ブタノールを含む発酵生成物は再吸収されることはなく、高濃度で微生物に対して有毒であり得る培地中に蓄積し得る。生成物の蓄積が、限界細胞増殖抑制濃度を超える(例えば、細胞増殖が、原料によって抑えられ得る増殖より低い)場合、流加制御の喪失が起こり得る。本発明によれば、アルコールのエステル化および抽出を用いて、培地からブタノールを除去すると、非効率的な混合およびブタノールの毒性に関する問題にもかかわらず、流加発酵を進行させることが可能になる。   However, when butanol-producing yeast is cultured under these conditions, for example, fermentation products containing butanol are not reabsorbed and can accumulate in a medium that can be toxic to microorganisms at high concentrations. If product accumulation exceeds a limiting cytostatic concentration (eg, cell growth is lower than growth that can be suppressed by the feedstock), loss of fed-batch control can occur. According to the present invention, removal of butanol from the medium using esterification and extraction of alcohol allows the fed-batch fermentation to proceed despite problems with inefficient mixing and butanol toxicity. .

したがって、ある実施形態によれば、シード培地は、触媒42およびカルボン酸28と接触され、生成物アルコールのエステル化によるアルコールエステルの生成および最終的に、大規模な生物反応器におけるグルコース当たりのバイオマス収量の向上につながり得る。さらに、培地中の生成物アルコールの濃度が、アルコールのエステル化によって制御されるため、微生物に対する生成物アルコールの悪影響を最小限に抑えるかまたは回避することができる。ある実施形態において、発酵槽30からのアルコールエステルの抽出および生成物アルコール54の回収に関して上述したのと同じ方法で、アルコールエステルが、シード培地から抽出され、アルコールが、アルコールエステルから回収され得る。ある実施形態において、本発明に係るアルコールのエステル化を用いて、シード培地および発酵培地の両方における生成物アルコールをエステル化することができる。このような実施形態において、概して、発酵培地からアルコールエステル(および遊離生成物アルコール)を回収するだけでなく、シード培養の際に生成されるアルコールエステルも回収する(例えば、繁殖タンクからアルコールエステルおよび/または生成物アルコールを回収する)ことによって、発酵プロセスについて、生成物アルコールのより高い収率が達成され得る。ある実施形態において、本発明に係るアルコールエステル化は、シード培地からのアルコールの除去のために発酵前に用いられ得る一方、生成物アルコールの従来のISPRは、発酵槽30中の発酵の際の生成物アルコールの除去に用いられ得る。   Thus, according to one embodiment, the seed medium is contacted with catalyst 42 and carboxylic acid 28 to produce alcohol esters by esterification of the product alcohol and ultimately biomass per glucose in a large scale bioreactor. It can lead to improved yield. Furthermore, since the concentration of the product alcohol in the medium is controlled by the esterification of the alcohol, the adverse effects of the product alcohol on the microorganism can be minimized or avoided. In certain embodiments, the alcohol ester can be extracted from the seed medium and the alcohol can be recovered from the alcohol ester in the same manner as described above with respect to extraction of the alcohol ester from the fermenter 30 and recovery of the product alcohol 54. In certain embodiments, the esterification of alcohols according to the present invention can be used to esterify product alcohols in both seed and fermentation media. In such embodiments, generally not only alcohol esters (and free product alcohol) are recovered from the fermentation medium, but also alcohol esters produced during seed culture (eg, alcohol esters and By recovering the product alcohol), higher yields of product alcohol can be achieved for the fermentation process. In certain embodiments, the alcohol esterification according to the present invention can be used prior to fermentation for removal of alcohol from the seed medium, while the conventional ISPR of the product alcohol is used during fermentation in the fermentor 30. Can be used to remove product alcohol.

したがって、本発明に係るアルコールのエステル化および抽出が、本発明から逸脱せずに、アルコール発酵プロセスの様々な段階で用いられ得ることが明らかであるはずである。   Thus, it should be apparent that the esterification and extraction of alcohols according to the present invention can be used at various stages of the alcohol fermentation process without departing from the present invention.

本発明の方法によって生成されるアルコール生成物には、例えば、試薬、溶媒、および燃料としてのいくつかの用途がある。権利請求される方法によって生成されるブタノールは、ディーゼルまたはバイオディーゼル燃料、プラスチック産業における原料化学物質、化粧品などの配合製品の成分、および化学中間体として使用され得るエステルの生成に使用される、燃料(例えば、バイオ燃料)、燃料添加剤、アルコールとして直接使用され得る。ブタノールは、塗料、コーティング、ワニス、樹脂、ガム、染料、脂肪、ワックス、樹脂、シェラック、ゴム、およびアルカロイドのための溶媒としても使用され得る。したがって、本発明は、これらの産業用化学物質に対する高い需要を支え得る、ブタノールを含むアルコールを生成するための代替的な方法を提供する。   The alcohol product produced by the method of the present invention has several uses, for example as reagents, solvents and fuels. Butanol produced by the claimed method is a fuel used to produce diesel or biodiesel fuels, raw chemicals in the plastics industry, components of formulated products such as cosmetics, and esters that can be used as chemical intermediates (Eg biofuel), fuel additive, alcohol can be used directly. Butanol can also be used as a solvent for paints, coatings, varnishes, resins, gums, dyes, fats, waxes, resins, shellacs, gums, and alkaloids. Thus, the present invention provides an alternative method for producing alcohols containing butanol that can support the high demand for these industrial chemicals.

組み換え微生物およびブタノール生合成経路
理論によって制約されるのを望むものではないが、本明細書に記載される方法は、任意のアルコール生成微生物、特に、それらの耐性レベルを超える力価でアルコールを生成する組み換え微生物に関連して有用であると考えられる。
Recombinant microorganisms and butanol biosynthetic pathways While not wishing to be bound by theory, the methods described herein produce alcohols at any alcohol-producing microorganism, particularly at potencies that exceed their resistance levels. It is considered useful in connection with recombinant microorganisms.

アルコール生成微生物は、当該技術分野において公知である。例えば、メタン資化性細菌(例えば、メチロサイナス・トリコスポリウム(Methylosinus trichosporium))によるメタンの発酵酸化により、メタノールが生成され、メタノール(Cアルキルアルコール)を、カルボン酸およびメタノールとともにカルボン酸をエステル化することが可能な触媒と接触させることにより、カルボン酸のメタノールエステルが形成される。酵母菌株CEN.PK113−7D(CBS 8340,the Centraal Buro voor Schimmelculture;van Dijken,et al.,Enzyme Microb.Techno.26:706−714,2000)により、エタノールが生成され得、エタノールを、カルボン酸およびエタノールとともにカルボン酸をエステル化することが可能な触媒と接触させることにより、エチルエステルが形成される(例えば、実施例36を参照)。 Alcohol-producing microorganisms are known in the art. For example, the fermentation oxidation of methane by a methane-utilizing bacterium (for example, Methylosinus trichosporum) produces methanol, and methanol (C 1 alkyl alcohol) is esterified with carboxylic acid and methanol together with carboxylic acid. By contacting with a catalyst that can be converted, a methanolic ester of carboxylic acid is formed. Yeast strain CEN. PK113-7D (CBS 8340, the Central Blue room Scheme; van Dijken, et al., Enzyme Microb. Techno. 26: 706-714, 2000) can produce ethanol, which, together with carboxylic acid and ethanol The ethyl ester is formed by contacting the acid with a catalyst capable of esterification (see, eg, Example 36).

アルコールを生成する組み換え微生物も、当該技術分野において公知である(例えば、Ohta,et al.,Appl.Environ.Microbiol.57:893−900,1991;Underwood,et al.,Appl.Environ.Microbiol.68:1071−1081,2002;Shen and Liao,Metab.Eng.10:312−320,2008;Hahnai,et al.,Appl.Environ.Microbiol.73:7814−7818,2007;米国特許第5,514,583号明細書;米国特許第5,712,133号明細書;PCT出願公開番号国際公開第1995/028476号パンフレット;Feldmann,et al.,Appl.Microbiol.Biotechnol.38:354−361,1992;Zhang,et al.,Science 267:240−243,1995;米国特許出願公開第2007/0031918 A1号明細書;米国特許第7,223,575号明細書;米国特許第7,741,119号明細書;米国特許出願公開第2009/0203099 A1号明細書;米国特許出願公開第2009/0246846 A1号明細書;およびPCT出願公開番号国際公開第2010/075241号パンフレット、これらは全て参照により本明細書に援用される)。   Recombinant microorganisms that produce alcohol are also known in the art (eg, Ohta, et al., Appl. Environ. Microbiol. 57: 893-900, 1991; Underwood, et al., Appl. Environ. Microbiol. 68: 1071-1081, 2002; Shen and Liao, Metab. Eng.10: 312-320, 2008; Hahnai, et al., Appl. Environ.Microbiol.73: 7814-7818, 2007; U.S. Pat. No. 5,712,133; PCT application publication number WO 1995/028476; Feldmann, et al., Appl. Biobiol.Biotechnol.38: 354-361,1992; Zhang, et al., Science 267: 240-243, 1995; U.S. Patent Application Publication No. 2007/0031918 A1; U.S. Patent No. 7,223,575 U.S. Patent No. 7,741,119; U.S. Patent Application Publication No. 2009/0203099 A1; U.S. Patent Application Publication No. 2009/0246846 A1; No. 075241, which are all incorporated herein by reference).

ブタノールを生成することが可能な好適な組み換え微生物は、当該技術分野において公知であり、ブタノールを生成することが可能な特定の好適な微生物が本明細書に記載される。生合成経路を介してブタノールを生成する組み換え微生物としては、クロストリジウム属(Clostridium)、ザイモモナス属(Zymomonas)、エシェリキア属(Escherichia)、サルモネラ属(Salmonella)、セラチア属(Serratia)、エルウイニア属(Erwinia)、クレブシエラ属(Klebsiella)、赤痢菌属(Shigella)、ロドコッカス属(Rhodococcus)、シュードモナス属(Pseudomonas)、バチルス属(Bacillus)、乳酸杆菌属(Lactobacillus)、エンテロコッカス属(Enterococcus)、アルカリゲネス属(Alcaligenes)、クレブシエラ属(Klebsiella)、パエニバチルス属(Paenibacillus)、アルスロバクター属(Arthrobacter)、コリネバクテリウム属(Corynebacterium)、ブレビバクテリウム属(Brevibacterium)、シゾサッカロマイセス属(Schizosaccharomyces)、クルイベロマイセス属(Kluyveromyces)、ヤロウイア属(Yarrowia)、ピヒア属(Pichia)、カンジダ属(Candida)、ハンゼヌラ属(Hansenula)、イサタケンキア属(Issatchenkia)、またはサッカロマイセス属(Saccharomyces)のメンバーが挙げられる。一実施形態において、組み換え微生物は、大腸菌(Escherichia coli)、ラクトバチルス・プランタルム(Lactobacillus plantarum)、クルイベロマイセス・ラクチス(Kluyveromyces lactis)、クルイベロマイセス・マルシアヌス(Kluyveromyces marxianus)、およびサッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)からなる群から選択され得る。一実施形態において、組み換え微生物は酵母である。一実施形態において、組み換え微生物は、サッカロマイセス属(Saccharomyces)、ジゴサッカロマイセス属(Zygosaccharomyces)、シゾサッカロマイセス属(Schizosaccharomyces)、デッケラ属(Dekkera)、トルロプシス属(Torulopsis)、ブレタノマイセス属(Brettanomyces)、およびカンジダ属(Candida)のいくつかの種から選択されるクラブトリー陽性酵母である。クラブトリー陽性酵母種としては、以下に限定はされないが、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)、サッカロマイセス・クルイベリ(Saccharomyces kluyveri)、シゾサッカロマイセス・ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)、サッカロマイセス・バイアヌス(Saccharomyces bayanus)、サッカロマイセス・ミカタエ(Saccharomyces mikatae)、サッカロマイセス・パラドキサス(Saccharomyces paradoxus)、ジゴサッカロマイセス・ルーキシィ(Zygosaccharomyces rouxii)、およびカンジダ・グラブラタ(Candida glabrata)が挙げられる。   Suitable recombinant microorganisms capable of producing butanol are known in the art, and specific suitable microorganisms capable of producing butanol are described herein. Recombinant microorganisms that produce butanol via the biosynthetic pathway include Clostridium, Zymomonas, Escherichia, Salmonella, Serratia, and Erwinia. , Klebsiella genus, Shigella genus, Rhodococcus genus, Pseudomonas genus, Bacillus genus, Lactobacillus genus L , Klebsiella, Paenibatil Genus (Paenibacillus), Arthrobacter, Corynebacterium, Brevibacterium, Schizosaccharomyces, Kryveres, Kluyvermyeso ), Pichia, Candida, Hansenula, Issatchenkia, or Saccharomyces. In one embodiment, the recombinant microorganism is Escherichia coli, Lactobacillus plantarum, Kluyveromyces lactis, Kluyveromyces marciane, Kluyveromyces cerevisiax, (Saccharomyces cerevisiae) may be selected. In one embodiment, the recombinant microorganism is yeast. In one embodiment, the recombinant microorganism is selected from the genus Saccharomyces, Zygosaccharomyces, Schizosaccharomyces, Dekkera, Toltopres iss, Torulopsis is, Crabtree positive yeast selected from several species of the genus (Candida). Examples of crabtree positive yeast species include, but are not limited to, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces kluyveri, Schizosaccharomyces pombe (Schizosaccharomyces pombe).・ Siccharomyces mikatae, Saccharomyces paradoxus, Zygosaccharomyces rouxii, and Candida glabrata ata).

ある実施形態において、宿主細胞は、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)である。S.セレビシエ(S.cerevisiae)酵母が、当該技術分野において公知であり、米国培養細胞系統保存機関(American Type Culture Collection)(Rockville,MD)、Centraalbureau voor Schimmelcultures(CBS)Fungal Biodiversity Centre、LeSaffre、Gert Strand AB、Ferm Solutions、North American Bioproducts、Martrex、およびLallemandを含むがこれらに限定されない様々な供給元から入手可能である。S.セレヴィシエ(S.cerevisiae)としては、以下に限定はされないが、BY4741、CEN.PK 113−7D、Ethanol Red(登録商標)酵母、Ferm Pro(商標)酵母、Bio−Ferm(登録商標)XR酵母、Gert Strand Prestige Batch Turboアルコール酵母、Gert Strand Pot Distillers酵母、Gert Strand Distillers Turbo酵母、FerMax(商標)Green酵母、FerMax(商標)Gold酵母、Thermosacc(登録商標)酵母、BG−1、PE−2、CAT−1、CBS7959、CBS7960、およびCBS7961が挙げられる。   In certain embodiments, the host cell is Saccharomyces cerevisiae. S. S. cerevisiae yeast is known in the art and includes the American Type Culture Collection (Rockville, MD), the Central BureaureVort Stimures, CBS Available from a variety of sources including, but not limited to, Ferm Solutions, North American Bioproducts, Martrex, and Lalland. S. Examples of S. cerevisiae include, but are not limited to, BY4741, CEN. PK 113-7D, Ethanol Red (registered trademark) yeast, Ferm Pro (registered trademark) yeast, Bio-Ferm (registered trademark) XR yeast, Gert Strand Prestige Batch Turbo alcohol yeast, Gert Strand Pot Distillers yeast, Gert Strb yeast yeast, Gert Strb yeast FerMax ™ Green yeast, FerMax ™ Gold yeast, Thermosacc® yeast, BG-1, PE-2, CAT-1, CBS7959, CBS7960, and CBS7961.

微生物による発酵を用いたブタノールの生成、ならびにブタノールを生成する微生物は、例えば、参照により本明細書に援用される米国特許出願公開第2009/0305370号明細書に開示されている。ある実施形態において、微生物は、ブタノール生合成経路を含む。ある実施形態において、経路の基質−生成物転化を触媒する少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、または少なくとも4つのポリペプチドが、微生物中の異種のポリヌクレオチドによってコードされる。ある実施形態において、経路の基質−生成物転化を触媒する全てのポリペプチドが、微生物中の異種のポリヌクレオチドによってコードされる。ある実施形態において、微生物は、ピルビン酸デカルボキシラーゼ活性の減少または消失を含む。ピルビン酸デカルボキシラーゼ活性を実質的に有さない微生物が、参照により本明細書に援用される米国特許出願公開第2009/0305363号明細書に記載されている。GPD2などのNAD依存性グリセロール−3−リン酸デヒドロゲナーゼ活性を有する酵素を実質的に含まない微生物も、この文献に記載されている。   Production of butanol using fermentation by microorganisms, as well as microorganisms that produce butanol, are disclosed, for example, in US Patent Publication No. 2009/0305370, which is incorporated herein by reference. In certain embodiments, the microorganism comprises a butanol biosynthetic pathway. In certain embodiments, at least one, at least two, at least three, or at least four polypeptides that catalyze pathway substrate-product conversion are encoded by heterologous polynucleotides in the microorganism. In certain embodiments, all polypeptides that catalyze pathway substrate-product conversion are encoded by heterologous polynucleotides in the microorganism. In certain embodiments, the microorganism comprises a decrease or disappearance of pyruvate decarboxylase activity. Microorganisms that are substantially free of pyruvate decarboxylase activity are described in US Patent Application Publication No. 2009/030305363, which is incorporated herein by reference. Microorganisms substantially free of enzymes having NAD-dependent glycerol-3-phosphate dehydrogenase activity, such as GPD2, are also described in this document.

ブタノールの生成に適した生合成経路は、当該技術分野において公知であり、特定の好適な経路が本明細書に記載される。ある実施形態において、ブタノール生合成経路は、宿主細胞に対して異種の少なくとも1つの遺伝子を含む。ある実施形態において、ブタノール生合成経路は、宿主細胞に対して異種の2つ以上の遺伝子を含む。ある実施形態において、ブタノール生合成経路は、生合成経路のあらゆる工程に対応するポリペプチドをコードする異種遺伝子を含む。   Suitable biosynthetic pathways for the production of butanol are known in the art and certain suitable pathways are described herein. In certain embodiments, the butanol biosynthetic pathway comprises at least one gene that is heterologous to the host cell. In certain embodiments, the butanol biosynthetic pathway comprises two or more genes that are heterologous to the host cell. In certain embodiments, the butanol biosynthetic pathway includes a heterologous gene that encodes a polypeptide corresponding to every step of the biosynthetic pathway.

指定の基質−生成物転化を触媒する能力を有する特定の好適なタンパク質が本明細書に記載され、他の好適なタンパク質が、当該技術分野において提供される。例えば、参照により本明細書に援用される、米国特許出願公開第2008/0261230号明細書、同第2009/0163376号明細書、および同第2010/0197519号明細書は、アセトヒドロキシ酸イソメロレダクターゼを記載しており;参照により援用される米国特許出願公開第2010/0081154号明細書は、ジヒドロキシ酸デヒドラターゼを記載しており;アルコールデヒドロゲナーゼが、参照により本明細書に援用される米国特許出願公開第2009/0269823号明細書に記載されている。   Certain suitable proteins having the ability to catalyze specified substrate-product conversion are described herein, and other suitable proteins are provided in the art. For example, U.S. Patent Application Publication Nos. 2008/0261230, 2009/0163376, and 2010/0197519, which are incorporated herein by reference, are acetohydroxy acid isomeroreductases. US Patent Application Publication No. 2010/0081154, incorporated by reference, describes dihydroxy acid dehydratase; US Patent Application Publication, alcohol dehydrogenase, incorporated herein by reference. No. 2009/0269823.

多くのレベルの配列同一性が、他の種からポリペプチドを同定するのに有用であり、このようなポリペプチドが、同じかまたは同様の機能または活性を有し、本明細書に記載される組み換え微生物に使用するのに適していることが、当業者によってよく理解される。パーセント同一性の有用な例としては、以下に限定はされないが、75%、80%、85%、90%、または95%が挙げられ、あるいは75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%などの、75%〜100%の任意の整数パーセンテージが、本発明を説明する際に有用であり得る。   Many levels of sequence identity are useful for identifying polypeptides from other species, and such polypeptides have the same or similar function or activity and are described herein. It is well understood by those skilled in the art that it is suitable for use with recombinant microorganisms. Useful examples of percent identity include, but are not limited to, 75%, 80%, 85%, 90%, or 95%, or 75%, 76%, 77%, 78%, 79 %, 80%, 81%, 82%, 83%, 84%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, Any integer percentage between 75% and 100%, such as 96%, 97%, 98% or 99% may be useful in describing the present invention.

1−ブタノール生合成経路
1−ブタノールならびに使用され得る好適なポリペプチドおよびこのようなポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの生成のための生合成経路が、参照により本明細書に援用されるDonaldson,et al.による米国特許出願公開第2008/0182308 A1号明細書に記載されている。この生合成経路は、以下の基質−生成物転化を含む:
a)例えば、アセチル−CoAアセチルトランスフェラーゼによって触媒され得る、アセチル−CoAからアセトアセチル−CoA;
b)例えば、3−ヒドロキシブチリル−CoAデヒドロゲナーゼによって触媒され得る、アセトアセチル−CoAから3−ヒドロキシブチリル−CoA;
c)例えば、クロトナーゼによって触媒され得る、3−ヒドロキシブチリル−CoAからクロトニル−CoA;
d)例えば、ブチリル−CoAデヒドロゲナーゼによって触媒され得る、クロトニル−CoAからブチリル−CoA;
e)例えば、ブチルアルデヒドデヒドロゲナーゼによって触媒され得る、ブチリル−CoAからブチルアルデヒド;および
f)例えば、1−ブタノールデヒドロゲナーゼによって触媒され得る、ブチルアルデヒドから1−ブタノール。
1-butanol biosynthetic pathways 1-butanol and suitable polypeptides that can be used and biosynthetic pathways for the production of polynucleotides encoding such polypeptides are described in Donaldson, et al., Incorporated herein by reference. al. U.S. Patent Application Publication No. 2008/0182308 A1. This biosynthetic pathway involves the following substrate-product conversion:
a) For example, acetyl-CoA to acetoacetyl-CoA, which can be catalyzed by acetyl-CoA acetyltransferase;
b) acetoacetyl-CoA to 3-hydroxybutyryl-CoA, which can be catalyzed, for example, by 3-hydroxybutyryl-CoA dehydrogenase;
c) 3-hydroxybutyryl-CoA to crotonyl-CoA, which can be catalyzed, for example, by crotonase;
d) Crotonyl-CoA to butyryl-CoA, which can be catalyzed, for example, by butyryl-CoA dehydrogenase;
e) butyryl-CoA to butyraldehyde, which can be catalyzed by, for example, butyraldehyde dehydrogenase; and f) butyraldehyde to 1-butanol, which can be catalyzed by, for example, 1-butanol dehydrogenase.

ある実施形態において、1−ブタノール生合成経路は、酵母細胞に対して異種の、少なくとも1つの遺伝子、少なくとも2つの遺伝子、少なくとも3つの遺伝子、少なくとも4つの遺伝子、または少なくとも5つの遺伝子を含む。ある実施形態において、組み換え宿主細胞は、1−ブタノール生合成経路の各基質−生成物転化のための異種遺伝子を含む。   In certain embodiments, the 1-butanol biosynthetic pathway comprises at least one gene, at least two genes, at least three genes, at least four genes, or at least five genes that are heterologous to a yeast cell. In certain embodiments, the recombinant host cell comprises a heterologous gene for each substrate-product conversion of the 1-butanol biosynthetic pathway.

2−ブタノール生合成経路
2−ブタノールならびに使用され得る好適なポリペプチドおよびこのようなポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの生成のための生合成経路が、全て参照により本明細書に援用される、Donaldson,et al.による米国特許出願公開第2007/0259410 A1号明細書および同第2007/0292927A1号明細書、およびPCT出願公開番号国際公開第2007/130521号明細書に記載されている。1つの2−ブタノール生合成経路が、以下の基質−生成物転化を含む:
a)例えば、アセト乳酸シンターゼによって触媒され得る、ピルビン酸塩からα−アセト乳酸;
b)例えば、アセト乳酸デカルボキシラーゼによって触媒され得る、α−アセト乳酸からアセトイン;
c)例えば、ブタンジオールデヒドロゲナーゼによって触媒され得る、アセトインから2,3−ブタンジオール;
d)例えば、ブタンジオールデヒドラターゼによって触媒され得る、2,3−ブタンジオールから2−ブタノン;および
e)例えば、2−ブタノールデヒドロゲナーゼによって触媒され得る、2−ブタノンから2−ブタノール。
2-Butanol Biosynthetic Routes 2-Butanol and suitable polypeptides that can be used and the biosynthetic pathways for the production of polynucleotides encoding such polypeptides are all incorporated herein by reference, Donaldson , Et al. U.S. Patent Application Publication Nos. 2007/0259410 A1 and 2007/0292927 A1, and PCT Application Publication Number WO 2007/130521. One 2-butanol biosynthetic pathway involves the following substrate-product conversion:
a) α-acetolactic acid from pyruvate, which can be catalyzed, for example, by acetolactate synthase;
b) α-acetolactic acid to acetoin, which can be catalyzed, for example, by acetolactate decarboxylase;
c) 2,3-butanediol from acetoin, which can be catalyzed, for example, by butanediol dehydrogenase;
d) 2,3-butanediol to 2-butanone, which can be catalyzed, for example, by butanediol dehydratase; and e) 2-butanone to 2-butanol, which can be catalyzed, for example, by 2-butanol dehydrogenase.

ある実施形態において、2−ブタノール生合成経路は、酵母細胞に対して異種の、少なくとも1つの遺伝子、少なくとも2つの遺伝子、少なくとも3つの遺伝子、または少なくとも4つの遺伝子を含む。ある実施形態において、組み換え宿主細胞は、2−ブタノール生合成経路の各基質−生成物転化のための異種遺伝子を含む。   In certain embodiments, the 2-butanol biosynthetic pathway comprises at least one gene, at least two genes, at least three genes, or at least four genes that are heterologous to the yeast cell. In certain embodiments, the recombinant host cell comprises a heterologous gene for each substrate-product conversion of the 2-butanol biosynthetic pathway.

イソブタノール生合成経路
イソブタノールならびに使用され得る好適なポリペプチドおよびこのようなポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの生成のための生合成経路が、参照により本明細書に援用される、米国特許出願公開第2007/0092957 A1号明細書およびPCT出願公開番号国際公開第2007/050671号明細書に記載されている。1つのイソブタノール生合成経路が、以下の基質−生成物転化を含む:
a)例えば、アセト乳酸シンターゼによって触媒され得る、ピルビン酸塩からアセト乳酸塩;
b)例えば、アセトヒドロキシ酸レダクトイソメラーゼによって触媒され得る、アセト乳酸塩から2,3−ジヒドロキシイソ吉草酸;
c)例えば、アセトヒドロキシ酸デヒドラターゼによって触媒され得る、2,3−ジヒドロキシイソ吉草酸からα−ケトイソ吉草酸;
d)例えば、分枝鎖状ケト酸デカルボキシラーゼによって触媒され得る、α−ケトイソ吉草酸からイソブチルアルデヒド;および
e)例えば、分枝鎖状アルコールデヒドロゲナーゼによって触媒され得る、イソブチルアルデヒドからイソブタノール。
Isobutanol Biosynthetic Routes Isobutanol and suitable polypeptides that can be used and biosynthetic pathways for the production of polynucleotides encoding such polypeptides are hereby incorporated by reference. No. 2007/0092957 A1 and PCT application publication number WO 2007/050671. One isobutanol biosynthetic pathway involves the following substrate-product conversion:
a) pyruvate to acetolactate, which can be catalyzed, for example, by acetolactate synthase;
b) 2,3-dihydroxyisovaleric acid from acetolactate, which can be catalyzed, for example, by acetohydroxy acid reductoisomerase;
c) 2,3-dihydroxyisovaleric acid to α-ketoisovaleric acid, which can be catalyzed, for example, by acetohydroxyacid dehydratase;
d) α-ketoisovaleric acid to isobutyraldehyde, which can be catalyzed by, for example, branched chain keto acid decarboxylase; and e) isobutyraldehyde to isobutanol, which can be catalyzed by, for example, branched chain alcohol dehydrogenase.

イソブタノール生合成経路の基質−生成物転化を触媒する酵素をコードする好適なポリペプチド配列ならびに指定の経路工程に適した酵素に対応するE.C.番号としては、以下に限定はされないが、表AAおよびBBに記載されるものが挙げられる。所与のE.C.番号に関連する好適な酵素が、例えば、BRENDAデータベース(http://www.brenda−enzymes.org/)によって、当業者に容易に入手される。   A suitable polypeptide sequence encoding an enzyme that catalyzes the substrate-product conversion of the isobutanol biosynthetic pathway as well as an E. coli corresponding to an enzyme suitable for the specified pathway step. C. Numbers include, but are not limited to, those listed in Tables AA and BB. Given E. C. Suitable enzymes associated with the numbers are readily available to those skilled in the art, for example by the BRENDA database (http://www.brenda-enzymes.org/).

Figure 2013535956
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工程a)〜e)(上記)を含むイソブタノール生合成経路を含む組み換え微生物が本明細書において提供され、ここで、工程c)を触媒する酵素および工程e)を触媒する酵素からなる群から選択される酵素の少なくとも一方が、微生物の染色体に組み込まれる異種のポリヌクレオチドによってコードされる。ある実施形態において、工程c)を触媒する酵素が、微生物の染色体に組み込まれる異種のポリヌクレオチドによってコードされ、かつ工程e)を触媒する酵素が、微生物の染色体に組み込まれる異種のポリヌクレオチドによってコードされる。   Provided herein is a recombinant microorganism comprising an isobutanol biosynthetic pathway comprising steps a) -e) (above), wherein the recombinant microorganism comprises an enzyme that catalyzes step c) and an enzyme that catalyzes step e). At least one of the selected enzymes is encoded by a heterologous polynucleotide that is integrated into the chromosome of the microorganism. In certain embodiments, the enzyme that catalyzes step c) is encoded by a heterologous polynucleotide that is integrated into the chromosome of the microorganism, and the enzyme that catalyzes step e) is encoded by the heterologous polynucleotide that is integrated into the chromosome of the microorganism. Is done.

イソブタノール生合成経路などのブタノール生合成経路を含む組み換え微生物に適したポリヌクレオチドが本明細書において提供される。このようなポリヌクレオチドは、枯草菌(Bacillus subtilis)に由来するalsS遺伝子のコード領域(配列番号1のnt位置457〜2172)および乳酸連鎖球菌(Lactococcus lactis)に由来するilvC遺伝子のコード領域(配列番号1のnt 3634〜4656)ならびにいずれかまたは両方を含むプラスミドを含む。ALSの発現のために、酵母CUP1プロモーター(配列番号1のnt 2〜449)、続いてCYC1ターミネーター(配列番号1のnt 2181〜2430)から発現される枯草菌(Bacillus subtilis)に由来するalsS遺伝子のコード領域(配列番号1のnt位置457〜2172)を有するキメラ遺伝子、およびKARIの発現のために、酵母ILV5プロモーター(配列番号1の2433〜3626)、続いてILV5ターミネーター(配列番号1のnt 4682〜5304)から発現される乳酸連鎖球菌(Lactococcus lactis)に由来するilvC遺伝子のコード領域(配列番号1のnt 3634〜4656)を有するキメラ遺伝子、ならびにいずれかまたは両方のキメラ遺伝子を含むプラスミドも適している。   Provided herein are polynucleotides suitable for recombinant microorganisms that include a butanol biosynthetic pathway, such as the isobutanol biosynthetic pathway. Such polynucleotides include the coding region of the alsS gene derived from Bacillus subtilis (nt positions 457 to 2172 of SEQ ID NO: 1) and the coding region of the ilvC gene derived from Lactococcus lactis (sequence) Nt 3634-4656) as well as plasmids containing either or both. For expression of ALS, the alsS gene from Bacillus subtilis expressed from the yeast CUP1 promoter (nt 2 to 449 of SEQ ID NO: 1) followed by CYC1 terminator (nt 2181 to 2430 of SEQ ID NO: 1) For the expression of KARI and the chimeric gene having the coding region (nt positions 457 to 2172 of SEQ ID NO: 1), and the KARI for expression of the yeast ILV5 promoter (2433 to 3626 of SEQ ID NO: 1) followed by the ILV5 terminator (nt of SEQ ID NO: 1) 4682-5304), a chimeric gene having the coding region of the ilvC gene derived from Lactococcus lactis (nt 3634-4656 of SEQ ID NO: 1), and one or both of the chimeric genes Plasmids are also suitable.

好適なポリヌクレオチドは、ミュータンス連鎖球菌(Streptococcus mutans)に由来するilvD遺伝子のコード領域(配列番号2のnt位置3313〜4849)、コドン最適化されたウマ肝臓アルコールデヒドロゲナーゼのコード領域(配列番号2のnt 6286〜7413)、乳酸連鎖球菌(Lactococcus lactis)に由来するコドン最適化されたkivD遺伝子のコード領域(配列番号2のnt 9249〜10895)ならびにそれらの任意のまたは全てのまたは任意の組合せを含むプラスミドを含む。DHADの発現のために、S.セレビシエ(S.cerevisiae)FBA1プロモーター(配列番号2のnt 2109〜3105)、続いてFBA1ターミネーター(配列番号2のnt 4858〜5857)から発現されるミュータンス連鎖球菌(Streptococcus mutans)に由来するilvD遺伝子のコード領域(配列番号2のnt位置3313〜4849)を有するキメラ遺伝子;ADHの発現のために、S.セレビシエ(S.cerevisiae)GPM1プロモーター(配列番号2のnt 7425〜8181)、続いてADH1ターミネーター(配列番号2のnt 5962〜6277)から発現されるコドン最適化されたウマ肝臓アルコールデヒドロゲナーゼに由来するコード領域(配列番号2のnt 6286〜7413)を有するキメラ遺伝子;およびKivDの発現のために、TDH3プロモーター(配列番号2のnt 10896〜11918)、続いてTDH3ターミネーター(配列番号2のnt 8237〜9235)から発現される乳酸連鎖球菌(Lactococcus lactis)に由来するコドン最適化されたkivD遺伝子のコード領域(配列番号2のnt 9249〜10895)を有するキメラ遺伝子ならびにこのようなキメラ遺伝子の任意の、全ての、または任意の組合せを含むプラスミドも適している。さらに、好適なポリヌクレオチドとしては、コード領域および規定されるキメラ遺伝子、ならびにこのようなポリヌクレオチドを含むプラスミドに対して少なくとも約75%の同一性を有するポリヌクレオチドが挙げられる。   Suitable polynucleotides include the coding region of the ilvD gene from Streptococcus mutans (nt positions 3313 to 4849 of SEQ ID NO: 2), the coding region of codon-optimized horse liver alcohol dehydrogenase (SEQ ID NO: 2 Nt 6286-7413), the coding region of the codon optimized kivD gene from Lactococcus lactis (nt 9249-10895 of SEQ ID NO: 2) and any or all or any combinations thereof Containing plasmids. For the expression of DHAD, S. IlvD gene from Streptococcus mutans expressed from S. cerevisiae FBA1 promoter (nt 2109-3105 of SEQ ID NO: 2) followed by FBA1 terminator (nt 4858-5857 of SEQ ID NO: 2) A chimeric gene having the coding region (nt positions 3313 to 4849 of SEQ ID NO: 2); Code derived from codon-optimized horse liver alcohol dehydrogenase expressed from the S. cerevisiae GPM1 promoter (nt 7425-8181 of SEQ ID NO: 2) followed by ADH1 terminator (nt 5962-6277 of SEQ ID NO: 2) A chimeric gene having the region (nt 6286-7413 of SEQ ID NO: 2); and for expression of KivD, a TDH3 promoter (nt 10896-11918 of SEQ ID NO: 2) followed by a TDH3 terminator (nt 8237-9235 of SEQ ID NO: 2) A chimeric gene having a coding region of codon-optimized kivD gene derived from Lactococcus lactis (nt 9249-10895 of SEQ ID NO: 2) expressed from Chimeric any gene, which plasmid also suitable, including all or any combination, such as. Furthermore, suitable polynucleotides include polynucleotides having at least about 75% identity to the coding region and the defined chimeric gene, as well as to plasmids containing such polynucleotides.

ある実施形態において、イソブタノール生合成経路は、酵母細胞に対して異種の、少なくとも1つの遺伝子、少なくとも2つの遺伝子、少なくとも3つの遺伝子、または少なくとも4つの遺伝子を含む。ある実施形態において、組み換え宿主細胞は、イソブタノール生合成経路の各基質−生成物転化のための異種遺伝子を含む。   In certain embodiments, the isobutanol biosynthetic pathway comprises at least one gene, at least two genes, at least three genes, or at least four genes that are heterologous to the yeast cell. In certain embodiments, the recombinant host cell comprises a heterologous gene for each substrate-product conversion of the isobutanol biosynthetic pathway.

好適な菌株としては、参照により本明細書に引用され、援用される特定の出願ならびに2010年9月7日に出願された米国仮特許出願第61/380,563号明細書に記載されるものが挙げられる。実施例に使用されるものを含む特定の好適な菌株の作成が、本明細書において提供される。   Suitable strains include those described in the specific application cited and incorporated herein by reference as well as US Provisional Patent Application No. 61 / 380,563, filed Sep. 7, 2010. Is mentioned. Creation of certain suitable strains, including those used in the examples, is provided herein.

サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)株BP1083(「NGCI−070」;PNY1504)の作成
株BP1064は、CEN.PK 113−7D(CBS 8340;Centraalbureau voor Schimmelcultures(CBS)Fungal Biodiversity Centre,Netherlands)から得られ、以下の遺伝子の欠失を含む:URA3、HIS3、PDC1、PDC5、PDC6、およびGPD2。BP1064を、プラスミドpYZ090(配列番号1、米国仮特許出願第61/246,844号明細書に記載される)およびpLH468(配列番号2)で形質転換して、株NGCI−070(BP1083、PNY1504)を生成した。
Preparation of Saccharomyces cerevisiae strain BP1083 ("NGCI-070"; PNY1504) Strain BP1064 is a CEN. PK 113-7D (CBS 8340; Centralbureau voor Schulmelculures (CBS) Fungal Biodiversity Centre, Netherlands), including deletions of the following genes: URA3, HIS3, PDC1, PDC5, PDC5, PDC5, PDC5, PDC5 BP1064 was transformed with plasmids pYZ090 (SEQ ID NO: 1, described in US Provisional Patent Application No. 61 / 246,844) and pLH468 (SEQ ID NO: 2) to obtain strain NGCI-070 (BP1083, PNY1504). Was generated.

標的遺伝子および形質転換体の選択のためのG418耐性マーカーまたはURA3遺伝子のいずれかの上流および下流の相同領域を含むPCR断片による相同的組み換えによって、全コード配列を完全に除去した欠失を作り出した。loxP部位が側面にあるG418耐性マーカーを、Creリコンビナーゼを用いて除去した。URA3遺伝子を相同的組み換えによって除去して、無瘢痕(scarless)欠失を作り出し、またはloxP部位が側面にある場合、Creリコンビナーゼを用いて除去した。   Homologous recombination with PCR fragments containing homologous regions upstream and downstream of either the G418 resistance marker for selection of target genes and transformants or the URA3 gene created deletions that completely removed the entire coding sequence. . The G418 resistance marker flanked by the loxP site was removed using Cre recombinase. The URA3 gene was removed by homologous recombination to create a scarless deletion or, if the loxP site is flanked, removed using Cre recombinase.

無瘢痕欠失の手順を、Akada,et al.,(Yeast 23:399−405,2006)から適応させた。一般に、各無瘢痕欠失のためのPCRカセットを、PCRを重複させることによって、4つの断片、A−B−U−Cを組み合わせることによって作製した。PCRカセットは、プロモーター(URA3遺伝子の上流の250bp)およびターミネーター(URA3遺伝子の下流の150bp)とともに、天然CEN.PK 113−7D URA3遺伝子からなる、選択可能な/対抗選択可能な(counter−selectable)マーカー、URA3(断片U)を含有していた。それぞれ長さ500bpの断片AおよびCは、標的遺伝子のすぐ上流の500bp(断片A)および標的遺伝子の3’500bp(断片C)に対応していた。断片AおよびCを、相同的組み換えによる、染色体へのカセットの組み込みに使用した。断片Bに対応する配列の直接の繰り返しが、染色体へのカセットの組み込みの際に生成された際、断片B(長さ500bp)は、標的遺伝子のすぐ下流の500bpに対応し、それを、相同的組み換えによる、染色体からのURA3マーカーおよび断片Cの切除に使用した。PCR産物ABUCカセットを用いて、URA3マーカーを、相同的組み換えによって、まず染色体に組み込み、次に染色体から切除した。最初の組み込みにより、3’500bpを除いて、遺伝子を欠失させた。切除の際、遺伝子の3’500bp領域も欠失させた。この方法を用いた遺伝子の組み込みでは、組み込まれる遺伝子が、断片AとBとの間のPCRカセットに含まれていた。   The procedure for scarless deletion is described in Akada, et al. , (Yeast 23: 399-405, 2006). In general, a PCR cassette for each scarless deletion was made by combining the four fragments, ABUC, by overlapping PCR. The PCR cassette, along with a promoter (250 bp upstream of the URA3 gene) and a terminator (150 bp downstream of the URA3 gene), is a native CEN. It contained a selectable / counter-selectable marker, URA3 (fragment U), consisting of the PK 113-7D URA3 gene. Fragments A and C, each 500 bp in length, corresponded to 500 bp (fragment A) immediately upstream of the target gene and 3'500 bp (fragment C) of the target gene. Fragments A and C were used for integration of the cassette into the chromosome by homologous recombination. When a direct repeat of the sequence corresponding to fragment B was generated upon integration of the cassette into the chromosome, fragment B (500 bp in length) corresponds to 500 bp immediately downstream of the target gene, which Used to excise the URA3 marker and fragment C from the chromosome by genetic recombination. Using the PCR product ABUC cassette, the URA3 marker was first integrated into the chromosome and then excised from the chromosome by homologous recombination. Upon initial integration, the gene was deleted except for 3'500 bp. At the time of excision, the 3'500 bp region of the gene was also deleted. In gene integration using this method, the gene to be integrated was contained in the PCR cassette between fragments A and B.

URA3の欠失
内因性URA3コード領域を欠失させるために、ura3::loxP−kanMX−loxPカセットを、pLA54鋳型DNA(配列番号3)からPCRで増幅した。pLA54は、K.ラクチス(K.lactis)TEF1プロモーターおよびkanMXマーカーを含有し、Creリコンビナーゼによる組み換えおよびマーカーの除去を可能にするloxP部位が側面にある。Phusion(登録商標)DNAポリメラーゼ(New England BioLabs Inc.,Ipswich,MA)ならびにプライマーBK505およびBK506(配列番号4および5)を用いて、PCRを行った。loxP−kanMX−loxPマーカーの組み込みが、URA3コード領域の置換をもたらすように、各プライマーのURA3部分を、URA3プロモーターの上流の5’領域およびコード領域の下流の3’領域から得た。標準的な遺伝子組み換え技術(Methods in Yeast Genetics,2005,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,NY、pp.201−202)を用いて、PCR産物をCEN.PK 113−7Dへと形質転換し、30℃でG418(100μg/mL)を含有するYPDにおいて形質転換体を選択した。プライマーLA468およびLA492(配列番号6および7)ならびに指定されるCEN.PK 113−7D Δura3::kanMXを用いたPCRによって、形質転換体をスクリーニングして、正確な組み込みを確認した。
Deletion of URA3 To delete the endogenous URA3 coding region, the ura3 :: loxP-kanMX-loxP cassette was amplified by PCR from pLA54 template DNA (SEQ ID NO: 3). pLA54 is K.I. The loxP site is flanked, containing the K. lactis TEF1 promoter and the kanMX marker, allowing recombination by Cre recombinase and removal of the marker. PCR was performed using Phusion® DNA polymerase (New England BioLabs Inc., Ipswich, Mass.) And primers BK505 and BK506 (SEQ ID NOs: 4 and 5). The URA3 portion of each primer was obtained from the 5 ′ region upstream of the URA3 promoter and the 3 ′ region downstream of the coding region so that incorporation of the loxP-kanMX-loxP marker resulted in substitution of the URA3 coding region. Using standard genetic recombination techniques (Methods in Yeast Genetics, 2005, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, pp. 201-202), the PCR product is CEN. Transformants were selected into YK containing G418 (100 μg / mL) at 30 ° C. transformed into PK 113-7D. Primers LA468 and LA492 (SEQ ID NOs: 6 and 7) and the designated CEN. Transformants were screened by PCR using PK 113-7D Δura3 :: kanMX to confirm correct integration.

HIS3の欠失
無瘢痕HIS3欠失のためのPCRカセットの4つの断片を、Phusion(登録商標)High Fidelity PCR Master Mix(New England BioLabs Inc.,Ipswich,MA)およびGentra(登録商標)Puregene(登録商標)Yeast/Bact、キット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて調製された、鋳型としてのCEN.PK 113−7DゲノムDNAを用いて増幅した。HIS3断片Aを、HIS3断片Bの5’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP452(配列番号14)およびプライマーoBP453(配列番号15)を用いて増幅した。HIS3断片Bを、HIS3断片Aの3’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP454(配列番号16)、およびHIS3断片Uの5’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP455(配列番号17)を用いて増幅した。HIS3断片Uを、HIS3断片Bの3’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP456(配列番号18)、およびHIS3断片Cの5’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP457(配列番号19)を用いて増幅した。HIS3断片Cを、HIS3断片Uの3’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP458(配列番号20)、およびプライマーoBP459(配列番号21)を用いて増幅した。PCR産物を、PCR Purificationキット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて精製した。HIS3断片AおよびHIS3断片Bを混合することによってPCRを重複させ、プライマーoBP452(配列番号14)およびoBP455(配列番号17)を用いて増幅することによって、HIS3断片ABを生成した。HIS3断片UおよびHIS3断片Cを混合することによってPCRを重複させ、プライマーoBP456(配列番号18)およびoBP459(配列番号21)を用いて増幅することによって、HIS3断片UCを生成した。得られたPCR産物を、アガロースゲル、続いてGel Extractionキット(Qiagen,Valencia,CA)において精製した。HIS3断片ABおよびHIS3断片UCを混合することによってPCRを重複させ、プライマーoBP452(配列番号14)およびoBP459(配列番号21)を用いて増幅することによって、HIS3 ABUCカセットを生成した。PCR産物を、PCR Purificationキット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて精製した。
HIS3 Deletion Four fragments of a PCR cassette for scarless HIS3 deletion were obtained from Phusion® High Fidelity PCR Master Mix (New England BioLabs Inc., Ipswich, Mass.) And Gentra® Puregene®. Trademark: Yeast / Bact, CEN. As a template, prepared using a kit (Qiagen, Valencia, CA). Amplified using PK 113-7D genomic DNA. HIS3 fragment A was amplified using primer oBP452 (SEQ ID NO: 14) and primer oBP453 (SEQ ID NO: 15) containing a 5 ′ tail having homology to the 5 ′ end of HIS3 fragment B. Primer oBP454 (SEQ ID NO: 16) containing a 5 'tail having homology to the 3' end of HIS3 fragment A, and a 5 'tail having homology to the 5' end of HIS3 fragment U Was amplified using a primer oBP455 (SEQ ID NO: 17). Primer oBP456 (SEQ ID NO: 18) containing a 5 'tail having homology to the 3' end of HIS3 fragment B, and HIS3 fragment U, 5 'tail having homology to the 5' end of HIS3 fragment C Was amplified using a primer oBP457 (SEQ ID NO: 19) containing HIS3 fragment C was amplified using primer oBP458 (SEQ ID NO: 20) containing a 5 ′ tail with homology to the 3 ′ end of HIS3 fragment U, and primer oBP459 (SEQ ID NO: 21). The PCR product was purified using a PCR Purification kit (Qiagen, Valencia, CA). HIS3 fragment AB was generated by overlapping PCR by mixing HIS3 fragment A and HIS3 fragment B and amplifying with primers oBP452 (SEQ ID NO: 14) and oBP455 (SEQ ID NO: 17). HIS3 fragment UC was generated by overlapping PCR by mixing HIS3 fragment U and HIS3 fragment C and amplifying with primers oBP456 (SEQ ID NO: 18) and oBP459 (SEQ ID NO: 21). The resulting PCR product was purified on an agarose gel followed by a Gel Extraction kit (Qiagen, Valencia, CA). The HIS3 ABUC cassette was generated by overlapping PCR by mixing HIS3 fragment AB and HIS3 fragment UC and amplifying with primers oBP452 (SEQ ID NO: 14) and oBP459 (SEQ ID NO: 21). The PCR product was purified using a PCR Purification kit (Qiagen, Valencia, CA).

CEN.PK 113−7D Δura3::kanMXのコンピテント細胞を作製し、Frozen−EZ Yeast Transformation II(商標)キット(Zymo Research Corporation,Irvine,CA)を用いてHIS3 ABUC PCRカセットで形質転換した。形質転換混合物を、30℃で2%のグルコースが補充されたウラシル欠損合成完全培地において平板培養(plate)した。Gentra(登録商標)Puregene(登録商標)Yeast/Bact.キット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて調製されたゲノムDNAを用いて、プライマーoBP460(配列番号22)およびoBP461(配列番号23)によるPCRによって、his3ノックアウトを有する形質転換体をスクリーニングした。正確な形質転換体を、株CEN.PK 113−7D Δura3::kanMX Δhis3::URA3として選択した。   CEN. Competent cells of PK 113-7D Δura3 :: kanMX were prepared and transformed with HIS3 ABUC PCR cassette using Frozen-EZ Yeast Transformation II ™ kit (Zymo Research Corporation, Irvine, Calif.). The transformation mixture was plated at 30 ° C. in uracil-deficient synthetic complete medium supplemented with 2% glucose. Gentra (R) Puregene (R) Yeast / Bact. Transformants with his3 knockout were screened by PCR with primers oBP460 (SEQ ID NO: 22) and oBP461 (SEQ ID NO: 23) using genomic DNA prepared using the kit (Qiagen, Valencia, CA). Accurate transformants were obtained from strain CEN. Selected as PK 113-7D Δura3 :: kanMX Δhis3 :: URA3.

Δura3部位からのKanMXマーカー除去およびΔhis3部位からのURA3マーカー除去
Frozen−EZ Yeast Transformation II(商標)キット(Zymo Research Corporation,Irvine,CA)を用いて、pRS423::PGAL1−cre(配列番号66、米国仮特許出願第61/290,639号明細書に記載される)でCEN.PK 113−7D Δura3::kanMX Δhis3::URA3を形質転換し、30℃で2%のグルコースが補充されたヒスチジンおよびウラシル欠損合成完全培地において平板培養することによって、KanMXマーカーを除去した。形質転換体を、30℃で約6時間にわたって1%のガラクトースが補充されたYP中で増殖させて、CreリコンビナーゼおよびKanMXマーカー切除を誘発し、回収のために30℃でYPD(2%のグルコース)プレートに平板培養した。分離株を、YPD中で一晩増殖させ、30℃で5−フルオロ−オロチン酸(5−FOA、0.1%)を含有する合成完全培地において平板培養して、URA3マーカーを喪失した分離株を選択した。5−FOA耐性分離株を、pRS423::PGAL1−creプラスミドを除去するために、YPDにおいて増殖させ、平板培養した。YPD+G418プレート、ウラシル欠損合成完全培地のプレート、およびヒスチジン欠損合成完全培地のプレートにおける増殖をアッセイすることによって、KanMXマーカー、URA3マーカー、およびpRS423::PGAL1−creプラスミドの損失について分離株を調べた。G418に対して感受性であり、かつウラシルおよびヒスチジンに対して栄養要求性であった正確な分離株を、株CEN.PK 113−7D Δura3::loxP Δhis3として選択し、BP857として表した。Gentra(登録商標)Puregene(登録商標)Yeast/Bact.キット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて調製されたゲノムDNAを用いて、Δura3についてはプライマーoBP450(配列番号24)およびoBP451(配列番号25)、およびΔhis3についてはプライマーoBP460(配列番号22)およびoBP461(配列番号23)によるPCRおよび配列決定によって、欠失およびマーカー除去を確認した。
KanMX marker removal from Δura3 site and URA3 marker removal from Δhis3 site Using the Frozen-EZ Yeast Transformation II ™ kit (Zymo Research Corporation, Irvine, Calif.), PRS423 :: PGAL1-cre (SEQ ID NO: 66, USA) Provisional patent application 61 / 290,639) and CEN. The KanMX marker was removed by transforming PK 113-7D Δura3 :: kanMX Δhis3 :: URA3 and plating in histidine and uracil deficient synthetic complete medium supplemented with 2% glucose at 30 ° C. Transformants were grown in YP supplemented with 1% galactose for about 6 hours at 30 ° C. to induce Cre recombinase and KanMX marker excision and YPD (2% glucose at 30 ° C. for recovery. ) Plated on plate. Isolates grown overnight in YPD and plated at 30 ° C. in synthetic complete medium containing 5-fluoro-orotic acid (5-FOA, 0.1%) to lose URA3 marker Selected. 5-FOA resistant isolates were grown in YPD and plated to remove the pRS423 :: PGAL1-cre plasmid. Isolates were examined for loss of KanMX marker, URA3 marker, and pRS423 :: PGAL1-cre plasmid by assaying growth on YPD + G418 plates, plates of uracil-deficient synthetic complete medium, and plates of histidine-deficient synthetic complete medium. An accurate isolate that was sensitive to G418 and auxotrophic for uracil and histidine was obtained from strain CEN. Selected as PK 113-7D Δura3 :: loxP Δhis3 and represented as BP857. Gentra (R) Puregene (R) Yeast / Bact. Using genomic DNA prepared using the kit (Qiagen, Valencia, CA), primers oBP450 (SEQ ID NO: 24) and oBP451 (SEQ ID NO: 25) for Δura3, and primer oBP460 (SEQ ID NO: 22) for Δhis3 and Deletion and marker removal were confirmed by PCR and sequencing with oBP461 (SEQ ID NO: 23).

PDC6の欠失
無瘢痕PDC6欠失のためのPCRカセットの4つの断片を、Phusion(登録商標)High Fidelity PCR Master Mix(New England BioLabs Inc.,Ipswich,MA)およびGentra(登録商標)Puregene(登録商標)Yeast/Bact.キット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて調製された、鋳型としてのCEN.PK 113−7DゲノムDNAを用いて増幅した。PDC6断片Aを、PDC6断片Bの5’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP440(配列番号26)およびプライマーoBP441(配列番号27)を用いて増幅した。PDC6断片Bを、PDC6断片Aの3’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP442(配列番号28)、およびPDC6断片Uの5’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP443(配列番号29)を用いて増幅した。PDC6断片Uを、PDC6断片Bの3’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP444(配列番号30)、およびPDC6断片Cの5’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP445(配列番号31)を用いて増幅した。PDC6断片Cを、PDC6断片U3’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP446(配列番号32)、およびプライマーoBP447(配列番号33)を用いて増幅した。PCR産物を、PCR Purificationキット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて精製した。PDC6断片AおよびPDC6断片Bを混合することによってPCRを重複させ、プライマーoBP440(配列番号26)およびoBP443(配列番号29)を用いて増幅することによって、PDC6断片ABを生成した。PDC6断片UおよびPDC6断片Cを混合することによってPCRを重複させ、プライマーoBP444(配列番号30)およびoBP447(配列番号33)を用いて増幅することによって、PDC6断片UCを生成した。得られたPCR産物を、アガロースゲル、続いてGel Extractionキット(Qiagen,Valencia,CA)において精製した。PDC6断片ABおよびPDC6断片UCを混合することによってPCRを重複させ、プライマーoBP440(配列番号26)およびoBP447(配列番号33)を用いて増幅することによって、PDC6 ABUCカセットを生成した。PCR産物を、PCR Purificationキット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて精製した。
PDC6 Deletion Four fragments of a PCR cassette for scarless PDC6 deletion were obtained from Phusion® High Fidelity PCR Master Mix (New England BioLabs Inc., Ipswich, Mass.) And Gentra® Puregene®. Trademark) Yeast / Bact. CEN. As a template prepared using a kit (Qiagen, Valencia, CA). Amplified using PK 113-7D genomic DNA. PDC6 fragment A was amplified using primer oBP440 (SEQ ID NO: 26) and primer oBP441 (SEQ ID NO: 27) containing a 5 ′ tail having homology to the 5 ′ end of PDC6 fragment B. Primer oBP442 (SEQ ID NO: 28) containing a 5 'tail having homology to the 3' end of PDC6 fragment A, and 5 'tail having homology to the 5' end of PDC6 fragment U Amplification was performed using primer oBP443 (SEQ ID NO: 29). Primer oBP444 (SEQ ID NO: 30) containing a 5 'tail having homology to the 3' end of PDC6 fragment B, and 5 'tail having homology to the 5' end of PDC6 fragment C Was amplified using a primer oBP445 (SEQ ID NO: 31) containing PDC6 fragment C was amplified using primer oBP446 (SEQ ID NO: 32) containing a 5 ′ tail with homology to the PDC6 fragment U3 ′ end and primer oBP447 (SEQ ID NO: 33). The PCR product was purified using a PCR Purification kit (Qiagen, Valencia, CA). PDC6 fragment AB was generated by overlapping PCR by mixing PDC6 fragment A and PDC6 fragment B and amplifying with primers oBP440 (SEQ ID NO: 26) and oBP443 (SEQ ID NO: 29). PDC6 fragment UC was generated by overlapping PCR by mixing PDC6 fragment U and PDC6 fragment C and amplifying with primers oBP444 (SEQ ID NO: 30) and oBP447 (SEQ ID NO: 33). The resulting PCR product was purified on an agarose gel followed by a Gel Extraction kit (Qiagen, Valencia, CA). A PDC6 ABUC cassette was generated by overlapping PCR by mixing PDC6 fragment AB and PDC6 fragment UC and amplifying with primers oBP440 (SEQ ID NO: 26) and oBP447 (SEQ ID NO: 33). The PCR product was purified using a PCR Purification kit (Qiagen, Valencia, CA).

CEN.PK 113−7D Δura3::loxP Δhis3のコンピテント細胞を作製し、Frozen−EZ Yeast Transformation II(商標)キット(Zymo Research Corporation,Irvine,CA)を用いてPDC6 ABUC PCRカセットで形質転換した。形質転換混合物を、30℃で2%のグルコースが補充されたウラシル欠損合成完全培地において平板培養した。pdc6ノックアウトを有する形質転換体を、Gentra(登録商標)Puregene(登録商標)Yeast/Bact.キット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて調製されたゲノムDNAを用いて、プライマーoBP448(配列番号34)およびBP449(配列番号35)によるPCRによってスクリーニングした。正確な形質転換体を、株CEN.PK 113−7D Δura3::loxP Δhis3 Δpdc6::URA3として選択した。   CEN. Competent cells of PK 113-7D Δura3 :: loxP Δhis3 were prepared and transformed with the PDC6 ABUC PCR cassette using Frozen-EZ Yeast Transformation II ™ kit (Zymo Research Corporation, Irvine, Calif.). The transformation mixture was plated at 30 ° C. in uracil-deficient synthetic complete medium supplemented with 2% glucose. Transformants with pdc6 knockout were obtained from Gentra® Puregene® Yeast / Bact. Screening was performed by PCR with primers oBP448 (SEQ ID NO: 34) and BP449 (SEQ ID NO: 35) using genomic DNA prepared using the kit (Qiagen, Valencia, CA). Accurate transformants were obtained from strain CEN. Selected as PK 113-7D Δura3 :: loxP Δhis3 Δpdc6 :: URA3.

CEN.PK 113−7D Δura3::loxP Δhis3 Δpdc6::URA3を、YPD中で一晩増殖させ、30℃で5−フルオロ−オロチン酸(0.1%)を含有する合成完全培地において平板培養して、URA3マーカーを喪失した分離株を選択した。Gentra(登録商標)Puregene(登録商標)Yeast/Bact.キット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて調製されたゲノムDNAを用いて、プライマーoBP448(配列番号34)およびoBP449(配列番号35)によるPCRおよび配列決定によって、欠失およびマーカー除去を確認した。PDC6、oBP554(配列番号36)およびoBP555(配列番号37)のコード配列に特異的なプライマーを用いた陰性PCR結果によって、分離株からのPDC6遺伝子がないことを実証した。正確な分離株を、株CEN.PK 113−7D Δura3::loxP Δhis3 Δpdc6として選択し、BP891として表した。   CEN. PK 113-7D Δura3 :: loxP Δhis3 Δpdc6 :: URA3 was grown overnight in YPD and plated at 30 ° C. in synthetic complete medium containing 5-fluoro-orotic acid (0.1%) Isolates that lost the URA3 marker were selected. Gentra (R) Puregene (R) Yeast / Bact. Deletions and marker removal were confirmed by PCR and sequencing with primers oBP448 (SEQ ID NO: 34) and oBP449 (SEQ ID NO: 35) using genomic DNA prepared using the kit (Qiagen, Valencia, CA). Negative PCR results using primers specific for the coding sequences of PDC6, oBP554 (SEQ ID NO: 36) and oBP555 (SEQ ID NO: 37) demonstrated the absence of the PDC6 gene from the isolate. The correct isolate was obtained as strain CEN. PK 113-7D Δura3 :: loxP Δhis3 Δpdc6 was selected and expressed as BP891.

PDC1欠失ilvDSm組み込み
PDC1遺伝子を欠失させ、ミュータンス連鎖球菌(Streptococcus mutans)ATCC No.700610に由来するilvDコード領域で置換した。A断片、続いて、PDC1欠失−ilvDSm組み込みのためのPCRカセットのミュータンス連鎖球菌(Streptococcus mutans)に由来するilvDコード領域を、Phusion(登録商標)High Fidelity PCR Master Mix(New England BioLabs Inc.,Ipswich,MA)およびGentra(登録商標)Puregene(登録商標)Yeast/Bact.キット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて調製された、鋳型としてのNYLA83ゲノムDNAを用いて増幅した。NYLA83は、米国特許出願公開第2009/0305363号明細書(全体が参照により本明細書に援用される)に記載されるPDC1欠失−ilvDSm組み込みを有する株(全体が参照により本明細書に援用される米国特許出願公開第2011/0124060号明細書に記載される作成)である。PDC1断片A−ilvDSm(配列番号141)を、PDC1断片Bの5’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP513(配列番号38)およびプライマーoBP515(配列番号39)を用いて増殖した。PDC1欠失−ilvDSm組み込みのためのPCRカセットのB、U、およびC断片を、Phusion(登録商標)High Fidelity PCR Master Mix(New England BioLabs Inc.,Ipswich,MA)およびGentra(登録商標)Puregene(登録商標)Yeast/Bact.キット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて調製された、鋳型としてのCEN.PK 113−7DゲノムDNAを用いて増幅した。PDC1断片Bを、PDC1断片A−ilvDSmの3’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP516(配列番号40)、およびPDC1断片Uの5’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP517(配列番号41)を用いて増幅した。PDC1断片Uを、PDC1断片Bの3’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP518(配列番号42)、およびPDC1断片Cの5’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP519(配列番号43)を用いて増幅した。PDC1断片Cを、PDC1断片Uの3’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP520(配列番号44)、およびプライマーoBP521(配列番号45)を用いて増幅した。PCR産物を、PCR Purificationキット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて精製した。PDC1断片A−ilvDSmおよびPDC1断片Bを混合することによってPCRを重複させ、プライマーoBP513(配列番号38)およびoBP517(配列番号41)を用いて増幅することによって、PDC1断片A−ilvDSm−Bを生成した。PDC1断片UおよびPDC1断片Cを混合することによってPCRを重複させ、プライマーoBP518(配列番号42)およびoBP521(配列番号45)を用いて増幅することによって、PDC1断片UCを生成した。得られたPCR産物を、アガロースゲル、続いて、Gel Extractionキット(Qiagen,Valencia,CA)において精製した。PDC1断片A−ilvDSm−BおよびPDC1断片UCを混合することによってPCRを重複させ、プライマーoBP513(配列番号38)およびoBP521(配列番号45)を用いて増幅することによって、PDC1 A−ilvDSm−BUCカセット(配列番号142)を生成した。PCR産物を、PCR Purificationキット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて精製した。
PDC1 deletion ilvDSm integration The PDC1 gene was deleted and Streptococcus mutans ATCC No. Substitution with the ilvD coding region from 700610. A fragment, followed by the IlvD coding region from Streptococcus mutans of the PCR cassette for PDC1 deletion-ilvDSm integration, the Phusion® High Fidelity PCR Master Mix (New England BioLabs. , Ipswich, Mass.) And Gentra® Puregene® Yeast / Bact. Amplification was performed using NYLA83 genomic DNA as a template prepared using a kit (Qiagen, Valencia, CA). NYLA83 is a strain having a PDC1 deletion-ilvDSm integration (incorporated herein by reference in its entirety) as described in US Patent Application Publication No. 2009/030363, which is hereby incorporated by reference in its entirety. US Patent Application Publication No. 2011/0124060). Proliferation of PDC1 fragment A-ilvDSm (SEQ ID NO: 141) with primer oBP513 (SEQ ID NO: 38) and primer oBP515 (SEQ ID NO: 39) containing a 5 ′ tail having homology to the 5 ′ end of PDC1 fragment B did. PDC1 deletion—B, U, and C fragments of the PCR cassette for ilvDSm integration were obtained from Phusion® High Fidelity PCR Master Mix (New England BioLabs Inc., Ipswich, Mass.) And Gentra® Puregene ( (Registered trademark) Yeast / Bact. CEN. As a template prepared using a kit (Qiagen, Valencia, CA). Amplified using PK 113-7D genomic DNA. Primer oBP516 (SEQ ID NO: 40) containing a 5 'tail with homology to the 3' end of PDC1 fragment A-ilvDSm, and PDC1 fragment B with homology to the 5 'end of PDC1 fragment U 'Amplified with primer oBP517 (SEQ ID NO: 41) containing tail. Primer oBP518 (SEQ ID NO: 42) containing a 5 'tail having homology to the 3' end of PDC1 fragment B, and 5 'tail having homology to the 5' end of PDC1 fragment C Was amplified using a primer oBP519 (SEQ ID NO: 43). PDC1 fragment C was amplified using primer oBP520 (SEQ ID NO: 44) containing a 5 ′ tail having homology to the 3 ′ end of PDC1 fragment U, and primer oBP521 (SEQ ID NO: 45). The PCR product was purified using a PCR Purification kit (Qiagen, Valencia, CA). PDC1 fragment A-ilvDSm-B is generated by overlapping PCR by mixing PDC1 fragment A-ilvDSm and PDC1 fragment B and amplifying with primers oBP513 (SEQ ID NO: 38) and oBP517 (SEQ ID NO: 41) did. PDC1 fragment UC was generated by overlapping PCR by mixing PDC1 fragment U and PDC1 fragment C and amplifying with primers oBP518 (SEQ ID NO: 42) and oBP521 (SEQ ID NO: 45). The resulting PCR product was purified on an agarose gel followed by a Gel Extraction kit (Qiagen, Valencia, CA). PDC1 A-ilvDSm-BUC cassette by duplicating PCR by mixing PDC1 fragment A-ilvDSm-B and PDC1 fragment UC and amplifying with primers oBP513 (SEQ ID NO: 38) and oBP521 (SEQ ID NO: 45) (SEQ ID NO: 142) was generated. The PCR product was purified using a PCR Purification kit (Qiagen, Valencia, CA).

CEN.PK 113−7D Δura3::loxP Δhis3 Δpdc6のコンピテント細胞を作製し、Frozen−EZ Yeast Transformation II(商標)キット(Zymo Research Corporation,Irvine,CA)を用いてPDC1 A−ilvDSm−BUC PCRカセットで形質転換した。形質転換混合物を、30℃で2%のグルコースが補充されたウラシル欠損合成完全培地において平板培養した。pdc1ノックアウトilvDSm組み込みを有する形質転換体を、Gentra(登録商標)Puregene(登録商標)Yeast/Bact.キット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて調製されたゲノムDNAを用いて、プライマーoBP511(配列番号46)およびoBP512(配列番号47)によるPCRによってスクリーニングした。PDC1、oBP550(配列番号48)およびoBP551(配列番号49)のコード配列に特異的なプライマーを用いた陰性PCR結果によって、分離株からのPDC1遺伝子がないことを実証した。正確な形質転換体を、株CEN.PK 113−7D Δura3::loxP Δhis3 Δpdc6 Δpdc1::ilvDSm−URA3として選択した。   CEN. Competent cells of PK 113-7D Δura3 :: loxP Δhis3 Δpdc6 were made and PDC1 A-UlvDSm cassette with Fzen-EZ Yeast Transformation II ™ kit (Zymo Research Corporation, Irvine, Calif.) Converted. The transformation mixture was plated at 30 ° C. in uracil-deficient synthetic complete medium supplemented with 2% glucose. Transformants with pdc1 knockout ilvDSm integration were obtained from Gentra® Puregene® Yeast / Bact. Screening was performed by PCR with primers oBP511 (SEQ ID NO: 46) and oBP512 (SEQ ID NO: 47) using genomic DNA prepared using the kit (Qiagen, Valencia, CA). Negative PCR results using primers specific for the coding sequences of PDC1, oBP550 (SEQ ID NO: 48) and oBP551 (SEQ ID NO: 49) demonstrated the absence of the PDC1 gene from the isolate. Accurate transformants were obtained from strain CEN. Selected as PK 113-7D Δura3 :: loxP Δhis3 Δpdc6 Δpdc1 :: ilvDSm-URA3.

CEN.PK 113−7D Δura3::loxP Δhis3 Δpdc6 Δpdc1::ilvDSm−URA3を、YPD中で一晩増殖させ、30℃で5−フルオロ−オロチン酸(0.1%)を含有する合成完全培地において平板培養して、URA3マーカーを喪失した分離株を選択した。PDC1の欠失、ilvDSmの組み込み、およびマーカー除去を、Gentra(登録商標)Puregene(登録商標)Yeast/Bact.キット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて調製されたゲノムDNAを用いて、プライマーoBP511(配列番号46)およびoBP512(配列番号47)によるPCRおよび配列決定によって確認した。正確な分離株を、株CEN.PK 113−7D Δura3::loxP Δhis3 Δpdc6 Δpdc1::ilvDSmとして選択し、BP907として表した。   CEN. PK 113-7D Δura3 :: loxP Δhis3 Δpdc6: pdc1 :: ilvDSm-URA3 is grown overnight in YPD and plated in synthetic complete medium containing 5-fluoro-orotic acid (0.1%) at 30 ° C. Thus, isolates that lost the URA3 marker were selected. Deletion of PDC1, integration of ilvDSm, and marker removal were performed according to Gentra® Puregene® Yeast / Bact. The genomic DNA prepared using the kit (Qiagen, Valencia, CA) was used to confirm by PCR and sequencing with primers oBP511 (SEQ ID NO: 46) and oBP512 (SEQ ID NO: 47). The correct isolate was obtained as strain CEN. PK 113-7D Δura3 :: loxP Δhis3 Δpdc6 Δpdc1 :: ilvDSm was selected and expressed as BP907.

PDC5欠失sadB組み込み
PDC5遺伝子を欠失させ、アクロモバクター・キシロソキシダンス(Achromobacter xylosoxidans)に由来するsadBコード領域で置換した。PDC5欠失−sadB組み込みのためのPCRカセットのセグメントを、まずプラスミドpUC19−URA3MCSにクローニングした。
PDC5 deletion sadB integration The PDC5 gene was deleted and replaced with a sadB coding region derived from Achromobacter xylosoxidans. A segment of the PCR cassette for PDC5 deletion-sadB integration was first cloned into the plasmid pUC19-URA3MCS.

pUC19−URA3MCSは、pUC19をベースとしており、多重クローニング部位(MCS)に位置するサッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)に由来するURA3遺伝子の配列を含む。pUC19は、pMB1レプリコンおよび大腸菌(Escherichia coli)における複製および選択のためのβ−ラクタマーゼをコードする遺伝子を含む。URA3のためのコード配列に加えて、この遺伝子の上流および下流の配列が、酵母におけるURA3遺伝子の発現のために含まれていた。ベクターを、クローニングプロセスに使用することができ、酵母組み込みベクターとして使用することができる。   pUC19-URA3MCS is based on pUC19 and contains the sequence of the URA3 gene derived from Saccharomyces cerevisiae located at the multiple cloning site (MCS). pUC19 contains the pMB1 replicon and a gene encoding β-lactamase for replication and selection in Escherichia coli. In addition to the coding sequence for URA3, upstream and downstream sequences of this gene were included for expression of the URA3 gene in yeast. The vector can be used in the cloning process and can be used as a yeast integration vector.

サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)CEN.PK 113−7DゲノムDNAに由来するURA3コード領域の上流の250bpおよび下流の150bpとともにURA3コード領域を含むDNAを、Phusion(登録商標)High Fidelity PCR Master Mix(New England BioLabs Inc.,Ipswich,MA)を用いて、BamHI、AscI、PmeI、およびFseI制限部位を含有するプライマーoBP438(配列番号12)、およびXbaI、PacI、およびNotI制限部位を含有するoBP439(配列番号13)を用いて増幅した。ゲノムDNAを、Gentra(登録商標)Puregene(登録商標)Yeast/Bact.キット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて調製した。PCR産物およびpUC19(配列番号150)を、BamHIおよびXbaIによる消化の後、T4 DNAリガーゼを用いてライゲートして、ベクターpUC19−URA3MCSを生成した。プライマーoBP264(配列番号10)およびoBP265(配列番号11)によるPCRおよび配列決定によって、ベクターを確認した。   Saccharomyces cerevisiae CEN. DNA containing the URA3 coding region along with 250 bp upstream and 150 bp downstream of the URA3 coding region derived from PK 113-7D genomic DNA was added to the Phusion® High Fidelity PCR Master Mix (New England BioLabs Inc., Ipswich, MA). Was amplified using primers oBP438 (SEQ ID NO: 12) containing BamHI, AscI, PmeI, and FseI restriction sites, and oBP439 (SEQ ID NO: 13) containing XbaI, PacI, and NotI restriction sites. Genomic DNA was obtained from Gentra® Puregene® Yeast / Bact. Prepared using kit (Qiagen, Valencia, CA). The PCR product and pUC19 (SEQ ID NO: 150) were ligated with T4 DNA ligase after digestion with BamHI and XbaI to generate the vector pUC19-URA3MCS. The vector was confirmed by PCR and sequencing with primers oBP264 (SEQ ID NO: 10) and oBP265 (SEQ ID NO: 11).

sadBおよびPDC5断片Bのコード配列を、pUC19−URA3MCSにクローニングして、PDC5 A−sadB−BUC PCRカセットのsadB−BU部分を生成した。AscI制限部位を含有するプライマーoBP530(配列番号50)、およびPDC5断片Bの5’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP531(配列番号51)とともに、鋳型としてpLH468−sadB(配列番号67)を用いて、sadBのコード配列を増幅した。PDC5断片Bを、sadBの3’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP532(配列番号52)、およびPmeI制限部位を含有するプライマーoBP533(配列番号53)を用いて増幅した。PCR産物を、PCR Purificationキット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて精製した。sadBおよびPDC5断片B PCR産物を混合することによってPCRを重複させ、プライマーoBP530(配列番号50)およびoBP533(配列番号53)を用いて増幅することによって、sadB−PDC5断片Bを生成した。得られたPCR産物を、AscIおよびPmeIによって消化させ、適切な酵素による消化の後、T4 DNAリガーゼを用いてpUC19−URA3MCSの対応する部位にライゲートした。得られたプラスミドを、PDC5断片Cの5’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP536(配列番号54)およびoBP546(配列番号55)を用いて、sadB−断片B−断片Uの増幅のための鋳型として使用した。PDC5断片Cを、PDC5 sadB−断片B−断片Uの3’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP547(配列番号56)、およびプライマーoBP539(配列番号57)を用いて増幅した。PCR産物を、PCR Purificationキット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて精製した。PDC5 sadB−断片B−断片UおよびPDC5断片Cを混合することによってPCRを重複させ、プライマーoBP536(配列番号54)およびoBP539(配列番号57)を用いて増幅することによって、PDC5 sadB−断片B−断片U−断片Cを生成した。得られたPCR産物を、アガロースゲル、続いて、Gel Extractionキット(Qiagen,Valencia,CA)において精製した。天然のPDC5コード配列のすぐ上流の50ヌクレオチドに対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP542(配列番号58)、およびoBP539(配列番号57)を用いてPDC5 sadB−断片B−断片U−断片Cを増幅することによって、PDC5 A−sadB−BUCカセット(配列番号143)を生成した。PCR産物を、PCR Purificationキット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて精製した。   The coding sequences of sadB and PDC5 fragment B were cloned into pUC19-URA3MCS to generate the sadB-BU portion of the PDC5 A-sadB-BUC PCR cassette. PLH468-sadB (sequence) as template with primer oBP530 (SEQ ID NO: 50) containing an AscI restriction site and primer oBP531 (SEQ ID NO: 51) containing a 5 'tail having homology to the 5' end of PDC5 fragment B No. 67) was used to amplify the coding sequence of sadB. PDC5 fragment B was amplified using primer oBP532 (SEQ ID NO: 52) containing a 5 'tail with homology to the 3' end of sadB, and primer oBP533 (SEQ ID NO: 53) containing a PmeI restriction site. The PCR product was purified using a PCR Purification kit (Qiagen, Valencia, CA). The sadB-PDC5 fragment B was generated by overlapping the PCR by mixing the sadB and PDC5 fragment B PCR products and amplifying with the primers oBP530 (SEQ ID NO: 50) and oBP533 (SEQ ID NO: 53). The resulting PCR product was digested with AscI and PmeI and, after digestion with the appropriate enzyme, ligated into the corresponding site of pUC19-URA3MCS using T4 DNA ligase. The resulting plasmid was subjected to sadB-fragment B-fragment U using primers oBP536 (SEQ ID NO: 54) and oBP546 (SEQ ID NO: 55) containing a 5 'tail having homology to the 5' end of PDC5 fragment C. Used as a template for amplification of PDC5 fragment C was amplified using primer oBP547 (SEQ ID NO: 56) containing a 5 ′ tail with homology to the 3 ′ end of PDC5 sadB-fragment B-fragment U, and primer oBP539 (SEQ ID NO: 57). . The PCR product was purified using a PCR Purification kit (Qiagen, Valencia, CA). PDC5 sadB-fragment B-fragment U and PDC5 fragment C are mixed by overlapping PCR and amplified with primers oBP536 (SEQ ID NO: 54) and oBP539 (SEQ ID NO: 57) to obtain PDC5 sadB-fragment B- Fragment U-fragment C was generated. The resulting PCR product was purified on an agarose gel followed by a Gel Extraction kit (Qiagen, Valencia, CA). Primer oBP542 (SEQ ID NO: 58) containing a 5 'tail with homology to 50 nucleotides immediately upstream of the native PDC5 coding sequence, and oBP539 (SEQ ID NO: 57) were used to produce PDC5 sadB-fragment B-fragment U- By amplifying fragment C, a PDC5 A-sadB-BUC cassette (SEQ ID NO: 143) was generated. The PCR product was purified using a PCR Purification kit (Qiagen, Valencia, CA).

CEN.PK 113−7D Δura3::loxP Δhis3 Δpdc6 Δpdc1::ilvDSmのコンピテント細胞を作製し、Frozen−EZ Yeast Transformation II(商標)キット(Zymo Research Corporation,Irvine,CA)を用いてPDC5 A−sadB−BUC PCRカセットで形質転換した。形質転換混合物を、30℃で1%のエタノール(グルコースではない)が補充されたウラシル欠損合成完全培地において平板培養した。pdc5ノックアウトsadB組み込みを有する形質転換体を、Gentra(登録商標)Puregene(登録商標)Yeast/Bact.キット(Qiagen,Valencia,CA)によって調製されたゲノムDNAを用いて、プライマーoBP540(配列番号59)およびoBP541(配列番号60)によるPCRによってスクリーニングした。PDC5、oBP552(配列番号61)およびoBP553(配列番号62)のコード配列に特異的なプライマーを用いた陰性PCR結果によって、分離株からのPDC5遺伝子がないことを実証した。正確な形質転換体を、株CEN.PK 113−7D Δura3::loxP Δhis3 Δpdc6 Δpdc1::ilvDSm Δpdc5::sadB−URA3として選択した。   CEN. Competent cells of PK 113-7D Δura3 :: loxP Δhis3 Δpdc6 Δpdc1 :: ilvDSm were prepared, and the Frozen-EZ Yeast Transformation II ™ kit (Zymo Research Corporation, Irvine, CA) was used with C-U using PD as C-U5-C). Transform with PCR cassette. The transformation mixture was plated at 30 ° C. in uracil deficient synthetic complete medium supplemented with 1% ethanol (not glucose). Transformants with pdc5 knockout sadB integration were obtained from Gentra® Puregene® Yeast / Bact. Screening was performed by PCR with primers oBP540 (SEQ ID NO: 59) and oBP541 (SEQ ID NO: 60) using genomic DNA prepared by the kit (Qiagen, Valencia, CA). Negative PCR results using primers specific for the coding sequences of PDC5, oBP552 (SEQ ID NO: 61) and oBP553 (SEQ ID NO: 62) demonstrated the absence of the PDC5 gene from the isolate. Accurate transformants were obtained from strain CEN. Selected as PK 113-7D Δura3 :: loxP Δhis3 Δpdc6 Δpdc1 :: ilvDSm Δpdc5 :: sadB-URA3.

CEN.PK 113−7D Δura3::loxP Δhis3 Δpdc6 Δpdc1::ilvDSm Δpdc5::sadB−URA3を、YPE(1%のエタノール)中で一晩増殖させ、エタノール(グルコースではない)が補充され、かつ30℃で5−フルオロ−オロチン酸(0.1%)を含有する合成完全培地において平板培養して、URA3マーカーを喪失した分離株を選択した。PDC5の欠失、sadBの組み込み、およびマーカー除去を、Gentra(登録商標)Puregene(登録商標)Yeast/Bact.キット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて調製されたゲノムDNAを用いて、プライマーoBP540(配列番号59)およびoBP541(配列番号60)によるPCRによって確認した。正確な分離株を、株CEN.PK 113−7D Δura3::loxP Δhis3 Δpdc6 Δpdc1::ilvDSm Δpdc5::sadBとして選択し、BP913として表した。   CEN. PK 113-7D Δura3 :: loxP Δhis3 Δpdc6 Δpdc1 :: ilvDSm Δpdc5 :: sadB-URA3 is grown overnight in YPE (1% ethanol), supplemented with ethanol (not glucose) and at 30 ° C. Isolates that lost the URA3 marker were selected by plating in synthetic complete medium containing 5-fluoro-orotic acid (0.1%). Deletion of PDC5, sadB integration, and marker removal were performed as described in Gentra® Puregene® Yeast / Bact. It was confirmed by PCR with primers oBP540 (SEQ ID NO: 59) and oBP541 (SEQ ID NO: 60) using genomic DNA prepared using the kit (Qiagen, Valencia, CA). The correct isolate was obtained as strain CEN. PK 113-7D Δura3 :: loxP Δhis3 Δpdc6 Δpdc1 :: ilvDSm Δpdc5 :: sadB was selected and expressed as BP913.

GPD2の欠失
内因性GPD2コード領域を欠失させるために、gpd2::loxP−URA3−loxPカセット(配列番号151)を、鋳型DNAとしてloxP−URA3−loxP(配列番号68)を用いて、PCRで増幅した。loxP−URA3−loxPは、loxPリコンビナーゼ部位が側面にある(ATCC No.77107)に由来するURA3マーカーを含有する。Phusion(登録商標)DNAポリメラーゼ(New England BioLabs Inc.,Ipswich,MA)ならびにプライマーLA512およびLA513(配列番号8および9)を用いて、PCRを行った。loxP−URA3−loxPマーカーの組み込みが、GPD2コード領域の置換をもたらすように、各プライマーのGPD2部分を、GPD2コード領域の上流の5’領域およびコード領域の下流の3’領域から得た。PCR産物をBP913に形質転換し、形質転換体を、1%のエタノール(グルコースではない)が補充されたウラシル欠損合成完全培地において選択した。プライマーoBP582およびAA270(配列番号63および64)を用いたPCRによって、形質転換体をスクリーニングして、正確な組み込みを確認した。
Deletion of GPD2 To delete the endogenous GPD2 coding region, PCR was performed using gpd2 :: loxP-URA3-loxP cassette (SEQ ID NO: 151) using loxP-URA3-loxP (SEQ ID NO: 68) as template DNA. Amplified with loxP-URA3-loxP contains a URA3 marker derived from the flanking loxP recombinase site (ATCC No. 77107). PCR was performed using Phusion® DNA polymerase (New England BioLabs Inc., Ipswich, Mass.) And primers LA512 and LA513 (SEQ ID NOs: 8 and 9). The GPD2 portion of each primer was derived from the 5 ′ region upstream of the GPD2 coding region and the 3 ′ region downstream of the coding region, such that incorporation of the loxP-URA3-loxP marker resulted in substitution of the GPD2 coding region. The PCR product was transformed into BP913 and transformants were selected in uracil-deficient synthetic complete medium supplemented with 1% ethanol (not glucose). Transformants were screened to confirm correct integration by PCR using primers oBP582 and AA270 (SEQ ID NOs 63 and 64).

pRS423::PGAL1−cre(配列番号66)を用いた形質転換、および30℃で1%のエタノールが補充されたヒスチジン欠損合成完全培地における平板培養によって、URA3マーカーを再利用した。形質転換体を、1%のエタノールが補充され、かつ5−フルオロ−オロチン酸(0.1%)を含有する合成完全培地においてストリークし(streak)、30℃で培養して、URA3マーカーを喪失した分離株を選択した。5−FOA耐性分離株を、pRS423::PGAL1−creプラスミドの除去のためにYPE(1%のエタノール)中で増殖させた。欠失およびマーカー除去を、プライマーoBP582(配列番号63)およびoBP591(配列番号65)によるPCRによって確認した。正確な分離株を、株CEN.PK 113−7D Δura3::loxP Δhis3 Δpdc6 Δpdc1::ilvDSm Δpdc5::sadB Δgpd2::loxPとして選択し、PNY1503(BP1064)として表した。   The URA3 marker was reused by transformation with pRS423 :: PGAL1-cre (SEQ ID NO: 66) and plating in synthetic complete medium lacking histidine supplemented with 1% ethanol at 30 ° C. Transformants are streaked in synthetic complete medium supplemented with 1% ethanol and containing 5-fluoro-orotic acid (0.1%) and cultured at 30 ° C. to lose the URA3 marker Selected isolates. 5-FOA resistant isolates were grown in YPE (1% ethanol) for removal of the pRS423 :: PGAL1-cre plasmid. Deletion and marker removal were confirmed by PCR with primers oBP582 (SEQ ID NO: 63) and oBP591 (SEQ ID NO: 65). The correct isolate was obtained as strain CEN. PK 113-7D Δura3 :: loxP Δhis3 Δpdc6 Δpdc1 :: ilvDSm Δpdc5 :: sadB Δgpd2 :: loxP was selected and expressed as PNY1503 (BP1064).

BP1064を、プラスミドpYZ090(配列番号1)およびpLH468(配列番号2)で形質転換して、株NGCI−070(BP1083;PNY1504)を生成した。   BP1064 was transformed with plasmids pYZ090 (SEQ ID NO: 1) and pLH468 (SEQ ID NO: 2) to generate strain NGCI-070 (BP1083; PNY1504).

サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)株PNY2205の作成
株PNY2205は、上述したPNY1503(BP1064)から得られた。
Preparation of Saccharomyces cerevisiae strain PNY2205 Strain PNY2205 was obtained from PNY1503 (BP1064) described above.

標的遺伝子および形質転換体の選択のためのURA3遺伝子の上流および下流の相同領域を含むPCR断片による相同的組み換えによって、一般に全コード配列を除去した欠失を作り出した。URA3遺伝子を相同的組み換えによって除去して、無瘢痕(scarless)欠失を作り出した。遺伝子組み込みを、同様に生成した。   Homologous recombination with PCR fragments containing homologous regions upstream and downstream of the URA3 gene for selection of target genes and transformants generally created deletions with the entire coding sequence removed. The URA3 gene was removed by homologous recombination to create a scarless deletion. Gene integration was similarly generated.

無瘢痕欠失の手順を、Akada et al.,(Yeast,23:399,2006)から適応させた。一般に、各無瘢痕欠失のためのPCRカセットを、PCRを重複させることによって、4つの断片、A−B−U−Cを組み合わせることによって作製した。場合によっては、個々の断片を、カセット全体が欠失/組み込み手順のためのPCRによって増幅される前に、まずプラスミドにクローニングした。PCRカセットは、プロモーター(URA3遺伝子の上流の250bp)およびターミネーター(URA3遺伝子の下流の150bp)領域とともに、天然CEN.PK 113−7D URA3遺伝子からなる、選択可能な/対抗選択可能な(counter−selectable)マーカー、URA3(断片U)を含有していた。それぞれ一般に長さ500bpの断片AおよびCは、標的遺伝子のすぐ上流の500bp(断片A)および標的遺伝子の3’500bp(断片C)に対応していた。断片AおよびCを、相同的組み換えによる、染色体へのカセットの組み込みに使用した。断片Bに対応する配列の直接の繰り返しが、染色体へのカセットの組み込みの際に生成された際、断片B(長さ500bp)は、標的遺伝子のすぐ下流の500bpに対応し、それを、相同的組み換えによる、染色体からのURA3マーカーおよび断片Cの切除に使用した。   The procedure for scarless deletion is described in Akada et al. , (Yeast, 23: 399, 2006). In general, a PCR cassette for each scarless deletion was made by combining the four fragments, ABUC, by overlapping PCR. In some cases, individual fragments were first cloned into a plasmid before the entire cassette was amplified by PCR for the deletion / integration procedure. The PCR cassette is composed of native CEN. With a promoter (250 bp upstream of the URA3 gene) and terminator (150 bp downstream of the URA3 gene) region. It contained a selectable / counter-selectable marker, URA3 (fragment U), consisting of the PK 113-7D URA3 gene. Fragments A and C, each generally 500 bp in length, corresponded to 500 bp (fragment A) immediately upstream of the target gene and 3'500 bp (fragment C) of the target gene. Fragments A and C were used for integration of the cassette into the chromosome by homologous recombination. When a direct repeat of the sequence corresponding to fragment B was generated upon integration of the cassette into the chromosome, fragment B (500 bp in length) corresponds to 500 bp immediately downstream of the target gene, which Used to excise the URA3 marker and fragment C from the chromosome by genetic recombination.

PCR産物ABUCカセットを用いて、URA3マーカーを、相同的組み換えによって、まず染色体に組み込み、次に染色体から切除した。最初の組み込みにより、3’500bpを除いて、遺伝子を欠失させた。切除の際、遺伝子の3’500bp領域も欠失させた。この方法を用いた遺伝子の組み込みでは、組み込まれる遺伝子が、断片AとBとの間のPCRカセットに含まれていた。   Using the PCR product ABUC cassette, the URA3 marker was first integrated into the chromosome and then excised from the chromosome by homologous recombination. Upon initial integration, the gene was deleted except for 3'500 bp. At the time of excision, the 3'500 bp region of the gene was also deleted. In gene integration using this method, the gene to be integrated was contained in the PCR cassette between fragments A and B.

FRA2の欠失
FRA2欠失を、コード配列の3’末端から250ヌクレオチドを欠失させるように設計し、FRA2コード配列の最初の113ヌクレオチドを無傷のまま残した。インフレーム終止コドンは、欠失の下流の7ヌクレオチドに存在していた。無瘢痕FRA2欠失のためのPCRカセットの4つの断片を、Phusion(登録商標)High Fidelity PCR Master Mix(New England BioLabs Inc.,Ipswich,MA)およびGentra(登録商標)Puregene(登録商標)Yeast/Bact.キット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて調製された、鋳型としてのCEN.PK 113−7DゲノムDNAを用いて増幅した。FRA2断片Aを、FRA2断片Bの5’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP594(配列番号152)およびプライマーoBP595(配列番号153)を用いて増幅した。FRA2断片Bを、FRA2断片Aの3’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP596(配列番号154)、およびFRA2断片Uの5’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP597(配列番号155)を用いて増幅した。FRA2断片Uを、FRA2断片Bの3’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP598(配列番号156)、およびFRA2断片Cの5’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP599(配列番号157)を用いて増幅した。FRA2断片Cを、FRA2断片Uの3’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP600(配列番号158)、およびプライマーoBP601(配列番号159)を用いて増幅した。PCR産物を、PCR Purificationキット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて精製した。FRA2断片AおよびFRA2断片Bを混合することによってPCRを重複させ、プライマーoBP594(配列番号152)およびoBP597(配列番号155)を用いて増幅することによって、FRA2断片ABを生成した。FRA2断片UおよびFRA2断片Cを混合することによってPCRを重複させ、プライマーoBP598(配列番号156)およびoBP601(配列番号159)を用いて増幅することによって、FRA2断片UCを生成した。得られたPCR産物を、アガロースゲル、続いてGel Extractionキット(Qiagen,Valencia,CA)において精製した。FRA2断片ABおよびFRA2断片UCを混合することによってPCRを重複させ、プライマーoBP594(配列番号152)およびoBP601(配列番号159)を用いて増幅することによって、FRA2 ABUCカセットを生成した。PCR産物を、PCR Purificationキット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて精製した。
FRA2 deletion The FRA2 deletion was designed to delete 250 nucleotides from the 3 ′ end of the coding sequence, leaving the first 113 nucleotides of the FRA2 coding sequence intact. An in-frame stop codon was present at 7 nucleotides downstream of the deletion. Four fragments of the PCR cassette for scarless FRA2 deletion were obtained from Phusion® High Fidelity PCR Master Mix (New England BioLabs Inc., Ipswich, Mass.) And Gentra® Puregene® Yeast / Bact. CEN. As a template prepared using a kit (Qiagen, Valencia, CA). Amplified using PK 113-7D genomic DNA. FRA2 fragment A was amplified using primer oBP594 (SEQ ID NO: 152) and primer oBP595 (SEQ ID NO: 153) containing a 5 'tail having homology to the 5' end of FRA2 fragment B. Primer oBP596 (SEQ ID NO: 154) containing a 5 'tail having homology to the 3' end of FRA2 fragment A, and 5 'tail having homology to the 5' end of FRA2 fragment U Was amplified using a primer oBP597 (SEQ ID NO: 155) containing Primer oBP598 (SEQ ID NO: 156) containing a 5 'tail having homology to the 3' end of FRA2 fragment B, and 5 'tail having homology to the 5' end of FRA2 fragment C Was amplified using a primer oBP599 (SEQ ID NO: 157). FRA2 fragment C was amplified using primer oBP600 (SEQ ID NO: 158) containing a 5 'tail with homology to the 3' end of FRA2 fragment U, and primer oBP601 (SEQ ID NO: 159). The PCR product was purified using a PCR Purification kit (Qiagen, Valencia, CA). The FRA2 fragment AB was generated by overlapping the PCR by mixing FRA2 fragment A and FRA2 fragment B and amplifying with primers oBP594 (SEQ ID NO: 152) and oBP597 (SEQ ID NO: 155). The FRA2 fragment UC was generated by overlapping the PCR by mixing FRA2 fragment U and FRA2 fragment C and amplifying with primers oBP598 (SEQ ID NO: 156) and oBP601 (SEQ ID NO: 159). The resulting PCR product was purified on an agarose gel followed by a Gel Extraction kit (Qiagen, Valencia, CA). The FRA2 ABUC cassette was generated by duplicating PCR by mixing FRA2 fragment AB and FRA2 fragment UC and amplifying with primers oBP594 (SEQ ID NO: 152) and oBP601 (SEQ ID NO: 159). The PCR product was purified using a PCR Purification kit (Qiagen, Valencia, CA).

PNY1503のコンピテント細胞を作製し、Frozen−EZ Yeast Transformation II(商標)キット(Zymo Research Corporation,Irvine,CA)を用いてFRA2 ABUC PCRカセットで形質転換した。形質転換混合物を、30℃で1%のエタノールが補充されたウラシル欠損合成完全培地において平板培養(plate)した。Gentra(登録商標)Puregene(登録商標)Yeast/Bact.キット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて調製されたゲノムDNAを用いて、プライマーoBP602(配列番号160)およびoBP603(配列番号161)によるPCRによって、fra2ノックアウトを有する形質転換体をスクリーニングした。正確な形質転換体を、YPE(酵母抽出物、ペプトン、1%のエタノール)中で増殖させ、30℃で5−フルオロ−オロチン酸(0.1%)を含有する合成完全培地において平板培養して、URA3マーカーを喪失した分離株を選択した。Gentra(登録商標)Puregene(登録商標)Yeast/Bact.キット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて調製されたゲノムDNAを用いて、プライマーoBP602(配列番号160)およびoBP603(配列番号161)によるPCRによって、欠失およびマーカー除去を確認した。FRA2、oBP605(配列番号162)およびoBP606(配列番号163)の欠失されたコード配列に特異的なプライマーを用いた陰性PCR結果によって、分離株からのFRA2遺伝子がないことを実証した。正確な分離株を、株CEN.PK 113−7D MATa ura3Δ::loxP his3Δ pdc6Δ pdc1Δ::P[PDC1]−DHAD|ilvD_Sm−PDC1t pdc5Δ::P[PDC5]−ADH|sadB_Ax−PDC5t gpd2Δ::loxP fra2Δとして選択し、PNY1505(BP1135)として表した。   PNY1503 competent cells were generated and transformed with FRA2 ABUC PCR cassette using Frozen-EZ Yeast Transformation II ™ kit (Zymo Research Corporation, Irvine, Calif.). The transformation mixture was plated at 30 ° C. in uracil-deficient synthetic complete medium supplemented with 1% ethanol. Gentra (R) Puregene (R) Yeast / Bact. Transformants with a fra2 knockout were screened by PCR with primers oBP602 (SEQ ID NO: 160) and oBP603 (SEQ ID NO: 161) using genomic DNA prepared using the kit (Qiagen, Valencia, CA). Correct transformants are grown in YPE (yeast extract, peptone, 1% ethanol) and plated in synthetic complete medium containing 5-fluoro-orotic acid (0.1%) at 30 ° C. The isolates that lost the URA3 marker were selected. Gentra (R) Puregene (R) Yeast / Bact. Deletion and marker removal were confirmed by PCR with primers oBP602 (SEQ ID NO: 160) and oBP603 (SEQ ID NO: 161) using genomic DNA prepared using the kit (Qiagen, Valencia, CA). Negative PCR results with primers specific for the deleted coding sequence of FRA2, oBP605 (SEQ ID NO: 162) and oBP606 (SEQ ID NO: 163) demonstrated the absence of the FRA2 gene from the isolate. The correct isolate was obtained as strain CEN. PK 113-7D MATa ura3Δ :: loxP his3Δ pdc6Δ pdc1Δ :: P [PDC1] -DHAD | ilvD_Sm-PDC1t pdc5Δ :: P [PDC5] -ADH | sadB_Ax-PDC5f: P1135 Expressed as:

ADH1欠失およびkivD Ll(y)組み込み
ADH1遺伝子を欠失させ、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)における発現についてコドン最適化された乳酸連鎖球菌(Lactococcus lactis)に由来するkivDコード領域で置換した。参照により本明細書に援用される、2010年6月18日に出願された米国仮特許出願第61/356,379号明細書に記載されるように、ADH1欠失−kivD_Ll(y)組み込みのための無瘢痕カセットを、プラスミドpUC19−URA3MCSにまずクローニングした。ベクターはpUC19をベースとしており、多重クローニング部位(MCS)に位置するサッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)CEN.PK 113−7Dに由来するURA3遺伝子の配列を含む。pUC19は、pMB1レプリコンおよび大腸菌(Escherichia coli)における複製および選択のためのβ−ラクタマーゼをコードする遺伝子を含む。URA3のためのコード配列に加えて、この遺伝子の上流(250bp)および下流(150bp)の配列が、酵母におけるURA3遺伝子の発現のために存在する。
ADH1 deletion and kivD Ll (y) integration The ADH1 gene was deleted and replaced with a kivD coding region from Lactococcus lactis codon-optimized for expression in Saccharomyces cerevisiae. ADH1 deletion-kivD_Ll (y) incorporation, as described in US Provisional Patent Application No. 61 / 356,379, filed Jun. 18, 2010, which is incorporated herein by reference. The scarless cassette for was first cloned into the plasmid pUC19-URA3MCS. The vector is based on pUC19 and is located at the multiple cloning site (MCS) Saccharomyces cerevisiae CEN. It contains the sequence of the URA3 gene derived from PK 113-7D. pUC19 contains the pMB1 replicon and a gene encoding β-lactamase for replication and selection in Escherichia coli. In addition to the coding sequence for URA3, upstream (250 bp) and downstream (150 bp) sequences of this gene are present for expression of the URA3 gene in yeast.

サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)における発現についてコドン最適化された乳酸連鎖球菌(Lactococcus lactis)に由来するkivDコード領域を、PmeI制限部位を含むプライマーoBP562(配列番号164)、およびADH1断片Bの5’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP563(配列番号165)を鋳型として用いて、pLH468(2009年9月29日に出願された米国仮特許出願第61/246,709号明細書)を用いて増幅した。ADH1断片Bを、kivD_Ll(y)の3’末端に対して相同性を有する5’テールを含むプライマーoBP564(配列番号166)、およびFseI制限部位を含むプライマーoBP565(配列番号167)を用いて上記のように調製されたゲノムDNAから増幅した。PCR産物を、PCR Purificationキット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて精製した。kivD_Ll(y)およびADH1断片B PCR産物を混合することによってPCRを重複させ、プライマーoBP562(配列番号164)およびoBP565(配列番号167)を用いて増幅することによって、kivD_Ll(y)−ADH1断片Bを生成した。得られたPCR産物を、PmeIおよびFseIによって消化させ、適切な酵素による消化の後、T4 DNAリガーゼを用いてpUC19−URA3MCSの対応する部位にライゲートした。ADH1断片Aを、SacI制限部位を含むプライマーoBP505(配列番号168)、およびAscI制限部位を含むプライマーoBP506(配列番号169)を用いて、ゲノムDNAから増幅した。ADH1断片A PCR産物を、SacIおよびAscIによって消化させ、T4 DNAリガーゼを用いて、kivD_Ll(y)−ADH1断片Bを含むプラスミドの対応する部位にライゲートした。ADH1断片Cを、PacI制限部位を含むプライマーoBP507(配列番号170)、およびSalI制限部位を含むプライマーoBP508(配列番号171)を用いて、ゲノムDNAから増幅した。ADH1断片C PCR産物を、PacIおよびSalIによって消化させ、T4 DNAリガーゼを用いて、ADH1断片A−kivD_Ll(y)−ADH1断片Bを含むプラスミドの対応する部位にライゲートした。ハイブリッドプロモーターUAS(PGK1)−PFBA1を、AscI制限部位を含むプライマーoBP674(配列番号173)、およびPmeI制限部位を含むプライマーoBP675(配列番号174)を用いて、ベクターpRS316−UAS(PGK1)−PFBA1−GUS(配列番号172)から増幅した。UAS(PGK1)−PFBA1PCR産物を、AscIおよびPmeI Iによって消化させ、T4 DNAリガーゼを用いて、kivD_Ll(y)−ADH1断片ABCを含むプラスミドの対応する部位にライゲートした。全組み込みカセットを、プライマーoBP505(配列番号168)およびoBP508(配列番号171)を用いて、得られたプラスミドから増幅し、PCR Purificationキット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて精製した。 A kivD coding region derived from Lactococcus lactis codon-optimized for expression in Saccharomyces cerevisiae, a primer oBP562 (SEQ ID NO: 164) containing a PmeI restriction site, and 5 'of ADH1 fragment B PLH468 (US Provisional Patent Application No. 61 / 246,709 filed on Sep. 29, 2009) using primer oBP563 (SEQ ID NO: 165) containing a 5 ′ tail having homology to the ends as a template. Amplification). Using the primer oBP564 (SEQ ID NO: 166) containing a 5 'tail having homology to the 3' end of kivD_Ll (y) and the primer oBP565 (SEQ ID NO: 167) containing the FseI restriction site Amplified from genomic DNA prepared as follows. The PCR product was purified using a PCR Purification kit (Qiagen, Valencia, CA). kivD_Ll (y) -ADH1 fragment B By overlapping PCR by mixing PCR products and amplifying with primers oBP562 (SEQ ID NO: 164) and oBP565 (SEQ ID NO: 167), kivD_Ll (y) -ADH1 fragment B Was generated. The resulting PCR product was digested with PmeI and FseI and, after digestion with an appropriate enzyme, ligated into the corresponding site of pUC19-URA3MCS using T4 DNA ligase. ADH1 fragment A was amplified from genomic DNA using primer oBP505 (SEQ ID NO: 168) containing a SacI restriction site and primer oBP506 (SEQ ID NO: 169) containing an AscI restriction site. The ADH1 fragment A PCR product was digested with SacI and AscI and ligated into the corresponding sites of the plasmid containing kivD_Ll (y) -ADH1 fragment B using T4 DNA ligase. ADH1 fragment C was amplified from genomic DNA using primer oBP507 (SEQ ID NO: 170) containing a PacI restriction site and primer oBP508 (SEQ ID NO: 171) containing a SalI restriction site. The ADH1 fragment C PCR product was digested with PacI and SalI and ligated into the corresponding sites of the plasmid containing the ADH1 fragment A-kivD_Ll (y) -ADH1 fragment B using T4 DNA ligase. The hybrid promoter UAS (PGK1) -P FBA1 is transformed into the vector pRS316-UAS (PGK1) -P Amplified from FBA1- GUS (SEQ ID NO: 172). The UAS (PGK1) -P FBA1 PCR product was digested with AscI and PmeI I and ligated to the corresponding site of the plasmid containing the kivD_Ll (y) -ADH1 fragment ABC using T4 DNA ligase. The entire integration cassette was amplified from the resulting plasmid using primers oBP505 (SEQ ID NO: 168) and oBP508 (SEQ ID NO: 171) and purified using the PCR Purification kit (Qiagen, Valencia, CA).

PNY1505のコンピテント細胞を作製し、Frozen−EZ Yeast Transformation II(商標)キット(Zymo Research Corporation,Irvine,CA)を用いて上記で作成されたADH1−kivD_Ll(y)PCRカセットで形質転換した。形質転換混合物を、30℃で1%のエタノールが補充されたウラシル欠損合成完全培地において平板培養した。形質転換体を、YPE(1%のエタノール)中で増殖させ、30℃で5−フルオロ−オロチン酸(0.1%)を含む合成完全培地において平板培養して、URA3マーカーを喪失した分離株を選択した。Gentra(登録商標)Puregene(登録商標)Yeast/Bact.キット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて調製されたゲノムDNAを用いて、外部プライマーoBP495(配列番号175)およびoBP496(配列番号176)およびkivD_Ll(y)特異的プライマーoBP562(配列番号164)および外部プライマーoBP496(配列番号176)によるPCRによって、ADH1の欠失およびkivD_Ll(y)の組み込みを確認した。正確な分離株を、株CEN.PK
113−7D MATa ura3Δ::loxP his3Δ pdc6Δ pdc1Δ::P[PDC1]−DHAD|ilvD_Sm−PDC1tpdc5Δ::P[PDC5]−ADH|sadB_Ax−PDC5t gpd2Δ::loxP fra2Δ adh1Δ::UAS(PGK1)P[FBA1]−kivD_Ll(y)−ADH1tとして選択し、PNY1507(BP1201)として表した。PNY1507を、イソブタノール経路プラスミドpYZ090(配列番号1)およびpBP915(後述される)で形質転換した。
PNY1505 competent cells were generated and transformed with the ADH1-kivD_Ll (y) PCR cassette created above using the Frozen-EZ Yeast Transformation II ™ kit (Zymo Research Corporation, Irvine, Calif.). The transformation mixture was plated in uracil deficient synthetic complete medium supplemented with 1% ethanol at 30 ° C. Transformants were grown in YPE (1% ethanol) and plated at 30 ° C. in synthetic complete medium containing 5-fluoro-orotic acid (0.1%) to isolate isolates that lost the URA3 marker Selected. Gentra (R) Puregene (R) Yeast / Bact. Using genomic DNA prepared using the kit (Qiagen, Valencia, CA), external primers oBP495 (SEQ ID NO: 175) and oBP496 (SEQ ID NO: 176) and kivD_Ll (y) specific primer oBP562 (SEQ ID NO: 164) and ADH1 deletion and kivD_Ll (y) integration were confirmed by PCR with external primer oBP496 (SEQ ID NO: 176). The correct isolate was obtained as strain CEN. PK
113-7D MATa ura3Δ :: loxP his3Δ pdc6Δ pdc1Δ :: P [PDC1] -DHAD | ilvD_Sm-PDC1tpdc5Δ :: P [PDC5] -ADH | sadB_Ax-PDC5t gP22: h: P1P ] -KivD_Ll (y) -ADH1t, expressed as PNY1507 (BP1201). PNY1507 was transformed with isobutanol pathway plasmids pYZ090 (SEQ ID NO: 1) and pBP915 (described below).

pRS316−UAS(PGK1)−FBA1p−GUSベクターの作成
カセットUAS(PGK1)−FBA1p(配列番号177)をクローニングするために、まず、602bpのFBA1プロモーター(FBA1p)を、プライマーT−FBA1(SalI)(配列番号178)およびB−FBA1(SpeI)(配列番号179)を用いて、CEN.PKのゲノムDNAからPCR増幅し、PGK1pプロモーターがプラスミドをSalI/SpeI消化によって除去した後、プラスミドpWS358−PGK1p−GUS(配列番号180)におけるSalIおよびSpeI部位にクローニングし、pWS358−FBA1p−GUSを得た。PGK1pおよびβ−グルクロニダーゼ遺伝子(GUS)DNA断片を、pRS423ベクターから誘導されたpWS358の多重クローニング部位に挿入することによって、pWS358−PGK1p−GUSプラスミドを生成した(Christianson,et al.,Gene 110:119−122,1992)。第2に、得られたpWS358−FBA1p−GUSプラスミドを、SalIおよびSacIによって消化させ、FBA1pプロモーターを含むDNA断片、GUS遺伝子、およびFBAtターミネーターをゲル精製し、pRS316におけるSalI/SacI部位にクローニングして、pRS316−FBA1p−GUSを生成した。第3に、3−ホスホグリセリン酸キナーゼ(PGK1)オープンリーディングフレームの上流の位置−519〜−402に位置する上流活性化配列(UAS)、すなわちUAS(PGK1)を含む118bpのDNA断片を、プライマーT−U/PGK1(KpnI)(配列番号181)およびB−U/PGK1(SalI)(配列番号182)を用いて、CEN.PKのゲノムDNAからPCR増幅した。PCR産物を、KpnIおよびSalIによって消化させ、pRS316−FBA1p−GUSにおけるKpnI/SalI部位にクローニングして、pRS316−UAS(PGK1)−FBA1p−GUSを生成した。
Preparation of pRS316-UAS (PGK1) -FBA1p-GUS vector To clone the cassette UAS (PGK1) -FBA1p (SEQ ID NO: 177), first, the 602 bp FBA1 promoter (FBA1p) was used as a primer T-FBA1 (SalI) ( SEQ ID NO: 178) and B-FBA1 (SpeI) (SEQ ID NO: 179) were used to obtain CEN. After PCR amplification from PK genomic DNA and removal of the PGK1p promoter plasmid by SalI / SpeI digestion, cloning into the SalI and SpeI sites in plasmid pWS358-PGK1p-GUS (SEQ ID NO: 180) yields pWS358-FBA1p-GUS It was. The pWS358-PGK1p-GUS plasmid was generated by inserting the PGK1p and β-glucuronidase gene (GUS) DNA fragments into the multiple cloning site of pWS358 derived from the pRS423 vector (Christianson, et al., Gene 110: 119). -122, 1992). Second, the resulting pWS358-FBA1p-GUS plasmid was digested with SalI and SacI, the DNA fragment containing the FBA1p promoter, the GUS gene, and the FBAt terminator were gel purified and cloned into the SalI / SacI sites in pRS316. PRS316-FBA1p-GUS was generated. Third, an upstream activation sequence (UAS) located at positions −519 to −402 upstream of the 3-phosphoglycerate kinase (PGK1) open reading frame, ie a 118 bp DNA fragment containing UAS (PGK1) Using TU / PGK1 (KpnI) (SEQ ID NO: 181) and B-U / PGK1 (SalI) (SEQ ID NO: 182), CEN. PCR amplification was performed from the genomic DNA of PK. The PCR product was digested with KpnI and SalI and cloned into the KpnI / SalI site in pRS316-FBA1p-GUS to generate pRS316-UAS (PGK1) -FBA1p-GUS.

組み込みベクターpUC19−kan::pdc1::FBA−alsS::TRX1の作成
1.7kbのBbvCI/PacI断片を、pRS426::GPD::alsS::CYC(米国特許出願公開第2007/0092957号明細書)から、pRS426::FBA::ILV5::CYC(米国特許出願公開第2007/0092957号明細書、BbvCI/PacIを用いて予め消化されて、ILV5遺伝子が放出される)へと移動させることによって、FBA−alsS−CYCtカセットを作成した。ライゲーション反応物を、大腸菌(E.coli)TOP10細胞へと形質転換し、形質転換体を、プライマーN98SeqF1(配列番号183)およびN99SeqR2(配列番号184)を用いたPCRによってスクリーニングした。FBA−alsS−CYCtカセットを、AflII部位(Klenow断片を用いて、ライゲーションに適合する末端を作製した)においてpUC19−URA3::ilvD−TRX1(参照により本明細書に援用される、2010年6月18日に出願された米国仮特許出願第61/356,379号明細書に記載される、クローン「B」)にクローニングするために、BglIIおよびNotIを用いてベクターから単離した。ベクター中で両方の配向でalsSカセットを含む形質転換体を得て、構造「A」についてはプライマーN98SeqF4(配列番号185)およびN1111(配列番号186)を用いて、および構造「B」についてはN98SeqF4(配列番号185)およびN1110(配列番号187)を用いて、PCRによって確認した。次に、ジェネティシン(geneticin)選択可能な形態の「A」構造ベクターを、URA3遺伝子(1.2kbのNotI/NaeI断片)を除去し、上述したジェネティシンカセット(参照により本明細書に援用される、2010年6月18日に出願された米国仮特許出願第61/356,379号明細書に記載の配列番号655)を加えることによって作製した。Klenow断片を用いて、ライゲーションに適合する全ての末端を作製し、形質転換体をPCRによってスクリーニングして、プライマーBK468(配列番号188)およびN160SeqF5(配列番号189)を用いて、前のURA3マーカーと同じ配向のジェネティシン耐性遺伝子を有するクローンを選択した。得られたクローンは、pUC19−kan::pdc1::FBA−alsS::TRX1(クローンA)(配列番号190)と称された。
Construction of Integration Vector pUC19-kan :: pdc1 :: FBA-alsS :: TRX1 The 1.7 kb BbvCI / PacI fragment was transformed into pRS426 :: GPD :: alsS :: CYC (US Patent Application Publication No. 2007/0092957). ) To pRS426 :: FBA :: ILV5 :: CYC (US 2007/0092957, pre-digested with BbvCI / PacI to release the ILV5 gene). FBA-alsS-CYCt cassette was prepared. The ligation reaction was transformed into E. coli TOP10 cells and transformants were screened by PCR using primers N98SeqF1 (SEQ ID NO: 183) and N99SeqR2 (SEQ ID NO: 184). The FBA-alsS-CYCt cassette was inserted into the pUC19-URA3 :: ilvD-TRX1 (incorporated herein by reference, June 2010) at the AflII site (using a Klenow fragment to create a ligation compatible end). Isolated from the vector using BglII and NotI for cloning into clone “B”) described in US Provisional Patent Application No. 61 / 356,379, filed on the 18th. Transformants containing the alsS cassette in both orientations in the vector were obtained, using primers N98SeqF4 (SEQ ID NO: 185) and N1111 (SEQ ID NO: 186) for structure “A” and N98SeqF4 for structure “B”. (SEQ ID NO: 185) and N1110 (SEQ ID NO: 187) were used to confirm by PCR. Next, the geneticin selectable form of the “A” structural vector removes the URA3 gene (1.2 kb NotI / NaeI fragment) and the geneticin cassette described above (incorporated herein by reference). (SEQ ID NO: 655) described in US Provisional Patent Application No. 61 / 356,379 filed Jun. 18, 2010). The Klenow fragment was used to make all ends compatible with ligation, the transformants were screened by PCR, and using primers BK468 (SEQ ID NO: 188) and N160SeqF5 (SEQ ID NO: 189) with the previous URA3 marker Clones with the same orientation of geneticin resistance gene were selected. The resulting clone was called pUC19-kan :: pdc1 :: FBA-alsS :: TRX1 (clone A) (SEQ ID NO: 190).

上記のpUC19−kan::pdc1::FBA−alsS組み込みベクターを、PmeIを用いて線状化し、PNY1507(上記)へと形質転換した。PmeIは、クローニングされたpdc1−TRX1組み込み領域内でベクターを切断し、それによって、当該位置において標的化された組み込みをもたらす(Rothstein,Methods Enzymol.194:281−301,1991)。形質転換体を、YPEプラス50μg/mlのG418において選択した。パッチされた形質転換体を、プライマーN160SeqF5(配列番号189)およびoBP512(配列番号47)を用いて、組み込み事象のためのPCRによってスクリーニングした。2つの形質転換体を、イソブタノールを作製する株の能力を評価することによって、アセト乳酸シンターゼの機能について間接的に試験した。このために、さらなるイソブタノール経路遺伝子を、大腸菌(E.coli)−酵母シャトルベクター(後述されるpYZ090ΔalsSおよびpBP915)に供給した。1つのクローン、株MATa ura3Δ::loxP his3Δ pdc6Δ pdc1Δ::P[PDC1]−DHAD|ilvD_Sm−PDC1t−pUC19−loxP−kanMX−loxP−P[FBA1]−ALS|alsS_Bs−CYC1t pdc5Δ::P[PDC5]−ADH|sadB_Ax−PDC5t gpd2Δ::loxP fra2Δ adh1Δ::UAS(PGK1)P [FBA1]−kivD_Ll(y)−ADH1tを、PNY2204として表した。PNY2205は、pYZ090ΔalsSおよびpBP915プラスミドで形質転換されたPNY2204である。   The pUC19-kan :: pdc1 :: FBA-alsS integration vector was linearized with PmeI and transformed into PNY1507 (above). PmeI cleaves the vector within the cloned pdc1-TRX1 integration region, thereby resulting in targeted integration at that position (Rothstein, Methods Enzymol. 194: 281-301, 1991). Transformants were selected in YPE plus 50 μg / ml G418. Patched transformants were screened by PCR for integration events using primers N160SeqF5 (SEQ ID NO: 189) and oBP512 (SEQ ID NO: 47). Two transformants were tested indirectly for the function of acetolactate synthase by assessing the ability of the strain to make isobutanol. For this purpose, additional isobutanol pathway genes were fed into an E. coli-yeast shuttle vector (pYZ090ΔalsS and pBP915 described below). One clone, strain MATa ura3Δ :: loxP his3Δ pdc6Δ pdc1Δ :: P [PDC1] -DHAD | ilvD_Sm-PDC1t-pUC19-loxP-kanMX-loxP-P [FBA1] -ALS | alcS_Bt5-C5 ] -ADH | sadB_Ax-PDC5t gpd2Δ :: loxP fra2Δ adh1Δ :: UAS (PGK1) P [FBA1] -kivD_Ll (y) -ADH1t was expressed as PNY2204. PNY2205 is PNY2204 transformed with pYZ090ΔalsS and pBP915 plasmid.

イソブタノール経路プラスミド(pYZ090ΔalsSおよびpBP915)
pYZ090(配列番号1)を、SpeIおよびNotIによって消化させて、CUP1プロモーターのほとんどおよびalsSコード配列およびCYCターミネーターの全てを除去した。次に、ベクターを、Klenow断片による処理の後、セルフライゲートさせ、大腸菌(E.coli)Stbl3細胞へと形質転換し、アンピシリン耐性を選択した。DNA領域の除去を、プライマーN191(配列番号191)を用いたPCRによってライゲーション接合部にわたってDNA配列決定することによって、2つの独立したクローンについて確認した。得られたプラスミドはpYZ090ΔalsS(配列番号192)と称された。
Isobutanol pathway plasmid (pYZ090ΔalsS and pBP915)
pYZ090 (SEQ ID NO: 1) was digested with SpeI and NotI to remove most of the CUP1 promoter and all of the alsS coding sequence and CYC terminator. Next, the vector was treated with the Klenow fragment, then self-gated and transformed into E. coli Stbl3 cells to select for ampicillin resistance. Removal of the DNA region was confirmed for two independent clones by DNA sequencing across the ligation junction by PCR with primer N191 (SEQ ID NO: 191). The resulting plasmid was called pYZ090ΔalsS (SEQ ID NO: 192).

kivDの上流のTDH3プロモーターのkivD遺伝子および957塩基対を欠失させることによって、pBP915を、pLH468(配列番号2;2009年9月29日に出願された米国仮特許出願第61/246,709号明細書)から作成した。pLH468を、SwaIによって消化させ、大きい断片(12896bp)を、アガロースゲル、続いてGel Extractionキット(Qiagen,Valencia,CA)において精製した。DNAの単離された断片を、T4 DNAリガーゼによってセルフライゲートさせ、それを用いて、エレクトロコンピテントTOP10大腸菌(Escherichia coli)(Invitrogen,Carlsbad,CA)を形質転換した。形質転換体からのプラスミドを単離し、SwaI制限酵素を用いた制限分析によって適切な欠失について調べた。分離株も、プライマーoBP556(配列番号193)およびoBP561(配列番号194)を用いて、欠失部位にわたって配列決定した。適切な欠失を有するクローンは、pBP915(pLH468ΔkivD)(配列番号195)と称された。   By deleting the kivD gene and 957 base pairs of the TDH3 promoter upstream of kivD, pBP915 was transformed into pLH468 (SEQ ID NO: 2; US Provisional Patent Application No. 61 / 246,709 filed September 29, 2009). Prepared from the description). pLH468 was digested with SwaI and the large fragment (12896 bp) was purified on an agarose gel followed by a Gel Extraction kit (Qiagen, Valencia, Calif.). The isolated fragment of DNA was self-gated with T4 DNA ligase and used to transform electrocompetent TOP10 Escherichia coli (Invitrogen, Carlsbad, CA). Plasmids from the transformants were isolated and examined for appropriate deletions by restriction analysis using SwaI restriction enzyme. Isolates were also sequenced across the deletion site using primers oBP556 (SEQ ID NO: 193) and oBP561 (SEQ ID NO: 194). A clone with the appropriate deletion was designated pBP915 (pLH468ΔkivD) (SEQ ID NO: 195).

株NYLA74、NYLA83、およびNYLA84の作成
S.セレヴィシエ(S.cerevisiae)の内因性PDC1およびPDC6遺伝子の挿入不活化。PDC1、PDC5、およびPDC6遺伝子は、以下に記載されるピルビン酸デカルボキシラーゼの3つの主なアイソザイムをコードする:
Creation of strains NYLA74, NYLA83, and NYLA84 Insertion inactivation of the endogenous PDC1 and PDC6 genes of S. cerevisiae. The PDC1, PDC5, and PDC6 genes encode the three major isozymes of pyruvate decarboxylase described below:

pRS425::GPM−sadBの作成
アクロモバクター・キシロソキシダンス(Achromobacter xylosoxidans)に由来するブタノールデヒドロゲナーゼをコードするDNA断片(配列番号70)(米国特許出願公開第2009/0269823号明細書に開示されている)をクローニングした。第2級アルコールデヒドロゲナーゼのためのsadBと呼ばれるこの遺伝子のコード領域(配列番号69)を、それぞれ順方向および逆方向プライマーN473およびN469(配列番号74および75)を用いてグラム陰性菌のために推奨されるプロトコルにしたがって、Gentra(登録商標)Puregene(登録商標)キット(Qiagen,Valencia,CA)を用いて調製される、A.キシロソキシダンス(A.xylosoxidans)ゲノムDNAから、標準条件を用いて増幅した。PCR産物を、pCR(登録商標)4 BLUNT(Invitrogen(商標),Carlsbad,CA)へとTOPO(登録商標)−Bluntでクローニングを行って、pCR4Blunt::sadBを生成し、それを、大腸菌(E.coli)Mach−1細胞へと形質転換した。次に、プラスミドを4つのクローンから単離し、配列を確認した。
Construction of pRS425 :: GPM-sadB DNA fragment (SEQ ID NO: 70) encoding butanol dehydrogenase derived from Achromobacter xylosoxidans (disclosed in US Patent Application Publication No. 2009/0269823) Cloned). The coding region of this gene called sadB for secondary alcohol dehydrogenase (SEQ ID NO: 69) is recommended for gram-negative bacteria using forward and reverse primers N473 and N469 (SEQ ID NOs: 74 and 75), respectively. Prepared using the Gentra® Puregene® kit (Qiagen, Valencia, Calif.) According to Amplified from A. xylosoxidans genomic DNA using standard conditions. The PCR product was cloned into pCR®4 BLUNT (Invitrogen®, Carlsbad, Calif.) With TOPO®-Blunt to generate pCR4Blunt :: sadB, which was transformed into E. coli (E E. coli) transformed into Mach-1 cells. The plasmid was then isolated from 4 clones and the sequence was confirmed.

sadBコード領域を、pCR4Blunt::sadBからPCR増幅した。PCRプライマーは、酵母GPM1プロモーターおよびADH1ターミネーター(配列番号76および77として提供されるN583およびN584)と重複し得る追加の5’配列を含んでいた。次に、PCR産物を、以下のように、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)における「ギャップ修復(gap repair)」方法を用いてクローニングした(Ma,et al.,Gene 58:201−216,1987)。GPM1プロモーター(配列番号72)、乳酸連鎖球菌(Lactococcus lactis)に由来するkivDコード領域(配列番号71)、およびADH1ターミネーター(配列番号73)を含有する酵母−大腸菌(E.coli)シャトルベクターpRS425::GPM::kivD::ADH(米国特許出願公開第2007/0092957 A1号明細書の実施例17に記載される)を、BbvCIおよびPacI制限酵素で消化して、kivDコード領域を放出した。約1μgの残っているベクター断片を、1μgのsadB PCR産物とともに、S.セレヴィシエ(S.cerevisiae)株BY4741へと形質転換した。形質転換体を、ロイシン欠損合成完全培地において選択した。pRS425::GPM−sadBを生成する適切な組み換え事象を、プライマーN142およびN459(配列番号108および109)を用いたPCRによって確認した。   The sadB coding region was PCR amplified from pCR4Blunt :: sadB. The PCR primer contained an additional 5 'sequence that could overlap with the yeast GPM1 promoter and ADH1 terminator (N583 and N584 provided as SEQ ID NOs 76 and 77). The PCR product was then cloned using the “gap repair” method in Saccharomyces cerevisiae (Ma, et al., Gene 58: 201-216, 1987) as follows. . Yeast-E. Coli shuttle vector pRS425 containing the GPM1 promoter (SEQ ID NO: 72), the kivD coding region (SEQ ID NO: 71) from Lactococcus lactis, and the ADH1 terminator (SEQ ID NO: 73): : GPM :: kivD :: ADH (described in Example 17 of US 2007/0092957 A1) was digested with BbvCI and PacI restriction enzymes to release the kivD coding region. About 1 μg of the remaining vector fragment was combined with 1 μg of sadB PCR product along with S. cerevisiae. Transformation into S. cerevisiae strain BY4741. Transformants were selected on leucine-deficient synthetic complete medium. Appropriate recombination events generating pRS425 :: GPM-sadB were confirmed by PCR using primers N142 and N459 (SEQ ID NOs: 108 and 109).

pdc6::PGPM1−sadB組み込みカセットの作成およびPDC6の欠失:
pdc6::PGPM1−sadB−ADH1t−URA3r組み込みカセットを、pRS425::GPM−sadB(配列番号78)に由来するGPM−sadB−ADHtセグメント(配列番号79)を、pUC19−URA3rに由来するURA3r遺伝子に結合することによって作製した。pUC19−URA3r(配列番号80)は、インビボででの相同的組み換えおよびURA3マーカーの除去を可能にする、75bpの相同反復配列が側面にあるpRS426(ATCC No.77107)に由来するURA3マーカーを含む。2つのDNAセグメントを、Phusion(登録商標)DNAポリメラーゼ(New England BioLabs Inc.,Ipswich,MA)およびプライマー114117−11A〜114117A−11D(配列番号81、82、83、および84)、ならびに114117−13Aおよび114117−13B(配列番号85および86)とともに、pRS425::GPM−sadBおよびpUC19−URA3rプラスミドDNAを鋳型として用いたSOE PCR(Horton,et al.,Gene 77:61−68,1989に記載される)によって結合した。
Generation of pdc6 :: PGPM1-sadB integration cassette and deletion of PDC6:
pdc6 :: PGPM1-sadB-ADH1t-URA3r integration cassette is converted to pRS425 :: GPM-sadB (SEQ ID NO: 78) GPM-sadB-ADHt segment (SEQ ID NO: 79) to URA3r gene derived from pUC19-URA3r Made by bonding. pUC19-URA3r (SEQ ID NO: 80) contains a URA3 marker derived from pRS426 (ATCC No. 77107) flanked by 75 bp homologous repeats, allowing homologous recombination and removal of the URA3 marker in vivo. . The two DNA segments were divided into Phusion® DNA polymerase (New England BioLabs Inc., Ipswich, Mass.) And primers 114117-11A-114117A-11D (SEQ ID NOs: 81, 82, 83, and 84), and 114117-13A. And 114117-13B (SEQ ID NOs: 85 and 86), as well as SOE PCR using pRS425 :: GPM-sadB and pUC19-URA3r plasmid DNA as templates (Horton, et al., Gene 77: 61-68, 1989). Combined).

SOE PCR(114117−13Aおよび114117−13B)のための外部プライマーは、それぞれPDC6プロモーターおよびターミネーターの上流および下流の領域に相同な約50bpの5’および3’領域を含んでいた。標準的な遺伝子組み換え技術(Methods in Yeast Genetics,2005,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,NY,pp.201−202)を用いて、完成されたカセットPCR断片を、BY4700(ATCC No.200866)へと形質転換し、形質転換体を、30℃で2%のグルコースが補充されたウラシル欠損合成完全培地上で維持した。形質転換体を、プライマー112590−34Gおよび112590−34H(配列番号87および88)、ならびに112590−34Fおよび112590−49E(配列番号89および90)を用いたPCRによってスクリーニングして、PDC6コード領域の欠失を有するPDC6遺伝子座における組み込みを確認した。標準プロトコルにしたがい、URA3rマーカーを、30℃で2%のグルコースおよび5−FOAが補充された合成完全培地において平板培養することによって再利用した。5−FOAプレートからのコロニーを、SD−URA培地上にパッチして、増殖がないことを確認することによって、マーカーの除去を確認した。得られた同定株は、遺伝子型:BY4700 pdc6::PGPM1−sadB−ADH1tを有する。   External primers for SOE PCR (114117-13A and 114117-13B) included approximately 50 bp of 5 'and 3' regions that were homologous to the upstream and downstream regions of the PDC6 promoter and terminator, respectively. By using standard gene recombination techniques (Methods in Yeast Genetics, 2005, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, pp. 201-202), a completed cassette PCR fragment was obtained as BY4700 (ATCC No. 60086). ) And the transformants were maintained on uracil-deficient synthetic complete medium supplemented with 2% glucose at 30 ° C. Transformants were screened by PCR using primers 112590-34G and 112590-34H (SEQ ID NOs: 87 and 88), and 112590-34F and 112590-49E (SEQ ID NOs: 89 and 90) to detect the absence of the PDC6 coding region. Integration at the PDC6 locus with loss was confirmed. According to standard protocols, the URA3r marker was reused by plating in synthetic complete medium supplemented with 2% glucose and 5-FOA at 30 ° C. Colony removal from 5-FOA plates was patched onto SD-URA medium to confirm the absence of growth, confirming marker removal. The resulting identified strain has the genotype: BY4700 pdc6 :: PGPM1-sadB-ADH1t.

pdc1::PPDC1−ilvD組み込みカセットの作成およびPDC1の欠失:
Phusion(登録商標)DNAポリメラーゼ(New England BioLabs Inc.,Ipswich,MA)ならびにプライマー114117−27A〜114117−27D(配列番号111、112、113、および114)とともに、pLH468およびpUC19−URA3rプラスミドDNAを鋳型として用いたSOE PCR(Horton,et al.,Gene 77:61−68,1989によって記載される)によって、pLH468(配列番号2)に由来するilvD−FBA1tセグメント(配列番号91)を、pUC19−URA3rに由来するURA3r遺伝子に結合することによって、pdc1::PPDC1−ilvD−FBA1t−URA3r組み込みカセットを作製した。
Generation of pdc1 :: PPDC1-ilvD integration cassette and deletion of PDC1:
Template pLH468 and pUC19-URA3r plasmid DNA with Phusion® DNA polymerase (New England BioLabs Inc., Ipswich, Mass.) And primers 114117-27A-114117-27D (SEQ ID NOs: 111, 112, 113, and 114) The ilvD-FBA1t segment (SEQ ID NO: 91) derived from pLH468 (SEQ ID NO: 2) was transformed into pUC19-URA3r by SOE PCR (described by Horton, et al., Gene 77: 61-68, 1989) used as Pdc1 :: PPDC1-ilvD-FBA1t-URA3r integration cassette was made by binding to the URA3r gene derived from.

SOE PCR(114117−27Aおよび114117−27D)のための外部プライマーは、PDC1プロモーターの下流およびPDC1コード配列の下流の領域に相同な約50bpの5’および3’領域を含んでいた。標準的な遺伝子組み換え技術(Methods in Yeast Genetics,2005,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,NY,pp.201−202)を用いて、完成されたカセットPCR断片を、BY4700 pdc6::PGPM1−sadB−ADH1tへと形質転換し、形質転換体を、30℃で2%のグルコースが補充されたウラシル欠損合成完全培地上で維持した。形質転換体を、プライマー114117−36Dおよび135(配列番号92および93)、ならびにプライマー112590−49Eおよび112590−30F(配列番号90および94)を用いたPCRによってスクリーニングして、PDC1コード配列の欠失を有するPDC1遺伝子座における組み込みを確認した。標準プロトコルにしたがい、URA3rマーカーを、30℃で2%のグルコースおよび5−FOAが補充された合成完全培地において平板培養することによって再利用した。5−FOAプレートからのコロニーをSD−URA培地上にパッチして、増殖がないことを確認することによって、マーカーの除去を確認した。得られた同定株「NYLA67」は、遺伝子型:BY4700 pdc6::PGPM1−sadB−ADH1t pdc1::PPDC1−ilvD−FBA1tを有する。   External primers for SOE PCR (114117-27A and 114117-27D) contained approximately 50 bp of 5 'and 3' regions that were homologous to regions downstream of the PDC1 promoter and downstream of the PDC1 coding sequence. Using a standard gene recombination technique (Methods in Yeast Genetics, 2005, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, pp. 201-202), the completed cassette PCR fragment was obtained as BY4700 pdc6: PG1-PGc6: PG SadB-ADH1t was transformed and the transformants were maintained on uracil-deficient synthetic complete medium supplemented with 2% glucose at 30 ° C. Transformants were screened by PCR using primers 114117-36D and 135 (SEQ ID NOs: 92 and 93), and primers 112590-49E and 112590-30F (SEQ ID NOs: 90 and 94) to delete the PDC1 coding sequence. Integration at the PDC1 locus with According to standard protocols, the URA3r marker was reused by plating in synthetic complete medium supplemented with 2% glucose and 5-FOA at 30 ° C. The removal of the marker was confirmed by patching colonies from the 5-FOA plate onto SD-URA medium to confirm no growth. The obtained identified strain “NYLA67” has the genotype: BY4700 pdc6 :: PGPM1-sadB-ADH1t pdc1 :: PPDC1-ilvD-FBA1t.

HIS3の欠失
内因性HIS3コード領域を欠失させるために、his3::URA3r2カセットを、URA3r2鋳型DNA(配列番号95)からPCR増幅した。URA3r2は、インビボでの相同的組み換えおよびURA3マーカーの除去を可能にする、500bpの相同反復配列が側面にあるpRS426(ATCC No.77107)に由来するURA3マーカーを含む。Phusion(登録商標)DNAポリメラーゼ(New England BioLabs Inc.,Ipswich,MA)ならびにプライマー114117−45Aおよび114117−45B(配列番号96および97)を用いてPCRを行い、約2.3kbのPCR産物を生成した。各プライマーのHIS3部分は、URA3r2マーカーの組み込みがHIS3コード領域の置換をもたらすように、HIS3プロモーターの上流の5’領域およびコード領域の下流の3’領域から得られた。標準的な遺伝子組み換え技術(Methods in Yeast Genetics,2005,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,NY、pp.201−202)を用いて、PCR産物を、NYLA67へと形質転換し、形質転換体を、30℃で2%のグルコースが補充されたウラシル欠損合成完全培地上で選択した。形質転換体をスクリーニングして、30℃で2%のグルコースが補充されたヒスチジン欠損合成完全培地において形質転換体をレプリカ平板培養することによって、正確な組み込みを確認した。標準プロトコルにしたがい、30℃で2%のグルコースおよび5−FOAが補充された合成完全培地において平板培養することによって、URA3rマーカーを再利用した。5−FOAプレートからのコロニーをSD−URA培地上にパッチして、増殖がないことを確認することによって、マーカーの除去を確認した。NYLA73と呼ばれる得られた同定株は、遺伝子型:BY4700 pdc6::PGPM1−sadB−ADH1t pdc1::PPDC1−ilvD−FBA1t Δhis3を有する。
HIS3 Deletion To delete the endogenous HIS3 coding region, the his3 :: URA3r2 cassette was PCR amplified from URA3r2 template DNA (SEQ ID NO: 95). URA3r2 contains a URA3 marker derived from pRS426 (ATCC No. 77107) flanked by a 500 bp homologous repeat that allows homologous recombination and removal of the URA3 marker in vivo. PCR is performed using Phusion® DNA polymerase (New England BioLabs Inc., Ipswich, Mass.) And primers 114117-45A and 114117-45B (SEQ ID NOs: 96 and 97) to produce an approximately 2.3 kb PCR product. did. The HIS3 portion of each primer was derived from the 5 ′ region upstream of the HIS3 promoter and the 3 ′ region downstream of the coding region, such that incorporation of the URA3r2 marker resulted in replacement of the HIS3 coding region. Using standard genetic recombination techniques (Methods in Yeast Genetics, 2005, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, pp. 201-202), the PCR product is transformed into NYLA67 and transformed. Were selected on uracil-deficient synthetic complete medium supplemented with 2% glucose at 30 ° C. Transformants were screened to confirm correct integration by replica plating transformants in complete histidine-deficient synthetic medium supplemented with 2% glucose at 30 ° C. The URA3r marker was reused by plating in synthetic complete medium supplemented with 2% glucose and 5-FOA at 30 ° C. according to standard protocols. The removal of the marker was confirmed by patching colonies from the 5-FOA plate onto SD-URA medium to confirm no growth. The resulting identified strain called NYLA73 has the genotype: BY4700 pdc6 :: PGPM1-sadB-ADH1t pdc1 :: PPDC1-ilvD-FBA1t Δhis3.

pdc5::kanMX組み込みカセットの作成およびPDC5の欠失:
pdc5::kanMX4カセットを、Phusion(登録商標)DNAポリメラーゼ(New England BioLabs Inc.,Ipswich,MA)ならびにプライマーPDC5::KanMXFおよびPDC5::KanMXR(配列番号98および99)を用いて株YLR134W染色体DNA(ATCC No.4034091)からPCR増幅し、約2.2kbのPCR産物を生成した。各プライマーのPDC5部分は、kanMX4マーカーの組み込みがPDC5コード領域の置換をもたらすように、PDC5プロモーターの上流の5’領域およびコード領域の下流の3’領域から得られた。標準的な遺伝子組み換え技術(Methods in Yeast Genetics,2005,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,NY,pp.201−202)を用いて、PCR産物を、NYLA73へと形質転換し、形質転換体を、30℃で1%のエタノールおよびジェネティシン(geneticin)(200μg/mL)が補充されたYP培地上で選択した。形質転換体をPCRによってスクリーニングして、プライマーPDC5koforおよびN175(配列番号100および101)を用いたPDC5コード領域の置換によりPDC遺伝子座における正確な組み込みを確認した。同定された正確な形質転換体は、遺伝子型:BY4700 pdc6::PGPM1−sadB−ADH1t pdc1::PPDC1−ilvD−FBA1t Δhis3 pdc5::kanMX4を有する。株はNYLA74と称された。
Generation of pdc5 :: kanMX integration cassette and deletion of PDC5:
The pdc5 :: kanMX4 cassette was transformed into strain YLR134W chromosomal DNA using Phusion® DNA polymerase (New England BioLabs Inc., Ipswich, Mass.) and primers PDC5 :: KanMXF and PDC5 :: KanMXR (SEQ ID NO: 98 and 99). PCR amplification from (ATCC No. 4034091) produced a PCR product of approximately 2.2 kb. The PDC5 portion of each primer was derived from the 5 ′ region upstream of the PDC5 promoter and the 3 ′ region downstream of the coding region, such that incorporation of the kanMX4 marker resulted in substitution of the PDC5 coding region. Using standard genetic recombination techniques (Methods in Yeast Genetics, 2005, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, pp. 201-202), the PCR product is transformed into NYLA73 and transformed. Were selected on YP medium supplemented with 1% ethanol and geneticin (200 μg / mL) at 30 ° C. Transformants were screened by PCR to confirm correct integration at the PDC locus by replacement of the PDC5 coding region with primers PDC5kofor and N175 (SEQ ID NOs: 100 and 101). The exact transformant identified has the genotype: BY4700 pdc6 :: PGPM1-sadB-ADH1t pdc1 :: PPDC1-ilvD-FBA1tΔhis3 pdc5 :: kanMX4. The strain was called NYLA74.

プラスミドベクターpRS423::CUP1−alsS+FBA−budAおよびpRS426::FBA−budC+GPM−sadBを、NYLA74へと形質転換して、ブタンジオール生成株(NGCI−047)を生成した。   Plasmid vectors pRS423 :: CUP1-alsS + FBA-budA and pRS426 :: FBA-budC + GPM-sadB were transformed into NYLA74 to generate a butanediol-producing strain (NGCI-047).

プラスミドベクターpLH475−Z4B8(配列番号140)およびpLH468をNYLA74へと形質転換して、イソブタノール生成株(NGCI−049)を生成した。   Plasmid vectors pLH475-Z4B8 (SEQ ID NO: 140) and pLH468 were transformed into NYLA74 to generate an isobutanol producing strain (NGCI-049).

HXK2(ヘキソキナーゼII)の欠失:
hxk2::URA3rカセットを、Phusion(登録商標)DNAポリメラーゼ(New England BioLabs Inc.,Ipswich,MA)ならびにプライマー384および385(配列番号102および103)を用いてURA3r2鋳型(上記)からPCR増幅し、約2.3kbのPCR産物を生成した。各プライマーのHXK2部分は、URA3r2マーカーの組み込みがHXK2コード領域の置換をもたらすように、HXK2プロモーターの上流の5’領域およびコード領域の下流の3’領域から得られた。標準的な遺伝子組み換え技術(Methods in Yeast Genetics,2005,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,NY,pp.201−202)を用いて、PCR産物を、NYLA73へと形質転換し、形質転換体を、30℃で2%のグルコースが補充されたウラシル欠損合成完全培地上で選択した。形質転換体をPCRによってスクリーニングして、プライマーN869およびN871(配列番号104および105)を用いたHXK2コード領域の置換によりHXK2遺伝子座における正確な組み込みを確認した。標準プロトコルにしたがい、30℃で2%のグルコースおよび5−FOAが補充された合成完全培地において平板培養することによって、URA3r2マーカーを再利用した。5−FOAプレートからのコロニーをSD−URA培地上にパッチして、増殖がないことを確認することによって、およびPCRによって、プライマーN946およびN947(配列番号106および107)を用いて正確なマーカーの除去を確認することによって、マーカーの除去を確認した。NYLA83と称される、得られた同定株は、遺伝子型:BY4700 pdc6::PGPM1−sadB−ADH1t pdc1::PPDC1−ilvD−FBA1t Δhis3 Δhxk2を有する。
Deletion of HXK2 (Hexokinase II):
hxk2 :: URA3r cassette was PCR amplified from URA3r2 template (above) using Phusion® DNA polymerase (New England BioLabs Inc., Ipswich, Mass.) and primers 384 and 385 (SEQ ID NO: 102 and 103), An approximately 2.3 kb PCR product was generated. The HXK2 portion of each primer was derived from the 5 ′ region upstream of the HXK2 promoter and the 3 ′ region downstream of the coding region so that incorporation of the URA3r2 marker resulted in replacement of the HXK2 coding region. Using standard genetic recombination techniques (Methods in Yeast Genetics, 2005, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, pp. 201-202), the PCR product is transformed into NYLA73 and transformed. Were selected on uracil-deficient synthetic complete medium supplemented with 2% glucose at 30 ° C. Transformants were screened by PCR to confirm correct integration at the HXK2 locus by replacement of the HXK2 coding region with primers N869 and N871 (SEQ ID NOs: 104 and 105). The URA3r2 marker was reused by plating in synthetic complete medium supplemented with 2% glucose and 5-FOA at 30 ° C. according to standard protocols. Colonies from 5-FOA plates are patched onto SD-URA medium to confirm the absence of growth, and by PCR, using primers N946 and N947 (SEQ ID NOs 106 and 107) to identify the correct marker. By confirming the removal, the removal of the marker was confirmed. The resulting identified strain, referred to as NYLA83, has the genotype: BY4700 pdc6 :: PGPM1-sadB-ADH1t pdc1 :: PPDC1-ilvD-FBA1t Δhis3 Δhxk2.

pdc5::kanMX組み込みカセットの作成およびPDC5の欠失:
pdc5::kanMX4カセットを、上述したようにPCR増幅した。上述したように、PCR断片をNYLA83へと形質転換し、形質転換体を選択し、スクリーニングした。NYLA84と称される、同定された正確な形質転換体は、遺伝子型:BY4700 pdc6::PGPM1−sadB−ADH1t pdc1::PPDC1−ilvD−FBA1t Δhis3 Δhxk2 pdc5::kanMX4を有する。
Generation of pdc5 :: kanMX integration cassette and deletion of PDC5:
The pdc5 :: kanMX4 cassette was PCR amplified as described above. As described above, the PCR fragment was transformed into NYLA83, and transformants were selected and screened. The identified correct transformant, referred to as NYLA84, has the genotype: BY4700 pdc6 :: PGPM1-sadB-ADH1t pdc1 :: PPDC1-ilvD-FBA1tΔhis3 Δhxk2 pdc5 :: kanMX4.

標準的な遺伝子組み換え技術(Methods in Yeast Genetics,2005,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,NY)を用いて、プラスミドベクターpLH468およびpLH532を、株NYLA84(BY4700 pdc6::PGPM1−sadB−ADH1t pdc1::PPDC1−ilvD−FBA1t Δhis3 Δhxk2 pdc5::kanMX4)へと同時に形質転換し、得られた「ブタノロジェンNYLA84」を、30℃で1%のエタノールが補充されたヒスチジンおよびウラシル欠損合成完全培地上で維持した。   Using standard genetic recombination techniques (Methods in Yeast Genetics, 2005, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY), plasmid vectors pLH468 and pLH532 were transformed into strain NYLA84 (BY4p: p4dp: pc1p1p: p4dp: p1pd :: PPDC1-ilvD-FBA1t Δhis3 Δhxk2 pdc5 :: kanMX4), and the resulting “butanologen NYLA84” was synthesized on histidine and uracil-deficient synthetic complete medium supplemented with 1% ethanol at 30 ° C. Maintained.

発現ベクターpLH468
pLH468プラスミド(配列番号2)を、酵母中のDHAD、KivD、およびHADHの発現のために作成し、これは、参照により本明細書に援用される米国特許出願公開第2009/0305363号明細書に記載されている。DHADの発現のために、S.セレヴィシエ(S.cerevisiae)FBA1プロモーター(nt 2109〜3105)、続いてFBA1ターミネーター(nt 4858〜5857)から発現されるミュータンス連鎖球菌(Streptococcus mutans)に由来するilvD遺伝子のコード領域(nt位置3313〜4849)を有するキメラ遺伝子;ADHの発現のために、S.セレヴィシエ(S.cerevisiae)GPM1プロモーター(nt 7425〜8181)、続いてADH1ターミネーター(nt 5962〜6277)から発現されるコドン最適化されたウマ肝臓アルコールデヒドロゲナーゼのコード領域(nt 6286〜7413)を有するキメラ遺伝子;およびKivDの発現のために、TDH3プロモーター(nt 10896〜11918)、続いてTDH3ターミネーター(nt 8237〜9235)から発現される乳酸連鎖球菌(Lactococcus lactis)に由来するコドン最適化されたkivD遺伝子のコード領域(nt 9249〜10895)を有するキメラ遺伝子を含むようにpLH486を作成した。
Expression vector pLH468
The pLH468 plasmid (SEQ ID NO: 2) was generated for expression of DHAD, KivD, and HADH in yeast, which is described in US Patent Application Publication No. 2009/030363, which is incorporated herein by reference. Have been described. For the expression of DHAD, S. Coding region of ilvD gene derived from S. cerevisiae FBA1 promoter (nt 2109-3105), followed by FBA1 terminator (nt 4858-5857) (Streptococcus mutans) (nt position 3313- 4849) for the expression of ADH; Chimera with Codon-Optimized Horse Liver Alcohol Dehydrogenase Coding Region (nt 6286-7413) Expressed from S. cerevisiae GPM1 Promoter (nt 7425-8181), followed by ADH1 Terminator (nt 5962-6277) Codon-optimized kivD gene derived from TDH3 promoter (nt 10896-11918) followed by TDH3 terminator (nt 8237-9235) for expression of the gene; and KivD PLH486 was prepared to contain a chimeric gene having the coding region (nt 9249-10895).

乳酸連鎖球菌(Lactococcus lactis)のケトイソ吉草酸デカルボキシラーゼ(KivD)およびウマ肝臓アルコールデヒドロゲナーゼ(HADH)のためのコード領域(それぞれ配列番号71および118)を、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)における発現のために最適化されたコドンに基づいて、DNA2.0,Inc.(Menlo Park,CA)によって合成し、プラスミドpKivDy−DNA2.0およびpHadhy−DNA2.0において提供した。コードされるタンパク質は、それぞれ配列番号117および119である。KivDおよびHADHのための個々の発現ベクターを作成した。pLH467(pRS426::PTDH3−kivDy−TDH3t)を構築するために、ベクターpNY8(配列番号121;pRS426.GPD−ald−GPDtとも称され、参照により本明細書に援用される米国特許出願公開第2008/0182308号明細書の実施例17に記載されている)を、AscIおよびSfiI酵素で消化し、それによって、GPDプロモーターおよびaldコード領域を切断した。5’プライマーOT1068および3’プライマーOT1067(配列番号123および124)を用いて、5’末端にAscI部位および3’末端にSpeI部位を付加するために、pNY8に由来するTDH3プロモーター断片(配列番号122)をPCR増幅した。AscI/SfiIで消化されたpNY8ベクター断片を、AscIおよびSpeIで消化されたTDH3プロモーターPCR産物とライゲートし、コドン最適化されたkivDコード領域を含むSpeI−SfiI断片を、ベクターpKivD−DNA2.0から単離した。3通りのライゲーションにより、ベクターpLH467(pRS426::PTDH3−kivDy−TDH3t)が生成された。pLH467を、制限マッピング(restriction mapping)および配列決定によって確認した。   The coding regions for Lactococcus lactis ketoisovalerate decarboxylase (KivD) and horse liver alcohol dehydrogenase (HADH) (SEQ ID NOs: 71 and 118, respectively) for expression in Saccharomyces cerevisiae Based on codons optimized for DNA 2.0, Inc. (Menlo Park, CA) and provided in plasmids pKivDy-DNA2.0 and pHadhy-DNA2.0. The encoded proteins are SEQ ID NOs: 117 and 119, respectively. Individual expression vectors for KivD and HADH were created. To construct pLH467 (pRS426 :: PTDH3-kivDy-TDH3t), the vector pNY8 (SEQ ID NO: 121; pRS426.GPD-ald-GPDt, also referred to herein as US Pat. Appl. Publ. No. 2008). Digested with AscI and SfiI enzymes, thereby cleaving the GPD promoter and the ald coding region. To add an AscI site at the 5 ′ end and a SpeI site at the 3 ′ end using 5 ′ primer OT1068 and 3 ′ primer OT1067 (SEQ ID NO: 123 and 124), a TDH3 promoter fragment derived from pNY8 (SEQ ID NO: 122 ) Was PCR amplified. The AscI / SfiI digested pNY8 vector fragment was ligated with the AscI and SpeI digested TDH3 promoter PCR product, and the SpeI-SfiI fragment containing the codon optimized kivD coding region was obtained from the vector pKivD-DNA2.0. Isolated. The vector pLH467 (pRS426 :: PTDH3-kivDy-TDH3t) was generated by three ligations. pLH467 was confirmed by restriction mapping and sequencing.

pLH435(pRS425::PGPM1−Hadhy−ADH1t)は、参照により本明細書に援用される米国仮特許出願第61/058,970号明細書の実施例3に記載されるベクターpRS425::GPM−sadB(配列番号78)から得られた。pRS425::GPM−sadBは、GPM1プロモーター(配列番号72)、アクロモバクター・キシロソキシダンス(Achromobacter xylosoxidans)のブタノールデヒドロゲナーゼに由来するコード領域(sadB;DNA配列番号69;タンパク質配列番号70:米国特許出願公開第2009/0269823号明細書に開示されている)、およびADH1ターミネーター(配列番号73)を含むキメラ遺伝子を有するpRS425ベクター(ATCC No.77106)である。pRS425::GPMp−sadBは、sadBコード領域の5’および3’末端においてそれぞれBbvIおよびPacI部位を含む。プライマーOT1074およびOT1075(配列番号126および127)を用いた部位特異的突然変異誘発法によって、NheI部位をsadBコード領域の5’末端に付加して、ベクターpRS425−GPMp−sadB−NheIを生成し、それを配列決定によって確認した。pRS425::PGPM1−sadB−NheIをNheIおよびPacIで消化して、sadBコード領域を除外し、ベクターpHadhy−DNA2.0に由来するコドン最適化されたHADHコード領域を含むNheI−PacI断片とライゲートして、pLH435を生成した。   pLH435 (pRS425 :: PGPM1-Hadhy-ADH1t) is the vector pRS425 :: GPM-sadB described in Example 3 of US Provisional Patent Application No. 61 / 058,970, incorporated herein by reference. (SEQ ID NO: 78). pRS425 :: GPM-sadB is a coding region derived from the butanol dehydrogenase of the GPM1 promoter (SEQ ID NO: 72), Achromobacter xylosoxidans (sadB; DNA SEQ ID NO: 69; protein SEQ ID NO: 70: US patent) And the pRS425 vector (ATCC No. 77106) having a chimeric gene containing the ADH1 terminator (SEQ ID NO: 73). pRS425 :: GPMp-sadB contains BbvI and PacI sites at the 5 'and 3' ends of the sadB coding region, respectively. By site-directed mutagenesis using primers OT1074 and OT1075 (SEQ ID NOs: 126 and 127), a NheI site was added to the 5 ′ end of the sadB coding region to generate the vector pRS425-GPPMp-sadB-NheI; It was confirmed by sequencing. pRS425 :: PGPM1-sadB-NheI is digested with NheI and PacI to exclude the sadB coding region and ligate with the NheI-PacI fragment containing the codon-optimized HADH coding region from vector pHadhy-DNA2.0. PLH435 was generated.

単一のベクター中でKivDおよびHADH発現カセットを組み合わせるために、酵母ベクターpRS411(ATCC No.87474)を、SacIおよびNotIで消化し、3通りのライゲーション反応において、PGPM1−Hadhy−ADH1tカセットを含むpLH435に由来するSalI−NotI断片とともに、PTDH3−kivDy−TDH3tカセットを含むpLH467に由来するSacI−SalI断片とライゲートした。これにより、ベクターpRS411::PTDH3−kivDy−PGPM1−Hadhy(pLH441)が生成され、それを制限マッピングによって確認した。   To combine the KivD and HADH expression cassettes in a single vector, the yeast vector pRS411 (ATCC No. 87474) was digested with SacI and NotI and pLH435 containing the PGPM1-Hadhy-ADH1t cassette in three ligation reactions. Was ligated with the SacI-SalI fragment derived from pLH467 containing the PTDH3-kivDy-TDH3t cassette together with the SalI-NotI fragment derived from. This generated the vector pRS411 :: PTDH3-kivDy-PGPM1-Hadhy (pLH441), which was confirmed by restriction mapping.

低級イソブタノール経路における全ての3つの遺伝子:ilvD、kivDy、およびHadhyのための同時発現ベクターを生成するために、IlvD遺伝子の供給源として、米国特許出願公開第2010/0081154号明細書に記載されるpRS423 FBA ilvD(Strep)(配列番号128)を使用した。このシャトルベクターは、大腸菌(E.coli)における維持のためのF1複製起点(nt 1423〜1879)および酵母における複製のための2ミクロンの起点(nt 8082〜9426)を含む。ベクターは、FBA1プロモーター(nt 2111〜3108;配列番号120)およびFBAターミネーター(nt 4861〜5860;配列番号129)を有する。さらに、ベクターは、酵母における選択のためのHisマーカー(nt 504〜1163)および大腸菌(E.coli)における選択のためのアンピシリン耐性マーカー(nt 7092〜7949)を有する。ミュータンス連鎖球菌(Streptococcus mutans)UA159(ATCC No.700610)に由来するilvDコード領域(nt 3116〜4828;配列番号115;タンパク質配列番号116)は、FBAプロモーターとFBAターミネーターとの間にあり、発現のためのキメラ遺伝子を形成する。さらに、ilvDコード領域(nt 4829〜4849)に融合されたlumioタグがある。   To generate a co-expression vector for all three genes in the lower isobutanol pathway: ilvD, kivDy, and Hadhy, described in US 2010/0081154 as a source of the IlvD gene. PRS423 FBA ilvD (Strep) (SEQ ID NO: 128) was used. This shuttle vector contains an F1 origin of replication (nt 1423-1879) for maintenance in E. coli and a 2 micron origin (nt 8082-9426) for replication in yeast. The vector has an FBA1 promoter (nt 2111-3108; SEQ ID NO: 120) and an FBA terminator (nt 4861-5860; SEQ ID NO: 129). In addition, the vector has a His marker (nt 504-1163) for selection in yeast and an ampicillin resistance marker (nt 7092-7949) for selection in E. coli. The ilvD coding region (nt 3116-4828; SEQ ID NO: 115; protein SEQ ID NO: 116) derived from Streptococcus mutans UA159 (ATCC No. 700610) is between the FBA promoter and the FBA terminator and is expressed Form a chimeric gene for In addition, there is a lumio tag fused to the ilvD coding region (nt 4829-4849).

第1の工程は、SacIおよびSacII(SacII部位はT4 DNAポリメラーゼを用いて平滑末端化された)を用いて、pRS423 FBA ilvD(Strep)(pRS423−FBA(SpeI)−IlvD(ミュータンス連鎖球菌(Streptococcus mutans))−Lumioとも呼ばれる)を線状化して、9,482bpの全長を有するベクターを得ることであった。第2の工程は、SacIおよびKpnI(KpnI部位はT4 DNAポリメラーゼを用いて平滑末端化された)を用いて、kivDy−hADHyカセットをpLH441から単離し、6,063bpの断片を得ることであった。この断片を、pRS423−FBA(SpeI)−IlvD(ミュータンス連鎖球菌(Streptococcus mutans))−Lumioに由来する9,482bpのベクター断片とライゲートした。これにより、ベクターpLH468(pRS423::PFBA1−ilvD(Strep)Lumio−FBA1t−PTDH3−kivDy−TDH3t−PGPM1−hadhy−ADH1t)が生成され、それを、制限マッピングおよび配列決定によって確認した。   The first step is to use pRS423 FBA ilvD (Strep) (pRS423-FBA (SpeI) -IlvD (mutans streptococci ( Streptococcus mutans)) — also called Lumio) was linearized to obtain a vector having a total length of 9,482 bp. The second step was to isolate the kivDy-hADHy cassette from pLH441 using SacI and KpnI (the KpnI site was blunted using T4 DNA polymerase) to obtain a 6,063 bp fragment. . This fragment was ligated with a 9,482 bp vector fragment derived from pRS423-FBA (SpeI) -IlvD (Streptococcus mutans) -Lumio. This generated the vector pLH468 (pRS423 :: PFBA1-ilvD (Strep) Lumio-FBA1t-PTDH3-kivDy-TDH3t-PGPM1-hadhy-ADH1t), which was confirmed by restriction mapping and sequencing.

pLH532の作成
pLH532プラスミド(配列番号130)を、酵母中のALSおよびKARIの発現のために作成した。pLH532は、以下のキメラ遺伝子:1)CUP1プロモーター(配列番号139)、枯草菌(Bacillus subtilis)に由来するアセト乳酸シンターゼコード領域(AlsS;配列番号137;タンパク質配列番号138)およびCYC1ターミネーター2(配列番号133);2)ILV5プロモーター(配列番号134)、Pf5.IlvCコード領域(配列番号132)およびILV5ターミネーター(配列番号135);ならびに3)FBA1プロモーター(配列番号136)、S.セレヴィシエ(S.cerevisiae)KARIコード領域(ILV5;配列番号131);およびCYC1ターミネーターを含むpHR81ベクター(ATCC No.87541)である。
Generation of pLH532 The pLH532 plasmid (SEQ ID NO: 130) was generated for the expression of ALS and KARI in yeast. pLH532 consists of the following chimeric genes: 1) CUP1 promoter (SEQ ID NO: 139), acetolactate synthase coding region derived from Bacillus subtilis (AlsS; SEQ ID NO: 137; protein SEQ ID NO: 138) and CYC1 terminator 2 (sequence) No. 133); 2) ILV5 promoter (SEQ ID NO: 134), Pf5. The IlvC coding region (SEQ ID NO: 132) and the ILV5 terminator (SEQ ID NO: 135); and 3) the FBA1 promoter (SEQ ID NO: 136), S. A pHR81 vector (ATCC No. 87541) containing the S. cerevisiae KARI coding region (ILV5; SEQ ID NO: 131); and the CYC1 terminator.

Pf5.IlvCコード領域は、参照により本明細書に援用される米国特許出願公開第2009/0163376号明細書に記載された、蛍光菌(Pseudomonas fluorescens)に由来するKARIをコードする配列である。   Pf5. The IlvC coding region is a sequence encoding KARI derived from Pseudomonas fluorescens described in US Patent Application Publication No. 2009/0163376, which is incorporated herein by reference.

Pf5.IlvCコード領域を、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)における発現のために最適化されたコドンに基づいて、DNA2.0,Inc.(Menlo Park,CA;配列番号132)によって合成した。   Pf5. The IlvC coding region was derived from DNA 2.0, Inc., based on codons optimized for expression in Saccharomyces cerevisiae. (Menlo Park, CA; SEQ ID NO: 132).

pYZ090の作成
pYZ090(配列番号1)は、pHR81(ATCC No.87541)骨格をベースとし、ALSの発現のために、酵母CUP1プロモーター(nt 2〜449)、続いてCYC1ターミネーター(nt 2181〜2430)から発現される枯草菌(Bacillus subtilis)に由来するalsS遺伝子のコード領域(nt位置457〜2172)を有するキメラ遺伝子、およびKARIの発現のために、酵母ILV5プロモーター(2433〜3626)、続いてILV5ターミネーター(nt 4682〜5304)から発現される乳酸連鎖球菌(Lactococcus lactis)に由来するilvC遺伝子のコード領域(nt 3634〜4656)を有するキメラ遺伝子を含むように作成される。
Generation of pYZ090 pYZ090 (SEQ ID NO: 1) is based on the pHR81 (ATCC No. 87541) backbone and for expression of ALS, the yeast CUP1 promoter (nt 2-449), followed by the CYC1 terminator (nt 2181-2430) A chimeric gene with the coding region of the alsS gene from Bacillus subtilis (nt positions 457 to 2172) expressed from, and for expression of KARI, the yeast ILV5 promoter (2433 to 3626), followed by ILV5 Created to contain a chimeric gene having the coding region (nt 3634-4656) of the ilvC gene derived from Lactococcus lactis expressed from a terminator (nt 46682-5304) It is.

pYZ067の作成
pYZ067を、以下のキメラ遺伝子:1)ジヒドロキシ酸デヒドラターゼ(DHAD)の発現のために、酵母FBA1プロモーター(nt 1161〜2250)、続いてFBAターミネーター(nt 4005〜4317)から発現されるミュータンス連鎖球菌(S.mutans)UA159に由来するilvD遺伝子のコード領域(nt位置2260〜3971)、2)アルコールデヒドロゲナーゼの発現のために、酵母GPMプロモーター(nt 5819〜6575)、続いてADH1ターミネーター(nt 4356〜4671)から発現されるウマ肝臓ADHのためのコード領域(nt 4680〜5807)、および3)ケトイソ吉草酸デカルボキシラーゼの発現のために、酵母TDH3プロモーター(nt 8830〜9493)、続いてTDH3ターミネーター(nt 5682〜7161)から発現される乳酸連鎖球菌(Lactococcus lactis)に由来するKivD遺伝子のコード領域(nt 7175〜8821)を含むように作成した。
Generation of pYZ067 pYZ067 is a murine expressed from the yeast FBA1 promoter (nt 1161-2250) followed by an FBA terminator (nt 4005-4317) for expression of the following chimeric gene: 1) dihydroxy acid dehydratase (DHAD). The coding region of the ilvD gene from S. mutans UA159 (nt positions 2260-3971), 2) for expression of alcohol dehydrogenase, the yeast GPM promoter (nt 5819-6575), followed by the ADH1 terminator ( nt 4356-4671), the coding region for horse liver ADH (nt 4680-5807), and 3) the expression of ketoisovalerate decarboxylase for the yeast TDH3 promoter (nt 8830-9493), followed by the coding region (nt 7175-8821) of the KivD gene derived from Lactococcus lactis expressed from the TDH3 terminator (nt 5682-7161).

pRS423::CUP1−alsS+FBA−budAおよびpRS426::FBA−budC+GPM−sadBおよびpLH475−Z4B8の作成
pRS423::CUP1−alsS+FBA−budAおよびpRS426::FBA−budC+GPM−sadBおよびpLH475−Z4B8の作成が、参照により本明細書に援用される米国特許出願公開第2009/0305363号明細書に記載されている。
pRS423 :: CUP1-alsS + FBA-budA and pRS426 :: FBA-budC + GPM-sadB and pLH475-Z4B8 are created It is described in US Patent Application Publication No. 2009/0305363, which is incorporated herein by reference.

サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)株PNY2242の作成
株PNY2242を、PNY1507(上記)からいくつかの工程で作成した。まず、FBA1プロモーター、alsSコード領域、およびCYC1ターミネーターを含むキメラ遺伝子を、TRX1遺伝子の上流の染色体XIIに組み込んだ。修飾された遺伝子座の配列を、配列番号196として示す。次に、ウマ肝臓アルコールデヒドロゲナーゼをコードする遺伝子の2つのコピーを、染色体VIIおよびXVIに組み込んだ。染色体VIIにおいて、PDC1プロモーター、hADHコード領域、およびADH1ターミネーターを含むキメラ遺伝子を、fra2Δ遺伝子座に入れた(FRA2の元の欠失が上述されている)。修飾された遺伝子座の配列を、配列番号197として示す。染色体XVIにおいて、PDC5プロモーター、hADHコード領域、およびADH1ターミネーターを含むキメラ遺伝子を、長期反復要素(long term repeat element)YPRCデルタ15が元々占める領域に組み込んだ。修飾された遺伝子座の配列を、配列番号198として示す。次に、天然遺伝子YMR226cおよびALD6を欠失させた。YMR226cの消失は、コード領域のみの無瘢痕欠失であった。修飾された遺伝子座の配列を、配列番号199として示す。上流の配列のALD6コード領域プラス700bpを、CRE−loxで媒介されるマーカー除去(上記の方法)を用いて欠失させ、それによって、得られる遺伝子座は、1つのloxP部位を含む。修飾された遺伝子座の配列を、配列番号200として示す。最後に、プラスミドを、KARI(pLH702、配列番号201)およびDHAD(pYZ067DkivDDhADH、配列番号202)の発現のために株に導入し、株PNY2242を得た。
Creation of Saccharomyces cerevisiae strain PNY2242 Strain PNY2242 was created from PNY1507 (above) in several steps. First, a chimeric gene containing an FBA1 promoter, an alsS coding region, and a CYC1 terminator was integrated into chromosome XII upstream of the TRX1 gene. The sequence of the modified locus is shown as SEQ ID NO: 196. Next, two copies of the gene encoding horse liver alcohol dehydrogenase were integrated into chromosomes VII and XVI. In chromosome VII, a chimeric gene containing the PDC1 promoter, hADH coding region, and ADH1 terminator was placed in the fra2Δ locus (the original deletion of FRA2 has been described above). The sequence of the modified locus is shown as SEQ ID NO: 197. In chromosome XVI, a chimeric gene containing the PDC5 promoter, the hADH coding region, and the ADH1 terminator was integrated into the region originally occupied by the long term repeat element YPRCdelta15. The sequence of the modified locus is shown as SEQ ID NO: 198. Next, the native genes YMR226c and ALD6 were deleted. The disappearance of YMR226c was a scarless deletion of only the coding region. The sequence of the modified locus is shown as SEQ ID NO: 199. The upstream sequence of the ALD6 coding region plus 700 bp is deleted using CRE-lox mediated marker removal (as described above), whereby the resulting locus contains one loxP site. The sequence of the modified locus is shown as SEQ ID NO: 200. Finally, the plasmid was introduced into the strain for expression of KARI (pLH702, SEQ ID NO: 201) and DHAD (pYZ067DkivDDhADH, SEQ ID NO: 202), resulting in strain PNY2242.

組み換え微生物がイソブタノールを生成する場合、特定の実施形態において、微生物は、より高い比生産性を示す。さらに、体積速度が約50%だけ向上された。   When the recombinant microorganism produces isobutanol, in certain embodiments, the microorganism exhibits a higher specific productivity. Furthermore, the volume velocity was improved by about 50%.

理論によって制約されるのを望むものではないが、本明細書に記載される方法は、生成物アルコールの生成収率が向上された抽出発酵方法を提供すると考えられる。上述したように、微生物による発酵を用いたアルコール生成は、微生物のアルコール毒性閾値のため非効率になり得る。ある実施形態において、本明細書の方法は、生成物アルコールを、微生物に対する毒性の低い物質へと転化する手段を提供する。例えば、生成物アルコールは、カルボン酸とともにアルコールをエステル化し、それによって、微生物に対する毒性の低いアルコールエステルを生成する触媒の存在下で、カルボン酸と接触され得る。さらに、生成物アルコールからのアルコールエステルの生成は、発酵培地中のより低濃度の生成物アルコールをもたらす。生成物アルコールの濃度が低下されると、微生物に対する生成物アルコールの毒性作用が最小限に抑えられるため、生成物アルコールの生成収率が向上される。   While not wishing to be bound by theory, it is believed that the process described herein provides an extractive fermentation process with improved product alcohol yield. As mentioned above, alcohol production using fermentation by microorganisms can be inefficient due to the alcohol toxicity threshold of microorganisms. In certain embodiments, the methods herein provide a means to convert the product alcohol into a material that is less toxic to microorganisms. For example, the product alcohol can be contacted with the carboxylic acid in the presence of a catalyst that esterifies the alcohol with the carboxylic acid, thereby producing an alcohol ester that is less toxic to microorganisms. Furthermore, the production of alcohol esters from the product alcohol results in a lower concentration of product alcohol in the fermentation medium. When the concentration of product alcohol is reduced, the product alcohol yield is improved because the toxic effects of product alcohol on microorganisms are minimized.

カルボン酸は抽出剤として働き得、アルコールエステルは抽出剤中に分離し得る。しかしながら、抽出剤の分配係数は、脂質の汚染によって低下され得る。抽出剤の分配係数の低下を抑えるために、発酵培地中に存在する脂質が抽出剤に転化され、次に、脂質濃度が最小限に抑えられ得る。ある実施形態において、本明細書の方法は、脂質をカルボン酸へと触媒により加水分解することによって、原料またはバイオマス中に存在する脂質を抽出剤へと転化する手段を提供する。この加水分解によって生成されるカルボン酸は、抽出剤として働き得、または生成物アルコールとともにエステル化されてアルコールエステルが形成され得る。したがって、本明細書に記載される方法は、抽出剤の分配係数を保つための手段(例えば、脂質加水分解)ならびに生成物アルコールの毒性作用を最小限に抑えるための手段(例えば、生成物アルコールのエステル化)を提供する。   The carboxylic acid can act as an extractant and the alcohol ester can be separated into the extractant. However, the partition coefficient of the extractant can be reduced by lipid contamination. In order to suppress the reduction of the extractant's partition coefficient, the lipid present in the fermentation medium can be converted to extractant and then the lipid concentration can be minimized. In certain embodiments, the methods herein provide a means to convert lipids present in the feedstock or biomass into extractants by catalytic hydrolysis of the lipids to carboxylic acids. The carboxylic acid produced by this hydrolysis can act as an extractant or can be esterified with the product alcohol to form an alcohol ester. Thus, the methods described herein provide means for maintaining the partition coefficient of the extractant (eg, lipid hydrolysis) as well as means for minimizing the toxic effects of the product alcohol (eg, product alcohol). Esterification).

カルボン酸が、発酵槽に供給され、または発酵槽に供給される脂質(例えば、バイオマス)から加水分解によって誘導され得る。カルボン酸の量は、有機相および水相を含む二相混合物を形成するのに十分である必要がある。すなわち、適切な濃度のカルボン酸(すなわち、抽出剤)が発酵ブロスと接触し、二相混合物を形成する。発酵ブロス中で形成されるアルコールエステルは、優先的に有機相中に分離し、その理由は、これらのエステルが、水相の平衡濃度を超える濃度で形成されるためである。アルコールエステル含有有機相は、発酵ブロスから分離され得、生成物アルコールは、有機相から回収され得、抽出剤は、発酵槽に再利用され得る。   Carboxylic acids can be supplied to the fermentor or derived from the lipid (eg, biomass) supplied to the fermentor by hydrolysis. The amount of carboxylic acid needs to be sufficient to form a biphasic mixture comprising an organic phase and an aqueous phase. That is, the appropriate concentration of carboxylic acid (ie, extractant) is contacted with the fermentation broth to form a two-phase mixture. The alcohol esters that are formed in the fermentation broth preferentially separate into the organic phase because these esters are formed at concentrations that exceed the equilibrium concentration of the aqueous phase. The alcohol ester-containing organic phase can be separated from the fermentation broth, the product alcohol can be recovered from the organic phase, and the extractant can be recycled to the fermenter.

さらに、本発明の様々な実施形態を上に説明してきたが、それらは例として示されたに過ぎず、限定するものではないことを理解されたい。本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに本発明の形態および細部の様々な変更を行うことができることが、関連技術の当業者に明らかであろう。したがって、本発明の広さおよび範囲は、上述した例示的実施形態のいずれによって限定されるものでもなく、以下の特許請求の範囲およびそれらの均等物のみにしたがって規定されるものである。   Moreover, while various embodiments of the invention have been described above, it should be understood that they have been presented by way of example only and not limitation. It will be apparent to those skilled in the relevant art that various modifications can be made in the form and details of the invention without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the breadth and scope of the present invention is not limited by any of the above-described exemplary embodiments, but is defined only in accordance with the following claims and their equivalents.

本明細書に記載される全ての刊行物、特許および特許出願は、本発明が関する技術分野の当業者の技能のレベルを示し、それぞれの個々の刊行物、特許または特許出願が参照により援用されることが具体的にかつ個々に示されているのと同程度に、参照により本明細書に援用される。   All publications, patents and patent applications mentioned in this specification are indicative of the level of skill of those skilled in the art to which this invention pertains, and each individual publication, patent or patent application is incorporated by reference. To the same extent as specifically and individually indicated herein by reference.

以下の非限定的な実施例は、本発明をさらに例示する。以下の実施例は、原料としてのトウモロコシおよびカルボン酸としてのCOFAを含むが、本発明から逸脱せずに、他のバイオマス源を原料に使用することができ、COFA以外の酸がカルボン酸として働き得ることを理解されたい。さらに、以下の実施例は、ブタノールおよびブチルエステルの生成を含むが、本発明から逸脱せずに、エタノールを含む他のアルコール、およびアルコールエステルが生成され得る。   The following non-limiting examples further illustrate the present invention. The following examples include corn as the raw material and COFA as the carboxylic acid, but other biomass sources can be used as the raw material without departing from the invention, and acids other than COFA serve as the carboxylic acid. Please understand that you get. In addition, the following examples include the production of butanol and butyl esters, but other alcohols, including ethanol, and alcohol esters can be produced without departing from the invention.

本明細書において使用される際、使用される略語の意味は以下のとおりであった:「g」はグラムを意味し、「kg」はキログラムを意味し、「L」はリットルを意味し、「mL」はミリリットルを意味し、「μL」はマイクロリットルを意味し、「mL/L」はミリリットル/リットルを意味し、「mL/分」はミリリットル/分を意味し、「DI」は脱イオン化されていることを意味し、「uM」はマイクロメートルを意味し、「nm」はナノメートルを意味し、「w/v」は重量/体積を意味し、「OD」は光学密度を意味し、「OD600」は600nMの波長における光学密度を意味し、「dcw」は乾燥菌体重量を意味し、「rpm」は毎分回転数を意味し、「℃」は摂氏温度を意味し、「℃/分」は摂氏温度/分を意味し、「slpm」は標準リットル/分を意味し、「ppm」は百万分率を意味し、「pdc」はピルビン酸デカルボキシラーゼ酵素を意味し、後ろに酵素番号が付く。 As used herein, the meanings of the abbreviations used were as follows: “g” means gram, “kg” means kilogram, “L” means liter, “ML” means milliliters, “μL” means microliters, “mL / L” means milliliters / liter, “mL / minute” means milliliters / minute, and “DI” means depleted. Means ionized, “uM” means micrometer, “nm” means nanometer, “w / v” means weight / volume, “OD” means optical density “OD 600 ” means optical density at a wavelength of 600 nM, “dcw” means dry cell weight, “rpm” means number of revolutions per minute, “° C.” means degree Celsius. , "° C / min" means Celsius temperature / min, “slpm” means standard liters per minute, “ppm” means parts per million, “pdc” means pyruvate decarboxylase enzyme, followed by the enzyme number.

一般的な方法
シードフラスコ増殖(Seed Flask Growth)
pdc1が欠損した、pdc5が欠損した、およびpdc6が欠損した、炭水化物源からイソブタノールを生成するように改変されたサッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)株を、凍結された培地からのシードフラスコ中で0.55〜1.1g/L dcw(OD600 1.3〜2.6−Thermo Helios α Thermo Fisher Scientific Inc.,Waltham,Massachusetts)まで増殖させた。培地を、300rpmで回転する培養器中、23〜26℃で増殖させた。凍結した培地を−80℃で予め貯蔵した。第1のシードフラスコ培地の組成は以下のとおりであった:
3.0〜5.0g/Lのデキストロース
3.0〜3.5g/Lの無水エタノール
3.7g/LのForMedium(商標)Synthetic Complete Amino Acid(Kaiser)Drop−Out:HISなし、URAなし(参照番号DSCK162CK)
アミノ酸を含まない6.7g/LのDifco Yeast Nitrogen Base(番号291920)。
General Method Seed Flask Growth (Seed Flash Growth)
Saccharomyces cerevisiae strains modified to produce isobutanol from carbohydrate sources, dpc1 deficient, pdc5 deficient, and pdc6 deficient, were seeded in seed flasks from frozen medium. Growing to .55-1.1 g / L dcw (OD 600 1.3-2.6-Thermo Helios α Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, Massachusetts). The medium was grown at 23-26 ° C. in an incubator rotating at 300 rpm. The frozen medium was pre-stored at -80 ° C. The composition of the first seed flask medium was as follows:
3.0-5.0 g / L dextrose 3.0-3.5 g / L absolute ethanol 3.7 g / L ForMedium ™ Synthetic Complete Amino Acid (Kaiser) Drop-Out: No HIS, No URA ( Reference number DSCK162CK)
6.7 g / L Difco Yeast Nitrogen Base (No. 291920) without amino acids.

第1のシードフラスコ培地からの8〜12ミリリットルを、2Lのフラスコに移し、300rpmで回転する培養器中、30℃で増殖させた。第2のシードフラスコは、220mLの以下の培地を有する:
30.0g/Lのデキストロース
5.0g/Lの無水エタノール
3.7g/LのForMedium(商標)Synthetic Complete Amino Acid(Kaiser)Drop−Out:HISなし、URAなし(参照番号DSCK162CK)
アミノ酸を含まない6.7g/LのDifco Yeast Nitrogen Base(番号291920)
pH5.5〜6.0に滴定された0.2MのMES緩衝液。
8-12 milliliters from the first seed flask medium was transferred to a 2 L flask and grown at 30 ° C. in an incubator rotating at 300 rpm. The second seed flask has 220 mL of the following medium:
30.0 g / L dextrose 5.0 g / L absolute ethanol 3.7 g / L ForMedium ™ Synthetic Complete Amino Acid (Kaiser) Drop-Out: no HIS, no URA (reference number DSCK162CK)
6.7 g / L Difco Yeast Nitrogen Base without amino acid (No. 291920)
0.2 M MES buffer titrated to pH 5.5-6.0.

培地を、0.55〜1.1g/L dcw(OD600 1.3〜2.6)で増殖させた。200g/Lのペプトンおよび100g/Lの酵母抽出物を含有するさらなる30mLの溶液を、この細胞濃縮物に加えた。次に、さらなる250〜300mLの0.2uMのろ過滅菌されたHD OCENOL(登録商標)90/95オレイルアルコール(Cognis,Monheim,DE)をフラスコに加えた。4g/L dcw超(OD600>10)まで培地を増殖させ続けてから、採取し、発酵に加えた。 The medium was grown at 0.55-1.1 g / L dcw (OD 600 1.3-2.6). An additional 30 mL solution containing 200 g / L peptone and 100 g / L yeast extract was added to the cell concentrate. Next, an additional 250-300 mL of 0.2 uM filter sterilized HD OCENOL® 90/95 oleyl alcohol (Cognis, Monheim, DE) was added to the flask. Medium was continued to grow to> 4 g / L dcw (OD 600 > 10) before being harvested and added to the fermentation.

発酵の調製
初期の発酵槽の調製
ガラスの被覆された2Lの発酵槽(Sartorius AG,Goettingen,Germany)に、家庭用水を、66%の液化重量になるまで投入した。pHプローブ(Hamilton Easyferm Plus K8、部品番号:238627、Hamilton Bonaduz AG,Bonaduz,Switzerland)を、Sartorius DCU−3 Control Tower Calibrationメニューによって較正した。pH=7でゼロ較正を行った。pH=4でスパン較正を行った。次に、プローブを、ステンレス鋼のヘッドプレートを通して発酵槽に入れた。溶解された酸素プローブ(pOプローブ)も、ヘッドプレートを通して発酵槽に入れた。栄養、シード培地、抽出溶媒、および基剤を送達するのに使用される管をヘッドプレートに取り付け、端部に箔を被せた(foil)。発酵槽全体をSteris(Steris Corporation,Mentor,Ohio)オートクレーブに入れ、液体サイクル中で30分間滅菌した。
Fermentation Preparation Initial Fermenter Preparation A glass-coated 2 L fermenter (Sartorius AG, Goettingen, Germany) was charged with domestic water to a liquefied weight of 66%. A pH probe (Hamilton Easyferm Plus K8, part number: 238627, Hamilton Bondadz AG, Bondaduz, Switzerland) was calibrated by the Sartorius DCU-3 Control Tower Calibration menu. Zero calibration was performed at pH = 7. Span calibration was performed at pH = 4. The probe was then placed into the fermentor through a stainless steel head plate. A dissolved oxygen probe (pO 2 probe) was also placed in the fermentor through the head plate. Tubes used to deliver nutrients, seed medium, extraction solvent, and base were attached to the head plate and foiled at the ends. The entire fermentor was placed in a Steris (Steris Corporation, Mentor, Ohio) autoclave and sterilized in a liquid cycle for 30 minutes.

発酵槽をオートクレーブから取り出し、ロードセル上に設置した。ジャケット水供給および戻り配管を、それぞれ家庭用水および排水管(clean drain)に連結した。流入水および流出水の配管を冷却する凝縮器を、7℃で運転される6Lの再循環温度浴に連結した。発酵槽からのガスを移送する通気管路を、Thermo質量分析計(Prima dB,Thermo Fisher Scientific Inc.,Waltham,Massachusetts)に連結された移送管路に連結した。スパージャ管路をガス供給管路に連結した。栄養、抽出溶媒、シード培地、および基剤を加えるための管を、ポンプを通して配管し(plumb)、またはしっかりと固定した。   The fermenter was removed from the autoclave and placed on the load cell. The jacket water supply and return piping were connected to domestic water and clean drain, respectively. A condenser for cooling the incoming and outgoing water lines was connected to a 6 L recirculation temperature bath operating at 7 ° C. A vent line for transferring gas from the fermentor was connected to a transfer line connected to a Thermo mass spectrometer (Prima dB, Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, Massachusetts). The sparger line was connected to the gas supply line. Tubes for adding nutrients, extraction solvent, seed medium, and base were plumbed through the pump or secured.

発酵槽温度を、熱電対および家庭用水循環ループを用いて55℃に制御した。湿潤したトウモロコシの実(#2イエローデント)を、1.0mmのふるいを備えたハンマーミルを用いて磨砕し、次に、得られた、磨砕された全粒トウモロコシの実を、29〜30%(乾燥トウモロコシ固体重量)の液化反応塊の投入量で発酵槽に加えた。   The fermenter temperature was controlled at 55 ° C. using a thermocouple and a domestic water circulation loop. Wet corn nuts (# 2 yellow dent) are ground using a hammer mill equipped with a 1.0 mm sieve, and the resulting ground whole corn nuts are then 30% (dry corn solid weight) was added to the fermentor at a charge of liquefied reaction mass.

液化前のリパーゼ処理
リパーゼ酵素原液を、最終的なリパーゼ濃度が10ppmになるように発酵槽に加えた。発酵槽を、55℃、300rpm、および0.3slpmのN重層(overlay)で6時間超にわたって保持した。リパーゼ処理が完了した後、後述されるように液化を行った(液化)。
Lipase treatment before liquefaction The lipase enzyme stock solution was added to the fermentor so that the final lipase concentration was 10 ppm. The fermentor was held at 55 ° C., 300 rpm, and 0.3 slpm N 2 overlay for over 6 hours. After the lipase treatment was completed, liquefaction was performed as described later (liquefaction).

液化
滅菌した家庭用Nをスパージャによって0.3slpmで加えつつ、発酵槽を300〜1200rpmで混合しながら、α−アミラーゼを、その仕様書どおりに発酵槽に加えた。温度設定点を、55℃から85℃に変化させた。温度が80℃を超える場合、液化調理時間を開始し、液化サイクルを、90〜120分間80℃超に保持した。液化サイクルが完了した後、発酵槽温度設定点を、30℃の発酵温度に設定した。化学的消泡剤を加えずに発泡を防ぐために、Nをスパージャからヘッドスペースへと向け直した。
While applying household N 2 liquefied sterilized 0.3slpm by sparger, while mixing fermentor 300~1200Rpm, the α- amylase was added to the fermentor to its specifications as expected. The temperature set point was changed from 55 ° C to 85 ° C. If the temperature exceeded 80 ° C, the liquefaction cooking time was started and the liquefaction cycle was held above 80 ° C for 90-120 minutes. After the liquefaction cycle was completed, the fermentor temperature set point was set to a fermentation temperature of 30 ° C. N 2 was redirected from the sparger to the headspace to prevent foaming without adding a chemical defoamer.

液化後のリパーゼ処理
液化サイクルが完了した後(液化)、発酵槽温度を30℃の代わりに55℃に設定した。必要に応じて酸または塩基のボーラス添加を行うことによって、pHをpH=5.8に手作業で制御した。リパーゼ酵素原液を、最終的なリパーゼ濃度が10ppmになるように発酵槽に加えた。発酵槽を、55℃、300rpm、および0.3slpmのN重層で6時間超にわたって保持した。リパーゼ処理が完了した後、発酵槽温度を30℃に設定した。
Lipase treatment after liquefaction After the liquefaction cycle was completed (liquefaction), the fermenter temperature was set to 55 ° C instead of 30 ° C. The pH was manually controlled to pH = 5.8 by adding an acid or base bolus as needed. The lipase enzyme stock solution was added to the fermentor so that the final lipase concentration was 10 ppm. The fermentor was held at 55 ° C., 300 rpm, and 0.3 slpm N 2 bilayer for over 6 hours. After the lipase treatment was completed, the fermenter temperature was set to 30 ° C.

リパーゼの熱による失活処理(加熱殺菌処理方法)
発酵槽温度を、15分間より長く80℃超に保持して、リパーゼを失活させた。熱による失活処理が完了した後、発酵槽温度を30℃に設定した。
Inactivation treatment by heat of lipase (heat sterilization treatment method)
The fermenter temperature was held above 80 ° C. for longer than 15 minutes to deactivate the lipase. After the heat deactivation treatment was completed, the fermenter temperature was set to 30 ° C.

接種の前の栄養添加
接種の直前にエタノール(6.36mL/L、接種後の体積、200プルーフ、無水)を発酵槽に加えた。最終濃度が20mg/Lになるようにチアミンを加え、接種の直前に100mg/Lのニコチン酸も加えた。
Nutritional addition before inoculation Ethanol (6.36 mL / L, volume after inoculation, 200 proof, anhydrous) was added to the fermentor just prior to inoculation. Thiamine was added to a final concentration of 20 mg / L, and 100 mg / L nicotinic acid was also added immediately before inoculation.

接種の前のオレイルアルコールまたはトウモロコシ油脂肪酸の添加
接種の直後に1L/L(接種後の体積)のオレイルアルコールまたはトウモロコシ油脂肪酸を加えた。
Addition of oleyl alcohol or corn oil fatty acid before inoculation Immediately after inoculation, 1 L / L (volume after inoculation) of oleyl alcohol or corn oil fatty acid was added.

発酵作業
発酵槽の接種
を発酵槽に加えながら、発酵槽pOプローブをゼロに較正した。発酵槽pOプローブを、300rpmにおける滅菌空気スパージを用いてそのスパンに較正した。第2のシードフラスコが4g/L dcw超になった後、発酵槽に接種した。振とうフラスコを培養器/振とう器から5分間取り出して、オレイルアルコール相と水相との相分離を可能にした。水相(110mL)を滅菌した接種ボトルに移した。接種材料を、蠕動ポンプを通して発酵槽に注入した。
Fermentation Fermenter Inoculation The fermenter pO 2 probe was calibrated to zero while N 2 was added to the fermentor. The fermenter pO 2 probe was calibrated to its span using a sterile air sparge at 300 rpm. The fermenter was inoculated after the second seed flask exceeded 4 g / L dcw. The shake flask was removed from the incubator / shaker for 5 minutes to allow phase separation between the oleyl alcohol phase and the aqueous phase. The aqueous phase (110 mL) was transferred to a sterile inoculation bottle. The inoculum was injected into the fermentor through a peristaltic pump.

発酵槽の運転条件
発酵槽を、増殖および生成段階全体について30℃で運転した。pHを、酸を全く加えずに5.7〜5.9のpHから5.2の制御設定点まで低下させた。増殖および生成段階の残りでは、水酸化アンモニウムを用いて、pHをpH=5.2に制御した。増殖および生成段階の残りでは、無菌の空気を、スパージャを介して、0.3slpmで発酵槽に加えた。DCU−3 Control Box PID制御ループによって、撹拌制御のみを用いて、撹拌器を最小で300rpmに設定し、最大で2000rpmに設定して、pOを、3.0%に制御されるように設定した。a−アミラーゼ(グルコアミラーゼ)を加えることによって、液化トウモロコシマッシュの同時糖化発酵によってグルコースを供給した。でんぷんが糖化に利用できる限り、グルコースを過剰(1〜50g/L)に保った。
Fermenter operating conditions The fermentor was operated at 30 ° C for the entire growth and production phase. The pH was lowered from a pH of 5.7-5.9 to a control set point of 5.2 without any acid added. For the remainder of the growth and production phase, ammonium hydroxide was used to control the pH to pH = 5.2. For the remainder of the growth and production phase, sterile air was added to the fermentor at 0.3 slpm through a sparger. With the DCU-3 Control Box PID control loop, using only agitation control, set the stirrer to a minimum of 300 rpm, set to a maximum of 2000 rpm, and set pO 2 to be controlled to 3.0% did. Glucose was supplied by simultaneous saccharification and fermentation of liquefied corn mash by adding a-amylase (glucoamylase). As long as starch was available for saccharification, the glucose was kept in excess (1-50 g / L).

分析
ガスの分析
処理空気を、Thermo Prima(Thermo Fisher Scientific Inc.,Waltham,Massachusetts)質量分析計で分析した。これは、滅菌してから各発酵槽に加えたのと同じ処理空気であった。各発酵槽のオフガスを、同じ質量分析計で分析した。このThermo Prima dBは、毎週月曜の午前6:00に較正チェックを実行する機能を有する。較正チェックを、質量分析計に関連するGas Works v1.0(Thermo Fisher Scientific Inc.,Waltham,Massachusetts)ソフトウェアによってスケジューリングした。較正されるガスは以下のとおりであった:
Analysis of Analyzed Gas Treated air was analyzed with a Thermo Prima (Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, Massachusetts) mass spectrometer. This was the same treated air that was sterilized and added to each fermentor. The offgas of each fermentor was analyzed with the same mass spectrometer. The Thermo Primer dB has a function of executing a calibration check at 6:00 am every Monday. Calibration checks were scheduled by Gas Works v1.0 (Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, Massachusetts) software associated with the mass spectrometer. The gas to be calibrated was as follows:

Figure 2013535956
Figure 2013535956

二酸化炭素を、他の公知のボトル入りのガスを用いて、較正サイクル中5%および15%でチェックした。酸素を、他の公知のボトル入りのガスを用いて15%でチェックした。各発酵槽のオフガスの分析に基づいて、ストリッピングされたイソブタノール、消費された酸素、およびオフガスに吸入された二酸化炭素の量を、質量分析計のモル分率分析および発酵槽に入るガス流量(質量流制御装置)を用いて測定した。1時間当たりのガス速度を計算し、次に、発酵の間のその速度を積分した。   Carbon dioxide was checked at 5% and 15% during the calibration cycle using other known bottled gases. Oxygen was checked at 15% using other known bottled gases. Based on the analysis of offgas in each fermentor, the amount of stripped isobutanol, consumed oxygen, and carbon dioxide inhaled into the offgas, the mass fraction analysis of the mass spectrometer and the gas flow into the fermentor Measurement was performed using a (mass flow controller). The gas rate per hour was calculated and then integrated during the fermentation.

バイオマスの測定
0.08%のTrypan Blue溶液を、1×PBSによる、NaCl(VWR BDH8721−0)中の0.4%のTrypan Blueの1:5の希釈液から調製した。1.0mLの試料を、発酵槽から引き抜き、1.5mLのEppendorf遠心分離機管に入れ、Eppendorf,5415において、14,000rpmで5分間遠心分離した。遠心分離の後、上部の溶媒層を、20〜200μLのBioHitピペット先端を有するm200 Variable Channel BioHitピペットを用いて除去した。溶媒と水層との間の層を除去しないように注意した。溶媒層を除去してから、試料を、2700rpmに設定されたVortex−Genie(登録商標)を用いて再懸濁した。
Biomass Measurement A 0.08% Trypan Blue solution was prepared from a 1: 5 dilution of 0.4% Trypan Blue in NaCl (VWR BDH8721-0) with 1 × PBS. A 1.0 mL sample was withdrawn from the fermentor, placed in a 1.5 mL Eppendorf centrifuge tube, and centrifuged at 14,000 rpm for 5 minutes in an Eppendorf, 5415. After centrifugation, the upper solvent layer was removed using an m200 Variable Channel BioHit pipette with a 20-200 μL BioHit pipette tip. Care was taken not to remove the layer between the solvent and the aqueous layer. After removing the solvent layer, the sample was resuspended using Vortex-Genie® set at 2700 rpm.

血球計計数のための理想的な濃度を準備するために、一連の希釈が必要とされた。ODが10であった場合、理想的な量(20〜30)の細胞が平方当たり計数されるようにし得る0.5のODを得るために、1:20の希釈を行い得る。トウモロコシの固体による、希釈の不正確性を低下させるために、カットされた100〜1000μLのBioHitピペット先端を用いた複数回の希釈が必要とされた。先端が詰まるのを防いで開口を広げるために、約1cmを先端からカットした。1:20の最終的な希釈の場合、発酵試料および0.9%のNaCl溶液の初期の1:1の希釈液を調製した。次に、前の溶液の1:1の希釈液(すなわち、初期の1:1の希釈液)および0.9%のNaCl溶液(第2の希釈液)を生成した後、第2の希釈液およびTrypan Blue溶液の1:5の希釈液を生成した。試料を各希釈の間にボルテックスし、カットされた先端を0.9%のNaClおよびTrypan Blue溶液に入れてすすいだ。   A series of dilutions was required to prepare the ideal concentration for the hemacytometer count. If the OD was 10, a 1:20 dilution could be made to obtain an OD of 0.5 that would allow an ideal amount (20-30) of cells to be counted per square. Multiple dilutions with cut 100-1000 μL BioHit pipette tips were required to reduce dilution inaccuracies due to corn solids. In order to prevent the tip from becoming clogged and widen the opening, about 1 cm was cut from the tip. For a final dilution of 1:20, an initial 1: 1 dilution of the fermentation sample and 0.9% NaCl solution was prepared. Next, after producing a 1: 1 dilution of the previous solution (ie, the initial 1: 1 dilution) and a 0.9% NaCl solution (second dilution), the second dilution And 1: 5 dilutions of Trypan Blue solution. Samples were vortexed between each dilution and the cut tip was rinsed into 0.9% NaCl and Trypan Blue solution.

カバースリップを、血球計(Hausser Scientific Bright−Line 1492)の上部に注意深く入れた。2〜20μLのBioHitピペット先端を有するm20 Variable Channel BioHitピペットを用いて、アリコート(10μL)を、最終的なTrypan Blue希釈液から抜き取り、血球計に注入した。血球計を40倍の倍率のZeis Axioskop 40顕微鏡に設置した。中央の4分の1(center quadrant)を25個の方形に分割し、次に、両方のチャンバーにおける4隅および中央の方形(center square)を計数し、記録した。両方のチャンバーを計数した後、平均値を取り、希釈係数(20)を乗算し、次に血球計における中央の4分の1における方形の数の25を乗算し、次に計数された4分の1の体積である0.0001mLで除算した。この計算の合計は、mL当たりの細胞の数である。   The coverslip was carefully placed on top of a haemocytometer (Hauser Scientific Bright-Line 1492). An aliquot (10 μL) was withdrawn from the final Trypan Blue dilution and injected into the hemacytometer using an m20 Variable Channel BioHit pipette with a 2-20 μL BioHit pipette tip. The hemacytometer was placed on a Zeis Axioskop 40 microscope with a 40 × magnification. The center quadrant was divided into 25 squares, then the four corners and the center square in both chambers were counted and recorded. After counting both chambers, take the average value, multiply by the dilution factor (20), then multiply by the square number 25 in the middle quarter in the hemacytometer, then count the 4 minutes The volume was divided by 0.0001 mL, which is the volume of 1. The sum of this calculation is the number of cells per mL.

水相中の発酵生成物のLC分析
試料を処理の準備ができるまで冷蔵した。試料を、冷蔵から取り出して、室温にした(約1時間)。約300μLの試料を、100〜1000μLのBioHitピペット先端を有するm1000 Variable Channel BioHitピペットを用いて、0.2umの遠心分離機フィルター(Nanosep(登録商標)MFの改造されたナイロン遠心分離機フィルター)に移し、次にEppendorf,5415Cを用いて、14,000rpmで5分間遠心分離した。約200μLのろ過された試料を、ポリマーフィート(feet)とともに250μLのガラス容器挿入部(insert)を備えた1.8オートサンプラー容器に移した。PTFE隔壁を備えたねじ蓋を用いて容器に蓋をしてから、2700rpmに設定されたVortex−Genie(登録商標)を用いて試料をボルテックスした。
LC analysis of fermentation products in the aqueous phase Samples were refrigerated until ready for processing. Samples were removed from refrigeration and allowed to reach room temperature (approximately 1 hour). Approximately 300 μL of sample is transferred to a 0.2 um centrifuge filter (Nanosep® MF modified nylon centrifuge filter) using an m1000 Variable Channel BioHit pipette with a 100-1000 μL BioHit pipette tip. And then centrifuged for 5 min at 14,000 rpm using an Eppendorf, 5415C. Approximately 200 μL of the filtered sample was transferred to a 1.8 autosampler container equipped with a 250 μL glass container insert with polymer feet. The vessel was capped using a screw cap with a PTFE septum and the sample was vortexed using a Vortex-Genie® set at 2700 rpm.

次に、試料を、バイナリアイソクラティックポンプ、真空脱気装置、加熱されたカラム区画、サンプラー冷却システム、UV DAD検出器およびRI検出器を備えたAgilent 1200シリーズLCで実験した。使用されたカラムは、Bio−Rad Cation Hリフィル、30X4.6ガードカラムを備えたAminex HPX−87H,300 X 7.8であった。カラム温度は、0.01Nの硫酸の移動相を用いて、0.6mL/分の流量で40分間、40℃であった。結果を表1に示す。   The samples were then run on an Agilent 1200 series LC equipped with a binary isocratic pump, vacuum degasser, heated column compartment, sampler cooling system, UV DAD detector and RI detector. The column used was an Aminex HPX-87H, 300 × 7.8 with a Bio-Rad Cation H refill, 30 × 4.6 guard column. The column temperature was 40 ° C. for 40 minutes at a flow rate of 0.6 mL / min using a mobile phase of 0.01 N sulfuric acid. The results are shown in Table 1.

Figure 2013535956
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試料を処理の準備ができるまで冷蔵した。試料を、冷蔵から取り出して、室温にした(約1時間)。約150μLの試料を、100〜1000μLのBioHitピペット先端を有するm1000 Variable Channel BioHitピペットを用いて、ポリマーフィートとともに250μLのガラス容器挿入部を備えた1.8オートサンプラー容器に移した。PTFE隔壁を備えたねじ蓋を用いて容器に蓋をした。   Samples were refrigerated until ready for processing. Samples were removed from refrigeration and allowed to reach room temperature (approximately 1 hour). Approximately 150 μL of sample was transferred to a 1.8 autosampler container with a 250 μL glass container insert with polymer feet using an m1000 Variable Channel BioHit pipette with a 100-1000 μL BioHit pipette tip. The container was capped using a screw cap with a PTFE septum.

次に、試料を、7683B注入器およびG2614Aオートサンプラーを備えたAgilent 7890A GCで実験した。カラムは、HP−InnoWaxカラム(30m×0.32mmの内径(ID)、0.25μmのフィルム)であった。キャリアガスは、一定の上部圧力を用いて45℃で測定される1.5mL/分の流量でヘリウムであり;注入器スプリットは、225℃で1:50であり;オーブン温度は、1.5分間45℃、10℃/分で0分間、45℃〜160℃、次に29分間の実行時間について、35℃/分で14分間、230℃であった。炎イオン化検出を、40mL/分のヘリウムメイクアップガスを用いて260℃で使用した。結果を表2に示す。   The samples were then run on an Agilent 7890A GC equipped with a 7683B injector and a G2614A autosampler. The column was an HP-InnoWax column (30 m × 0.32 mm ID (ID), 0.25 μm film). The carrier gas is helium at a flow rate of 1.5 mL / min measured at 45 ° C. using a constant top pressure; the injector split is 1:50 at 225 ° C .; the oven temperature is 1.5 For a run time of 45 ° C. per minute for 0 minute at 10 ° C./minute, 45 ° C. to 160 ° C., then 29 minutes, it was 14 minutes at 35 ° C./minute for 230 minutes. Flame ionization detection was used at 260 ° C. with 40 mL / min helium makeup gas. The results are shown in Table 2.

Figure 2013535956
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脂肪酸ブチルエステルについて分析される試料を、7683B注入器およびG2614Aオートサンプラーを備えたAgilent 6890 GCで実験した。カラムは、HP−DB−FFAPカラム(15メートル×0.53mmの内径(Megabore)、1−ミクロンのフィルム厚さのカラム(30m×0.32mmの内径、0.25μmのフィルム)であった。キャリアガスは、一定の上部圧力を用いて45℃で測定される3.7mL/分の流量でヘリウムであり;注入器スプリットは、225℃で1:50であり;オーブン温度は、2.0分間100℃、10℃/分で100℃〜250℃、次に、26分間の実行時間について、9分間250℃であった。炎イオン化検出を、40mL/分のヘリウムメイクアップガスを用いて300℃で使用した。以下のGC標準(Nu−Chek Prep;Elysian,MN)を用いて、脂肪酸イソブチルエステル生成物:パルミチン酸イソ−ブチル、ステアリン酸イソ−ブチル、オレイン酸イソ−ブチル、リノール酸イソ−ブチル、リノレン酸イソ−ブチル、アラキドン酸イソ−ブチルの属性を確認した。   Samples analyzed for fatty acid butyl esters were run on an Agilent 6890 GC equipped with a 7683B injector and a G2614A autosampler. The column was an HP-DB-FFAP column (15 meter x 0.53 mm ID), 1-micron film thickness column (30 m x 0.32 mm ID, 0.25 μm film). The carrier gas is helium at a flow rate of 3.7 mL / min measured at 45 ° C. using a constant top pressure; the injector split is 1:50 at 225 ° C .; the oven temperature is 2.0 100 ° C. per minute, 100 ° C. to 250 ° C. at 10 ° C./min, then for 26 minutes run time was 9 minutes 250 ° C. Flame ionization detection was performed using helium makeup gas at 40 mL / min. Used at <RTIgt; C. </ RTI> The following GC standard (Nu-Chek Prep; Elysian, MN) was used to produce the fatty acid isobutyl ester product: isobutyrate palmitate. , Iso stearic acid - was confirmed attributes of butyl - butyl, iso oleate - butyl, iso linoleic acid - butyl, iso-linolenic acid - butyl, arachidonic acid iso.

実施例1〜14は、権利請求される方法に使用され得る様々な発酵条件を説明する。例として、液化前のリパーゼ処理を行う発酵もあれば、液化後のリパーゼ処理を行う発酵もあった。他の実施例では、発酵に熱による失活処理を行った。発酵の後、有効イソブタノール力価(有効イソ力価)、すなわち、水性体積のリットル当たり生成されるイソブタノールの合計グラムを測定した。結果を表3に示す。   Examples 1-14 illustrate various fermentation conditions that can be used in the claimed method. As an example, there was fermentation that performed lipase treatment before liquefaction and fermentation that performed lipase treatment after liquefaction. In other examples, the fermentation was subjected to a heat deactivation treatment. After fermentation, the effective isobutanol titer (effective isopotency), ie the total grams of isobutanol produced per liter of aqueous volume, was measured. The results are shown in Table 3.

実施例1−(対照)
実験識別子2010Y014は以下のものを含んでいた:シードフラスコ増殖方法、初期の発酵槽の調製方法、液化方法、接種方法の前の栄養添加、発酵槽の接種方法、発酵槽の運転条件方法、および分析方法の全て。オレイルアルコールを、接種後0.1〜1.0時間、単一のバッチに加えた。ブタノロジェンはNGCI−070であった。
Example 1-(Control)
The experimental identifier 2010Y014 included the following: seed flask growth method, initial fermentor preparation method, liquefaction method, nutrient addition prior to inoculation method, fermenter inoculation method, fermenter operating condition method, and All of the analysis methods. Oleyl alcohol was added to a single batch for 0.1-1.0 hours after inoculation. Butanologen was NGCI-070.

実施例2
実験識別子2010Y015は以下のものを含んでいた:シードフラスコ増殖方法、初期の発酵槽の調製方法、液化方法、液化後のリパーゼ処理方法、接種方法の前の栄養添加、発酵槽の接種方法、発酵槽の運転条件方法、および分析方法の全て。オレイルアルコールを、接種後0.1〜1.0時間、単一のバッチに加えた。ブタノロジェンはNGCI−070であった。
Example 2
The experiment identifier 2010Y015 included: seed flask growth method, initial fermentor preparation method, liquefaction method, lipase treatment method after liquefaction, nutrient addition before inoculation method, fermenter inoculation method, fermentation All tank operating condition methods and analysis methods. Oleyl alcohol was added to a single batch for 0.1-1.0 hours after inoculation. Butanologen was NGCI-070.

実施例3
実験識別子2010Y016は以下のものを含んでいた:シードフラスコ増殖方法、初期の発酵槽の調製方法、液化方法、液化後のリパーゼ処理方法、エタノールの除外を除いた接種方法の前の栄養添加、発酵槽の接種方法、発酵槽の運転条件方法、および分析方法の全て。オレイルアルコールを、接種後0.1〜1.0時間、単一のバッチに加えた。ブタノロジェンはNGCI−070であった。
Example 3
The experimental identifier 2010Y016 included: seed flask growth method, initial fermenter preparation method, liquefaction method, lipase treatment method after liquefaction, nutrient addition prior to inoculation method excluding ethanol, fermentation All of the inoculation method of the tank, the operating condition method of the fermenter, and the analysis method. Oleyl alcohol was added to a single batch for 0.1-1.0 hours after inoculation. Butanologen was NGCI-070.

実施例4
実験識別子2010Y017は以下のものを含んでいた:シードフラスコ増殖方法、初期の発酵槽の調製方法、液化方法、液化後の加熱殺菌処理方法、エタノールの除外を除いた接種方法の前の栄養添加、発酵槽の接種方法、発酵槽の運転条件方法、および分析方法の全て。オレイルアルコールを、接種後0.1〜1.0時間、単一のバッチに加えた。ブタノロジェンはNGCI−070であった。
Example 4
The experiment identifier 2010Y017 included: seed flask growth method, initial fermentor preparation method, liquefaction method, heat sterilization method after liquefaction, nutrient addition prior to inoculation method excluding ethanol, Fermenter inoculation method, fermenter operating condition method, and analysis method all. Oleyl alcohol was added to a single batch for 0.1-1.0 hours after inoculation. Butanologen was NGCI-070.

実施例5
実験識別子2010Y018は以下のものを含んでいた:シードフラスコ増殖方法、初期の発酵槽の調製方法、液化方法、液化後に7.2ppmのリパーゼを加えたことのみを除いた液化後のリパーゼ処理方法、液化後の加熱殺菌処理方法、接種方法の前の栄養添加、発酵槽の接種方法、発酵槽の運転条件方法、および分析方法の全て。オレイルアルコールを、接種後0.1〜1.0時間、単一のバッチに加えた。ブタノロジェンはNGCI−070であった。
Example 5
The experimental identifier 2010Y018 included: seed flask growth method, initial fermentor preparation method, liquefaction method, lipase treatment method after liquefaction except that 7.2 ppm lipase was added after liquefaction, Heat sterilization treatment method after liquefaction, nutrient addition before inoculation method, inoculation method of fermenter, operating condition method of fermenter, and analysis method. Oleyl alcohol was added to a single batch for 0.1-1.0 hours after inoculation. Butanologen was NGCI-070.

実施例6−(対照)
実験識別子2010Y019は以下のものを含んでいた:シードフラスコ増殖方法、初期の発酵槽の調製方法、液化方法、液化後の加熱殺菌処理方法、接種方法の前の栄養添加、発酵槽の接種方法、発酵槽の運転条件方法、および分析方法の全て。オレイルアルコールを、接種後0.1〜1.0時間、単一のバッチに加えた。ブタノロジェンはNGCI−070であった。
Example 6 (Control)
The experimental identifier 2010Y019 included: seed flask growth method, initial fermenter preparation method, liquefaction method, heat sterilization treatment method after liquefaction, nutrient addition before inoculation method, fermenter inoculation method, All fermenter operating condition methods and analytical methods. Oleyl alcohol was added to a single batch for 0.1-1.0 hours after inoculation. Butanologen was NGCI-070.

実施例7−(対照)
実験識別子2010Y021は以下のものを含んでいた:シードフラスコ増殖方法、初期の発酵槽の調製方法、液化前のリパーゼ処理方法、液化方法、液化中の加熱殺菌処理、接種方法の前の栄養添加、発酵槽の接種方法、発酵槽の運転条件方法、および分析方法の全て。オレイルアルコールを、接種後0.1〜1.0時間、単一のバッチに加えた。ブタノロジェンはNGCI−070であった。
Example 7-(Control)
The experiment identifier 2010Y021 included: seed flask growth method, initial fermentor preparation method, lipase treatment method before liquefaction, liquefaction method, heat sterilization treatment during liquefaction, nutrition addition before inoculation method, Fermenter inoculation method, fermenter operating condition method, and analysis method all. Oleyl alcohol was added to a single batch for 0.1-1.0 hours after inoculation. Butanologen was NGCI-070.

実施例8
実験識別子2010Y022は以下のものを含んでいた:シードフラスコ増殖方法、初期の発酵槽の調製方法、液化方法、接種方法の前の栄養添加、発酵槽の接種方法、発酵槽の運転条件方法、および分析方法の全て。オレイルアルコールを、接種後0.1〜1.0時間、単一のバッチに加えた。ブタノロジェンはNGCI−070であった。
Example 8
The experimental identifier 2010Y022 included: seed flask growth method, initial fermenter preparation method, liquefaction method, nutrient addition prior to inoculation method, fermenter inoculation method, fermenter operating condition method, and All of the analysis methods. Oleyl alcohol was added to a single batch for 0.1-1.0 hours after inoculation. Butanologen was NGCI-070.

実施例9
実験識別子2010Y023は以下のものを含んでいた:シードフラスコ増殖方法、初期の発酵槽の調製方法、液化方法、液化後のリパーゼ処理方法、加熱殺菌処理なし、接種方法の前の栄養添加、発酵槽の接種方法、発酵槽の運転条件方法、および分析方法の全て。粗トウモロコシ油から作製されるトウモロコシ油脂肪酸を、接種後0.1〜1.0時間、単一のバッチに加えた。ブタノロジェンはNGCI−070であった。
Example 9
The experiment identifier 2010Y023 included: seed flask growth method, initial fermentor preparation method, liquefaction method, lipase treatment method after liquefaction, no heat sterilization treatment, nutrition addition before inoculation method, fermenter Inoculation method, fermenter operating condition method, and analysis method. Corn oil fatty acids made from crude corn oil were added to a single batch for 0.1-1.0 hours after inoculation. Butanologen was NGCI-070.

実施例10
実験識別子2010Y024は以下のものを含んでいた:シードフラスコ増殖方法、初期の発酵槽の調製方法、液化前のリパーゼ処理方法、液化方法、液化中の加熱殺菌処理、エタノールを加えなかったことを除いた接種方法の前の栄養添加、発酵槽の接種方法、発酵槽の運転条件方法、および分析方法の全て。オレイルアルコールを、接種後0.1〜1.0時間、単一のバッチに加えた。ブタノロジェンはNGCI−070であった。
Example 10
The experiment identifier 2010Y024 included: except seed flask growth method, initial fermentor preparation method, lipase treatment method prior to liquefaction, liquefaction method, heat sterilization during liquefaction, no ethanol added Nutritional addition before the inoculation method, fermenter inoculation method, fermenter operating condition method, and analysis method all. Oleyl alcohol was added to a single batch for 0.1-1.0 hours after inoculation. Butanologen was NGCI-070.

実施例11
実験識別子2010Y029は以下のものを含んでいた:シードフラスコ増殖方法、初期の発酵槽の調製方法、液化前のリパーゼ処理方法、液化方法、液化中の加熱殺菌処理、接種方法の前の栄養添加、発酵槽の接種方法、発酵槽の運転条件方法、および分析方法の全て。粗トウモロコシ油から作製されるトウモロコシ油脂肪酸を、接種後0.1〜1.0時間、単一のバッチに加えた。ブタノロジェンはNGCI−070であった。
Example 11
The experimental identifier 2010Y029 included: seed flask growth method, initial fermentor preparation method, lipase treatment method before liquefaction, liquefaction method, heat sterilization treatment during liquefaction, nutrition addition before inoculation method, Fermenter inoculation method, fermenter operating condition method, and analysis method all. Corn oil fatty acids made from crude corn oil were added to a single batch for 0.1-1.0 hours after inoculation. Butanologen was NGCI-070.

実施例12
実験識別子2010Y030は以下のものを含んでいた:シードフラスコ増殖方法、初期の発酵槽の調製方法、液化前のリパーゼ処理方法、液化方法、液化中の加熱殺菌処理、エタノールを加えなかったことを除いた接種方法の前の栄養添加、発酵槽の接種方法、発酵槽の運転条件方法、および分析方法の全て。粗トウモロコシ油から作製されるトウモロコシ油脂肪酸を、接種後0.1〜1.0時間、単一のバッチに加えた。ブタノロジェンはNGCI−070であった。
Example 12
The experiment identifier 2010Y030 included: Seed flask growth method, initial fermentor preparation method, lipase treatment method prior to liquefaction, liquefaction method, heat sterilization during liquefaction, no ethanol added All of the nutrient additions before the inoculation method, fermenter inoculation method, fermenter operating condition method, and analysis method. Corn oil fatty acids made from crude corn oil were added to a single batch for 0.1-1.0 hours after inoculation. Butanologen was NGCI-070.

実施例13−(対照)
実験識別子2010Y031は以下のものを含んでいた:シードフラスコ増殖方法、初期の発酵槽の調製方法、液化方法、液化後のリパーゼ処理方法、加熱殺菌処理なし、エタノールを加えなかったことを除いた接種方法の前の栄養添加、発酵槽の接種方法、発酵槽の運転条件方法、および分析方法の全て。粗トウモロコシ油から作製されるトウモロコシ油脂肪酸を、接種後0.1〜1.0時間、単一のバッチに加えた。ブタノロジェンはNGCI−070であった。
Example 13-(Control)
The experimental identifier 2010Y031 included the following: seed flask growth method, initial fermentor preparation method, liquefaction method, lipase treatment method after liquefaction, no heat sterilization treatment, no inoculation except that no ethanol was added Nutritional addition before method, fermenter inoculation method, fermenter operating condition method, and analysis method all. Corn oil fatty acids made from crude corn oil were added to a single batch for 0.1-1.0 hours after inoculation. Butanologen was NGCI-070.

実施例14
実験識別子2010Y032は以下のものを含んでいた:シードフラスコ増殖方法、初期の発酵槽の調製方法、液化方法、液化後のリパーゼ処理方法、加熱殺菌処理なし、接種方法の前の栄養添加、発酵槽の接種方法、発酵槽の運転条件方法、および分析方法の全て。粗トウモロコシ油から作製されるトウモロコシ油脂肪酸を、接種後0.1〜1.0時間、単一のバッチに加えた。ブタノロジェンはNGCI−070であった。
Example 14
Experiment identifier 2010Y032 included: seed flask growth method, initial fermentor preparation method, liquefaction method, lipase treatment method after liquefaction, no heat sterilization treatment, nutrient addition before inoculation method, fermentor Inoculation method, fermenter operating condition method, and analysis method. Corn oil fatty acids made from crude corn oil were added to a single batch for 0.1-1.0 hours after inoculation. Butanologen was NGCI-070.

Figure 2013535956
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実施例15および16は、液化後のリパーゼ処理がある場合とない場合の発酵およびイソブタノール生成の比較を示す。結果を表4および5に示す。   Examples 15 and 16 show a comparison of fermentation and isobutanol production with and without lipase treatment after liquefaction. The results are shown in Tables 4 and 5.

実施例15
実験識別子2010Y026は以下のものを含んでいた:シードフラスコ増殖方法、初期の発酵槽の調製方法、液化方法、液化後のリパーゼ処理方法、接種の前の栄養添加方法、発酵槽の接種方法、発酵槽の運転条件方法、および分析方法の全て。粗トウモロコシ油から作製されたトウモロコシ油脂肪酸を、接種後0.1〜1.0時間、単一のバッチに加えた。トウモロコシ油脂肪酸抽出溶媒を、ブロスの体積と等しい体積で加えた。ブタノロジェン(butanologen)は、PNY2205であった。トウモロコシマッシュから作製されたグルコースがほとんど欠失されたため、46時間〜61時間の発酵時間で、274gの50% w/wの滅菌したグルコース溶液の添加を行った。
Example 15
The experiment identifier 2010Y026 included: seed flask growth method, initial fermenter preparation method, liquefaction method, lipase treatment method after liquefaction, nutrient addition method before inoculation, fermenter inoculation method, fermentation All tank operating condition methods and analysis methods. Corn oil fatty acids made from crude corn oil were added to a single batch for 0.1-1.0 hours after inoculation. Corn oil fatty acid extraction solvent was added in a volume equal to the volume of broth. The butanologen was PNY2205. Since most of the glucose made from corn mash was deleted, 274 g of 50% w / w sterilized glucose solution was added in a fermentation time of 46 hours to 61 hours.

実施例16
実験識別子2010Y027は以下のものを含んでいた:シードフラスコ増殖方法、初期の発酵槽の調製方法、液化方法、接種の前の栄養添加方法、発酵槽の接種方法、発酵槽の運転条件方法、および分析方法の全て。HD OCENOL(登録商標)90/95(オレイルアルコール、CAS番号143−28−2、Cognis,Monheim,DE)を、接種後0.1〜1.0時間、単一のバッチに加えた。オレイルアルコール抽出溶媒を、ブロスの体積と等しい体積で加えた。ブタノロジェンは、PNY2205であった。
Example 16
The experimental identifier 2010Y027 included: seed flask growth method, initial fermentor preparation method, liquefaction method, nutrient addition method before inoculation, fermenter inoculation method, fermenter operating condition method, and All of the analysis methods. HD OCENOL® 90/95 (oleyl alcohol, CAS number 143-28-2, Cognis, Monheim, DE) was added to a single batch 0.1-1.0 hours after inoculation. The oleyl alcohol extraction solvent was added in a volume equal to the broth volume. Butanologen was PNY2205.

Figure 2013535956
Figure 2013535956

Figure 2013535956
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実施例17〜22は、発酵およびイソブタノール生成への、再利用される抽出剤に対する新鮮な抽出剤の影響の比較を示す。結果を表6に示す。これらの実施例では、2Lおよび10Lの発酵を、後述されるように調製した。   Examples 17-22 show a comparison of the effect of fresh extractant on recycled extractant on fermentation and isobutanol production. The results are shown in Table 6. In these examples, 2 L and 10 L fermentations were prepared as described below.

10Lのプレシードフラスコ増殖
pdc1が欠損した、pdc5が欠損した、およびpdc6が欠損した、炭水化物源からイソブタノールを生成するように改変されたサッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)株(上記の株PNY2242)を、凍結された培地からのシードフラスコ(125mLの通気式フラスコ中、10mLの合成培地)中で0.6〜0.7g/L dcw(OD6001.5〜2.5−Thermo Helios α Thermo Fisher Scientific Inc.,Waltham,Massachusetts)まで増殖させた。培地を260rpmで回転する培養器中、29〜31℃で増殖させた。凍結された培地を−80℃で予め貯蔵した。合成シードフラスコ培地の組成は以下のとおりであった:
10.0g/Lのデキストロース
3.5mL/Lの無水エタノール
3.7g/LのForMedium(商標)Synthetic Complete Amino Acid(Kaiser)Drop−Out:HISなし、URAなし(参照番号DSCK162CK)
アミノ酸を含まない6.7g/LのDifco Yeast Nitrogen Base(番号291920)
1:1::Tween 80:エタノール中1%のエルゴステロール。
10L pre-seed flask growth Saccharomyces cerevisiae strain (above strain PNY2242), which is dpc1-deficient, pdc5-deficient, and pdc6-deficient, modified to produce isobutanol from a carbohydrate source, 0.6-0.7 g / L dcw (OD 600 1.5-2.5-Thermo Helios α Thermo Fisher Scientific in seed flasks from frozen medium (10 mL synthetic medium in 125 mL vented flask) Inc., Waltham, Massachusetts). The medium was grown at 29-31 ° C. in an incubator rotating at 260 rpm. The frozen medium was pre-stored at -80 ° C. The composition of the synthetic seed flask medium was as follows:
10.0 g / L dextrose 3.5 mL / L absolute ethanol 3.7 g / L ForMedium ™ Synthetic Complete Amino Acid (Kaiser) Drop-Out: no HIS, no URA (reference number DSCK162CK)
6.7 g / L Difco Yeast Nitrogen Base without amino acid (No. 291920)
1: 1: Tween 80: 1% ergosterol in ethanol.

第1のシードフラスコ培地からの2ミリリットルを、250mLの通気式フラスコ中の25mLに移し、260rpmで回転する培養器中、29〜31℃で増殖させた。第2のシードフラスコは、上記で使用したものと同じ合成培地を使用する。   Two milliliters from the first seed flask medium were transferred to 25 mL in a 250 mL vented flask and grown at 29-31 ° C. in an incubator rotating at 260 rpm. The second seed flask uses the same synthetic medium as used above.

培地を、0.6〜0.7g/L dcw(OD6001.0〜3.0)まで増殖させた。次に、8mLのこの第2のフラスコ培地を、200mLの合成培地を含む3つのフラスコ(2Lのフラスコ、通気式フラスコ、バッフル付きフラスコ)に加えた。培地を、培養器中、29〜31℃で18〜24時間増殖させた。3つのシードフラスコは、始めの2つのシードフラスコに使用されるのと同じ合成培地を使用する。これらの3つのフラスコ(600mLのフラスコブロス)を用いて、6Lの最終的な水性体積で繁殖タンクに接種する。 The medium was grown to 0.6-0.7 g / L dcw (OD 600 1.0-3.0). Next, 8 mL of this second flask medium was added to three flasks (2 L flask, vented flask, baffled flask) containing 200 mL of synthetic medium. The medium was grown in an incubator at 29-31 ° C. for 18-24 hours. The three seed flasks use the same synthetic media used for the first two seed flasks. These three flasks (600 mL flask broth) are used to inoculate a breeding tank with a final aqueous volume of 6 L.

10Lの繁殖タンク液化
10Lの、B.Braun BioStat C発酵装置を使用するために準備した。インラインpHプローブを発酵装置に入れた。pH=7でゼロ較正を行った。pH=4でスパン較正を行った。次に、プローブを、サイドポートを通して発酵槽に入れた。溶解された酸素プローブ(pOプローブ)も、サイドポートを通して発酵装置に入れた。栄養、シード培地、抽出溶媒、および基剤を送達するのに使用される管をヘッドプレートに取り付け、端部に箔を被せた(foil)。取り入れ、採取するための弁を、低圧蒸気および121℃超で20分間超にわたる蒸気トラップで滅菌した。
10L breeding tank liquefaction 10L of B. Prepared to use the Braun BioStat C fermentor. An in-line pH probe was placed in the fermentation apparatus. Zero calibration was performed at pH = 7. Span calibration was performed at pH = 4. The probe was then placed in the fermentor through the side port. A dissolved oxygen probe (pO 2 probe) was also placed in the fermentor through the side port. Tubes used to deliver nutrients, seed medium, extraction solvent, and base were attached to the head plate and foiled at the ends. The valves for intake and collection were sterilized with low pressure steam and a steam trap for over 20 minutes above 121 ° C.

発酵槽温度を、熱電対および家庭用水循環ループを用いて、30℃に制御した。湿潤したトウモロコシの実(#2イエローデント)を、1.0mmのふるいを備えたハンマーミルを用いて磨砕し、次に、得られた、磨砕された全粒トウモロコシの実を、10〜20%(乾燥トウモロコシ固体重量)の液化反応塊の投入量で発酵槽に加えた。Difco Yeast Extractを、0.5% w/wの全バッチ重量で発酵装置に加えた。   The fermenter temperature was controlled at 30 ° C. using a thermocouple and a household water circulation loop. Wet corn nuts (# 2 yellow dent) are ground using a hammer mill equipped with a 1.0 mm sieve, and the resulting ground whole corn nuts are then 20% (dry corn solid weight) of the liquefied reaction mass was added to the fermentor at an input rate. Difco Yeast Extract was added to the fermentor at a total batch weight of 0.5% w / w.

滅菌した家庭用Nをスパージャによって1〜2slpmで加えつつ、発酵槽を300〜1500rpmで混合しながら、α−アミラーゼを、その仕様書どおりに発酵槽に加えた。温度設定点を、各段階で5〜15分間の保持を伴う5℃の段階的変化で55℃から95℃に変化させて、十分な混合を確実にした。温度が90℃を超える場合、液化調理時間を開始し、液化サイクルを、60分間90℃超に保持した。液化サイクルが完了した後、発酵槽温度設定点を、30℃の発酵温度に設定した。化学的消泡剤を加えずに発泡を防ぐために、Nをスパージャからヘッドスペースへと向け直した。 While applying sterile household N 2 at 1~2slpm by sparger, while mixing fermentor 300~1500Rpm, the α- amylase was added to the fermentor to its specifications as expected. The temperature set point was changed from 55 ° C. to 95 ° C. with a step change of 5 ° C. with a 5-15 minute hold at each stage to ensure thorough mixing. If the temperature exceeded 90 ° C, the liquefaction cooking time was started and the liquefaction cycle was held above 90 ° C for 60 minutes. After the liquefaction cycle was completed, the fermentor temperature set point was set to a fermentation temperature of 30 ° C. N 2 was redirected from the sparger to the headspace to prevent foaming without adding a chemical defoamer.

10Lの繁殖タンク運転
を発酵槽に加えながら、発酵槽pOプローブをゼロに較正した。発酵槽pOプローブを、400rpmにおける滅菌空気スパージを用いてそのスパンに較正した。プレシードフラスコ増殖工程の最終段階から発酵槽に接種した。3つの振とうフラスコを、培養器/振とう器から取り出し、滅菌した槽に加えた。滅菌した槽の内容物を、繁殖タンク液化方法中に作製された、5.3〜5.5Lの液化されたマッシュに加えた。
10 L breeding tank operation The fermenter pO 2 probe was calibrated to zero while N 2 was added to the fermentor. The fermenter pO 2 probe was calibrated to its span using a sterile air sparge at 400 rpm. The fermentor was inoculated from the final stage of the pre-seed flask growth process. Three shake flasks were removed from the incubator / shaker and added to the sterilized bath. The contents of the sterilized tank were added to the 5.3-5.5 L liquefied mash made during the breeding tank liquefaction process.

発酵温度を29〜31℃に制御した。撹拌速度を400rpmに固定した。空気を2.0slpmで発酵全体についてスパージした。発酵装置のためのNHOHおよびPID制御ループを用いて、pHを5.4〜5.5に制御した。背圧制御弁を制御するPIDループによって制御される、0.3〜0.5バールの背圧が発酵装置において設定された。 The fermentation temperature was controlled at 29-31 ° C. The stirring speed was fixed at 400 rpm. Air was sparged for the entire fermentation at 2.0 slpm. Using NH 4 OH and PID control loop for the fermentor was controlled to pH 5.4 to 5.5. A back pressure of 0.3-0.5 bar, controlled by a PID loop that controls the back pressure control valve, was set in the fermentor.

接種後16〜20時間の時点で、グルコアミラーゼ(1.8mLのDistillase(登録商標)L−400,Genencor,Palo Alto,CA)を加えて、同時糖化発酵を開始し、溶解されたでんぷんからグルコースを放出した。また、5.5LのHD OCENOL(登録商標)90/95(オレイルアルコール、Cognis,Monheim,DE)を発酵装置に加えた。34〜36時間の時点で、撹拌器速度を100rpmまで低下させた。10分後、撹拌器をオフにし、発酵装置への空気流をスパージモードからオーバーレイ(overlay)モードに変更した。   At 16-20 hours after inoculation, glucoamylase (1.8 mL Distilase® L-400, Genencor, Palo Alto, Calif.) Was added to initiate simultaneous saccharification and fermentation, and glucose from the dissolved starch Was released. Also 5.5 L of HD OCENOL® 90/95 (oleyl alcohol, Cognis, Monheim, DE) was added to the fermenter. At 34-36 hours, the stirrer speed was reduced to 100 rpm. After 10 minutes, the agitator was turned off and the air flow to the fermentor was changed from sparge mode to overlay mode.

10Lの生成タンク液化
10Lの生成タンク液化を上述したように行った。発酵槽温度を、熱電対および家庭用水循環ループを用いて、30℃に制御した。湿潤したトウモロコシの実(#2イエローデント)を、1.0mmのふるいを備えたハンマーミルを用いて磨砕し、次に、得られた、磨砕された全粒トウモロコシの実を、25〜35%(乾燥トウモロコシ固体重量)の液化反応塊の投入量で発酵槽に加えた。100倍ビタミン溶液(100X Vitamin Solution)(2g/Lのチアミンおよび10g/Lのニコチン酸)の75mLを発酵装置に添加した。α−アミラーゼを、上述したように発酵槽に加えた。また、発酵装置が30℃に戻された後、6〜7mL/Lの無水エタノールを発酵装置に添加した。
10 L Production Tank Liquefaction 10 L production tank liquefaction was performed as described above. The fermenter temperature was controlled at 30 ° C. using a thermocouple and a household water circulation loop. Wet corn nuts (# 2 yellow dent) are ground using a hammer mill equipped with a 1.0 mm sieve, and the resulting ground whole corn nuts are then converted into 25- 25 35% (dry corn solid weight) was added to the fermentor at a charge of liquefied reaction mass. 75 mL of 100-fold vitamin solution (100 × Vitamin Solution) (2 g / L thiamine and 10 g / L nicotinic acid) was added to the fermentor. α-Amylase was added to the fermentor as described above. Moreover, after the fermenter was returned to 30 ° C., 6 to 7 mL / L of absolute ethanol was added to the fermenter.

10Lの生成タンク運転
を発酵槽に加えながら、発酵槽pOプローブをゼロに較正した。発酵槽pOプローブを、400rpmにおける滅菌空気スパージを用いてそのスパンに較正した。発酵槽を繁殖タンクから接種した。繁殖タンク中の増殖時間の36時間後に、無菌の移動を繁殖タンクから行い、発酵撹拌を、10分間超にわたってオフにした。これにより、オレイルアルコールと水相とのかなりの分離が可能になった。無菌の移動を、繁殖タンクにおける採取弁(この発酵装置の底部に位置する)から行った。移動後のタンクの最終的な非溶媒体積を基準にして、約10% v/vを生成タンクに加えた。
10 L Production Tank Operation The fermenter pO 2 probe was calibrated to zero while N 2 was added to the fermentor. The fermenter pO 2 probe was calibrated to its span using a sterile air sparge at 400 rpm. The fermenter was inoculated from the breeding tank. After 36 hours of growth time in the breeding tank, aseptic transfer was performed from the breeding tank and fermentation agitation was turned off for more than 10 minutes. This allowed considerable separation of oleyl alcohol and aqueous phase. Aseptic transfer was performed from a collection valve (located at the bottom of the fermenter) in the breeding tank. Approximately 10% v / v was added to the production tank, based on the final non-solvent volume of the tank after transfer.

発酵温度を29〜31℃に制御した。撹拌速度を400rpmに固定した。空気を2.0slpmで発酵全体についてスパージした。発酵装置のためのNHOHおよびPID制御ループを用いて、pHを5.2〜5.3に制御した。背圧制御弁を制御するPIDループによって制御される、0.3〜0.5バールの背圧が発酵装置において設定された。 The fermentation temperature was controlled at 29-31 ° C. The stirring speed was fixed at 400 rpm. Air was sparged for the entire fermentation at 2.0 slpm. The pH was controlled between 5.2 and 5.3 using NH 4 OH and PID control loop for the fermentor. A back pressure of 0.3-0.5 bar, controlled by a PID loop that controls the back pressure control valve, was set in the fermentor.

接種の直前に、25〜35% v/vのCognis Emery(登録商標)610大豆脂肪酸を、発酵装置に無菌で加えた。10Lの繁殖タンク運転方法が完了した後、発酵装置に10% v/vの発酵ブロスを接種した。接種の直後、グルコアミラーゼ(Distillase(登録商標)L−400)を加えて、でんぷんからグルコースを放出した。グルコース過剰を維持するために必要な場合、さらなるグルコアミラーゼの添加を行った。接種の直後、リパーゼ(Novozymes Lipolase(登録商標)100L)を、4〜15ppmで発酵装置に加えた。   Just prior to inoculation, 25-35% v / v Cognis Emery® 610 soy fatty acid was aseptically added to the fermentor. After the 10 L breeding tank operation method was completed, the fermenter was inoculated with 10% v / v fermentation broth. Immediately after inoculation, glucoamylase (Distilase® L-400) was added to release glucose from the starch. Additional glucoamylase additions were made as needed to maintain an excess of glucose. Immediately after inoculation, lipase (Novozymes Lipolase® 100 L) was added to the fermenter at 4-15 ppm.

2Lのプレシードフラスコ増殖
2Lのプレシードフラスコ増殖を、サッカロマイセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)株(上記の株PNY2242)を用いて調製し、凍結された培地からのシードフラスコ(125mLの通気式フラスコ中、10mLの合成培地)中で0.6〜0.7g/L dcw(OD6001.5〜2.5−Thermo Helios α Thermo Fisher Scientific Inc.,Waltham,Massachusetts)まで増殖させた。培地を、260rpmで回転する培養器中、29〜31℃で増殖させた。凍結された培地を−80℃で予め貯蔵した。合成シードフラスコ培地の組成は以下のとおりであった:
10.0g/Lのデキストロース
3.5mL/Lの無水エタノール
3.7g/LのForMedium Synthetic Complete Amino Acid(Kaiser)Drop−Out:HISなし、URAなし(参照番号DSCK162CK)
アミノ酸を含まない6.7g/LのDifco Yeast Nitrogen Base(No.291920)
1:1::Tween 80:エタノール中1%のエルゴステロール。
2 L Preseed Flask Growth A 2 L preseed flask growth was prepared using a Saccharomyces cerevisiae strain (strain PNY2242 above) and seeded flask from frozen medium (in a 125 mL aerated flask, 10 mL In synthetic medium) to 0.6-0.7 g / L dcw (OD 600 1.5-2.5-Thermo Helios α Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, Massachusetts). The medium was grown at 29-31 ° C. in an incubator rotating at 260 rpm. The frozen medium was pre-stored at -80 ° C. The composition of the synthetic seed flask medium was as follows:
10.0 g / L dextrose 3.5 mL / L absolute ethanol 3.7 g / L ForMedium Synthetic Complete Amino Acid (Kaiser) Drop-Out: no HIS, no URA (reference number DSCK162CK)
6.7 g / L Difco Yeast Nitrogen Base (No. 291920) without amino acids
1: 1: Tween 80: 1% ergosterol in ethanol.

第1のシードフラスコ培地からの2ミリリットルを、250mLの通気式フラスコ中の25mLに移し、260rpmで回転する培養器中、29〜31℃で増殖させた。第2のシードフラスコは、上記で使用したものと同じ合成培地を使用する。   Two milliliters from the first seed flask medium were transferred to 25 mL in a 250 mL vented flask and grown at 29-31 ° C. in an incubator rotating at 260 rpm. The second seed flask uses the same synthetic medium as used above.

培地を、0.6〜0.7g/L dcw(OD6001.0〜3.0)まで増殖させた。次に、4mLのこの第2のフラスコ培地を、2Lのフラスコ中の100mLのトウモロコシマッシュ遠心分離液に加えた。培地を、培養器中、29〜31℃で18〜24時間増殖させた。次に、500mLのHD OCENOL(登録商標)90/95(オレイルアルコール、Cognis,Monheim,DE)をフラスコに加えた。フラスコを、6〜8時間増殖させた。次に、80mLの脱イオン水中の2mLの1.2gのDistillase(登録商標)L−400、(Genencor,Palo Alto,CA)を遠心分離液に加えて、遠心分離液中の溶解されたでんぷんからグルコースを放出した。培地を18〜24時間増殖させ続けた。最終的なバイオマス濃度は、6〜12g/L dcwであった。 The medium was grown to 0.6-0.7 g / L dcw (OD 600 1.0-3.0). Next, 4 mL of this second flask medium was added to 100 mL of corn mash centrifuge in a 2 L flask. The medium was grown in an incubator at 29-31 ° C. for 18-24 hours. Next, 500 mL of HD OCENOL® 90/95 (oleyl alcohol, Cognis, Monheim, DE) was added to the flask. The flask was grown for 6-8 hours. Next, 2 mL of 1.2 g Distilase® L-400, (Genencor, Palo Alto, Calif.) In 80 mL of deionized water is added to the centrifuge and the dissolved starch in the centrifuge is added. Glucose was released. The medium was allowed to grow for 18-24 hours. The final biomass concentration was 6-12 g / L dcw.

以下の処方でトウモロコシを液化することによって、トウモロコシマッシュ遠心分離液を作製した:
1150gの水道水
340.5gの1mmのふるいでふるい分けされた、磨砕されたトウモロコシ
13.5gの酵母抽出物(Difco番号9102333、低粉塵性(low dusting))
27gのペプトン
4.1gの尿素
40.5mgのニコチン酸
40.5mgのチアミン。
A corn mash centrifuge was made by liquefying corn with the following formulation:
1150 g tap water 340.5 g 1 mm sieved ground corn 13.5 g yeast extract (Difco number 9102333, low dusting)
27 g peptone 4.1 g urea 40.5 mg nicotinic acid 40.5 mg thiamine.

次に、材料を、Sorval RC5C遠心分離機中で30分間遠心分離した。上清を固体ペレットから分離した。上清を、Sterisオートクレーブ中で5分間の液体サイクルにわたって加熱した。これを遠心分離液として定義する。   The material was then centrifuged for 30 minutes in a Sorval RC5C centrifuge. The supernatant was separated from the solid pellet. The supernatant was heated in a Steris autoclave for a 5 minute liquid cycle. This is defined as the centrifuge.

2Lの発酵調製
2Lの初期の発酵槽調製物
2Lの初期の発酵槽調製物を、上述したように調製した。発酵槽温度を、熱電対および家庭用水循環ループを用いて、55℃に制御した。湿潤したトウモロコシの実(#2イエローデント)を、1.0mmのふるいを備えたハンマーミルを用いて磨砕し、次に、得られた、磨砕された全粒トウモロコシの実を、25〜30%(乾燥トウモロコシ固体重量)の液化反応塊の投入量で発酵槽に加えた。さらに、液化を上述したように行った。滅菌した家庭用Nをスパージャによって0.3slpmで加えつつ、発酵槽を300〜1200rpmで混合しながら、α−アミラーゼを、その仕様書どおりに発酵槽に加えた。
2L Fermentation Preparation 2L Initial Fermenter Preparation A 2L initial fermentor preparation was prepared as described above. The fermenter temperature was controlled at 55 ° C. using a thermocouple and a household water circulation loop. Wet corn nuts (# 2 yellow dent) are ground using a hammer mill equipped with a 1.0 mm sieve, and the resulting ground whole corn nuts are then converted into 25- 25 30% (dry corn solid weight) was added to the fermentor at a charge of liquefied reaction mass. In addition, liquefaction was performed as described above. While applying sterile household N 2 at 0.3slpm by sparger, while mixing fermentor 300~1200Rpm, the α- amylase was added to the fermentor to its specifications as expected.

接種の前の2Lの添加
以下の栄養を、接種の前、液化後に、接種後の体積基準で発酵槽に加えた:
30mg/Lのニコチン酸
30mg/Lのチアミン
1:1:Tween 80:エタノール中の1mL/Lの1%のエルゴステロールw/v溶液
6.3mL/Lのエタノール
2g/Lの尿素。
2L addition before inoculation The following nutrients were added to the fermentor on a volume basis after inoculation before inoculation, after liquefaction:
30 mg / L nicotinic acid 30 mg / L thiamine 1: 1: Tween 80: 1 mL / L 1% ergosterol w / v solution in ethanol 6.3 mL / L ethanol 2 g / L urea.

2Lの発酵槽接種
を発酵槽に加えながら、発酵槽pOプローブをゼロに較正した。発酵槽pOプローブを、300rpmにおける滅菌空気スパージを用いてそのスパンに較正した。プレシードフラスコ増殖工程の最終段階から発酵槽に接種した。振とうフラスコを培養器/振とう器から取り出し、30分間遠心分離した。液体(オレイルアルコールおよび水性上清)を廃棄し、細胞ペレットを、プレシードフラスコ増殖培地(合成培地)中で再懸濁した。100mLの水相を、滅菌した接種ボトルに移した。接種材料を、蠕動ポンプを通して発酵槽に注入した。
Fermentor pO 2 probe was calibrated to zero while 2 L fermentor inoculation N 2 was added to the fermentor. The fermenter pO 2 probe was calibrated to its span using a sterile air sparge at 300 rpm. The fermentor was inoculated from the final stage of the pre-seed flask growth process. The shake flask was removed from the incubator / shaker and centrifuged for 30 minutes. The liquid (oleyl alcohol and aqueous supernatant) was discarded and the cell pellet was resuspended in pre-seed flask growth medium (synthetic medium). 100 mL of the aqueous phase was transferred to a sterile inoculation bottle. The inoculum was injected into the fermentor through a peristaltic pump.

接種後の2Lのリパーゼ添加
Lipolase(登録商標)溶液(100Lのストック溶液)を、1.2〜1.4mg/mLの酵素濃度で調製した。非溶媒体積を基準にして所望の百万分率濃度まで発酵装置に接種した後、溶液を発酵に加えた。添加時間は、発酵装置を接種した後1時間未満にわたった。
2 L lipase addition after inoculation Lipolase® solution (100 L stock solution) was prepared at an enzyme concentration of 1.2-1.4 mg / mL. After inoculating the fermentor to the desired parts per million concentration based on the non-solvent volume, the solution was added to the fermentation. The addition time was less than 1 hour after inoculating the fermenter.

2Lの大豆油脂肪酸添加
発酵槽に、0〜30重量パーセントの脂肪酸ブチルエステルを含有する未使用のCognis Emery(登録商標)610大豆脂肪酸または再利用されるCognis Emery(登録商標)610大豆脂肪酸のいずれかを0.1〜0.5L/L(接種後の体積)加えた。
2 L Soybean Oil Fatty Acid Addition Either unused Cognis Emery (R) 610 soy fatty acid or recycled Cognis Emery (R) 610 soy fatty acid containing 0-30 weight percent fatty acid butyl ester in the fermentor 0.1 to 0.5 L / L (volume after inoculation) was added.

2Lの発酵槽運転条件
発酵槽を、増殖および生成段階全体について30℃で運転した。pHを、酸を全く加えずに5.7〜5.9のpHから5.25の制御設定点まで低下させた。増殖および生成段階の残りでは、水酸化アンモニウムを用いて、pHをpH=5.2に制御した。増殖および生成段階の残りでは、無菌の空気を、スパージャを介して、0.2〜0.3slpmで発酵槽に加えた。pOを制御しなかった。撹拌器を300rpmで一定のrpmに設定した。撹拌軸は、液面の下に2つのRushton羽根車および液面の上に1つの傾斜した羽根車を有していた。グルコアミラーゼを加えることによって、液化トウモロコシマッシュの同時糖化発酵によってグルコースを供給した。でんぷんが糖化に利用できる限り、グルコースを過剰(1〜50g/L)に保った。
2 L Fermenter Operating Conditions The fermentor was operated at 30 ° C. for the entire growth and production stage. The pH was lowered from a pH of 5.7-5.9 to a control set point of 5.25 without any acid added. For the remainder of the growth and production phase, ammonium hydroxide was used to control the pH to pH = 5.2. For the remainder of the growth and production phase, sterile air was added to the fermentor at 0.2-0.3 slpm through a sparger. pO 2 was not controlled. The stirrer was set at a constant rpm of 300 rpm. The agitation shaft had two Rushton impellers below the liquid level and one inclined impeller above the liquid level. Glucose was supplied by simultaneous saccharification and fermentation of liquefied corn mash by adding glucoamylase. As long as starch was available for saccharification, the glucose was kept in excess (1-50 g / L).

5〜20mLの試料を、発酵槽から引き抜き、遠心分離管に入れ、上記の手順を用いて細胞質量測定のために遠心分離した。さらに、ガス分析ならびに水相中の発酵生成物のLC分析および溶媒相中の発酵生成物のGC分析などの分析方法を、上述したように行った。   A 5-20 mL sample was withdrawn from the fermentor, placed in a centrifuge tube, and centrifuged for cell mass measurement using the procedure described above. Furthermore, analysis methods such as gas analysis and LC analysis of the fermentation product in the aqueous phase and GC analysis of the fermentation product in the solvent phase were performed as described above.

実施例17〜22の発酵条件が以下に示され、結果の概要(脂肪酸ブチルエステルを含む未使用の大豆油脂肪酸および再利用される大豆脂肪酸)が表6に示される。   The fermentation conditions of Examples 17-22 are shown below, and a summary of the results (unused soybean oil fatty acids including fatty acid butyl esters and recycled soy fatty acids) is shown in Table 6.

実施例17
実験識別子GLNOR1050は以下のものを含んでいた:10Lのプレシードフラスコ増殖、10Lの繁殖タンク液化、10Lの繁殖タンク運転、10Lの生成タンク液化、10ppmのLipolase(登録商標)100L(Genencor)が発酵装置に加えられる10Lの生成タンク運転、抽出剤:未使用のCognis Emery(登録商標)610大豆脂肪酸(未使用の大豆油脂肪酸)。液体溶媒および非溶媒材料を、Sorval RC−12遠心分離機中で分離した、および全ての分析方法。
Example 17
The experimental identifier GLNOR1050 included: 10 L pre-seed flask growth, 10 L breeding tank liquefaction, 10 L breeding tank operation, 10 L production tank liquefaction, 10 ppm Lipolase® 100 L (Genencor) fermenter 10 L production tank operation, extractant: unused Cognis Emery® 610 soybean fatty acid (unused soybean oil fatty acid). Liquid solvent and non-solvent materials were separated in a Sorval RC-12 centrifuge and all analytical methods.

実施例18
実験識別子GLNOR1051は以下のものを含んでいた:10Lのプレシードフラスコ増殖、10Lの繁殖タンク液化、10Lの繁殖タンク運転、10Lの生成タンク液化、4ppmのLipolase(登録商標)100L(Genencor)が発酵装置に加えられる10Lの生成タンク運転、抽出剤:未使用のCognis Emery(登録商標)610大豆脂肪酸(未使用の大豆油脂肪酸)。液体溶媒および非溶媒材料を、Sorval RC−12遠心分離機中で分離した、および全ての分析方法。
Example 18
The experimental identifier GNLOR1051 included: 10L pre-seed flask growth, 10L breeding tank liquefaction, 10L breeding tank operation, 10L production tank liquefaction, 4ppm Lipolase® 100L (Genencor) fermenter 10 L production tank operation, extractant: unused Cognis Emery® 610 soy fatty acid (unused soybean oil fatty acid). Liquid solvent and non-solvent materials were separated in a Sorval RC-12 centrifuge and all analytical methods.

実施例19
識別子2011Y029は以下のものを含んでいた:2Lのプレシードフラスコ増殖、2Lの発酵調製、2Lの液化、接種の前の2Lの添加、2Lの発酵槽接種、10ppmの最終濃度における、接種後の2Lのリパーゼ添加、2Lの再利用される大豆油脂肪酸添加(再利用されるCognis Emery(登録商標)610大豆脂肪酸および実施例56Aからの脂肪酸ブチルエステル−50% v/vの溶媒充填)、2Lの発酵槽運転条件、および全ての分析方法。
Example 19
The identifier 2011Y029 included: 2L pre-seed flask growth, 2L fermentation preparation, 2L liquefaction, 2L addition before inoculation, 2L fermentor inoculation, 2L after inoculation at 10ppm final concentration Lipase addition, 2 L recycled soybean oil fatty acid addition (recycled Cognis Emery® 610 soybean fatty acid and fatty acid butyl ester from Example 56A-50% v / v solvent loading), 2 L Fermenter operating conditions and all analytical methods.

実施例20
識別子2011Y030は以下のものを含んでいた:2Lのプレシードフラスコ増殖、2Lの発酵調製、2Lの液化、接種の前の2Lの添加、2Lの発酵槽接種、10ppmの最終濃度における、接種後の2Lのリパーゼ添加、20〜30%の脂肪酸ブチルエステルを含む0.4L/L(接種後の体積)の未使用のCognis Emery(登録商標)610大豆脂肪酸の添加、2Lの発酵槽運転条件、および全ての分析方法。
Example 20
The identifier 2011Y030 included: 2L pre-seed flask growth, 2L fermentation preparation, 2L liquefaction, 2L addition before inoculation, 2L fermentor inoculation, 2L after inoculation at 10ppm final concentration Lipase addition, 0.4 L / L (volume after inoculation) of unused Cognis Emery® 610 soy fatty acid containing 20-30% fatty acid butyl ester, 2 L fermentor operating conditions, and all Analysis method.

実施例21
識別子2011Y031は以下のものを含んでいた:2Lのプレシードフラスコ増殖、2Lの発酵調製、2Lの液化、接種の前の2Lの添加、2Lの発酵槽接種、10ppmの最終濃度における、接種後の2Lのリパーゼ添加、2Lの再利用される大豆油脂肪酸添加(再利用されるCognis Emery(登録商標)610大豆脂肪酸および実施例56Bからの脂肪酸ブチルエステル−10% v/vの溶媒充填)、2Lの発酵槽運転条件、および全ての分析方法。
Example 21
Identifier 2011Y031 included: 2L pre-seed flask growth, 2L fermentation preparation, 2L liquefaction, 2L addition before inoculation, 2L fermentor inoculation, 2L after inoculation at 10ppm final concentration Lipase addition, 2 L recycled soybean oil fatty acid addition (recycled Cognis Emery® 610 soybean fatty acid and fatty acid butyl ester from Example 56B-10% v / v solvent charge), 2 L Fermenter operating conditions and all analytical methods.

実施例22
識別子2011Y032は以下のものを含んでいた:2Lのプレシードフラスコ増殖、2Lの発酵調製、2Lの液化、接種の前の2Lの添加、2Lの発酵槽接種、10ppmの最終濃度における、接種後の2Lのリパーゼ添加、0.4L/L(接種後の体積)の未使用のCognis Emery(登録商標)610大豆脂肪酸の添加、2Lの発酵槽運転条件、および全ての分析方法。
Example 22
The identifier 2011Y032 included: 2L pre-seed flask growth, 2L fermentation preparation, 2L liquefaction, 2L addition before inoculation, 2L fermentor inoculation, 2L after inoculation at 10ppm final concentration Lipase addition, 0.4 L / L (volume after inoculation) of unused Cognis Emery® 610 soy fatty acid, 2 L fermentor operating conditions, and all analytical methods.

Figure 2013535956
Figure 2013535956

実施例23
以下の実施例は、発酵性炭素源としてスクロースを用いた発酵によるイソブタノールの生成を説明する。
Example 23
The following examples illustrate the production of isobutanol by fermentation using sucrose as the fermentable carbon source.

バイオマスの生成
接種材料:イソブタノロジェンの増殖を開始させるためのシード培地を準備した。シード培地の組成は以下のとおりであった:硫酸アンモニウム、5g/L;リン酸二水素カリウム、3g/L;硫酸マグネシウム七水和物、0.5g/L;エタノール、3.2g/L;酵母抽出物(BBL)、5g/L;グルコース、10g/L;MES緩衝液、150mmol/L;ビオチン、50μg/L;および1Lの水中に、15gのEDTA、4.5gの硫酸亜鉛七水和物、0.8gの無水塩化マンガン、0.3gの塩化コバルト六水和物、0.3gの硫酸銅五水和物、0.4gの無水モリブデン酸ニナトリウム、4.5gの塩化カルシウム二水和物、3gの硫酸鉄七水和物、1gのホウ酸、0.1gのヨウ化カリウムを含有する微量元素溶液、1mL/L。pHを5.5に調整し、次に、培地フィルターを、0.22μの滅菌フィルター装置によって滅菌した。
Production of biomass Inoculum: A seed medium was prepared to initiate the growth of isobutanologen. The composition of the seed medium was as follows: ammonium sulfate, 5 g / L; potassium dihydrogen phosphate, 3 g / L; magnesium sulfate heptahydrate, 0.5 g / L; ethanol, 3.2 g / L; yeast Extract (BBL), 5 g / L; glucose, 10 g / L; MES buffer, 150 mmol / L; biotin, 50 μg / L; and 15 g EDTA, 4.5 g zinc sulfate heptahydrate in 1 L water 0.8 g anhydrous manganese chloride, 0.3 g cobalt chloride hexahydrate, 0.3 g copper sulfate pentahydrate, 0.4 g anhydrous disodium molybdate, 4.5 g calcium chloride dihydrate 3 g iron sulfate heptahydrate, 1 g boric acid, 0.1 g potassium iodide trace element solution, 1 mL / L. The pH was adjusted to 5.5 and then the media filter was sterilized with a 0.22μ sterile filter device.

バイオマス生成のための10Lの発酵装置の調製
イソブタノロジェンPNY2205の1つのバイアルを、30℃で一晩の増殖および260rpmの振とうのために、125mLの通気式フラスコ中15mLのシード培地に無菌で移した。培地を、30℃で一晩の増殖および260rpmの振とうのために、2Lのバッフル付きの通気式フラスコ中500mLの同じ培地に無菌で移し、培地がOD6007に達したときに、準備された10LのSartorius C発酵装置(Sartorius AG,Goettingen,Germany)に移した。
Preparation of 10 L Fermentor for Biomass Production One vial of isobutanologen PNY2205 is aseptic to 15 mL seed medium in a 125 mL vented flask for overnight growth at 30 ° C. and shaking at 260 rpm Moved. The medium is aseptically transferred to 500 mL of the same medium in a 2 L baffled vented flask for overnight growth at 30 ° C. and shaking at 260 rpm, and is prepared when the medium reaches OD 600 7 And transferred to a 10 L Sartorius C fermenter (Sartorius AG, Goettingen, Germany).

6Lの初期体積の増殖培地を含む10LのSartorius C発酵装置を調製した。増殖培地の組成および調製は以下のとおりであった:滅菌の前に、硫酸アンモニウム、1g/L;リン酸二水素カリウム、5g/L;硫酸マグネシウム七水和物、2g/L;酵母抽出物(Amberex(商標)695)、2g/L;Antifoam Sigma 204、0.5mL/L;ビオチン、100μg/L;および1mL/Lの微量元素溶液(1Lの水中で調製される:15gのEDTA、4.5gの硫酸亜鉛七水和物、0.8gの無水塩化マンガン、0.3gの塩化コバルト六水和物、0.3gの硫酸銅五水和物、0.4gの無水モリブデン酸ニナトリウム、4.5gの塩化カルシウム二水和物、3gの硫酸鉄七水和物、1gのホウ酸、0.1gのヨウ化カリウム)。所定の位置における121℃での蒸気滅菌の後、槽を冷却し、60gの原料培地を加えた。原料培地を以下のとおりに調製した:スクロース、50%の溶液、2.97L;ビオチン、1.4mg;34mLの微量元素溶液;5Nの水酸化ナトリウムを用いてpH7.5まで滴定し、蒸気滅菌し;滅菌後に冷却し、130mLのエタノールおよび酵母抽出物(Amberex(商標)695)の320mLの20%(w/v)のろ過滅菌された溶液を加えた。ここで、10Lの発酵装置中の初期の糖濃度は、3.7g/Lのスクロース、0.8g/Lのグルコース、および0.8g/Lのフルクトースであった。   A 10 L Sartorius C fermentor containing 6 L initial volume of growth medium was prepared. The composition and preparation of the growth medium was as follows: prior to sterilization, ammonium sulfate, 1 g / L; potassium dihydrogen phosphate, 5 g / L; magnesium sulfate heptahydrate, 2 g / L; yeast extract ( Amberex ™ 695), 2 g / L; Antifoam Sigma 204, 0.5 mL / L; biotin, 100 μg / L; and 1 mL / L trace element solution (prepared in 1 L water: 15 g EDTA, 4. 5 g zinc sulfate heptahydrate, 0.8 g anhydrous manganese chloride, 0.3 g cobalt chloride hexahydrate, 0.3 g copper sulfate pentahydrate, 0.4 g anhydrous sodium disodium molybdate, 4 g 0.5 g calcium chloride dihydrate, 3 g iron sulfate heptahydrate, 1 g boric acid, 0.1 g potassium iodide). After steam sterilization at 121 ° C. in place, the tank was cooled and 60 g of raw medium was added. The raw medium was prepared as follows: sucrose, 50% solution, 2.97 L; biotin, 1.4 mg; 34 mL trace element solution; titrated to pH 7.5 using 5N sodium hydroxide and steam sterilized Cooled after sterilization and added 320 mL of 20% (w / v) filter sterilized solution of ethanol and yeast extract (Amberex ™ 695). Here, the initial sugar concentration in the 10 L fermentor was 3.7 g / L sucrose, 0.8 g / L glucose, and 0.8 g / L fructose.

発酵を、pH5.5(水酸化アンモニウムの添加による)、30℃、2.0標準リットル/分における空気流、撹拌制御によって30%で溶解される酸素、および0.5バールの背圧に制御した。接種後、グルコースの残留測定が、0.1g/L未満になるまで糖を消費し、次に供給プログラムを開始し;これを、11時間の経過発酵時間で行った。0.1/時のプログラムされた増殖速度で20のOD600(約8g/Lの乾燥細胞重量)が達成されるまでスクロース限度を保つようにプログラムを設定した。この実験の実際の測定される増殖速度は、0.18/時であった。20時間の発酵時間の後、目標のOD600が達成された。 The fermentation is controlled at pH 5.5 (by addition of ammonium hydroxide), air flow at 30 ° C., 2.0 standard liters / minute, oxygen dissolved at 30% by stirring control, and back pressure of 0.5 bar. did. After inoculation, sugar was consumed until the residual glucose measurement was below 0.1 g / L, then the feeding program was started; this was done with an elapsed fermentation time of 11 hours. The program was set to maintain the sucrose limit until an OD 600 of 20 (approximately 8 g / L dry cell weight) was achieved with a programmed growth rate of 0.1 / hour. The actual measured growth rate for this experiment was 0.18 / hour. After 20 hours fermentation time, the target OD 600 was achieved.

目標を達成したら、培地を無菌で採取し、Sorvall RC12BP遠心分離機中で遠心分離した。得られたペレットを、後述されるイソブタノール生成培地とともに最終的な体積が300mLになるように再懸濁した。この培地を、イソブタノール生成発酵装置のための接種材料として使用した。   Once the goal was achieved, the medium was collected aseptically and centrifuged in a Sorvall RC12BP centrifuge. The resulting pellet was resuspended with the isobutanol production medium described below to a final volume of 300 mL. This medium was used as an inoculum for an isobutanol producing fermentation apparatus.

イソブタノールの生成
生成発酵装置の調製:Sartorius BioStat B Plus Twin制御ユニット(Sartorius AG,Goettingen,Germany)を備えた2つの1リットルのガラスApplikon(Applikon,Inc,Holland)発酵装置を、イソブタノール生成に使用した。発酵装置を1Lの脱イオン水を用いて調製し、121℃で30分間オートクレーブすることによって滅菌した。発酵装置が冷めたら、水を無菌で除去し、表7に示されるようなろ過滅菌された生成培地の体積を加えた。生成培地の組成は以下のとおりであった:アミノ酸を含まない酵母窒素ベース(Difco)、6.7g/L;ヒスチジン、ロイシン、トリプトファン、およびウラシルを含まない酵母合成ドロップアウト培地補充物(Sigma)、2.70g/L;トリプトファン、1.6mg/L;ロイシン、8mg/L;エタノール、2.8g/L;Antifoam Sigma 204、0.2mL/L;スクロース、25g/L。接種の直前に、ろ過滅菌したリパーゼ溶液は、表7に示されるとおりであった。pH7の、10mMのリン酸カリウム緩衝液中のLipolase(登録商標)L100(Sigma)を、1.25mgのタンパク質/mLの最終濃度まで希釈することによって、リパーゼ溶液を調製した。溶液を調製し、発酵装置に加える前に、5℃で1日貯蔵した。
Production of isobutanol Production Fermenter Preparation: Two 1 liter glass Applikon (Applikon, Inc, Holland) fermentors equipped with a Sartorius BioStat B Plus Twin control unit (Sartorius AG, Goettingen, Germany) used. The fermenter was prepared with 1 L of deionized water and sterilized by autoclaving at 121 ° C. for 30 minutes. When the fermenter had cooled, water was removed aseptically and a volume of filter sterilized production medium as shown in Table 7 was added. The composition of the production medium was as follows: yeast nitrogen base without amino acids (Difco), 6.7 g / L; yeast synthetic dropout medium supplement without histidine, leucine, tryptophan, and uracil (Sigma) 2.70 g / L; tryptophan, 1.6 mg / L; leucine, 8 mg / L; ethanol, 2.8 g / L; Antifoam Sigma 204, 0.2 mL / L; sucrose, 25 g / L. The lipase solution sterilized by filtration immediately before inoculation was as shown in Table 7. A lipase solution was prepared by diluting Lipolase® L100 (Sigma) in 10 mM potassium phosphate buffer at pH 7 to a final concentration of 1.25 mg protein / mL. Solutions were prepared and stored at 5 ° C. for 1 day before being added to the fermenter.

Figure 2013535956
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発酵装置を、pH5.2(20%の水酸化カリウムの添加による)、30℃、0.2標準リットル/分における空気流、および撹拌制御によって3%で溶解された酸素に制御した。   The fermentor was controlled at 3% dissolved oxygen by pH 5.2 (by addition of 20% potassium hydroxide), air flow at 30 ° C., 0.2 standard liters / minute, and stirring control.

発酵装置にそれぞれ、初期OD60020〜25(約8〜10g/Lの乾燥細胞重量)まで、40mLの濃縮されたバイオマスを接種した。表7に示されるろ過滅菌された大豆油脂肪酸(SOFA)の体積と同様に、4mLのろ過滅菌されたビタミン溶液(水中、チアミン−HCl、1mg/mL;ニコチン酸、1mg/mL)の添加を接種時に追加した。試料(5〜10mL)を、2〜3時間ごとに抜き取り、YSI Select Biochemistry Analyzer(YSI,Inc.,Yellow Springs,Ohio)によって、グルコースおよびスクロースについて検定した。スクロースが消費されるにつれて、5〜30g/Lの濃度を維持するために50%のスクロース(w/w)の原料を加えた。試料の水相および有機相を分離し、Agilent 1100 HPLCによる上記のHPLC方法によって分析した。有機酸およびアルコールの分析のために、Shodex(登録商標)Sugar SH1011カラムを、0.01Nの硫酸移動相とともに使用した。スクロース、グルコース、およびフルクトースの分析のために、0.01MのNaHPO(pH8)移動相とともにBioRad Aminex(登録商標)HPX−87Nカラムを使用した。 Each fermentor was inoculated with 40 mL of concentrated biomass to an initial OD 600 of 20-25 (about 8-10 g / L dry cell weight). Addition of 4 mL of filter sterilized vitamin solution (in water, thiamine-HCl, 1 mg / mL; nicotinic acid, 1 mg / mL), similar to the volume of filter sterilized soybean oil fatty acid (SOFA) shown in Table 7. Added at the time of inoculation. Samples (5-10 mL) were withdrawn every 2-3 hours and assayed for glucose and sucrose by YSI Select Biochemistry Analyzer (YSI, Inc., Yellow Springs, Ohio). As sucrose was consumed, 50% sucrose (w / w) raw material was added to maintain a concentration of 5-30 g / L. The aqueous and organic phases of the sample were separated and analyzed by the HPLC method described above by Agilent 1100 HPLC. A Shodex® Sugar SH1011 column was used with 0.01 N sulfuric acid mobile phase for analysis of organic acids and alcohols. A BioRad Aminex® HPX-87N column was used with 0.01 M Na 2 HPO 4 (pH 8) mobile phase for analysis of sucrose, glucose, and fructose.

リパーゼが加えられた発酵装置のそれぞれは、水相中のイソブタノールおよび溶媒相中の遊離イソブタノールのより低い濃度を有していた。イソブタノールの水相および溶媒相の濃度が、図6に示される。また、同じ溶媒充填量でより多くのリパーゼを加えることにより、イソブタノールのより低い水性力価および溶媒中のより低い遊離イソブタノール、およびより多いFABEとしてのイソブタノールが得られた。   Each of the fermenters to which lipase was added had lower concentrations of isobutanol in the aqueous phase and free isobutanol in the solvent phase. The aqueous and solvent phase concentrations of isobutanol are shown in FIG. Also, the addition of more lipase at the same solvent loading resulted in a lower aqueous titer of isobutanol and lower free isobutanol in the solvent, and more isobutanol as FABE.

リパーゼを含む培地では、リパーゼを含まない対照の発酵装置より高い、イソブタノールの有効力価が得られた。図7は、イソブタノールの有効力価を示す。この実施例では、有効力価を、接種後の発酵装置中のブロスの初期測定重量および発酵装置に投入される溶媒の初期測定重量に基づいて計算した。発酵全体にわたって、溶媒密度は、0.88g/mLであると仮定され、水性ブロス密度は、1.00g/mLであると仮定された。より低い溶媒充填量におけるより多いリパーゼの添加により、イソブタノールのより高い有効力価(D対C)が得られたが、溶媒の相対体積(C対B)の増加ほど多くはなかった。   The medium containing lipase gave higher isobutanol potency than the control fermenter without lipase. FIG. 7 shows the effective titer of isobutanol. In this example, the effective titer was calculated based on the initial measured weight of broth in the fermenter after inoculation and the initial measured weight of solvent introduced into the fermenter. Throughout the fermentation, the solvent density was assumed to be 0.88 g / mL and the aqueous broth density was assumed to be 1.00 g / mL. The addition of more lipase at a lower solvent loading resulted in a higher effective titer of isobutanol (D vs. C) but not as much as an increase in the relative volume of the solvent (C vs. B).

図8に示されるように、グルコース当量で計算される、消費される糖は、リパーゼを加えた発酵装置においてより高い。消費されるグルコース当量を、スクロースの各モルをグルコース2モルと数え、およびフルクトースの各モルをグルコース1モルと数えて、発酵装置に供給されて残っている測定される糖から計算し、次に、グルコースの分子量によってグラムに換算した。消費されるグルコース当量の濃度も、接種後の発酵ブロスの初期体積に基づいて計算する。   As shown in FIG. 8, the sugar consumed, calculated in glucose equivalents, is higher in the fermenter with lipase added. The glucose equivalent consumed is calculated from the measured sugar remaining fed to the fermentor, counting each mole of sucrose as 2 moles of glucose and each mole of fructose as 1 mole of glucose, then , Converted to grams by the molecular weight of glucose. The concentration of glucose equivalent consumed is also calculated based on the initial volume of fermentation broth after inoculation.

実施例24
オレイルアルコールを用いた原位置生成物除去を用いた同時糖化発酵のための液化トウモロコシマッシュのリパーゼ処理
実施例1、2、および3において上述したように実行された発酵から取られたブロスおよびオレイルアルコールの試料を、E.G.BlighおよびW.J.Dyer(Canadian Journal of Biochemistry and Physiology,37:911−17,1959、以後、参照文献1)によって記載される方法にしたがって、脂質の重量%(脂肪酸メチルエステル、FAMEとして誘導体化される)および遊離脂肪酸の重量%(FFA、脂肪酸メチルエステル、FAMEとして誘導体化される)について分析した。3つの発酵のそれぞれについて調製された液化トウモロコシマッシュも、Lipolase(登録商標)100 L(Novozymes)(30重量%の磨砕されたトウモロコシの実を含有する液化反応塊のkg当たり10ppmのLipolase(登録商標)全可溶性タンパク質(BCAタンパク質分析、Sigma Aldrich))による処理の後、脂質の重量%およびFFAの重量%について分析した。実施例1(対照)の液化トウモロコシマッシュにリパーゼを加えず、リパーゼ(リパーゼの熱による失活なし)で処理された、液化トウモロコシマッシュを含有する実施例2および3に記載される発酵は、エタノールを実施例3に記載される発酵に加えなかったことを除いて同一であった。
Example 24
Lipase treatment of liquefied corn mash for simultaneous saccharification fermentation using in-situ product removal using oleyl alcohol Broth and oleyl alcohol taken from fermentation performed as described above in Examples 1, 2, and 3 Samples of E. G. Bligh and W.W. J. et al. % By weight of lipid (fatty acid methyl ester, derivatized as FAME) and free fatty acid according to the method described by Dyer (Canadian Journal of Biochemistry and Physiology, 37: 911-17, 1959, ref. 1) % By weight (derivatized as FFA, fatty acid methyl ester, FAME). The liquefied corn mash prepared for each of the three fermentations was also Lipolase® 100 L (Novozymes) (10 ppm Lipolase (kg) per kg of liquefied reaction mass containing 30 wt% ground corn nuts. After treatment with (trademark) total soluble protein (BCA protein analysis, Sigma Aldrich)), it was analyzed for wt% lipid and wt% FFA. The fermentation described in Examples 2 and 3 containing liquefied corn mash treated with lipase (without heat inactivation of lipase) without adding lipase to the liquefied corn mash of Example 1 (control) Was the same except that it was not added to the fermentation described in Example 3.

実施例2および3に記載されるように実行された発酵のために調製された、リパーゼ処理された液化トウモロコシマッシュのFFAの%は、リパーゼ処理しなかった場合(実施例1)の31%と比較して、それぞれ88%および89%であった。70時間(実行終了(EOR))の時点で、実施例2および3(活性リパーゼを含有する)に記載されるように実行された発酵のOA相中のFFAの濃度は、それぞれ14%および20%であり、対応する脂質の増加(トウモロコシ油脂肪酸メチルエステル誘導体として測定される)は、GC/MSによって、OAによるCOFAのリパーゼ触媒エステル化に起因することが分かり、その際、液化トウモロコシマッシュ中のトウモロコシ油のリパーゼ触媒加水分解によってCOFAがまず生成され;パルミチン酸オレイル、ステアリン酸オレイル、およびオレイン酸オレイルの生成をGC/MSによって確認し、第4のエステルを、リノール酸オレイルとして暫定的に特定した。FFAおよび脂質分析の結果を表8に示す。   The% of FFA of lipase-treated liquefied corn mash prepared for fermentation performed as described in Examples 2 and 3 was 31% of that without lipase treatment (Example 1). In comparison, they were 88% and 89%, respectively. At 70 hours (end of run (EOR)), the concentration of FFA in the OA phase of the fermentation performed as described in Examples 2 and 3 (containing active lipase) was 14% and 20%, respectively. The corresponding increase in lipids (measured as corn oil fatty acid methyl ester derivatives) was found by GC / MS to be due to lipase-catalyzed esterification of COFA by OA, in which liquefied corn mash Lipase-catalyzed hydrolysis of corn oil first produced COFA; the formation of oleyl palmitate, oleyl stearate, and oleyl oleate was confirmed by GC / MS, and the fourth ester was tentatively designated as oleyl linoleate Identified. The results of FFA and lipid analysis are shown in Table 8.

Figure 2013535956
Figure 2013535956

実施例25
トウモロコシ油遊離脂肪酸のオレイルアルコールエステルの生成を制限するための、リパーゼ処理される液化トウモロコシマッシュ中のリパーゼの熱による失活
水道水(918.4g)を、被覆された2Lの樹脂ケトルに加え、次に、474.6gの湿重量(417.6gの乾燥重量)の磨砕された全粒トウモロコシの実(ハンマーミルにおける1.0mmのふるい)を撹拌しながら加えた。混合物を、300rpmで撹拌しながら55℃まで加熱し、2Nの硫酸を用いてpHを5.8に調整した。混合物に0.672gのSpezyme(登録商標)−FRED L(Genencor(登録商標),Palo Alto,CA)を含有する14.0gの水溶液を加え、混合物の温度を、600rpmで撹拌しながらおよびpH5.8で、85℃まで上昇させた。85℃で120分後、混合物を50℃に冷却し、得られた液化トウモロコシマッシュの45.0mLのアリコートを、50mLのポリプロピレン遠心分離機管に移し、−80℃で冷凍貯蔵した。
Example 25
Thermal deactivation of lipase in lipase-treated liquefied corn mash to limit the production of oleyl alcohol esters of corn oil free fatty acids Tap water (918.4 g) is added to the coated 2 L resin kettle, Next, 474.6 g wet weight (417.6 g dry weight) of ground whole corn corn (1.0 mm sieve in a hammer mill) was added with stirring. The mixture was heated to 55 ° C. with stirring at 300 rpm and the pH was adjusted to 5.8 using 2N sulfuric acid. To the mixture is added 14.0 g of an aqueous solution containing 0.672 g of Spezyme®-FRED L (Genencor®, Palo Alto, Calif.), And the temperature of the mixture is stirred at 600 rpm and pH 5. 8 and raised to 85 ° C. After 120 minutes at 85 ° C., the mixture was cooled to 50 ° C., and a 45.0 mL aliquot of the resulting liquefied corn mash was transferred to a 50 mL polypropylene centrifuge tube and stored frozen at −80 ° C.

第1の反応において、上述したように調製された50gの液化トウモロコシマッシュを、10ppmのLipolase(登録商標)100 L(Novozymes)と、55℃で6時間混合し、85℃で1時間のリパーゼの失活を行わず、混合物を30℃に冷却した。第2の反応において、50gの液化トウモロコシマッシュを、10ppmのLipolase(登録商標)と、55℃で6時間混合し、次に1時間にわたって85℃まで加熱し(リパーゼの失活)、次に30℃に冷却した。第3の反応において、リパーゼを加えない50gの液化トウモロコシマッシュを、55℃で6時間混合し、85℃で1時間の加熱を行わず、混合物を30℃に冷却し、38gのオレイルアルコールを加え、得られた混合物を30℃で73時間撹拌した。第4の反応において、リパーゼを加えない50gの液化トウモロコシマッシュを、55℃で6時間混合し、次に1時間にわたって85℃まで加熱し、次に30℃に冷却した。4つの反応混合物のそれぞれを、6時間の時点で採取し、次に、38gのオレイルアルコールを加え、得られた混合物を30℃で撹拌し、25時間および73時間の時点で採取した。参照文献1によって記載される方法にしたがって、試料(液化されたマッシュおよびオレイルアルコール(OA)の両方)を、脂質の重量%(脂肪酸メチルエステル、FAMEとして誘導体化される)および遊離脂肪酸の重量%(FFA、脂肪酸メチルエステル、FAMEとして誘導体化される)について分析した。   In the first reaction, 50 g of liquefied corn mash prepared as described above was mixed with 10 ppm of Lipolase® 100 L (Novozymes) for 6 hours at 55 ° C. and 1 hour of lipase at 85 ° C. The mixture was cooled to 30 ° C. without quenching. In the second reaction, 50 g of liquefied corn mash is mixed with 10 ppm of Lipolase® for 6 hours at 55 ° C., then heated to 85 ° C. for 1 hour (lipase deactivation), then 30 Cooled to ° C. In the third reaction, 50 g of liquefied corn mash without lipase was mixed at 55 ° C. for 6 hours, without heating at 85 ° C. for 1 hour, the mixture was cooled to 30 ° C. and 38 g of oleyl alcohol was added. The resulting mixture was stirred at 30 ° C. for 73 hours. In the fourth reaction, 50 g of liquefied corn mash without lipase was mixed at 55 ° C. for 6 hours, then heated to 85 ° C. over 1 hour and then cooled to 30 ° C. Each of the four reaction mixtures was taken at the 6 hour time point, then 38 g oleyl alcohol was added and the resulting mixture was stirred at 30 ° C. and taken at the 25 hour and 73 hour time points. According to the method described by reference 1, samples (both liquefied mash and oleyl alcohol (OA)) were prepared by weight% lipid (fatty acid methyl ester, derivatized as FAME) and weight% free fatty acid. (FFA, fatty acid methyl ester, derivatized as FAME) was analyzed.

OA添加の前にリパーゼの熱による失活を伴って実行された第2の反応のOA相中のFFAの%は、リパーゼ処理される液化トウモロコシマッシュ中のリパーゼを熱により失活させなかった場合(第1の反応)の、25時間および73時間の時点におけるわずか40%のFFAおよび21%のFFAと比較して、25時間で99%および73時間で95%であった。リパーゼを加えない2つの対照反応においてFFAの%の大きな変化は観察されなかった。結果を表9に示す。   % Of FFA in the OA phase of the second reaction carried out with thermal inactivation of the lipase prior to OA addition, if the lipase in the liquefied corn mash treated with lipase was not inactivated by heat (First reaction) was 99% at 25 hours and 95% at 73 hours compared to only 40% FFA and 21% FFA at 25 and 73 hours. No significant change in% FFA was observed in the two control reactions where lipase was not added. The results are shown in Table 9.

Figure 2013535956
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実施例26
オレイルアルコールを用いた原位置生成物除去を用いた同時糖化発酵のためのリパーゼ処理される液化トウモロコシマッシュ中のリパーゼの熱による失活
3つの発酵を、実施例4、5、および6において上述したように実行した。実施例4および6の液化トウモロコシマッシュには、発酵前にリパーゼを加えず、実施例5に記載される発酵における液化トウモロコシマッシュのリパーゼ処理(7.2ppmのLipolase(登録商標)全可溶性タンパク質を用いて)の直後に、熱による失活処理(リパーゼを完全に失活させるため)を行い、その後、接種の前の栄養添加および発酵を行った。実施例4および6に記載されるように実行された発酵のためにリパーゼ処理なしで調製された液化トウモロコシマッシュのFFAの%は、リパーゼ処理を伴う場合(実施例5)の89%と比較して、それぞれ31%および34%であった。表10に列挙される発酵の間、OA相中のFFAの濃度は、熱により失活したリパーゼを含有するものを含む3つの発酵のいずれにおいても低下しなかった。実施例5(発酵前にリパーゼの熱による失活を伴う)にしたがって実行された発酵のOA相中のFFAの%は、液化トウモロコシマッシュをリパーゼで処理しなかった残りの2つの発酵(実施例4および6)についてのわずか33%のFFAと比較して、70時間(実行終了(EOR))の時点で95%であった。結果を表10に示す。
Example 26
Thermal inactivation of lipase in lipase-treated liquefied corn mash for simultaneous saccharification fermentation using in situ product removal with oleyl alcohol. Three fermentations were described above in Examples 4, 5, and 6. Performed as follows. In the liquefied corn mash of Examples 4 and 6, lipase was not added before fermentation, and lipase treatment of liquefied corn mash in fermentation described in Example 5 (7.2 ppm of Lipolase® total soluble protein was used) Immediately after the inactivation, a heat inactivation treatment (to completely inactivate the lipase) was performed, and thereafter, nutrient addition and fermentation before inoculation were performed. The% of FFA in liquefied corn mash prepared without lipase treatment for the fermentation performed as described in Examples 4 and 6 compared to 89% with lipase treatment (Example 5). And 31% and 34%, respectively. During the fermentations listed in Table 10, the concentration of FFA in the OA phase did not decrease in any of the three fermentations, including those containing lipase deactivated by heat. The% of FFA in the OA phase of the fermentation performed according to Example 5 (with heat inactivation of lipase prior to fermentation) is the remaining two fermentations in which the liquefied corn mash was not treated with lipase (Examples) 95% at 70 hours (end of execution (EOR)) compared to only 33% FFA for 4 and 6). The results are shown in Table 10.

Figure 2013535956
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実施例27
液化の前の磨砕された全粒トウモロコシの実のリパーゼ処理
水道水(1377.6g)を、2つの被覆された2Lの樹脂ケトルのそれぞれに加え、次に、711.9gの湿重量(625.8gの乾燥重量)の磨砕された全粒トウモロコシの実(ハンマーミルにおける1.0mmのふるい)を、撹拌しながら各ケトルに加えた。各混合物を、300rpmで撹拌しながら55℃まで加熱し、2Nの硫酸を用いてpHを5.8に調整した。各混合物に、1.008gのSpezyme(登録商標)−FRED L(Genencor(登録商標),Palo Alto,CA)を含有する21.0gの水溶液を加えた。次に、1つの混合物に、Lipolase(登録商標)100L溶液(21mgの全可溶性タンパク質、10ppmのリパーゼ最終濃度)の10.5mLの水溶液を加え、第2の混合物に、Lipolase(登録商標)100L溶液(2.1mgの全可溶性タンパク質、1.0ppmのリパーゼ最終濃度)の1.05mLの水溶液を加えた。55℃で1時間、2時間、4時間および6時間の時点で試料を各反応混合物から抜き取り、次に、混合物の温度を、600rpmで撹拌しながら、pH5.8で85℃まで上昇させ、混合物が最初に85℃に達したときに試料を採取した。85℃で120時間後、試料を採取し、混合物を50℃に冷却し、得られた液化トウモロコシマッシュの最終的な試料を50mLのポリプロピレン遠心分離機管に移し;全ての試料を−80℃で冷凍貯蔵した。
Example 27
Milled whole corn lipase treatment prior to liquefaction Tap water (1377.6 g) is added to each of the two coated 2 L resin kettles and then 711.9 g wet weight (625 .8 g dry weight) of ground whole corn (1.0 mm sieve in a hammer mill) was added to each kettle with stirring. Each mixture was heated to 55 ° C. with stirring at 300 rpm, and the pH was adjusted to 5.8 using 2N sulfuric acid. To each mixture was added 21.0 g of an aqueous solution containing 1.008 g of Spezyme®-FRED L (Genencor®, Palo Alto, Calif.). Next, 10.5 mL of an aqueous solution of Lipolase® 100 L solution (21 mg total soluble protein, 10 ppm lipase final concentration) is added to one mixture, and Lipolase® 100 L solution is added to the second mixture. A 1.05 mL aqueous solution of (2.1 mg total soluble protein, 1.0 ppm lipase final concentration) was added. Samples were withdrawn from each reaction mixture at 55 ° C for 1 hour, 2 hours, 4 hours and 6 hours, then the temperature of the mixture was raised to 85 ° C at pH 5.8 with stirring at 600 rpm. A sample was taken when the temperature first reached 85 ° C. After 120 hours at 85 ° C., a sample is taken, the mixture is cooled to 50 ° C., and the final sample of the resulting liquefied corn mash is transferred to a 50 mL polypropylene centrifuge tube; all samples are at −80 ° C. Stored frozen.

2つの別個の反応において、上述したように調製された、10ppmのリパーゼで処理される液化トウモロコシマッシュの50gの試料または1.0ppmのリパーゼで処理される液化トウモロコシマッシュの55gの試料を、オレイルアルコール(OA)(38g)と、30℃で20時間混合し、次に、各反応混合物中の液化されたマッシュおよびOAを遠心分離によって分離し、参照文献1によって記載される方法にしたがって、各相を、脂質の重量%(脂肪酸メチルエステル、FAMEとして誘導体化される)および遊離脂肪酸の重量%(FFA、脂肪酸メチルエステル、FAMEとして誘導体化される)について分析した。液化中の10ppmのリパーゼの熱による失活を用いて調製された、液化されたマッシュ/OA混合物のOA相中のFFAの%は、液化中の1.0ppmのリパーゼの熱による失活を用いて調製された、液化されたマッシュ/OA混合物のOA相中のわずか62%のFFAと比較して、20時間で98%であった。結果を表11に示す。   In two separate reactions, a 50 g sample of liquefied corn mash treated with 10 ppm lipase or a 55 g sample of liquefied corn mash treated with 1.0 ppm lipase, prepared as described above, was prepared using oleyl alcohol. (OA) (38 g) at 30 ° C. for 20 hours, and then the liquefied mash and OA in each reaction mixture are separated by centrifugation and separated according to the method described by reference 1 Were analyzed for weight percent lipid (fatty acid methyl ester, derivatized as FAME) and free fatty acid weight percent (FFA, fatty acid methyl ester, derivatized as FAME). The% FFA in the OA phase of the liquefied mash / OA mixture prepared using the thermal inactivation of 10 ppm lipase during liquefaction uses the thermal inactivation of 1.0 ppm lipase during liquefaction. Compared to only 62% FFA in the OA phase of the liquefied mash / OA mixture prepared in the past, it was 98% in 20 hours. The results are shown in Table 11.

Figure 2013535956
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実施例28
液化の前の磨砕された全粒トウモロコシの実の処理のためのリパーゼのスクリーニング
pH5.8で水道水(67.9g)および磨砕された全粒トウモロコシの実(35.1gの湿重量、ハンマーミルを用いて1.0mmのふるいで磨砕されたもの)を含有する7つの反応混合物を、栓をしたフラスコ中で55℃で撹拌した。3mLの試料(t=0時間)を、各フラスコから取り出し、試料をドライアイスですぐに凍結させ、次に、以下のリパーゼ(Novozymes):Lipolase(登録商標)100 L、Lipex(登録商標)100L、Lipoclean(登録商標)2000T、Lipozyme(登録商標)CALB L、Novozyme(登録商標)CALA L、およびPalatase 20000Lのうちの1つの1mgの全可溶性タンパク質(反応混合物中10ppmの最終濃度)を含有する約0.5mLの10mMのリン酸ナトリウム緩衝液(pH7.0)を、各フラスコのうちの1つに加え;7つ目のフラスコにはリパーゼを加えなかった。得られた混合物を、栓をしたフラスコ中で55℃で撹拌し、3mLの試料を、1時間、2時間、4時間および6時間の時点で各反応混合物から引き抜き、参照文献1によって記載される方法にしたがって、脂質の重量%(脂肪酸メチルエステル、FAMEとして誘導体化される)および遊離脂肪酸の重量%(FFA、脂肪酸メチルエステル、FAMEとして誘導体化される)について分析するまで、ドライアイスですぐに凍結させ、遊離脂肪酸含量のパーセントを、脂質および遊離脂肪酸を合わせた全濃度に対して計算し、各試料について測定した。結果を表12に示す。
Example 28
Screening of lipase for the treatment of ground whole corn before liquefaction Tap water (67.9 g) and ground whole corn (35.1 g wet weight, pH 5.8) 7 reaction mixtures containing those milled with a 1.0 mm sieve using a hammer mill) were stirred at 55 ° C. in a stoppered flask. A 3 mL sample (t = 0 hour) is removed from each flask and the sample is immediately frozen with dry ice, then the following lipase: Lipolase® 100 L, Lipex® 100 L About 1 mg of total soluble protein (final concentration of 10 ppm in the reaction mixture) of one of Lipoclean® 2000T, Lipozyme® CALB L, Novozyme® CALA L, and Palatase 20000L 0.5 mL of 10 mM sodium phosphate buffer (pH 7.0) was added to one of each flask; no lipase was added to the seventh flask. The resulting mixture was stirred at 55 ° C. in a stoppered flask and 3 mL samples were withdrawn from each reaction mixture at 1 h, 2 h, 4 h and 6 h and are described by reference 1. According to method, immediately on dry ice until analyzed for weight percent of lipid (fatty acid methyl ester, derivatized as FAME) and free fatty acid weight percent (FFA, fatty acid methyl ester, derivatized as FAME) Upon freezing, the percent free fatty acid content was calculated for the total concentration of lipid and free fatty acid combined and measured for each sample. The results are shown in Table 12.

Figure 2013535956
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実施例29
オレイルアルコールを用いた原位置生成物除去を用いた同時糖化発酵の前の磨砕された全粒トウモロコシの実のリパーゼ処理
3つの発酵を、実施例7、8、および10に上述したように実行した。実施例7および10に記載されるように実行された発酵では、リパーゼ(10ppmのLipolase(登録商標)全可溶性タンパク質)を、磨砕トウモロコシの懸濁液に加え、液化の前に55℃で6時間加熱して、熱により失活したリパーゼを含有する液化トウモロコシマッシュを生成した。実施例8に記載される発酵のための液化トウモロコシマッシュを調製するのに使用される磨砕トウモロコシの懸濁液にはリパーゼを加えなかったが、この懸濁液に、液化の前に55℃における同じ加熱工程を行った。実施例7および10に記載されるように実行された発酵のために調製された、リパーゼ処理される液化トウモロコシマッシュ中のFFAの%は、リパーゼ処理を行わない場合(実施例8)の41%と比較して、それぞれ83%および86%であった。発酵の間、FFAの濃度は、熱により失活したリパーゼを含有するものを含む発酵のいずれにおいても低下しなかった。実施例7および10(発酵の前にリパーゼの熱による失活を伴う)にしたがって実行された発酵のOA相中のFFAの%は、磨砕された全粒トウモロコシの実を液化の前にリパーゼで処理しなかった実施例8にしたがって実行された発酵についてのわずか49%のFFAと比較して、70時間(実行終了(EOR))の時点でそれぞれ97%であった。結果を表13に示す。
Example 29
Milled whole corn lipase treatment prior to simultaneous saccharification fermentation using in-situ product removal with oleyl alcohol. Three fermentations are performed as described above in Examples 7, 8, and 10. did. In fermentations performed as described in Examples 7 and 10, lipase (10 ppm of Lipolase® total soluble protein) is added to the ground corn suspension and 6 ° C. at 55 ° C. prior to liquefaction. Heated for hours to produce liquefied corn mash containing lipase inactivated by heat. No lipase was added to the ground corn suspension used to prepare the liquefied corn mash for fermentation described in Example 8, but this suspension was subjected to 55 ° C. prior to liquefaction. The same heating step in was performed. The% of FFA in the lipase-treated liquefied corn mash prepared for fermentation performed as described in Examples 7 and 10 is 41% of the case without lipase treatment (Example 8). And 83% and 86%, respectively. During fermentation, the concentration of FFA did not decrease in any of the fermentations, including those containing lipase inactivated by heat. The percentage of FFA in the OA phase of the fermentation carried out according to Examples 7 and 10 (with thermal inactivation of lipase prior to fermentation) is that lipase of ground whole corn fruit prior to liquefaction. 97% each at 70 hours (end of run (EOR)) compared to only 49% FFA for the fermentation carried out according to Example 8 which was not treated with. The results are shown in Table 13.

Figure 2013535956
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実施例30
トウモロコシ油脂肪酸(COFA)を用いた原位置生成物除去を用いた同時糖化発酵のための磨砕された全粒トウモロコシの実または液化トウモロコシマッシュのリパーゼ処理
5つの発酵を、実施例9、11、12、13、および14に上述したように実行した。実施例9、13、および14に記載されるように実行された発酵では、リパーゼ(10ppmのLipolase(登録商標)全可溶性タンパク質)を液化後に加え、リパーゼの熱による失活は行わなかった。実施例9および14に記載されるように実行された発酵には、接種の前に5g/Lのエタノールが加えられた一方、実施例13に記載されるように実行された発酵にはエタノールが加えられなかった。実施例11および12に記載されるように実行された発酵は、液化の前の磨砕トウモロコシの懸濁液への10ppmのLipolase(登録商標)全可溶性タンパク質の添加を用いて、液化中にリパーゼを熱により失活させた。実施例11に記載されるように実行された発酵には、接種の前に5g/Lのエタノールが加えられた一方、実施例12に記載されるように実行された発酵には、エタノールが加えられなかった。活性リパーゼを含有する発酵のCOFA相中に存在するイソブタノール(i−BuOH)の最終的な合計グラムは、不活性なリパーゼを含有する発酵のCOFA相中に存在するi−BuOHの最終的な合計グラムよりかなり多かった。活性リパーゼを含有する発酵ブロス中に存在するイソブタノール(i−BuOH)の最終的な合計グラムは、不活性なリパーゼを含有する発酵ブロス(水相)中に存在するi−BuOH(FABEとして存在するi−BuOHを含む)の最終的な合計グラムより若干少なく、それによって、i−BuOH(遊離i−BuOHおよびCOFAのイソブチルエステル(FABE)の組合せとして)の全体の生成が、熱により失活したリパーゼの存在下で得られるものと比較して、活性リパーゼの存在下でかなり多かった。結果を表14および15に示す。
Example 30
Lipase treatment of ground whole corn nuts or liquefied corn mash for simultaneous saccharification and fermentation using in situ product removal with corn oil fatty acids (COFA). Performed as described above for 12, 13, and 14. In fermentations performed as described in Examples 9, 13, and 14, lipase (10 ppm of Lipolase® total soluble protein) was added after liquefaction and lipase was not deactivated by heat. Fermentations performed as described in Examples 9 and 14 were supplemented with 5 g / L ethanol prior to inoculation, while fermentations performed as described in Example 13 had ethanol. It was not added. Fermentations performed as described in Examples 11 and 12 were performed using lipase during liquefaction using the addition of 10 ppm Lipolase® total soluble protein to a suspension of ground corn prior to liquefaction. Was deactivated by heat. For fermentations performed as described in Example 11, 5 g / L ethanol was added prior to inoculation, whereas for fermentations performed as described in Example 12, ethanol was added. I couldn't. The final total grams of isobutanol (i-BuOH) present in the COFA phase of the fermentation containing the active lipase is the final i-BuOH present in the COFA phase of the fermentation containing the inactive lipase. Much more than total grams. The final total gram of isobutanol (i-BuOH) present in the fermentation broth containing the active lipase is i-BuOH (present as FABE) present in the fermentation broth containing the inactive lipase (aqueous phase). Slightly less than the final total gram of i-BuOH), so that the overall production of i-BuOH (as a combination of free i-BuOH and COFA isobutyl ester (FABE)) is thermally deactivated Considerably more in the presence of active lipase compared to that obtained in the presence of lipase. The results are shown in Tables 14 and 15.

Figure 2013535956
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実施例31
イソブタノールおよびトウモロコシ油脂肪酸(COFA)のホスホリパーゼ触媒反応によるイソ−ブチルCOFAエステルの生成
水性2−(N−モルホリノ)エタンスルホン酸緩衝液(0.20M、pH5.3)、イソブタノール(2−メチル−1−プロパノール)、ホスホリパーゼ(ホスホリパーゼA;SigmaAldrich,L3295−250)およびトウモロコシ油から調製されるトウモロコシ油脂肪酸を含有する反応混合物(表16)を30℃で撹拌し、試料を所定の時点で各反応混合物から抜き取り、すぐに遠心分離し、水層と有機層とを分離し、イソブタノール(i−BuOH)およびトウモロコシ油脂肪酸のイソブチルエステル(i−BuO−COFA)(表17)について分析した。
Example 31
Formation of iso-butyl COFA ester by phospholipase catalyzed reaction of isobutanol and corn oil fatty acid (COFA) Aqueous 2- (N-morpholino) ethanesulfonic acid buffer (0.20 M, pH 5.3), isobutanol (2-methyl) -1-propanol), phospholipase (phospholipase A; Sigma Aldrich, L3295-250) and a corn oil fatty acid prepared reaction mixture (Table 16) from corn oil was stirred at 30 ° C. and the samples were It was withdrawn from the reaction mixture, immediately centrifuged, the aqueous and organic layers separated and analyzed for isobutanol (i-BuOH) and isobutyl ester of corn oil fatty acid (i-BuO-COFA) (Table 17).

Figure 2013535956
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実施例32
リパーゼ触媒反応に対する水性/COFA比率に対するイソブチル−COFAエステル濃度の依存度
水性2−(N−モルホリノ)エタンスルホン酸緩衝液(0.20M、pH5.2)、イソブタノール(2−メチル−1−プロパノール)、リパーゼ(Lipolase(登録商標)100 L;Novozymes)およびトウモロコシ油から調製されるトウモロコシ油脂肪酸(表18)を含有する反応混合物を、30℃で撹拌し、試料を所定の時点で各反応混合物から抜き取り、すぐに遠心分離し、水層と有機層とを分離し、イソブタノール(i−BuOH)およびトウモロコシ油脂肪酸のイソブチルエステル(i−BuO−COFA)(表19)について分析した。
Example 32
Dependence of isobutyl-COFA ester concentration on aqueous / COFA ratio for lipase catalyzed reaction Aqueous 2- (N-morpholino) ethanesulfonic acid buffer (0.20 M, pH 5.2), isobutanol (2-methyl-1-propanol) ), Lipase (Lipolase® 100 L; Novozymes) and a corn oil fatty acid (Table 18) prepared from corn oil, the reaction mixture is stirred at 30 ° C., and the sample is added to each reaction mixture at a given time. Extracted from and immediately centrifuged, the aqueous and organic layers were separated and analyzed for isobutanol (i-BuOH) and isobutyl ester of corn oil fatty acid (i-BuO-COFA) (Table 19).

Figure 2013535956
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実施例33
リパーゼ触媒反応におけるエステル化アルコールに対するブチル−COFAエステル濃度の依存度
水性2−(N−モルホリノ)エタンスルホン酸緩衝液(0.20M、pH5.2)、イソブタノール(2−メチル−1−プロパノール)またはn−ブタノール、リパーゼ(Lipolase(登録商標)100L;Novozymes)およびトウモロコシ油から調製されるトウモロコシ油脂肪酸(表20)を含有する反応混合物を30℃で撹拌し、試料を所定の時点で各反応混合物から抜き取り、すぐに遠心分離し、水層と有機層とを分離し、イソブタノール(i−BuOH)またはn−ブタノール(n−BuOH)およびトウモロコシ油脂肪酸のイソブチル−またはブチルエステル(BuO−COFA)(表21)について分析した。
Example 33
Dependence of butyl-COFA ester concentration on esterified alcohol in lipase catalyzed reaction Aqueous 2- (N-morpholino) ethanesulfonic acid buffer (0.20 M, pH 5.2), isobutanol (2-methyl-1-propanol) Or a reaction mixture containing corn oil fatty acid (Table 20) prepared from n-butanol, lipase (Lipolase® 100L; Novozymes) and corn oil is stirred at 30 ° C. and the sample is allowed to react for each reaction at a given time. Extract from the mixture, immediately centrifuge, separate the aqueous and organic layers, isobutanol (i-BuOH) or n-butanol (n-BuOH) and isobutyl- or butyl ester of corn oil fatty acid (BuO-COFA) ) (Table 21).

Figure 2013535956
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実施例34
イソブタノールおよびオレイン酸のリパーゼ触媒反応によるオレイン酸イソ−ブチルの生成
水性2−(N−モルホリノ)エタンスルホン酸緩衝液(0.20M、pH5.2)、イソブタノール(2−メチル−1−プロパノール)、リパーゼ(0ppmまたは10ppmのLipolase(登録商標)100 L;Novozymes)およびオレイン酸(Alfa Aesar)(表22)を含有する反応混合物を30℃で撹拌し、試料を所定の時点で各反応混合物から抜き取り、すぐに遠心分離し、水層と有機層とを分離し、イソブタノール(i−BuOH)およびオレイン酸イソ−ブチル(i−BuO−オレエート)(表23)について分析した。
Example 34
Formation of iso-butyl oleate by lipase-catalyzed reaction of isobutanol and oleic acid Aqueous 2- (N-morpholino) ethanesulfonic acid buffer (0.20 M, pH 5.2), isobutanol (2-methyl-1-propanol) ), A reaction mixture containing lipase (0 ppm or 10 ppm Lipolase® 100 L; Novozymes) and oleic acid (Alfa Aesar) (Table 22) is stirred at 30 ° C., and samples are added to each reaction mixture at predetermined times. Extracted from and immediately centrifuged, the aqueous and organic layers were separated and analyzed for isobutanol (i-BuOH) and iso-butyl oleate (i-BuO-oleate) (Table 23).

Figure 2013535956
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実施例35
イソブタノールおよびオレイン酸のリパーゼ触媒反応によるオレイン酸イソ−ブチルの生成の比較
水性2−(N−モルホリノ)エタンスルホン酸緩衝液(MES、0.20M、pH5.2)、イソブタノール(2−メチル−1−プロパノール)、オレイン酸(Alfa Aesar)、ならびにNovozymes製の、Lipolase(登録商標)100L、Lipex(登録商標)100L、Lipozyme(登録商標)CALB L、Novozyme(登録商標)CALA L、Palatase(登録商標)に由来するリパーゼ(10ppm)、あるいはSigmaAldrich製の、蛍光菌(Pseudomonas fluorescens)、シュードモナス・セパシア(Pseudomonas cepacia)、ムコール・ミエヘイ(Mucor miehei)、ブタ膵臓、カンジダ・キリンドラケア(Candida cylindracea)、リゾプス・ニベウス(Rhizopus niveus)、カンジダ・アンタークティカ(Candida antarctica)、リゾプス・アリズス(Rhizopus arrhizus)またはアスペルギルス属(Aspergillus)に由来するリパーゼ(10ppm)(表24)を含有する反応混合物を30℃で撹拌し、試料を所定の時点で各反応混合物から抜き取り、すぐに遠心分離し、水層と有機層とを分離し、イソブタノール(i−BuOH)およびオレイン酸イソ−ブチル(i−BuO−オレエート)(表25)について分析した。
Example 35
Comparison of formation of iso-butyl oleate by lipase catalyzed reaction of isobutanol and oleic acid Aqueous 2- (N-morpholino) ethanesulfonic acid buffer (MES, 0.20 M, pH 5.2), isobutanol (2-methyl) -1-propanol), oleic acid (Alfa Aesar), and Liporose (registered trademark) 100 L, Lipex (registered trademark) 100 L, Lipozyme (registered trademark) CALB L, Novozyme (registered trademark) CALA L, Palatase (manufactured by Novozymes) Lipase derived from (registered trademark) (10 ppm), or a fluorescent bacterium (Pseudomonas fluorescens), Pseudomonas cepacia, Muco, manufactured by Sigma Aldrich Mucor miehei, porcine pancreas, Candida cylindracea, Rhizopus niveus, Candida antarctica, iRus p The reaction mixture containing lipase (10 ppm) derived from Aspergillus (10 ppm) (Table 24) is stirred at 30 ° C., samples are withdrawn from each reaction mixture at predetermined time points, immediately centrifuged, and the aqueous and organic layers are separated. Separated and analyzed for isobutanol (i-BuOH) and iso-butyl oleate (i-BuO-oleate) (Table 25).

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エタノールおよびトウモロコシ油脂肪酸(COFA)のリパーゼ触媒反応によるエチル−COFAエステルの生成
水性2−(N−モルホリノ)エタンスルホン酸緩衝液(0.20M、pH5.5)、エタノール、リパーゼ(Lipolase(登録商標)100LまたはLipozyme(登録商標)CALB L;Novozymes)およびトウモロコシ油から調製されるトウモロコシ油脂肪酸を含有する反応混合物(表26)を30℃で撹拌し、試料を所定の時点で各反応混合物から撹拌しながら抜き取り、すぐに遠心分離し、水層と有機層とを分離し、エタノールおよびトウモロコシ油脂肪酸のエチルエステル(EtO−COFA)(表27)について分析した。
Formation of Ethyl-COFA Ester by Lipase-Catalyzed Reaction of Ethanol and Corn Oil Fatty Acid (COFA) Aqueous 2- (N-morpholino) ethanesulfonic acid buffer (0.20M, pH 5.5), ethanol, lipase (Lipolase®) ) A reaction mixture containing corn oil fatty acids (Table 26) prepared from 100 L or Lipozyme® CALB L; Novozymes) and corn oil is stirred at 30 ° C. and samples are stirred from each reaction mixture at predetermined times. The mixture was immediately extracted and centrifuged, and the aqueous layer and the organic layer were separated and analyzed for ethanol and ethyl ester of corn oil fatty acid (EtO-COFA) (Table 27).

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実施例37
酵母の発酵の際のエタノールおよびトウモロコシ油脂肪酸(COFA)のリパーゼ触媒反応によるエチル−COFAエステルの生成
野生型酵母株CEN.PK113−7Dを、アミノ酸を含まない酵母窒素ベース(6.7g/L)、デキストロース(25g/L)、およびMES緩衝液(pH5.5で0.1M)を含有する培地中で一晩繁殖させた。600nmで得られる光学密度が0.1になるように、一晩培養物を新鮮な培地に希釈した。希釈された培地を、フラスコ当たり25mLずつ、6つの250mLの密閉キャップ振とうフラスコ中に等分した。培地のうちの4つに、培地中の最終的なリパーゼ濃度が10ppmになるように2種のリパーゼ酵素ストック溶液(Lipozyme(登録商標)CALB LまたはLipolase(登録商標)100Lの10mMのリン酸緩衝液(pH7.0)のmL当たり2mgのタンパク質)のいずれかを補充した。トウモロコシ油脂肪酸(COFA)を、フラスコの3つの水性培地(酵素なし、CALB L、またはLipolase(登録商標)100L)に1:1の体積比で加えた。1つのフラスコは補充物を有さなかった。培地を、30℃で温度制御された振とう培養器で、250rpmの振とう速度で23時間増殖させた。細胞質量測定用の試料を、15mLの円錐底管中で相分離させた。600nmにおける試料の光学密度を、生理食塩水中での20倍の希釈で測定した。クロマトグラフ分析用の試料(5mLの水性または10mLの培地/COFAエマルジョン)を、15mLの円錐底管中のTX−400スイングバケットローターにおいて4000rpmで5分間、直ぐに遠心分離した。水性試料については、0.22μmのスピンフィルターを分析の前に使用した。水性試料を、50℃で0.01Mの硫酸移動相および1分当たり0.5mLの流量を用いて、SH−Gガードカラムを備えたShodex SH1011カラムにおいて分析した。糖類およびアルコールの検出は、屈折率および210nmの吸収によるものであり、標準曲線を用いて定量化を行った。試料を、水性培地(COFAの添加なし)または培地/COFAエマルジョンから取り、COFAのエチルエステルについての前の実施例に記載されるように分析した。結果を表28および29に示す。
Example 37
Formation of ethyl-COFA ester by lipase catalyzed reaction of ethanol and corn oil fatty acid (COFA) during yeast fermentation Wild type yeast strain CEN. PK113-7D is grown overnight in medium containing yeast nitrogen base without amino acids (6.7 g / L), dextrose (25 g / L), and MES buffer (0.1 M at pH 5.5). It was. The overnight culture was diluted in fresh medium so that the optical density obtained at 600 nm was 0.1. The diluted medium was aliquoted into six 250 mL closed cap shake flasks, 25 mL per flask. Four of the media contain two lipase enzyme stock solutions (Lipozyme® CALB L or Lipolase® 100 L of 10 mM phosphate buffer so that the final lipase concentration in the media is 10 ppm. One of the solutions (2 mg protein per mL of pH 7.0). Corn oil fatty acid (COFA) was added to the three aqueous media (no enzyme, CALB L, or Lipolase® 100 L) in a flask at a 1: 1 volume ratio. One flask had no replenishment. The medium was grown for 23 hours in a shaking incubator temperature controlled at 30 ° C. at a shaking speed of 250 rpm. Samples for cell mass measurement were phase separated in a 15 mL conical bottom tube. The optical density of the sample at 600 nm was measured at a 20-fold dilution in saline. Samples for chromatographic analysis (5 mL aqueous or 10 mL media / COFA emulsion) were immediately centrifuged at 4000 rpm for 5 minutes in a TX-400 swing bucket rotor in a 15 mL conical bottom tube. For aqueous samples, a 0.22 μm spin filter was used prior to analysis. The aqueous sample was analyzed on a Shodex SH1011 column equipped with a SH-G guard column using 0.01 M sulfuric acid mobile phase at 50 ° C. and a flow rate of 0.5 mL per minute. The detection of saccharides and alcohol was based on refractive index and absorption at 210 nm and was quantified using a standard curve. Samples were taken from aqueous medium (no addition of COFA) or medium / COFA emulsion and analyzed as described in the previous example for the ethyl ester of COFA. The results are shown in Tables 28 and 29.

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実施例38
メタノールおよびトウモロコシ油脂肪酸(COFA)のリパーゼ触媒反応によるメチル−COFAエステルの生成
水性2−(N−モルホリノ)エタンスルホン酸緩衝液(0.20M、pH5.5)、メタノール、リパーゼ(Lipolase(登録商標)100 L(Novozymes)、Lipozyme(登録商標)CALB L(Novozymes)、リゾプス・アリズス(Rhizopus arrhizus)リパーゼ(SigmaAldrich)、およびカンジダ・キリンドラケア(Candida cylindracea)リパーゼ(SigmaAldrich)およびトウモロコシ油から調製されるトウモロコシ油脂肪酸を含有する反応混合物(表30)を30℃で撹拌し、試料を所定の時点で各反応混合物から撹拌しながら抜き取り、すぐに遠心分離し、水層と有機層とを分離し、エタノールおよびトウモロコシ油脂肪酸のエチルエステル(EtO−COFA)(表31)について分析した。
Example 38
Formation of methyl-COFA ester by lipase-catalyzed reaction of methanol and corn oil fatty acid (COFA) Aqueous 2- (N-morpholino) ethanesulfonic acid buffer (0.20 M, pH 5.5), methanol, lipase (Lipolase®) ) 100 L (Novozymes), Lipozyme® CALB L (Novozymes), Rhizopus arrizus lipase (Sigma Aldrich), and Candida cylind algae (Candida cereal oil) Stir reaction mixtures containing corn oil fatty acids (Table 30) at 30 ° C. and stir samples from each reaction mixture at predetermined times. Reluctant extraction, immediately centrifuged and the aqueous and organic layers were separated and analyzed for ethyl ester of ethanol and corn oil fatty acids (EtO-COFA) (Table 31).

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実施例39
1−プロパノールおよびトウモロコシ油脂肪酸(COFA)のリパーゼ触媒反応による1−プロピル−COFAエステルの生成
水性2−(N−モルホリノ)エタンスルホン酸緩衝液(0.20M、pH5.5)、1−プロパノール、リパーゼ(Lipolase(登録商標)100 L(Novozymes)、Lipozyme(登録商標)CALB L(Novozymes)、リゾプス・アリズス(Rhizopus arrhizus)リパーゼ(SigmaAldrich)、およびカンジダ・キリンドラケア(Candida cylindracea)リパーゼ(SigmaAldrich)およびトウモロコシ油から調製されるトウモロコシ油脂肪酸を含有する反応混合物(表32)を30℃で撹拌し、試料を所定の時点で各反応混合物から撹拌しながら抜き取り、すぐに遠心分離し、水層と有機層とを分離し、1−プロパノールおよびトウモロコシ油脂肪酸の1−プロピルエステル(PrO−COFA)(表33)について分析した。
Example 39
Formation of 1-propyl-COFA ester by lipase catalyzed reaction of 1-propanol and corn oil fatty acid (COFA) Aqueous 2- (N-morpholino) ethanesulfonic acid buffer (0.20M, pH 5.5), 1-propanol, Lipase (R) 100 L (Novozymes), Lipozyme (R) CALB L (Novozymes), Rhizopus arrizus lipase (Sigma Aldrich) and Candida gir Cid And a reaction mixture (Table 32) containing corn oil fatty acid prepared from corn oil is stirred at 30 ° C. Extraction with stirring from the mixture, immediately centrifuged and the aqueous and organic layers were separated and analyzed for 1-propyl ester of 1-propanol and corn oil fatty acids (PrO-COFA) (Table 33).

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実施例40
1−ペンタノールおよびトウモロコシ油脂肪酸(COFA)のリパーゼ触媒反応による1−ペンチル−COFAエステルの生成
水性2−(N−モルホリノ)エタンスルホン酸緩衝液(0.20M、pH5.5)、1−ペンタノール、リパーゼ(Lipolase(登録商標)100L(Novozymes)、Lipozyme(登録商標)CALB L(Novozymes)、リゾプス・アリズス(Rhizopus arrhizus)リパーゼ(SigmaAldrich)、およびカンジダ・キリンドラケア(Candida cylindracea)リパーゼ(SigmaAldrich)およびトウモロコシ油から調製されるトウモロコシ油脂肪酸を含有する反応混合物(表34)を30℃で撹拌し、試料を所定の時点で各反応混合物から撹拌しながら抜き取り、すぐに遠心分離し、水層と有機層とを分離し、1−ペンタノールおよびトウモロコシ油脂肪酸の1−ペンチルエステル(PenO−COFA)(表35)について分析した。
Example 40
Formation of 1-pentyl-COFA ester by lipase catalyzed reaction of 1-pentanol and corn oil fatty acid (COFA) Aqueous 2- (N-morpholino) ethanesulfonic acid buffer (0.20M, pH 5.5), 1-pen Tanol, lipase (Lipolase® 100L (Novozymes), Lipozyme® CALB L (Novozymes), Rhizopus arrizus lipase (Sigma Aldrich), Candida lind ) And a reaction mixture containing corn oil fatty acids prepared from corn oil (Table 34) is stirred at 30 ° C. and the samples are reacted at a given time. The mixture was withdrawn with stirring and immediately centrifuged to separate the aqueous and organic layers and analyzed for 1-pentanol and 1-pentyl ester of corn oil fatty acid (PenO-COFA) (Table 35).

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実施例41
2−メチル−1−ブタノールおよびトウモロコシ油脂肪酸(COFA)のリパーゼ触媒反応による2−メチル−1−ブチル−COFAエステルの生成
水性2−(N−モルホリノ)エタンスルホン酸緩衝液(0.20M、pH5.5)、2−メチル−1−ブタノール、リパーゼ(Lipolase(登録商標)100 L(Novozymes)、Lipozyme(登録商標)CALB L(Novozymes)、リゾプス・アリズス(Rhizopus arrhizus)リパーゼ(SigmaAldrich)、およびカンジダ・キリンドラケア(Candida cylindracea)リパーゼ(SigmaAldrich)およびトウモロコシ油から調製されるトウモロコシ油脂肪酸を含有する反応混合物(表36)を30℃で撹拌し、試料を所定の時点で各反応混合物から撹拌しながら抜き取り、すぐに遠心分離し、水層と有機層とを分離し、2−メチル−1−ブタノールおよびトウモロコシ油脂肪酸の2−メチル−1−ブチルエステル(MeBO−COFA)(表37)について分析した。
Example 41
Formation of 2-methyl-1-butyl-COFA ester by lipase catalyzed reaction of 2-methyl-1-butanol and corn oil fatty acid (COFA) Aqueous 2- (N-morpholino) ethanesulfonic acid buffer (0.20 M, pH 5) .5), 2-methyl-1-butanol, lipase (Lipolase® 100 L (Novozymes), Lipozyme® CALB L (Novozymes), Rhizopus arrizus lipase (Sigma Aldiz, SigmaAld) A reaction mixture (Table 36) containing corn oil fatty acids prepared from Candida cylindracea lipase (Sigma Aldrich) and corn oil at 30 ° C. Stir and remove samples from each reaction mixture with stirring at a given time, immediately centrifuge, separate the aqueous and organic layers, and remove 2-methyl-1-butanol and corn oil fatty acid 2-methyl- 1-Butyl ester (MeBO-COFA) (Table 37) was analyzed.

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実施例42
イソプロパノールおよびトウモロコシ油脂肪酸(COFA)のリパーゼ触媒反応によるイソプロピル−COFAエステルの生成
水性2−(N−モルホリノ)エタンスルホン酸緩衝液(0.20M、pH5.5)、イソプロパノール(2−プロパノール)、リパーゼ(Lipolase(登録商標)100 L(Novozymes)、Lipozyme(登録商標)CALB L(Novozymes)、リゾプス・アリズス(Rhizopus arrhizus)リパーゼ(SigmaAldrich)、およびカンジダ・キリンドラケア(Candida cylindracea)リパーゼ(SigmaAldrich)およびトウモロコシ油から調製されるトウモロコシ油脂肪酸を含有する反応混合物(表38)を30℃で撹拌し、試料を所定の時点で各反応混合物から撹拌しながら抜き取り、すぐに遠心分離し、水層と有機層とを分離し、イソプロパノールおよびトウモロコシ油脂肪酸のイソプロピルエステル(i−PrO−COFA)(表39)について分析した。
Example 42
Formation of isopropyl-COFA ester by lipase-catalyzed reaction of isopropanol and corn oil fatty acid (COFA) Aqueous 2- (N-morpholino) ethanesulfonic acid buffer (0.20 M, pH 5.5), isopropanol (2-propanol), lipase (Lipolase® 100 L (Novozymes), Lipozyme® CALB L (Novozymes), Rhizopus arrhizus lipase (Sigma Aldrich) and Candida kilind a cirdida cirida girder A reaction mixture (Table 38) containing corn oil fatty acids prepared from corn oil was stirred at 30 ° C. and tested. Is extracted from each reaction mixture with stirring at a given time, immediately centrifuged, and the aqueous and organic layers are separated, isopropanol and isopropyl ester of corn oil fatty acid (i-PrO-COFA) (Table 39) analyzed.

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実施例43
水と抽出剤との間のイソブタノールのための分配係数の比較
イソブタノール(30g/L)の水溶液を、トウモロコシ油脂肪酸(COFA)、またはオレイン酸またはトウモロコシ油トリグリセリドと混合し、それらの測定された分配係数を、オレイルアルコールについて測定された分配係数と比較して表中で報告した。結果を表40に示す。
Example 43
Comparison of partition coefficients for isobutanol between water and extractant. An aqueous solution of isobutanol (30 g / L) is mixed with corn oil fatty acid (COFA), or oleic acid or corn oil triglyceride and their measured The distribution coefficient was reported in the table in comparison with the distribution coefficient measured for oleyl alcohol. The results are shown in Table 40.

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実施例44
トウモロコシ油脂肪酸の生成
機械的撹拌器、熱電対、加熱マントル、凝縮器および窒素ティー(nitrogen tee)を備えた5リットル(5L)の丸底フラスコに、750gの粗トウモロコシ油(非食品グレード、エタノール発酵設備から回収される)、2112gの水および285gの50%の水酸化ナトリウム溶液を投入した。混合物を90℃まで加熱し、2時間保持し、その間に、混合物は、1つの高粘度の、エマルジョン状の単相になった。この時間の終了時に、TLCは、混合物中に残っているトウモロコシ油がないことを示す。次に、混合物を74℃に冷却し、900gの25%の硫酸を加えて、混合物を酸性化した。次に、混合物を50℃に冷却し、水層を排出した。油層を、1500mLの40℃の水で2回洗浄し、次に1リットルの飽和塩水で1回洗浄した。それを硫酸マグネシウム上で乾燥させ、セライトを通してろ過した。収量は610gの透明の赤色の油であった。AOCS方法Ca 5a−40による遊離脂肪酸の滴定により、オレイン酸として表される95%の脂肪酸含量が示される。104mgを1mLの乾燥ピリジン中の100uLのN−メチル−N−(トリメチルシリル)トリフルオロアセトアミドと反応させることによって、試料をシラン処理した。シラン処理された生成物のガスクロマトグラフィー−質量分析(GCMS)は、16:0、18:2、18:1、18:0、および20:0の酸のTMS誘導体の存在を示す。
Example 44
Corn Oil Fatty Acid Generation A 750 g crude corn oil (non-food grade, ethanol) was added to a 5 liter (5 L) round bottom flask equipped with a mechanical stirrer, thermocouple, heating mantle, condenser and nitrogen tea. 2112 g of water and 285 g of 50% sodium hydroxide solution (charged from the fermentation facility) were charged. The mixture was heated to 90 ° C. and held for 2 hours, during which time the mixture became one high viscosity, emulsion-like single phase. At the end of this time, TLC shows no corn oil remaining in the mixture. The mixture was then cooled to 74 ° C. and 900 g of 25% sulfuric acid was added to acidify the mixture. The mixture was then cooled to 50 ° C. and the aqueous layer was drained. The oil layer was washed twice with 1500 mL of 40 ° C. water and then once with 1 liter of saturated brine. It was dried over magnesium sulfate and filtered through celite. Yield was 610 g of a clear red oil. Titration of free fatty acids by AOCS method Ca 5a-40 shows a 95% fatty acid content expressed as oleic acid. The sample was silanized by reacting 104 mg with 100 uL N-methyl-N- (trimethylsilyl) trifluoroacetamide in 1 mL dry pyridine. Gas chromatography-mass spectrometry (GCMS) of the silanized product shows the presence of TMS derivatives of 16: 0, 18: 2, 18: 1, 18: 0, and 20: 0 acids.

実施例45
FABEの化学合成
3Lのフラスコは、機械的撹拌器、熱電対、窒素入口、加熱マントルおよび凝縮器を備えていた。フラスコに、COFA(595g)(実施例44のように調製される)、イソブタノール(595g)、および硫酸(12g)を投入した。混合物を1.5時間還流させ、その時間で、凝縮器を取り外し、スチルヘッドと取り替えた。蒸留物を、90℃の初期ヘッド温度および105℃の最終ヘッド温度で3時間にわたって収集した。次に、混合物を室温に冷まし、500mLの脱イオン水を加えた。層を分離し、有機層を500mLの脱イオン水で5回洗浄した。次に、それを500mLの10%の塩化カルシウム溶液で1回洗浄した後、500mLの脱イオン水で6回洗浄した。次に、油を硫酸マグネシウム上で乾燥させ、セライト床を通してろ過したところ、601gの透明の赤色の油が得られた。GC分析は、0.36重量%のイソブタノールの存在を示す。GC/MS分析は、パルミチン酸イソブチル、ステアリン酸イソブチル、オレイン酸イソブチル、リノール酸イソブチル、およびリノレン酸イソブチルの存在を示す。
Example 45
Chemical synthesis of FABE The 3 L flask was equipped with a mechanical stirrer, thermocouple, nitrogen inlet, heating mantle and condenser. The flask was charged with COFA (595 g) (prepared as in Example 44), isobutanol (595 g), and sulfuric acid (12 g). The mixture was refluxed for 1.5 hours, at which time the condenser was removed and replaced with a still head. Distillate was collected over 3 hours at an initial head temperature of 90 ° C and a final head temperature of 105 ° C. The mixture was then cooled to room temperature and 500 mL of deionized water was added. The layers were separated and the organic layer was washed 5 times with 500 mL deionized water. It was then washed once with 500 mL of 10% calcium chloride solution and then 6 times with 500 mL of deionized water. The oil was then dried over magnesium sulfate and filtered through a celite bed, yielding 601 g of a clear red oil. GC analysis shows the presence of 0.36% by weight of isobutanol. GC / MS analysis indicates the presence of isobutyl palmitate, isobutyl stearate, isobutyl oleate, isobutyl linoleate, and isobutyl linolenate.

実施例46
無機酸触媒を用いたブタノールの回収
機械的撹拌ならびにスチルヘッドおよび窒素入口を上に備えたラシヒリングが装着された12インチカラムを備えた1リットルの丸底フラスコを使用した。フラスコに、実施例45のように合成された254gのFABE、255gのCOFA、100mLの水、および5gの硫酸を投入し、93℃のポット温度まで加熱した。ヘッド温度は89.7℃で平衡化した。第1の留分を、89〜94℃のヘッド温度を維持する還流比で収集した。
Example 46
Recovery of butanol using inorganic acid catalyst A 1 liter round bottom flask equipped with mechanical stirring and a 12 inch column equipped with a Raschig ring with a still head and nitrogen inlet on top was used. The flask was charged with 254 g FABE synthesized as in Example 45, 255 g COFA, 100 mL water, and 5 g sulfuric acid and heated to a pot temperature of 93 ° C. The head temperature was equilibrated at 89.7 ° C. The first fraction was collected at a reflux ratio that maintained a head temperature of 89-94 ° C.

反応物を冷却し、室温で3日間静置させた。ポットのGC分析は、ポット中の合計1gのイソブタノールを示す。蒸留を再開し、3つ以上の留分を、それぞれ25mLずつ、収集した。留分#2を収集した後、100mLの水をポットに加えた。4つの留分を収集し、分析し、結果を表41に示す。   The reaction was cooled and allowed to stand at room temperature for 3 days. GC analysis of the pot shows a total of 1 g isobutanol in the pot. Distillation was resumed and three or more fractions were collected, each 25 mL. After collecting fraction # 2, 100 mL of water was added to the pot. Four fractions were collected and analyzed and the results are shown in Table 41.

GC分析を、30mのFFAPカラムを用いたHewlett Packard 6890 GCを用いて行った。試料をイソプロパノールに溶解させ、1−ペンタノールを、内部標準として加えた。イソブタノール、パルミチン酸イソブチル、ステアリン酸イソブチル、オレイン酸イソブチル、リノール酸イソブチル、リノレン酸イソブチル、アラキドン酸イソブチル、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸およびリノレン酸についての標準曲線を作成した。FABE含量をブチルエステルの合計として報告し、COFA含量を脂肪酸の合計として報告した。   GC analysis was performed using a Hewlett Packard 6890 GC using a 30 m FFAP column. Samples were dissolved in isopropanol and 1-pentanol was added as an internal standard. Standard curves were generated for isobutanol, isobutyl palmitate, isobutyl stearate, isobutyl oleate, isobutyl linoleate, isobutyl linolenate, isobutyl arachidate, palmitic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid and linolenic acid. The FABE content was reported as the sum of butyl esters and the COFA content was reported as the sum of fatty acids.

Figure 2013535956
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実施例47
有機酸触媒を用いたブタノールの回収
マグネチックスターラー、熱電対、滴下漏斗およびスチルヘッドを備えた1リットルの三つ口丸底フラスコを使用した。フラスコに、実施例45のように合成された100gのFABE、100gのCOFA、5gのp−トルエンスルホン酸、および25mLの水を投入した。初期ポットのイソブタノール分析は、1.1gのイソブタノールが存在する(FABE中の汚染物質)ことを示す。ポットを125℃まで加熱した。ポットが116℃に達したとき、ヘッド温度は96℃であり、125mLの水を2.5時間にわたって加えた。水を加えた時間にわたって6つの留分を収集し、それらを、実施例46のようにGCによって分析した。結果を表42に示す。
Example 47
Recovery of butanol using organic acid catalyst A 1 liter three-necked round bottom flask equipped with a magnetic stirrer, thermocouple, dropping funnel and still head was used. The flask was charged with 100 g FABE synthesized as in Example 45, 100 g COFA, 5 g p-toluenesulfonic acid, and 25 mL water. Initial pot isobutanol analysis indicates that 1.1 g of isobutanol is present (contaminant in FABE). The pot was heated to 125 ° C. When the pot reached 116 ° C., the head temperature was 96 ° C. and 125 mL of water was added over 2.5 hours. Six fractions were collected over the time the water was added and they were analyzed by GC as in Example 46. The results are shown in Table 42.

Figure 2013535956
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残りのスチルポットのブタノール分析は、0.9gの遊離イソブタノールが存在することを示す。分析される初期のCOFA:FABE混合物は、45重量%のFABEであった。分析される最終的なポットは、32重量%のFABEであった。   The butanol analysis of the remaining still pot shows that 0.9 g of free isobutanol is present. The initial COFA: FABE mixture analyzed was 45 wt% FABE. The final pot analyzed was 32 wt% FABE.

実施例48
高温における水によるFABEの加水分解
1リットルのオートクレーブに、実施例45のように合成されたFABE、300mLおよび300mLの水を投入した。オートクレーブを密閉し、窒素でパージした。撹拌を開始し、次に、45分間にわたって250℃まで加熱し、温度に達した後、試料を1時間ごとに取り出した。試料を、実施例46のようにGCによって分析した。油相試料は、表43に示される時間に応じた組成を示した。
Example 48
Hydrolysis of FABE with Water at High Temperature A 1 liter autoclave was charged with FABE synthesized as in Example 45, 300 mL and 300 mL of water. The autoclave was sealed and purged with nitrogen. Stirring was started and then heated to 250 ° C. for 45 minutes and after reaching temperature, samples were removed every hour. Samples were analyzed by GC as in Example 46. The oil phase sample showed a composition according to the time shown in Table 43.

Figure 2013535956
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実施例49
高温における希酸によるFABEの加水分解
1リットルのオートクレーブに、実施例45のように合成されたFABEと、COFAとの450gの75/25混合物および150gの2%の硫酸を投入した。オートクレーブを密閉し、窒素でパージした。撹拌を開始し、次に、それを45分間にわたって225℃まで加熱し、温度に達した後、試料を1時間ごとに取り出した。試料を、実施例46のようにGCによって分析した。油相試料は、表44に示される時間に応じた組成を示した。
Example 49
Hydrolysis of FABE with Dilute Acid at High Temperature A 1 liter autoclave was charged with FABE synthesized as in Example 45, 450 g of a 75/25 mixture of COFA and 150 g of 2% sulfuric acid. The autoclave was sealed and purged with nitrogen. Stirring was started and then it was heated to 225 ° C. over 45 minutes and after reaching temperature, samples were removed every hour. Samples were analyzed by GC as in Example 46. The oil phase sample showed a composition according to the time shown in Table 44.

Figure 2013535956
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実施例50
100℃における溶媒中の硫酸によるFABEの加水分解
実施例45のように合成された5gのFABE、5gの25%の硫酸、および60gのジエチレングリコールジメチルエーテルの溶液を調製した。10gの溶液を、5つのバイアルのそれぞれに加え、次にそれを密閉した。バイアルの全てを100℃まで加熱し、1つのバイアルを加熱器から取り出し、1時間ごとに分析した。得られた組成物を、GC(実施例46に記載されるように)によって測定し、表45に報告した。
Example 50
Hydrolysis of FABE with sulfuric acid in solvent at 100 ° C. A solution of 5 g FABE synthesized as in Example 45, 5 g 25% sulfuric acid and 60 g diethylene glycol dimethyl ether was prepared. 10 g of solution was added to each of the five vials, which were then sealed. All vials were heated to 100 ° C. and one vial was removed from the heater and analyzed every hour. The resulting composition was measured by GC (as described in Example 46) and reported in Table 45.

Figure 2013535956
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実施例51
反応蒸留によるFABEの加水分解
12リットルのフラスコは、原料入口およびスチルヘッドを上に備えた絶縁された2インチ×30インチのカラムを備えていた。カラムに、1リットルのPro−pak(登録商標)(316 SS 0.16インチ)蒸留器充填材(still packing)および500gのAmberlyst(登録商標)36固体酸触媒(Dow)をランダムに充填した。フラスコに、6リットルの水を投入し、沸騰させた。熱を、約1.8mL/分の水蒸留速度を有するように制御した。実施例45に記載される方法どおりに合成されたFABEを、2g/分の速度でカラムの上部に加えた。合計60分間、供給し続けた。さらに30分間、蒸留し続けた。合計194gの蒸留物を収集したところ、2.1gのイソブタノールを含有していた。供給されたFABEの量に基づいて、これは、ブタノールへのFABEの9%の転化率を表す。
Example 51
Hydrolysis of FABE by Reactive Distillation A 12 liter flask was equipped with an insulated 2 "x 30" column with a raw material inlet and a still head on top. The column was randomly packed with 1 liter of Pro-pak® (316 SS 0.16 inch) still packing and 500 g of Amberlyst® 36 solid acid catalyst (Dow). The flask was charged with 6 liters of water and boiled. The heat was controlled to have a water distillation rate of about 1.8 mL / min. FABE synthesized as described in Example 45 was added to the top of the column at a rate of 2 g / min. Feeding continued for a total of 60 minutes. Distillation continued for another 30 minutes. A total of 194 g of distillate was collected and contained 2.1 g of isobutanol. Based on the amount of FABE fed, this represents a 9% conversion of FABE to butanol.

実施例52
逆流蒸気によるFABEの加水分解
実施例50に記載される装置を、蒸留塔の周囲に巻き付けられた熱テープ(heat
tape)の追加によって変更した。塔の上半分の温度を115℃に調整し、塔の下半分の温度を104℃に調整した。ポットを沸騰させ、ポットの熱を、水が1.5〜2mL/分の速度で蒸留するまで調整した。蒸留を続けながら、実施例45に記載される方法どおりに合成されたFABE(346g)を、3時間かけて充填カラムの上部に供給した。供給期間の後、蒸留をさらに90分間続けた。合計486gの蒸留物を収集したところ、30.1gのイソブタノールを含有していた。これは、39%の、イソブタノールへのFABEの転化率を表す。
Example 52
Hydrolysis of FABE with Backflow Steam The apparatus described in Example 50 is heated with a heat tape (heat) wrapped around a distillation column.
changed with the addition of tape). The temperature of the upper half of the tower was adjusted to 115 ° C and the temperature of the lower half of the tower was adjusted to 104 ° C. The pot was boiled and the pot heat was adjusted until the water distilled at a rate of 1.5-2 mL / min. With continued distillation, FABE (346 g) synthesized as described in Example 45 was fed to the top of the packed column over 3 hours. After the feeding period, distillation continued for another 90 minutes. A total of 486 g of distillate was collected and contained 30.1 g of isobutanol. This represents a 39% conversion of FABE to isobutanol.

実施例53
不水溶性有機酸によって触媒される加水分解
油浴、機械的撹拌器、窒素入口、表面下(subsurface)水入口、およびスチルヘッドを備えた1リットルの三つ口丸底フラスコに、150gのFABE、50gの水、および5gのドデシルベンゼンスルホン酸を投入した。油浴を95〜100℃まで加熱し、ゆっくりとした窒素掃引を開始した。蒸留物留分を、合計5時間にわたって30分ごとに収集した。3時間後、水を、15mL/時の速度でスチルポットに供給した。蒸留物留分を、実施例46に記載されるGC方法によってイソブタノール含量について分析し、結果を表46に示す。FABEに含まれるイソブタノールの約44%を5時間にわたって収集した。
Example 53
Hydrolysis catalyzed by water-insoluble organic acids 150 g FABE in a 1 liter three-necked round bottom flask equipped with an oil bath, mechanical stirrer, nitrogen inlet, subsurface water inlet, and still head , 50 g of water, and 5 g of dodecylbenzenesulfonic acid were added. The oil bath was heated to 95-100 ° C. and a slow nitrogen sweep was initiated. Distillate fractions were collected every 30 minutes for a total of 5 hours. After 3 hours, water was fed into the still pot at a rate of 15 mL / hour. The distillate fraction was analyzed for isobutanol content by the GC method described in Example 46 and the results are shown in Table 46. Approximately 44% of the isobutanol contained in FABE was collected over 5 hours.

Figure 2013535956
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実施例54
固体酸触媒によって触媒される加水分解
油浴、機械的撹拌器、表面下窒素入口、表面下水入口、およびスチルヘッドを備えた1リットルの三つ口丸底フラスコに、150gのFABEおよび50gの乾燥Amberlyst 15固体酸触媒を投入した。フラスコを油浴によって110℃まで加熱し、水を15mL/時の速度でシリンジポンプを介して加えた。蒸留留分を、合計5時間にわたって30分ごとに収集した。留分を、実施例46に記載されるGC方法によってイソブタノール含量について分析し、結果を表47に示す。FABEに含まれるイソブタノールの理論量の約44%を5時間にわたって収集した。
Example 54
Hydrolysis catalyzed by solid acid catalyst 150 g FABE and 50 g dry in a 1 liter three-neck round bottom flask equipped with oil bath, mechanical stirrer, subsurface nitrogen inlet, subsurface water inlet, and still head Amberlyst 15 solid acid catalyst was charged. The flask was heated to 110 ° C. with an oil bath and water was added via a syringe pump at a rate of 15 mL / hr. Distillate fractions were collected every 30 minutes for a total of 5 hours. The fraction was analyzed for isobutanol content by the GC method described in Example 46 and the results are shown in Table 47. Approximately 44% of the theoretical amount of isobutanol contained in the FABE was collected over 5 hours.

Figure 2013535956
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実施例55
水溶性有機酸触媒によって触媒される加水分解
機械的撹拌器、表面下窒素入口、表面下水入口、およびスチルヘッドを備えた1リットルのフラスコに、200gのFABEおよび10gのp−トルエンスルホン酸を投入した。フラスコを撹拌し、油浴によって110℃まで加熱し、その時間に、水を、シリンジポンプを介して20mL/時の速度で加えた。蒸留留分を、合計3時間にわたって30分ごとに収集した。留分を、実施例46に記載されるGC方法によってイソブタノール含量について分析し、結果を表48に示す。FABEに含まれるイソブタノールの理論量の約30%を5時間にわたって収集した。
Example 55
Hydrolysis catalyzed by water-soluble organic acid catalyst 1 liter flask equipped with mechanical stirrer, subsurface nitrogen inlet, subsurface water inlet, and still head is charged with 200 g FABE and 10 g p-toluenesulfonic acid did. The flask was stirred and heated to 110 ° C. with an oil bath, during which time water was added via a syringe pump at a rate of 20 mL / hour. Distillate fractions were collected every 30 minutes for a total of 3 hours. The fraction was analyzed for isobutanol content by the GC method described in Example 46 and the results are shown in Table 48. Approximately 30% of the theoretical amount of isobutanol contained in FABE was collected over 5 hours.

Figure 2013535956
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実施例56
発酵からの溶媒相の加水分解
A.溶媒相1
実施例17に示される発酵からの溶媒相を、実施例46に示されるGC方法によって分析し、結果を表49に示す。分析は、FAEEと一致する保持時間を有する少量の材料とともに主にFABEおよび脂肪酸を示す。ブチルエステルおよび酸のみの分析は、62%のFABEおよび39%の脂肪酸の比率を示す。
Example 56
Hydrolysis of the solvent phase from fermentation Solvent phase 1
The solvent phase from the fermentation shown in Example 17 was analyzed by the GC method shown in Example 46 and the results are shown in Table 49. The analysis shows mainly FABE and fatty acids with a small amount of material having a retention time consistent with FAEE. Analysis of butyl ester and acid alone shows a ratio of 62% FABE and 39% fatty acid.

溶媒相(1.25リットル、1090g)および1.25リットルの水を1ガロンのオートクレーブに投入した。オートクレーブを密閉し、250℃まで加熱し、その温度で4時間保持した。次に、オートクレーブを冷却し、開放し、エマルジョンを得た。混合物を、セライト床を通してろ過し、層を分離した。有機層を、1リットルの水で3回洗浄した。次に、試料を50℃まで加熱し、6時間、窒素でパージした。GC分析は、i−BuOHがないことおよび33%のFABEおよび67%の脂肪酸の比率を示す。琥珀色の油(993.9g)が得られた。発酵の実施例17からの元の溶媒相および加水分解後の溶媒相の詳細な組成分析を表50に示す。   The solvent phase (1.25 liters, 1090 g) and 1.25 liters of water were charged to a 1 gallon autoclave. The autoclave was sealed, heated to 250 ° C. and held at that temperature for 4 hours. Next, the autoclave was cooled and opened to obtain an emulsion. The mixture was filtered through a celite bed and the layers were separated. The organic layer was washed 3 times with 1 liter of water. The sample was then heated to 50 ° C. and purged with nitrogen for 6 hours. GC analysis shows the absence of i-BuOH and a ratio of 33% FABE and 67% fatty acids. An amber oil (993.9 g) was obtained. A detailed composition analysis of the original solvent phase from fermentation Example 17 and the solvent phase after hydrolysis is shown in Table 50.

B.溶媒相2
実施例18に示される発酵からの溶媒相を、実施例46に示されるGC方法によって分析し、結果を表49に示す。分析は、FAEEと一致する保持時間を有する少量の材料とともに主にFABEおよび脂肪酸を示す。ブチルエステルおよび酸のみの分析は、45%のFABEおよび55%の脂肪酸の比率を示す。
B. Solvent phase 2
The solvent phase from the fermentation shown in Example 18 was analyzed by the GC method shown in Example 46 and the results are shown in Table 49. The analysis shows mainly FABE and fatty acids with a small amount of material having a retention time consistent with FAEE. Analysis of butyl ester and acid alone shows a ratio of 45% FABE and 55% fatty acid.

溶媒(1.25リットル、1100g)および1.25リットルの水を、1ガロンのオートクレーブに投入した。オートクレーブを密閉し、250℃まで加熱し、その温度で4時間保持した。次に、オートクレーブを冷却し、開放し、エマルジョンを得た。混合物を、セライト床を通してろ過し、層を分離した。有機層を、1リットルの水で3回洗浄した。次に、試料を50℃まで加熱し、6時間、窒素でパージした。GC分析は、i−BuOHがないことおよび28%のFABEおよび72%の脂肪酸の比率を示す。琥珀色の油(720.5g)が得られた。   Solvent (1.25 liters, 1100 g) and 1.25 liters of water were charged to a 1 gallon autoclave. The autoclave was sealed, heated to 250 ° C. and held at that temperature for 4 hours. Next, the autoclave was cooled and opened to obtain an emulsion. The mixture was filtered through a celite bed and the layers were separated. The organic layer was washed 3 times with 1 liter of water. The sample was then heated to 50 ° C. and purged with nitrogen for 6 hours. GC analysis shows the absence of i-BuOH and a ratio of 28% FABE and 72% fatty acids. An amber oil (720.5 g) was obtained.

Figure 2013535956
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Figure 2013535956
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実施例57
生成物アルコールの回収−リパーゼ触媒を用いた加水分解
FABEを、実施例44に記載される方法どおりにトウモロコシ油脂肪酸から合成した。Novozyme 435(Novo 435、カンジダ・アンタークティカ(Candida Antarctica)リパーゼB、アクリル樹脂上に固定化される)を、Sigma Aldrich(St.Louis,Mo)から購入した。カンジダ・アンタークティカ(Candida Antarctica)リパーゼBを、Novozymes(Franklinton,NC)から購入した。t−BuOH、アセトン、エタノール、メタノール、およびグリセロールを、全てSigma Aldrich(St.Louis,Mo)から購入した。ガスクロマトグラフィー(GC)分析では、使用されるガスクロマトグラフは、Hewlett Packard 5890 Series II GCクロマトグラムであり、ペンタデカン酸メチルを内部標準として使用した。
Example 57
Product Alcohol Recovery-Lipase Catalyzed Hydrolysis FABE was synthesized from corn oil fatty acids as described in Example 44. Novozyme 435 (Novo 435, Candida Antarctic lipase B, immobilized on acrylic resin) was purchased from Sigma Aldrich (St. Louis, Mo). Candida Antarctic lipase B was purchased from Novozymes (Franklinton, NC). t-BuOH, acetone, ethanol, methanol, and glycerol were all purchased from Sigma Aldrich (St. Louis, Mo). For gas chromatography (GC) analysis, the gas chromatograph used was a Hewlett Packard 5890 Series II GC chromatogram, using methyl pentadecanoate as an internal standard.

A.大気圧、40℃
2mLのFABEと5mLの水との混合物に、40mgのNovozyme 435を加え、反応混合物を20mLのバイアルに入れ、回転式振とう器(300rpm)中で40℃で培養した。反応混合物を、24時間の反応中にGCを用いて分析して、表51に示される以下の転化率%プロファイルを生成した:
A. Atmospheric pressure, 40 ° C
To a mixture of 2 mL FABE and 5 mL water was added 40 mg Novozyme 435 and the reaction mixture was placed in a 20 mL vial and incubated at 40 ° C. on a rotary shaker (300 rpm). The reaction mixture was analyzed using GC during the 24 hour reaction to produce the following% conversion profiles shown in Table 51:

Figure 2013535956
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B.大気圧、40℃、65℃および80℃、有機溶媒なし
この実施例のパートAとともに、これらのデータは、温度とともに平衡がどのように変化するかを示す。
B. Atmospheric pressure, 40 ° C., 65 ° C. and 80 ° C., no organic solvent Together with Part A of this example, these data show how the equilibrium changes with temperature.

1mLのFABEと2mLの水との混合物に、20mgのNovozyme 435を加え、反応混合物を、6mLの隔壁キャップ付き(septum−capped)バイアル中で、40℃で45時間回転させた。GCを用いて反応混合物を分析したところ、平衡状態でFABEの18.2%の転化率が示された。   To a mixture of 1 mL FABE and 2 mL water was added 20 mg Novozyme 435 and the reaction mixture was rotated in a 6 mL septum-capped vial at 40 ° C. for 45 hours. Analysis of the reaction mixture using GC showed a 18.2% conversion of FABE at equilibrium.

1gのFABEと2mLの水との混合物に、20mgのNovozyme 435を加え、反応混合物を、6mLの隔壁キャップ付きバイアル中で、65℃で42時間回転させた。GCを用いて反応混合物を分析したところ、平衡状態でFABEの19.8%の転化率が示された。   To a mixture of 1 g FABE and 2 mL water was added 20 mg Novozyme 435 and the reaction mixture was spun for 42 hours at 65 ° C. in a 6 mL septum capped vial. Analysis of the reaction mixture using GC showed 19.8% conversion of FABE at equilibrium.

1gのFABEと2mLの水との混合物に、20mgのNovozyme 435を加え、反応混合物を、6mLの隔壁キャップ付きバイアル中で、80℃で42時間回転させた。GCを用いて反応混合物を分析したところ、平衡状態でFABEの21.4%の転化率が示された。   To a mixture of 1 g FABE and 2 mL water, 20 mg Novozyme 435 was added and the reaction mixture was rotated in a 6 mL septum cap vial at 80 ° C. for 42 hours. Analysis of the reaction mixture using GC showed 21.4% conversion of FABE at equilibrium.

C.平衡状態に対する有機溶媒(t−BuOH)の影響を示す実施例
0.25mLのFABE、0.75mLのt−BuOH、および0.1〜0.3mLの水を含有する3種の反応混合物に、20mgのNovozyme 435を加え、混合物を、6mLの隔壁キャップ付きバイアル中で、それらが平衡状態に達した時点で、40℃で一晩回転させておいた。反応の24時間後にGCを用いて反応混合物を分析したところ、表52に示される77〜82%のFABE転化率が得られた。同様の反応条件下でt−BuOHを3−Me−3−ペンタノールに置き換えると、70〜80%のFABE加水分解収率が得られた。
C. Example showing the effect of organic solvent (t-BuOH) on equilibrium Three reaction mixtures containing 0.25 mL FABE, 0.75 mL t-BuOH, and 0.1-0.3 mL water were 20 mg Novozyme 435 was added and the mixture was allowed to rotate at 40 ° C. overnight in 6 mL septum capped vials when they reached equilibrium. Analysis of the reaction mixture using GC after 24 hours of reaction gave 77-82% FABE conversion shown in Table 52. Replacing t-BuOH with 3-Me-3-pentanol under similar reaction conditions resulted in 70-80% FABE hydrolysis yield.

Figure 2013535956
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D.溶媒としてのアセトン
0.25mLのFABE、0.75mLのアセトン、および0.1〜0.3mLの水を含有する3種の反応混合物に、20mgのNovozyme 435を加え、混合物を、6mLの隔壁キャップ付きバイアル中で、それらが平衡状態に達した時点で、40℃で一晩回転させておいた。反応の24時間後にGCを用いて反応混合物を分析したところ、表53に示される71〜78%のFABE転化率が示された。
D. Acetone as solvent To three reaction mixtures containing 0.25 mL FABE, 0.75 mL acetone, and 0.1-0.3 mL water, 20 mg Novozyme 435 was added and the mixture was added to a 6 mL septum cap. In a vial with vials, they were allowed to rotate overnight at 40 ° C. when they reached equilibrium. Analysis of the reaction mixture using GC after 24 hours of reaction showed 71-78% FABE conversion as shown in Table 53.

Figure 2013535956
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E.FABE転化率に対する、加水分解中にi−BuOHを除去することの影響を示す実施例−大気圧における窒素パージ
25mLの丸底フラスコに、2mLのFABE、5mLの水、および40mgのNovozyme 435を投入した。反応混合物を95℃まで加熱し、反応中に形成されるi−BuOHを、反応混合物に窒素をバブリングすることによって除去した。反応中に混合物から試料を取り、GCを用いて有機相を分析した。表54に示されるように6時間後に94%の転化率が得られた:
E. Example showing the effect of removing i-BuOH during hydrolysis on FABE conversion-nitrogen purge at atmospheric pressure A 25 mL round bottom flask is charged with 2 mL FABE, 5 mL water, and 40 mg Novozyme 435. did. The reaction mixture was heated to 95 ° C. and i-BuOH formed during the reaction was removed by bubbling nitrogen through the reaction mixture. A sample was taken from the mixture during the reaction and the organic phase was analyzed using GC. A conversion of 94% was obtained after 6 hours as shown in Table 54:

Figure 2013535956
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F.転化率に対する、加水分解中にi−BuOHを除去することの影響を示す実施例−真空蒸留
25mLの丸底フラスコに、3mLのFABE、7.5mLの水、および60mgのNovozyme 435を投入した。フラスコを真空蒸留装置に取り付け、圧力を91mm Hgに設定した。次に、反応混合物を74℃まで加熱し、反応中に形成されるi−BuOHを、蒸留により取り除いた。反応中に混合物から試料を取り、GCを用いて有機相を分析した。表55に示されるように、10時間後に91%の転化率が得られた。
F. Example showing the effect of removing i-BuOH during hydrolysis on conversion-Vacuum distillation A 25 mL round bottom flask was charged with 3 mL FABE, 7.5 mL water, and 60 mg Novozyme 435. The flask was attached to a vacuum distillation apparatus and the pressure was set to 91 mm Hg. The reaction mixture was then heated to 74 ° C. and i-BuOH formed during the reaction was removed by distillation. A sample was taken from the mixture during the reaction and the organic phase was analyzed using GC. As shown in Table 55, a 91% conversion was obtained after 10 hours.

Figure 2013535956
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G.転化率に対する、加水分解中にi−BuOHを除去することの影響を示す実施例−真空蒸留実施例−可変のFABE/COFA出発比率:23%のFABE:77%のCOFA v/v
25mLの丸底フラスコに、0.69mLのFABE、2.31mLのCOFA、7.5mLの水、および60mgのNovozyme 435を投入した。フラスコを真空蒸留装置に取り付け、圧力を91mm Hgに設定した。次に、反応混合物を74℃まで加熱し、反応中に形成されるi−BuOHを、蒸留により取り除いた。反応中に混合物から試料を取り、GCを用いて有機相を分析した。表56に示されるように、10時間後に98%の転化率が得られた。
G. Example showing the effect of removing i-BuOH on hydrolysis on conversion-Vacuum distillation example-Variable FABE / COFA starting ratio: 23% FABE: 77% COFA v / v
A 25 mL round bottom flask was charged with 0.69 mL FABE, 2.31 mL COFA, 7.5 mL water, and 60 mg Novozyme 435. The flask was attached to a vacuum distillation apparatus and the pressure was set to 91 mm Hg. The reaction mixture was then heated to 74 ° C. and i-BuOH formed during the reaction was removed by distillation. A sample was taken from the mixture during the reaction and the organic phase was analyzed using GC. As shown in Table 56, 98% conversion was obtained after 10 hours.

Figure 2013535956
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H.転化率に対する、加水分解中にi−BuOHを除去することの影響を示す実施例−真空蒸留実施例−可変のFABE/COFA出発比率:70%のFABE:30%のCOFA v/v
25mLの丸底フラスコに、2.1mLのFABE、0.9mLのCOFA、7.5mLの水、および60mgのNovozyme 435を投入した。フラスコを真空蒸留装置に取り付け、圧力を91mm Hgに設定した。次に、反応混合物を74℃まで加熱し、反応中に形成されるi−BuOHを、蒸留により取り除いた。反応中に混合物から試料を取り、GCを用いて有機相を分析した。表57に示されるように、10時間後に96%の転化率が得られた:
H. Example showing the effect of removing i-BuOH on hydrolysis on conversion-Vacuum distillation example-Variable FABE / COFA starting ratio: 70% FABE: 30% COFA v / v
A 25 mL round bottom flask was charged with 2.1 mL FABE, 0.9 mL COFA, 7.5 mL water, and 60 mg Novozyme 435. The flask was attached to a vacuum distillation apparatus and the pressure was set to 91 mm Hg. The reaction mixture was then heated to 74 ° C. and i-BuOH formed during the reaction was removed by distillation. A sample was taken from the mixture during the reaction and the organic phase was analyzed using GC. As shown in Table 57, 96% conversion was obtained after 10 hours:

Figure 2013535956
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I.真空蒸留条件下でのFABE加水分解の際の遊離Cal B酵素を示す実施例
2つの丸底フラスコに、3mL(2.7g)のFABEおよび7.5mLのHOをそれぞれ投入した。一方の混合物に5.9mgのカンジダ・アンタークティカ(Candida Antarctica)リパーゼBを加え、他方に0.59mgの酵素を加えた。反応フラスコを別々に蒸留装置に連結し、91mm Hgの圧力にかけた。反応混合物を65〜68℃まで加熱した。試料を10時間かけて反応混合物から取り、ガスクロマトグラフィーを用いて分析した。最終的なFABE転化率はそれぞれ96および78%であった。実験は、酵素濃度の量が10分の1に減少すると、速度および転化率がそれぞれ3分の1におよび18%だけ低下することを示す。結果を表58に示す。
I. Example showing free Cal B enzyme during FABE hydrolysis under vacuum distillation conditions Two round bottom flasks were charged with 3 mL (2.7 g) FABE and 7.5 mL H 2 O, respectively. To one mixture, 5.9 mg of Candida Antarctic lipase B was added and to the other 0.59 mg of enzyme was added. The reaction flasks were separately connected to a distillation apparatus and subjected to a pressure of 91 mm Hg. The reaction mixture was heated to 65-68 ° C. A sample was taken from the reaction mixture over 10 hours and analyzed using gas chromatography. The final FABE conversion was 96 and 78%, respectively. Experiments show that when the amount of enzyme concentration is reduced by a factor of 10, the rate and conversion are reduced by a third and by 18%, respectively. The results are shown in Table 58.

Figure 2013535956
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実施例58
生成物アルコールの回収−エステル交換
FABEを、実施例44に記載される方法どおりにトウモロコシ油脂肪酸から合成し;Novozyme 435(カンジダ・アンタークティカ(Candida Antarctica)リパーゼB、アクリル樹脂上に固定化される)を、Sigma Aldrich(St.Louis,Mo)から購入した。カンジダ・アンタークティカ(Candida Antarctica)リパーゼBを、Novozymes(Franklinton,NC)から購入した。t−BuOH、アセトン、エタノール、メタノール、およびグリセロールを、全てSigma Aldrich(St.Louis,Mo)から購入した。GC分析では、使用されるガスクロマトグラフは、Hewlett Packard 5890 Series II GCクロマトグラムであり、ペンタデカン酸メチルを内部標準として使用した。
Example 58
Product Alcohol Recovery-Transesterification FABE was synthesized from corn oil fatty acids as described in Example 44; Novozyme 435 (Candida Antarctica lipase B, immobilized on acrylic resin Were purchased from Sigma Aldrich (St. Louis, Mo.). Candida Antarctic lipase B was purchased from Novozymes (Franklinton, NC). t-BuOH, acetone, ethanol, methanol, and glycerol were all purchased from Sigma Aldrich (St. Louis, Mo). For GC analysis, the gas chromatograph used was a Hewlett Packard 5890 Series II GC chromatogram, using methyl pentadecanoate as an internal standard.

A.リパーゼの試験−FABEからFAME
使用される試薬は、t−BuOH(Aldrich);MeOH(Aldrich);Novozyme 435(Aldrich);PS30(バークホルデリア・セパシア(Burkholderia cepacia)、Amano Enzymes,Inc,Elgin,IL);Lipolase(登録商標)100T(サーモマイセス・ラヌギノサ(Thermomyces lanuginosa)、シリカ上に固定化される、Novozymes,Franklinton,NC);Lipolase(登録商標)100L(サーモマイセス・ラヌギノサ(Thermomyces lanuginosa)、Novozymes,Franklinton,NC);Lipozyme(登録商標)TLIM(固定化されたサーモマイセス・ラヌギノサ(Thermomyces lanuginosa)、Novozymes,Franklinton,NC);Lipoclean(登録商標)2000T(リパーゼの固定化された混合物;Novozymes,Franklinton,NC);NZL−103−LYO(リゾムコール・ミエヘイ(Rhizomucor miehi)に由来するリパーゼ、Novozymes,Franklinton,NC)であった。
A. Lipase testing-FABE to FAME
Reagents used are: t-BuOH (Aldrich); MeOH (Aldrich); Novozyme 435 (Aldrich); PS30 (Burkholderia cepacia), Amano Enzymes, Inc, IL, Inc .; ) 100T (Thermomyces lanuginosa), immobilized on silica, Novozymes, Franklinton, NC; Lipolase® 100L (Thermomyces lanuginosla, Thermomyces lanuginosla Registered trademark) TLIM (Immobilized Thermo Imoss lanuginosa (Thermyces lanuginosa), Novozymes, Franklinton, NC; Lipoclean® 2000T (an immobilized mixture of lipases; Novozymes, Franklinton, NC); NZL-103 Lipase, Novozymes, Franklinton, NC).

6mLのバイアルに、500mgのFABE(1.48mmol)、400μLのt−BuOH、60μLのMeOH(1.48mmol)、3μLの水、および2.5mgのリパーゼ(表57を参照)を加えた。得られた混合物を培養器/振とう器に入れ、40℃で一晩放置した。反応混合物のGC分析により、9〜56%の転化率が示された。結果を表59に示す。   To a 6 mL vial was added 500 mg FABE (1.48 mmol), 400 μL t-BuOH, 60 μL MeOH (1.48 mmol), 3 μL water, and 2.5 mg lipase (see Table 57). The resulting mixture was placed in an incubator / shaker and left at 40 ° C. overnight. GC analysis of the reaction mixture showed 9-56% conversion. The results are shown in Table 59.

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B.FABEからFAMEへの形質転換−メタノールの量の最適化
6mLのバイアルに、500mgのFABE(1.48mmol)、400μLのt−BuOH、60〜240μLのMeOH(1.48〜5.92mmol)、3μLの水、および2.5mgのNovozyme 435を加えた。得られた混合物を培養器/振とう器に入れ、40℃で一晩放置した。反応混合物のGC分析により、表60に示されるように53〜73%の転化率が示された。
B. FABE to FAME Transformation-Optimization of Methanol Amount In a 6 mL vial, 500 mg FABE (1.48 mmol), 400 μL t-BuOH, 60-240 μL MeOH (1.48-5.92 mmol), 3 μL Of water, and 2.5 mg Novozyme 435 were added. The resulting mixture was placed in an incubator / shaker and left at 40 ° C. overnight. GC analysis of the reaction mixture showed 53-73% conversion as shown in Table 60.

Figure 2013535956
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C.酵素の量の最適化−FABEからFAME
6mLのバイアルに、500mgのFABE(1.48mmol)、400μLのt−BuOH、132μLのMeOH(3.26mmol)、および5〜25mgのNovozyme 435を加えた。得られた混合物を培養器/振とう器に入れ、40℃で一晩放置した。反応混合物のGC分析により、表61に示されるように76〜79%の転化率が示された。
C. Enzyme quantity optimization-FABE to FAME
To a 6 mL vial, 500 mg FABE (1.48 mmol), 400 μL t-BuOH, 132 μL MeOH (3.26 mmol), and 5-25 mg Novozyme 435 were added. The resulting mixture was placed in an incubator / shaker and left at 40 ° C. overnight. GC analysis of the reaction mixture showed 76-79% conversion as shown in Table 61.

Figure 2013535956
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D.溶媒(t−BuOH)の量の最小化−FABEからFAME
6mLのバイアルに、500mgのFABE(1.48mmol)、0〜300μLのt−BuOH、132μLのMeOH(3.26mmol)、および10mgのNovozyme 435を加えた。得られた混合物を培養器/振とう器に入れ、40℃で一晩放置した。反応混合物のGC分析により、表62に示されるように30〜81%の転化率が示された。
D. Minimizing the amount of solvent (t-BuOH)-FABE to FAME
To a 6 mL vial, 500 mg FABE (1.48 mmol), 0-300 μL t-BuOH, 132 μL MeOH (3.26 mmol), and 10 mg Novozyme 435 were added. The resulting mixture was placed in an incubator / shaker and left at 40 ° C. overnight. GC analysis of the reaction mixture showed 30-81% conversion as shown in Table 62.

Figure 2013535956
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E.溶媒(3−Me−3−ペンタノール)の量の最小化−FABEからFAME
6mLのバイアルに、500mgのFABE(1.48mmol)、0〜300μLの3−Me−3−ペンタノール、132μLのMeOH(3.26mmol)、および10mgのNovozyme 435を加えた。得られた混合物を培養器/振とう器に入れ、40℃で一晩放置した。反応混合物のGC分析により、表63に示されるように30〜78%の転化率が示された。
E. Minimizing the amount of solvent (3-Me-3-pentanol)-FABE to FAME
To a 6 mL vial, 500 mg FABE (1.48 mmol), 0-300 μL 3-Me-3-pentanol, 132 μL MeOH (3.26 mmol), and 10 mg Novozyme 435 were added. The resulting mixture was placed in an incubator / shaker and left at 40 ° C. overnight. GC analysis of the reaction mixture showed 30-78% conversion as shown in Table 63.

Figure 2013535956
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F.溶媒を用いないFABEからFAMEへの転化
FABE(500mg、1.48mmol)とメタノール(0.13μL、3.25mmol)との混合物に、40mgのNovozyme 435を加え、反応混合物を40℃で一晩撹拌した。次に、混合物をろ過し、GCによって分析したところ、76%の転化率が示された。
F. Conversion of FABE to FAME without solvent To a mixture of FABE (500 mg, 1.48 mmol) and methanol (0.13 μL, 3.25 mmol) was added 40 mg Novozyme 435 and the reaction mixture was stirred at 40 ° C. overnight. did. The mixture was then filtered and analyzed by GC, showing 76% conversion.

G.酵素の再利用−FABEからFAME
6mLのバイアルに、500mgのFABE(1.48mmol)、400μLのt−BuOH、132μLのMeOH(3.26mmol)、および10mgのNovozyme 435を加えた。得られた混合物を培養器/振とう器に入れ、40℃で一晩放置した。その後、反応混合物をろ過し、GCを用いて転化率について分析し、固定化酵素を含有するろ過ケーキを、FABEからFAMEへの別の転化に使用した。このプロセスを10回繰り返した(表64)。実験は、一晩の反応で転化率を低下させずに最大10回まで酵素を再利用することが可能であることを示す。
G. Enzyme recycling-from FABE to FAME
To a 6 mL vial was added 500 mg FABE (1.48 mmol), 400 μL t-BuOH, 132 μL MeOH (3.26 mmol), and 10 mg Novozyme 435. The resulting mixture was placed in an incubator / shaker and left at 40 ° C. overnight. The reaction mixture was then filtered and analyzed for conversion using GC and the filter cake containing the immobilized enzyme was used for another conversion from FABE to FAME. This process was repeated 10 times (Table 64). Experiments show that it is possible to reuse the enzyme up to 10 times without reducing the conversion rate in an overnight reaction.

Figure 2013535956
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H.FABEからFAEEへの転化
6mLの隔壁キャップ付きバイアルに、0.8mLのFABE(2.08mmol)および0.2mLのEtOH(3.43mmol)を加えて、単相を形成した。酵素を加えないかまたは20mgのNovozyme 435をバイアルに加えた。次に、バイアルを、培養振とう器(300rpm)中25℃および40℃で17時間培養し、その後、溶液を、ガスクロマトグラフィーによって分析して、表65に示される含量およびFABEからFAEEへの転化率パーセントを得た。
H. Conversion of FABE to FAEE To a 6 mL septum capped vial was added 0.8 mL FABE (2.08 mmol) and 0.2 mL EtOH (3.43 mmol) to form a single phase. No enzyme was added or 20 mg Novozyme 435 was added to the vial. The vials were then incubated for 17 hours at 25 ° C. and 40 ° C. in a culture shaker (300 rpm), after which the solution was analyzed by gas chromatography to determine the content and FABE to FAEE shown in Table 65. A percent conversion was obtained.

Figure 2013535956
Figure 2013535956

実施例59
FABEのグリセロール分解
6mLの隔壁キャップ付きバイアルに、0.75mLのt−BuOH、0.25mLのFABE、0.1mL(0.126g)のグリセロール+4μLのHO、酵素20のmgをそれぞれ加えて、単相を形成した。反応物を、300rpmにおける回転式振とう器中40℃で、様々なリパーゼを用いて培養した。20時間後、試料をガスクロマトグラフィーによって分析して、表66に示される含量を得た。COFAおよびFABE含量の比較により、生成物が、i−BuOHおよびCOFAとアシルグリセロールとの混合物(モル基準で約64%のアシルグリセロール/36%のCOFA)であることを示す。
Example 59
Glycolysis of FABE To a 6 mL vial with a septum cap, add 0.75 mL t-BuOH, 0.25 mL FABE, 0.1 mL (0.126 g) glycerol + 4 μL H 2 O, 20 mg of enzyme, respectively. A single phase was formed. The reaction was cultured with various lipases at 40 ° C. in a rotary shaker at 300 rpm. After 20 hours, the sample was analyzed by gas chromatography to obtain the contents shown in Table 66. Comparison of the COFA and FABE content indicates that the product is a mixture of i-BuOH and COFA and acylglycerol (approximately 64% acylglycerol / 36% COFA on a molar basis).

Figure 2013535956
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A.水およびグリセロール/FABEに対する依存度
6mLの隔壁キャップ付きバイアルに、0.75mLのt−BuOH、0.25mLのFABE、0.1または0.2gのグリセロール+Amano PS−30またはNovozyme 435のいずれかのそれぞれ20mgを加えて、単相を形成した。水は加えなかった。反応物を、300rpmにおける回転式振とう器において40℃で培養した。20時間後、試料をガスクロマトグラフィーによって分析して、表67に示される含量を得た。COFAおよびFABE含量の比較により、生成物がi−BuOHおよび主にアシルグリセロール(大部分はモノグリセリド)であることが示される。前の実施例と比べて、アシルグリセロールの形態の生成物のパーセントは、加えられる水がない場合およびグリセロール/FABEの増加とともに増加する(1.6グリセロール/FABE、モル/モルの場合、モル基準で約91%のアシルグリセロール/9%のCOFAおよび3.2グリセロール/FABE、モル/モルの場合、モル基準で約95%のアシルグリセロール/5%のCOFA)。加えられる水がないと、Amano PS−30の酵素活性が消失される。しかしながら、固定化されるアクリル樹脂中に水(約3% w/w)を有するNovozyme 435には、まだ活性がある。
A. Dependence on water and glycerol / FABE In a 6 mL septum capped vial, either 0.75 mL t-BuOH, 0.25 mL FABE, 0.1 or 0.2 g glycerol + either Amano PS-30 or Novozyme 435 20 mg of each was added to form a single phase. No water was added. The reaction was incubated at 40 ° C. on a rotary shaker at 300 rpm. After 20 hours, the sample was analyzed by gas chromatography to obtain the contents shown in Table 67. Comparison of the COFA and FABE content indicates that the product is i-BuOH and predominantly acylglycerol (mostly monoglycerides). Compared to the previous example, the percent of product in the form of acylglycerol increases with no added water and with increasing glycerol / FABE (1.6 glycerol / FABE, mol / mol, mol basis) About 91% acylglycerol / 9% COFA and 3.2 glycerol / FABE, in the case of mol / mol, about 95% acylglycerol / 5% COFA on a molar basis). In the absence of added water, the enzyme activity of Amano PS-30 is lost. However, Novozyme 435 with water (about 3% w / w) in the acrylic resin to be immobilized is still active.

Figure 2013535956
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B.酵素濃度に対する依存度
6mLの隔壁キャップ付きバイアルに、0.75mLのt−BuOH、0.25mLのFABE、0.2gのグリセロール(グリセロール/FABE3.2/1、モル/モル)+2または20mgのNovozyme 435(Novo 435)を加えた。水は加えなかった。反応物を、300rpmにおける回転式振とう器において40℃で培養し、ガスクロマトグラフィーによって、反応を、時間の関数として追跡した。収率を表68に示す。モル基準で反応したFABEの約97%がアシルグリセロール(大部分はモノグリセリド)に転化された。
B. Dependence on enzyme concentration In a 6 mL septum capped vial, 0.75 mL t-BuOH, 0.25 mL FABE, 0.2 g glycerol (glycerol / FABE 3.2 / 1, mol / mol) +2 or 20 mg Novozyme. 435 (Novo 435) was added. No water was added. The reaction was incubated at 40 ° C. on a rotary shaker at 300 rpm and the reaction was followed as a function of time by gas chromatography. The yield is shown in Table 68. About 97% of the FABE reacted on a molar basis was converted to acylglycerol (mostly monoglycerides).

Figure 2013535956
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反応の速度は、酵素濃度に対して線形の関係にあり、2mgおよび20mgのNovozyme 435のt1/2がそれぞれ208分間および20分間である。しかしながら、反応は、24時間後にFABEの転化のほぼ同じ収率に達する。 The rate of the reaction is linearly related to the enzyme concentration, with t 1/2 of 2 mg and 20 mg Novozyme 435 being 208 minutes and 20 minutes, respectively. However, the reaction reaches approximately the same yield of FABE conversion after 24 hours.

これらの最後の反応を、0.75mLのt−BuOHの代わりに0.75mLの3−メチル−3−ペンタノールを用いて繰り返した。24時間後に得られるFABE加水分解の程度は、両方の溶媒について同じであった。3−メチル−3−ペンタノールの利点は、122℃の沸点で、i−BuOHが最初に純粋な形態(沸点108℃)で留去され得ることである。次に、3−メチル−3−ペンタノールが留去され、加水分解反応に再利用され、保持液アシルグリセロール、COFA、およびグリセロール中に残って、FABEの生成に再度使用するために発酵タンクに再利用され得る。第3級アルコールは単独で溶媒として働き、CALBの存在下で脂肪酸アルキルエステルを形成するように脂肪酸と反応しないという利点を有する。   These last reactions were repeated using 0.75 mL 3-methyl-3-pentanol instead of 0.75 mL t-BuOH. The degree of FABE hydrolysis obtained after 24 hours was the same for both solvents. The advantage of 3-methyl-3-pentanol is that, with a boiling point of 122 ° C., i-BuOH can be distilled off first in pure form (boiling point 108 ° C.). The 3-methyl-3-pentanol is then distilled off and reused in the hydrolysis reaction and remains in the retentate acylglycerol, COFA, and glycerol and is returned to the fermentation tank for re-use for FABE production. Can be reused. Tertiary alcohols have the advantage that they act alone as solvents and do not react with fatty acids to form fatty acid alkyl esters in the presence of CALB.

C.有機共溶媒を用いない場合のFABEのグリセロール分解(FABEからCOFA+アシルグリセロール)−グリセロール濃度に対する依存度
1gのFABEを、2mLの50、70、90、および100%(w/w)のグリセロールと混合し、20mgのLipobond(Sprin Technologies,Trieste,Italy)の存在下で6mLの隔壁で密閉したバイアルに入れた。バイアルを62℃で24時間回転させた(tumbled end−over−end)。水相中のグリセロール濃度が上がるにつれて、アシルグリセロールの形態の生成物(表69、大部分はモノグリセリド)のパーセントが上がる。しかしながら、FABE転化の程度は、グリセロール濃度に対する依存度を示さない。
C. Glycolysis of FABE in the absence of organic cosolvent (FABE to COFA + acylglycerol)-Dependence on glycerol concentration 1 g FABE mixed with 2 mL 50, 70, 90 and 100% (w / w) glycerol And placed in a vial sealed with a 6 mL septum in the presence of 20 mg of Lipobond (Sprin Technologies, Trieste, Italy). The vial was rotated at 62 ° C. for 24 hours (tabled end-over-end). As the concentration of glycerol in the aqueous phase increases, the percentage of product in the form of acylglycerol (Table 69, mostly monoglycerides) increases. However, the degree of FABE conversion does not show a dependence on glycerol concentration.

Figure 2013535956
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実施例60
COFAからFAEEおよびモノアシルグリセロールへの転化
以下の実施例は、COFAが、固定化酵素を用いた穏やかな条件で高収率で、EtOHまたはグリセロールとともにエステル化され得ることを示す。
Example 60
Conversion of COFA to FAEE and monoacylglycerol The following examples show that COFA can be esterified with EtOH or glycerol in high yield under mild conditions using immobilized enzyme.

Novozyme 435(カンジダ・アンタークティカ(Candida Antarctica)リパーゼB、アクリル樹脂上に固定化される)を、Sigma Aldrich(St.Louis,Mo)から購入した。アセトン、t−BuOH、エタノール、メタノール、およびグリセロールを、全てSigma Aldrich(St.Louis,Mo)から購入した。GC分析では、使用されるガスクロマトグラフは、Hewlett Packard 5890 Series II GCクロマトグラムであり、ペンタデカン酸メチルを内部標準として使用した。   Novozyme 435 (Candida Antarctic lipase B, immobilized on acrylic resin) was purchased from Sigma Aldrich (St. Louis, Mo). Acetone, t-BuOH, ethanol, methanol, and glycerol were all purchased from Sigma Aldrich (St. Louis, Mo). For GC analysis, the gas chromatograph used was a Hewlett Packard 5890 Series II GC chromatogram, using methyl pentadecanoate as an internal standard.

A.エタノールを用いたCOFAからFAEE+i−BuOHへの転化
トウモロコシ油脂肪酸(COFA、0.25g)を、2.0mLのEtOHに溶解させて単相を形成した。アクリル樹脂上に固定化された20mgのカンジダ・アンタークティカ(Candida Antarctica)リパーゼB(CALB)(Novozyme 435)を加え(1.7mgの酵素を含有する)、懸濁液を、隔壁キャップで密閉された6mLのガラスバイアル中で、回転式振とう器(300rpm)において40℃で24時間培養した。反応を実際に完了させたところ、98%のCOFAがFAEE(脂肪酸エチルエステル)に転化された。24時間後のGC分析は、表70に示されるように脂肪酸エチルエステルへのCOFAの98%の転化率を示した。
A. Conversion of COFA to FAEE + i-BuOH using ethanol Corn oil fatty acid (COFA, 0.25 g) was dissolved in 2.0 mL EtOH to form a single phase. 20 mg of Candida Antarctica Lipase B (CALB) (Novozyme 435) immobilized on acrylic resin is added (containing 1.7 mg of enzyme) and the suspension is sealed with a septum cap In a 6 mL glass vial, the cells were cultured at 40 ° C. for 24 hours on a rotary shaker (300 rpm). When the reaction was actually completed, 98% COFA was converted to FAEE (fatty acid ethyl ester). GC analysis after 24 hours showed 98% conversion of COFA to fatty acid ethyl ester as shown in Table 70.

Figure 2013535956
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B.グリセロールを用いたCOFAからモノアシルグリセリド(MAG)+i−BuOHへの転化
トウモロコシ油脂肪酸(COFA、0.25g)および0.325gのグリセロールを、2.0mLのアセトンに溶解させた。成分のほとんどが溶解された大きい上相および小さい残りのグリセロール含有相があった。アクリル樹脂上に固定化された20mgのカンジダ・アンタークティカ(Candida Antarctica)リパーゼB(CALB)(Novozyme 435)を加え(1.7mgの酵素を含有する)、懸濁液を、隔壁キャップで密閉された6mLのガラスバイアル中で、回転式振とう器(300rpm)において40℃で24時間培養した。上相のGCは、COFAの87%が、アシルグリセリド(大部分がモノアシルグリセリドであると予想される)に転化されたことを示した。結果を表71に示す。
B. Conversion of COFA to monoacylglyceride (MAG) + i-BuOH using glycerol Corn oil fatty acid (COFA, 0.25 g) and 0.325 g glycerol were dissolved in 2.0 mL acetone. There was a large upper phase in which most of the ingredients were dissolved and a small remaining glycerol-containing phase. 20 mg of Candida Antarctica Lipase B (CALB) (Novozyme 435) immobilized on acrylic resin is added (containing 1.7 mg of enzyme) and the suspension is sealed with a septum cap In a 6 mL glass vial, the cells were cultured at 40 ° C. for 24 hours on a rotary shaker (300 rpm). The upper phase GC showed that 87% of the COFA was converted to acylglycerides (mostly expected to be monoacylglycerides). The results are shown in Table 71.

Figure 2013535956
Figure 2013535956

実施例61
COFAからFAMEへの転化
以下の実施例は、COFAが、固定化されたリパーゼを用いた穏やかな条件で高収率で、MeOH、EtOH、およびグリセロールとともにエステル化され得ることを示す。
Example 61
Conversion of COFA to FAME The following example demonstrates that COFA can be esterified with MeOH, EtOH, and glycerol in high yield under mild conditions using immobilized lipase.

A.溶媒を用いない場合のCOFAからFAMEへの転化
6mLのバイアルに、500mgのCOFA(1.48mmol)、132μLのMeOH(3.26mmol)、および10mgのNovozyme 435を加えた。得られた混合物を培養器/振とう器に入れ、40℃で一晩放置した。反応混合物のGC分析により、95%の転化率が示された。
A. Conversion of COFA to FAME without solvent To a 6 mL vial was added 500 mg COFA (1.48 mmol), 132 μL MeOH (3.26 mmol), and 10 mg Novozyme 435. The resulting mixture was placed in an incubator / shaker and left at 40 ° C. overnight. GC analysis of the reaction mixture showed 95% conversion.

B.COFAからFAMEへの反応の経時的測定
6mLのバイアルに、500mgのCOFA(1.48mmol)、132μLのMeOH(3.26mmol)、および10mgのNovozyme 435を加えた。試料を、培養器/振とう器中40℃で培養し、反応の際の時点を取り、GCを用いて分析した。結果を表72に示す。
B. Time course measurement of reaction from COFA to FAME To a 6 mL vial was added 500 mg COFA (1.48 mmol), 132 μL MeOH (3.26 mmol), and 10 mg Novozyme 435. Samples were cultured in an incubator / shaker at 40 ° C., time points during the reaction were taken and analyzed using GC. The results are shown in Table 72.

Figure 2013535956
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C.COFA→FAME反応へのより多くのMeOHの添加
6mLのバイアルに、500mgのCOFA(1.48mmol)、180、240、300、または1320μLのMeOH(4.44、5.92、7.41、および14.82mmol)、および10mgのNovozyme 435を加えた。得られた混合物を培養器/振とう器に入れ、40℃で一晩放置した。反応混合物のGC分析により、96〜97%の転化率が示された。結果を表73に示す。
C. Addition of more MeOH to the COFA → FAME reaction In a 6 mL vial, 500 mg of COFA (1.48 mmol), 180, 240, 300, or 1320 μL of MeOH (4.44, 5.92, 7.41, and 14.82 mmol), and 10 mg Novozyme 435 were added. The resulting mixture was placed in an incubator / shaker and left at 40 ° C. overnight. GC analysis of the reaction mixture showed 96-97% conversion. The results are shown in Table 73.

Figure 2013535956
Figure 2013535956

実施例62
この実施例は、蒸留廃液からの固体の除去ならびに脂肪酸、エステル、およびトリグリセリドを固体から回収するための脱溶媒器による抽出を示した。発酵中、固体を全蒸留廃液から分離し、脱溶媒器に供給し、脱溶媒器において固体を1.1トン/時の蒸気と接触させる。全蒸留廃液のウェットケーキ(抽出器原料)、溶媒、抽出器のミセラ、および抽出器の排出固体の流量は、表74に示されるとおりである。表の値の単位は、ショートトン/時である。
Example 62
This example showed the removal of solids from the distillation waste and extraction with a desolvator to recover fatty acids, esters, and triglycerides from the solids. During the fermentation, the solid is separated from the total distillation effluent and fed to the desolventizer where the solid is contacted with 1.1 ton / hour of steam. Table 74 shows the flow rate of the total distillation waste liquid wet cake (extractor raw material), solvent, extractor miscella, and extractor discharged solids. The unit of the values in the table is short ton / hour.

Figure 2013535956
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脱溶媒器を出る固体を、乾燥器に供給する。脱溶媒器を出る蒸気は、0.55トン/時のヘキサンおよび1.102トン/時の水を含有する。この流れを凝縮し、デカンターに供給する。デカンターを出る水富化相は、約360ppmのヘキサンを含有する。この流れを蒸留塔に供給し、蒸留塔において、ヘキサンを水富化流から除去する。蒸留塔の上部を出るヘキサン富化流を凝縮し、デカンターに供給する。デカンターを出る有機物富化流を蒸留塔に供給する。蒸気(11.02トン/時)を、蒸留塔の塔底に供給する。この塔の塔頂および塔底生成物の組成を表75に示す。表の値の単位は、トン/時である。   The solid leaving the desolvator is fed to the dryer. The vapor exiting the desolvator contains 0.55 ton / hour hexane and 1.102 ton / hour water. This stream is condensed and fed to the decanter. The water-enriched phase exiting the decanter contains about 360 ppm of hexane. This stream is fed to a distillation column where hexane is removed from the water-enriched stream. The hexane enriched stream exiting the top of the distillation column is condensed and fed to the decanter. The organic enriched stream leaving the decanter is fed to a distillation column. Steam (11.02 tons / hour) is fed to the bottom of the distillation column. The composition of the top and bottom products of this tower are shown in Table 75. The unit of the values in the table is ton / hour.

Figure 2013535956
Figure 2013535956

実施例63
固体の抽出
含水イソブタノールの調製
100mLの容量フラスコ中に、65gの無水試薬グレードイソブタノール(Aldrichから供給される)を、10gの蒸留水と組み合わせて、無色透明の均一な相が得られるまで振とうした。さらなる10gの蒸留水を容量フラスコに加え、再度振とうしたところ、2つの粘性の無色透明の液体層が得られた。上層は、通常20重量%の水分を含有する含水イソブタノールであると考えられ、底層は、主に、通常8重量%の溶解されたアルコールを含む水である。
Example 63
Preparation of solid extraction hydrous isobutanol In a 100 mL volumetric flask, 65 g of anhydrous reagent grade isobutanol (supplied by Aldrich) is combined with 10 g of distilled water and shaken until a clear, colorless, homogeneous phase is obtained. That ’s it. An additional 10 g of distilled water was added to the volumetric flask and shaken again, resulting in two viscous, colorless and transparent liquid layers. The top layer is considered to be hydrous isobutanol, usually containing 20% by weight water, and the bottom layer is mainly water containing usually 8% by weight dissolved alcohol.

ふるい分けろ過および置換洗浄を用いた抽出
再利用される脂肪酸(実施例19)を用いて発酵を完了した。得られる異種混合物を代表する185gの分量を取り出し、下側にわずかな減圧(水柱−20インチ)を用いて、Nalgene(登録商標)プラスチックろ過漏斗内に支持され、密閉された80MESHふるい皿に5分間にわたって通した。ろ液は、90.5gの赤褐色の油相と、分散した微粒子を含有するが粒子状物質の沈降はない50.9gの濁った水相とに分離した。ふるい皿上にウェットケーキが残った。この未洗浄のウェットケーキの1.5gの試料を取り出し、空気乾燥させた。含水イソブタノール(23g)を、容量フラスコ内の上層から抜き取り、さらなる液滴が収集されなくなるまでふるい皿の下側に弱い減圧を保ちながら、5分間にわたってウェットケーキに通した。18gの全ろ液質量は、少量の不混和性の底部の濁った水層および黄色の透明の含水イソブタノール層からなっていた。ウェットケーキをふるい皿から取り出し、38.4gの全質量を取り出した。この洗浄されたウェットケーキ1.5gの試料を取り出し、空気乾燥させた。未洗浄の固体の乾燥試料を分析したところ、トリグリセリド基準で53.35重量%の全脂肪を含有することが分かり、洗浄された固体の乾燥試料を分析したところ、トリグリセリド基準で15.9重量%の全脂肪を含有することが分かった。
Extraction with sieving filtration and displacement washing The fermentation was completed with the recycled fatty acid (Example 19). An 185 g portion representative of the resulting heterogeneous mixture is removed and placed in a sealed 80MESH sieve dish supported in a Nalgene® plastic filter funnel using a slight vacuum (water column—20 inches) on the bottom. Threaded for a minute. The filtrate was separated into 90.5 g of a reddish brown oil phase and 50.9 g of a turbid aqueous phase containing dispersed particulates but no sedimentation of particulate matter. The wet cake remained on the sieve plate. A 1.5 g sample of this unwashed wet cake was removed and allowed to air dry. Hydrous isobutanol (23 g) was withdrawn from the upper layer in the volumetric flask and passed through the wet cake for 5 minutes while maintaining a low vacuum on the underside of the sieve dish until no further droplets were collected. The total filtrate mass of 18 g consisted of a small amount of an immiscible bottom turbid aqueous layer and a yellow clear hydrous isobutanol layer. The wet cake was removed from the sieve dish and a total mass of 38.4 g was removed. A sample of 1.5 g of this washed wet cake was removed and allowed to air dry. Analysis of the unwashed solid dry sample showed that it contained 53.35 wt% total fat on a triglyceride basis, and analysis of the washed solid dry sample showed 15.9 wt% on a triglyceride basis. Of total fat.

遠心分離および再スラリー洗浄を用いた抽出
再利用される脂肪酸(実施例19)を用いて発酵を完了した。得られる異種混合物を代表する225gの分量を取り出し、10,000rpmで10分間、Beckman Coulter Allegra 64R機械を用いて遠心分離した。合計で67.2gになる透明の赤褐色の油相をデカントにより取り除いた。残りの材料を再度遠心分離し、95.1gの濁った水性ろ液をデカントにより取り除いた。湿潤固体の1.5gの試料を取り出し、空気乾燥させ、56.5gを回収し、400mLのビーカーに移した。容量フラスコ内の上層から抜き取られた含水イソブタノール(20g)をビーカーに加えて、湿潤固体を再パルプ化し、撹拌を5分間行った。32gの遠心分離液とともにさらなる32gの含水イソブタノールを加え、固体を、静止(quiescent)有機層の下の水性懸濁液中で5分間撹拌した。次に、混合物を、10,000rpmで10分間遠心分離して、透明の黄色の含水イソブタノール層をデカントにより取り除き、洗浄された湿潤固体の1.5gの試料を単離し、乾燥させるために再度遠心分離した。未洗浄の湿潤固体の乾燥試料を分析したところ、トリグリセリド基準で21.6重量%の全脂肪を含有することが分かり、洗浄された湿潤固体の乾燥試料を分析したところ、トリグリセリド基準で4.04重量%の全脂肪を含有することが分かった。
Extraction with Centrifugation and Reslurry Wash The fermentation was completed with the recycled fatty acid (Example 19). A 225 g portion representative of the resulting heterogeneous mixture was removed and centrifuged at 10,000 rpm for 10 minutes using a Beckman Coulter Allegra 64R machine. The clear reddish brown oil phase totaling 67.2 g was removed by decanting. The remaining material was centrifuged again and 95.1 g of cloudy aqueous filtrate was removed by decanting. A 1.5 g sample of the wet solid was removed and air dried, 56.5 g was collected and transferred to a 400 mL beaker. Hydrous isobutanol (20 g) extracted from the upper layer in the volumetric flask was added to the beaker to repulp the wet solid and agitation was carried out for 5 minutes. An additional 32 g of hydroisobutanol was added along with 32 g of the centrifuge and the solid was stirred for 5 minutes in the aqueous suspension below the quiescent organic layer. The mixture is then centrifuged at 10,000 rpm for 10 minutes to remove the clear yellow hydrous isobutanol layer by decanting, and a 1.5 g sample of the washed wet solid is isolated and dried again to dry. Centrifuged. Analysis of a dry sample of unwashed wet solids revealed 21.6% by weight total fat on a triglyceride basis, and analysis of a dry sample of washed wet solids found 4.04 on a triglyceride basis. It was found to contain weight percent total fat.

実施例64
非溶解固体を除去することによるトウモロコシ油の除去
約1000gの液化されたトウモロコシマッシュを、1Lのガラスの被覆された樹脂ケトル中で調製した。ケトルは、機械的撹拌、温度制御、およびpH制御を備えていた。以下のプロトコルを使用した:磨砕トウモロコシを水道水と混合し(乾燥量基準で26重量%のトウモロコシ)、スラリーを、撹拌しながら55℃まで加熱し、NaOHまたはHSOのいずれかを用いてpHを5.8に調整し、α−アミラーゼ(乾燥トウモロコシ基準で0.02重量%)を加え、85℃まで加熱し続け、pHを5.8に調整し、pHを5.8に保ちながら85℃で2時間保持し、25℃に冷却した。使用されるトウモロコシは、Pioneer製の全粒イエローコーン(3335)であった。トウモロコシを、1mmのふるいを用いて、ハンマーミルで磨砕した。磨砕トウモロコシの水分含量は約11.7重量%であり、磨砕トウモロコシのでんぷん含量は、乾燥トウモロコシ基準で約71.4重量%であった。α−アミラーゼ酵素は、Novozymes(Franklinton,NC)製のLiquozyme(登録商標)SC DSであった。使用される成分の総量は:294.5gの磨砕トウモロコシ(11.7%の水分)、705.5gの水道水、および0.059gのLiquozyme(登録商標)SC DSであった。酵素を希釈するためにHO(4.3g)を加え、pHを制御するために合計2.3gの20%のNaOH溶液を加えた。約952gのマッシュを回収した。ケトルおよびCFボトルの壁へのマッシュの付着のための損失があったことに留意されたい。
Example 64
Removal of corn oil by removing undissolved solids About 1000 g of liquefied corn mash was prepared in a 1 L glass coated resin kettle. The kettle was equipped with mechanical agitation, temperature control, and pH control. The following protocol was used: ground corn was mixed with tap water (26 wt% corn on a dry basis) and the slurry was heated to 55 ° C. with agitation to either NaOH or H 2 SO 4. Use to adjust the pH to 5.8, add α-amylase (0.02 wt% based on dry corn), continue to heat to 85 ° C, adjust the pH to 5.8, and adjust the pH to 5.8 While maintaining, the temperature was maintained at 85 ° C. for 2 hours and cooled to 25 ° C. The corn used was a whole grain yellow corn (3335) from Pioneer. Corn was ground on a hammer mill using a 1 mm sieve. The moisture content of ground corn was about 11.7% by weight, and the starch content of ground corn was about 71.4% by weight on a dry corn basis. The α-amylase enzyme was Liquizyme® SC DS made by Novozymes (Franklinton, NC). The total amount of ingredients used was: 294.5 g ground corn (11.7% moisture), 705.5 g tap water, and 0.059 g Liquizyme® SC DS. H 2 O (4.3 g) was added to dilute the enzyme and a total of 2.3 g of 20% NaOH solution was added to control the pH. About 952 g of mash was recovered. Note that there was a loss due to mash sticking to the walls of the kettle and CF bottle.

液化されたトウモロコシマッシュを、40℃で30分間、5000rpm(7260g’s)で遠心分離して、オリゴ糖の水溶液から非溶解固体を除去した。遠心分離によって固体を除去すると、水相の上部の別個の有機液体層としてフリートウモロコシ油も除去される。約1.5gのトウモロコシ油を、水相の上部に浮遊する有機層から回収した。液化されたマッシュを生成するのに使用される磨砕トウモロコシは、乾燥トウモロコシ基準で約3.5重量%のトウモロコシ油を含有していたことが、ヘキサン抽出によって分かった。これは、磨砕トウモロコシを含む、液化プロセスに供給される約9gのトウモロコシ油に相当する。   The liquefied corn mash was centrifuged at 5000 rpm (7260 g's) for 30 minutes at 40 ° C. to remove undissolved solids from the oligosaccharide aqueous solution. Removing solids by centrifugation also removes free corn oil as a separate organic liquid layer on top of the aqueous phase. About 1.5 g of corn oil was recovered from the organic layer suspended above the aqueous phase. It was found by hexane extraction that the ground corn used to produce the liquefied mash contained about 3.5 wt% corn oil on a dry corn basis. This corresponds to about 9 g of corn oil fed to the liquefaction process, including ground corn.

約1gのトウモロコシ油を、水相の上部に浮遊する有機層から回収した。約617gの液化でんぷん溶液を回収したところ、約334gのウェットケーキが残った。ウェットケーキは、液化されたマッシュ中にあった非溶解固体の大部分を含有していた。液化でんぷん溶液は、約0.2重量%の非溶解固体を含有していた。ウェットケーキは、約21重量%の非溶解固体を含有していた。ウェットケーキを1000gの水道水で洗浄して、ケーキ中に残っているオリゴ糖を除去した。ケーキを水と混合して、スラリーを形成することによって、これを行った。次に、洗浄された固体を回収するために、元のマッシュを遠心分離するのに使用されるのと同じ条件下でスラリーを遠心分離した。遠心分離によって洗浄された固体を除去すると、水相の上部における別個の有機液体層としてのいくらかのさらなるフリートウモロコシ油も除去された。トウモロコシ油を、水相の上部に浮遊する有機層から回収した。   About 1 g of corn oil was recovered from the organic layer suspended above the aqueous phase. When about 617 g of liquefied starch solution was recovered, about 334 g of wet cake remained. The wet cake contained most of the undissolved solid that was in the liquefied mash. The liquefied starch solution contained about 0.2% by weight of undissolved solids. The wet cake contained about 21% by weight undissolved solids. The wet cake was washed with 1000 g of tap water to remove the oligosaccharide remaining in the cake. This was done by mixing the cake with water to form a slurry. The slurry was then centrifuged under the same conditions used to centrifuge the original mash to recover the washed solid. Removal of the washed solids by centrifugation also removed some additional free corn oil as a separate organic liquid layer at the top of the aqueous phase. Corn oil was recovered from the organic layer suspended above the aqueous phase.

湿潤固体を、毎回1000gの水道水を用いてさらに2回洗浄して、液化でんぷんの実質的に全てを除去した。最終的な洗浄固体を、真空オーブン中で一晩、80℃および約20水銀柱インチの真空下で乾燥させた。乾燥固体中に残っている(おそらく胚芽中に残っている)トウモロコシ油の量を、ヘキサン抽出によって測定した。比較的乾燥した固体(約2重量%の水分)の3.60gの試料が、0.22gのトウモロコシ油を含有していたことが測定された。この結果は、乾燥固体のg当たり0.0624gのトウモロコシ油に相当する。これは、湿潤固体中に残留オリゴ糖がないことを意味する洗浄された固体の場合であった。液化されたトウモロコシマッシュを遠心分離して、フリートウモロコシ油の層およびオリゴ糖の水溶液をウェットケーキから分離した後、約21重量%の非溶解固体を含有する約334gのウェットケーキが残っていたことが分かった。これは、約70.1gの非溶解固体を含むウェットケーキに相当する。乾燥固体のg当たり0.0624gのトウモロコシ油において、ウェットケーキ中の固体は、約4.4gのトウモロコシ油を含有するはずである。   The wet solid was washed twice more with 1000 g of tap water each time to remove substantially all of the liquefied starch. The final washed solid was dried in a vacuum oven overnight at 80 ° C. and approximately 20 inches of mercury vacuum. The amount of corn oil remaining in the dry solid (possibly remaining in the germ) was measured by hexane extraction. It was determined that a 3.60 g sample of a relatively dry solid (about 2 wt% moisture) contained 0.22 g of corn oil. This result corresponds to 0.0624 g corn oil per g dry solid. This was the case for the washed solid, which meant no residual oligosaccharide in the wet solid. After the liquefied corn mash was centrifuged to separate the layer of free corn oil and the aqueous solution of oligosaccharides from the wet cake, there remained about 334 g of wet cake containing about 21 wt% undissolved solids. I understood. This corresponds to a wet cake containing about 70.1 g of undissolved solids. At 0.0624 grams of corn oil per gram of dry solids, the solids in the wet cake should contain about 4.4 grams of corn oil.

実施例65
脂質の分析
エステル交換によって、様々な脂肪酸含有化合物種を、脂肪酸メチルエステル(「FAME」)に転化することによって、脂質の分析を行った。グリセリドおよびリン脂質を、メタノール中のナトリウムメトキシドを用いてエステル交換した。グリセリド、リン脂質、および遊離脂肪酸を、メタノール中の塩化アセチルを用いてエステル交換した。得られたFAMEを、トルエン/ヘキサン(2:3)中での希釈の後、30−m×0.25mm(内径)OMEGAWAX(商標)(Supelco,SigmaAldrich,St.Louis,MO)カラムを備えたAgilent 7890 GCを用いたガスクロマトグラフィーによって分析した。オーブン温度を、5℃/分で160℃から200℃まで、次に10℃/分で200℃から250℃(10分間保持した)まで上昇させた。GC分析によって記録されたFAMEピークを、公知のメチルエステル(ME)の保持時間と比較したときの、それらの保持時間によって特定し、FAMEピーク面積を、公知の量の内部標準(C15:0のトリグリセリド、試料によるエステル交換手順によって取られた)の面積と比較することによって定量化した。したがって、概算量(mg)の任意の脂肪酸FAME(「mg FAME」)を、下式にしたがって計算する:(所定の脂肪酸についてのFAMEピークの面積/15:0のFAMEピークの面積)(内部標準C15:0のFAMEのmg)。次に、FAMEの結果を、1.052の適切な分子量換算係数で除算することによって、対応する脂肪酸のmgに補正することができる。全ての内部標準および参照標準は、Nu−Chek Prep,Inc.から入手される。
Example 65
Lipid Analysis Lipid analysis was performed by converting various fatty acid-containing compound species to fatty acid methyl esters (“FAME”) by transesterification. Glycerides and phospholipids were transesterified with sodium methoxide in methanol. Glycerides, phospholipids, and free fatty acids were transesterified using acetyl chloride in methanol. The resulting FAME was equipped with a 30-m × 0.25 mm (inner diameter) OMEGAWAX ™ (Supelco, Sigma Aldrich, St. Louis, MO) column after dilution in toluene / hexane (2: 3). Analysis was by gas chromatography using an Agilent 7890 GC. The oven temperature was increased from 160 ° C. to 200 ° C. at 5 ° C./min and then from 200 ° C. to 250 ° C. (held for 10 minutes) at 10 ° C./min. The FAME peaks recorded by GC analysis were identified by their retention times when compared to the retention times of known methyl esters (ME), and the FAME peak area was determined by a known amount of internal standard (C15: 0 Quantification by comparison with the area of triglycerides, taken by the transesterification procedure with the sample). Thus, an approximate amount (mg) of any fatty acid FAME (“mg FAME”) is calculated according to the following formula: (area of FAME peak for a given fatty acid / area of FAME peak at 15: 0) * (internal Standard C15: 0 FAME mg). The FAME result can then be corrected to the corresponding fatty acid mg by dividing by an appropriate molecular weight conversion factor of 1.052. All internal standards and reference standards are from Nu-Chek Prep, Inc. Obtained from.

メタノール中のナトリウムメトキシドを用いてエステル交換された試料から得られる脂肪酸の結果を、1.045の分子量換算係数を乗算することによって、対応するトリグリセリドレベルに換算する。トリグリセリドは、一般に、この実施例について調べられた試料中のグリセリドの約80〜90%を占め、残りはジグリセリドである。モノグリセリドおよびリン脂質含量は一般にごくわずかである。メタノール中の塩化アセチルを用いてエステル交換された試料について得られる全脂肪酸の結果を、ナトリウムメトキシド手順を用いて同じ試料について決定された脂肪酸を減算することによって、グリセリド含量について補正する。結果は、試料の遊離脂肪酸含量である。   The fatty acid result obtained from the sample transesterified with sodium methoxide in methanol is converted to the corresponding triglyceride level by multiplying by a molecular weight conversion factor of 1.045. Triglycerides generally account for about 80-90% of the glycerides in the samples examined for this example, with the remainder being diglycerides. Monoglyceride and phospholipid contents are generally negligible. The total fatty acid results obtained for the sample transesterified with acetyl chloride in methanol are corrected for glyceride content by subtracting the fatty acid determined for the same sample using the sodium methoxide procedure. The result is the free fatty acid content of the sample.

グリセリド含量(モノグリセリド、ジグリセリド、トリグリセリド、およびリン脂質)の分布を、薄層クロマトグラフィーを用いて決定した。6:1のクロロホルム/メタノールに溶解される油の溶液を、シリカゲルで予め被覆されたガラスプレートの底部の近くに垂らした。次に、そのスポット(spot)を、70:30:1のヘキサン/ジエチルエーテル/酢酸溶媒系を用いたプレート上でクロマトグラフにかける。次に、モノグリセリド、ジグリセリド、トリグリセリド、およびリン脂質に対応する分離されたスポットを、ヨウ素蒸気でプレートを染色することによって検出する。次に、スポットをプレートから落とし、メタノール手順で塩化アセチルを用いてエステル交換し、ガスクロマトグラフィーによって分析する。全てのスポットの合計ピーク面積に対する各スポットの合計ピーク面積の比率が、様々なグリセリドの分布である。   The distribution of glyceride content (monoglyceride, diglyceride, triglyceride, and phospholipid) was determined using thin layer chromatography. A solution of oil dissolved in 6: 1 chloroform / methanol was hung near the bottom of a glass plate pre-coated with silica gel. The spot is then chromatographed on a plate using a 70: 30: 1 hexane / diethyl ether / acetic acid solvent system. Next, isolated spots corresponding to monoglycerides, diglycerides, triglycerides, and phospholipids are detected by staining the plate with iodine vapor. The spot is then dropped from the plate and transesterified with acetyl chloride in a methanol procedure and analyzed by gas chromatography. The ratio of the total peak area of each spot to the total peak area of all spots is the distribution of the various glycerides.

実施例66
この実施例は、マッシュからの副生成物の回収を示す。トリカンター遠心分離機(Flottweg Z23−4ボウル直径、230mm、長さ対直径の比率4:1)をこれらの条件で使用したことを除いて、実施例64に記載される条件下でトウモロコシ油をマッシュから分離した:
・ボウル速度:5000rpm
・差速:10rpm
・供給速度:3ガロン/分
・相分離機ディスク:138mm
・羽根車の設定:144mm。
Example 66
This example demonstrates the recovery of by-products from mash. Maize corn oil under the conditions described in Example 64 except that a tricanter centrifuge (Flottweg Z23-4 bowl diameter, 230 mm, length to diameter ratio 4: 1) was used under these conditions. Separated from:
・ Bowl speed: 5000rpm
・ Differential speed: 10rpm
・ Supply speed: 3 gallons / minute ・ Phase separator disk: 138 mm
・ Impeller setting: 144 mm.

分離されたトウモロコシ油は、実施例65に記載される方法および薄層クロマトグラフィーによって測定した際に、81%のトリグリセリド、6%の遊離脂肪酸、4%のジグリセリド、および合計5%のリン脂質およびモノグリセリドを有していた。   The isolated corn oil has 81% triglycerides, 6% free fatty acids, 4% diglycerides, and a total of 5% phospholipids as measured by the method described in Example 65 and thin layer chromatography. Had monoglycerides.

上記の条件下でマッシュから分離された固体は、乾燥時の重量損失によって測定した際に58%の水分含量を有し、実施例65に記載される方法によって測定した際に1.2%のトリグリセリドおよび0.27%の遊離脂肪酸を有していた。   The solid separated from the mash under the above conditions has a moisture content of 58% as measured by weight loss upon drying and 1.2% as measured by the method described in Example 65. It had triglycerides and 0.27% free fatty acids.

表78中の全蒸留廃液から分離された固体、蒸発器段階の間に抽出された油、副生成物抽出剤および凝縮蒸留可溶物(CDS)の組成を、表76に示される全蒸留廃液の組成を前提とし、表77(トリカンター遠心分離機における分離)を前提として計算した。表75の値を、Aspen Plus(登録商標)モデル(Aspen Technology,Inc.,Burlington,MA)から得た。このモデルは、トウモロコシ油がマッシュから抽出されていないことを前提としている。細胞、溶解固体、および懸濁固体の乾燥量基準でのタンパク質含量が、それぞれ約50%、22%、および35.5%であることが推定される。副生成物抽出剤の組成は、乾燥量基準で70.7%の脂肪酸および29.3%の脂肪酸イソブチルエステルであることが推定される。   The composition of the solids separated from the total distillation effluent in Table 78, the oil extracted during the evaporator stage, the by-product extractant and the condensed distillation solubles (CDS) is shown in Table 76. The calculation was made on the assumption of Table 77 (separation in a tricanter centrifuge). The values in Table 75 were obtained from an Aspen Plus® model (Aspen Technology, Inc., Burlington, Mass.). This model assumes that no corn oil has been extracted from the mash. It is estimated that the protein content on a dry basis of cells, lysed solids and suspended solids is about 50%, 22% and 35.5%, respectively. The composition of the byproduct extractant is estimated to be 70.7% fatty acid and 29.3% fatty acid isobutyl ester on a dry basis.

Figure 2013535956
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本発明の様々な実施形態を上に説明してきたが、それらは例として示されたに過ぎず、限定するものではないことを理解されたい。本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに本発明の形態および細部の様々な変更を行うことができることが、関連技術の当業者に明らかであろう。したがって、本発明の広さおよび範囲は、上述した例示的実施形態のいずれによって限定されるものでもなく、以下の特許請求の範囲およびそれらの均等物のみにしたがって規定されるものである。   While various embodiments of the invention have been described above, it should be understood that they have been presented by way of example only and not limitation. It will be apparent to those skilled in the relevant art that various modifications can be made in the form and details of the invention without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the breadth and scope of the present invention is not limited by any of the above-described exemplary embodiments, but is defined only in accordance with the following claims and their equivalents.

本明細書に記載される全ての刊行物、特許および特許出願は、本発明が関する技術分野の当業者の技能のレベルを示し、それぞれの個々の刊行物、特許または特許出願が参照により援用されることが具体的にかつ個々に示されているのと同程度に、参照により本明細書に援用される。   All publications, patents and patent applications mentioned in this specification are indicative of the level of skill of those skilled in the art to which this invention pertains, and each individual publication, patent or patent application is incorporated by reference. To the same extent as specifically and individually indicated herein by reference.

Claims (197)

ブチルエステルを生成するための方法であって:
発酵プロセスにおいて生成されるブタノールを、少なくとも1種のカルボン酸、および前記ブタノールとともに前記カルボン酸をエステル化して、前記カルボン酸のブチルエステルを形成することが可能な少なくとも1種の触媒と接触させる工程であって;
前記発酵プロセスにおける前記カルボン酸が、二相混合物を生成するのに十分な濃度で存在する工程を含む方法。
A method for producing a butyl ester comprising:
Contacting butanol produced in the fermentation process with at least one carboxylic acid and at least one catalyst capable of esterifying the carboxylic acid with the butanol to form a butyl ester of the carboxylic acid; Because;
A method comprising the step of the carboxylic acid in the fermentation process being present at a concentration sufficient to produce a biphasic mixture.
ブタノールの前記生成およびブチルエステルの前記生成が、同時にまたは連続して行われる、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the production of butanol and the production of butyl ester occur simultaneously or sequentially. 前記発酵プロセスの原料が、1種またはそれ以上の発酵性糖を含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the fermentation process feedstock comprises one or more fermentable sugars. 前記発酵プロセスの前記原料が、トウモロコシの穀粒、トウモロコシの穂軸、トウモロコシの皮、トウモロコシの茎葉などの作物残渣、草、小麦、ライ麦、小麦のわら、大麦、大麦のわら、牧草、稲わら、スイッチグラス、古紙、サトウキビの絞りかす、ソルガム、サトウキビ、大豆、穀類の粉砕から得られる成分、セルロース系材料、リグノセルロース系材料、樹木、枝、根、葉、木質チップ、おがくず、潅木および低木、野菜、果物、花、動物の糞尿、およびそれらの混合物に由来する1種またはそれ以上の発酵性糖を含む、請求項1に記載の方法。   The raw material of the fermentation process is corn kernels, corn cobs, corn hulls, corn stover and other crop residues, grass, wheat, rye, wheat straw, barley, barley straw, grass, rice straw , Switchgrass, waste paper, sugarcane pomace, sorghum, sugarcane, soy, ingredients obtained from grinding cereals, cellulosic materials, lignocellulosic materials, trees, branches, roots, leaves, wood chips, sawdust, shrubs and shrubs The method of claim 1, comprising one or more fermentable sugars derived from plants, fruits, flowers, animal manure, and mixtures thereof. 天然油を提供する工程と、前記油を1種またはそれ以上の酵素と接触させることによって、前記天然油の少なくとも一部をカルボン酸へと転化する工程とをさらに含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, further comprising providing a natural oil and converting at least a portion of the natural oil to a carboxylic acid by contacting the oil with one or more enzymes. Method. 前記カルボン酸が脂肪酸を含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the carboxylic acid comprises a fatty acid. 前記カルボン酸が12〜22個の炭素を含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the carboxylic acid comprises 12 to 22 carbons. 前記カルボン酸が、カルボン酸の混合物である、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the carboxylic acid is a mixture of carboxylic acids. 前記カルボン酸の前記ブチルエステルが、脂肪酸のブチルエステルである、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the butyl ester of the carboxylic acid is a butyl ester of a fatty acid. 前記触媒が、前記ブタノールとともに前記カルボン酸をエステル化して、前記カルボン酸のブチルエステルを形成することが可能な酵素である、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the catalyst is an enzyme capable of esterifying the carboxylic acid with the butanol to form a butyl ester of the carboxylic acid. 前記酵素が、エステラーゼ、リパーゼ、ホスホリパーゼ、またはリゾホスホリパーゼである、請求項10に記載の方法。   The method according to claim 10, wherein the enzyme is esterase, lipase, phospholipase, or lysophospholipase. 原料からブタノールおよびブチルエステルを生成するための方法であって:
(a)原料を提供する工程と;
(b)前記原料を液化して、オリゴ糖を含む液化されたバイオマスを生成する工程と;
(c)前記原料スラリーを分離して、オリゴ糖を含む水流、油流、および固体を含む生成物を生成する工程と;
(d)前記水流を、発酵ブロスを含む発酵槽に加える工程と;
(e)前記水流の前記オリゴ糖を糖化する工程と;
(f)前記水流中に存在する前記オリゴ糖糖化の前記生成物を発酵させて、ブタノールを生成するのと同時に、前記ブタノールを、少なくとも1種のカルボン酸、および前記ブタノールとともに前記カルボン酸をエステル化して、前記カルボン酸のブチルエステルを形成することが可能な少なくとも1種の触媒と接触させる工程であって、前記カルボン酸が、二相混合物を生成するのに十分な濃度で存在する工程とを含み;
場合により、工程(e)および(f)が同時に行われる方法。
A method for producing butanol and butyl esters from raw materials comprising:
(A) providing a raw material;
(B) liquefying the raw material to produce liquefied biomass containing oligosaccharides;
(C) separating the raw slurry to produce a water stream containing an oligosaccharide, an oil stream, and a product containing solids;
(D) adding the water stream to a fermentor containing a fermentation broth;
(E) saccharifying the oligosaccharide of the water stream;
(F) fermenting the product of the oligosaccharide saccharification present in the water stream to produce butanol, simultaneously, butanol is esterified with at least one carboxylic acid, and butanol together with the butanol Contacting with at least one catalyst capable of forming a butyl ester of the carboxylic acid, wherein the carboxylic acid is present in a concentration sufficient to form a biphasic mixture; Including:
A method in which steps (e) and (f) are optionally performed at the same time.
前記油流から油を得る工程と、前記油の少なくとも一部をカルボン酸へと転化する工程とをさらに含む、請求項12に記載の方法。   The method of claim 12, further comprising obtaining oil from the oil stream and converting at least a portion of the oil to carboxylic acid. 前記原料スラリーが、デカンターボウル遠心分離、トリカンター遠心分離、ディスクスタック遠心分離、ろ過遠心分離、デカンター遠心分離、ろ過、真空ろ過、ベルトフィルター、加圧ろ過、ふるい分けろ過、ふるい分け分離、格子、多孔質格子、浮遊法、ハイドロクロン、フィルタープレス、スクリュープレス、重力沈降器、ボルテックス分離器、またはそれらの組合せによって分離される、請求項12に記載の方法。   The raw slurry is decanter bowl centrifugal separation, tricanter centrifugal separation, disk stack centrifugal separation, filtration centrifugal separation, decanter centrifugal separation, filtration, vacuum filtration, belt filter, pressure filtration, sieving filtration, sieving separation, lattice, porous lattice 13. The method of claim 12, wherein the method is separated by flotation, hydroclone, filter press, screw press, gravity settler, vortex separator, or combinations thereof. 前記カルボン酸が脂肪酸を含む、請求項12に記載の方法。   The method of claim 12, wherein the carboxylic acid comprises a fatty acid. 前記カルボン酸が12〜22個の炭素を含む、請求項12に記載の方法。   The method of claim 12, wherein the carboxylic acid comprises 12 to 22 carbons. 前記油の少なくとも一部をカルボン酸へと転化する前記工程の前に、前記油を前記発酵槽に加える工程をさらに含む、請求項12に記載の方法。   13. The method of claim 12, further comprising adding the oil to the fermentor prior to the step of converting at least a portion of the oil to carboxylic acid. さらなるカルボン酸を前記発酵槽に加える工程をさらに含む、請求項12に記載の方法。   13. The method of claim 12, further comprising adding additional carboxylic acid to the fermentor. 前記さらなるカルボン酸を加える工程の後、前記油が、カルボン酸に転化される、請求項18に記載の方法。   19. The method of claim 18, wherein after adding the additional carboxylic acid, the oil is converted to a carboxylic acid. 前記カルボン酸が、トウモロコシ油脂肪酸、大豆油脂肪酸、またはトウモロコシ油脂肪酸と大豆油脂肪酸との混合物である、請求項18に記載の方法。   19. The method of claim 18, wherein the carboxylic acid is corn oil fatty acid, soybean oil fatty acid, or a mixture of corn oil fatty acid and soybean oil fatty acid. 前記油流から得られる前記油が、グリセリドを含み、前記1種またはそれ以上の触媒が、前記グリセリドを脂肪酸へと加水分解する、請求項12に記載の方法。   13. The method of claim 12, wherein the oil obtained from the oil stream comprises glycerides and the one or more catalysts hydrolyze the glycerides into fatty acids. 前記カルボン酸のブチルエステルが、脂肪酸のブチルエステルである、請求項12に記載の方法。   13. The method of claim 12, wherein the butyl ester of carboxylic acid is a butyl ester of fatty acid. 前記触媒が、前記ブタノールとともに前記カルボン酸をエステル化して、前記カルボン酸のブチルエステルを形成することが可能な酵素である、請求項12に記載の方法。   13. The method of claim 12, wherein the catalyst is an enzyme capable of esterifying the carboxylic acid with the butanol to form a butyl ester of the carboxylic acid. 前記酵素が、エステラーゼ、リパーゼ、ホスホリパーゼ、またはリゾホスホリパーゼである、請求項23に記載の方法。   24. The method of claim 23, wherein the enzyme is an esterase, lipase, phospholipase, or lysophospholipase. 前記固体を溶媒で洗浄する工程をさらに含む、請求項12に記載の方法。   The method of claim 12, further comprising washing the solid with a solvent. 前記溶媒が、ヘキサン、イソブタノール、イソヘキサン、エタノール、石油エーテルなどの石油蒸留物、またはそれらの混合物から選択される、請求項25に記載の方法。   26. The method of claim 25, wherein the solvent is selected from petroleum distillates such as hexane, isobutanol, isohexane, ethanol, petroleum ether, or mixtures thereof. 前記固体が、動物飼料製品を形成するように処理される、請求項26に記載の方法。   27. The method of claim 26, wherein the solid is processed to form an animal feed product. 前記固体が、動物飼料製品を形成するように処理される、請求項12に記載の方法。   13. The method of claim 12, wherein the solid is treated to form an animal feed product. 前記動物飼料製品が、1種またはそれ以上の粗タンパク質、粗脂肪、トリグリセリド、脂肪酸、脂肪酸イソブチルエステル、リジン、中性デタージェント繊維(NDF)、および酸性デタージェント繊維(ADF)を含む、請求項28に記載の方法。   The animal feed product comprises one or more crude proteins, crude fat, triglyceride, fatty acid, fatty acid isobutyl ester, lysine, neutral detergent fiber (NDF), and acidic detergent fiber (ADF). 28. The method according to 28. 前記動物飼料製品が、1種またはそれ以上のビタミン、ミネラル、香料、または着色料をさらに含む、請求項29に記載の方法。   30. The method of claim 29, wherein the animal feed product further comprises one or more vitamins, minerals, flavors, or colorants. 前記動物飼料製品が、20〜35質量%の粗タンパク質、1〜20質量%の粗脂肪、0〜5質量%のトリグリセリド、4〜10質量%の脂肪酸、および2〜6質量%の脂肪酸イソブチルエステルを含む、請求項29に記載の方法。   The animal feed product comprises 20-35 wt% crude protein, 1-20 wt% crude fat, 0-5 wt% triglyceride, 4-10 wt% fatty acid, and 2-6 wt% fatty acid isobutyl ester. 30. The method of claim 29, comprising: 前記原料スラリーから前記固体を分離する前記工程が、前記発酵ブロスから前記抽出剤への前記ブタノールの液液物質移動係数を高めることによって、前記ブタノール生成の効率を高めるか;抽出剤により前記ブタノールの抽出効率を高めることによって、前記ブタノール生成の効率を高めるか;前記発酵ブロスと抽出剤との間の相分離の速度を上げることによって、前記ブタノール生成の効率を高めるか;抽出剤の回収および再利用を増加させることによって、前記ブタノール生成の効率を高めるか;または抽出剤の流量を減少させることによって、前記ブタノール生成の効率を高める、請求項12に記載の方法。   Whether the step of separating the solid from the raw slurry increases the efficiency of butanol production by increasing the liquid-liquid mass transfer coefficient of the butanol from the fermentation broth to the extractant; Increase the efficiency of the butanol production by increasing the extraction efficiency; increase the efficiency of the butanol production by increasing the speed of phase separation between the fermentation broth and the extractant; recovery and recycling of the extractant 13. The method of claim 12, wherein the efficiency of butanol production is increased by increasing utilization; or the efficiency of butanol production is increased by decreasing the flow rate of the extractant. 原料からブタノールおよびブチルエステルを生成するための方法であって:
(a)原料を提供する工程と;
(b)前記原料を液化して、オリゴ糖を含む液化されたバイオマスを生成する工程と;
(c)前記原料スラリーを分離して、オリゴ糖および油を含む流れ、および固体を生成する工程と;
(d)前記流れを、発酵ブロスを含む発酵槽に加える工程と;
(e)前記流れの前記オリゴ糖を糖化する工程と;
(f)前記流れ中に存在する前記オリゴ糖糖化の前記生成物を発酵させて、ブタノールを生成すると同時に、前記ブタノールを、少なくとも1種のカルボン酸、および前記ブタノールとともに前記カルボン酸をエステル化して、前記カルボン酸のブチルエステルを形成することが可能な少なくとも1種の触媒と接触させる工程であって、前記カルボン酸が、二相混合物を生成するのに十分な濃度で存在する工程とを含み;
場合により、工程(e)および(f)が同時に行われる方法。
A method for producing butanol and butyl esters from raw materials comprising:
(A) providing a raw material;
(B) liquefying the raw material to produce liquefied biomass containing oligosaccharides;
(C) separating the raw slurry to produce a stream comprising oligosaccharides and oil, and a solid;
(D) adding the stream to a fermentor containing a fermentation broth;
(E) saccharifying the oligosaccharides of the stream;
(F) fermenting the product of the oligosaccharide saccharification present in the stream to produce butanol and at the same time esterifying the carboxylic acid with at least one carboxylic acid and butanol. Contacting with at least one catalyst capable of forming a butyl ester of the carboxylic acid, wherein the carboxylic acid is present in a concentration sufficient to form a biphasic mixture. ;
A method in which steps (e) and (f) are optionally performed at the same time.
前記油の少なくとも一部をカルボン酸へと転化する工程をさらに含む、請求項33に記載の方法。   34. The method of claim 33, further comprising converting at least a portion of the oil to carboxylic acid. 前記原料スラリーが、デカンターボウル遠心分離、トリカンター遠心分離、ディスクスタック遠心分離、ろ過遠心分離、デカンター遠心分離、ろ過、真空ろ過、ベルトフィルター、加圧ろ過、ふるい分けろ過、ふるい分け分離、格子、多孔質格子、浮遊法、ハイドロクロン、フィルタープレス、スクリュープレス、重力沈降器、ボルテックス分離器、またはそれらの組合せによって分離される、請求項33に記載の方法。   The raw slurry is decanter bowl centrifugal separation, tricanter centrifugal separation, disk stack centrifugal separation, filtration centrifugal separation, decanter centrifugal separation, filtration, vacuum filtration, belt filter, pressure filtration, sieving filtration, sieving separation, lattice, porous lattice 34. The method of claim 33, separated by flotation, hydroclone, filter press, screw press, gravity settler, vortex separator, or combinations thereof. 前記カルボン酸が脂肪酸を含む、請求項33に記載の方法。   34. The method of claim 33, wherein the carboxylic acid comprises a fatty acid. 前記カルボン酸が12〜22個の炭素を含む、請求項33に記載の方法。   34. The method of claim 33, wherein the carboxylic acid comprises 12-22 carbons. 油を前記発酵槽に加える工程をさらに含む、請求項33に記載の方法。   34. The method of claim 33, further comprising adding oil to the fermentor. さらなるカルボン酸を前記発酵槽に加える工程をさらに含む、請求項33に記載の方法。   34. The method of claim 33, further comprising adding additional carboxylic acid to the fermentor. 前記さらなるカルボン酸を加える前記工程の後、前記油が、カルボン酸に転化される、請求項33に記載の方法。   34. The method of claim 33, wherein after the step of adding the additional carboxylic acid, the oil is converted to a carboxylic acid. 前記カルボン酸が、トウモロコシ油脂肪酸、大豆油脂肪酸、またはトウモロコシ油脂肪酸と大豆油脂肪酸との混合物である、請求項33に記載の方法。   34. The method of claim 33, wherein the carboxylic acid is corn oil fatty acid, soybean oil fatty acid, or a mixture of corn oil fatty acid and soybean oil fatty acid. 前記油が、グリセリドを含み、前記1種またはそれ以上の触媒が、前記グリセリドを脂肪酸へと加水分解する、請求項33に記載の方法。   34. The method of claim 33, wherein the oil comprises glycerides and the one or more catalysts hydrolyze the glycerides into fatty acids. 前記カルボン酸のブチルエステルが、脂肪酸のブチルエステルである、請求項33に記載の方法。   34. The method of claim 33, wherein the butyl ester of a carboxylic acid is a butyl ester of a fatty acid. 前記触媒が、前記ブタノールとともに前記カルボン酸をエステル化して、前記カルボン酸のブチルエステルを形成することが可能な酵素である、請求項33に記載の方法。   34. The method of claim 33, wherein the catalyst is an enzyme capable of esterifying the carboxylic acid with the butanol to form a butyl ester of the carboxylic acid. 前記酵素が、エステラーゼ、リパーゼ、ホスホリパーゼ、またはリゾホスホリパーゼである、請求項44に記載の方法。   45. The method of claim 44, wherein the enzyme is an esterase, lipase, phospholipase, or lysophospholipase. 前記固体を溶媒で洗浄する工程をさらに含む、請求項33に記載の方法。   34. The method of claim 33, further comprising washing the solid with a solvent. 前記溶媒が、ヘキサン、イソブタノール、イソヘキサン、エタノール、石油エーテルなどの石油蒸留物、またはそれらの混合物から選択される、請求項46に記載の方法。   47. The method of claim 46, wherein the solvent is selected from petroleum distillates such as hexane, isobutanol, isohexane, ethanol, petroleum ether, or mixtures thereof. 前記固体が、動物飼料製品を形成するように処理される、請求項46に記載の方法。   49. The method of claim 46, wherein the solid is processed to form an animal feed product. 前記固体が、動物飼料製品を形成するように処理される、請求項33に記載の方法。   34. The method of claim 33, wherein the solid is treated to form an animal feed product. 前記動物飼料製品が、1種またはそれ以上の粗タンパク質、粗脂肪、トリグリセリド、脂肪酸、脂肪酸イソブチルエステル、リジン、中性デタージェント繊維(NDF)、および酸性デタージェント繊維(ADF)を含む、請求項49に記載の方法。   The animal feed product comprises one or more crude proteins, crude fat, triglyceride, fatty acid, fatty acid isobutyl ester, lysine, neutral detergent fiber (NDF), and acidic detergent fiber (ADF). 49. The method according to 49. 前記動物飼料製品が、1種またはそれ以上のビタミン、ミネラル、香料、または着色料をさらに含む、請求項50に記載の方法。   51. The method of claim 50, wherein the animal feed product further comprises one or more vitamins, minerals, flavors, or colorants. 前記動物飼料製品が、20〜35質量%の粗タンパク質、1〜20質量%の粗脂肪、0〜5質量%のトリグリセリド、4〜10質量%の脂肪酸、および2〜6質量%の脂肪酸イソブチルエステルを含む、請求項50に記載の方法。   The animal feed product comprises 20-35 wt% crude protein, 1-20 wt% crude fat, 0-5 wt% triglyceride, 4-10 wt% fatty acid, and 2-6 wt% fatty acid isobutyl ester. 51. The method of claim 50, comprising: 前記原料スラリーから前記固体を分離する前記工程が、前記発酵ブロスから前記抽出剤への前記ブタノールの液液物質移動係数を高めることによって、前記ブタノール生成の効率を高めるか;抽出剤により前記ブタノールの抽出効率を高めることによって、前記ブタノール生成の効率を高めるか;前記発酵ブロスと抽出剤との間の相分離の速度を上げることによって、前記ブタノール生成の効率を高めるか;抽出剤の回収および再利用を増加させることによって、前記ブタノール生成の効率を高めるか;または抽出剤の流量を減少させることによって、前記ブタノール生成の効率を高める、請求項33に記載の方法。   Whether the step of separating the solid from the raw slurry increases the efficiency of butanol production by increasing the liquid-liquid mass transfer coefficient of the butanol from the fermentation broth to the extractant; Increase the efficiency of the butanol production by increasing the extraction efficiency; increase the efficiency of the butanol production by increasing the speed of phase separation between the fermentation broth and the extractant; recovery and recycling of the extractant 34. The method of claim 33, wherein the efficiency of the butanol production is increased by increasing utilization; or the efficiency of the butanol production is increased by decreasing the flow rate of the extractant. ブタノールを生成するための方法であって:
(a)発酵プロセスにおいて生成されるブタノールを、少なくとも1種のカルボン酸、および前記ブタノールとともに前記カルボン酸をエステル化して、前記カルボン酸のブチルエステルを形成することが可能な少なくとも1種の触媒と接触させる工程であって;
前記発酵プロセスにおける前記カルボン酸が、水相およびブチルエステル含有有機相を含む二相混合物を生成するのに十分な濃度で存在する工程と;
(b)前記水相から前記ブチルエステル含有有機相を分離する工程と;
(c)前記ブチルエステルからブタノールを回収する工程とを含む方法。
A method for producing butanol comprising:
(A) at least one catalyst capable of esterifying butanol produced in the fermentation process with at least one carboxylic acid and the butanol together with the butanol to form a butyl ester of the carboxylic acid; The contacting step;
The carboxylic acid in the fermentation process is present in a concentration sufficient to produce a biphasic mixture comprising an aqueous phase and a butyl ester-containing organic phase;
(B) separating the butyl ester-containing organic phase from the aqueous phase;
(C) recovering butanol from the butyl ester.
前記ブチルエステルからブタノールを回収する工程が、前記エステルを、カルボン酸およびブタノールへと加水分解する工程を含む、請求項54に記載の方法。   55. The method of claim 54, wherein recovering butanol from the butyl ester comprises hydrolyzing the ester to a carboxylic acid and butanol. 前記ブチルエステルが、加水分解触媒の存在下で加水分解される、請求項55に記載の方法。   56. The method of claim 55, wherein the butyl ester is hydrolyzed in the presence of a hydrolysis catalyst. 前記ブチルエステルが、水の存在下で加水分解され、前記加水分解触媒が、酸触媒、有機酸、無機酸、水溶性酸、または不水溶性酸を含む、請求項55に記載の方法。   56. The method of claim 55, wherein the butyl ester is hydrolyzed in the presence of water and the hydrolysis catalyst comprises an acid catalyst, an organic acid, an inorganic acid, a water soluble acid, or a water insoluble acid. 前記加水分解触媒が、前記ブチルエステルを加水分解して、カルボン酸およびブタノールを形成することが可能な酵素を含む、請求項56に記載の方法。   57. The method of claim 56, wherein the hydrolysis catalyst comprises an enzyme capable of hydrolyzing the butyl ester to form a carboxylic acid and butanol. 前記酵素が、エステラーゼ、リパーゼ、ホスホリパーゼ、またはリゾホスホリパーゼである、請求項58に記載の方法。   59. The method of claim 58, wherein the enzyme is esterase, lipase, phospholipase, or lysophospholipase. 酵素反応条件が、エステル化より酵素加水分解に有利に働く、請求項59に記載の方法。   60. The method of claim 59, wherein the enzymatic reaction conditions favor enzymatic hydrolysis over esterification. 前記酵素反応条件が共溶媒を含む、請求項60に記載の方法。   61. The method of claim 60, wherein the enzymatic reaction conditions include a cosolvent. 脂肪酸ブチルエステル、脂肪酸、イソブタノール、および水が、前記共溶媒に可溶であり、遊離脂肪酸が、前記共溶媒と反応しない、請求項61に記載の方法。   62. The method of claim 61, wherein fatty acid butyl ester, fatty acid, isobutanol, and water are soluble in the co-solvent and free fatty acids do not react with the co-solvent. 前記共溶媒が、アセトン、tert−ブタノール、2−Me−2−ブタノール、2−Me−2−ペンタノール、および3−Me−3−ペンタノールから選択される、請求項62に記載の方法。   63. The method of claim 62, wherein the co-solvent is selected from acetone, tert-butanol, 2-Me-2-butanol, 2-Me-2-pentanol, and 3-Me-3-pentanol. 前記酵素反応条件が最終生成物除去を含む、請求項60に記載の方法。   61. The method of claim 60, wherein the enzymatic reaction conditions include final product removal. 前記最終生成物が、イソブタノールまたは脂肪酸である、請求項64に記載の方法。   65. The method of claim 64, wherein the final product is isobutanol or a fatty acid. イソブタノールが、真空蒸留、パーベーパレーション、選択透過性ろ過、またはガスのスパージによって除去される、請求項65に記載の方法。   66. The method of claim 65, wherein the isobutanol is removed by vacuum distillation, pervaporation, permselective filtration, or gas sparging. 前記脂肪酸が、沈殿、選択透過性ろ過、または電気泳動法によって除去される、請求項66に記載の方法。   68. The method of claim 66, wherein the fatty acid is removed by precipitation, permselective filtration, or electrophoresis. 前記加水分解反応が、反応槽中で起こる、請求項55に記載の方法。   56. The method of claim 55, wherein the hydrolysis reaction occurs in a reaction vessel. 前記ブチルエステルからブタノールを回収する工程が、前記ブチルエステルを、ブタノールおよび脂肪酸アルキルエステルまたはアシルグリセリドへとエステル交換する工程を含む、請求項54に記載の方法。   55. The method of claim 54, wherein recovering butanol from the butyl ester comprises transesterifying the butyl ester into butanol and a fatty acid alkyl ester or acylglyceride. 前記脂肪酸アルキルエステルが、脂肪酸メチルエステル、脂肪酸エチルエステル、または脂肪酸プロピルエステルを含む、請求項69に記載の方法。   70. The method of claim 69, wherein the fatty acid alkyl ester comprises a fatty acid methyl ester, a fatty acid ethyl ester, or a fatty acid propyl ester. 天然油を提供する工程と、前記油を1種またはそれ以上の酵素と接触させることによって、前記天然油の少なくとも一部をカルボン酸へと転化する工程とをさらに含む、請求項54に記載の方法。   55. The method of claim 54, further comprising providing a natural oil and converting at least a portion of the natural oil to a carboxylic acid by contacting the oil with one or more enzymes. Method. 前記酵素が、前記ブチルエステルを加水分解またはエステル交換してブタノールを形成することが可能な酵素である、請求項71に記載の方法。   72. The method of claim 71, wherein the enzyme is an enzyme capable of hydrolyzing or transesterifying the butyl ester to form butanol. 前記酵素が、エステラーゼ、リパーゼ、ホスホリパーゼ、またはリゾホスホリパーゼである、請求項72に記載の方法。   73. The method of claim 72, wherein the enzyme is an esterase, lipase, phospholipase, or lysophospholipase. 前記カルボン酸が脂肪酸を含む、請求項54に記載の方法。   55. The method of claim 54, wherein the carboxylic acid comprises a fatty acid. 前記カルボン酸が、12〜22個の炭素の範囲の炭素鎖長を有する、請求項54に記載の方法。   55. The method of claim 54, wherein the carboxylic acid has a carbon chain length in the range of 12-22 carbons. ブタノールの少なくとも約10%が、前記ブチルエステルから回収される、請求項54に記載の方法。   55. The method of claim 54, wherein at least about 10% of butanol is recovered from the butyl ester. ブタノールの少なくとも約50%が、前記ブチルエステルから回収される、請求項54に記載の方法。   55. The method of claim 54, wherein at least about 50% of butanol is recovered from the butyl ester. ブタノールの少なくとも約90%が、前記ブチルエステルから回収される、請求項54に記載の方法。   55. The method of claim 54, wherein at least about 90% of butanol is recovered from the butyl ester. カルボン酸が、前記ブチルエステルから回収される、請求項54に記載の方法。   55. The method of claim 54, wherein carboxylic acid is recovered from the butyl ester. 抽出剤流として前記発酵装置からブタノールを除去する工程と;
前記抽出剤流を2つまたはそれ以上の蒸留塔に加える工程とをさらに含む、請求項54に記載の方法。
Removing butanol from the fermentation apparatus as an extractant stream;
55. The method of claim 54, further comprising adding the extractant stream to two or more distillation columns.
前記蒸留塔が、蒸気加熱されるリボイラーを備えた過圧蒸留塔である、請求項80に記載の方法。   81. The method of claim 80, wherein the distillation column is an overpressure distillation column with a steam heated reboiler. 前記蒸留塔から水および溶媒を回収する工程と;前記水および溶媒を再利用する工程とをさらに含む、請求項80に記載の方法。   81. The method of claim 80, further comprising recovering water and solvent from the distillation column; and recycling the water and solvent. 前記蒸留プロセスから熱を回収する工程と;水を蒸発させるために前記熱を再利用する工程とをさらに含む、請求項80に記載の方法。   81. The method of claim 80, further comprising recovering heat from the distillation process; and reusing the heat to evaporate water. 原料からブタノールを生成するための方法であって:
(a)原料を提供する工程と;
(b)前記原料を液化して、原料スラリーを生成する工程と;
(c)前記原料スラリーを分離して、水流、油流、および固体を含む生成物を生成する工程と;
(d)前記水流を、発酵ブロスを含む発酵槽に加える工程と;
(e)前記水流を糖化する工程と;
(f)前記糖化された水流を発酵させて、ブタノールを生成すると同時に、前記ブタノールを、少なくとも1種のカルボン酸、および前記ブタノールとともに前記カルボン酸をエステル化して、前記カルボン酸のブチルエステルを形成することが可能な少なくとも1種の触媒と接触させる工程であって、前記カルボン酸が、二相混合物を生成するのに十分な濃度で存在する工程と;
(g)前記水相から前記ブチルエステル含有有機相を分離する工程と;
(h)前記ブチルエステルからブタノールを回収する工程とを含み;
場合により、工程(e)および(f)が同時に行われる方法。
A method for producing butanol from a raw material comprising:
(A) providing a raw material;
(B) liquefying the raw material to produce a raw material slurry;
(C) separating the raw slurry to produce a product comprising a water stream, an oil stream, and a solid;
(D) adding the water stream to a fermentor containing a fermentation broth;
(E) saccharifying said water stream;
(F) fermenting the saccharified water stream to produce butanol and simultaneously esterifying the butanol with at least one carboxylic acid and the butanol together with the butanol to form a butyl ester of the carboxylic acid; Contacting with at least one catalyst capable of: wherein the carboxylic acid is present in a concentration sufficient to form a biphasic mixture;
(G) separating the butyl ester-containing organic phase from the aqueous phase;
(H) recovering butanol from the butyl ester;
A method in which steps (e) and (f) are optionally performed at the same time.
前記油流から油を得る工程と、前記油の少なくとも一部をカルボン酸へと転化する工程とをさらに含む、請求項84に記載の方法。   85. The method of claim 84, further comprising obtaining oil from the oil stream and converting at least a portion of the oil to carboxylic acid. 前記原料スラリーが、遠心分離、ろ過、またはデカンテーションによって分離される、請求項84に記載の方法。   85. The method of claim 84, wherein the raw slurry is separated by centrifugation, filtration, or decantation. 前記カルボン酸が脂肪酸を含む、請求項84に記載の方法。   85. The method of claim 84, wherein the carboxylic acid comprises a fatty acid. 前記カルボン酸が、12〜22個の炭素の範囲の炭素鎖長を有する、請求項84に記載の方法。   85. The method of claim 84, wherein the carboxylic acid has a carbon chain length in the range of 12-22 carbons. 前記油の少なくとも一部をカルボン酸へと転化する前記工程の前に、前記油を前記発酵槽に加える工程をさらに含む、請求項84に記載の方法。   85. The method of claim 84, further comprising adding the oil to the fermentor prior to the step of converting at least a portion of the oil to carboxylic acid. さらなるカルボン酸を前記発酵槽に加える工程をさらに含む、請求項84に記載の方法。   85. The method of claim 84, further comprising adding additional carboxylic acid to the fermentor. 前記さらなるカルボン酸を加える前記工程の後、前記油が、カルボン酸に転化される、請求項90に記載の方法。   94. The method of claim 90, wherein after the step of adding the additional carboxylic acid, the oil is converted to a carboxylic acid. 前記カルボン酸が、トウモロコシ油脂肪酸、大豆油脂肪酸、またはトウモロコシ油脂肪酸と大豆油脂肪酸との混合物である、請求項84に記載の方法。   85. The method of claim 84, wherein the carboxylic acid is corn oil fatty acid, soybean oil fatty acid, or a mixture of corn oil fatty acid and soybean oil fatty acid. 前記油流から得られる前記油が、グリセリドを含み、前記1種またはそれ以上の触媒が、前記グリセリドを脂肪酸へと加水分解する、請求項84に記載の方法。   85. The method of claim 84, wherein the oil obtained from the oil stream comprises glycerides and the one or more catalysts hydrolyze the glycerides into fatty acids. 前記カルボン酸のブチルエステルが、脂肪酸のブチルエステルである、請求項84に記載の方法。   85. The method of claim 84, wherein the butyl ester of a carboxylic acid is a butyl ester of a fatty acid. 前記触媒が、前記ブタノールとともに前記カルボン酸をエステル化して、前記カルボン酸のブチルエステルを形成することが可能な酵素である、請求項84に記載の方法。   85. The method of claim 84, wherein the catalyst is an enzyme capable of esterifying the carboxylic acid with the butanol to form a butyl ester of the carboxylic acid. 前記酵素が、エステラーゼ、リパーゼ、ホスホリパーゼ、またはリゾホスホリパーゼである、請求項95に記載の方法。   96. The method of claim 95, wherein the enzyme is an esterase, lipase, phospholipase, or lysophospholipase. 前記固体が、動物飼料製品を形成するように処理される、請求項84に記載の方法。   85. The method of claim 84, wherein the solid is processed to form an animal feed product. 前記ブチルエステルからブタノールを回収する工程が、前記エステルを、カルボン酸およびブタノールへと加水分解する工程を含む、請求項84に記載の方法。   85. The method of claim 84, wherein recovering butanol from the butyl ester comprises hydrolyzing the ester to a carboxylic acid and butanol. 前記ブチルエステルが、加水分解触媒の存在下で加水分解される、請求項98に記載の方法。   99. The method of claim 98, wherein the butyl ester is hydrolyzed in the presence of a hydrolysis catalyst. 前記ブチルエステルが、水の存在下で加水分解され、前記加水分解触媒が、酸触媒、有機酸、無機酸、水溶性酸、または不水溶性酸を含む、請求項99に記載の方法。   99. The method of claim 99, wherein the butyl ester is hydrolyzed in the presence of water and the hydrolysis catalyst comprises an acid catalyst, an organic acid, an inorganic acid, a water soluble acid, or a water insoluble acid. 前記加水分解触媒が、前記ブチルエステルを加水分解して、カルボン酸およびブタノールを形成することが可能な酵素を含む、請求項99に記載の方法。   100. The method of claim 99, wherein the hydrolysis catalyst comprises an enzyme capable of hydrolyzing the butyl ester to form carboxylic acid and butanol. 前記酵素が、エステラーゼ、リパーゼ、ホスホリパーゼ、またはリゾホスホリパーゼである、請求項101に記載の方法。   102. The method of claim 101, wherein the enzyme is an esterase, lipase, phospholipase, or lysophospholipase. 前記加水分解反応が、反応槽中で起こる、請求項98に記載の方法。   99. The method of claim 98, wherein the hydrolysis reaction occurs in a reaction vessel. 前記ブチルエステルからブタノールを回収する工程が、前記ブチルエステルを、ブタノールおよび脂肪酸アルキルエステルまたはアシルグリセリドへとエステル交換する工程を含む、請求項84に記載の方法。   85. The method of claim 84, wherein recovering butanol from the butyl ester comprises transesterifying the butyl ester into butanol and a fatty acid alkyl ester or acylglyceride. 前記脂肪酸アルキルエステルが、脂肪酸メチルエステル、脂肪酸エチルエステル、または脂肪酸プロピルエステルを含む、請求項104に記載の方法。   105. The method of claim 104, wherein the fatty acid alkyl ester comprises a fatty acid methyl ester, a fatty acid ethyl ester, or a fatty acid propyl ester. 天然油を提供する工程と、前記油を1種またはそれ以上の酵素と接触させることによって、前記天然油の少なくとも一部をカルボン酸へと転化する工程とをさらに含む、請求項84に記載の方法。   85. The method of claim 84, further comprising providing a natural oil and converting at least a portion of the natural oil to a carboxylic acid by contacting the oil with one or more enzymes. Method. 前記酵素が、前記ブチルエステルを加水分解またはエステル交換してブタノールを形成することが可能な酵素である、請求項106に記載の方法。   107. The method of claim 106, wherein the enzyme is an enzyme capable of hydrolyzing or transesterifying the butyl ester to form butanol. 前記酵素が、エステラーゼ、リパーゼ、ホスホリパーゼ、またはリゾホスホリパーゼである、請求項107に記載の方法。   108. The method of claim 107, wherein the enzyme is an esterase, lipase, phospholipase, or lysophospholipase. 原料からブタノールおよびブチルエステルを生成するための方法であって:
(a)原料を提供する工程と;
(b)前記原料を液化して、オリゴ糖を含む液化されたバイオマスを生成する工程と;
(c)前記原料スラリーを分離して、オリゴ糖および油を含む水流、および固体を生成する工程と;
(d)前記水流を、発酵ブロスを含む発酵槽に加える工程と;
(e)前記水流の前記オリゴ糖を糖化する工程と;
(f)前記水流中に存在する前記オリゴ糖糖化の前記生成物を発酵させて、ブタノールを生成するのと同時に、前記ブタノールを、少なくとも1種のカルボン酸、および前記ブタノールとともに前記カルボン酸をエステル化して、前記カルボン酸のブチルエステルを形成することが可能な少なくとも1種の触媒と接触させる工程であって、前記カルボン酸が、二相混合物を生成するのに十分な濃度で存在する工程と;
(g)前記水相から前記ブチルエステル含有有機相を分離する工程と;
(h)前記ブチルエステルからブタノールを回収する工程とを含み;
場合により、工程(e)および(f)が同時に行われる方法。
A method for producing butanol and butyl esters from raw materials comprising:
(A) providing a raw material;
(B) liquefying the raw material to produce liquefied biomass containing oligosaccharides;
(C) separating the raw slurry to produce a stream containing oligosaccharides and oil, and solids;
(D) adding the water stream to a fermentor containing a fermentation broth;
(E) saccharifying the oligosaccharide of the water stream;
(F) fermenting the product of the oligosaccharide saccharification present in the water stream to produce butanol, simultaneously, butanol is esterified with at least one carboxylic acid, and butanol together with the butanol Contacting with at least one catalyst capable of forming a butyl ester of the carboxylic acid, wherein the carboxylic acid is present in a concentration sufficient to form a biphasic mixture; ;
(G) separating the butyl ester-containing organic phase from the aqueous phase;
(H) recovering butanol from the butyl ester;
A method in which steps (e) and (f) are optionally performed at the same time.
前記油の少なくとも一部をカルボン酸へと転化する工程をさらに含む、請求項109に記載の方法。   110. The method of claim 109, further comprising converting at least a portion of the oil to carboxylic acid. 前記原料スラリーが、遠心分離、ろ過、またはデカンテーションによって分離される、
請求項109に記載の方法。
The raw slurry is separated by centrifugation, filtration, or decantation;
110. The method of claim 109.
前記カルボン酸が脂肪酸を含む、請求項109に記載の方法。   110. The method of claim 109, wherein the carboxylic acid comprises a fatty acid. 前記カルボン酸が12〜22個の炭素を含む、請求項109に記載の方法。   110. The method of claim 109, wherein the carboxylic acid comprises 12-22 carbons. 油を前記発酵槽に加える工程をさらに含む、請求項109に記載の方法。   110. The method of claim 109, further comprising adding oil to the fermentor. さらなるカルボン酸を前記発酵槽に加える工程をさらに含む、請求項109に記載の方法。   110. The method of claim 109, further comprising adding additional carboxylic acid to the fermentor. 前記さらなるカルボン酸を加える前記工程の後、前記油が、カルボン酸に転化される、請求項115に記載の方法。   118. The method of claim 115, wherein after the step of adding the additional carboxylic acid, the oil is converted to a carboxylic acid. 前記カルボン酸が、トウモロコシ油脂肪酸または大豆油脂肪酸である、請求項109に記載の方法。   110. The method of claim 109, wherein the carboxylic acid is corn oil fatty acid or soybean oil fatty acid. 前記カルボン酸が、トウモロコシ油脂肪酸と大豆油脂肪酸との混合物である、請求項109に記載の方法。   110. The method of claim 109, wherein the carboxylic acid is a mixture of corn oil fatty acid and soybean oil fatty acid. 前記油が、グリセリドを含み、前記1種またはそれ以上の触媒が、前記グリセリドを脂肪酸へと加水分解する、請求項109に記載の方法。   110. The method of claim 109, wherein the oil comprises glycerides and the one or more catalysts hydrolyze the glycerides into fatty acids. 前記カルボン酸のブチルエステルが、脂肪酸のブチルエステルである、請求項109に記載の方法。   110. The method of claim 109, wherein the butyl ester of a carboxylic acid is a butyl ester of a fatty acid. 前記触媒が、前記ブタノールとともに前記カルボン酸をエステル化して、前記カルボン酸のブチルエステルを形成することが可能な酵素である、請求項109に記載の方法。   110. The method of claim 109, wherein the catalyst is an enzyme capable of esterifying the carboxylic acid with the butanol to form a butyl ester of the carboxylic acid. 前記酵素が、エステラーゼ、リパーゼ、ホスホリパーゼ、またはリゾホスホリパーゼである、請求項121に記載の方法。   122. The method of claim 121, wherein the enzyme is an esterase, lipase, phospholipase, or lysophospholipase. 前記固体が、動物飼料製品を形成するように処理される、請求項109に記載の方法。   110. The method of claim 109, wherein the solid is treated to form an animal feed product. 前記ブチルエステルからブタノールを回収する工程が、前記エステルを、カルボン酸およびブタノールへと加水分解する工程を含む、請求項109に記載の方法。   110. The method of claim 109, wherein recovering butanol from the butyl ester comprises hydrolyzing the ester to a carboxylic acid and butanol. 前記ブチルエステルが、加水分解触媒の存在下で加水分解される、請求項124に記載の方法。   125. The method of claim 124, wherein the butyl ester is hydrolyzed in the presence of a hydrolysis catalyst. 前記ブチルエステルが、水の存在下で加水分解され、前記加水分解触媒が、酸触媒、有機酸、水溶性酸、または不水溶性酸を含む、請求項125に記載の方法。   126. The method of claim 125, wherein the butyl ester is hydrolyzed in the presence of water and the hydrolysis catalyst comprises an acid catalyst, an organic acid, a water soluble acid, or a water insoluble acid. 前記加水分解触媒が、前記ブチルエステルを加水分解して、カルボン酸およびブタノールを形成することが可能な酵素を含む、請求項125に記載の方法。   126. The method of claim 125, wherein the hydrolysis catalyst comprises an enzyme capable of hydrolyzing the butyl ester to form a carboxylic acid and butanol. 前記酵素が、エステラーゼ、リパーゼ、ホスホリパーゼ、またはリゾホスホリパーゼである、請求項127に記載の方法。   128. The method of claim 127, wherein the enzyme is an esterase, lipase, phospholipase, or lysophospholipase. 前記加水分解反応が、反応槽中で起こる、請求項124に記載の方法。   129. The method of claim 124, wherein the hydrolysis reaction occurs in a reaction vessel. 前記ブチルエステルからブタノールを回収する工程が、前記ブチルエステルを、ブタノールおよび他の脂肪酸アルキルエステルまたはアシルグリセリドへとエステル交換する工程を含む、請求項109に記載の方法。   110. The method of claim 109, wherein recovering butanol from the butyl ester comprises transesterifying the butyl ester to butanol and other fatty acid alkyl esters or acylglycerides. 前記他の脂肪酸アルキルエステルが、脂肪酸メチルエステル、脂肪酸エチルエステル、または脂肪酸プロピルエステルを含む、請求項130に記載の方法。   131. The method of claim 130, wherein the other fatty acid alkyl ester comprises a fatty acid methyl ester, a fatty acid ethyl ester, or a fatty acid propyl ester. 天然油を提供する工程と、前記油を1種またはそれ以上の酵素と接触させることによって、前記天然油の少なくとも一部をカルボン酸へと転化する工程とをさらに含む、請求項109に記載の方法。   110. The method of claim 109, further comprising providing a natural oil and converting at least a portion of the natural oil to a carboxylic acid by contacting the oil with one or more enzymes. Method. 前記酵素が、前記ブチルエステルを加水分解またはエステル交換してブタノールを形成することが可能な酵素である、請求項132に記載の方法。   135. The method of claim 132, wherein the enzyme is an enzyme capable of hydrolyzing or transesterifying the butyl ester to form butanol. 前記酵素が、エステラーゼ、リパーゼ、ホスホリパーゼ、またはリゾホスホリパーゼである、請求項133に記載の方法。   134. The method of claim 133, wherein the enzyme is esterase, lipase, phospholipase, or lysophospholipase. アルコールエステルを生成するための方法であって:
発酵プロセスにおいて生成されるアルコールを、少なくとも1種のカルボン酸、および前記カルボン酸を前記アルコールとともにエステル化して、前記カルボン酸のアルコールエステルを形成することが可能な少なくとも1種の触媒と接触させる工程であって;
前記発酵プロセスにおける前記カルボン酸が、二相混合物を生成するのに十分な濃度で存在する工程を含む方法。
A method for producing an alcohol ester comprising:
Contacting the alcohol produced in the fermentation process with at least one carboxylic acid and at least one catalyst capable of esterifying the carboxylic acid with the alcohol to form an alcohol ester of the carboxylic acid. Because;
A method comprising the step of the carboxylic acid in the fermentation process being present at a concentration sufficient to produce a biphasic mixture.
前記アルコールの前記生成およびアルコールエステルの前記生成が、同時にまたは連続して行われる、請求項135に記載の方法。   138. The method of claim 135, wherein the production of the alcohol and the production of an alcohol ester are performed simultaneously or sequentially. 前記発酵プロセスの原料が、1種またはそれ以上の発酵性糖を含む、請求項135に記載の方法。   138. The method of claim 135, wherein the fermentation process feedstock comprises one or more fermentable sugars. 前記発酵プロセスの前記原料が、トウモロコシの穀粒、トウモロコシの穂軸、トウモロコシの皮、トウモロコシの茎葉などの作物残渣、草、小麦、ライ麦、小麦のわら、大麦、大麦のわら、牧草、稲わら、スイッチグラス、古紙、サトウキビの絞りかす、ソルガム、サトウキビ、大豆、穀類の粉砕から得られる成分、セルロース系材料、リグノセルロース系材料、樹木、枝、根、葉、木質チップ、おがくず、潅木および低木、野菜、果物、花、動物の糞尿、およびそれらの混合物に由来する1種またはそれ以上の発酵性糖を含む、請求項135に記載の方法。   The raw material of the fermentation process is corn kernels, corn cobs, corn hulls, corn stover and other crop residues, grass, wheat, rye, wheat straw, barley, barley straw, grass, rice straw , Switchgrass, waste paper, sugarcane pomace, sorghum, sugarcane, soy, ingredients obtained from grinding cereals, cellulosic materials, lignocellulosic materials, trees, branches, roots, leaves, wood chips, sawdust, shrubs and shrubs 138. The method of claim 135, comprising one or more fermentable sugars derived from food, vegetables, fruits, flowers, animal manure, and mixtures thereof. 天然油を提供する工程と、前記油を1種またはそれ以上の酵素と接触させることによって、前記天然油の少なくとも一部をカルボン酸へと転化する工程とをさらに含む、請求項135に記載の方法。   140. The method of claim 135, further comprising providing a natural oil and converting at least a portion of the natural oil to a carboxylic acid by contacting the oil with one or more enzymes. Method. 前記カルボン酸が脂肪酸を含む、請求項135に記載の方法。   138. The method of claim 135, wherein the carboxylic acid comprises a fatty acid. 前記カルボン酸が、12〜22個の炭素の範囲の炭素鎖長を有する、請求項135に記載の方法。   138. The method of claim 135, wherein the carboxylic acid has a carbon chain length in the range of 12-22 carbons. 前記カルボン酸の前記アルコールエステルが脂肪酸のアルコールエステルである、請求項135に記載の方法。   138. The method of claim 135, wherein the alcohol ester of the carboxylic acid is an alcohol ester of a fatty acid. 前記触媒が、前記ブタノールとともに前記カルボン酸をエステル化して、前記カルボン酸のブチルエステルを形成することが可能な酵素である、請求項135に記載の方法。   138. The method of claim 135, wherein the catalyst is an enzyme capable of esterifying the carboxylic acid with the butanol to form a butyl ester of the carboxylic acid. 前記酵素が、エステラーゼ、リパーゼ、ホスホリパーゼ、またはリゾホスホリパーゼである、請求項143に記載の方法。   145. The method of claim 143, wherein the enzyme is esterase, lipase, phospholipase, or lysophospholipase. 前記アルコールが、C〜Cのアルキルアルコールである、請求項135に記載の方法。 Wherein the alcohol is an alkyl alcohol of C 2 -C 8, The method of claim 135. 前記C〜Cのアルキルアルコールが、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、または2−メチル−1ブタノールである、請求項145に記載の方法。 Alkyl alcohols of the C 2 -C 8 is ethanol, propanol, butanol, pentanol or 2-methyl-1-butanol, The method of claim 145. アルコールを生成するための方法であって:
(a)発酵プロセスにおいて生成されるアルコールを、少なくとも1種のカルボン酸、および前記カルボン酸を前記アルコールとともにエステル化して、前記カルボン酸のアルコールエステルを形成することが可能な少なくとも1種の触媒と接触させる工程であって;前記発酵プロセスにおける前記カルボン酸が、水相およびアルコールエステル含有有機相を含む二相混合物を生成するのに十分な濃度で存在する工程と;
(b)前記水相から前記アルコールエステル含有有機相を分離する工程と;
(c)前記アルコールエステルからアルコールを回収する工程とを含む方法。
A method for producing alcohol comprising:
(A) at least one catalyst capable of esterifying the alcohol produced in the fermentation process with at least one carboxylic acid and the carboxylic acid together with the alcohol to form an alcohol ester of the carboxylic acid; Contacting; wherein the carboxylic acid in the fermentation process is present in a concentration sufficient to produce a two-phase mixture comprising an aqueous phase and an alcohol ester-containing organic phase;
(B) separating the alcohol ester-containing organic phase from the aqueous phase;
(C) recovering alcohol from the alcohol ester.
前記アルコールエステルからアルコールを回収する工程が、前記エステルをカルボン酸およびアルコールへと加水分解する工程を含む、請求項147に記載の方法。   148. The method of claim 147, wherein recovering alcohol from the alcohol ester comprises hydrolyzing the ester to a carboxylic acid and an alcohol. 前記アルコールエステルが、加水分解触媒の存在下で加水分解される、請求項148に記載の方法。   149. The method of claim 148, wherein the alcohol ester is hydrolyzed in the presence of a hydrolysis catalyst. 前記アルコールエステルが、水の存在下で加水分解され、前記加水分解触媒が、酸触媒、有機酸、水溶性酸、または不水溶性酸を含む、請求項148に記載の方法。   149. The method of claim 148, wherein the alcohol ester is hydrolyzed in the presence of water and the hydrolysis catalyst comprises an acid catalyst, an organic acid, a water soluble acid, or a water insoluble acid. 前記加水分解触媒が、前記ブチルエステルを加水分解して、カルボン酸およびブタノールを形成することが可能な酵素を含む、請求項149に記載の方法。   149. The method of claim 149, wherein the hydrolysis catalyst comprises an enzyme capable of hydrolyzing the butyl ester to form a carboxylic acid and butanol. 前記酵素が、エステラーゼ、リパーゼ、ホスホリパーゼ、またはリゾホスホリパーゼである、請求項151に記載の方法。   152. The method of claim 151, wherein the enzyme is an esterase, lipase, phospholipase, or lysophospholipase. 前記加水分解反応が、反応槽中で起こる、請求項148に記載の方法。   149. The method of claim 148, wherein the hydrolysis reaction occurs in a reaction vessel. 前記アルコールエステルから前記アルコールを回収する工程が、前記アルコールエステルを、アルコールおよび脂肪酸アルキルエステルまたはアシルグリセリドへとエステル交換する工程を含む、請求項147に記載の方法。   148. The method of claim 147, wherein recovering the alcohol from the alcohol ester comprises transesterifying the alcohol ester into an alcohol and a fatty acid alkyl ester or acylglyceride. 前記脂肪酸アルキルエステルが、脂肪酸メチルエステル、脂肪酸エチルエステル、または脂肪酸プロピルエステルを含む、請求項154に記載の方法。   155. The method of claim 154, wherein the fatty acid alkyl ester comprises a fatty acid methyl ester, a fatty acid ethyl ester, or a fatty acid propyl ester. 天然油を提供する工程と、前記油を1種またはそれ以上の酵素と接触させることによって、前記天然油の少なくとも一部をカルボン酸へと転化する工程とをさらに含む、請求項147に記載の方法。   148. The method of claim 147, further comprising providing a natural oil and converting at least a portion of the natural oil to a carboxylic acid by contacting the oil with one or more enzymes. Method. 前記酵素が、前記アルコールエステルを加水分解またはエステル交換してアルコールを形成することが可能な酵素である、請求項156に記載の方法。   157. The method of claim 156, wherein the enzyme is an enzyme capable of hydrolyzing or transesterifying the alcohol ester to form an alcohol. 前記酵素が、エステラーゼ、リパーゼ、ホスホリパーゼ、またはリゾホスホリパーゼである、請求項157に記載の方法。   158. The method of claim 157, wherein the enzyme is an esterase, lipase, phospholipase, or lysophospholipase. 前記カルボン酸が脂肪酸を含む、請求項147に記載の方法。   148. The method of claim 147, wherein the carboxylic acid comprises a fatty acid. 前記カルボン酸が、12〜22個の炭素の範囲の炭素鎖長を有する、請求項147に記載の方法。   148. The method of claim 147, wherein the carboxylic acid has a carbon chain length in the range of 12-22 carbons. 前記アルコールが、C〜Cのアルキルアルコールである、請求項147に記載の方法。 Wherein the alcohol is an alkyl alcohol of C 2 -C 8, The method of claim 147. 前記C〜Cのアルキルアルコールが、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、または2−メチル−1ブタノールである、請求項161に記載の方法。 Alkyl alcohols of the C 2 -C 8 is ethanol, propanol, butanol, pentanol or 2-methyl-1-butanol, The method of claim 161. カルボン酸が、前記ブチルエステルから回収される、請求項148に記載の方法。   149. The method of claim 148, wherein carboxylic acid is recovered from the butyl ester. (a)生成物アルコールを生成することが可能な組み換え微生物と;
(b)発酵性炭素基質と;
(c)前記生成物アルコールとともに脂肪酸を、脂肪酸アルコールエステルへと細胞外でエステル交換することが可能な触媒と;
(d)発酵中に生成される脂肪酸アルコールエステルと
を含む発酵ブロス。
(A) a recombinant microorganism capable of producing a product alcohol;
(B) a fermentable carbon substrate;
(C) a catalyst capable of transesterifying fatty acids together with the product alcohols into fatty acid alcohol esters extracellularly;
(D) A fermentation broth comprising a fatty acid alcohol ester produced during fermentation.
アシルグリセリド、脂肪酸、生成物アルコール、またはオレイン酸のうちの1つまたはそれ以上をさらに含む、請求項164に記載の発酵ブロス。   165. The fermentation broth of claim 164, further comprising one or more of acyl glycerides, fatty acids, product alcohols, or oleic acid. 触媒をさらに含む発酵ブロスであって、前記触媒が、アルコールとともに脂肪酸を脂肪酸アルコールエステルへとエステル化し、トリグリセリドを遊離脂肪酸へと加水分解する、請求項164に記載の発酵ブロス。   165. The fermentation broth further comprising a catalyst, wherein the catalyst esterifies a fatty acid with an alcohol to a fatty acid alcohol ester and hydrolyzes a triglyceride to a free fatty acid. 前記触媒が、1種またはそれ以上のリパーゼ酵素である、請求項166に記載の発酵ブロス。   173. The fermentation broth of claim 166, wherein the catalyst is one or more lipase enzymes. オリゴ糖を発酵性糖へと転化することが可能な糖化酵素をさらに含む、請求項167に記載の発酵ブロス。   168. The fermentation broth of claim 167, further comprising a saccharifying enzyme capable of converting oligosaccharides into fermentable sugars. 前記糖化酵素がグルコアミラーゼを含む、請求項168に記載の発酵ブロス。   169. The fermentation broth of claim 168, wherein the saccharifying enzyme comprises glucoamylase. 前記発酵性糖がモノマーグルコースを含む、請求項169に記載の発酵ブロス。   170. The fermentation broth of claim 169, wherein the fermentable sugar comprises monomeric glucose. 前記組み換え微生物が、ブタノールを生成することが可能である、請求項164に記載の発酵ブロス。   166. The fermentation broth of claim 164, wherein the recombinant microorganism is capable of producing butanol. 前記脂肪酸アルコールエステルが脂肪酸ブチルエステルである、請求項164に記載の発酵ブロス。   166. The fermentation broth of claim 164, wherein the fatty acid alcohol ester is a fatty acid butyl ester. イソブタノールをさらに含む、請求項164に記載の発酵ブロス。   165. The fermentation broth of claim 164, further comprising isobutanol. イソブタノール生合成経路を含む、イソブタノールを生成することが可能な組み換え酵母細胞であって、前記イソブタノール生合成経路が、以下の基質−生成物転化:
i)ピルビン酸からアセト乳酸;
ii)アセト乳酸から2,3−ジヒドロキシイソ吉草酸;
iii)2,3−ジヒドロキシイソ吉草酸からα−ケトイソ吉草酸;
iv)α−ケトイソ吉草酸からイソブチルアルデヒド;および
v)イソブチルアルデヒドからイソブタノール
のそれぞれを触媒する少なくとも1種の酵素を含み;
iii)の前記酵素またはv)の前記酵素の少なくとも1つが、染色体中に組み込まれた異種のポリヌクレオチドによってコードされる組み換え酵母細胞。
A recombinant yeast cell capable of producing isobutanol, including an isobutanol biosynthetic pathway, wherein the isobutanol biosynthetic pathway comprises the following substrate-product conversion:
i) pyruvate to acetolactate;
ii) 2,3-dihydroxyisovaleric acid from acetolactate;
iii) 2,3-dihydroxyisovaleric acid to α-ketoisovaleric acid;
iv) comprising α-ketoisovaleric acid to isobutyraldehyde; and v) at least one enzyme catalyzing each of isobutyraldehyde to isobutanol;
A recombinant yeast cell wherein at least one of said enzyme of iii) or said enzyme of v) is encoded by a heterologous polynucleotide integrated into a chromosome.
前記酵母細胞が、ピルビン酸デカルボキシラーゼ活性を実質的に有さない、請求項174に記載の組み換え酵母細胞。   175. The recombinant yeast cell of claim 174, wherein the yeast cell is substantially free of pyruvate decarboxylase activity. pdc1、pdc5、およびpdc6遺伝子の欠失を含む、請求項175に記載の組み換え酵母細胞。   175. The recombinant yeast cell of claim 175, comprising a deletion of the pdc1, pdc5, and pdc6 genes. 前記酵母細胞が、NAD依存性グリセロール−3−リン酸デヒドロゲナーゼ活性を有する酵素を実質的に含まない、請求項176に記載の組み換え酵母細胞。   177. The recombinant yeast cell of claim 176, wherein the yeast cell is substantially free of an enzyme having NAD-dependent glycerol-3-phosphate dehydrogenase activity. gpd2の欠失を含む、請求項177に記載の組み換え酵母細胞。   179. The recombinant yeast cell of claim 177, comprising a deletion of gpd2. iii)の前記酵素およびiv)の前記酵素の両方が、染色体中に組み込まれた異種のポリヌクレオチドによってコードされる、請求項178に記載の組み換え酵母細胞。   179. The recombinant yeast cell of claim 178, wherein both the enzyme of iii) and the enzyme of iv) are encoded by heterologous polynucleotides integrated into a chromosome. 前記イソブタノール生合成経路が、前記基質−生成物転化のそれぞれのための酵素をコードする少なくとも1種の異種のポリヌクレオチドを含む、請求項179に記載の組み換え酵母細胞。   179. The recombinant yeast cell of claim 179, wherein said isobutanol biosynthetic pathway comprises at least one heterologous polynucleotide encoding an enzyme for each of said substrate-product conversions. pYZ090の前記コード領域のそれぞれに対する少なくとも80%の同一性を有するプラスミドまたはpLH468の前記コード領域のそれぞれに対する少なくとも80%の同一性を有するプラスミドをさらに含む、請求項180に記載の組み換え酵母細胞。   181. The recombinant yeast cell of claim 180, further comprising a plasmid having at least 80% identity to each of said coding regions of pYZ090 or a plasmid having at least 80% identity to each of said coding regions of pLH468. 配列番号1のプラスミドまたは配列番号2のプラスミドあるいは両方を含む、請求項180に記載の組み換え酵母細胞。   181. The recombinant yeast cell of claim 180, comprising the plasmid of SEQ ID NO: 1, the plasmid of SEQ ID NO: 2, or both. (a)発酵性炭素基質と;
(b)アルコールとともに遊離脂肪酸を脂肪酸アルキルエステルへとエステル化することが可能であり、そして場合によりグリセリドを遊離脂肪酸へと加水分解することが可能な触媒と;
(c)アルコールと;
(d)遊離脂肪酸と;
(e)前記触媒を用いた前記アルコールによる前記遊離脂肪酸のエステル化から原位置で形成される脂肪酸アルコールエステルと
を含む発酵組成物。
(A) a fermentable carbon substrate;
(B) a catalyst capable of esterifying free fatty acids together with alcohols into fatty acid alkyl esters, and optionally hydrolyzing glycerides into free fatty acids;
(C) with alcohol;
(D) free fatty acids;
(E) A fermentation composition comprising a fatty acid alcohol ester formed in situ from esterification of the free fatty acid with the alcohol using the catalyst.
グリセリドを含む油をさらに含む、請求項183に記載の組成物。   184. The composition of claim 183, further comprising an oil comprising glycerides. 前記油、前記遊離脂肪酸、および前記発酵性炭素基質がバイオマスに由来する、請求項184に記載の組成物。   185. The composition of claim 184, wherein the oil, the free fatty acid, and the fermentable carbon substrate are derived from biomass. 前記油および前記発酵性炭素基質が、同じバイオマス源または異なるバイオマス源に由来する、請求項185に記載の組成物。   186. The composition of claim 185, wherein the oil and the fermentable carbon substrate are derived from the same biomass source or different biomass sources. 前記油の前記バイオマス源が、大豆またはトウモロコシ油であり、前記発酵性炭素基質のバイオマス源がトウモロコシである、請求項185に記載の組成物。   186. The composition of claim 185, wherein the biomass source of the oil is soy or corn oil and the biomass source of the fermentable carbon substrate is corn. 前記(d)遊離脂肪酸がトウモロコシ油脂肪酸である、請求項183に記載の組成物。   188. The composition of claim 183, wherein (d) the free fatty acid is corn oil fatty acid. 前記(d)遊離脂肪酸が、前記触媒を用いた前記油中の前記グリセリドの少なくとも一部の加水分解から形成される、請求項183に記載の組成物。   184. The composition of claim 183, wherein (d) the free fatty acid is formed from hydrolysis of at least a portion of the glyceride in the oil using the catalyst. 前記触媒を用いた前記油中の前記グリセリドの一部の部分加水分解から形成されるジグリセリドおよびモノグリセリドのうちの少なくとも1つをさらに含む、請求項183に記載の組成物。   184. The composition of claim 183, further comprising at least one of a diglyceride and a monoglyceride formed from partial hydrolysis of a portion of the glyceride in the oil using the catalyst. グリセロールをさらに含む、請求項183に記載の組成物。   184. The composition of claim 183, further comprising glycerol. 前記発酵性炭素基質の前記バイオマス源に由来する非溶解固体をさらに含む、請求項183に記載の組成物。   184. The composition of claim 183, further comprising an undissolved solid derived from the biomass source of the fermentable carbon substrate. 約25質量%未満の前記非溶解固体を含有する、請求項192に記載の組成物。   193. The composition of claim 192, comprising less than about 25% by weight of the undissolved solid. でんぷんを発酵性糖へと転化することが可能な糖化酵素をさらに含み、前記アルコールがブタノールである、請求項183に記載の組成物。   184. The composition of claim 183, further comprising a saccharifying enzyme capable of converting starch into fermentable sugar, wherein the alcohol is butanol. 請求項1、12、33、54、84、および109に記載の方法によって生成されるブタノールを含む組成物。   110. A composition comprising butanol produced by the method of claim 1, 12, 33, 54, 84, and 109. 燃料添加剤、原料化学物質、試薬、溶媒、消毒剤、または食品グレードの抽出剤として使用される、請求項195に記載の組成物。   196. The composition of claim 195, used as a fuel additive, raw chemical, reagent, solvent, disinfectant, or food grade extractant. 燃料添加剤、原料化学物質、試薬、溶媒、消毒剤、または食品グレードの抽出剤としての、請求項1、12、33、54、84、および109に記載の方法によって生成されるブタノールの使用。   110. Use of butanol produced by the method of claim 1, 12, 33, 54, 84, and 109 as a fuel additive, raw chemical, reagent, solvent, disinfectant, or food grade extractant.
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