來自生物燃料生產(chǎn)工藝的共產(chǎn)物及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明包括生產(chǎn)用于動物飼料的共產(chǎn)物和用作來源于生物燃料生產(chǎn)工藝的動物飼料共產(chǎn)物的組合物的方法。更具體地，本發(fā)明包括來自至少一種工藝進料流的用于動物飼料的共產(chǎn)物，例如來自油水解的脂肪酸、來自稀釜餾物蒸發(fā)的脂質(zhì)、糖漿、酒糟、酒糟及可溶物、來自發(fā)酵前的醪的固體、以及來自發(fā)酵后的全釜餾物的固體。
【專利說明】來自生物燃料生產(chǎn)工藝的共產(chǎn)物及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及產(chǎn)生共產(chǎn)物和組合物的方法，它們用作來源于生物燃料生產(chǎn)工藝的共產(chǎn)物。例如本發(fā)明涉及來自至少一種工藝進料流的用于動物飼料的共產(chǎn)物，例如來自油水解的脂肪酸、來自稀爸懼物蒸發(fā)的脂質(zhì)、糖衆(zhòng)、酒糟(distillers grains)、酒糟及可溶物、來自發(fā)酵前的醪的固體、以及來自發(fā)酵后的全釜餾物的固體。
【背景技術(shù)】
[0002]生物燃料是以某種方式來源于生物質(zhì)的廣泛的燃料。受到諸如油價飆升、對能源安全需求的增加、對來自化石燃料的溫室氣體排放的擔(dān)心、和政府津貼因素的推動，生物燃料正在獲得增加的公眾和科學(xué)關(guān)注。生物燃料在2008年提供了 1.8%的世界運輸燃料。在2007年世界范圍內(nèi)對生物燃料生產(chǎn)能力的投資超過了 $40億并且保持持續(xù)增長。根據(jù)International Energy Agency,生物燃料具有到2050年滿足超過世界四分之一的運輸燃料需求的潛力。
[0003]除了生物燃料之外，生物燃料生產(chǎn)工藝(例如乙醇和丁醇生產(chǎn)工藝)也產(chǎn)生副產(chǎn)物如干酒糟及可溶物(DDGS)( “酒糟共產(chǎn)物(distillers co-products)”)。酒糟共產(chǎn)物能夠給醇生產(chǎn)者提供經(jīng)濟利益。例如，可轉(zhuǎn)化DDGS用作動物飼料、食物成分、和工業(yè)產(chǎn)品。對酒糟共產(chǎn)物替代用途的開發(fā)最小化處理發(fā)酵副產(chǎn)物的需求和成本。
[0004]酒糟共產(chǎn)物的營養(yǎng)物特征可存在變化性。這種變化性可取決于例如在生物燃料生產(chǎn)工藝中使用的不同原料來源。因此，需要開發(fā)產(chǎn)生酒糟共產(chǎn)物的方法和營養(yǎng)定制特定動物飼料或動物飼料市場(例如牲畜、反芻動物、牛、奶廠、豬、山羊、綿羊、家禽、馬、水產(chǎn)養(yǎng)殖、或家養(yǎng)寵物如狗、貓、和兔子)的酒糟共產(chǎn)物的方法。例如，賴氨酸是一種重要的動物飼料營養(yǎng)添加劑，因為當(dāng)優(yōu)化某些動物如產(chǎn)肉的豬和雞的生長時它是限制性氨基酸。賴氨酸補充允許使用較低成本的植物蛋白(例如玉米而非大豆)，同時保持高生長速率并限制氮排泄的污染。此外，需要具有延長儲存壽命的始終可再現(xiàn)質(zhì)量的酒糟共產(chǎn)物。
[0005]本發(fā)明滿足這些及其它優(yōu)點，并提供另外相關(guān)優(yōu)點，如通過以下實施例的描述將顯而易見的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明涉及生產(chǎn)酒糟共產(chǎn)物的方法，該方法包括提供具有至少兩種工藝進料流的醇生產(chǎn)工藝，其中將至少兩種工藝進料流混合以產(chǎn)生酒糟共產(chǎn)物。在一些實施例中，至少兩種工藝進料流包括下列中的至少兩種:(i)來自油水解的脂肪酸，(ii)來自稀釜餾物蒸發(fā)的脂質(zhì)，(iii)糖漿，(iv)酒糟(DG)，(v)酒糟及可溶物(DGS)，(vi)來自發(fā)酵前的醪的固體，(vii)來自發(fā)酵 后的全釜餾物的固體，(viii)油，和(ix)微生物。在一些實施例中，月旨肪酸來自玉米油水解。在一些實施例中，DG是干酒糟(DDG)或濕酒糟(WDG)。在一些實施例中，DGS是干酒糟及可溶物(DDGS)或濕酒糟及可溶物(WDGS)。在一些實施例中，醇生產(chǎn)工藝是丁醇生產(chǎn)工藝。[0007]本發(fā)明的實施例涉及從醇工藝生產(chǎn)用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物的方法，其包括提供具有至少一種工藝進料流的醇(例如丁醇)生產(chǎn)工藝，其中使用所述至少一種工藝進料流來產(chǎn)生用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物，其具有改善的粗蛋白和粗脂肪含量。在一些實施例中，可存在至少兩種或至少三種工藝進料流，其中將工藝進料流混合以產(chǎn)生用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物。在一些實施例中，工藝進料流可包括⑴脂肪酸，(ii)脂質(zhì)，(iii)糖漿，(iv)酒糟(DG)，(V)酒糟及可溶物(DGS)，(vi)來自發(fā)酵前的醪的固體，(vii)來自發(fā)酵后的全釜餾物的固體，(viii)油，和/或(ix)微生物。在一些實施例中，脂肪酸可來源于油水解。在一些實施例中，脂肪酸來自玉米油水解(COFA)。在一些實施例中，脂質(zhì)可來源于稀釜餾物的蒸發(fā)。在一些實施例中，DG是干酒糟(DDG)、濕酒糟(WDG)、干酒糟及可溶物(DDGS)、或濕酒糟及可溶物(WDGS)。在一些實施例中，動物飼料可具有至少約20%的粗蛋白含量。在一些實施例中，動物飼料可具有至少約25%的粗蛋白含量。在一些實施例中，用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物具有小于15%的粗脂肪含量。在一些實施例中，用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物具有小于10%的粗脂肪含量。在一些實施例中，用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物具有小于約10%的脂肪酸含量。在一些實施例中，脂肪酸含量為包含用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物的動物飼料組合物提供附加的能量和營養(yǎng)物。在一些實施例中，醇生產(chǎn)工藝是丁醇生產(chǎn)工藝。在一些實施例中，在丁醇生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的丁醇用作丁醇生產(chǎn)工藝的至少一種進料流的溶劑洗劑。在一些實施例中，將第一進料流與第二進料流混合來產(chǎn)生用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物，其具有提高的貯存穩(wěn)定性。在一些實施例中，用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物具有改善的顏色特征。
[0008]本發(fā)明還涉及用于動物飼料組合物的酒糟共產(chǎn)物，其包含按酒糟共產(chǎn)物重量計至少約20%的粗蛋白和按 重量計小于約10%的粗脂肪，其中該組合物具有改善的動物飼料或動物飼料市場的營養(yǎng)物特征。在一些實施例中，用于動物飼料組合物的酒糟共產(chǎn)物還包含按重量計的小于約10%的脂肪酸。在一些實施例中，用于動物飼料組合物的酒糟共產(chǎn)物還包含按重量計的小于約10%的脂肪酸酯。在一些實施例中，用于動物飼料組合物的酒糟共產(chǎn)物還包含按重量計不超過約5 %的賴氨酸。在一些實施例中，用于動物飼料組合物的酒糟共產(chǎn)物具有牛、奶廠、牲畜、豬、家禽、馬、水產(chǎn)養(yǎng)殖、或家養(yǎng)寵物飼料市場的營養(yǎng)物特征。在一些實施例中，用于動物飼料組合物的酒糟共產(chǎn)物還包括用一種或多種附加組分補充用于動物飼料組合物的酒糟共產(chǎn)物，所述附加組分選自氨基酸、維生素、礦物、營養(yǎng)物、風(fēng)味增強劑、消化刺激劑、或顏色增強劑。
[0009]本發(fā)明的實施例涉及生產(chǎn)用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物的方法，該方法包括提供具有至少三種工藝進料流的丁醇生產(chǎn)工藝，其中將至少三種工藝進料流混合以產(chǎn)生用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物，其具有至少約20%的粗蛋白含量。在一些實施例中，工藝進料流包括下列中的至少三種:(i)來自油水解的脂肪酸，(?)來自稀釜餾物蒸發(fā)的脂質(zhì)，(iii)糖漿，(iv)酒糟(DG)，(V)酒糟及可溶物(DGS)，(vi)來自發(fā)酵前的醪的固體，和(vii)來自發(fā)酵后的全釜餾物的固體。在一些實施例中，脂肪酸來自玉米油水解(COFA)。在一些實施例中，DG是干酒糟(DDG)、濕酒糟(WDG)、干酒糟及可溶物(DDGS)、或濕酒糟及可溶物(WDGS)。在一些實施例中，用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物具有小于10%的粗脂肪含量。在一些實施例中，用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物具有小于約10%的脂肪酸含量。
[0010]本發(fā)明的實施例也涉及從丁醇生產(chǎn)工藝中生產(chǎn)高價值動物飼料組分的方法，該方法包括提供具有至少一種工藝進料流的丁醇生產(chǎn)工藝來優(yōu)化動物飼料或動物飼料市場的粗蛋白和粗脂肪含量。
[0011]本發(fā)明的實施例也涉及減輕發(fā)酵污染物對用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物生產(chǎn)的影響的方法，該方法包括在發(fā)酵前分離丁醇生產(chǎn)工藝的至少一種進料流。
[0012]本發(fā)明的實施例也涉及減少用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物中的霉菌毒素污染的方法，該方法包括分離有助于用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物生產(chǎn)的丁醇生產(chǎn)工藝的進料流，以及除去或純化具有霉菌毒素污染可能的進料流。
[0013]本發(fā)明的實施例也涉及減少用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物的脂質(zhì)含量變化性的方法，該方法包括分離有助于用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物生產(chǎn)的丁醇生產(chǎn)工藝的進料流，以及將進料流混合以獲得受控的脂質(zhì)含量。
[0014]本發(fā)明的實施例也涉及提高用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物的甘油三酯含量的方法，該方法包括與特定用于動物飼料組合物的酒糟共產(chǎn)物的較低甘油三酯含量的進料流相比，將含有較高甘油三酯的丁醇生產(chǎn)工藝進料流以提高的比率混合。
[0015]本發(fā)明的實施例也涉及通過本發(fā)明方法生產(chǎn)的用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物。
[0016]本發(fā)明的實施例也涉及用于動物飼料組合物的酒糟共產(chǎn)物，其包含至少約20%或至少約25%的粗蛋白和小于約10%或小于約15%的粗脂肪，其中該組合物具有動物飼料或動物飼料市場的營養(yǎng)物特征。在一些實施例中，用于動物飼料組合物的酒糟共產(chǎn)物還包含小于約10%的脂肪酸 異丁酯。在一些實施例中，用于動物飼料組合物的酒糟共產(chǎn)物還包含小于約5%的賴氨酸。在一些實施例中，該組合物具有豬飼料市場、奶廠飼料市場(例如奶牛飼料市場)、牛飼料市場、家禽飼料市場(例如雞飼料市場)、馬飼料市場、水產(chǎn)養(yǎng)殖飼料市場、牲畜飼料市場、和/或家養(yǎng)寵物飼料市場的營養(yǎng)物特征。
[0017]本發(fā)明發(fā)酵工序的最終產(chǎn)物是產(chǎn)物醇例如丁醇或乙醇。根據(jù)該方法生產(chǎn)的最終產(chǎn)物可與發(fā)酵液體培養(yǎng)基分離和/或從其中純化出來。用于分離和純化的方法是已知的，例如使培養(yǎng)基經(jīng)受提取、全蒸發(fā)、或蒸餾。在一些實施例中，可通過例如離心成液相和固相以及最終產(chǎn)物如醇和回收固體將醪分離。醇可通過諸如蒸餾和分子篩脫水或超濾的方法進行回收。
[0018]在一些實施例中，丁醇收率可按體積計大于約8%，約10%，約12%，約14%，約16%或約 18%。
[0019]在一些實施例中，丁醇是單獨或其混合物形式的1-丁醇(1-BuOH)、2_ 丁醇(2-BuOH)、叔丁醇(tert-BuOH)、和 / 或異丁醇(iBuOH、1-BuOH 或 1-BU0H)。
[0020]本文所述實施例的另外特征和優(yōu)點，以及多個實施例的構(gòu)成及操作參照附圖詳細地描述如下。注意到下述實施例不限于本文所述的具體實施例。此類實施例本文僅用于說明目的。基于本文包含的教導(dǎo)內(nèi)容，附加實施例對于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將是顯而易見的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1a示意性地示出本發(fā)明示例性方法和系統(tǒng)的工藝進料流。
[0022]圖1b示出用于加工原料的濕磨法的例子。
[0023]圖1c示出用于加工原料的干磨法的例子。
[0024]圖2示意性地示出本發(fā)明的示例性方法和系統(tǒng)，其中在發(fā)酵前移除固體。[0025]圖3示意性地示出本發(fā)明的示例性替代方法和系統(tǒng)，其中在發(fā)酵前移除固體。
[0026]圖4示意性地示出本發(fā)明的示例性替代方法和系統(tǒng)，其中在發(fā)酵前移除固體和油。
[0027]圖5示意性地示出本發(fā)明的示例性替代方法和系統(tǒng)，其中在發(fā)酵前移除固體。
[0028]圖6示意性地示出本發(fā)明的示例性替代方法和系統(tǒng)，它們用于生產(chǎn)產(chǎn)物醇。
[0029]圖7示意性地示出本發(fā)明的示例性替代方法和系統(tǒng)，它們用于生產(chǎn)產(chǎn)物醇，其中在發(fā)酵前移除固體。
[0030]圖8示意性地示出本發(fā)明的另一個示例性替代方法和系統(tǒng)，它們用于生產(chǎn)產(chǎn)物醇，其中在發(fā)酵前移除固體。
[0031]圖9示出示例性的用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物的工藝進料流的質(zhì)量平衡。
[0032]在圖中，像附圖標(biāo)號指示相同的或功能類似的元件。
【具體實施方式】
[0033]除非另行定義，否則本文所用的所有科技術(shù)語的含義與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的一樣。如發(fā)生矛盾，以本專利申請(包括其定義)為準(zhǔn)。此外，除非上下文另有所需，單數(shù)術(shù)語將包括復(fù)數(shù)并且復(fù)數(shù)術(shù)語將包括單數(shù)。為所有目的，所有的出版物、專利、以及本文提及的其它參考資料均全文以引用方式并入本文。除非另外指明，本文所述的百分比值酌情是根據(jù)工藝進料流、酒糟共產(chǎn)物、或組合物的重量百分比。
[0034]為了進一步限定本發(fā)明，本文提供了以下術(shù)語和定義。
[0035]如本文所用，術(shù)語“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或它們的任何其它變型將被理解為是指包括指定的整數(shù)或整數(shù)組但不排除任何其它整數(shù)或整數(shù)組。例如，包含一系列元素的組合物、混合物、工藝、方法、制品或設(shè)備不必僅限于那些元素，而可以包括其它未明確列出的元素，或此類組合物、混合物、工藝、方法、制品或設(shè)備固有的元素。此外，除非另外特別說明，否則“或”是指包含性的或，而不是指排它性的或。例如，以下任何一個均表示滿足條件A或B:A是真的(或存在的)且B是假的(或不存在的)、A是假的(或不存在的)且B是真的(或存在的)、以及A和B都是真的(或存在的)。
[0036]同樣，涉及元素或組分實例(即次數(shù))的數(shù)目在本發(fā)明元素或組分前的不定冠詞“一個”或“一種”旨在是非限制性的。因此，應(yīng)將“一個”或“一種”理解為包括一個或至少一個，并且元素或組分的詞語單數(shù)形式也包括復(fù)數(shù)指代，除非有數(shù)字明顯表示單數(shù)。
[0037]如本文所用，術(shù)語“發(fā)明”或“本發(fā)明”為非限制性術(shù)語，并且不旨在意指本發(fā)明的任何單獨實施例，而是涵蓋如專利申請所述的所有可能的實施例。
[0038]如本文所用，修飾本發(fā)明的成分或反應(yīng)物的量使用的術(shù)語“約”是指可以通過例如以下方式而發(fā)生的用數(shù)字表示的量的變化:在真實世界中用于產(chǎn)生濃縮物或溶液的一般測量和液體處理操作；通過這些操作中非故意的誤差；用于制備組合物或執(zhí)行方法的成分的制造、來源或純度中的差異；等。術(shù)語“約”還包括由于產(chǎn)生自特定起始混合物的組合物的不同平衡條件而不同的量。無論是否通過術(shù)語“約”來修飾，權(quán)利要求包括量的等同量。在一些實施例中，術(shù)語“約”指在報告數(shù)值的10%范圍內(nèi)，或在報告數(shù)值的5%范圍內(nèi)。
[0039]如本文所用，“醇”或“產(chǎn)物醇”是指在發(fā)酵工序中能夠由微生物產(chǎn)生的任何醇，所述微生物利用生物質(zhì)作為可發(fā)酵碳底物的來源。醇包括但不限于C1-C8烷基醇。在一些實施例中，醇是C2-C8烷基醇。在其它實施例中，醇是C2-C5烷基醇。應(yīng)當(dāng)理解，C1-C8烷基醇包括但不限于甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇。同樣地，C2-C8烷基醇包括但不限于乙醇、丙醇、丁醇和戊醇。
[0040]如本文所用，“丁醇”特指單獨或其混合物形式的丁醇異構(gòu)體:1-丁醇(1-BuOH)、2- 丁醇(2-BuOH)、叔丁醇(tert-BuOH)、和 / 或異丁醇(iBuOH、1-BuOH 或 1-BU0H)。[0041]如本文所用，“生物質(zhì)”指包含可水解多糖的天然產(chǎn)物，所述多糖提供可發(fā)酵糖，包括來源于天然來源如玉米、甘蔗、小麥、纖維素或木質(zhì)纖維素材料以及包含纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、淀粉、低聚糖、二糖和/或單糖、以及它們的混合物的材料的任何糖和淀粉。生物質(zhì)還可包含附加組分如蛋白質(zhì)和/或脂質(zhì)。生物質(zhì)能夠來源于單一來源，或生物質(zhì)可包括來源于一種以上來源的混合物。例如，生物質(zhì)能夠包括玉米芯和玉米秸桿的混合物，或草和葉片的混合物。生物質(zhì)包括但不限于生物能作物、農(nóng)業(yè)殘余物、市政固體垃圾、工業(yè)固體垃圾、來自造紙業(yè)的淤渣、庭院垃圾、木材和林業(yè)垃圾。生物質(zhì)的例子包括但不限于:玉米粒、玉米棒、玉米纖維、作物殘余物如玉米殼、玉米秸桿、草、小麥、黑麥、小麥秸桿、大麥、大麥秸桿、干草、稻桿、柳枝稷、廢紙、甘蔗渣、高粱、甘蔗、大豆、從谷物的研磨中獲得的組分、樹、枝、根、葉、木片、木屑、灌木和灌叢、蔬菜、水果、花、動物糞肥、以及它們的混合物。例如，可通過本領(lǐng)域已知的任何加工方法，利用發(fā)酵加工生物質(zhì)以由生物質(zhì)形成麥芽漿、果汁、糖蜜或水解產(chǎn)物，所述方法例如研磨、處理和/或液化，并且它們包含可發(fā)酵糖并可包含水。例如，可通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何方法來加工纖維素和/或木質(zhì)纖維素生物質(zhì)以獲得包含可發(fā)酵糖的水解產(chǎn)物。在美國專利公開申請公布2007/0031918A1中公開了低氨預(yù)處理，該專利申請以引用方式并入本文。纖維素和/或木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的酶促糖化通常利用酶聚生體來降解纖維素和半纖維素以產(chǎn)生包含糖的水解產(chǎn)物，所述糖包括葡萄糖、木糖和阿拉伯糖。適用于纖維素和/或木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的糖化酶綜述于Lynd等人(Microbiol.Mol.Biol.Rev.66:506-577, 2002)。
[0042]如本文所用，“原料”是指發(fā)酵工序中的原料，所述原料包含具有或不具有不溶解的固體的可發(fā)酵碳源，并且如果適用，所述原料在通過進一步加工(例如通過液化、糖化、或其它方法)已經(jīng)從淀粉中釋放可發(fā)酵碳源或從復(fù)糖降解中獲取可發(fā)酵碳源之前或之后包含可發(fā)酵碳源。原料包括或來源于生物質(zhì)。適合的原料包括但不限于黑麥、小麥、玉米、玉米醪、甘蔗、甘蔗醪、大麥、纖維素材料、木質(zhì)纖維素材料、或它們的混合物。
[0043]如本文所用，“可發(fā)酵碳源”或“可發(fā)酵的碳底物”是指能夠由微生物代謝以產(chǎn)生發(fā)酵醇的碳源。適宜的可發(fā)酵碳源包括但不限于單糖，如葡萄糖或果糖；二糖如乳糖或蔗糖；低聚糖；多糖如淀粉或纖維素；C5糖如木糖和阿拉伯糖；包括甲烷的一碳底物；以及它們的混合物。
[0044]如本文所用，“可發(fā)酵糖”是指能夠由發(fā)酵微生物通過發(fā)酵轉(zhuǎn)化成最終產(chǎn)物的一種或多種糖(例如低聚糖和單糖)。
[0045]如本文所用，“糖”指低聚糖、二糖、單糖、和/或它們的混合物。術(shù)語“糖類”也包括碳水化合物，包括淀粉、右旋糖苷、糖原、纖維素、戊聚糖、以及糖。
[0046]如本文所用，術(shù)語“磨碎的”是指尺寸已經(jīng)例如通過碾磨、壓碎、分級或通過減小粒度的任何其它方法被減小的植物材料。
[0047]如本文所用，術(shù)語“醪”是指在發(fā)酵產(chǎn)物生產(chǎn)中使用的可發(fā)酵底物在液體中的混合物。這一術(shù)語是指從初始混合可發(fā)酵底物與一種或多種淀粉水解酶及發(fā)酵生物開始至完成發(fā)酵周期的任何發(fā)酵階段。如本文所用，術(shù)語“醪”和“原料漿液”有時可同義使用。
[0048] 如本文所用，術(shù)語“發(fā)酵”是指通過微生物酶促和/或厭氧降解有機物質(zhì)以產(chǎn)生較簡單的有機化合物。雖然發(fā)酵可在厭氧條件下發(fā)生，不旨在將該術(shù)語僅限于嚴格厭氧條件，因為發(fā)酵也可在有氧(例如在氧氣的存在下)或微氧條件下發(fā)生。
[0049]如本文所用，“發(fā)酵液體培養(yǎng)基”是指水、糖(可發(fā)酵碳源)、液化固體、任選地微生物產(chǎn)生的醇、產(chǎn)物醇及發(fā)酵容器或發(fā)酵罐內(nèi)具有的所有其它物質(zhì)組分的混合物，其中產(chǎn)物醇通過在微生物存在的情況下使糖反應(yīng)生成醇、水和二氧化碳(CO2)而制得。如本文所用，術(shù)語“發(fā)酵液體培養(yǎng)基”有時可與“發(fā)酵培養(yǎng)基”同義使用。
[0050]如本文所用，術(shù)語“酒糟共產(chǎn)物”是指來自醇(例如丁醇或乙醇)生產(chǎn)工藝的副產(chǎn)物，它們可在發(fā)酵之前或期間被分離出來。酒糟共產(chǎn)物包括在從發(fā)酵醪和分離自醪的固體中除去醇后剩余的不可發(fā)酵產(chǎn)物。如本文所用，酒糟共產(chǎn)物可用于多種動物飼料和非動物飼料用途。酒糟共產(chǎn)物的例子包括但不限于來自油水解的脂肪酸、來自蒸發(fā)稀釜餾物的脂質(zhì)、糖漿、酒糟、酒糟及可溶物、來自發(fā)酵前的醪的固體、和來自發(fā)酵后的全釜餾物的固體、生物柴油、和酰基甘油酯。
[0051]如本文所用，術(shù)語“用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物”是指適用于或適用作動物飼料的酒糟共產(chǎn)物。用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物的例子包括但不限于來自油水解的脂肪酸、來自蒸發(fā)稀釜餾物的脂質(zhì)、糖漿、酒糟、酒糟及可溶物、來自發(fā)酵前的醪的固體、和來自發(fā)酵后的全釜餾物的固體。
[0052]如本文所用，術(shù)語“酒糟”或“DG”是指在從發(fā)酵醪中除去醇(例如乙醇和/或丁醇)后剩余的不可發(fā)酵產(chǎn)物。干燥的酒糟已知為“干酒糟”或“DDG?！蔽锤稍锏木圃阋阎獮椤皾窬圃恪被颉癢DG?！?br> [0053]如本文所用，術(shù)語“酒糟及可溶物”或“DGS”是指在從發(fā)酵醪中除去醇(例如乙醇和/或丁醇)后剩余的不可發(fā)酵產(chǎn)物，它們已經(jīng)與可溶物共混。干燥的酒糟及可溶物已知為“干酒糟及可溶物”或“DDGS?！蔽锤稍锏木圃慵翱扇芪镆阎獮椤皾窬圃慵翱扇芪铩被颉癢DGS?！?br> [0054]如本文所用，對于工藝進料流使用的術(shù)語“來自油水解的脂肪酸”是指在醇(例如乙醇和/或丁醇)生產(chǎn)工藝中通過水解油產(chǎn)生的脂肪酸副產(chǎn)物。脂肪酸副產(chǎn)物可通過在醇(例如乙醇和/或丁醇)生產(chǎn)工藝中，在發(fā)酵后離心并水解全釜餾物形成。脂肪酸副產(chǎn)物可例如通過水解玉米油以形成“來自玉米油水解的脂肪酸”而產(chǎn)生。
[0055]如本文所用，術(shù)語“脂質(zhì)”是指任一異質(zhì)組的脂肪和脂肪樣物質(zhì)，包括脂肪酸、中性脂肪、蠟、和類固醇，它們是水不溶性的并且在非極性溶劑中是可溶解的。脂質(zhì)的例子包括甘油單酯、甘油二酯、甘油三酯、和磷脂。
[0056]如本文所用，對于工藝進料流使用的術(shù)語“來自蒸發(fā)的脂質(zhì)”是指在醇(例如乙醇和/或丁醇)生產(chǎn)工藝中通過在發(fā)酵后蒸發(fā)和離心稀釜餾物產(chǎn)生的脂質(zhì)副產(chǎn)物。
[0057]如本文所用，對于工藝進料流使用的術(shù)語“糖漿”或“濃縮酒糟可溶物(CDS) ”是指在醇(例如乙醇和/或丁醇)生產(chǎn)工藝中通過在發(fā)酵后蒸發(fā)稀釜餾物產(chǎn)生的副產(chǎn)物。
[0058]如本文所用，“工藝進料流”是指在醇(例如乙醇和/或丁醇)生產(chǎn)工藝之前或期間形成的任何副產(chǎn)物。工藝進料流例子包括但不限于C0FA、來自蒸發(fā)的脂質(zhì)、糖漿、DG、DDG、TOG、DGS、DDGSJP WDGS。工藝進料流的另一個例子是在乙醇或丁醇生產(chǎn)工藝中，在發(fā)酵前從醪中移除(例如通過離心)的固體(例如在發(fā)酵前從玉米醪中移除的固體)。當(dāng)它們尚未干燥時，這些固體本文稱為“濕餅”，并且當(dāng)它們已經(jīng)干燥時本文稱為“干餅”。工藝進料流的另一個例子是在醇(例如乙醇和/或丁醇)生產(chǎn)工藝中，在發(fā)酵后從全釜餾物中移除(例如通過離心)的固體。當(dāng)它們尚未干燥時，這些固體本文稱為“WS濕餅”，并且當(dāng)它們已經(jīng)干燥時本文稱為“WS干餅”。
[0059]如本文所用，術(shù)語“水相”是指通過使發(fā)酵液接觸與提取劑而獲得的雙相混合物中的水相。在一些實施例中，術(shù)語“發(fā)酵液體培養(yǎng)基”可指在雙相發(fā)酵提取中的水相。此外，不溶解的固體(例如谷物固體)可存在于發(fā)酵液體培養(yǎng)基中，使得雙相混合物包括不溶解的固體，其可分散在水相中。
[0060]如本文所用，術(shù)語“有機相”是指通過使發(fā)酵液與提取劑接觸而獲得的雙相混合物中的非水相。
[0061]如本文所用，“提取劑”是指用于提取醇如丁醇或用于提取醇酯(例如通過催化醇和羧酸或脂質(zhì)產(chǎn)生的醇酯)的溶劑。有時，如本文所用，術(shù)語“溶劑”可與“提取劑”同義使用。在一些實施例中，提取劑可為有機溶劑。在一些實施例中，提取劑可為與水不混溶的有機溶劑。
[0062]術(shù)語“與水不混溶的”是指化學(xué)組分如提取劑或溶劑不能夠以形成單一液相的形式與水溶液如發(fā)酵液體培養(yǎng)基混合。
[0063]如本文所用，術(shù)語“羧酸”指具有一般化學(xué)式-COOH的任何有機化合物，其中碳原子通過雙鍵與氧原子結(jié)合形成羰基(-C = O)，并且通過單鍵與羥基(-OH)結(jié)合。羧酸可為質(zhì)子化羧酸的形式、羧 酸鹽形式(例如銨、鈉、或鉀鹽)、或質(zhì)子化羧酸與羧酸鹽混合物的形式。術(shù)語羧酸可描述單獨的化學(xué)物質(zhì)(例如油酸)或羧酸的混合物，其可通過例如水解生物質(zhì)來源的脂肪酸酯或甘油三酯、甘油二酯、甘油單酯和磷脂產(chǎn)生。
[0064]如本文所用，術(shù)語“脂肪酸”指具有C4-C28碳原子(最常見地為C12-C24碳原子)的羧酸(例如脂族一元羧酸)，其為飽和或不飽和的。脂肪酸也可為支化或非支化的。脂肪酸在動物或植物的脂肪、油或蠟中可來源于或包含于酯化的形式。脂肪酸可以甘油酯形式在脂肪和脂肪油中天然存在，或可通過水解脂肪或通過合成獲得。術(shù)語脂肪酸可描述單獨的化學(xué)物質(zhì)或脂肪酸的混合物。此外，術(shù)語脂肪酸可涵蓋游離脂肪酸。
[0065]如本文所用，術(shù)語“脂肪醇”是指具有一條C4-C22碳原子的脂肪鏈的醇，所述脂肪鏈為飽和的或不飽和的。
[0066]如本文所用，術(shù)語“脂肪醛”是指具有C4-C22碳原子的脂肪鏈的醛，所述脂肪鏈為飽和的或不飽和的。
[0067]如本文所用，術(shù)語“脂肪酰胺”是指具有C4-C22碳原子的長脂肪鏈的酰胺，所述脂肪鏈為飽和的或不飽和的。
[0068]如本文所用，術(shù)語“脂肪酸酯”是指具有C4-C22碳原子的長脂肪鏈的酯，所述脂肪鏈為飽和的或不飽和的。
[0069]如本文所用，對于多核苷酸或多肽術(shù)語“異源的”是指不天然存在于宿主細胞中的多核苷酸或多肽。這一術(shù)語旨在包括由天然存在的基因、突變基因、合成基因和/或過表達基因編碼的蛋白。
[0070]如本文所用，對于多核苷酸或蛋白術(shù)語“同源的”是指天然存在于宿主細胞中的多核苷酸或蛋白。
[0071]如本文所用，術(shù)語“最終產(chǎn)物”是指任何碳源來源的產(chǎn)物，其從可發(fā)酵底物酶促轉(zhuǎn)化得到。在一些實施例中，最終產(chǎn)物是醇如乙醇或丁醇。
[0072]如本文所用，術(shù)語“共產(chǎn)物”是指與另一種產(chǎn)物一起產(chǎn)生的產(chǎn)物，即，共同產(chǎn)生的產(chǎn)物。如本文所用，術(shù)語“共產(chǎn)物”有時與術(shù)語“副產(chǎn)物”同義使用。
[0073]如本文所用，術(shù)語“副產(chǎn)物”是指在另一種產(chǎn)物生產(chǎn)期間產(chǎn)生的第二產(chǎn)物。
[0074]如本文所用，術(shù)語“營養(yǎng)物特征”是指食物或飲食的營養(yǎng)物組合物。
[0075]如本文所用，術(shù)語“發(fā)酵生物”是指適用于發(fā)酵以直接或間接生產(chǎn)最終產(chǎn)物的任何微生物或細胞。
[0076]如本文所用，術(shù)語“乙醇生產(chǎn)者，” “乙醇生產(chǎn)微生物，”或“產(chǎn)乙醇生物”是指能夠從可發(fā)酵碳源(例如單糖或低聚糖)中生產(chǎn)乙醇的發(fā)酵生物。
[0077]如本文所用，術(shù)語“丁醇生產(chǎn)者，” “丁醇生產(chǎn)微生物，”或“產(chǎn)丁醇生物”是指能夠從可發(fā)酵碳源(例如單糖或低聚糖)中生產(chǎn)丁醇的發(fā)酵生物。
[0078]如本文所用，術(shù)語“異丁醇生產(chǎn)者，” “異丁醇生產(chǎn)微生物，”或“產(chǎn)異丁醇生物”是指能夠從可發(fā)酵碳源(例如單糖或低聚糖)中生產(chǎn)異丁醇的發(fā)酵生物。
[0079]如本文所用，對于蛋白、細胞、核酸或氨基酸術(shù)語“回收的，” “分離的，”和“分開的”是指蛋白、細胞、核酸或氨基酸從與其天然結(jié)合的至少一種組分中移出。
[0080]如本文所用，術(shù)語“來源于”涵蓋術(shù)語“起源于，” “得自，” “獲取自，”和“分離自?！痹谝恍嵤├?，術(shù)語“來源于”是指由產(chǎn)自其中核苷酸天然存在或其中已經(jīng)插入核苷酸的細胞的核苷酸序列編碼的多肽。
[0081]如本文所用，術(shù)語“收率”是指使用本發(fā)明方法產(chǎn)生的最終產(chǎn)物量。在一些實施例中，該術(shù)語是指最終產(chǎn)物的體積，并且在其它實施例中，該術(shù)語是指最終產(chǎn)物的濃度。
[0082]如本文所用，術(shù)語“C0FA”是指玉米油脂肪酸(例如來自玉米油水解的脂肪酸)。
[0083]如本文所用，術(shù)語“FABE”是指脂肪酸丁酯(例如異丁酯)。
[0084]如本文所用，術(shù)語“FAEE”是指脂肪酸乙酯(例如乙酯)。
[0085]如本文所用，術(shù)語“FAME”是指脂肪酸甲酯(例如甲酯)。
[0086]如本文所用，術(shù)語“WS”是指發(fā)酵塔底的全釜餾物。
[0087]醇如乙醇和丁醇可通過糖發(fā)酵產(chǎn)生。這些可發(fā)酵糖可來源于任何生物質(zhì)來源，包括玉米、甘蔗、纖維素、或木質(zhì)纖維素材料，并且可例如通過液化和/或糖化加工這種生物質(zhì)以形成醪，其通過微生物如酵母來發(fā)酵。在發(fā)酵工序中，產(chǎn)生多種工藝進料流并且可利用這些進料流的共產(chǎn)物和/或副產(chǎn)物來制造產(chǎn)品如動物飼料、燃料(例如生物柴油)、工業(yè)產(chǎn)品(例如樹脂、塑料、潤滑劑)以及消費者用與工業(yè)用的其它產(chǎn)品。
[0088]本發(fā)明提供醇發(fā)酵工序的共產(chǎn)物和/或副產(chǎn)物以及制備共產(chǎn)物和/或副產(chǎn)物的方法。本發(fā)明提供酒糟共產(chǎn)物和制備酒糟共產(chǎn)物的方法，包括用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物以及制備酒糟共產(chǎn)物的方法。本發(fā)明用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物可用作動物飼料或可用作動物飼料中的組分。
[0089]在一些實施例中，該方法包括提供具有至少一種工藝進料流醇(例如乙醇或丁醇)生產(chǎn)工藝，其中至少一種工藝進料流用于產(chǎn)生用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物，其具有至少約20%或至少約25%的粗 蛋白含量。在一些實施例中，本發(fā)明的方法和組合物包括醇生產(chǎn)工藝的一種或多種工藝進料流。在一些實施例中，本發(fā)明的方法和組合物包括醇(例如丁醇或乙醇)生產(chǎn)工藝的至少兩種或至少三種工藝進料流。在一些實施例中，工藝進料流是⑴脂肪酸，(ii)脂質(zhì)，(iii)糖衆(zhòng)，(iv)酒糟(DG)，(v)酒糟及可溶物(DGS)，(vi)來自發(fā)酵前的醪的固體，(vii)來自發(fā)酵后的全釜餾物的固體，或它們的任何組合。在一些實施例中，脂肪酸可來源于油水解。在一些實施例中，脂肪酸來自玉米油水解。在一些實施例中，脂質(zhì)可來源于稀釜餾物的蒸發(fā)。在一些實施例中，DG是干酒糟(DDG)、濕酒糟(WDG)、干酒糟及可溶物(DDGS)、濕酒糟及可溶物(WDGS)、或它們的任何組合。在一些實施例中，本發(fā)明的方法和組合物包括醇生產(chǎn)工藝的兩種、三種、四種、五種、六種、七種、八種、九種、或更多種工藝進料流。在一些實施例中，工藝進料流在醇生產(chǎn)工藝中是可再循環(huán)的。
[0090]本發(fā)明的系統(tǒng)和方法產(chǎn)生具有受控或優(yōu)化含量的一種或多種蛋白、脂肪、纖維、灰分、脂質(zhì)、氨基酸、維生素、和礦物的酒糟共產(chǎn)物，其可用作高價值的動物飼料或可用于生產(chǎn)高價值的動物飼料。氨基酸包括例如原發(fā)性的必需氨基酸如組氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、色氨酸、和纈氨酸以及其它氨基酸如丙氨酸、精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、半胱氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、羥賴氨酸、羥脯氨酸、鳥氨酸、脯氨酸、絲氨酸、和酪氨酸。礦物包括例如氯化鈣、鈷、銅、氟、碘、鐵、鎂、猛、磷、鉀、硒、鈉、硫、和鋅。維生素包括例如維生素A、C、D、E、K、和B (硫胺素、核黃素、煙酸、泛酸、生物素、維生素B6、維生素B12和葉酸)。
[0091]可基于對用于生產(chǎn)酒糟共產(chǎn)物的醇生產(chǎn)工藝的特定工藝進料流的選擇，改變酒糟共產(chǎn)物用于特定動物飼料或動物飼料市場。也可基于對組合生產(chǎn)酒糟共產(chǎn)物的醇生產(chǎn)工藝的特定工藝進料流的選擇，改變酒糟共產(chǎn)物用于特定動物飼料或動物飼料市場。本發(fā)明的酒糟共產(chǎn)物具有經(jīng)濟利益，允許在動物飼料中包括較高比率的酒糟共產(chǎn)物。本發(fā)明的酒糟共產(chǎn)物的生產(chǎn)也需要較少的能量。
[0092]本發(fā)明的示例性系統(tǒng)和方法在圖1a中描述。圖1a示出發(fā)酵的示例性系統(tǒng)和方法，指示本發(fā)明的工藝進料流。雖然圖1a描述了示例性的工藝進料流，應(yīng)當(dāng)理解根椐期望的具體動物飼料，混合的工藝進料流和單元操作及其方法設(shè)置可與圖1a的示例性方法和系統(tǒng)不同。
[0093]醇如乙醇和丁醇可由來源于生物質(zhì)的原料制得。可通過干磨或濕磨加工這種原料并且該原料也可經(jīng)受液化和/或糖化以形成包含可發(fā)酵糖與不溶解固體的原料漿液或醪。對于發(fā)酵并分離不溶解固體的加工生物質(zhì)的方法和系統(tǒng)的描述參見例如PCT國際公布W02011/160030，其全部內(nèi)容以引用方式并入本文。
[0094]參見圖1，可把包含一種或多種可發(fā)酵碳源和一種或多種微生物的醪(或原料漿液)加到發(fā)酵100中，其中通過微生物使醪發(fā)酵以產(chǎn)生醇如乙醇或丁醇。在一些實施例中，用微生物(例如酵母)使醪發(fā)酵以生產(chǎn)產(chǎn)物醇如丁醇，發(fā)酵條件為在約15°c至約40°C，約20°C至約38°C，以及約25°C至約35°C的溫度范圍內(nèi)；在約ρΗ3.0至約6.5 ;也在約ρΗ3.0至約6.0 ;約ρΗ3.0至約5.5，約ρΗ3.5至約5.0以及約ρΗ3.5至約4.5的pH范圍內(nèi)一定的時間(約5小時至約120小時，優(yōu)選地約12至約120小時，還更優(yōu)選地約24至約90小時)。在一些實施例中，醇(例如乙醇或丁醇)生產(chǎn)工藝包括發(fā)酵來自玉米、大麥、小麥、黑麥、燕麥、或甘蔗的糖。
[0095]可將包含醇的發(fā)酵流105轉(zhuǎn)移到啤酒塔120中。醇可在啤酒塔120內(nèi)蒸發(fā)，并且富含醇的蒸氣流122可被送至醇回收裝置190 (例如蒸餾)用于醇的進一步加工。啤酒塔的塔底流125是全釜餾物，其包含未發(fā)酵的固體(例如酒糟固體)、溶解物質(zhì)、和水?？稍诠腆w分離裝置140中加工塔底流125并將其分離成固體145 (例如濕餅)和已知為稀釜餾物142的液體流。固體分離可通過多種方法完成，包括但不限于離心、過濾、篩網(wǎng)分離、水力旋流器、或用于從固體中分離液體的任何其它方法。稀釜餾物142可經(jīng)蒸發(fā)系統(tǒng)160 (例如四
(4)效二(2)體系統(tǒng))處理以除去水。蒸發(fā)系統(tǒng)的例子在美國專利申請公布2011/0315541中進行了描述，該文獻全文以引用方式并入本文。蒸發(fā)系統(tǒng)160遞增地從稀釜餾物142中蒸發(fā)水，最終產(chǎn)生糖漿165。在一些實施例中，蒸發(fā)系統(tǒng)160從稀釜餾物142中蒸發(fā)水，使得糖漿165中的水重量濃度為約40%至約80%，約50%至約70%，或約55%至約65%。在一些實施例中，糖漿165可與濕餅145在混合器150中混合以產(chǎn)生混合進料155，其在烘干機180中干燥以產(chǎn)生DDGS。
[0096]如上所述，可通過干磨法或濕磨法加工原料。濕磨法是多步方法，其將生物質(zhì)(例如玉米)分離成它的主要組分(胚芽、果皮纖維、淀粉、和谷蛋白)以分別從每個共產(chǎn)物獲取價值。使用玉米作為原料，這種方法產(chǎn)生多個共產(chǎn)物:淀粉、谷蛋白飼料、谷蛋白粗粉、和玉米油流?？稍倩旌喜⒓庸み@些流以產(chǎn)生飼料工業(yè)的定制產(chǎn)品。參見圖lb，原料(例如玉米)經(jīng)浸泡罐處理，其中它在例如約120-130° F下被浸泡在過氧化鈉溶液中約30-50小時?？墒占尫诺剿械臓I養(yǎng)物并蒸發(fā)產(chǎn)生濃縮發(fā)酵提取物(或浸泡液)?？蓮慕葸^的原料中除去胚芽并進行進一步加工以回收油和胚芽粗粉。在除去胚芽后，可加工原料剩余部分以除去麩皮并產(chǎn)生淀粉和谷蛋白漿液。可進一步加工漿液以分離淀粉和谷蛋白，谷蛋白可干燥形成谷蛋白粗粉。淀粉流可經(jīng)由發(fā)酵進一步加工以產(chǎn)生醇，或可被食品、造紙、或紡織工業(yè)利用。例如，淀粉流可用于生產(chǎn)甜味劑。谷蛋白粗粉和谷蛋白進料流均包含蛋白、脂肪、和纖維，它們可用作奶牛和肉牛、家禽、豬、牲畜、馬、水產(chǎn)養(yǎng)殖、和家養(yǎng)寵物的飼料。谷蛋白飼料也可用作加入的微量營養(yǎng)素的載體。谷蛋白粗粉也包含甲硫氨酸和葉黃素，它們可用作例如家禽飼料的色素成分(例如色素提供具有黃色的蛋黃。濃縮發(fā)酵提取物包含蛋白、生長因子、維生素B、和礦物，并且可用作高能量液體飼料成分。濃縮的提取物也可用作粒料粘合劑。
[0097]分級移除了纖維和包含了研碎全玉米中所存在的大部分脂質(zhì)的胚芽，產(chǎn)生了具有較高淀粉(胚乳)含量的分級的玉米。干燥分級沒有將胚芽與纖維分離，因此它比濕磨更便宜。然而，分級不會移除全部纖維或胚芽，并且不移除全部固體。此外，在分級過程中存在一些淀粉損失。
[0098] 也可利用干磨進行飼料加工。參見圖lc，原料可為磨碎的，例如，使用錘磨機產(chǎn)生粗粉，隨后其可與水混合形成漿液。漿液可通過加入酶如淀粉酶進行液化，淀粉酶用于將淀粉水解成糖，形成醪?？蓪Ⅴ布訜?“烹煮”)以滅活酶，并且隨后冷卻以加入發(fā)酵。可將冷卻的醪(即，發(fā)酵液體培養(yǎng)基)、微生物、和酶如葡糖淀粉酶加入發(fā)酵以生產(chǎn)醇(例如乙醇或丁醇)。在發(fā)酵后，可蒸餾發(fā)酵液體培養(yǎng)基以回收醇。蒸餾塔的塔底流是包含未發(fā)酵的固體(例如酒糟固體)、溶解物質(zhì)、和水的全釜餾物，可收集其用于進一步加工。可將全釜餾物分離成固體(例如濕餅)和稀釜餾物。固體分離可通過多種方法完成，包括但不限于離心、過濾、篩網(wǎng)分離、水力旋流器、或用于從固體中分離液體的任何其它方法。可蒸發(fā)稀釜餾物，形成濃縮酒糟可溶物(CDS)或糖漿。稀釜餾物可包含可溶解的營養(yǎng)物、小谷物固體(或微粒)、和微生物(例如酵母)。固體(濕餅)可與糖漿混合并隨后干燥以形成干酒糟及可溶物(DDGS)。糖漿包含蛋白、脂肪、和纖維以及維生素與礦物，例如磷和鉀；并且因為其營養(yǎng)價值和可口性可被加到動物飼料中。DDGS包含蛋白、脂肪、和纖維；并且提供過瘤胃蛋白來源。DDGS可用于奶牛和肉牛、家禽、豬、牲畜、馬、水產(chǎn)養(yǎng)殖、和家養(yǎng)寵物的動物飼料。
[0099]如上所述，也可液化原料以產(chǎn)生原料漿液，其包含可發(fā)酵糖和不溶解的固體。如果將原料漿液直接進料于發(fā)酵罐，所述不溶解固體可妨礙從發(fā)酵罐中有效地移除并回收醇(例如乙醇或丁醇)。例如，當(dāng)利用液-液提取從發(fā)酵液體培養(yǎng)基中提取醇時，存在的不溶解固體可能引起系統(tǒng)無效，包括但不限于通過妨礙提取劑和發(fā)酵液體培養(yǎng)基間的接觸降低醇向提取劑的傳質(zhì)速率，以及降低回收和回收利用提取劑的效率，因為至少一部分提取劑和醇被“捕集”在固體中，它們最后作為DDGS被去除。因此，為了避免和/或使這些問題最小化，在原料漿液被添加至發(fā)酵器之前，不溶解的固體的至少一部分可從所述原料漿液中移除。相對于對包含其中尚未去除不溶解固體的水溶液的發(fā)酵液體培養(yǎng)基進行的提取，當(dāng)對包含其中已經(jīng)去除了不溶解固體的水溶液的發(fā)酵液體培養(yǎng)基進行提取時，提取活性和醇生產(chǎn)效率提高(參見例如PCT國際公布W02011/160030)。
[0100]從原料漿液中移除不溶解的固體有多個附加的益處。例如，因為不把不溶解的固體送到發(fā)酵容器中，微生物不接觸不溶解的固體。因為不溶解的固體未暴露于微生物以及提取劑、產(chǎn)物醇、或其它發(fā)酵副產(chǎn)物，可改善這些用于動物飼料的固體的加工。此外，在發(fā)酵前移除不溶解的固體可允許分離并再循環(huán)利用微生物。再利用微生物的能力可減少或消除對發(fā)酵工序中培養(yǎng)附加的微生物的需要以及對用于微生物生長的附加的設(shè)備(例如擴培罐)的需要。
[0101]分離原料漿液產(chǎn)生可進行進一步加工的固相(例如濕餅)。濕餅可包括一部分可發(fā)酵糖。例如加工濕餅，可用水洗滌濕餅以回收濕餅中存在的可發(fā)酵糖，并且可再循環(huán)利用回收的可發(fā)酵糖并且例如用于液化過程。在洗滌后，濕餅可進行進一步加工以例如形成動物飼料。
[0102]可修改用于移除固體的方法以包括從分離方法中排放油流。例如，如果玉米是原料，也可在制備原料期間生產(chǎn)玉米油。油可與不溶解固體分開排放，并且可最終存在于濕餅中。如本文所述，當(dāng)經(jīng)由離心或其它分離裝置移除濕餅時，來自原料的一部分油(例如來自玉米原料的玉米油)可與濕餅一起保留下來。在離心機或其它分離裝置中可用例如附加的水洗滌濕餅。在一些實施例中，油可與濕餅分離，并且例如被轉(zhuǎn)化成提取劑用于在相同或不同發(fā)酵工序中的后續(xù)使用。
[0103]本發(fā)明的示例性系統(tǒng)和方法在圖2中描述?？梢夯弦援a(chǎn)生液化醪(或原料漿液)，其包含不溶解的固體和可發(fā)酵糖。液化醪可進入固體分離裝置210中形成濕餅215，其包含不溶解的固體和溶解的可發(fā)酵糖的澄清溶液(例如稀醪液)212。不溶解固體可通過多種裝置，包括但不限于臥式螺旋-碟式離心、三相臥螺離心、盤疊式離心、過濾離心、潷析器離心、過濾、真空過濾、帶式過濾器、壓濾、使用篩網(wǎng)的過濾、篩分、柵濾、多孔柵濾、浮選、水力旋流器、壓濾器、螺旋壓榨器、重力沉降器、渦旋分離器、或它們的組合從液化醪(或原料漿液)中分離。濕餅215可用固體洗滌裝置230處理以從濕餅215中回收可發(fā)酵糖。形成洗滌過的濕餅235，并且在固體洗滌裝置230中產(chǎn)生的總洗滌液可被再循環(huán)利用并且例如用于液化過程。洗滌過的濕餅235可在烘干機280中與糖漿265混合以產(chǎn)生DDGS。[0104]可將稀醪液212和微生物加到發(fā)酵裝置200中，其中通過微生物發(fā)酵醪以產(chǎn)生發(fā)酵流205，其包含醇如乙醇或丁醇。發(fā)酵流205可經(jīng)啤酒塔220處理以產(chǎn)生富含醇的流222和塔底流225。富含醇的流222可被送至醇回收裝置290以回收產(chǎn)物醇。包含稀釜餾物與在發(fā)酵之前除去的大部分固體的塔底流225可通過蒸發(fā)系統(tǒng)260的蒸發(fā)進行濃縮，形成糖漿 265。
[0105]如上所述，也可加工原料以產(chǎn)生原料漿液，其包含可發(fā)酵糖和不溶解的固體。圖3至5提供了可用于加工原料的示例性系統(tǒng)和方法。在一些實施例中，例如如圖3所示，所述系統(tǒng)包括液化容器310，它被構(gòu)造成液化原料以產(chǎn)生原料漿液。具體地講，可將原料312引入液化容器310的入口。原料312可為工業(yè)中已知的任何合適的生物質(zhì)材料，包括但不限于黑麥、小麥、甘蔗、或玉米，它們包含可發(fā)酵碳源如淀粉。
[0106]液化原料的方法涉及將原料312中的淀粉水解成水溶性糖?？墒褂霉I(yè)上通常利用的任何已知的液化方法以及相應(yīng)的液化容器，包括但不限于酸方法、酸-酶方法、或酶方法。可單獨或組合使用此類方法。在一些實施例中，可利用所述酶方法并且可將適用的酶314，例如α-淀粉酶，引入液化容器310的入口。也可將水引入液化容器310。
[0107]液化原料312的方法產(chǎn)生原料漿液315，其包括來自原料或生物質(zhì)的糖(例如可發(fā)酵碳)和不溶解固體。不溶解固體是原料312的不可發(fā)酵部分。在一些實施例中，原料312可為玉米，例如干磨的、未分級的玉米籽粒，并且不溶解的顆?？砂ㄅ哐俊⒗w維和谷蛋白。原料漿液315可從液化容器310的出口排出。在一些實施例中，原料312是玉米或玉米籽粒，并且原料漿液315是玉米醪漿液。
[0108]分離320被構(gòu) 造成從原料漿液315中移除不溶解固體，它具有用于接納原料漿液315的入口。分離裝置320攪拌或旋轉(zhuǎn)原料漿液315以產(chǎn)生液相或水溶液322和固相或濕餅 325。
[0109]水溶液322可包括糖例如低聚糖形式的糖、以及水。水溶液可包含按重量計至少約10%的低聚糖，按重量計至少約20%的低聚糖，或按重量計至少約30%的低聚糖。水溶液322可從位于靠近分離裝置320頂部處的出口排出。水溶液可具有小于約20厘泊，或小于約15厘泊，或小于約10厘泊，或小于約5厘泊的粘度。水溶液可包含小于約20g/L的單體葡萄糖，或小于約10g/L，或小于約5g/L的單體葡萄糖。用于測定單體葡萄糖量的適用方法是本領(lǐng)域熟知的。本領(lǐng)域已知的此類適用方法包括HPLC。
[0110]濕餅325可包括不溶解固體。濕餅325可從出口排出，所述出口位于靠近分離裝置320底部的地方。濕餅325也可包括一部分糖和水。一旦已經(jīng)從分離裝置320中排出了水溶液322，可用附加的水在分離裝置320中洗滌濕餅325。作為另外一種選擇，可在另一個分離裝置(例如離心機)中用附加的水洗滌濕餅325。洗滌濕餅325將回收存在于濕餅中的糖或糖源(例如低聚糖)，并且可將回收的糖和水再循環(huán)到液化裝置310中。在洗滌后，可通過任何適用的已知方法進一步加工濕餅325以形成DDGS。從在分離裝置320中形成的濕餅325形成DDGS具有多個益處。因為不溶解固體不進入發(fā)酵罐，提取劑和/或醇不被捕集在DDGS中，DDGS不經(jīng)受發(fā)酵罐的條件，并且DDGS不接觸發(fā)酵罐中存在的微生物。所有這些效果為隨后的DDGS(例如作為動物飼料)加工和銷售提供益處。
[0111]分離裝置320可為工業(yè)中利用的任何常規(guī)離心機，包括例如臥式螺旋-碟式離心機、三相臥螺離心機、盤疊式離心機、過濾離心機、或潷析器離心機。在一些實施例中，從原料漿液315中移除不溶解固體可通過過濾、真空過濾、帶式過濾、壓濾、使用篩網(wǎng)的過濾、篩分、柵或柵濾、多孔柵濾、浮選、水力旋流器、壓濾器、螺旋壓榨器、重力沉降器、渦旋分離器、或可用于從液體中分離固體的任何方法來完成。
[0112]如果使用玉米作為原料，可從玉米醪中移除不溶解固體以形成兩種產(chǎn)物流，例如與玉米醪相比包含更低濃度固體的低聚糖水溶液和與玉米醪相比濕餅包含更高濃度固體的濕餅。此外，如果利用例如三相臥螺離心機從玉米醪中除去固體，可產(chǎn)生包含玉米油的第三流。可使用三相臥螺離心機進行三相分離，例如分離兩個液相(例如含水流和油流)和一個固相(例如固體)(參見例如Flottweg Tricanter? ,Flottweg AG, Vilsibiburg, Germany ；
Tricailter*1 Oil Separation System, I CM, Inc.，Colwich, KS ；)?？煞蛛x兩個液相并經(jīng)由
兩個排放系統(tǒng)從碟中潷出以防止交叉污染，并且可經(jīng)由分開的排放系統(tǒng)除去固相。同樣地，可使用不同的分離技術(shù)或其組合產(chǎn)生多個產(chǎn)物流。
[0113]發(fā)酵裝置300被構(gòu)造成發(fā)酵水溶液322以產(chǎn)生醇，其具有用于接納水溶液322的入口。發(fā)酵裝置300可包括發(fā)酵液體培養(yǎng)基?？蓪⑽⑸?02引入發(fā)酵裝置300并包括在發(fā)酵液體培養(yǎng)基中。微生物302消耗水溶液322中的糖。在一些實施例中，微生物302消耗水溶液322中的糖并產(chǎn)生醇如乙醇或丁醇。含醇的流306可從發(fā)酵裝置300中排放并進行進一步加工以回收醇。
[0114]在一些實施例中，同步糖化和發(fā)酵(SSF)可在發(fā)酵裝置300內(nèi)發(fā)生?？墒褂霉I(yè)上通常利用的任何已知的糖化方法，包括但不限于酸方法、酸-酶方法、或酶方法。在一些實施例中，可將酶308如葡糖淀粉酶引入發(fā)酵裝置300中的入口以催化存在于水溶液322中的低聚糖形式的糖降解成單糖。
[0115]在一些實施例中，發(fā)酵液體培養(yǎng)基304可從發(fā)酵裝置300的出口排出。排放的發(fā)酵液體培養(yǎng)基304可包括微生物302如酵母?？墒褂萌魏芜m用的分離裝置例如離心機將微生物302容易地從發(fā)酵液體培養(yǎng)基304中分離出來。然后，微生物302可被循環(huán)至發(fā)酵裝置300，其經(jīng)過時間可提高醇的生產(chǎn)率，從而導(dǎo)致醇的生產(chǎn)的效率提高。
[0116]在一些實施例中，例如如圖4所示，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可包括從分離裝置420的出口排放油426。圖4與圖3相同，不同的是油流426流出分離裝置420并因此將不再次進行詳述。
[0117]原料漿液415分離成包含可發(fā)酵糖的第一液相或水溶液422、包含不溶解固體的固相或濕餅425、以及包含可流出分離裝置420的油426的第二液相。在一些實施例中，原料412是玉米，并且油426是玉米油?？墒褂萌魏芜m用的分離裝置例如三相臥螺離心機排放水溶液422、濕餅425和油426。在一些實施例中，當(dāng)原料是玉米時，來自原料412的一部分油如玉米油保留在濕餅425中。在一些實施例中，濕餅425包括的玉米油量為按重量計小于約20%的濕餅425的干固體含量。 [0118]在一些實施例中，當(dāng)從分離裝置420中移除原料412 (例如玉米)和玉米油426時，在發(fā)酵裝置400中的發(fā)酵液體培養(yǎng)基包括減量的玉米油。例如，發(fā)酵液體培養(yǎng)基基本上不含不溶解固體，它可包括重量比為至少約4: 1，至少約3: 1，或至少約2: I的醇部分(例如丁醇)和油部分(例如玉米油)。玉米油可包含例如按重量計至少15%的游離脂肪酸，或按重量計至少16.7%的游離脂肪酸。[0119]在一些實施例中，分離裝置420產(chǎn)生的產(chǎn)物特征包括一層不溶解固體、一層油(例如玉米油)和一個包含可發(fā)酵糖的上清液層。在上清液層中的可發(fā)酵糖對在不溶解固體層中的不溶解固體的重量比可在約2: I至約5: I的范圍內(nèi)；在上清液層中的可發(fā)酵糖對在玉米油層中的玉米油的重量比可在約10: I至約50: I的范圍內(nèi)；和/或在不溶解固體層中的不溶解固體對在玉米油層中的玉米油的重量比可在約2: I至約25: I的范圍內(nèi)。
[0120]如果不單獨排放油426，它可與濕餅425 —起被移除。當(dāng)經(jīng)由分離裝置420移除濕餅425時，在一些實施例中，當(dāng)原料是玉米時，來自原料412的一部分油如玉米油保留在濕餅425中。一旦已經(jīng)從分離裝置420中排出了水溶液422，可用附加的水在分離裝置420中洗滌濕餅425。洗滌濕餅425將回收存在于濕餅中的糖(例如低聚糖)，并且可將回收的糖和水再循環(huán)到液化裝置410中。在洗滌后，可通過任何合適的已知方法混合濕餅425與可溶物并隨后干燥它們以形成DDGS。從在分離裝置420中形成的濕餅425形成DDGS具有多個益處。在一些實施例中，油426不與濕餅425分開排出，而是將油426包括在濕餅425中，作為它的一部分，并且最終存在于DDGS中。在此類情況下，所述油可與DDGS分開并且轉(zhuǎn)化成提取劑(例如ISPR提取劑)，隨后用于相同或不同的醇發(fā)酵工序。
[0121]可使用任何合適的已知方法將油426與DDGS分開，所述方法包括例如溶劑提取方法。在本發(fā)明的一些實施例中，將DDGS載入提取容器中并用溶劑如己烷洗滌以移除油426?？衫玫钠渌軇┌ɡ绠惗〈?、異己烷、乙醇、石油餾分如石油醚、或它們的混合物。在油426的提取之后，DDGS可被處理以移除任何殘余的溶劑。例如，可使用任何本領(lǐng)域已知的方法加熱DDGS以蒸發(fā)任何殘余的溶劑。在移除溶劑后，DDGS可經(jīng)受干燥過程以移除任何殘余的水?？墒褂眉庸み^的DDGS作為動物的飼料補充劑，所述動物例如家禽、牲畜、反芻動物、牛、奶廠、豬、山羊、綿羊、7K產(chǎn)品(例如大麻哈魚、鯰魚、鮭魚、蝦)、馬、和家養(yǎng)寵物。
[0122]在從DDGS中提 取后，可收集所得油426和溶劑混合物以從溶劑中分離油426。在一些實施例中,可通過蒸發(fā)加工油426/溶劑混合物，從而蒸發(fā)和收集、再利用溶劑?；厥盏挠涂杀晦D(zhuǎn)化成提取劑(例如ISPR提取劑)，隨后用于相同或不同的醇發(fā)酵工序。
[0123]移除原料的油組分有利于醇生產(chǎn)，因為存在于發(fā)酵罐中的油可降解成脂肪酸和甘油。甘油可在水中積聚并減少可用于整個系統(tǒng)再循環(huán)的水量。因此，移除原料的油組分通過提高可通過所述系統(tǒng)再循環(huán)的水量提高醇的生產(chǎn)效率。
[0124]在一些實施例中，如例如圖5所示，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可包括一系列兩個或更多個分離裝置(例如離心機)。圖5與圖3相同，不同的是增加了第二分離裝置520'并因此將不再進行詳述。
[0125]排出分離裝置520的水溶液522可被分離裝置52(V的入口接納。分離裝置52(V可與分離裝置520相同并且可以相同方式運行。分離裝置520'可移除不溶解固體，其在分離裝置520中不與水溶液522分開，從而產(chǎn)生(i)類似于含水流522，但是與含水流522相比包含更少量不溶解固體的含水流522'，和(ii)類似于濕餅525的濕餅525'。然后可將含水流522'引入發(fā)酵裝置500。在一些實施例中，在分離裝置520'可存在一個或多個附加的分離裝置?？蓪⑽⑸?02和酶508加入發(fā)酵裝置500，產(chǎn)生醇流506，其可進行進一步加工以回收醇。
[0126]發(fā)酵液體培養(yǎng)基504可從發(fā)酵裝置500中排放出來。排放的發(fā)酵液體培養(yǎng)基504可包括微生物502?？墒褂萌魏芜m用的分離裝置例如離心機將微生物502從發(fā)酵液體培養(yǎng)基504中分離出來。然后，微生物502可被循環(huán)至發(fā)酵裝置500，其經(jīng)過時間可提高醇的生產(chǎn)率，從而導(dǎo)致醇的生產(chǎn)的效率提高。
[0127]如果玉米被用作磨碎的谷物的來源，玉米油可以在多個位點中的任何位點從工藝流分離。例如，在過濾烹煮過的醪后可運行離心機以產(chǎn)生玉米油流?？呻x心濃縮糖漿中間體或最終的糖漿以產(chǎn)生玉米油流。
[0128] 在本發(fā)明方法的一些實施例中，從發(fā)酵罐中排出的材料可在分離系統(tǒng)中進行加工，所述系統(tǒng)涉及裝置如離心機、沉降器、水力旋流器等，以及它們的組合，從而影響濃縮形式的活酵母的回收，所述酵母可再循環(huán)以在隨后的發(fā)酵批中直接地或在經(jīng)過一些再處理后再使用。這個分離系統(tǒng)也可產(chǎn)生有機物流，其包含發(fā)酵產(chǎn)生的脂肪酯(例如脂肪異丁酯)和醇(例如丁醇)，以及僅包含痕量不可混溶有機物的含水流。這一含水流可在將它的醇(例如丁醇)含量移除以再漿液化并泵送低淀粉固體之前或之后使用，所述固體從液化醪中分離并洗滌。在一些實施例中，多相材料可離開塔底部并且可在如上所述的分離系統(tǒng)中進行加工。濃縮的固體可被再分散于含水的流中，并且這種合并的流可被用于再漿化和抽取分離自液化的醪并經(jīng)過洗滌的低淀粉的固體。
[0129]醇如丁醇可通過提取發(fā)酵從發(fā)酵液體培養(yǎng)基中回收。一般來講，發(fā)酵液體培養(yǎng)基接觸提取劑，形成雙相或兩相混合物，其包含含醇的有機相和水相?？稍诎l(fā)酵容器內(nèi)(即，原位產(chǎn)物去除)或發(fā)酵容器下游進行提取。原位產(chǎn)物去除(ISPR)可以成批模式、分批補料模式、或連續(xù)模式進行。使用提取發(fā)酵從發(fā)酵液體培養(yǎng)基中生產(chǎn)并回收醇的方法描述于美國專利申請公布2009/0305370 ;美國專利申請公布2010/0221802 ;美國專利申請公布2011/0097773 ;美國專利申請公布2011/0312044 ;和美國專利申請公布2011/0312043中；它們每個全文以引用方式并入本文。
[0130]提取發(fā)酵的例子如圖6所示。發(fā)酵液體培養(yǎng)基604可從發(fā)酵裝置600中連續(xù)或定期除去，并且將提取劑602加入發(fā)酵液體培養(yǎng)基604以獲得通過使發(fā)酵液體培養(yǎng)基與提取劑602接觸得到的雙相混合物605。將雙相混合物引入到容器610中，其中進行水相和有機相的分離以產(chǎn)生含醇的有機相615和水相612。提取劑602可為與水不混溶的有機溶劑或溶劑混合物。
[0131]通過提取劑提取產(chǎn)物醇可在從發(fā)酵液體培養(yǎng)基中移除微生物或不移除微生物的情況下進行。微生物可通過本領(lǐng)域已知的方法從發(fā)酵液體培養(yǎng)基中移除，所述方法包括但不限于過濾或離心。在一些實施例中，可將提取劑602在引入容器610之前加入分離容器中的發(fā)酵液體培養(yǎng)基604中。作為另外一種選擇，提取劑602可在引入容器610后接觸發(fā)酵液體培養(yǎng)基604以獲得雙相混合物605，其隨后被分離成有機相和水相。利用本領(lǐng)域已知的方法可將含醇的有機相615與雙相發(fā)酵液體培養(yǎng)基中的水相612分離，所述方法包括但不限于虹吸、潷析、離心、利用重力分離器、膜輔助的相分裂等等。
[0132]如圖6所示，可從發(fā)酵裝置600的發(fā)酵液體培養(yǎng)基下游中提取產(chǎn)物醇。作為另外一種選擇，兩相提取發(fā)酵方法可在發(fā)酵罐中以成批模式或連續(xù)模式就地進行。對于原位提取發(fā)酵，提取劑可在形成雙相發(fā)酵液體培養(yǎng)基的發(fā)酵開始時接觸發(fā)酵液體培養(yǎng)基。作為另外一種選擇，所述提取劑可以在當(dāng)所述微生物達到期望的生長量之后與所述發(fā)酵液體培養(yǎng)基接觸，其中所述生長量的達到可以通過測定培養(yǎng)物的光密度而確定。進一步地，所述提取劑可以在當(dāng)所述發(fā)酵液體培養(yǎng)基中的醇水平達到一個預(yù)先確定的水平時與所述發(fā)酵液體培養(yǎng)基接觸，例如在醇濃度達到有毒水平之前。在所述發(fā)酵培養(yǎng)基與所述提取劑接觸之后，產(chǎn)物醇分配至所述提取劑，降低了包含所述微生物的水相中的濃度，從而限制了生產(chǎn)微生物在抑制性的產(chǎn)物醇中的暴露。所使用的提取劑的體積依賴于多種因素，包括所述發(fā)酵液體培養(yǎng)基的體積，所述發(fā)酵罐的尺寸，產(chǎn)物醇在所述提取劑中的分配系數(shù)，以及發(fā)酵模式的選擇，如下所述。
[0133]在就地提取發(fā)酵的連續(xù)模式中，在一個實施例中，提取劑602可引入到發(fā)酵裝置600中以在其內(nèi)獲得雙相混合物605，其中含醇有機相流615和水相流612直接從發(fā)酵裝置600離開。在另一個實施例中，發(fā)酵液體培養(yǎng)基與含醇的提取劑的混合物從發(fā)酵裝置600中去除，并且含醇的有機相隨后與水相分離。發(fā)酵液體培養(yǎng)基可再循環(huán)到發(fā)酵裝置600中或可用新鮮液體培養(yǎng)基替換。隨后處理提取劑以回收產(chǎn)物醇，并且然后可將提取劑再循環(huán)返回發(fā)酵裝置600，用于進一步提取產(chǎn)物醇。作為另外一種選擇，可持續(xù)地將新鮮的提取劑加入至發(fā)酵裝置600中，以替換被移除的提取劑。在就地提取發(fā)酵的分批模式中，將一定體積的提取劑加入到發(fā)酵罐中以形成兩相混合物且提取劑在該過程期間不被除去。
[0134]在用上述方法將發(fā)酵液體培養(yǎng)基與提取劑分離之后，所述發(fā)酵液體培養(yǎng)基可放入發(fā)酵裝置600中回收利用，或被丟棄，或進行取出任何殘余的產(chǎn)物醇的處理。在發(fā)酵液體培養(yǎng)基與提取劑分離之后，水相612分流成進料流614和循環(huán)流618。循環(huán)流618將發(fā)酵液體培養(yǎng)基的一部分返回到發(fā)酵裝置600中。相似地，如果微生物在接觸提取劑之前從發(fā)酵液體培養(yǎng)基中移出，分離的微生物也可再循環(huán)到發(fā)酵裝置600中。將進料流614引入啤酒塔620以回收產(chǎn)物醇。
[0135]在從發(fā)酵液體培養(yǎng)基中提取產(chǎn)物醇后，從含醇有機相615中回收產(chǎn)物醇。含醇有機相615通常包含提取劑、水、產(chǎn)物醇、以及任選地不可冷凝氣體。含醇有機相615還可任選地包括具有足夠的溶解度以分配到提取相中的發(fā)酵副嚴物。
[0136]從含醇有機相中回收產(chǎn)物醇可利用本領(lǐng)域已知的方法完成，所述方法包括但不限于蒸餾、樹脂吸附、通過分子篩分離以及全蒸發(fā)等。圖6的示例性系統(tǒng)包括蒸餾和潷析的組合以從含醇有機相615中回收產(chǎn)物醇。用于從含醇有機相615中回收產(chǎn)物醇的蒸餾涉及使用至少兩個蒸餾塔:溶劑塔630和醇(例如丁醇)塔660。溶劑塔630與潷析組合，實現(xiàn)任何不可冷凝氣體(如二氧化碳)和產(chǎn)物醇與提取劑和水的分離。
[0137]具體地，含醇有機相615在溶劑塔630中蒸餾以提供包括水、產(chǎn)物醇和不可冷凝氣體(如果進料中存在的話)的富含產(chǎn)物醇的塔頂蒸氣流635和包括提取劑和水且基本上不含產(chǎn)物醇的富含溶劑的液相塔底流632。在一些實施例中，但是回收的提取劑流632可循環(huán)到提取的發(fā)酵工藝中。例如，回收的提取劑流632可用作接觸發(fā)酵液體培養(yǎng)基604的提取劑 602。
[0138]塔頂蒸氣流635可包括至多約65重量％的產(chǎn)物醇和最少約30重量％的水。在一些實施例中，塔頂蒸氣流包括約65重量％的產(chǎn)物醇和至少約32重量％的水，在另一個實施例中約60重量％的產(chǎn)物醇和至少約35重量％的水，在另一個實施例中約55重量％的產(chǎn)物醇和至少約40重量％的水，并且在另一個實施例中約50重量％至約55重量％的產(chǎn)物醇和約45重量％至約50重量％的水。在一些實施例中，塔頂蒸氣流635中的提取劑量小于2重量％。在一些實施例中，塔頂蒸氣流635可在冷凝器內(nèi)冷卻并冷凝，并且在混合器640中與分別來自啤酒塔620和塔660的冷凝的塔頂蒸氣流625和662混合?；旌狭?45可在潷析器650中潷出成富含醇的液相和貧含醇的液體水相。例如，液體醇相可包括小于約30重量％的水，或約20重量％至約30重量％的水，或約16重量％至約30重量％的水，或約10重量％至約20重量％的水，并且還可包括小于約0.001重量％的來自溶劑塔630塔頂?shù)臍堄嗵崛?。液體水相可包括小于約10重量％的產(chǎn)物醇，或在一些實施例中，包括約3至約10重量％的產(chǎn)物醇。來自潷析器650的液體水相的全部或一部分可作為回流物流652返回到溶劑塔630。來自潷析器650的富含醇的液相流655可被分流，一部分作為回流654返回到溶劑塔630而剩余部分658進入塔660。塔660影響產(chǎn)物醇和水的分離并提供產(chǎn)物醇塔底流665，其基本上是100重量％的產(chǎn)物醇并且基本上不含水。塔頂蒸氣流662包含產(chǎn)物醇和水,例如約67重量％的產(chǎn)物醇和約33重量％的水，例如60重量％的產(chǎn)物醇和約40重量％的水,或例如55重量％的產(chǎn)物醇和約45重量％的水。在一些實施例中，塔頂蒸氣流662可在冷凝器中冷凝并借助混合器640返回到潷析器650。
[0139]在發(fā)酵培養(yǎng)基與提取劑分離之后，將水相進料流614引入到啤酒塔620中以提供包括水、產(chǎn)物醇和不可冷凝氣體(如果存在于進料中)的富含產(chǎn)物醇的塔頂蒸氣流625和貧含產(chǎn)物醇的啤酒塔底液體流622。啤酒塔底流622包括諸如酒糟和稀釜餾物的副產(chǎn)物。
[0140]由于啤酒塔副產(chǎn)物具有作為原料的價值，因此希望將這些副產(chǎn)物的全部或一部分進一步加工成下列中的一種或多種而非把啤酒塔底物作為垃圾丟棄:DDG、WDG、干酒糟可溶物(DDS)、⑶S、DDGS、玉米油、和/或C0FA。在圖6的實施例中，啤酒塔底流622被進一步加工以生產(chǎn)DDGS697。為此，將啤酒塔底流622引入到分離器670中，所述分離器可為諸如離心機和壓濾機的機械分離器，用于將啤酒塔底物的谷物固體675與主要包括水的稀釜餾物分離開。稀釜餾物的一部分672'可再循環(huán)到引入發(fā)酵裝置600的進料中。殘留的稀釜餾物672可通過在蒸發(fā)系統(tǒng)680中蒸發(fā)大量來自其的水被濃縮成糖漿685。在一些實施例中，蒸發(fā)系統(tǒng)680從稀釜餾物672中蒸發(fā)水，使得糖漿685中的水重量濃度為約40%至約65%。在一些實施例中，糖漿68 5中的水重量濃度為約45%至約60%。在一些實施例中，稀釜餾物672中水的重量濃度為約85%至約95%，并且在一些實施例中，稀釜餾物672中水的重量濃度為約90%。糖漿685隨后可在混合器690中與谷物固體675混合，谷物與糖漿的混合流692接著可在烘干機695中干燥以產(chǎn)生DDGS697。
[0141]圖7示出了本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的另一個實施例?？梢夯弦援a(chǎn)生液化醪(或原料漿液)，其包含不溶解的固體和可發(fā)酵糖。液化醪可進入固體分離裝置710中形成濕餅715，其包含不溶解的固體和溶解的可發(fā)酵糖的澄清溶液(例如稀醪液)712。不溶解固體可通過多種裝置，包括但不限于臥式螺旋-碟式離心、三相臥螺離心、盤疊式離心、過濾離心、潷析器離心、過濾、真空過濾、帶式過濾器、壓濾、使用篩網(wǎng)的過濾、篩分、柵濾、多孔柵濾、浮選、水力旋流器、壓濾器、螺旋壓榨器、重力沉降器、渦旋分離器、或它們的組合從液化醪(或原料漿液)中分離。濕餅715可用固體洗滌裝置730處理以從濕餅715中回收可發(fā)酵糖。形成洗滌過的濕餅735并且可用烘干機780處理以產(chǎn)生DDGS。
[0142]可將稀醪液712、微生物、和提取劑加入發(fā)酵裝置700，其中醪通過微生物發(fā)酵產(chǎn)生雙相流705。雙相流705可經(jīng)提取塔720處理以產(chǎn)生蒸氣流722和塔底流725。蒸氣流722可被送至醇回收裝置790以回收產(chǎn)物醇。塔底流725可經(jīng)提取分離裝置760處理以將流分離成稀釜餾物765和提取劑。在一些實施例中，回收的提取劑可再循環(huán)到發(fā)酵裝置700中。稀釜餾物308與在發(fā)酵之前除去的大部分固體可通過蒸發(fā)系統(tǒng)770的蒸發(fā)進行濃縮，形成糖漿775。濕餅735可在烘干機780中與糖漿775混合以產(chǎn)生DDGS。
[0143]圖8示出了如圖7所示方法的改型，其中提取劑是來源于油(例如玉米油)的脂肪酸?？商峁セ呋瘎┮源龠M脂肪酸和產(chǎn)物醇(例如丁醇)之間的化學(xué)反應(yīng)以形成脂肪酸酯。酶(例如脂肪酶)可與微生物、稀醪液812、和提取劑一起加入發(fā)酵裝置800，使得發(fā)酵期間產(chǎn)生的一部分產(chǎn)物醇可化學(xué)多價螯合成脂肪酸酯(例如脂肪酸丁酯)。發(fā)酵排放805可含有一些產(chǎn)物醇，其可在啤酒塔820中回收。雙相塔底流825可含有酯產(chǎn)物并且這可在提取分離裝置840中分離以形成脂肪酸酯流842和稀釜餾物845。在一些實施例中，稀釜餾物845可包含酯，并且當(dāng)在蒸發(fā)系統(tǒng)850中蒸發(fā)時，酯可以流852回收。在流842和852中包含的混合脂肪酸酯可在水解器860中進行化學(xué)處理以將脂肪酸酯轉(zhuǎn)化成脂肪酸和產(chǎn)物醇。來自水解器860的雙相流865可經(jīng)提取塔870處理以回收產(chǎn)物醇。提取塔870的塔底包括脂肪酸，其可再循環(huán)到發(fā)酵裝置800中。[0144]本文所述方法可利用的提取劑包括例如有機溶劑。在一些實施例中，提取劑可為與水不混溶的有機溶劑。例如，提取劑如C7-C22脂肪醇、C7-C22脂肪酸、C7-C22脂肪酸酯、C7-C22脂肪醛X7-C22脂肪酰胺、以及它們的混合物可用于本文所述方法。在一些實施例中，提取劑可選自C12-C22脂肪醇、C12-C22脂肪酸、C12-C22脂肪酸酯、C12-C22脂肪醛、C12-C22脂肪酰胺、以及它們的混合物。在一些實施例中，提取劑可包括選自(:12-(:22脂肪醇、(:12-(:22脂肪酸、C12-C22脂肪酸酯、C12-C22脂肪醛、C12-C22脂肪酰胺、以及它們的混合物的第一提取劑。和選自C7-C11脂肪醇X7-C11脂肪酸X7-C11脂肪酸酯、C7至C11脂肪醛、以及它們的混合物的第二提取劑。在一些實施例中，提取劑可為羧酸。提取劑附加例子包括油醇、二十二醇、鯨蠟醇、月桂醇、十四烷基醇、硬脂醇、油酸、月桂酸、肉豆蘧酸、硬脂酸、肉豆蘧酸甲酯、油酸甲酯、月桂醛、1-壬醇、1-癸醇、1-十一烷醇、2-十一烷基醇、1-壬醛、以及它們的混合物。
[0145]使用提取發(fā)酵從發(fā)酵液體培養(yǎng)基中生產(chǎn)并回收產(chǎn)物醇的方法描述于美國專利申請公布2009/0305370 ;美國專利申請公布2010/0221802 ;美國專利申請公布2011/0097773 ;美國專利申請公布2011/0312044 ;和美國專利申請公布2011/0312043 ；美國專利申請公布2010/0143992 ;美國專利申請公布2010/0143993 ;美國專利申請公布2010/0143994 ;和美國專利申請公布2010/0143995中；它們每個全文以引用方式并入本文。
[0146]使用如本文所述的提取發(fā)酵，提取劑(例如脂肪酸、C0FA、脂肪酸酯)或油可存在于酒糟共產(chǎn)物中。在一些實施例中，提取劑和/油可從酒糟共產(chǎn)物中移除。例如，使用機械裝置如螺桿式(壓縮機)或離心機或化學(xué)手段如利用己烷或醇(例如丁醇)的提取、利用過氧化氫處理、離子交換、或蒸餾可從酒糟共產(chǎn)物中移除提取劑和/油。移除提取劑和/油可通過降低酒糟共產(chǎn)物的脂肪含量并提高其蛋白含量來改善酒糟共產(chǎn)物的質(zhì)量。
[0147]在本文所述方法和系統(tǒng)中產(chǎn)生的多種流可經(jīng)進一步加工以生成共產(chǎn)物如DDGS或脂肪酸酯。共產(chǎn)物可通過從流中回收副產(chǎn)物或通過合并并混合多個流來形成。例如，可使用溶劑以從稀釜餾物流或濕餅中提取脂肪酸酯?；谌軇┑奶崛∠到y(tǒng)描述于美國專利申請公布2010/0092603中，其教導(dǎo)以引用方式并入本文。
[0148]在脂肪酸酯的溶劑提取的一些實施例中，可從完整釜餾物(“分離固體”)中分離固體，因為所述流將包含在未組合副產(chǎn)物流中最大部分的脂肪酸酯。然后可將這些分離的固體進料于提取器并用溶劑洗滌。在一些實施例中，翻轉(zhuǎn)分離固體至少一次以確保分離固體的所有側(cè)面受到溶劑洗滌。洗滌之后，所得到的脂質(zhì)和溶劑的混合物(稱為油水混合物)被收集，用于從所述溶劑分離提取的脂質(zhì)。例如可將所得脂質(zhì)和溶劑的混合物沉淀到分隔體中進行進一步加工。在提取過程中，隨著溶劑洗遍上述分離的固體，溶劑不僅將脂質(zhì)帶入溶液中，它還富集了細小的固體顆粒。這些“粉末”在油水混合物中一般是不合乎期望的雜質(zhì)，并且在一些實施例中，所述油水混合物可通過一種將所述粉末從油水混合物分離的裝置，從提取器或分離器中排出。
[0149]為了分離油水混合物中包含的脂質(zhì)和溶劑，所述油水混合物可經(jīng)受蒸餾步驟。在該步驟中，油水混合物可通過例如蒸發(fā)器被處理，蒸發(fā)器將油水混合物加熱至高至足以導(dǎo)致所述溶劑的蒸發(fā)，但不夠高至不利地影響所提取的脂質(zhì)或使其蒸發(fā)的溫度。隨著溶劑的蒸發(fā)，其可被收集，例如在冷凝器中，并被循環(huán)用于將來使用。從油水混合物中分離溶劑產(chǎn)生粗脂質(zhì)原液，可進一步將其加工以分離水、脂肪酸酯(例如脂肪酸異丁酯)、脂肪酸和甘油三酯。
[0150]在脂質(zhì)的提取之后，固體可從提取器中轉(zhuǎn)出，并經(jīng)受汽提過程從而移除殘余的溶劑。殘余的溶劑的回收對于工藝的經(jīng)濟性是重要的。在一些實施例中，濕的固體可在汽密環(huán)境中被輸送以保存和收集隨著濕的固體被輸送至脫溶劑裝置中而從所述濕的固體瞬時蒸發(fā)的溶劑。當(dāng)固體進入除溶劑器時，可加熱它們以蒸發(fā)并移除殘余溶劑。為了加熱所述固體，所述除溶劑器可包括用于將固體分配到一個或多個托盤上的機構(gòu)，并且可直接加熱該固體，例如通過直接接觸熱空氣或熱蒸汽來加熱，或間接地進行加熱，例如通過加熱輸送固體的托盤來加熱。為了有利于將固體從一個托盤轉(zhuǎn)移至另一個，裝載有固體的托盤可包括開口，所述開口使得固體能夠通過一個托盤進入下一個。任選地，固體可以從脫溶劑裝置被轉(zhuǎn)運至混合器，在被 轉(zhuǎn)運進干燥器之前，固體在所述混合器中與其它副產(chǎn)物混合。在該例子中，固體被進料至脫溶劑裝置中，所述固體在其中與蒸汽接觸。在一些實施例中，蒸汽和固體在脫溶劑裝置中的流動可以是反向的。固體然后可排出除溶劑器并且可進料到烘干機或任選地混合器中，其中可混合多個副產(chǎn)物。可冷凝排出除溶劑器的蒸氣并任選地與油水混合物混合，然后進料到潷析器中。從潷析器出來的富含水的相可被進料至蒸餾塔，己烷在其中從富含水的流除去。在一些實施例中，耗盡了己烷的富水流流出蒸餾塔底部并且可再循環(huán)用于發(fā)酵工序，例如它可用于與碾磨過的玉米固體形成漿液。在一些實施例中，塔頂和塔底產(chǎn)物可再循環(huán)用于發(fā)酵工序。例如，富含脂質(zhì)的底部沉積物可被添加至水解器的進料中。塔頂餾出物可被例如冷凝并進料至潷析器。從該潷析器出來的富含己烷的流可任選地被用作進料至提取器的溶劑的部分。從該潷析器出來的富含水的相可被進料至將己烷從水反提取出來的塔中。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員可理解的，本發(fā)明的方法可以多種方式被調(diào)整以優(yōu)化用于生產(chǎn)醇如丁醇的發(fā)酵工序。
[0151]在一些實施例中，共產(chǎn)物可來源于發(fā)酵工序中使用的醪。例如，如果使用玉米作為原料，玉米油可與醪分離并且這種玉米油包含甘油三酯、脂肪酸、甘油二酯、甘油單酯、磷月旨、和抗氧化劑如生育酚。在一些實施例中，玉米油可用作動物飼料成分，這是因為它的高甘油三酯含量是代謝能的來源。此外，玉米油中的天然抗氧化劑提供維生素E來源并減少酸敗。
[0152]所述玉米油可任選地以不同比率被加到其它共產(chǎn)物中，并且因此例如能夠產(chǎn)生在所得共產(chǎn)物中不同量的甘油三酯。以這種方式，所得到的共產(chǎn)物的脂肪含量可被控制為例如產(chǎn)生低脂肪、高蛋白的動物飼料，所述動物飼料與高脂肪的產(chǎn)品相比將更適合奶牛的需求。
[0153]在一些實施例中，分離自醪的粗制玉米油可被進一步加工成食品工業(yè)用或消費者直接使用的食用油。例如，粗制玉米油可被進一步加工，通過脫膠以除去磷脂、堿精制以中和游離脂肪酸、脫色以除去發(fā)色體和痕量元素、冬化以除去蠟、并且除臭，生產(chǎn)精制玉米油(參見例如 Corn oil,第 5 版，Corn Refiners Association, Washington, D.C., 2006) ? 精制玉米油可例如被食品制造商用于生產(chǎn)食物產(chǎn)品。通過堿精制除去的游離脂肪酸可用作皂腳，并且從冬化步驟中除去的蠟可用于動物飼料。
[0154]在一些實施例中，植物油如玉米油可用作原料以生產(chǎn)提取發(fā)酵的提取劑。例如，來源于生物質(zhì)的油可轉(zhuǎn)化成提取劑，其可用于以去除產(chǎn)物醇如來自發(fā)酵液體培養(yǎng)基的丁醇。可將油中的甘油酯化學(xué)或酶促轉(zhuǎn)化成反應(yīng)產(chǎn)物諸如脂肪酸、脂肪醇、脂肪酰胺、脂肪酸烷基酯、脂肪酸乙二醇酯、和羥基化甘油三酯、或它們的混合物，它們可用作發(fā)酵產(chǎn)物提取劑。以玉米油為例，玉米油甘油三酯可與堿如氫氧化銨或氫氧化鈉反應(yīng)以獲得脂肪酰胺、脂肪酸、和甘油。這些脂肪酰胺、脂肪酸、或它們的混合物可用作提取劑。在一些實施例中，植物油如玉米油可被酶如脂肪酶水解以形成脂肪酸(例如玉米油脂肪酸)。從生物質(zhì)提取提取劑的方法在美國專利申請公布2011/0312044和PCT國際公布W02011/159998中有所描述，它們以引用方式并入本文。
[0155]在一些實施例中，玉米油也可用于樹脂、塑料、聚合物、和潤滑劑的制造，并且也可被制藥工業(yè)用作藥物制劑的成分。玉米油也可用于產(chǎn)品如印刷墨、漆和清漆、皂、以及紡織品的制造。
[0156]在一些實施例中 ，玉米油也可用作生物柴油或可再生柴油的原料。在一些實施例中，植物油或植物油的組合也可用作生物柴油或可再生柴油的原料。植物油包括例如低芥酸菜子油、蓖麻油、玉米油、霍霍巴油、卡蘭加油、印度紫荊木(mahua)油、亞麻籽油、大豆油、棕櫚油、花生油、油菜籽油、大米油、紅花油、和向日葵油。生物柴油可來源于植物油與醇甲醇、乙醇、和丁醇的酯交換或酯化。例如，生物柴油可通過酸催化、堿催化、或酶催化的酯交換或酯化(例如植物油來源的甘油三酯的酯交換或植物油來源的游離脂肪酸的酯化)產(chǎn)生。無機酸如硫酸、鹽酸、和磷酸，有機酸如甲苯磺酸和萘磺酸，或固酸如Amberlysf磺化
聚苯乙烯樹脂、或沸石可用作酸水解的酯交換或酯化的催化劑。堿如氫氧化鉀、甲醇鉀、氫氧化鈉、甲醇鈉、或氫氧化鈣可用作堿催化的酯交換或酯化的催化劑。在一些實施例中，生物柴油可通過集成方法生產(chǎn)，例如通過酸催化的游離脂肪酸酯化并后接堿催化的甘油三酯酯交換來生產(chǎn)。
[0157]酶如脂肪酶或酯酶可用于催化酯交換或酯化反應(yīng)。脂肪酶可來源于細菌或真菌，例如假單胞菌屬(Pseudomonas)、嗜熱真菌屬(Thermomyces)、伯克霍爾德氏菌屬(Burkholderia)、假絲酵母屬(Candida)、和根毛霉屬(Rhizomucor)。在一些實施例中，月旨肪酶可來源于突光假單胞菌(Pseudomonas fluorescens)、洋蔥假單胞菌(Pseudomonascepacia)、米黑根毛霉(Rhizomucor miehei)、洋蔥伯克霍爾德氏菌(Burkholderiacepacia)、綿毛嗜熱絲抱菌(Thermomyces lanuginosa)、或南極假絲酵母(CandidaAntarctica)。在一些實施例中，該酶可固定在可溶解的或不溶解的載體上。酶的固定化可使用多種技術(shù)進行，包括I)通過共價支撐、物理吸附、靜電結(jié)合、或親和結(jié)合，使酶結(jié)合到多孔的或非多孔的載體支撐物上；2)與雙官能或多官能的試劑交聯(lián)；3)包裹在凝膠基質(zhì)、聚合物、乳劑、或某些形式的膜中；和4)任何這些方法的組合。在一些實施例中，可將脂肪酶固定在例如丙烯酸類樹脂、二氧化硅、或小珠(例如聚甲基丙烯酸酯小珠)上。在一些實施例中，脂肪酶可為可溶解的。
[0158]用于生產(chǎn)生物柴油的反應(yīng)器構(gòu)型包括例如分批攪拌槽反應(yīng)器、連續(xù)攪拌槽反應(yīng)器、填料床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器、膨脹床反應(yīng)器、和分置式膜反應(yīng)器。
[0159]在一些實施例中，本文所述生物柴油可包含一種或多種以下的脂肪酸烷基酯(FAAE):脂肪酸甲酯(FAME)、脂肪酸乙酯(FAEE)、和脂肪酸丁酯(FABE)。在一些實施例中，本文所述生物柴油可包含一種或多種以下物質(zhì):肉豆蘧酸酯、棕櫚酸酯、硬脂酸酯、油酸酯、亞油酸酯、亞麻酸酯、花生酸酯、和二十二烷酸酯。
[0160]在一些實施例中，提取劑副產(chǎn)物可被全部或部分地用作動物飼料副產(chǎn)物的組分，或其可被用作生物柴油或可再生柴油的原料。在一些實施例中，來自發(fā)酵工序的油可通過蒸發(fā)回收。這種非水性的組合物可包含脂肪酸酯(例如脂肪酸異丁酯)和脂肪酸，并且這種組合物(或流)可被進料至水解器以回收異丁醇和脂肪酸。在另一個實施例中，這種流可被用作生物柴油生產(chǎn)的原料。
[0161]在一些實施例中，本文所述的生物柴油符合美國材料與試驗協(xié)會(ASTM)D6751的規(guī)格。在一些實施例中，本文所述的生物柴油符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN14214的規(guī)格。
[0162]在一些實施例中，組合物可包含至少2%生物柴油，至少5%的生物柴油，至少10%的生物柴油，至少20%的生物柴油，至少30%的生物柴油，至少40%的生物柴油，至少50%的生物柴油，至少60%的生物柴油，至少70%的生物柴油，至少80%的生物柴油，至少90%的生物柴油，或100%的生物柴油。
[0163]在一些實施例中，本文所述的生物柴油可與石油基柴油燃料共混以形成生物柴油共混物。在一些實施例中，生物柴油共混物可包含按體積計至少2 %的生物柴油，按體積計至少3 %的生物柴油，按體積計至少4 %的生物柴油，按體積計至少5 %的生物柴油，按體積計至少6 %的生物柴油，按體積計至少7 %的生物柴油，按體積計至少8 %的生物柴油，按體積計至少9 %的生物柴油，按體積計至少10 %的生物柴油，按體積計至少11 %的生物柴油，按體積計至少12%的生物柴油，按體積計至少13%的生物柴油，按體積計至少14%的生物柴油，按體積計至少15%的生物柴油，按體積計至少16%的生物柴油，按體積計至少17%的生物柴油，按體積計至少18%的生物柴油，按體積計至少19%的生物柴油，或按體積計至少20%的生物柴油。在一些實施例中，生物柴油共混物可包含按體積計至多約20%的生物柴油。
[0164]生物柴油生產(chǎn)副產(chǎn)物是甘油。此外，甘油也可為從植物油和發(fā)酵工序中生產(chǎn)提取劑的副產(chǎn)物。生物柴油的原料可通過包含COFA的流與甘油的反應(yīng)生產(chǎn)?？赏ㄟ^無機強酸如硫酸或固酸催化劑如Amberlyst?聚合物催化劑和離子交換樹脂催化反應(yīng)。通過從反應(yīng)物料中排出水可獲得高轉(zhuǎn)化率。反應(yīng)產(chǎn)物將含有甘油單酯、甘油二酯、和甘油三酯，它們的比例由反應(yīng)物的比率和反應(yīng)程度確定。甘油酯混合物可用于替代通常用于制造生物柴油的甘油三酯進料。在一些實施例中，甘油酯可用作表面活性劑或生物柴油的原料。
[0165] 在一些實施例中，固體可與醪分離并可包含甘油三酯和游離脂肪酸。這些固體(或流)可用作動物飼料，其或當(dāng)離心排放時回收或在干燥后回收。由于所述固體(或濕餅)具有可用的賴氨酸和過瘤胃非降解蛋白質(zhì)的高含量，其可以尤其適合作為反芻動物(例如，奶牛)的飼料。例如這些固體可為特定值的高蛋白、低脂肪飼料。在一些實施例中，這些固體可用作基料，即，可將其它副產(chǎn)物如糖漿加到固體中以形成產(chǎn)物，其可用作動物飼料。在一些實施例中，可將不同量的其它副產(chǎn)物加到固體中以調(diào)整所得產(chǎn)物的特性，從而符合某些動物種類的需要。
[0166]從全釜餾物分離的固體的組合物可包括例如粗蛋白、脂肪酸、和脂肪酸異丁酯。在一些實施例中，可使用這一組合物(或副產(chǎn)物)(濕的或干的)作為動物飼料，其中例如高蛋白(例如高賴氨酸)、低脂肪、和高纖維含量是期望的。在一些實施例中，可將脂肪加到這一組合物中，例如，如果期望高脂肪、低纖維的動物飼料，從另一個副產(chǎn)物流中加入脂肪。在一些實施例中，這種高脂肪、低纖維的動物飼料可被用于豬或家禽。在另一個實施例中，CDS的非水性組合物包括例如蛋白質(zhì)、脂肪和脂肪酸酯(例如脂肪酸異丁酯)以及其它液化的和懸浮的固體如鹽和碳水化合物。干的或濕的所述CDS組合物可被用作例如被期望具有蛋白、低脂肪、高礦物鹽的飼料組分的動物飼料。在一些實施例中，這種組合物可用作奶廠飼料的組分。在一些實施例中，WDG可包含蛋白、纖維、脂肪、和至多約70%的水分。在一些實施例中，DDGS可包含約10-12%的水分。
[0167]經(jīng)由發(fā)酵工序生產(chǎn)醇(例如丁醇)產(chǎn)生的不同流可以多種方式混合以產(chǎn)生多個共產(chǎn)物。例如，如果來自醪的粗制玉米油被用于產(chǎn)生將被用作提取劑的脂肪酸，并且脂質(zhì)處于其它目的通過蒸發(fā)器被提取，那么剩余的流可被合并和處理以產(chǎn)生包含粗蛋白、粗脂肪、甘油三酯、脂肪酸、和脂肪酸酯如脂肪酸異丁酯(酒糟共產(chǎn)物)的共產(chǎn)物。
[0168]在本發(fā)明的一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物(例如用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物)的粗蛋白含量可為至少約20% (酒糟共產(chǎn)物重量百分比)，至少約25%，至少約30%，至少約35 %,至少約40 %,至少約45 %,至少約50 %,至少約55 %,至少約60 %,至少約65 %,至少約70%，至少約75%，至少約80%，至少約85%，至少約90%，或至少約95%。在一些實施例中，粗蛋白含量為本文所公開的值的任何范圍，例如約20%至約95%，約25%至約95%，約30%至約95%，約40%至約95%，約50%至約95%，約20%至約80%，約30%至約80%，約40%至約80%，約50%至約80%，約20%至約50%，約30%至約50%，約20%至約45%，約25%至約45%，約30%至約45%，約20%至約40%，或約25%至約40%，約30%至約40%，約20%至約35%，約25%至約35%，或約30%至約35%。
[0169]在本 發(fā)明的一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物(例如用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物)的粗脂肪含量可小于約10% (酒糟共產(chǎn)物的重量百分比)，小于約9%，小于約8%，小于約7%，小于約6%，小于約5%，小于約4%，小于約3%，小于約2%，或小于約I %。在一些實施例中，粗脂肪含量為本文所公開的值的任何范圍，例如約1%至約10%，約2%至約10%，約3%至約10%，約4%至約10%，約5%至約10%，約I %至約8%，約2%至約8%，約3%至約8%，約4%至約8%，約1%至約5%，或約5%至約10%。
[0170]在本發(fā)明的一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物的脂肪酸含量可小于約10% (酒糟共產(chǎn)物的重量百分比)，小于約9%，小于約8%，小于約7%，小于約6%，小于約5%，小于約4%，小于約3 %，小于約2 %，或小于約I %。在一些實施例中，脂肪酸含量為本文所公開的值的任何范圍，例如約1%至約10%，約2%至約10%，約3%至約10%，約4%至約10%，約5%至約10%，約1%至約8%，約2%至約8%，約3%至約8%，約4%至約8%，約1%至約5%，或約5%至約10%。
[0171]在本發(fā)明的一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物的甘油三酯含量可小于約10%，小于約9%，小于約8%，小于約7%，小于約6%，小于約5%，小于約4%，小于約3%，小于約2%，或小于約1%。在一些實施例中，甘油三酯含量為本文所公開的值的任何范圍，例如約1%至約10%，約2%至約10%，約3%至約10%，約4%至約10%，約5%至約10%，約1%至約8%，約2%至約8%，約3%至約8%，約4%至約8%，約1%至約5%，或約5%至約10%。
[0172]在本發(fā)明的一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物的賴氨酸含量可小于約10% (酒糟共產(chǎn)物的重量百分比)，小于約9%，小于約8%，小于約7%，小于約6%，小于約5%，小于約4%，小于約3 %，小于約2 %，或小于約I %。在一些實施例中，賴氨酸含量為本文所公開的值的任何范圍，例如約I %至約10%，約2%至約10%，約3%至約10%，約4%至約10%，約5%至約10%，約1%至約8%，約2%至約8%，約3%至約8%，約4%至約8%，約1%至約5%，或約5%至約10%。
[0173]在本發(fā)明的一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物的脂肪酸酯含量可小于約10% (酒糟共產(chǎn)物的重量百分比)，小于約9%，小于約8%，小于約7%，小于約6%，小于約5%，小于約4%，小于約3%，小于約2%，或小于約1%。在一些實施例中，脂肪酸酯(例如脂肪酸異丁酯)含量為本文所公開的值的任何范圍，例如約I %至約10%，約2%至約10%，約3%至約10%，約4%至約10%，約5%至約10%，約1%至約8%，約2%至約8%，約3%至約8%，約4%至約8%，約1%至約5%，或約5%至約10%。
[0174]在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物(例如用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物)包含至少約20 %至約35 %的粗蛋白(酒糟共產(chǎn)物的重量百分比)，至少約I %至約20 %的粗脂肪，至少約O %至約5 %的甘油三酯，至少約4 %至約10 %的脂肪酸，和至少約2 %至約6 %的脂肪酸酯(例如脂肪酸異丁酯)。在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物包含約25%的粗蛋白，約10%的粗脂肪，約0.5%的甘油三酯，約6%的脂肪酸，和約4%的脂肪酸異丁酯。
[0175]在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物(例如用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物)可包含一種或多種以下物質(zhì):蛋白、脂肪、纖維、維生素、和礦物。在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物可補充以氨基酸、維生素、和礦物。例如酒糟共產(chǎn)物可補充以氨基酸如組氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、色氨酸、和纈氨酸以及其它氨基酸如丙氨酸、精氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺、半胱氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、羥賴氨酸、羥脯氨酸、羊毛硫氨酸、鳥氨酸、脯氨酸、絲氨酸、和酪氨酸。酒糟共產(chǎn)物可補充以礦物如氯化鈣、鈷、銅、氟、碘、鐵、鎂、錳、磷、鉀、硒、鈉、硫、和鋅。酒糟共產(chǎn)物可補充以維生素如維生素A、C、D、E、K、和B(硫胺素、核黃素、煙酸、泛酸、生物素、維生素B6、維生素B12和葉酸)。在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物可包含甘油三酯、脂肪酸、脂肪酸酯、和甘油。
[0176]在一些實施例中，可測量酒糟共產(chǎn)物的水分、蛋白、脂肪、纖維、和灰分含量(參見例如 WWW.aoac.0rg, www.foragetesting.0rg, www.aocs.0rg)。 在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物的含水量可使用分析方法如Association of AnalyticalCommunities (AOAC) 934.0UA0AC935.29、A0AC930.15、A0AC2001.12、和 National ForgaingTesting Association(NFTA) 2.2.2.5進行測量。在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物的蛋白質(zhì)含量可使用分析方法如A0AC990.03 和A0AC2001.11進行測量。在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物的脂肪含量可使用分析方法如A0AC2003.5、A0AC2003.06、A0AC920.39、AOAC954.02和AOAC945.16進行測量。在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物的纖維含量可使用分析方法如AOAC978.10，A0AC962.09 JPAmerican Oil Chemists’ Society(AOCS)Ba 6a_05進行測量。在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物的灰分含量可使用分析方法如A0AC942.05進行測量。
[0177]本發(fā)明的一些實施例涉及從乙醇或丁醇生產(chǎn)工藝中制備高價值動物飼料組分的方法，該方法包括向乙醇或丁醇生產(chǎn)工藝提供至少一種工藝進料流以優(yōu)化動物飼料市場的粗蛋白和粗脂肪含量。在一些實施例中，混合至少兩種工藝進料流以優(yōu)化動物飼料或動物飼料市場的粗蛋白和粗脂肪含量。在一些實施例中，混合至少三種工藝進料流以優(yōu)化動物飼料或動物飼料市場的粗蛋白和粗脂肪含量。
[0178]在一些實施例中，已經(jīng)優(yōu)化用于動物飼料組合物的酒糟共產(chǎn)物或生產(chǎn)用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物的方法以用于可利用的進料流類型。在一些實施例中，用于牛飼料市場動物飼料的酒糟共產(chǎn)物及生產(chǎn)用于牛飼料市場動物飼料的酒糟共產(chǎn)物的方法包括濕工藝進料流，例如WDGS或WDG。
[0179]在一些實施例中，涉及本發(fā)明的方法和組合物的動物飼料市場是牲畜飼料市場、反芻動物飼料市場、牛飼料市場、奶廠飼料市場、豬飼料市場、山羊飼料市場、綿羊飼料市場、家禽飼料市場、馬飼料市場、水產(chǎn)養(yǎng)殖飼料市場、家養(yǎng)寵物飼料市場、或它們的任何組合。在一些實施例中，涉及本發(fā)明的方法和組合物的動物飼料是牲畜飼料、反芻動物飼料、牛飼料、奶廠飼料(例如奶牛飼料)、豬飼料、山羊飼料、綿羊飼料、家禽飼料、馬飼料、水產(chǎn)養(yǎng)殖飼料、家養(yǎng)寵物飼料、或它們的任何組合。
[0180]在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物包含如表6所述的脂肪和蛋白含量(例如DCP1、DCP2、或DCP3)、或基本上類似于如表6所述的脂肪和蛋白含量。在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物包含如表6所述的脂肪、蛋白和脂質(zhì)含量(例如00?1、00?2、或00?3)、或基本上類似于如表6所述的脂肪和蛋白含量。在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物包含如表6所述的脂肪、蛋白、脂質(zhì)和賴氨酸含量(例如DCP1、DCP2、或DCP3)、或基本上類似于如表6所述的脂肪和蛋白含量。
[0181]在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物包含表6中的DCPl的脂肪和蛋白含量、或基本上類似于表6中的DCPl的脂肪和蛋白含量，該酒糟共產(chǎn)物具有牛飼料、奶廠飼料(例如奶牛飼料)、或豬飼料、或牛飼料市場、奶廠飼料市場(例如奶廠飼料市場)、或豬飼料市場的營養(yǎng)物特征。在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物包含表6中的DCPl的脂肪、蛋白和脂質(zhì)含量、或基本上類似于表6中的DCPl的脂肪、蛋白和脂質(zhì)含量，該酒糟共產(chǎn)物具有牛飼料、奶廠飼料(例如奶牛飼料)、或豬飼料、或牛飼料市場、奶廠飼料市場(例如奶廠飼料市場)、或豬飼料市場的營養(yǎng)物特征。在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物包含表6中的DCPl的脂肪、蛋白、脂質(zhì)和賴氨酸含量、或基本上類似于表6中的DCPl的脂肪、蛋白、脂質(zhì)和賴氨酸含量，該酒糟共產(chǎn)物具有牛飼料、奶廠飼料(例如奶牛飼料)、或豬飼料、或牛飼料市場、奶廠飼料市場(例如奶廠飼料市場)、或豬飼料市場的營養(yǎng)物特征。
[0182]在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物包含表6中的DCP2的脂肪和蛋白含量、或基本上類似于表6中的DCP2的脂肪和蛋白含量，該酒糟共產(chǎn)物具有牛飼料、奶廠飼料(例如奶牛飼料)、或牛飼料市場、奶廠飼料市場(例如奶廠飼料市場)的營養(yǎng)物特征。在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物包含表6中的 DCP2的脂肪、蛋白和脂質(zhì)含量、或基本上類似于表6中的DCP2的脂肪、蛋白和脂質(zhì)含量，該酒糟共產(chǎn)物具有牛飼料、奶廠飼料(例如奶牛飼料)、或牛飼料市場、奶廠飼料市場(例如奶廠飼料市場的營養(yǎng)物特征。在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物包含表6中的DCP2的脂肪、蛋白、脂質(zhì)和賴氨酸含量、或基本上類似于表6中的DCP2的脂肪、蛋白、脂質(zhì)和賴氨酸含量，該酒糟共產(chǎn)物具有牛飼料、奶廠飼料(例如奶牛飼料)、或牛飼料市場、奶廠飼料市場(例如奶廠飼料市場)的營養(yǎng)物特征。
[0183] 在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物包含表6中的DCP3的脂肪和蛋白含量、或基本上類似于表6中的DCP3的脂肪和蛋白含量，該酒糟共產(chǎn)物具有牛飼料、奶廠飼料(例如奶牛飼料)、豬飼料、或家禽飼料(例如雞飼料)、或牛飼料市場、奶廠飼料市場(例如奶廠飼料市場)、豬飼料市場、或家禽飼料市場(例如雞飼料市場)的營養(yǎng)物特征。在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物包含表6中的DCP3的脂肪、蛋白、和脂質(zhì)含量、或基本上類似于表6中的DCP3的脂肪、蛋白、和脂質(zhì)含量，該酒糟共產(chǎn)物具有牛飼料、奶廠飼料(例如奶牛飼料)、豬飼料、或家禽飼料(例如雞飼料)、或牛飼料市場、奶廠飼料市場(例如奶廠飼料市場)、豬飼料市場、或家禽飼料市場(例如雞飼料市場)的營養(yǎng)物特征。在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物包含表6中的DCP3的脂肪、蛋白、脂質(zhì)和賴氨酸含量、或基本上類似于表6中的DCP3的脂肪、蛋白、脂質(zhì)和賴氨酸含量，該酒糟共產(chǎn)物具有牛飼料、奶廠飼料(例如奶牛飼料)、豬飼料、或家禽飼料(例如雞飼料)、或牛飼料市場、奶廠飼料市場(例如奶廠飼料市場)、豬飼料市場、或家禽飼料市場(例如雞飼料市場)的營養(yǎng)物特征。
[0184]在一些實施例中，本發(fā)明的方法還包括向酒糟共產(chǎn)物(例如用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物)組合物補充一種或多種附加組分。在一些實施例中，附加組分是營養(yǎng)物、風(fēng)味增強劑、消化刺激劑、或顏色增強劑。在一些實施例中，本發(fā)明的方法還包括將至少一種進料流再循環(huán)到乙醇或丁醇生產(chǎn)工藝中。
[0185]在一些實施例中，用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物的蛋白含量補充以酵母細胞群，其中酵母細胞群提高用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物的蛋白含量。在一些實施例中，脂肪酸含量為包含用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物的動物飼料組合物提供附加的能量和營養(yǎng)物。在一些實施例中，在丁醇生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的丁醇用作丁醇生產(chǎn)工藝的至少一種進料流的溶劑洗劑。在一些實施例中，在醇生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的醇用作醇生產(chǎn)工藝的至少一種進料流的溶劑洗劑。在一些實施例中，第一進料流與第二進料流混合以產(chǎn)生用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物，其具有提高的貯存穩(wěn)定性。在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物(例如用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物)具有改善的顏色特征。
[0186]本發(fā)明的一些實施例涉及用于動物飼料組合物的酒糟共產(chǎn)物，其包含至少約25%的粗蛋白(組合物的重量百分比)。在一些實施例中，用于動物飼料組合物的酒糟共產(chǎn)物還包含小于約10%的粗脂肪。在一些實施例中，用于動物飼料組合物的酒糟共產(chǎn)物包含約7%的粗脂肪和至少13%的粗蛋白。在一些實施例中，用于動物飼料組合物的酒糟共產(chǎn)物還包含小于約10%的脂肪酸酯(例如脂肪酸異丁酯)。在一些實施例中，用于動物飼料組合物的酒糟共產(chǎn)物還包含小于約5%的賴氨酸。在一些實施例中，此類組合物具有動物飼料或動物飼料市場的營養(yǎng)物特征。
[0187]在一些實施例中，用于動物飼料組合物的酒糟共產(chǎn)物具有高含量脂肪酸并且具有豬或家禽飼料或豬或家禽飼料市場的營養(yǎng)物特征。在一些實施例中，用于動物飼料組合物的酒糟共產(chǎn)物具有高含量脂肪酸和纖維并具有營養(yǎng)物特征。[0188]在一些實施例中，在發(fā)酵前從醪中移出的固體工藝進料流(例如濕餅)具有高蛋白和低脂肪含量。在一些實施例中，包括此種進料流的用于動物飼料組合物的酒糟共產(chǎn)物具有奶廠飼料或奶廠飼料市場的營養(yǎng)物特征。
[0189]在一些實施例中，脂質(zhì)通過蒸發(fā)器產(chǎn)生并且脂肪酸被用于其它目的，并且約50重量％ (重量百分比)的來自醪的粗制玉米油和剩余的流被合并和處理，所得酒糟共產(chǎn)物可包含粗蛋白、粗脂肪、甘油三酯、脂肪酸、和脂肪酸酯。在一些實施例中，在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物包含至少約25 %至約31 %的粗蛋白，至少約6 %至約10 %的粗脂肪，至少約4 %至約8%的甘油三酯，至少約0%至約2%的脂肪酸，和至少約1%至約3%的脂肪酸酯(例如脂肪酸異丁酯)。在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物包含約28 %的粗蛋白，約8 %的粗脂肪，約6%的甘油三酯，約0.7%的脂肪酸，和約I %的脂肪酸酯(例如)。
[0190]在一些實施例中，混合分離自全釜餾物的固體和提取自醪的約50%的玉米油，并且所得酒糟共產(chǎn)物組合物可包含粗蛋白、粗脂肪、甘油三酯、脂肪酸、脂肪酸異丁酯、賴氨酸、NDFJP ADF。在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物包含至少約26%至約34%的粗蛋白，至少約15%至約25%的粗脂肪，至少約12%至約20%的甘油三酯，至少約1%至約2%的脂肪酸，至少約2%至約4%的脂肪酸酯(例如脂肪酸異丁酯)，至少約1%至約2%的賴氨酸，至少約11 %至約23%的NDF，和至少約5%至約11%的ADF。在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物可包含約29 %的粗蛋白，約21 %的粗脂肪，約16 %的甘油三酯，約I %的脂肪酸，約3 %的脂肪酸酯(例如脂肪酸異丁酯)，約I %的賴氨酸，約17%的NDF，和約8%的ADF。所述高脂肪、甘油三酯、和賴氨酸含量以及更低纖維含量的這種酒糟共產(chǎn)物可為豬和家禽期望的飼料。
[0191]在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物如DDGS可包含一種或多種以下物質(zhì):約20-35%的粗蛋白，約5-15 %的粗脂肪，約5-10 %的粗纖維，約0-10 %的灰分，約0-2 %的賴氨酸，約0-2%的精氨酸，約0-0.5%的色氨酸，約0-1 %的甲硫氨酸，和約0-1 %的磷。
[0192]在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物可進行壓實或粒化加工。例如，?；糜趧游镲暳系腄DGS可刺激飼料攝取(即，改善可口性)；改善營養(yǎng)物和堆積密度；并且改善耐久性、處理、和在給料斗中的流動性。?；木圃愎伯a(chǎn)物也可降低運輸成本。多個因素如DDGS的物理特性(例如粒度、密度和營養(yǎng)物(例如蛋白、脂肪、纖維、水分、油分)和粒料研磨操作(例如模頭規(guī)格、模頭速度、模頭幾何形狀、加工時間和溫度)均可對粒料質(zhì)量產(chǎn)生影響。在一些實施例中，?；圃愎伯a(chǎn)物的方法可包括調(diào)節(jié)模頭規(guī)格、模頭速度、模頭幾何形狀、加工時間、和加工溫度以改善酒糟共產(chǎn)物粒料的質(zhì)量。在一些實施例中，?；木圃愎伯a(chǎn)物可為球形、圓柱形、或立方形。
[0193]在一些實施例中，DDGS可進行進一步加工以分離纖維生產(chǎn)DDGS，其具有減少的纖維和提高的脂肪和蛋白含量。在一些實施例中，纖維可通過淘洗和/或篩分(參見例如Srinivasin 等人，Cereal Chem.83:324-330,2006)從 DDGS 中移除。從 DDGS 中移除的纖維可用于反芻動物飼料或用于生產(chǎn)纖維油、纖維凝膠、或木糖醇。纖維也可用作能量源。
[0194]在一些實施例中，本發(fā)明的共產(chǎn)物如DDGS可用于人消費。例如，DDGS可用作面粉補充劑，例如用于烘焙產(chǎn)品。DDGS也可用作農(nóng)業(yè)工業(yè)中的土壤補充劑，例如用作肥料。在一些實施例中，酒糟可用于經(jīng)由厭氧消化池生產(chǎn)生物氣(例如甲烷、CO2),并且生物氣可用作能量源，例如用于產(chǎn)熱和發(fā)電。在一些實施例中，?；木圃愎伯a(chǎn)物可用作燃料。例如，?；腄DGS可與煤混合，形成燃料共混物，其可用作能量源。[0195]在一些實施例中，包含可發(fā)酵糖的醪可進一步轉(zhuǎn)化成最終產(chǎn)物如高果糖的糖類。在其它實施例中，可發(fā)酵糖經(jīng)受發(fā)酵微生物的發(fā)酵。接觸步驟和發(fā)酵步驟可在相同的反應(yīng)容器中同時或依次進行。一般來講，發(fā)酵工序描述于The Alcohol Textbook，第3版，AReference for the Beverage,Fuel and Industrial Alcohol Industries, Jacques 等人編輯，(1999)Nottingham University Press, UK 中。
[0196]在一些實施例中，涉及本發(fā)明的丁醇生產(chǎn)工藝的丁醇收率為至少約lg/L，至少約2g/L，至少約3g/L，至少約4g/L，或至少約5g/L。在一些實施例中，丁醇收率可為本文公開值的任何范圍，例如約lg/L至約5g/L,約2g/L至約5g/L,約3g/L至約5g/L,約4g/L至約5g/L,約 lg/L 至約 4g/L,約 2g/L 至約 4g/L,約 3g/L 至約 4g/L,約 lg/L 至約 3g/L,約 2g/L至約3g/L,或約lg/L至約2g/L。
[0197]在一些實施例中，涉及本發(fā)明的醇生產(chǎn)工藝的醇收率為至少約lg/L，至少約2g/L,至少約3g/L，至少約4g/L，或至少約5g/L。在一些實施例中，丁醇收率可為本文公開值的任何范圍，例如約lg/L至約5g/L,約2g/L至約5g/L,約3g/L至約5g/L,約4g/L至約5g/L,約lg/L至約4g/L,約2g/L至約4g/L,約3g/L至約4g/L,約lg/L至約3g/L,約2g/L至約3g/L,或約lg/L至約2g/L。
[0198]本發(fā)明的其它實施例涉及減輕發(fā)酵污染物對用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物生產(chǎn)的影響的方法，該方法包括在發(fā)酵前分離醇或丁醇生產(chǎn)工藝的至少一種進料流。在一些實施例中，本發(fā)明涉及減少用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物的脂質(zhì)含量變化性的方法，該方法包括分離有助于用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物生產(chǎn)的醇或丁醇生產(chǎn)工藝的進料流，以及混合進料流以獲得受控的脂質(zhì)含量。在一些實施例中，本發(fā)明涉及提高用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物的甘油三酯含量的方法，該方法包括與特定用于動物飼料組合物的酒糟共產(chǎn)物的較低甘油三酯含量的進料流相比， 以提高的比率混合醇或丁醇生產(chǎn)工藝的較高甘油三酯含量的進料流。
[0199]在一些實施例中，本發(fā)明涉及減少用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物中的霉菌毒素污染的方法。霉菌毒素如黃曲霉素、單端孢霉烯如脫氧雪腐鐮孢烯醇(嘔吐毒素)和T-2毒素、煙曲霉毒素、玉米赤霉烯酮可存在于酒糟共產(chǎn)物中?？墒褂酶咝б合嗌V法(HPLC)、薄層色譜法、氣液相色譜法(GLC)、或酶聯(lián)免疫吸附測定(ELISA)(參見例如Neogen Corporation,Lansing, Ml)分析酒糟共產(chǎn)物中是否存在霉菌毒素。在一些實施例中，本發(fā)明涉及減少用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物中的霉菌毒素污染(包括分離有助于用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物生產(chǎn)的醇生產(chǎn)工藝的進料流)、測試霉菌毒素的進料流、和除去或純化具有潛在的霉菌毒素污染的進料流的方法。在一些實施例中，污染過的進料流可進行處理以消除污染。例如，霉菌毒素污染過的谷物可進行氨化處理。在一些實施例中，可將霉菌抑制劑加到酒糟共產(chǎn)物中。例如，可將霉菌抑制劑例如氨；有機酸如丙酸、山梨酸、苯甲酸、和乙酸，以及有機酸鹽如丙酸鈣和山梨酸鉀加到酒糟共產(chǎn)物中?？蓪⑽絼┎牧先缯惩梁突钚蕴考拥骄圃愎伯a(chǎn)物中以最小化霉菌毒素污染。霉菌毒素污染也可通過存在的酯來最小化，所述酯通過醇向酯的轉(zhuǎn)化產(chǎn)生。例如，本文所述方法通過用醇酯化脂肪酸產(chǎn)生醇酯(例如丁酯)。在一些實施例中，酒糟共產(chǎn)物可包含酯如丁酯作為最小化霉菌毒素污染的方法。
[0200]酵母細胞一般以IO4至IO12個活酵母計數(shù)/ml發(fā)酵液體培養(yǎng)基的量供應(yīng)。在一些實施例中，酵母細胞以IO7至IOltl個活酵母計數(shù)/ml發(fā)酵液體培養(yǎng)基的量供應(yīng)。除了發(fā)酵微生物(例如酵母)營養(yǎng)物外，發(fā)酵任選地還可包括酸和附加的酶。在一些實施例中，除了上述原材料之外，發(fā)酵液體培養(yǎng)基還將含有補充劑，包括但不限于維生素(例如生物素、葉酸、煙酸、核黃素)、輔因子、和大量與微量-營養(yǎng)物和鹽(例如、(NH4)2SO4 ；K2HP04 ；NaCl ；MgSO4 ；H3BO3 ；ZnCl2 ;和 CaCl2)。
[0201]不受理論的束縛，據(jù)信本文所述的方法連同任何醇生產(chǎn)微生物是有用的。醇生產(chǎn)微生物是本領(lǐng)域已知的。例如，甲烷通過甲烷氧化菌(例如，發(fā)孢甲基彎菌(Methylosinustrichosporium))的發(fā)酵性氧化產(chǎn)生甲醇，使甲醇(C1烷基醇)與羧酸和催化劑接觸可使所述羧酸與甲醇酯化形成所述羧酸的甲醇酯。酵母菌株CEN.PK113-7D(CBS8340, CentraalBuro voor Schimmelculture ；van Dijken 等人，Enzyme Microb.Techn0.26:706-714,2000)能夠產(chǎn)生乙醇，并且使乙醇接觸羧酸和能夠酯化羧酸與乙醇的催化劑形成乙酯。
[0202]產(chǎn)生醇的重組微生物也是本領(lǐng)域已知的(例如，Ohta等人，Appl.Environ.Microbiol.57:893-900,1991 ；Underwood 等人，Appl.Environ.Microbiol.68:1071-1081,2002 ；Shen 和 Liao, Metab.Eng.10:312-320,2008 ;Hahnai 等人，Appl.Environ.Microbiol.73:7814-7818, 2007 ;美國專利 5，514，583 ;美國專利 5，712，133 ；PCT 國際公布W01995/028476 ；FeIdmann 等人，Appl.Microbiol.Biotechnol.,38:354-361，1992 ；Zhang等人，Science267:240-243,1995 ;美國專利申請公布 2007/0031918 ;美國專利 7，223，575 ；美國專利7，741，119 ;美國專利申請公布2009/0203099 ;美國專利申請公布2009/0246846 ；和PCT國際公布公布W02010/075241，上述文獻以引用方式并入本文)。
[0203]如上所述，微生 物的代謝途徑可經(jīng)基因修飾以產(chǎn)生醇(例如丁醇)。例如，微生物可經(jīng)工程化以含有丁醇生物合成途徑或丁醇異構(gòu)體如1- 丁醇、2- 丁醇、或異丁醇的生物合成途徑。
[0204]在一些實施例中，生物合成途徑包含至少一種異源性多核苷酸，其編碼的多肽催化底物到產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化的生物合成途徑。在一些實施例中，每個底物到產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化的生物合成途徑由異源多核苷酸編碼的多肽催化。這些生物合成途徑也可經(jīng)修改以減少或去除非期望的代謝物，從而改善醇收率。
[0205]公開了微生物的醇生產(chǎn)，例如公開于美國專利申請公布2007/0092957 ；2007/0259410 ；2007/0292927 ；2008/0182308 ；2008/0274525 ；2009/0305363 ；和2009/0305370，它們每個全文以引用方式并入本文。
[0206]能夠產(chǎn)生丁醇的適合的重組微生物是本領(lǐng)域已知的，并且本文描述了某些能夠產(chǎn)生丁醇的適合的微生物。借助生物合成途徑生產(chǎn)丁醇的重組微生物可包括以下菌屬中的一種:梭菌屬(Clostridium)、發(fā)酵單胞菌屬(Zymomonas)、埃希氏菌屬(Escherichia)、沙門氏菌屬(Salmonella)、沙雷氏菌屬(Serratia)、歐文氏菌屬(Erwinia)、克雷伯氏菌屬(Klebsiella)、志賀氏菌屬(Shigella)、紅球菌屬(Rhodococcus)、假單胞菌屬(Pseudomonas)、芽抱桿菌屬(Bacillus)、乳桿菌屬(Lactobacillus)、腸球菌屬(Enterococcus)、產(chǎn)喊桿菌屬(Alcaligenes)、克雷伯氏菌屬(Klebsiella)、類芽胞桿菌屬(Paenibacillus)、節(jié)桿菌屬(Arthrobacter)、棒狀桿菌屬(Corynebacterium)、短桿菌屬(Brevibacterium)、裂殖酵母屬(Schizosaccharomyces)、克魯維酵母菌屬(Kluyveromyces)、耶氏酵母屬(Yarrowia)、畢赤酵母屬(Pichia)、接合酵母屬(Zygosaccharomyces)、德巴利酵母屬(Debaryomyces)、假絲酵母屬(Candida)、酒香酵母屬(Brettanomyces)、管囊酵母屬(Pachysolen)、漢遜酵母屬(Hansenula)、伊薩酵母屬(Issatchenkia)、絲抱酵母屬(Trichosporon)、Yamadazyma>或糖酵母屬(Saccharomyces)。在一些實施例中，重組微生物可選自大腸桿菌(Escherichia coli)、真養(yǎng)產(chǎn)喊桿菌(Alcaligenes eutrophus)、地衣芽抱桿菌(Bacillus lichenifonnis)、浸麻類芽抱桿菌(Paenibacillus macerans)、紅平紅球菌(Rhodococcus erythropolis) >紅串紅球菌(Pseudomonas putida)、植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum)、屎腸球菌(Enterococcus faecium)、鵓雞腸球菌(Enterococcus gallinarium)、幾腸球菌(Enterococcus faecalis)、枯草芽抱桿菌(Bacillus subtilis)、Candida sonorensis、Candida methanosorbosa、乳酸克魯維酵母(Kluyveromyces lactis)、馬克斯克魯維酵母(Kluyveromyces marxianus)、耐熱克魯維酵母(Kluyveromyces thermotolerans)、東方伊薩酵母(Issatchenkia orientalis)、漢遜德巴利酵母(Debaryomyces hansenii)、和啤酒糖酵母(Saccharomyces cerevisiae)。在一些實施例中，重組微生物是酵母。在一些實施例中，重組微生物是克拉布特里陽性酵母，其選自酵母屬(Saecharomyces)、接合酵母屬(Zygosaccharomyces)、裂殖酵母屬(Schizosaccharomyces)、德克酵母屬(Dekkera)、球擬酵母屬(Torulopsis)、酒香酵母屬(Brettanomyces)、以及假絲酵母屬的一些菌種?？死继乩镪栃越湍傅木N包括但不限于啤酒糖酵母(Saecharomyces cerevisiae)、克魯維酵母(Saecharomyces kluyveri)、粟酒裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)、貝酵母(Saccharomyces bayanus)、芽殖酵母(Saccharomyces mikitae)、奇異酵母(Saccharomyces paradoxus)、葡萄汁酵母(Saecharomyces uvarum)、 Saccharomycescastell1、克魯維酵母(Saecharomyces kluyveri)、魯氏接合酵母(Zygosaccharomycesrouxii)、拜氏接合酵母(Zygosaccharomyees bailIi)、和光滑假絲酵母(Candidaglabrata)。合適的菌株包括在某些引用并以引用方式并入本文的專利申請以及提交于2010年9月7日的美國臨時申請61/380，563和PCT國際公布W02012/033832中描述的那些。合適的菌株和方法也包括在提交于2010年9月29日的美國臨時申請61/246，709中描述的那些，該文獻 以引用方式并入本文。
[0207]其它發(fā)酵生物的例子如產(chǎn)乙醇的那些，例如產(chǎn)乙醇細菌，其表達醇脫氫酶和丙酮酸脫氫酶并且可獲取自運動發(fā)酵單胞菌(Zymomonas moblis)(參見例如美國專利5，000，000 ;美國專利5，028，539、美國專利5，424，202 ;美國專利5，514，583和美國專利5，554，520)，它們可經(jīng)修飾用于丁醇生產(chǎn)。在附加的實施例中，產(chǎn)異丁醇生物表達木糖還原酶和木糖醇脫氫酶，所述酶將木糖轉(zhuǎn)化成木酮糖。在一些實施例中，木糖異構(gòu)酶用于將木糖轉(zhuǎn)化成木酮糖。在一些實施例中，利用能夠?qū)⑽焯呛图禾前l(fā)酵成丁醇的微生物。
[0208]在一些實施例中，微生物包含丁醇生物合成途徑。在一些實施例中，微生物中的異源性多核苷酸編碼至少一個、至少兩個、至少三個、或至少四個多肽，它們催化途徑中底物到產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化。在一些實施例中，微生物中的異源性多核苷酸編碼所有多肽，它們催化途徑中底物到產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化。在一些實施例中，所述微生物包含減少或消除了的丙酮酸脫羧酶活性?；旧喜缓崦擊让富钚缘奈⑸锩枋鲇诿绹鴮＠暾埞?009/0305363中，該專利以引用方式并入本文?；旧喜缓哂蠳AD-依賴的甘油3-磷酸脫氫酶活性的酶如GPD2的微生物也描述于該專利中。
[0209]用于生產(chǎn)丁醇的適當(dāng)?shù)纳锖铣赏緩绞潜绢I(lǐng)域中已知的，并且某些適當(dāng)?shù)耐緩矫枋鲇诒疚闹?。在一些實施例中，所述丁醇生物合成途徑包含至少一種對宿主細胞是異源的基因。在一些實施例中，所述丁醇生物合成途徑包含一種以上對宿主細胞是異源的基因。在一些實施例中，所述丁醇生物合成途徑包含異源性基因，所述異源性基因編碼的多肽對應(yīng)于生物合成途徑的每一步驟。
[0210]可被使用的用于生產(chǎn)異丁醇的生物合成途徑包括描述于美國專利7，851，188中的那些，該專利以引用方式并入本文。在一個實施例中，異丁醇生物合成途徑包括下列底物至產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化:
[0211]a)丙酮酸至乙酰乳酸，其可被例如乙酰乳酸合酶催化；
[0212]b)乙酰乳酸至2，3_ 二羥基異戊酸，其可被例如乙酰羥酸還原異構(gòu)酶催化；
[0213]c) 2，3- 二羥基異戊酸至α _酮異戊酸，其可被例如乙酰羥酸脫水酶催化；
[0214]d) α-酮異戊酸至異丁醛，其可被例如支鏈α-酮酸脫羧酶催化；以及
[0215]e)異丁醛到異丁醇，其可被例如支鏈醇脫氫酶催化。
[0216]在另一個實施例中，異丁醇生物合成途徑包括下列底物至產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化:
[0217]a)丙酮酸至乙酰乳酸，其可被例如乙酰乳酸合酶催化；
[0218]b)乙酰乳酸至2，3-二羥基異戊酸，其可被例如酮醇酸還原異構(gòu)酶催化；
[0219]c) 2，3- 二羥基異戊酸至a-酮異戊酸的轉(zhuǎn)化，其可被例如二羥基酸脫水酶催化；
[0220]d) α -酮異戊酸至纈氨酸的轉(zhuǎn)化，其可被例如轉(zhuǎn)氨酶或纈氨酸脫氫酶催化；
[0221]e)纈氨酸至異丁胺的轉(zhuǎn)化，其可被例如纈氨酸脫羧酶催化；
[0222]f)異丁胺至異丁醛的轉(zhuǎn)化，其可被例如ω轉(zhuǎn)氨酶催化；以及
[0223]g)異丁醛到異丁醇，其可被例如支鏈醇脫氫酶催化。
[0224]在另一個實施例中，異丁醇生物合成途徑包括下列底物至產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化:
[0225]a)丙酮酸至乙酰乳酸，其可被例如乙酰乳酸合酶催化；
[0226]b)乙酰乳酸至2，3_ 二羥基異戊酸，其可被例如乙酰羥酸還原異構(gòu)酶催化；
[0227]c) 2，3- 二羥基異戊酸至α _酮異戊酸，其可被例如乙酰羥酸脫水酶催化；
[0228]d) α -酮異戊酸至異丁酰-CoA的轉(zhuǎn)化，其可被例如支鏈酮酸脫氫酶催化；
[0229]e)異丁酰-CoA至異丁醛的轉(zhuǎn)化，其可被例如乙?；┟摎涿复呋?；以及
[0230]f)異丁醛到異丁醇，其可被例如支鏈醇脫氫酶催化。
[0231]用于生產(chǎn)可使用的1-丁醇的生物合成途徑包括在美國專利申請公布2008/0182308中描述的那些，該文獻以引用的方式并入本文。在一個實施例中，1-丁醇生物合成途徑包括下列底物至產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化:
[0232]a)乙酰-CoA至乙酰乙酰_CoA，其可被例如乙酰-CoA乙酰轉(zhuǎn)移酶催化；
[0233]b)乙酰乙酰-Cok至3-羥丁酸-CoA，其可被例如3_羥丁酸-Cok脫氫酶催化；
[0234]c) 3-羥丁酸-Cok至丁烯酰-Coh,其可被例如巴豆酸酶催化；
[0235]d) 丁烯酰-Cok至丁酰-Coh,其可被例如丁酰-Cok脫氫酶催化；
[0236]e) 丁酰-CoA至丁醛，其可被例如丁醛脫氫酶催化；以及
[0237]f) 丁醛至1- 丁醇的轉(zhuǎn)化，其可被例如丁醇脫氫酶催化。
[0238] 用于生產(chǎn)可使用的2-丁醇的生物合成途徑包括描述于美國專利申請公布2007/0259410和美國專利申請公布2009/0155870中的那些，它們以引用的方式并入本文。在一個實施例中，2- 丁醇生物合成途徑包括下列底物至產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化:[0239]a)丙酮酸至α -乙酰乳酸，其可被例如乙酰乳酸合酶催化；
[0240]b) α -乙酰乳酸至乙偶姻，其可被例如乙酰乳酸脫羧酶催化；
[0241]c)乙偶姻至3-氨基-2- 丁醇的轉(zhuǎn)化，其可被例如乙偶姻胺化酶催化；
[0242]d) 3-氨基-2- 丁醇至3-氨基-2- 丁醇磷酸的轉(zhuǎn)化，其可被例如氨基丁醇激酶催化；
[0243]e) 3-氨基_2_ 丁醇磷酸至2_ 丁酮的轉(zhuǎn)化，其可被例如氨基丁醇磷酸磷酸化酶催化；以及
[0244]f) 2- 丁酮至2- 丁醇，其可被例如丁醇脫氫酶催化。
[0245]在另一個實施例中，2- 丁醇生物合成途徑包括下列底物至產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化:
[0246]a)丙酮酸至α -乙酰乳酸，其可被例如乙酰乳酸合酶催化；
[0247]b) α -乙酰乳酸至乙偶姻，其可被例如乙酰乳酸脫羧酶催化；
[0248]c)乙偶姻至2，3-丁二醇，其可被例如丁二醇脫氫酶催化；
[0249]d) 2，3-丁二醇至2-丁酮的轉(zhuǎn)化，其可被例如二醇脫水酶催化；以及
[0250]e)2_ 丁酮至2-丁醇，其可被例如丁醇脫氫酶催化。
[0251]用于生產(chǎn)可使用的2-丁醇的生物合成途徑包括在美國專利申請公布2007/0259410和美國專利申請公布2009/0155870中描述的那些，它們以引用的方式并入本文。在一個實施例中，2-丁酮生物合成途徑包括下列底物至產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化:
[0252]a)丙酮酸至α -乙酰乳酸，其可被例如乙酰乳酸合酶催化；
[0253]b) α -乙酰乳酸至乙偶姻，其可被例如乙酰乳酸脫羧酶催化；
[0254]c)乙偶姻至3-氨基-2- 丁醇的轉(zhuǎn)化，其可被例如乙偶姻胺化酶催化；
[0255]d) 3-氨基-2- 丁醇至3-氨基-2- 丁醇磷酸的轉(zhuǎn)化，其可被例如氨基丁醇激酶催化；以及
[0256]e) 3-氨基_2_ 丁醇磷酸至2_ 丁酮的轉(zhuǎn)化，其可被例如氨基丁醇磷酸磷酸化酶催化。
[0257]在另一個實施例中，2- 丁酮生物合成途徑包括下列底物至產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化:
[0258]a)丙酮酸至α -乙酰乳酸，其可被例如乙酰乳酸合酶催化；
[0259]b) α -乙酰乳酸至乙偶姻，其可被例如乙酰乳酸脫羧酶催化；
[0260]c)乙偶姻至2，3-丁二醇，其可被例如丁二醇脫氫酶催化；
[0261]d) 2，3- 丁二醇至2- 丁酮的轉(zhuǎn)化，其可被例如二醇脫水酶催化。
[0262]在一個實施例中，本發(fā)明從源自植物的碳源來生產(chǎn)丁醇，避免了與丁醇生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)石油化學(xué)工藝相關(guān)的負面的環(huán)境影響。在一個實施例中，本發(fā)明提供使用包括丁醇途徑的重組工業(yè)宿主細胞生產(chǎn)丁醇的方法。
[0263]在一些實施例中，異丁醇生物合成途徑包括至少一個多核苷酸，至少兩個多核苷酸，至少三個多核苷酸，或至少四個多核苷酸，它/它們對宿主細胞是異源的。在多個實施例中，在重組宿主細胞中由異源性多肽催化異丁醇生物合成途徑中每個底物至產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化。在多個實施例中，所述催化乙酰乳酸至2，3- 二羥基異戊酸的底物至產(chǎn)物轉(zhuǎn)化的多肽，和/或催化異丁醛至異丁醇的底物至產(chǎn)物轉(zhuǎn)化的多肽，可利用NADH作為輔因子。
[0264]術(shù)語“乙酰羥酸合酶”、“乙酰乳酸合酶”和“乙酰乳酸合成酶”(縮寫為“ALS” )本文互換使用，指催化丙酮酸轉(zhuǎn)化成乙酰乳酸和CO2的酶。已知乙酰乳酸合酶的例子為EC 編號 2.2.1.6 (Enzyme Nomenclature 1992, Academic Press, San Diego)。這些未經(jīng)修飾的酶可得自多種來源，包括但不限于枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)基因庫編號(GenBank No):CAB15618, Z99122),分別是 NCBI (National Center for BiotechnologyInformation)氨基酸序列、NCBI核苷酸序列、肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)(基因庫編號:AAA25079)，M73842)、和乳酸乳球菌(Lactococcus Iactis)(基因庫編號:AAA25161, L16975)。
[0265]術(shù)語“酮醇酸還原異構(gòu)酶”(“KARI”)、“乙酰羥酸異構(gòu)還原酶”、和“乙酰羥酸還原異構(gòu)酶”將互換使用并且是指能夠催化(S)-乙酰乳酸轉(zhuǎn)化成2，3_ 二羥基異戊酸的反應(yīng)的酶。KARI酶的例子可歸類為EC編號ECl.1.1.86 (Enzyme Nomenclaturel992,Academic Press, San Diego),并且購自多種微生物,包括但不限于大腸桿菌(基因庫編號:NP_418222, NC_000913)、啤酒糖酵母(Saccharomyces cerevisiae)(基因庫編號:NP_013459, NC_001144)、海沼甲燒球菌(Methanococcus maripaludis)(基因庫編號:CAF30210, BX957220)、和枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)(基因庫編號:CAB14789,Z99118) ο KARI 包括 Anaerostipes caecae KARI 變體 “K9G9” 和 “K9D3?！?酮醇酸還原異構(gòu)酶(KARI)在美國專利申請公布 2008/0261230、2009/0163376、和 2010/0197519、以及 PCT專利申請公布W0/2011/041415中有所描述，它們以引用的方式并入本文。本文公開的KARI的例子是來自乳酸乳球菌(Lactococcus Iactis)、霍亂弧菌(Vibrio cholera)、綠膿桿菌(Pseudomonas aeruginosa) PAOl、和突光假單胞菌(Pseudomonas fluorescens) PF5 突變體的那些，在一些實施例中，KARI利用NADH。在一些實施例中，KARI利用NADPH。
[0266]術(shù)語“乙酰羥酸脫水酶”和“二羥基酸脫水酶”(“DHAD”)是指催化2，3_ 二羥基異戊酸轉(zhuǎn)化成α-酮異戊 酸的酶。乙酰羥酸脫水酶的例子已知其EC編號為EC4.2.1.9。此類酶可得自多種微生物，包括但不限于:大腸桿菌(基因庫編號:YP026248，NC000913)、啤酒糖酵母(Saecharomyces cerevisiae)(基因庫編號:NP_012550, NC001142)、海沼甲燒球菌(M.maripaludis)(基因庫編號:CAF29874 BX957219)、枯草芽抱桿菌(B.subtilis)(基因庫編號:CAB14105，Z99115)、乳酸乳球菌(L.1actis)、和粗糙脈孢菌(N.crassa)。以引用的方式并入本文的美國專利申請公布2010/0081154和美國專利7，851，188描述了二羥基酸脫水酶(DHAD),其包括來自變異鏈球菌(Streptococcus mutans)的DHAD。
[0267]術(shù)語“支鏈α -酮酸脫羧酶、” “ α -酮酸脫羧酶、” “ α _酮異戊酸脫羧酶、”或“2-酮異戊酸脫羧酶”(“KIVD”)是指催化α-酮異戊酸轉(zhuǎn)化成異丁醛和CO2的酶。已知支鏈α -酮酸脫羧酶的例子為EC編號4.1.1.72，并且得自許多來源，包括但不限于乳酸乳球菌(Lactococcus Iactis)(基因庫編號:AAS49166，AY548760 ；CAG34226, AJ746364,鼠傷寒沙門氏菌(Salmonella typhimurium)(基因庫編號:NP_461346, NC_003197)、丙酮丁醇梭菌(Clostridium aeetobutylicum)(基因庫編號:NP_149189, NC_001988) > M.easeolytieus、和格氏李斯特菌(L.grayi)。
[0268]術(shù)語“支鏈醇脫氫酶”(“ADH”)是指催化異丁醛轉(zhuǎn)化為異丁醇的酶。支鏈醇脫氫酶的例子是已知EC編號1.1.1.265的酶，但是所述酶也可被歸類為其它醇脫氫酶(具體地講，ECl.1.1.1或1.1.1.2)。醇脫氫酶可為NADPH依賴型或NADH依賴型。這些酶可得自多種來源，包括但不限于啤酒糖酵母(S.cerevisiae)基因庫編號(GenBank No):ΝΡ_010656,NC_001136, NP_014051, NC_001145)、大腸桿菌(基因庫編號:NP_417484，NC_000913)、丙酮丁醇梭菌(C.aeetobutylieum)(基因庫編號:NP_349892, NC_003030, NP_349891,NC_003030)。美國專利申請公布2009/0269823描述了 SadB，它是一種來自木糖氧化無色桿菌(Aehromobaeter xylosoxidans)的醇脫氧酶(ADH)。醇脫氧酶也包括馬肝ADH和印度拜耶林克氏菌(Beijerinkia indiea) ADH (如美國專利申請公布2011/0269199所述，該文獻以引用的方式并入本文)。
[0269]術(shù)語“丁醇脫氫酶”是指多肽(或多個多肽)，其具有催化異丁醛轉(zhuǎn)化成異丁醇或催化2- 丁酮和2- 丁醇的轉(zhuǎn)化的酶活性。丁醇脫氫酶是乙醇脫氫酶大家族中的一個子集。丁醇脫氫酶可為NAD-或NADP-依賴型。NAD-依賴型酶已知為ECl.1.1.1并且可得自例如赤紅球菌(Rhodococcus ruber)(基因庫編號:CAD36475, AJ491307)。NADP依賴型酶已知為ECl.1.1.2并且可得自例如嗜熱古細菌(Pyrococcus furiosus)(基因庫編號:AAC25556,AF013169)。另外，丁醇脫氫酶得自大腸桿菌(基因庫編號:NP417484，NC_000913)并且環(huán)己醇脫氫酶得自不動桿菌屬(Acinetobacter sp.)(基因庫編號:AAG10026，AF282240)。術(shù)語“丁醇脫氫酶”也指催化丁醛轉(zhuǎn)化成1-丁醇的酶，其使用NADH或NADPH作為輔因子。丁醇脫氫酶得自例如丙酮丁醇梭菌(C.aeetobutylieum)(基因庫編號:NP_149325，NC_001988 ；注:這種酶具有醛和醇脫氫酶活性)；NP_349891，NC_003030 ;和NP_349892，NC_003030)和大腸桿菌(基因庫編號:NP_417-484，NC_000913)。
[0270]術(shù)語“支鏈酮酸脫氫酶”是指催化α -酮異戊酸轉(zhuǎn)化為異丁酰-CoA (異丁酰_輔酶Α)的酶，通常使用NAD+(煙酰胺腺嘌呤二核苷酸)作為電子受體。支鏈酮酸脫氫酶的例子已知其編號為ECl.2.4.4。此類支鏈酮酸脫氫酶由四個亞基構(gòu)成，并且來自所有亞基的序列可得自多種微生物，包括但不限于枯草芽孢桿菌(B.subtilis)(基因庫編號:CAB14336、Z99116、CAB14335、Z99116、CAB14334、Z99116、CAB14337、Z99116)和惡臭假單胞菌(Pseudomonas putida)(基因庫編號:AAA65614、M57613、AAA65615、M57613、AAA65617、M57613、AAA65618、M57613)。
[0271]術(shù)語“酰化醛脫氫酶”指催化異丁酰-Cok轉(zhuǎn)化成異丁醛的酶，其通常使用NADH或NADPH作為電子供體。已知?；┟摎涿傅睦訛镋C編號1.2.1.10和1.2.1.57。此類酶得自多種來源，包括但不限于拜氏梭菌(Clostridium bei jerinckii)(基因庫編號:AAD31841, AF157306)、丙酮丁醇梭菌(C.aeetobutylieum)(基因庫編號:NP_149325,NC_001988, NP_149199, NC_001988)、惡臭假單胞菌(P.putida)(基因庫編號:AAA89106，U13232)、和嗜熱棲熱菌(Thermus thermophilus)(基因庫編號:YP_145486, NC_006461)。
[0272]術(shù)語“轉(zhuǎn)氨酶”指催化α -酮異戊酸轉(zhuǎn)化成L-纈氨酸的酶，其使用丙氨酸或谷氨酸作為胺供體。轉(zhuǎn)氨酶的例子已知為EC編號2.6.1.42和2.6.1.66。這些酶可得自多個來源。依賴丙氨酸的酶的來源例子包括但不限于大腸桿菌(E.coli)(基因庫編號:YP_026231，NC_000913)和地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis)(基因庫編號:YP_093743,NC_006322)。依賴谷氨酸的酶的來源例子包括但不限于大腸桿菌(E.coli)(基因庫編號:YP_026247, NC_000913)、啤酒糖酵母(Saccharomyces cerevisiae)(基因庫編號:NP_012682, NC_001142)和嗜熱自養(yǎng)甲燒桿菌(Methanobaeterium thermoautotrophicum)(基因庫編號:NP_276546，NC_000916)。 [0273]術(shù)語“纈氨酸脫氫酶”指催化α -酮異戊酸轉(zhuǎn)化成L-纈氨酸的酶，其通常使用NAD(P)H作為電子供體并用氨作為胺供體。纈氨酸脫氫酶的例子已知為EC編號1.4.1.8和1.4.1.9并且此類酶可得自多個來源，包括但不限于天藍色鏈霉菌(Streptomycescoelicolor)(基因庫編號:NP_628270,NC_003888)和枯草芽抱桿菌(B.subtilis)(基因庫編號:CAB14339, Z99116)。
[0274]術(shù)語“纈氨酸脫羧酶”指催化L-纈氨酸轉(zhuǎn)化成異丁胺和CO2的酶。纈氨酸脫羧酶的例子已知為EC編號4.1.1.14。此類酶存在于鏈霉菌屬(Sti^ptomyees)中，例如生綠鏈霉菌(Streptomyees viridifaeiens)(基因庫編號:AAN10242, AY116644)。
[0275]術(shù)語“ ω轉(zhuǎn)氨酶”催化異丁胺轉(zhuǎn)化成異丁醛的酶，其使用合適的氨基酸作為胺供體。已知ω轉(zhuǎn)氨酶的例子為EC編號2.6.1.18，并且得自許多來源，包括但不限于反硝化產(chǎn)喊菌(Alcaligenes denitrificans) (AAP92672,AY330220)、富養(yǎng)羅爾斯通氏菌(Ralstoniaeutropha)(基因庫編號:YP_294474, NC_007347)、沙雷菌(Shewanella oneidensis)(基因庫編號:NP_719046，NC_004347)、和惡臭假單胞菌(P.putida)(基因庫編號:AAN66223，AE016776)。[0276]術(shù)語“乙酰-Cok乙酰轉(zhuǎn)移酶”是指催化兩分子乙酰-Cok轉(zhuǎn)化成乙酰乙酰-Cok和輔酶A (CoA)的酶。乙酰-Cok乙酰轉(zhuǎn)移酶的例子是具有對短鏈?；?Cok和乙酰-Cok的底物偏好(在正向上反應(yīng))的乙酰-CoA乙酰轉(zhuǎn)移酶，并且該酶歸類為E.C.2.3.1.9 [EnzymeNomencIature 1992, Academic Press, San Diego];但是具有更廣泛底物范圍的酶(E.C.2.3.1.16)也將具有功能。乙酰-CoA乙酰轉(zhuǎn)移酶得自多種來源，例如大腸桿菌(基因庫編號:NP_416728, NC_000913 ；NCBI (National Center for BiotechnologyInformation)氨基酸序列，NCBI核苷酸序列)、丙酮丁醇梭菌(丙酮丁醇梭菌)(基因庫編號:ΝΡ_349476.1，NC_003030 ；NP_149242, NC_001988，枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)(基因庫編號:NP_390297,NC_000964)、和啤酒糖酵母(Saccharomyces cerevisiae)(基因庫編號:NP_015297，NC_001148)。
[0277]術(shù)語“3-羥丁酰-Cok脫氫酶”是指催化乙酰乙酰-Cok轉(zhuǎn)化成3-羥丁酰-Cok的酶。3-羥丁酰-CoA脫氫酶的例子可為還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)-依賴型的、具有對(S)-3-羥丁酰-CoA或(R)-3-羥丁酰-CoA的底物偏好的酶。例子可分別歸類為E.C.1.1.1.35和E.C.1.1.1.30。另外，3-羥丁酰-CoA脫氫酶可為還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)-依賴型的、具有對(S)-3-羥丁酰-CoA或(R)-3-羥丁酰-CoA的底物偏好的酶，并且其可分別歸類為E.C.1.1.1.157和E.C.1.1.1.36。3-羥丁酰-CoA脫氫酶得自多種來源，例如丙酮丁醇梭菌(C.acetobutylicum)(基因庫編號:NP_349314，NC_003030)、枯草芽孢桿菌(B.subtilis)(基因庫編號:AAB09614, U29084)、富養(yǎng)羅爾斯通氏菌(Ralstonia eutropha)(基因庫編號:YP_294481, NC_007347)、和真養(yǎng)產(chǎn)喊桿菌(Alcaligenes eutrophus)(基因庫編號:AAA21973, J04987)。
[0278]術(shù)語“巴豆酸酶”是指催化3-羥丁酰-CoA轉(zhuǎn)化成丁烯酰-CoA和H2O的酶。巴豆酸酶的例子可具有對(S)-3-羥丁酰-CoA或(R)-3-羥丁酰-CoA的底物偏好并可分別歸類為E.C.4.2.1.17和E.C.4.2.1.55。巴豆酸酶得自多種來源，例如大腸桿菌(基因庫編號:NP_415911, NC000913)、丙酮丁醇梭菌(C.acetobutylicum)(基因庫編號:NP_349318,NC_003030)、枯草芽孢桿菌(B.subtilis)(基因庫編號:CAB13705，Z99113)、和豚鼠氣單胞菌(Aeromonas caviae)(基因庫編號:BAA21816, D88825)。
[0279]術(shù)語“丁酰-CoA脫氫酶”指催化丁烯酰-CoA轉(zhuǎn)化成丁酰-CoA的酶。丁酰-CoA脫氫酶的例子可為NADH-依賴型的、NADPH-依賴型的、或黃素-依賴型的，并且可分別歸類為E.C.1.3.1.44、E.C.1.3.1.38、和 Ε.C.1.3.99.2。丁酰-CoA 脫氫酶得自多種來源，例如丙酮丁醇梭菌(C.aeetobutylieum)(基因庫編號:NP_347102, NC_003030)、小眼蟲(Euglenagracilis)(基因庫編號:Q5EU90), AY741582)、山丘鏈霉菌(Streptomyces collinus)(基因庫編號:AAA92890, U37135)、和天藍色鏈霉菌(Streptomyces coelicolor)(基因庫編號:CAA22721，AL939127)。
[0280]術(shù)語“丁醛脫氫酶”是指催化丁酰-CoA轉(zhuǎn)化成丁醛的酶，該酶使用NADH或NADPH作為輔因子。丁醛脫氫酶具有對NADH的偏好性，該酶已知為E.C.1.2.1.57并且得自例如拜氏梭菌(Clostridium bei jerinckii)(基因庫編號:AAD31841，AF157306)和丙酮丁醇梭菌(C.aeetobutylieum)(基因庫編號:NP.sub.-149325, NC.sub.-001988)。
[0281]術(shù)語“異丁酰-CoA變位酶”指催化丁酰-CoA轉(zhuǎn)化成異丁酰-CoA的酶。這種酶使用輔酶B12作為輔因子。異丁酰-CoA變位酶的例子已知為EC編號5.4.99.13。這些酶存在于多個鏈霉菌屬中，包括但不限于肉桂地鏈霉菌(Streptomyces cinnamonensis)(基因庫編號:AAC08713、U67612、CAB59633、AJ246005)、天藍色鏈霉菌(S.coelicolor)(基因庫編號:CAB70645、AL939123、CAB92663、AL939121)、和阿維鏈霉菌(Sti^ptomyces avermitilis)(基因庫編號:NP_824008、NC_003155、NP_824637, NC_003155)。
[0282]術(shù)語“乙酰乳酸脫羧酶”指具有催化α-乙酰乳酸轉(zhuǎn)化成乙偶姻的酶活性的多肽(或多個多肽)。乙酰乳酸脫羧酶的例子已知編號為EC4.1.1.5并且可例如來自枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)(基因庫編號:AAA22223, L04470)、土生克雷伯氏菌(Klebsiella terrigena)(基因庫編號:AAA25054, L04507)和肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)(基因庫編號:AAU43774, AY722056)。 [0283]術(shù)語“乙偶姻胺化酶”或“乙偶姻轉(zhuǎn)氨酶”指具有催化乙偶姻轉(zhuǎn)化成3-氨基-2- 丁醇的酶活性的多肽(或多個多肽)。乙偶姻胺化酶可利用輔因子5'-磷酸吡哆醛或NADH (還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸)或NADPH (還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸)。所得產(chǎn)物可在3-位點具有(R)或(S)立體化學(xué)構(gòu)型。依賴磷酸吡哆醛的酶可使用氨基酸如丙氨酸或谷氨酸作為氨基供體。依賴NADH-和NADPH-的酶可使用氨作為第二底物。NADH依賴的乙偶姻胺化酶的合適例子也稱為氨基醇脫氫酶，由Ito等人(美國專利6，432，688)進行了描述。依賴吡哆醛的乙偶姻胺化酶的例子是胺:丙酮酸氨基轉(zhuǎn)移酶(也稱為胺:丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶)，如 Shin 和 Kim 所述(J.0rg.Chem.67:2848-2853，2002)。
[0284]術(shù)語“乙偶姻激酶”指具有催化乙偶姻轉(zhuǎn)化成磷酸乙偶姻的酶活性的多肽(或多個多肽)。乙偶姻激酶可利用ATP(三磷酸腺苷)或磷酸烯醇式丙酮酸作為反應(yīng)的磷酸供體。對類似底物二羥基丙酮催化類似反應(yīng)的酶包括例如已知為EC2.7.1.29的酶(Garcia-Alles 等人，Biochemistry 43: 13037-13046, 2004)。
[0285]術(shù)語“乙偶姻磷酸胺化酶”指具有催化磷酸乙偶姻轉(zhuǎn)化成3-氨基-2- 丁醇鄰位磷酸的酶活性的多肽(或多個多肽)。乙偶姻磷酸胺化酶可利用輔因子吡哆醛5'-磷酸、NADH或NADPH。所得產(chǎn)物可在3-位點具有(R)或(S)立體化學(xué)構(gòu)型。依賴磷酸吡哆醛的酶可使用氨基酸如丙氨酸或谷氨酸。依賴NADH和NADPH-的酶可使用氨作為第二底物。雖然沒有對催化這種磷酸乙偶姻反應(yīng)的酶的報道，但是有一種吡哆醛磷酸-依賴型的酶，提出其對相似的底物絲氨醇磷酸進行相似的反應(yīng)(Yasuta等人，Appl.Environ.Microbial.67:4999-5009,2001)。
[0286]術(shù)語“氨基丁醇磷酸磷酸裂解酶”，也稱為“氨基醇鄰位磷酸裂解酶”，指具有催化3-氨基-2- 丁醇鄰位磷酸轉(zhuǎn)化成2- 丁酮的酶活性的多肽(或多個多肽)。氨基丁醇磷酸磷酸裂解酶可利用輔因子5'-磷酸吡哆醛。有對催化相似底物1-氨基-2-丙醇磷酸的類似反應(yīng)的酶的報道(Jones等人，Biochem.J.134:167-182，1973)。美國專利申請公布2007/0259410描述了來自生物胡蘿卜軟腐歐文氏菌(Erwinia carotovora)的氨基丁醇磷酸磷酸裂解酶。
[0287]術(shù)語“氨基丁醇激酶”指具有催化3-氨基2- 丁醇轉(zhuǎn)化成3-氨基-2- 丁醇鄰位磷酸的酶活性的多肽(或多個多肽)。氨基丁醇激酶可利用ATP作為磷酸供體。雖然沒有對催化這種3-氨基-2- 丁醇反應(yīng)的酶的報道，但是報道了催化對相似底物膽胺和1-氨基-2-丙醇的相似反應(yīng)的酶(Jones等人，出處同時)。美國專利申請公布2009/0155870在實例14中描述了胡蘿卜軟腐歐文氏菌黑胚亞種(Erwinia carotovora subsp.Atroseptica)的氨基醇激酶。
[0288]術(shù)語“丁二醇脫氫酶”也稱為“乙偶姻還原酶”，指具有催化乙偶姻轉(zhuǎn)化成2，3- 丁二醇的酶活性的多肽(或多個多肽)。丁二醛脫氫酶是乙醇脫氫酶大家族中的一個子集。丁二醇脫氫酶對于在醇類產(chǎn)物中的(R)-或(S)-立體化學(xué)生產(chǎn)可具有特異性。(S)-特異性丁二醇脫氫酶已知為ECl.1.1.76并且可例如來自肺炎克雷伯氏菌(Klebsiellapneumoniae)(基因庫編號:BBA13085，D86412)。(R)-特異性丁二醇脫氫酶已知為ECl.1.1.4并且可例如來自蠟狀芽孢桿菌(Bacillus cereus)(基因庫編號NP830481，NC_004722 ；AAP07682, AE017000)、和乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)(基因庫編號AAK04995, AE006323)。
[0289]術(shù)語“丁二醇脫水酶”，也稱為“二醇脫水酶”或“丙二醇脫水酶”，是指具有催化2，3_ 丁二醇向2-丁酮的轉(zhuǎn)化的酶活性的多肽(或多種多肽)。丁二醇脫水酶可利用輔因子腺苷鈷胺素(也稱為輔酶Bw或維生素B12 ;但是維生素B12也可指不是輔酶B12的、其它形式的鈷胺素)。腺苷鈷胺素-依賴型酶已知為EC4.2.1.28并且可得自例如產(chǎn)酸克雷伯菌(Klebsiella oxytoca)(基因庫編號:AA08099 ( α 亞基)，D45071 ;ΒΑΑ08100 ( β 亞基)，D45071 ;和BBA08101 (y亞基)，D45071 (注意:所有三個亞基是活性所需的)]、和肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumonia)(基因庫編號:AAC98384( α 亞基)，AF102064 ;基因庫編號:AAC98385(P 亞基)，AF102064，基因庫編號:AAC98386 U 亞基)，AF102064)。其它合適的二醇脫水酶包括但不限于B12-依賴型二醇脫水酶，其得自鼠傷寒沙門氏菌(Salmonella typhimurium)(基因庫編號:AAB84102 (大亞基),AF026270 ;基因庫編號:AAB84103(中亞基)，AF026270 ;基因庫編號:AAB84104 (小亞基)，AF026270);和丘狀菌落乳桿菌(Lactobacillus collinoides)(基因庫編號:CAC82541 (大亞基),AJ297723 ;基因庫編號:CAC82542 (中亞基)；AJ297723 ;基因庫編號=CADO 1091 (小亞基)，AJ297723);和來自短乳桿菌(Lactobacillus brevis)(尤其是菌株 CNRZ734 和 CNRZ735, Speranza 等人，J.Agric.Food Chem.45 =3476-3480,1997)的酶，以及編碼相應(yīng)酶的核苷酸序列。二醇脫水酶基因分離方法是本領(lǐng)域為人們所熟知的(例如美國專利5，686，276)。
[0290]術(shù)語“丙酮酸脫羧酶”是指催化丙酮酸脫羧成乙醛和二氧化碳的酶。丙酮酸脫氫酶已知為EC編號4.1.1.1。 這些酶存在于多種酵母中，包括啤酒糖酵母(Saccharomycescerevisiae)(基因庫編號:CAA97575, CAA97705, CAA97O9I)。
[0291]應(yīng)當(dāng)理解，包含如本文所提供的異丁醇生物合成途徑的宿主細胞可進一步包含一個或多個附加的修飾。美國專利申請公布2009/0305363(以引用方式并入)公開了通過工程化酵母以表達定位于胞質(zhì)的乙酰乳酸合酶和基本除去丙酮酸脫羧酶活性而提高丙酮酸至乙酰乳酸的轉(zhuǎn)化。在一些實施例中，宿主細胞包括如美國專利申請公布2009/0305363(以引用的方式并入本文)所述的修飾以降低甘油_3_磷酸脫氫酶活性和/或破壞至少一個編碼具有丙酮酸脫羧酶活性的多肽的基因或破壞至少一個編碼控制丙酮酸脫羧酶基因表達的調(diào)控元件的基因，包括如美國專利申請公布2010/0120105(以引用的方式并入本文)所述對宿主細胞的修飾以提供通過恩特納-道德洛夫途徑的提高碳流量或降低的等效平衡。其它的修飾包括整合至少一種多核苷酸，其編碼催化利用丙酮酸的生物合成途徑中一個步驟的多肽。其它的修飾包括編碼具有乙酰乳酸還原酶活性的多肽的內(nèi)源性多核苷酸中的至少一個缺失、突變、和/或替換。附加的修飾包括編碼具有醛脫氫酶和/或醛氧化酶活性的多肽的內(nèi)源性多核苷酸中的缺失、突變、和/或替換。在一些實施例中，具有醒脫氫酶活性的多肽是來自啤酒糖酵母(Saccharomyces cerevisiae)的ALD6或其同源物。其中酵母生產(chǎn)宿主細胞是Pdc-的具有減少葡萄糖阻遏效應(yīng)的基因修飾在美國專利申請公布2011/0124060中有所描述，該文獻以引用的方式并入本文。在一些實施例中，缺失或下調(diào)的丙酮酸脫羧酶選自:PDCl、roC5、PDC6、以及它們的組合。在一些實施例中，宿主細胞含有缺失或下調(diào)的多核苷酸，其編碼催化3-磷酸甘油醛轉(zhuǎn)化成1，3-二磷酸甘油酸的多肽。在一些實施例中，催化這種反應(yīng)的酶是3-磷酸甘油醛脫氫酶。
[0292]本文描述了具有催化所指示的底物向產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化的能力的某些適當(dāng)?shù)牡鞍踪|(zhì)，并且本領(lǐng)域中提供了其它適當(dāng)?shù)牡鞍踪|(zhì)。例如，美國專利申請公布2008/0261230、2009/0163376、和2010/0197519 (上述專利以引用方式并入本文)描述了乙酰羥酸異構(gòu)還原酶；美國專利申請公布2010/0081154(該專利以引用方式并入本文)描述了二羥酸脫水酶；醇脫氫酶描述于美國專利申請公布2009/0269823中，該專利以引用方式并入本文。
[0293]本領(lǐng)域的技術(shù)人員充分理解許多水平的序列同一性對鑒定來自其它物種的多肽有用，其中此類多肽具有相同或相似功能或活性，并且適合用于本文所述的重組微生物中。同一性百分比的有用的例子包括但不限于75 %、80 %、85 %、90 %、或95 %，或從75 %至100 %的任何整數(shù)百分比在對本發(fā)明的描述中可以是有用的，例如75 %、76 %、77 %、78 %、79%,80%,81 %,82%,83%,84%,85%,86%,87%,88%,89%,90%,91 %,92%,93%,94%、95%、96%、97%、98% 或 99%。
[0294] 本文使用的標(biāo)準(zhǔn)重組DNA和分子克隆技術(shù)是本領(lǐng)域所熟知的，并且在如下文獻中有更全面的描述:Sambrook, J.，F(xiàn)ritsch, E.F.和 Maniatis, T.，Molecular Cloning:A Laboratory Manual,第二版，Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold SpringHarbor, NY(1989))(下文稱為 “Maniatis”);和 Silhavy, T.J.、Bennan, M.L.和 Enquist,L.ff., Experiments with Gene Fusions, Cold Spring Harbor Laboratory Press, ColdSpring Harbor, NY (1984);以及 Ausubel, F.M.等人，Current Protocols in MolecularBiology,由 Greene Publishing Assoc 和 Wiley-1nterscience 出版(1987)。此處所用的附加的方法參見 Methods in Enzymology,第 194 卷，Guide to Yeast Genetics andMolecular and Cell Biology (部分 A, 2004, Christine Guthrie 和 Gerald R.Fink(編輯),Elsevier Academic Press, San Diego, CA)。
[0295]用于增加或減少上述靶基因的基因表達的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。酵母中基因表達的方法是本領(lǐng)域已知的，例如Methods in Enzymology,第194卷,Guide to YeastGenetics and Molecular and Cell Biology (部分 A, 2004, Christine Guthrie 和 GeraldR.Fink(編輯)，Elsevier Academic Press, San Diego,Calif.)中所描述的。例如，用于增加表達的方法包括增加整合到表達靶蛋白的基因組或質(zhì)粒上的基因數(shù)，并且使用比天然啟動子的表達更高表達的啟動子?？刹僮鞯剡B接到構(gòu)建的用于表達的嵌合基因中的啟動子包括例如組成型啟動子FBA1、TDH3、ADH1、和GPM1，以及誘導(dǎo)型啟動子GAL1、GAL10、和CUP1?？捎糜诒磉_的嵌合基因構(gòu)建體的適宜轉(zhuǎn)錄終止子包括但不限于FBAlt、TDH3t、GPMlt、ERG10t、GALlt, CYClt 和 ADHlt0
[0296]可將合適的啟動子、轉(zhuǎn)錄終止子和編碼區(qū)克隆進大腸桿菌-酵母穿梭載體中并轉(zhuǎn)化到酵母細胞中。這些載體既可在大腸桿菌菌株中增殖也可在酵母菌株中增殖。載體通常包含選擇性標(biāo)記和允許在目標(biāo)宿主中自主復(fù)制或染色體整合的序列。例如用于酵母中的質(zhì)粒是穿梭載體pRS423、pRS424、pRS425和pRS426 (美國典型培養(yǎng)物保藏中心，Rockville,Md.)，它們包含大腸桿菌復(fù)制起點(例如，？1^1)、酵母2 4復(fù)制起點，以及用于營養(yǎng)選擇的標(biāo)記。這四種載體的選擇標(biāo)記物是HIS3 (載體pRS423)、TRPl (載體pRS424)、LEU2 (載體PRS425)和URA3 (載體pRS426)。表達載體的構(gòu)建，既可以通過大腸桿菌中標(biāo)準(zhǔn)的分子克隆技術(shù)進行，也可以通過酵母中的缺口修復(fù)重組方法進行。
[0297]盡管本發(fā)明的多個實施例已如上描述，但是應(yīng)當(dāng)理解它們僅僅以舉例的方式存在，并且不受限制。對相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見的是能夠在不脫離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍下能夠?qū)ζ溥M行形式和細節(jié)的多種變型。因此，本發(fā)明的廣度和范圍應(yīng)不受任何上述示例性實施例的限制，但應(yīng)僅僅根據(jù)以下權(quán)利要求及其等同物限定。 [0298]在本說明書中提及的所有公布、專利和專利申請均指示本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員的技術(shù)水平，并且以引用方式并入本文至如同每個單獨的公布、專利或?qū)＠暾埍痪唧w且單獨地指明為以引用方式并入的相同程度。
[0299]SM
[0300]以下非限制性實例將進一步示出本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)以下實例涉及用玉米作為原料時，其它生物質(zhì)來源可用作原料，這不背離本發(fā)明的精神。
[0301]如本文所用，使用的縮寫含義如下:“g”指克，“kg”指千克，“L”指升，“mL”指毫升，“mL/L”指毫升每升，“mL/min”指毫升每分鐘，“DI ”指去離子，“uM”指微米，“nm”指納米，“w/v”指重量/體積，“rpm”指每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，“ V ”指攝氏度，并且“slpm”指標(biāo)準(zhǔn)升每分鐘。前述特定實施例的描述將充分地揭示本發(fā)明的一般本質(zhì)，使得其它人員能夠在不背離本發(fā)明的一般概念的情況下，無需進行過度實驗地應(yīng)用本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)知識，容易地修改和/或改變此類特定實施例的多個應(yīng)用。
[0302]實例I
[0303]制各玉米醪
[0304]使用30L玻璃帶夾套樹脂釜分三等批制備大約IOOkg液化玉米醪。所述釜被設(shè)置為帶有機械攪拌、溫度控制、和PH控制。所有三批使用的規(guī)程如下:(a)混合玉米粉與自來水(以干燥基計30重量％的玉米)，(b)將所述漿液加熱到55°C，同時攪拌，(C)用氫氧化鈉或H2SO4將漿液pH調(diào)節(jié)至5.8，(d)加入α -淀粉酶(以干燥玉米基計0.02重量％ )，(e)加熱漿液至85°C，(f)調(diào)節(jié)pH至5.8，(g)將漿液保持在85°C 2小時，同時保持pH在5.8，并且(h)冷卻漿液至25 °C。
[0305]所使用的玉米是來自Pioneer(3335)的黃色玉米全玉米粒。它在錘磨機中使用Imm的篩網(wǎng)碾碎。測得玉米粉的含水量為12重量％，并且測得玉米粉的淀粉含量為以干燥
玉米基計 71.4 重量％。α -淀粉酶為 Liquozyme?SC DS,購自 Novozymes (Franklinton,
NC)。所有三批一起使用的成分總量為:33.9kg的玉米粉(12%的水分)，65.4kg的自來水，
和0.006kg的Liquozyme? SC DS0加入總計0.297kg的氫氧化鈉(17重量％)以控制pH。
不需要H2S04。從三個30L的批中回收的液化玉米醪的總量為99.4kg。
[0306]實例 2
[0307]移除固體
[0308]通過在大型落地式離心機中離心從實例I中產(chǎn)生的醪中移除固體,所述離心機包含六個IL的瓶子。73.4kg的醪在25°C以8000rpm離心20min，產(chǎn)生44.4kg的濃縮物和26.9kg濕餅。測得濃縮物包含< I重量％的懸浮固體，并且濕餅包含大約18重量％的懸浮固體。這暗示初始的液化醪包含大約7重量％的懸浮固體。這與玉米負荷和使用的玉米的淀粉含量一致，假定大多數(shù)淀粉液化。如果所有淀粉均液化，直接從離心機中回收的44.4kg濃縮物將已經(jīng)包含大約23重量％的液化的低聚糖(液化淀粉)。將約0.6kg的異丁醇加到35.4kg的濃縮物中以保存它。所得36.0kg的濃縮物包含1.6重量％的異丁醇，將其用作原液。
[0309]實例 3
[0310]通過移除不溶解的固體移除S米油
[0311]這個實例展示了通過在發(fā)酵前移除不溶解固體以從玉米醪中移除并回收玉米油的潛力。提取溶劑如果用玉米油稀釋，它的效果可能受到負面影響。在提取發(fā)酵工序中必須最小化溶劑分配系數(shù)的降低以使液-液提取成為實施原位產(chǎn)物去除(ISPR)的可行分離方法。
[0312]在IL玻璃的、帶夾套的樹脂釜內(nèi)制備了大約1000g液化的玉米醪。所述釜被設(shè)置為帶有機械攪拌、溫度控制、和PH控制。使用了下列規(guī)程:混合玉米粉與自來水(以干燥基計26重量％的玉米)，將所述漿液加熱到55°C，同時攪拌，用氫氧化鈉或H2SO4將pH調(diào)節(jié)至5.8，加入α-淀粉酶(以干燥玉米基計0.02重量％)，繼續(xù)加熱至85°C，調(diào)節(jié)pH至5.8，保持85°C 2小時，同時保持pH在5.8，冷卻至25°C。所使用的玉米是來自Pioneer (3335)的黃色玉米全玉米粒。它在錘磨機中使用Imm的篩網(wǎng)碾碎。研碎玉米的含水量經(jīng)測量為約11.7重量％，并且所述研碎玉米的淀粉含量經(jīng)測量為以干燥玉米計約71.4重量％。所述
α -淀粉酶是來自Novozymes (Franklinton, NC)的LiqU02yme? SC DS0所使用的成分的
總量是:294.5g 研碎玉米(11.7%水分),705.5g 自來水、和 0.059g Liquozyme? SC DSo
添加了 H20(4.3g)以稀釋酶，并且添加了總共2.3g的20% NaOH溶液來控制pH。回收了約952g的醪。注意，由于醪液粘附在釜和CF瓶的壁上，存在一些損失。
[0313]于40°C以5000rpm(7260g' s)離心液化的玉米醪30分鐘以從低聚糖的水溶液移除不溶解的固體。通過離心移除固體還導(dǎo)致游離的玉米油作為水相上方的分離的有機液體層被移除，如例如圖12所示。從漂浮在如圖9所示的水相頂部的有機層中回收大約1.5g玉米油。通過己烷提取測定了用于產(chǎn)生所述液化的醪的研碎玉米包含以干燥玉米計約3.5重量％的玉米油。這相當(dāng)于約9g玉米油與研碎玉米一起被進料至液化過程。
[0314]從浮在水相上方的有機層回收了大約Ig的玉米油?；厥樟思s617g液化的淀粉溶液，留下了約334g濕餅。所述濕餅包含了液化的醪中的大部分不溶解的固體。液化的淀粉溶液包含約0.2重量％的不溶解的固體。所述濕餅包含約21重量％的不溶解的固體。用1000g自來水洗滌了濕餅以移除所述濾餅中仍然存在的低聚糖。這是通過將所述濾餅與水混合形成漿液進行的。然后在與用于離心最初的醪的相同的條件下離心所述漿液以回收經(jīng)洗滌的固體。通過離心移除經(jīng)洗滌的固體還導(dǎo)致了一些附加的游離的玉米油作為水相上方的分離的有機液體層被移除。從浮在水相上方的有機層回收了玉米油。
[0315]每次使用1000g自來水再洗滌了濕的固體兩次以基本上移除全部的液化的淀粉。以80°C和約20英寸汞柱的真空在真空爐中過夜干燥了最終的經(jīng)洗滌的固體。通過己烷提取測定了殘留在干燥固體中(推測依然在胚芽中)的玉米油的量。據(jù)測定3.60g相對干燥固體的樣品(約2重量％水分)包含0.22g玉米油。這一結(jié)果對應(yīng)于0.0624g玉米油/g干燥固體。這是就經(jīng)洗滌的固體而言的，即在濕固體中沒有殘余的低聚糖。在離心液化的玉米醪以從濕餅分離游離玉米油的層和低聚糖的水溶液之后，據(jù)測定殘留了約334g包含約21重量％的不溶解固體的濕餅。這相當(dāng)于所述濕餅包含約70.1g不溶解的固體。以0.0624g玉米油/g干燥固體計，所述濕餅中的固體應(yīng)當(dāng)包含約4.4g玉米油。
[0316]實例4
_7] 發(fā)酵的一般方法
[0318]種子瓶牛.長
[0319]啤酒糖酵母(Saccharomyces cerevisiae)菌株經(jīng)工程化以從碳水化合物源中產(chǎn)生異丁醇，該菌株缺失pdcl、缺失pdc5、并且缺失pdc6,它在種子燒瓶中從冷凍培養(yǎng)物生長至 0.55-1.lg/L 干細胞重量(0D600 1.3-2.6-Thermo Helios a Thermo FisherScientific Inc., Waltham, Massachusetts)。所述培養(yǎng)物在以300rpm旋轉(zhuǎn)的培養(yǎng)箱中在26°C下生長。所述冷凍培養(yǎng)物原先被儲存在-80°C。第一種菌培養(yǎng)基的組成是:
[0320]3.0g/L 右旋糖
[0321]3.0g/L無水乙醇
[0322]3.7g/L ForMedium? Synthetic Complete Amino Acid(Kaiser)Drop-Out:無HIS,無 URA (參考號 DSCK162CK)
[0323]6.7g/L Difco Yeast Nitrogen Base,無氛基酸(N0.291920)。
[0324]將來自第一種子燒瓶培養(yǎng)物的十二毫升樣品轉(zhuǎn)移到2L燒瓶中并在30°C下以300rpm旋轉(zhuǎn)的培養(yǎng)箱中生長。 第二種子燒瓶具有220mL的以下培養(yǎng)基:
[0325]30.0g/L 右旋糖
[0326]5.0g/L無水乙醇
[0327]3.7g/L ForMedium? Synthetic Complete Amino Acid(Kaiser)Drop-Out:無HIS,無 URA (參考號 DSCK162CK)
[0328]6.7g/L Difco Yeast Nitrogen Base,無氛基酸(N0.291920)
[0329]0.2M MES 緩沖液調(diào)節(jié)至 ρΗ5.5-6.0。
[0330]所述培養(yǎng)物生長至0.55-1.lg/L干細胞重量(0D6001.3-2.6)。在這一細胞濃度加Λ 30mL包含200g/L蛋白胨和100g/L酵母提取物的溶液。然后加入300mL 0.2 μ M過濾除菌的Cognis，將90-95%油醇加到燒瓶中。所述培養(yǎng)物在收獲之前繼續(xù)生長至> 4g/L干細胞重量(0D600 > 10)并加到發(fā)酵中。
[0331]發(fā)酵準(zhǔn)備
[0332]初始發(fā)酵罐準(zhǔn)備
[0333]向帶玻璃夾套的2L發(fā)酵罐(Sartorius AG, Goettingen, Germany)加入包含固體或不包含固體的液化醪(濃縮物)。pH探針(Hamilton Easyferm Plus K8,部件號:238627,Hamilton Bonaduz AG, Bonaduz, Switzerland)通過 Sartorius DCU-3 Control TowerCalibration菜單進行校準(zhǔn)。零在pH = 7時校準(zhǔn)?？缍仍趐H = 4時校準(zhǔn)。然后通過不銹頂板將探針置于發(fā)酵罐中。也將液化氧探針(P02探針)通過頂板置于發(fā)酵罐中。用于遞送營養(yǎng)素、種子培養(yǎng)物、提取溶劑、和堿的管與頂板相連并且末端被箔封。將整個發(fā)酵罐置于 Steris (Steris Corporation, Mentor, Ohio)高壓爸中并在液體循環(huán)中滅菌 30min。
[0334]從高壓釜中移出發(fā)酵罐并置于負荷傳感器上。將夾套水供應(yīng)和回流管線分別連接到殼水和清潔排水上。將冷凝器冷卻水的進水和出水管線連接至在TC運行的6L再循環(huán)恒溫池上。將從發(fā)酵罐中導(dǎo)氣的排氣管連接到傳送管上，所述傳送管與Thermo質(zhì)譜儀(PrimadB,Thermo Fisher Scientific Inc.,Waltham,Massachusetts)相連。將噴灑管與供氣管相連。將加入營養(yǎng)素、種子培養(yǎng)物、提取溶劑、和堿的管向下通過泵或夾住閉合。高壓釜處理的材料0.9% w/v的氯化鈉在加入液化醪之前排出。
[0335]液化后的脂肪酶處理
[0336]在液化循環(huán)(Liquefaction)結(jié)束后將發(fā)酵罐溫度設(shè)為55°C而不是30°C。通過當(dāng)需要時成塊加入酸或堿將PH人工控制在pH = 5.8。將脂肪酶原液加到發(fā)酵罐中使最終脂肪酶濃度為lOppm。將發(fā)酵罐保持在55°C，300rpm，并且用0.3slpm N2填充上部空間> 6小時。在完成脂肪酶處理后將發(fā)酵罐溫度設(shè)為30°C。
[0337]接種前的營養(yǎng)物添加
[0338]恰在接種之前加入?.0mL/L(接種后體積)乙醇(200proof，無水的)。恰在接種之前加入硫胺素，其最終濃度為20mg/L。恰在接種之前加入100mg/L煙酸。
[0339]發(fā)酵罐接種
[0340]當(dāng)將N2加入發(fā)酵罐時，將發(fā)酵罐p02探針校準(zhǔn)至零。用以300rpm噴射的無菌空氣對發(fā)酵罐PO2探針的跨度進行校準(zhǔn)。在第二種子燒瓶為> 4g/L干細胞重量后，接種發(fā)酵罐。從培養(yǎng)箱/振蕩器中移出搖瓶5分鐘，以使油醇相和水相發(fā)生相分離。將55mL的水相轉(zhuǎn)移到無菌的接種瓶中。將種菌通過蠕動泵泵送到發(fā)酵罐中。
[0341]在接種后加Λ油醇或玉米油脂肪酸
[0342]接種后立即加入1L/L(接種后體積)的油醇或玉米油脂肪酸。
[0343]發(fā)酵罐運行條件
[0344]在整個生長和生產(chǎn)階段所述發(fā)酵罐在30°C下運行。在不加入任何酸的情況下允許pH從5.7-5.9下降至對照設(shè)置點5.2。用氫氧化銨將pH在剩余的生長和生產(chǎn)階段控制在pH = 5.2。通過噴射器將無菌空氣以0.3slpm加入發(fā)酵罐中以供殘留物的生長和生產(chǎn)階段。p02被設(shè)定為由Sartorius DCU-3 Control Box PID控制回路控制在3.0%，控制僅采用攪拌控制，攪拌器最低被設(shè)定為300rpm,最高被設(shè)定為2000rpm。通過加入a_淀粉酶(葡糖淀粉酶)進行液化玉米醪的同步糖化和發(fā)酵來供應(yīng)葡萄糖。一旦淀粉可用于糖化，葡萄糖保持過量(l_50g/L)狀態(tài)。
[0345]實例5
[0346]由來自液化玉米醪的移除固體生成的濕餅
[0347]這個實例展示回收濕餅并通過用水洗滌餅兩次從濕餅中回收淀粉，其中的餅通過離心液化醪產(chǎn)生。將液化玉米醪進料到連續(xù)的潷析器離心機以產(chǎn)生濃縮流(C-1)和濕餅(WC-1)。濃縮物是相對不含固體的可液化淀粉的水溶液，并且濕餅與進料醪相比濃縮了固體。一部分濕餅與熱水混合以形成漿液(S-1)。將漿液泵回通過潷析器離心機以產(chǎn)生洗滌水濃縮物(C-2)和洗滌的濕餅(WC-2)。C-2是相對不含固體的、可液化淀粉的稀釋水溶液。C-2中的可液化淀粉的濃度小于產(chǎn)自醪分離的濃縮物中的可液化淀粉的濃度。保留在WC-2中的液相中的淀粉比產(chǎn)自醪分離的濕餅中的液體中的淀粉更稀。洗滌濕餅(WC-2)與熱水混合以形成漿液(S-2)。加入的水量對加入的濕餅中的可液化淀粉的量的比率在兩個洗滌步驟中相同。將第二洗滌漿液泵回通過潷析器離心機以產(chǎn)生第二洗滌水濃縮物(C-3)和已經(jīng)被洗滌兩次的濕餅(WC-3)。C-3是相對不含固體的、可液化淀粉的稀釋水溶液。C-3中的可液化淀粉的濃度小于在第一洗滌階段(C-2)產(chǎn)生的濃縮物中的可液化淀粉的濃度，并因此保留在WC-3(第二洗滌濕餅)中的液相的淀粉比WC-2(第一洗滌濕餅)中的液相的淀粉更稀。在兩種洗滌濃縮物(C-2和C-3)中的總可液化淀粉是被回收并能再循環(huán)重新液化的淀粉。保留在最終洗滌濕餅中的液體中的可液化淀粉比在初始醪分離中產(chǎn)生的濕餅中的可液化淀粉少得多。 [0348]產(chǎn)牛液化玉米醪
[0349]大約1000加侖液化玉米醪在連續(xù)的干磨液化系統(tǒng)中產(chǎn)生，所述系統(tǒng)由錘磨機、漿液混合器、漿液罐、和液化罐組成。連續(xù)進料玉米粉、水、和α-淀粉酶。所述反應(yīng)器外配有機械攪拌、溫度控制、和使用氨或硫酸的PH控制裝置。反應(yīng)條件如下:
[0350]錘磨機篩網(wǎng)尺寸:7/64"
[0351 ] 漿液混合器的進料速率
[0352]-玉米粉:5601bm/hr (14.1重量％的水分)
[0353]-加工水:16.61bm/min (200F)
[0354]- α -淀粉酶:61g/hr (Genecor: Spezyme? ALPHA)
[0355]漿液罐條件:
[0356]
【權(quán)利要求】
1.生產(chǎn)酒糟共產(chǎn)物的方法，包括提供具有至少兩種工藝進料流的醇生產(chǎn)工藝，其中將所述至少兩種工藝進料流混合來產(chǎn)生酒糟共產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少兩種工藝進料流包括下列中的至少兩種:(i)來自油水解的脂肪酸，(ii)來自稀釜餾物蒸發(fā)的脂質(zhì)，(iii)糖衆(zhòng)，(iv)酒糟(DG)，(v)酒糟及可溶物(DGS)，(vi)來自發(fā)酵前的醪的固體，(vii)來自發(fā)酵后的全釜餾物的固體，(viii)油,和(ix)微生物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述脂肪酸來自玉米油水解。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述DG是干酒糟(DDG)或濕酒糟(WDG)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述DGS是干酒糟及可溶物(DDGS)或濕酒糟及可溶物(WDGS)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述醇生產(chǎn)工藝是丁醇生產(chǎn)工藝。
7.從醇生產(chǎn)工藝生產(chǎn)用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物的方法，包括提供具有至少一種工藝進料流的醇生產(chǎn)工藝來改善動物飼料或動物飼料市場的粗蛋白和粗脂肪含量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中將至少兩種工藝進料流混合來改善動物飼料或動物飼料市場的粗蛋白和粗脂肪含量。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中將至少三種工藝進料流混合來改善動物飼料或動物飼料市場的粗蛋白和粗脂肪含量。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述至少一種工藝進料流是:(i)來自油水解的脂肪酸，(ii)來自稀釜餾物蒸發(fā)的脂質(zhì)，(iii)糖衆(zhòng)，(iv)DG, (v)DGS, (vi)來自發(fā)酵前的醪的固體，(vii)來自發(fā)酵后的全釜餾物的固體，(viii)油，或(ix)微生物。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述脂肪酸來自玉米油水解。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述DG是DDG或WDG。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述DGS是DDGS或WDGS。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物具有按所述酒糟共產(chǎn)物重量計小于約10%的粗脂肪含量。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物具有按酒糟共產(chǎn)物重量計小于約10%的脂肪酸含量。
16.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物的蛋白含量補充以酵母細胞群，其中所述酵母細胞群提高所述用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物的蛋白含量。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述脂肪酸含量為包含所述用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物的動物飼料組合物提供附加的能量和營養(yǎng)物。
18.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述醇生產(chǎn)工藝是丁醇生產(chǎn)工藝。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中在所述丁醇生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的丁醇用作所述丁醇生產(chǎn)工藝的至少一種進料流的溶劑洗劑。
20.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中將第一進料流與第二進料流混合來產(chǎn)生用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物，所述動物飼料具有提高的貯存穩(wěn)定性。
21.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物具有改善的顏色特征。
22.用于動物飼料組合物的酒糟共產(chǎn)物，包含按所述酒糟共產(chǎn)物重量計至少約20%的粗蛋白和按重量計小于約10%的粗脂肪，其中所述組合物具有改善的動物飼料或動物飼料市場的營養(yǎng)物特征。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的用于動物飼料組合物的酒糟共產(chǎn)物，還包含按重量計小于約10%的脂肪酸。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的用于動物飼料組合物的酒糟共產(chǎn)物，還包含按重量計小于約10%的脂肪酸酯。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的用于動物飼料組合物的酒糟共產(chǎn)物，還包含按重量計不超過約5%的賴氨酸。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的用于動物飼料組合物的酒糟共產(chǎn)物，其中所述組合物具有牛、奶廠、牲畜、豬、家禽、馬、水產(chǎn)養(yǎng)殖或家養(yǎng)寵物飼料市場的營養(yǎng)物特征。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的用于動物飼料組合物的酒糟共產(chǎn)物，還包括用一種或多種附加組分補充所述用于動物飼料組合物的酒糟共產(chǎn)物，所述附加組分選自氨基酸、維生素、礦物、營養(yǎng)物、風(fēng)味增強劑、消化刺激劑、或顏色增強劑。
28.減輕發(fā)酵污染物對用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物生產(chǎn)的影響的方法，包括在發(fā)酵前分離醇生產(chǎn)工藝的至少一種進料流。
29.減少用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物中霉菌毒素污染的方法，包括分離有助于用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物生產(chǎn)的醇生產(chǎn)工藝的進料流，以及除去或純化具有霉菌毒素污染可能的進料流。
30.減少用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物的脂質(zhì)含量變化性的方法，包括分離有助于用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物生產(chǎn)的醇生產(chǎn)工藝的進料流，以及將所述進料流混合來獲得受控的脂質(zhì)含量。
31.提高用于動物飼料的酒糟共產(chǎn)物的甘油三酯含量的方法，包括將含有較高甘油三酯的醇生產(chǎn)進料流與用于動物飼料組合物的酒糟共產(chǎn)物以提高的比率混合。
32.生產(chǎn)用于燃料的酒糟共產(chǎn)物的方法，包括提供丁醇生產(chǎn)工藝，其中使用所述丁醇生產(chǎn)工藝的至少一種工藝進料流產(chǎn)生用于燃料的酒糟共產(chǎn)物。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述用于燃料的酒糟共產(chǎn)物是COFA。
34.生產(chǎn)用于生物柴油的酒糟共產(chǎn)物的方法，包括提供丁醇生產(chǎn)工藝，其中使用所述丁醇生產(chǎn)工藝的至少一種工藝進料流產(chǎn)生用于生物柴油的酒糟共產(chǎn)物。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述用于生物柴油的酒糟共產(chǎn)物是COFA。
【文檔編號】C12P7/06GK103906846SQ201280029224
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月17日
【發(fā)明者】D.J.洛維, B.M.羅伊施 申請人:布特馬斯先進生物燃料有限責(zé)任公司