異常球菌細(xì)菌的培養(yǎng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于對(duì)異常球菌（Deinococcus)或相關(guān)細(xì)菌進(jìn)行培養(yǎng)的改進(jìn)方法。更 具體地，本發(fā)明涉及使用氧化劑對(duì)異常球菌或其相關(guān)細(xì)菌進(jìn)行培養(yǎng)（例如生長(zhǎng)、發(fā)酵或維 持）的方法，以及氧化劑在有利于其它微生物中生長(zhǎng)異常球菌或其相關(guān)細(xì)菌的培養(yǎng)方法或 培養(yǎng)介質(zhì)中的用途。本發(fā)明可用于發(fā)酵方法（例如，用來制備感興趣的化合物）。本發(fā)明還 涉及適于實(shí)施發(fā)酵方法的設(shè)備，該設(shè)備通過聯(lián)合使用氧化劑和異常球菌細(xì)菌得以優(yōu)化。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)提出使用微生物進(jìn)行發(fā)酵、生物生產(chǎn)或?qū)?fù)雜基質(zhì)進(jìn)行降解或修 飾。
[0003] 可使用發(fā)酵方法生產(chǎn)大量的微生物酶（例如過氧化氫酶、脂酶等）、代謝物（例如 乙醇、氨基酸、維生素等）、重組產(chǎn)物（例如胰島素、干擾素等）和/或?qū)|(zhì)進(jìn)行生物轉(zhuǎn)變， 生成的發(fā)酵產(chǎn)物應(yīng)用于多種工業(yè)，包括化學(xué)、制藥、生物技術(shù)和食品工業(yè)。
[0004] 一般而言，在適于進(jìn)行發(fā)酵方法的系統(tǒng)中引入選定微生物的純培養(yǎng)物，該系統(tǒng)進(jìn) 一步含有滅菌的生長(zhǎng)介質(zhì)。
[0005] 然而，發(fā)酵方法的一個(gè)主要限制仍在于污染所述培養(yǎng)物的微生物的存在和增加。
[0006] 目前，在接種選定微生物之前，使用加熱、輻射和/或酸/堿對(duì)設(shè)備進(jìn)行除污 (decontaminate)。然而，這樣的除污是非選擇性的，在發(fā)酵過程中不能實(shí)施。即使之前對(duì) 設(shè)備和/或培養(yǎng)介質(zhì)進(jìn)行過滅菌，根除污染卻常常不能令人滿意，至少部分污染物與選定 微生物和/或培養(yǎng)介質(zhì)被共同接種于設(shè)備中。此外，如果發(fā)酵方法是連續(xù)的，培養(yǎng)介質(zhì)的上 游流供應(yīng)至設(shè)備。由于上游流可能含有另外的污染物，該外源供應(yīng)可能增加發(fā)酵方法污染 的風(fēng)險(xiǎn)。
[0007] 這些污染物對(duì)發(fā)酵方法的實(shí)施具有重要影響。污染微生物可與最初接種的選定微 生物競(jìng)爭(zhēng)和/或消除所述選定微生物。在重新用新鮮培養(yǎng)介質(zhì)和選定微生物裝載設(shè)備之 前，常常需要中斷發(fā)酵方法，排空并清理設(shè)備。
[0008] 有時(shí)，在發(fā)酵器中加入抗生素以抑制部分污染物。然而，雖然這通常是有效的，但 抗生素具有數(shù)個(gè)缺陷。除成本外，一個(gè)缺陷在于抗生素存在于整個(gè)發(fā)酵過程并最終處于副 產(chǎn)物中。抗生素的第二個(gè)缺陷在于，隨著時(shí)間流逝，一些細(xì)菌可變得耐受，導(dǎo)致抗生素的使 用效果變?nèi)酢?br>[0009]目前，不能確定無疑地避免這些污染事件，該污染事件對(duì)設(shè)備的利潤(rùn)率和生產(chǎn)成 本產(chǎn)生影響。
[0010] 近幾十年來，開發(fā)了使用異常球菌細(xì)菌進(jìn)行生物燃料（例如乙醇）的發(fā)酵和提取 的工業(yè)方法。這些工業(yè)方法具有的發(fā)酵生物質(zhì)和從中生產(chǎn)有用代謝物的能力使其參與到改 進(jìn)方法的開發(fā)中，這些改進(jìn)方法能夠使得發(fā)酵產(chǎn)物更便宜并且更易于提高品質(zhì)。
[0011] 就這一點(diǎn)而言，異常球菌細(xì)菌在應(yīng)用于工業(yè)方法或反應(yīng)方面具有有價(jià)值的性質(zhì)。 具體而言，W02009/063079描述了異常球菌屬的細(xì)菌在由生物質(zhì)生產(chǎn)生物能源產(chǎn)物和代謝 物方面的用途。
[0012] W02010/094665描述了異常球菌屬的細(xì)菌具有在適于工業(yè)方法的條件下水解木 質(zhì)纖維素生物質(zhì)的主成分的能力，所述木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的主成分包括纖維素、半纖維素 (主要是木聚糖）和木質(zhì)素。W02010/081899公開了異常球菌細(xì)菌生產(chǎn)有價(jià)值的藥物（包 括抗生素）的能力。
[0013] 由于這些工業(yè)方法通常需要非常大量的細(xì)菌、大的發(fā)酵器、原料基質(zhì)和/或使用 高的滅菌條件，明確適于維持感興趣的細(xì)菌的生長(zhǎng)和活性、且在生產(chǎn)過程中污染低的、具有 成本效益的條件和方法是重要的。
[0014] 通過對(duì)異常球菌進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)和研究，本發(fā)明人展示了與參照細(xì)菌和酵母 (例如運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌（Z. mobilis)、大腸桿菌（E. Coli)和釀酒酵母（S. cerevisiae))相 t匕，異常球菌屬的細(xì)菌表現(xiàn)出對(duì)氧化劑（例如過氧化氫）更高的耐受性。進(jìn)一步地，本發(fā)明 人顯示可在存在氧化劑、適于對(duì)培養(yǎng)物進(jìn)行充氧、防止、減少或遏制其它微生物污染、利于 異常球菌生長(zhǎng)并允許異常球菌生物活性最佳的條件下對(duì)異常球菌進(jìn)行培養(yǎng)。
[0015] 更具體地，可在發(fā)酵方法中有利地使用異常球菌，其中，氧化劑有助于減少耐受性 較低的感染性微生物的污染。使用對(duì)異常球菌非致死的適量的氧化劑（例如H 2O2)可根除 大部分的微生物或至少對(duì)其產(chǎn)生影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 因此，本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種異常球菌或其相關(guān)細(xì)菌的培養(yǎng)物，所述培養(yǎng)物 包含至少一種氧化劑。
[0017] 本發(fā)明還涉及一種對(duì)異常球菌或其相關(guān)細(xì)菌進(jìn)行培養(yǎng)的方法，所述方法包括：在 氧化劑的存在下，對(duì)所述細(xì)菌進(jìn)行培養(yǎng)。可在方法的任何時(shí)刻加入或供給所述氧化劑，所述 時(shí)刻例如在加入所述細(xì)菌之前、同時(shí)和/或之后。還可反復(fù)或連續(xù)地將所述氧化劑供給或 加入至所述培養(yǎng)物。
[0018] 本發(fā)明還可用于在發(fā)酵或生物產(chǎn)物方法中對(duì)異常球菌或其相關(guān)細(xì)菌進(jìn)行培養(yǎng)、生 長(zhǎng)或增加，有傾向性或選擇性對(duì)這樣的細(xì)胞進(jìn)行增殖，對(duì)這樣的細(xì)胞進(jìn)行識(shí)別或選擇，將生 物質(zhì)降解或轉(zhuǎn)變，對(duì)基質(zhì)或環(huán)境進(jìn)行脫毒；更一般而言，本發(fā)明可用于包括使用異常球菌或 其相關(guān)細(xì)菌的任何反應(yīng)或方法中。
[0019] 本發(fā)明還涉及包含發(fā)酵器或反應(yīng)器的系統(tǒng)或設(shè)備，所述發(fā)酵器或反應(yīng)器包含異常 球菌或其相關(guān)細(xì)菌以及氧化劑源。
[0020] 本發(fā)明進(jìn)一步涉及至少一種氧化劑在異常球菌或其相關(guān)細(xì)菌的培養(yǎng)、維持或生長(zhǎng) 的方法方面的用途。
[0021] 本發(fā)明還涉及對(duì)異常球菌或其相關(guān)細(xì)菌的培養(yǎng)物進(jìn)行滅菌或除污的方法，所述方 法包括將所述培養(yǎng)物暴露于氧化劑。
[0022] 本發(fā)明還涉及使用異常球菌或其相關(guān)細(xì)菌并組合使用過氧化氫，由培養(yǎng)介質(zhì)生產(chǎn) 感興趣的化合物的發(fā)酵方法。
[0023] 在本發(fā)明中，優(yōu)選在允許異常球菌或其相關(guān)細(xì)菌生長(zhǎng)的條件下使用至少一種氧化 齊?，所述允許異常球菌或其相關(guān)細(xì)菌生長(zhǎng)的條件例如：低于所述氧化劑對(duì)所述異常球菌或 其相關(guān)細(xì)菌的抑制濃度("ICD")。優(yōu)選地，在至少一種其它微生物（例如，如大腸桿菌）的生 長(zhǎng)受到抑制或減慢的條件下使用所述氧化劑。在典型的實(shí)施方式中，以o. 05ICD-0. 95ICD、 更優(yōu)選以0. 251⑶-0. 901⑶的濃度使用（例如加入或維持）所述氧化劑。
[0024] 就這一點(diǎn)而言，在【具體實(shí)施方式】中，本發(fā)明涉及氧化劑在對(duì)培養(yǎng)介質(zhì)進(jìn)行選擇性 除污以及使異常球菌或其相關(guān)細(xì)菌免遭損失方面的用途。氧化劑作為潛在的抗菌劑，促進(jìn) 異常球菌的生長(zhǎng)，并降低培養(yǎng)介質(zhì)中污染物的風(fēng)險(xiǎn)。該選擇性除污可用于在其它微生物中 選出異常球菌，和/或使用異常球菌或其相關(guān)細(xì)菌改進(jìn)發(fā)酵方法。
[0025] 此外，在發(fā)酵方法（即降解步驟，其中生物質(zhì)被降解為可發(fā)酵糖）早期使用氧化劑 可利于培養(yǎng)介質(zhì)的充氧，從而降低對(duì)外源氧的需求。
[0026] 此外，可用H2O2對(duì)生物質(zhì)（例如木質(zhì)纖維素生物質(zhì)）進(jìn)行預(yù)處理。H 202可部分降 解木質(zhì)素。這一去木質(zhì)化作用增強(qiáng)了異常球菌使用木質(zhì)纖維素生物質(zhì)作為碳源的能力，進(jìn) 而改進(jìn)發(fā)酵方法。此外，使用H2O 2至少部分地替代加熱預(yù)處理，可有利地減少抑制細(xì)菌生長(zhǎng) 的外源性化合物（例如羥甲基糠醛和糠醛）的形成。由于異常球菌對(duì)H 2O2耐受，可在除污 和對(duì)生物質(zhì)的預(yù)處理中均使用H2O2，在微生物生產(chǎn)方法（例如發(fā)酵方法中）組合使用異常 球菌和H 2O2是特別令人感興趣的。
[0027] 因此，在優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及異常球菌或其相關(guān)細(xì)菌的培養(yǎng)方法，其中， 在允許異常球菌或其相關(guān)細(xì)菌生長(zhǎng)、且減慢至少一種其它微生物生長(zhǎng)的條件下使用至少一 種氧化劑。
[0028] 所述氧化劑優(yōu)選選自于溴、溴酸鹽、氯化異氰化物、氯酸鹽、鉻酸鹽、重鉻酸鹽、氫 過氧化物（hydroperoxides)、次氯酸鹽、無機(jī)過氧化物、過氧化酮、硝酸鹽、硝酸、過硼酸鹽、 高氯酸鹽、高氯酸、高碘酸鹽、高錳酸鹽、過氧化氫、臭氧、過氧化物、過氧酸和過硫酸鹽。更 優(yōu)選地，所述氧化劑為過氧化氫。
[0029] 本發(fā)明可用于在至少一種其它微生物中對(duì)異常球菌或其相關(guān)細(xì)菌進(jìn)行選擇，所述 至少一種其它微生物例如競(jìng)爭(zhēng)性細(xì)菌（例如運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌、大腸桿菌）、致病真菌、酵母 (例如釀酒酵母）等。
[0030] 本發(fā)明還可用于制備含有異常球菌或其提取物的發(fā)酵起始物。
[0031] 可進(jìn)一步將本發(fā)明用于對(duì)生長(zhǎng)介質(zhì)進(jìn)行發(fā)酵，優(yōu)選在發(fā)酵系統(tǒng)（例如發(fā)酵器、生 物反應(yīng)器或恒化器）中使用。
[0032] 可進(jìn)一步將本發(fā)明的方法用于將基質(zhì)生物轉(zhuǎn)化為感興趣的物質(zhì)，例如將脂肪族化 合物轉(zhuǎn)化為二元羧酸。
[0033] 本發(fā)明進(jìn)一步的目的涉及發(fā)酵器（例如發(fā)酵罐、生物反應(yīng)器或恒化器），所述發(fā)酵 器含有生長(zhǎng)介質(zhì)、至少一種氧化劑或氧化劑源、異常球菌或其相關(guān)細(xì)菌或者所述異常球菌 或其相關(guān)細(xì)菌的提取物。
[0034] 本發(fā)明進(jìn)一步的主題涉及氧化劑在發(fā)酵器中的用途，所述發(fā)酵器處于允許異常球 菌或其相關(guān)細(xì)菌生長(zhǎng)、且減慢至少一種其它微生物生長(zhǎng)的條件下。
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