ES2643265T3 - Métodos y cultivos microbianos para la conversión mejorada de la biomasa lignocelulósica - Google Patents

Métodos y cultivos microbianos para la conversión mejorada de la biomasa lignocelulósica Download PDF

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Description

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En particular, estos microorganismos son extremadamente termófilos y muestran una amplia especificidad de sustrato y una alta producción natural de etanol y/o ácido láctico. Como se ha mencionado anteriormente, la fermentación química a base de carbono a altas temperaturas, por ejemplo a más de 70ºC, tiene muchas ventajas respecto a la fermentación mesofílica. Una ventaja de la fermentación termofílica es la minimización del problema de contaminación en cultivos continuos, ya que sólo unos pocos microorganismos son capaces de crecer a tales altas temperaturas en materiales de biomasa de lignocelulosa no destoxificada.
También es una ventaja que los cultivos microbianos que comprenden microorganismos del género Caldicellulosiruptor y los microorganismos del género Thermoanaerobacter crezcan en el material de biomasa lignocelulósica pretratado así como en el no tratado. Estos cultivos microbianos son además capaces de crecer y producir productos de fermentación en concentraciones muy altas de materia seca del material de biomasa lignocelulósica.
Los cultivos microbianos de acuerdo con la presente descripción tienen una amplia especificidad de sustrato y son capaces de utilizar pentosas, tales como xilosa y arabinosa, y hexosas, tales como glucosa, manosa, fructosa y galactosa, así como utilizar celulosa y xilano. Los cultivos microbianos tienen además la ventaja de ser extremadamente termofílicos y, por lo tanto, son capaces de crecer a temperaturas muy elevadas dando como resultado elevadas productividades y tasas de conversión de sustrato, bajo riesgo de contaminación y recuperación facilitada del producto.
Además, los presentes inventores han encontrado que el uso de la combinación del primer y el segundo microorganismo, p. ej. en un co-cultivo microbiano, tiene una variedad de propiedades ventajosas en la conversión de polisacáridos, oligosacáridos, disacáridos y/o monosacáridos de hexosas y pentosas, en particular las derivadas de hidrolizados lignocelulósicos, a alto nivel de etanol y/o ácido láctico, al tiempo que se producen bajos niveles de ácido acético. En particular, estos microorganismos son también termófilos extremos y muestran una amplia especificidad de sustrato y alta producción natural de etanol, así como de ácido láctico.
También es una ventaja que los cultivos microbianos que comprenden microorganismos extremadamente termófilos del género Caldicellulosiruptor y microorganismos extremadamente termófilos del género Thermoanaerobacter crezcan en el material de biomasa lignocelulósica pretratado así como en el no tratado. Estos cultivos microbianos son además capaces de crecer y producir productos de fermentación en concentraciones muy altas de materia seca de material de biomasa lignocelulósica.
Se encontró sorprendentemente que los microorganismos de acuerdo con la presente descripción son capaces de crecer en un medio que comprende una biomasa lignocelulósica que tiene un contenido de materia seca de al menos 10 por ciento en peso/peso, tal como al menos 15 por ciento en peso/peso, incluyendo al menos 20 por ciento en peso/peso e incluso hasta por lo menos 25 por ciento en peso/peso.
Los microorganismos de acuerdo con la presente descripción también pueden crecer eficientemente en productos de hidrólisis de celulosa (por ejemplo, el disacárido celobiosa), hexosas derivadas de celulosa (por ejemplo, glucosa), pentosas derivadas de hemicelulosa (por ejemplo, xilosa) y álamo explotado por vapor. En particular, los principales productos cultivados en celobiosa, glucosa y xilosa pueden ser el etanol y los ácidos lácticos. Los principales productos cultivados en sustratos de biomasa pretratados fueron el etanol y el ácido láctico, por ejemplo, cuando los microorganismos se hicieron crecer sobre madera de álamo tratada con explosión de vapor, el rendimiento de etanol fue alto. Los microorganismos de acuerdo con la presente descripción también crecieron eficientemente en celobiosa.
Además, los microorganismos de acuerdo con la presente descripción crecieron eficientemente sobre los materiales solubles obtenidos después del tratamiento térmico de la biomasa lignocelulósica.
El material de biomasa lignocelulósica y los hidrolizados de lignocelulosa contienen inhibidores tales como furfural, fenoles y ácidos carboxílicos, que pueden inhibir potencialmente el organismo de fermentación. Por lo tanto, es una ventaja de los microorganismos de acuerdo con la presente descripción que son tolerantes a estos inhibidores.
Algunas realizaciones de la presente descripción se refieren a un método para producir un biocombustible, y/u otro compuesto químico a base de carbono, que comprende:
a) Proporcionar una biomasa lignocelulósica
b) Poner en contacto la biomasa lignocelulósica con un primer microorganismo perteneciente al género Caldicellulosiruptor, en el que el primer microorganismo convierte al menos una porción de la biomasa en mono-, diy/o poli-sacáridos; y
c) Poner en contacto la biomasa lignocelulósica con un segundo microorganismo perteneciente al género Thermoanaerobacter, en el que el segundo microorganismo convierte al menos una porción de los mono-, di-y/o poli-sacáridos en un biocombustible y/u otro producto a base de carbono.
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Tabla 2
Género
Especie Nombre Número de DSMZ acceso Fecha de depósito SEQ ID NO.16SrDNA
Thermoanaerobacter
sp. DIB004G DSM 25179 imagen11 15.09.2011 8
Thermoanaerobacter
sp. DIB087G DSM 25777 imagen12 15.03.2012 9
Thermoanaerobacter
sp. DIB097X DSM 25308 imagen13 27.10.2011 10
Thermoanaerobacter
sp. DIB101G DSM 25180 imagen14 15.09.2011 11
Thermoanaerobacter
sp. DIB101X DSM 25181 imagen15 15.09.2011 12
Thermoanaerobacter
sp. DIB103X DSM 25776 imagen16 15.03.2012 13
Thermoanaerobacter
sp. DIB104X DSM 25778 imagen17 15.03.2012 14
Thermoanaerobacter
sp. DIB107X DSM 25779 imagen18 15.03.2012 15
Las cepas enumeradas en la tabla 2 se han depositado de acuerdo con los términos del Tratado de Budapest sobre las fechas de depósito notificadas con DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH, Inhoffenstr. 7B, 38124 Braunschweig, Alemania, con los números de acceso DSMZ notificados anteriormente por DIREVO Industrial Biotechnology GmbH, Nattermannallee 1, 50829 Colonia (DE).
En una realización, el segundo microorganismo perteneciente al género Thermoanaerobacter comprende una secuencia de ADNr 16S al menos 99, al menos 99,3, al menos 99,5, al menos 99,7, al menos 99,9, al menos 99,99 por ciento idéntica a la SEQ ID NO 8. En otras realizaciones, el primer microorganismo perteneciente al género Thermoanaerobacter comprende una secuencia de ADNr 16S al menos 99, al menos 99,3, al menos 99,5, al menos 99,7, al menos 99,9, al menos 99,99 por ciento idéntica a una secuencia seleccionada de la SEQ ID NO 9, SEQ ID NO 10, SEQ ID NO 11, SEQ ID NO 12, SEQ ID NO 13, SEQ ID NO 14 o SEQ ID NO 15, y cualquier combinación de los mismos.
En otras realizaciones, las cepas de Thermoanaerobacter sp. enumeradas en la tabla 2, las células derivadas de ellas, los mutantes de ellas, las progenies u homólogos se utilizan como el segundo microorganismo en los métodos de producción de acuerdo con la presente descripción.
En una realización ventajosa, se utilizan Thermoanaerobacter sp. DIB004G (DSMZ número de acceso 25179) y/o Thermoanaerobacter sp. DIB101G (número de acceso DSMZ 25180), células derivadas de ésta, mutantes de ésta, progenies u homólogos como el segundo microorganismo en los métodos de producción de acuerdo con la presente descripción.
El segundo microorganismo puede ser Thermoanaerobacter sp. DIB004G y/o cualquier cepa de Thermoanaerobacter listada en la tabla 2 que contiene secuencias de 16S rDNA 100 por ciento y/o 99,99 por ciento idénticas a cualquiera de las secuencias SEQ ID 8-SEQ ID 15, respectivamente.
En otras realizaciones, la biomasa lignocelulósica se pone en contacto y/o se trata con un segundo microorganismo que tiene una o más de las siguientes características:
a) es un microorganismo del género Thermoanaerobacter; y/o
b) en un ensayo de hibridación ADN-ADN, muestra una relación ADN-ADN de al menos 70%, preferiblemente al menos 90%, al menos 95%, más preferiblemente al menos 98%, más preferiblemente al menos 99% con cualquiera de las cepas de Thermoanaerobacter sp. enumeradas en la tabla 2 con los números de adhesión y las fechas de depósito respectivamente indicados; y/o
c) muestra un nivel de similitud de secuencia del gen 16S rDNA de al menos 98%, preferiblemente al menos 99% o al menos 99,5%, más preferiblemente 100% con cualquiera de las cepas de Thermoanaerobacter sp. enumeradas en la tabla 2 con los números de adhesión respectivamente indicados y las fechas de deposición, respectivamente; y/o
d) es capaz de crecer en condiciones de alta temperatura por encima de 70°C, y/o
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En otra realización ventajosa, el cultivo microbiano comprende Caldicellulosiruptor sp. DIB041C (número de acceso DSMZ 25771) como el primer microorganismo y Thermoanaerobacter sp. DIB101X (DSM 25181) como el segundo microorganismo.
En otra realización ventajosa, el cultivo microbiano comprende Caldicellulosiruptor sp. DIB087C (número de acceso DSMZ 25772) como el primer microorganismo y Thermoanaerobacter sp. DIB101X (DSM 25181) como el segundo microorganismo.
En otra realización ventajosa, el cultivo microbiano comprende Caldicellulosiruptor sp. DIB101C (número de acceso DSMZ 25178) como el primer microorganismo y Thermoanaerobacter sp. DIB101X (DSM 25181) como el segundo microorganismo.
En otra realización ventajosa, el cultivo microbiano comprende Caldicellulosiruptor sp. DIB103C (número de acceso DSMZ 25773) como el primer microorganismo y Thermoanaerobacter sp. DIB101X (DSM 25181) como el segundo microorganismo.
En otra realización ventajosa, el cultivo microbiano comprende Caldicellulosiruptor sp. DIB104C (número de acceso DSMZ 25774) como el primer microorganismo y Thermoanaerobacter sp. DIB101X (DSM 25181) como el segundo microorganismo.
En otra realización ventajosa, el cultivo microbiano comprende Caldicellulosiruptor sp. DIB107C (DSMZ número de acceso 25775) como el primer microorganismo y Thermoanaerobacter sp. DIB101X (DSM 25181) como el segundo microorganismo.
En una realización ventajosa, el cultivo microbiano comprende Caldicellulosiruptor sp. DIB004C (número de acceso DSMZ 25177) como el primer microorganismo y Thermoanaerobacter sp. DIB103X (DSM 25776) como el segundo microorganismo.
En otra realización ventajosa, el cultivo microbiano comprende Caldicellulosiruptor sp. DIB041C (número de acceso DSMZ 25771) como el primer microorganismo y Thermoanaerobacter sp. DIB103X (DSM 25776) como el segundo microorganismo.
En otra realización ventajosa, el cultivo microbiano comprende Caldicellulosiruptor sp. DIB087C (número de acceso DSMZ 25772) como el primer microorganismo y Thermoanaerobacter sp. DIB103X (DSM 25776) como el segundo microorganismo.
En otra realización ventajosa, el cultivo microbiano comprende Caldicellulosiruptor sp. DIB101C (número de acceso DSMZ 25178) como el primer microorganismo y Thermoanaerobacter sp. DIB103X (DSM 25776) como el segundo microorganismo.
En otra realización ventajosa, el cultivo microbiano comprende Caldicellulosiruptor sp. DIB103C (número de acceso DSMZ 25773) como el primer microorganismo y Thermoanaerobacter sp. DIB103X (DSM 25776) como el segundo microorganismo.
En otra realización ventajosa, el cultivo microbiano comprende Caldicellulosiruptor sp. DIB104C (número de acceso DSMZ 25774) como el primer microorganismo y Thermoanaerobacter sp. DIB103X (DSM 25776) como el segundo microorganismo.
En otra realización ventajosa, el cultivo microbiano comprende Caldicellulosiruptor sp. DIB107C (DSMZ número de acceso 25775) como el primer microorganismo y Thermoanaerobacter sp. DIB103X (DSM 25776) como el segundo microorganismo.
En una realización ventajosa, el cultivo microbiano comprende Caldicellulosiruptor sp. DIB004C (número de acceso DSMZ 25177) como el primer microorganismo y Thermoanaerobacter sp. DIB104X (DSM 25778) como el segundo microorganismo.
En otra realización ventajosa, el cultivo microbiano comprende Caldicellulosiruptor sp. DIB041C (número de acceso DSMZ 25771) como el primer microorganismo y Thermoanaerobacter sp. DIB104X (DSM 25778) como el segundo microorganismo.
En otra realización ventajosa, el cultivo microbiano comprende Caldicellulosiruptor sp. DIB087C (número de acceso DSMZ 25772) como el primer microorganismo y Thermoanaerobacter sp. DIB104X (DSM 25778) como el segundo microorganismo.
En otra realización ventajosa, el cultivo microbiano comprende Caldicellulosiruptor sp. DIB101C (número de acceso DSMZ 25178) como el primer microorganismo y Thermoanaerobacter sp. DIB104X (DSM 25778) como el segundo microorganismo.
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Medio básico
Celobiosa
5,0 g
Vitaminas (ver abajo)
1,0 ml
Elementos de seguimiento (ver más abajo)
0,5 ml
Resazurina
1,0 mg
Na2S x 9H2O
0,75 g
Agua desionizada
1000.0 ml
Solución madre de elementos traza
NiCl2x6H2O
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FeSO4x7H2O
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Citrato de NH4Fe (III), marrón, 21,5% de Fe
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MnSO4xH2O
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CoCl2x6H2O
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ZnSO4x7H2O
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CuSO4x5H2O
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H3BO3
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Na2MoO4x2H2O
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Na2SeO3x5H2O
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Na2WoO4x2H2O
imagen45 0,1 imagen46 g
Agua destilada
imagen47 1000.0 imagen48 ml
Añadir 0,5 ml de la solución madre de oligoelementos a 1 litro del medio
Solución madre de vitaminas
ácido nicotínico
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cianocobalamina
imagen51 25 imagen52 mg
Ácido p-aminobenzoico (ácido 4-aminobenzoico)
imagen53 25 imagen54 mg
D-pantotenato de calcio
imagen55 25 imagen56 mg
tiamina-HCl
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Riboflavina
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Los principales productos de fermentación fueron etanol, acetato y lactato. Como se indica claramente en la Figura 1 que muestra las concentraciones del producto después de 7 días de cultivo para (A) DIB004C, (B) DIB004G y (C) co-cultivo de ambas cepas, para todos los sustratos la concentración del producto aumenta significativamente en el co-cultivo comparado con ambas culturas individuales.
La Figura 2 muestra el cambio factorial en la formación general del producto entre el cultivo de DIB004C solo y el cocultivo de DIB004C con DIB004G. Además de la figura 1, se muestra claramente que no sólo se incrementa la formación total del producto, sino que además la formación de etanol está aumentada de forma proporcional en comparación con ambos cultivos individuales.
Ejemplo 5: Experimentos en lotes de fermentador.
Experimentos en lotes con p. ej., DIB004C, así como con los co-cultivos de DIB004C y DIB004G se realizaron mediante cultivo en el medio descrito anteriormente con adición de madera de álamo de 20 g/l pretratada con "explosión de vapor de SO2" que comprende calentar en presencia de ácido diluido seguido por liberación repentina de presión.
La temperatura se controla a 72°C y el valor de pH se controla a 6,5 ± 0,25 durante toda la fermentación. El fermentador se purga con nitrógeno para eliminar el exceso de oxígeno antes de añadir sulfuro de sodio como se ha descrito anteriormente.
La fermentación se inicia por la adición de un cultivo de siembra preparado como se describe en el ejemplo 1.
Los resultados del análisis de HPLC como se describe en el ejemplo 2 muestran la producción paralela de etanol, ácido láctico y ácido acético siendo el etanol el producto predominante y siendo el acetato producido sólo en una proporción menor.
Los resultados de la formación del producto durante una fermentación de Caldicellulosiruptor sp. DIB004C sobre madera de álamo pretratada se muestra en la Figura 3.
La Figura 4 muestra un enfoque de fermentación idéntico que aplica un co-cultivo de Caldicellulosiruptor sp. DIB004C y Thermoanaerobacter sp. DIB004G.
La Figura 5 muestra una comparación directa entre la concentración total del producto (etanol + lactato + acetato) durante las dos etapas de fermentación. Se muestra claramente que la formación del producto durante la fermentación de ambas cepas es tanto más rápida como duradera durante un periodo de tiempo más largo. Esto es una clara indicación de un efecto sinérgico de los dos cultivos que conduce a un aumento general de la formación del producto. Una posible explicación de este efecto sinérgico sería que la cepa Thermoanaerobacter sp. DIB004G consumiría especies de azúcar soluble más rápidamente que la cepa Caldicellulosiruptor que conduce a una mejora de la represión de las enzimas celulolíticas.
Ejemplo 6: Filogenia
La secuenciación de 16S rDNA de las cepas de Caldicellulosiruptor enumeradas en la tabla 1 reveló que todas estas cepas tenían (al menos) una copia de un operón 16S rDNA que estaba más estrechamente relacionado con la cepa de Caldicellulosiruptor saccharolyticus Tp8T (DSM 8903) en las bases de datos públicas disponibles (Figura 6).
La secuenciación de 16S rDNA de las cepas de Thermoanaerobacter sp. enumeradas en la tabla 2 revelaron que las cepas de Thermoanaerobacter sp. tenían (al menos) una copia de un operón 16S rDNA. Basado en las secuencias de 16S rRNA de las cepas de Thermoanaerobacter sp. DIB004G, DIB097X, DIB101X, DIB103X y DIB107X fueron las más estrechamente relacionadas con la cepa Thermoanaerobacter mathranii A3 (DSM 11426), mientras que las cepas Thermoanaerobacter sp. DIB087G, DIB101G y DIB104X estaban más estrechamente relacionadas con la cepa de Thermoanaerobacter thermohydrosulfuricus E100-69 (DSM 567). Los alineamientos se realizaron con ClustalW (Chenna et al., 2003) y el árbol filogenético fue construido por el método de unión de vecinos (Saitou y Nei 1987) usando el programa MEGA 4 (Tamura et al., 2007).
Lista de referencias adicionales:
Cayol JL, Ollivier B, Patel BKC, Ravot M, Magot M, Ageron E, Grimont PAD, García JL. (1995) Description of Thermoanaerobacter brockii subsp. lactiethylicus subsp. nov., isolated from a deep subsurface french oil well, a proposal to reclassify Thermoanaerobacter finnii as Thermoanaerobacter brockii subsp. finnii comb, nov., and an emended description of Thermoanaerobacter brockii. Int J Syst Bacteriol 45: 783-789.
Chenna R, Sugawara H, Koike T, López R, Gibson TJ, Higgins DG, Thompson JD. (2003) Multiple sequence alignment with the Clustal series of programs. Nucleic Acids Res 13: 3497-3500.
Donnison AM, Brockelsby CM, Morgan HW, Daniel RM. (1989) The degradation of lignocellulosics by extremely thermophilic microorganisms. Biotechnol Bioeng 33: 1495-1499.
23
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140329296A1 (en) * 2011-09-22 2014-11-06 Direvo Industrial Biotechnology Gmbh Novel extreme thermophilic bacteria of the genus caldicellulosiruptor
US11248241B2 (en) * 2011-10-07 2022-02-15 Hangzou Dehong Technology Co., Ltd. Methods of producing lactic acid or a salt or an ester thereof by using a versatile extremely thermophilic bacteria
DE102019106761A1 (de) * 2019-03-18 2020-09-24 BluCon Biotech GmbH Herstellungsverfahren von milchsäure unter verwendung von papierschlämmen als substrat mit stark reduzierter zugabe von ph stellmitteln
WO2020211941A1 (en) * 2019-04-18 2020-10-22 BluCon Biotech GmbH Extreme thermophilic bacteria of the genus caldicellulosiruptor
WO2021139894A1 (en) * 2020-01-10 2021-07-15 BluCon Biotech GmbH Extreme thermophilic bacteria of the genus caldicellulosiruptor suitable for the conversion of cellulosic and starchy biomass
CN114929851A (zh) * 2019-04-18 2022-08-19 布鲁克生物科技公司 适合于纤维素和淀粉生物质的转化的解糖热纤维素菌属的极端嗜热细菌
CN117247845A (zh) * 2023-10-25 2023-12-19 安徽农业大学 一种以稻草秸秆为主要基质的球孢白僵菌发酵培养方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2001233621A1 (en) 2000-02-17 2001-08-27 Birgitte Kiaer Ahring A method for processing lignocellulosic material
CN101490242B (zh) 2006-05-22 2014-06-25 比奥咖索尔Ipr有限公司 Thermoanaerobacter mathranii菌株bg1
NZ587605A (en) 2008-02-27 2012-10-26 Qteros Inc Methods for the conversion of plant materials into fuels and chemicals by sequential action of two microorganisms
CA2747492A1 (en) * 2008-12-22 2010-07-01 Mascoma Corporation Production of ethanol from lignocellulosic biomass

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