KR20180000725A - 단백질 또는 영양공급물을 생성하기 위한 가스 발효 - Google Patents

단백질 또는 영양공급물을 생성하기 위한 가스 발효 Download PDF

Info

Publication number
KR20180000725A
KR20180000725A KR1020177034952A KR20177034952A KR20180000725A KR 20180000725 A KR20180000725 A KR 20180000725A KR 1020177034952 A KR1020177034952 A KR 1020177034952A KR 20177034952 A KR20177034952 A KR 20177034952A KR 20180000725 A KR20180000725 A KR 20180000725A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
microorganism
clostridium
microbial biomass
animal
animal feed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
KR1020177034952A
Other languages
English (en)
Inventor
션 심슨
와이엇 에릭 알렌
로버트 존 콘라도
션 몰로이
Original Assignee
란자테크 뉴질랜드 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 란자테크 뉴질랜드 리미티드 filed Critical 란자테크 뉴질랜드 리미티드
Publication of KR20180000725A publication Critical patent/KR20180000725A/ko
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23K—FODDER
    • A23K10/00—Animal feeding-stuffs
    • A23K10/10—Animal feeding-stuffs obtained by microbiological or biochemical processes
    • A23K10/12—Animal feeding-stuffs obtained by microbiological or biochemical processes by fermentation of natural products, e.g. of vegetable material, animal waste material or biomass
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23K—FODDER
    • A23K10/00—Animal feeding-stuffs
    • A23K10/20—Animal feeding-stuffs from material of animal origin
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23K—FODDER
    • A23K10/00—Animal feeding-stuffs
    • A23K10/30—Animal feeding-stuffs from material of plant origin, e.g. roots, seeds or hay; from material of fungal origin, e.g. mushrooms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23K—FODDER
    • A23K20/00—Accessory food factors for animal feeding-stuffs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23K—FODDER
    • A23K40/00—Shaping or working-up of animal feeding-stuffs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23K—FODDER
    • A23K50/00—Feeding-stuffs specially adapted for particular animals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23K—FODDER
    • A23K50/00—Feeding-stuffs specially adapted for particular animals
    • A23K50/10—Feeding-stuffs specially adapted for particular animals for ruminants
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23K—FODDER
    • A23K50/00—Feeding-stuffs specially adapted for particular animals
    • A23K50/30—Feeding-stuffs specially adapted for particular animals for swines
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23K—FODDER
    • A23K50/00—Feeding-stuffs specially adapted for particular animals
    • A23K50/40—Feeding-stuffs specially adapted for particular animals for carnivorous animals, e.g. cats or dogs
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Animal Husbandry (AREA)
  • Birds (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Fodder In General (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

본 발명은 미생물 바이오매스를 포함하는 동물 영양공급물, 및 미생물을 배양하여 미생물 바이오매스를 생산함으로써 동물 영양공급물을 생성하는 방법을 제공한다. 특히, 본 발명은 CO, CO2, 및 H2 중 하나 이상, 특히 그람-양성, 혐기성, 및/또는 클로스트리디움 (Clostridium) 미생물을 포함하는 가스상 기질의 발효에 의해 생성된 동물 영양공급물에 관한 것이다.

Description

단백질 또는 영양공급물을 생성하기 위한 가스 발효
단일 세포 단백질 (SCP)은 단백질-풍부 인간 및 동물 영양공급물 (feed)에 사용하기 위한미생물 바이오매스를 언급하며 종종 대두박 (soymeal) 또는 어분 (fishmeal)과 같은 단백질 보충의 통상적 공급원을 대체한다.
미생물 바이오매스의 대규모 생산은 식품 또는 영양공급물용 단백질을 생산하는 전통적인 방법에 비해 많은 이점을 가지고 있다. 예를 들어, 미생물은 높은 성장 속도를 가지며, 아미노산 조성을 맞추기 위해 유전적으로 변형시킬 수 있고, 단백질 함량이 높으며, 광범위한 탄소 및 에너지원을 활용할 수 있다. 또한, 농업 및 산업 폐기물을 단백질-풍부 영양공급물 원료로 생물전환시키는 것은 최종 제품을 더 저렴하게 하는 추가의 이점이 있으며, 이는 또한 SCP를 수득하기 위한 기질로서 사용된 폐기물의 네거티브 비용 가치를 상쇄한다. 게다가, SCP의 사용은 영양공급물 생산을 토지 자원에 덜 의존적이도록 하고 농업에 대한 압력을 경감시킨다.
조류, 진균류, 및 세균이 SCP의 주요 공급원이다 (Ravindra, Biotechnol Adv, 18: 459-479, 2000). SCP에 대해 이전에 사용된 세균 종은 메틸로필러스 메틸로트로피커스 (Methylophilus methylotrophicus) (Imperial Chemical Industries), 메틸로필러스 클라라 (Methylophilus clara) (Hoechst), 및 메틸로필러스 메타니카 (Methylophilus methanica) (Norsk Hydro)를 포함한다. 그러나, 이들 미생물 각각은 그람-음성 및 호기성이며 탄소 공급원으로서 메탄올을 소비한다. 따라서, 상이한 균주로부터의 미생물 바이오매스를 포함하고 상이한 탄소 공급원 상에서 성장한 추가의 동물 영양공급물이 필요하다.
본 발명은 미생물 바이오매스 및 적어도 하나의 부형제를 포함하는 동물 영양공급물을 제공한다. 일반적으로, 상기 미생물 바이오매스는 CO, CO2, 및 H2 중 하나 이상을 포함하는 가스상 기질과 같은 가스상 기질 상에서 성장한 미생물을 포함한다.
상기 미생물은 그람-양성, 아세토제닉 (acetogenic), 카복시도트로픽 (carboxydotrophic), 및/또는 혐기성일 수 있다. 일반적으로, 상기 미생물은 클로스트리디움 오토에타노게눔 (Clostridium autoethanogenum), 클로스트리디움 륭달리이 (Clostridium ljungdahlii), 클로스트리디움 래그스달레이 (Clostridium ragsdalei), 또는 클로스트리디움 코스카티이 (Clostridium coskatii)이거나 이들로부터 유래되는 미생물과 같은 클로스트리디움 (Clostridium) 속의 구성원이다. 바람직한 구현예에서, 상기 미생물은 DSMZ 수탁 번호 DSM23693 하에 기탁된 클로스트리디움 오토에타노게눔 (Clostridium autoethanogenum)이다. 특정 구현예에서, 상기 미생물은 메타노트로픽 (methanotrophic)이 아니다.
상기 가스상 기질은 CO, CO2, 및 H2 중 하나 이상을 포함한다. 전형적으로, 상기 가스상 기질은 적어도 일부 양의 CO를 포함한다. 특정 구현예에서, 상기 가스상 기질은 메탄을 포함하지 않는다. 그러나, 특정 구현예에서, 상기 가스상 기질은 메탄 개질을 통해 생성될 수 있다. 상기 가스상 기질은 산업 폐기물 가스 (industrial waste gas), 산업 폐가스 (industrial off gas), 또는 합성가스일 수 있거나 이들로부터 유래될 수 있다.
상기 동물 영양공급물은 육우, 젖소, 돼지, 양, 염소, 말, 노새, 당나귀, 사슴, 버팔로/들소, 라마, 알파카, 순록, 낙타, 반텡, 가얄, 야크, 닭, 칠면조, 오리, 거위, 메추라기, 호로새, 비둘기새끼/비둘기, 어류, 새우, 갑각류, 고양이, 개, 및 설치류를 포함하지만 이로써 제한되지 않는 가축 또는 애완동물에게 공급하기에 적합하다.
상기 동물 영양공급물은 탄수화물, 섬유질, 지방, 단백질, 비타민, 미네랄, 물, 향료, 감미료, 산화방지제, 효소, 보존제, 프로바이오틱, 또는 항생제와 같은 하나 이상의 부형제를 추가로 포함할 수 있다. 보다 일반적으로, 상기 부형제는 미생물 바이오매스에 첨가되어 동물 영양공급물의 형태, 성질, 또는 영양 함량을 향상시키거나 변경시키는 임의의 물질일 수 있다.
본 발명은 또한 가스상 기질의 존재하에 미생물을 배양하여 미생물 바이오매스를 형성하는 단계 및 상기 미생물 바이오매스로부터 동물 영양공급물을 생산하는 단계를 포함하는 동물 영양공급물의 제조 방법을 제공한다. 일반적으로, 상기 가스상 기질은 CO, CO2, 및 H2 중 하나 이상을 포함한다.
상기 방법은 추가의 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 방법은 미생물 바이오매스의 핵산 함량을 감소시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 미생물 바이오매스를 살균하는 단계, 상기 미생물 바이오매스를 원심분리하는 단계, 및 상기 미생물 바이오매스를 건조시키는 단계를 하나 이상 포함할 수 있다. 특히, 건조는 분무 건조 또는 패들 건조일 수 있다. 또한, 상기 방법은 상기 미생물 바이오매스와 상기 부형제를 블렌딩하는 다계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 미생물을 미생물 바이오매스의 생산을 최대화하는 발효 조건하에 배양하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명자들은 가스상 기질, 특히 CO, CO2, 및 H2 중 하나 이상을 포함하는 가스상 기질의 발효로부터 생성된 미생물 바이오매스가 동물 영양공급물에 사용하기에 특히 적합한 SCP 공급원임을 발견하였다.
본 발명은 미생물 바이오매스 및 적어도 하나의 부형제를 포함하는 동물 영양공급물을 제공하고, 여기서, 상기 미생물 바이오매스는 CO, CO2, 및 H2 중 하나 이상을 포함하는 가스상 기질과 같은 가스상 기질 상에성 성장한 미생물을 포함한다.
"미생물 (microorganism)" 또는 "미생물 (microbe)"은 미생물, 특히 세균, 고생세균, 바이러스, 또는 진균류이다. 상기 미생물은 전형적으로 세균이다. 본원에 사용된 바와 같은, "미생물"의 설명은 "세균"을 포함하도록 취해져야 한다.
"미생물 바이오매스"는 미생물 세포를 포함하는 생물학적 물질을 언급한다. 예를 들어, 미생물 바이오매스는 세균, 고생세균, 바이러스 또는 진균류의 순수하거나 실질적으로 순수한 배양물을 포함할 수 있거나 어들로 이루어질 수 있다. 처음에 발효 브로쓰로부터 분리된 경우, 미생물 바이오매스는 일반적으로 대량의 물을 함유한다. 상기 물은 미생물 바이오매스를 건조시키거나 프로세싱함에 의해 제거되거나 감소될 수 있다.
상기 미생물 바이오매스는 실시예 1에서 표의 제1 칼럼에 열거된 임의의 성분들을 포함할 수 있다. 명백하게, 실시예 1의 바이오매스는 15 중량% 수분(물)을 포함한다. 따라서, 실시예 1에 열거된 값들은 습윤 (즉, 비-건조된) 미생물 바이오매스의 양당 각각의 성분의 양을 언급한다. 본원에서, 미생물 바이오매스의 조성물은 습윤 (즉, 건조되지 않은) 미생물 바이오매스의 중량당 성분의 중량 측면에서 기재된다. 물론, 또한 건조 미생물 바이오매스의 중량당 성분의 중량 측면에서 미생물 바이오매스의 조성물을 계산할 수 있다.
상기 미생물 바이오매스는 일반적으로 대분획의 단백질, 예를 들어, 50 중량% (50 g 단백질/100 g 바이오매스) 초과, 60 중량% (60 g 단백질/100 g 바이오매스) 초과, 70 중량% (70 g 단백질/100 g 바이오매스) 초과, 또는 80 중량% (80 g 단백질/100 g 바이오매스) 초과의 단백질을 함유한다. 바람직한 구현예에서, 상기 미생물 바이오매스는 적어도 72 중량% (72 g 단백질/100 g 바이오매스)의 단백질을 포함한다. 단백질 분획은 아스파르트산, 알라닌, 아르기닌, 시스테인, 글루탐산, 글리신, 히스티딘, 이소류신, 류신, 리신, 메티오닌, 페닐알라닌, 프롤린, 세린, 트레오닌, 티로신, 및/또는 발린을 포함하는 아미노산을 포함한다. 특히, 상기 미생물 바이오매스는 10 mg 초과의 메티오닌/g 바이오매스, 15 mg 초과의 메티오닌/g 바이오매스, 20 mg 초과의 메티오닌/g 바이오매스, 또는 25 mg 초과의 메티오닌/g 바이오매스를 포함할 수 있다. 바람직한 구현예에서, 상기 미생물 바이오매스는 적어도 17.6 mg 메티오닌/g 바이오매스를 포함한다.
상기 미생물 바이오매스는 다수의 비타민을 포함할 수 있고, 비타민 A (레티놀), C, B1 (티아민), B2 (리보플라빈), B3 (니아신), B5 (판토텐산), 및/또는 B6 (피리독신)을 포함한다.
상기 미생물 바이오매스는 상대적으로 소량의 탄수화물 및 지방을 함유할 수 있다. 예를 들어, 상기 미생물 바이오매스는 15 중량% (15 g 탄수화물/100 g 바이오매스) 미만, 10 중량% (10 g 탄수화물/100 g 바이오매스) 미만, 또는 5 중량% (5 g 탄수화물/100 g 바이오매스) 미만의 탄수화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 미생물 바이오매스는 10 중량% (10 g 지방/100 g 바이오매스) 미만, 또는 5 중량% (5 g 지방/100 g 바이오매스) 미만, 2중량% (2 g 지방/100 g 바이오매스) 미만, 또는 1 중량% (1 g 지방/100 g 바이오매스) 미만의 지방을 포함할 수 있다.
상기 미생물은 기능적 특성을 기준으로 분류될 수 있다. 예를 들어, 상기 미생물은 C1-고정 미생물, 혐기성 미생물, 아세토젠, 에탄올로젠, 및/또는 카복시도트로프일 수 있거나 이들로부터 유래될 수 있다. 표 1은 대표적인 미생물 목록을 제공하고 이들의 기능적 특성을 동정한다.
표 1
Figure pct00001
Figure pct00002
"C1"은 1개-탄소 분자 예를 들어, CO 또는 CO2를 언급한다. "C1-옥시게네이트"는 또한 적어도 하나의 산소 원자를 포함하는 1개-탄소 분자, 예를 들어, CO 또는 CO2를 언급한다. "C1-탄소 공급원"은 상기 미생물에 대한 부분적 또는 유일한 탄소 공급원으로서 작용하는 1개의 탄소-분자를 언급한다. 예를 들어, C1-탄소 공급원은 CO, CO2, 또는 CH2O2 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는, C1-탄소 공급원은 CO 및 CO2 중 하나 또는 둘 다를 포함한다. "C1-고정 미생물"은 C1-탄소 공급원으로부터 하나 이상의 생성물을 생성하는 능력을 갖는 미생물이다. 전형적으로, 미생물은 C1-고정 세균이다. 바람직한 구현예에서, 상기 미생물은 표 1에 동정된 C1-고정 미생물로부터 기원하거나 이로부터 유래된다.
"혐기성 미생물"은 성장을 위해 산소를 요구하지 않는 미생물이다. 혐기성 미생물은 음성적으로 반응할 수 있거나 심지어 산소가 특정 역치 초과로 존재하는 경우에 죽는다. 전형적으로, 미생물은 혐기성 미생물(즉, 혐기성)이다. 바람직한 구현예에서, 미생물은 표 1에 동정된 혐기성 미생물이거나 이로부터 유래된다.
"아세토젠"은 혐기성 호흡의 생성물로서 아세테이트 (또는 아세트산)를 생성하거나 생성할 수 있는 미생물이다. 전형적으로, 아세토겐은 에너지 보존을 위한 그리고 아세틸-CoA 및 아세틸-CoA-유래된 생성물, 예를 들어, 아세테이트의 합성을 위한 주요 기작으로서 우드-융달 (Wood-Ljungdahl) 경로를 사용하는 절대 혐기성 세균이다(Ragsdale, Biochim Biophys Acta, 1784: 1873-1898, 2008). 아세토젠은 (1) CO2로부터 아세틸-CoA의 환원 합성을 위한 기작, (2) 말단 전자-수용, 에너지 보존 과정, (3) 세포 탄소의 합성에서 CO2 고정 (동화)을 위한 기작으로서 아세틸-CoA 경로를 사용한다 (Drake, Acetogenic Prokaryotes, In: The Prokaryotes, 3rd edition, p. 354, New York, NY, 2006). 모든 천연의 아세토젠은 C1-고정, 혐기성, 독립 영양성 및 비-메타노트로픽이다. 바람직한 구현예에서, 미생물은 아세토젠이다. 바람직한 구현예에서, 상기 미생물은 표 1에 동정된 아세토젠이거나 아세토젠으로부터 유래된다.
"에탄올로젠"은 에탄올을 생성하거나 생성할 수 있는 미생물이다. 바람직한 구현예에서, 상기 미생물은 에탄올로젠이다. 바람직한 구현예에서, 상기 미생물은 표 1에 동정된 에탄올로젠이거나 이로부터 유래된다.
"독립 영양체"는 유기 탄소의 부재하에 성장할 수 있는 미생물이다. 대신, 독립 영양체는 무기 탄소 공급원, 예를 들어, CO 및/또는 CO2를 사용한다. 바람직한 구현예에서, 상기 미생물은 독립 영양체이다. 바람직한 구현예에서, 상기 미생물은 표 1에 동정된 독립 영양체이거나 이로부터 유래된다.
"카복시도트로프"는 유일한 탄소 공급원으로서 CO를 사용할 수 있는 미생물 이다. 바람직한 구현예에서, 상기 미생물은 카복시도프로프이다. 바람직한 구현예에서, 상기 미생물은 표 1에 동정된 카복시도프로프이거나 이로부터 유래된다.
특정 구현예에서, 상기 미생물은 메탄 또는 메탄올과 같은 특정 기질을 소비하지 않는다. 하나의 구현예에서, 상기 미생물은 메타노트로프가 아니고/아니거나 메틸로트로프가 아니다.
바람직하게는, 상기 미생물은 그람-양성이다. 동물 영양공급물에서 SCP의 사용에 대한 대부분의 사전 연구는 그람-음성 종, 예를 들어, 메틸로필러스 메틸로트로피쿠스 (Methylophilus methylotrophicus), 메틸로필러스 클라라 (Methylophilus clara), 및 메틸로필러스 메타니카 (Methylophilus methanica)를 포함한다. 그러나, 그람-음성 세균은 흔히 동물 영양공급물에서 이들의 사용이 문제가되게 하는 내독소를 생성하거나 함유한다. 내독소는 그람-음성 세균 일부의 세포 성분의 일부이고 생존 세균 세포에 의해 배지로 방출되지 않기 때문에, 이들의 제거는 약간 어렵다. 이들의 형성은 단지 유전자 조작에 의해 차단될 수 있고, 여기서, 원치않는 독소의 형성을 제어하는 유전자들의 활성은 변형될 수 있거나 억제될 수 있다. 이것은 성취하기가 어려운 작업일 수 있는데, 그 이유는 이들이 세균 세포 벽의 통합 구조 성분이기 때문이다 (Ravindra, Biotechnol Adv, 18: 459-479, 2000).
보다 광범위하게, 상기 미생물은 표 1에서 동정된 임의의 속 또는 종이거나 이로부터 유래될 수 있다. 예를 들어, 상기 미생물은 클로스트리디움 속의 구성원일 수 있다.
바람직한 구현예에서, 상기 미생물은 클로스트리디움 오토에타노게눔 (Clostridium autoethanogenum), 클로스트리디움 륭달리이 (Clostridium ljungdahlii), 및 클로스트리디움 래그스달레이(Clostridium ragsdalei) 종을 포함하는 클로스트리디아 클러스터이거나 이들로부터 유래된다. 이들 종은 아브리니(Abrini), Arch Microbiol, 161: 345-351, 1994 (클로스트리디움 오토에타노게눔(Clostridium autoethanogenum)), 타너 (Tanner), Int J System Bacteriol, 43: 232-236, 1993 (클로스트리디움 륭달리이 (Clostridium ljungdahlii)), 및 훈케(Huhnke), WO　2008/028055 (클로스트리디움 래그스달레이 (Clostridium ragsdalei))에 의해 먼저 보고되고 특성 분석되었다.
이들 3개의 종은 많은 유사성을 갖는다. 특히, 이들 종은 클로스트리디움 속의 모두 C1-고정, 혐기성, 아세토제닉, 에탄올로제닉, 및 카복시도트로픽 구성원이다. 이들 종은 유사한 유전자형 및 표현형 및 에너지 보존 및 발효 대사 방식을 갖는다. 또한, 이들 종은 99 % 초과로 동일한 16S rRNA DNA와 클로스트리디아 rRNA 상동성 그룹 I에 클러스터되고, 약 22-30 mol%의 DNA G+C 함량을 갖고, 그람-양성이고, 유사한 형태 및 크기 (0.5-0.7 x 3-5 ㎛의 대수 성장 세포)를 갖고, 메소필릭이고 (30 내지 37℃에서 최적으로 성장한다), 약 4-7.5의 유사한 pH 범위 (최적의 pH는 약 5.5-6이다)를 갖고, 시토크롬 부재이고 Rnf 복합체를 통해 에너지를 보존한다. 또한, 카복실산의 이들의 상응하는 알콜로의 환원은 이들 종에서 나타났다 (Perez, Biotechnol Bioeng, 110:1066-1077, 2012). 중요하게, 이들 종은 또한 모두 CO-함유 가스 상에서 강한 독립 영양 성장을 보여주고, 주요 발효 생성물로서 에탄올 및 아세테이트 (또는 아세트산)을 생성하고 특정 조건하에서 소량의 2,3-부탄디올 및 락트산을 생성한다.
그러나, 이들 3개의 종은 또한 다수의 차이를 갖는다. 이들 종은 상이한 공급원으로부터 단리되었다: 토끼 장으로부터 기원하는 클로스트리디움 오토에타노게눔 (Clostridium autoethanogenum), 닭 폐기물로부터 기원하는 클로스트리디움 륭달리이 (Clostridium ljungdahlii), 및 담수 침강물로부터 클로스트리디움 래그스달레이 (Clostridium ragsdalei). 이들 종은 다양한 슈가 (예를 들어, 람노스, 아라비노스), 산 (예를 들어, 글루코네이트, 시트레이트), 아미노산 (예를 들어, 아르기닌, 히스티딘), 및 다른 기질 (예를 들어, 베타인, 부탄올)의 활용에 차이가 있다. 또한, 이들 종은 특정 비타민 (예를 들어, 티아민, 비오틴)에 대한 독립 영양성에서 차이가 있다. 이들 종은 우드-륭달 경로 유전자 및 단백질의 핵산 및 아미노산 서열에서 차이를 갖지만, 일반 구성 및 다수의 이들 유전자 및 단백질은 모든 종에서 동일한 것으로 밝혀졌다 (Kopke, Curr Opin Biotechnol, 22: 320-325, 2011).
따라서, 요약하면, 클로스트리디움 오토에타노게눔 (Clostridium autoethanogenum), 클로스트리디움 륭달리이 (Clostridium ljungdahlii), 또는 클로스트리디움 래그스달레이 (Clostridium ragsdalei)의 많은 특성은 상기 종에 특이적이지 않지만 차라리 클로스트리디움 속의 C1-고정, 혐기성, 아세토제닉, 에탄올로제닉 및 카복시도트로픽 구성원의 이러한 클러스터에 대한 일반적 특성이다. 그러나, 이들 종은 사실 독특하기 때문에, 이들 종 하나의 유전학적 변형 또는 조작은 또 다른 이들 종에서 동일한 효과를 가질 수 없다. 예를 들어, 성장, 수행능 또는 생성물 생성에서의 차이가 관찰될 수 있다.
상기 미생물은 또한 클로스트리디움 오토에타노게눔 (Clostridium autoethanogenum), 클로스트리디움 륭달리이 (Clostridium ljungdahlii), 또는 클로스트리디움 래그스달레이 (Clostridium ragsdalei)의 단리체 또는 돌연변이체이거나 이들로부터 유래할 수 있다. 클로스트리디움 오토에타노게눔의 단리체 및 돌연변이체는 JA1-1 (DSM10061) (Abrini, Arch Microbiol, 161: 345-351, 1994), LBS1560 (DSM19630) (WO　2009/064200), 및 LZ1561 (DSM23693)을 포함한다. 클로스트리디움 륭달리이의 단리체 및 돌연변이체는 ATCC 49587 (Tanner, Int J Syst Bacteriol, 43: 232-236, 1993), PETCT (DSM13528, ATCC 55383), ERI-2 (ATCC 55380) (US　5,593,886), C-01 (ATCC 55988) (US　6,368,819), O-52 (ATCC 55989) (US　6,368,819), 및 OTA-1 (Tirado-Acevedo, Production of bioethanol from synthesis gas using Clostridium ljungdahlii, PhD thesis, North Carolina State University, 2010)을 포함한다. 클로스트리디움 래그스달레이의 단리체 및 돌연변이체는 PI 1 (ATCC BAA-622, ATCC PTA-7826) (WO　2008/028055)을 포함한다.
용어 "로부터 유래된"은 상이한 (예를 들어, 모 또는 야생형) 미생물로부터 변형되거나 적응되어 새로운 미생물을 생성하는 미생물을 언급한다. 상기 변형 또는 적응은 전형적으로 핵산 또는 유전자의 삽입, 결실, 돌연변이 또는 치환을 포함한다.
"기질"은 미생물에 대한 탄소 및/또는 에너지 공급원을 언급한다. 전형적으로, 기질은 가스상이고 C1-탄소 공급원, 예를 들어, CO 또는 CO2를 포함한다. 바람직하게는, 상기 기질은 CO 또는 CO + CO2의 C1-탄소 공급원을 포함한다. 상기 기질은 H2, N2, 또는 전자와 같은 다른 비-탄소 성분을 추가로 포함할 수 있다.
상기 기질은 일반적으로 적어도 일부 양의 CO, 예를 들어, 약 1, 2, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 또는 100 mol%의 CO를 포함한다. 상기 기질은 특정 범위의 CO, 예를 들어, 약 20-80, 30-70, 또는 40-60 mol%의 CO를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 기질은 약 40-70 몰%의 CO (예를 들어, 강철 밀 또는 블라스트 노정 가스), 약 20-30 mol%의 CO (예를 들어, 기본 산소 노정 가스), 또는 약 15-45 mol%의 CO (예를 들어, 합성가스)를 포함한다. 일부 구현예에서, 상기 기질은 상대적으로 낮은 양의 CO, 예를 들어, 약 1-10 또는 1-20 mol%의 CO를 포함할 수 있다. 상기 미생물은 전형적으로 CO의 적어도 일부 및/또는 기질을 생성물로 전환시킨다. 일부 구현예에서, 상기 기질은 CO를 포함하지 않거나 실질적으로 포함하지 않는다.
상기 기질은 일부 양의 H2를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 기질은 약 1, 2, 5, 10, 15, 20, 또는 30 mol% H2를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 기질은 상대적으로 높은 양의 H2, 예를 들어, 약 60, 70, 80, 또는 90 mol% H2를 포함할 수 있다. 추가의 구현예에서, 상기 기질은 H2를 포함하지 않거나 실질적으로 포함하지 않는다.
상기 기질은 일부 양의 CO2를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 기질은 약 1-80 또는 1-30 mol%의 CO2를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 기질은 약 20, 15, 10, 또는 5 mol% 미만의 CO2를 포함할 수 있다. 또 다른 구현예에서, 상기 기질은 CO2를 포함하지 않거나 실질적으로 포함하지 않는다.
일부 구현예에서, 상기 기질은 메탄 또는 메탄올을 포함하지 않는다.
상기 기질은 전형적으로 가스상이지만, 상기 기질은 또한 대안적인 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 기질은 미세기포 분산 생성기를 사용하여 CO-함유 가스가 포화된 액체에 용해될 수 있다. 추가로 예를 들어, 상기 기질은 고형 지지체 상에 흡수될 수 있다.
상기 기질 및/또는 C1-탄소 공급원은 산업적 공정의 부산물로서 수득된 폐기물 또는 폐가스로부터 또는 일부 다른 공급원으로부터, 예를 들어, 자동차 배기 연료 또는 바이오매스 가스화이거나 이로부터 유래될 수 있다. 특정 구현예에서, 상기 산업적 공정은 강철 밀 제조, 비-철 생성물 제조, 석유 제련 공정, 석탄 가스화, 전력 생성, 탄소 블랙 생성, 암모니아 생성, 메탄올 생성 및 코크 제조와 같은 철 금속 생성물 제조로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 이들 구현예에서, 기질 및/또는 C1-탄소 공급원은 임의의 간편한 방법을 사용하여, 대기로 방출되기 전에 산업적 공정으로부터 포획될 수 있다.
상기 기질 및/또는 C1-탄소 공급원은 합성가스, 예를 들어, 석탄 또는 제련 잔사의 가스화, 바이오매스 또는 리그노셀룰로스 물질의 가스화 또는 천연 가스의 개질에 의해 수득된 합성가스일 수 있거나 이들로부터 유래될 수 있다. 또 다른 구현예에서, 상기 합성가스는 도시의 고형 폐기물 또는 산업적 고형 폐기물의 가스화로부터 수득될 수 있다.
기질 및/또는 C1-탄소 공급원과 관련하여, 용어 "로부터 유래된"은 약간 변형되거나 블렌딩된 기질 및/또는 C1-탄소 공급원을 언급한다. 예를 들어, 상기 기질 및/또는 C1-탄소 공급원은 특정 성분을 첨가하거나 제거하기 위해 처리될 수 있거나 다른 기질 및/또는 C1-탄소 공급원의 스트림과 블렌딩될 수 있다.
기질의 조성은 반응의 효율 및/또는 비용에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 산소 (O2)의 존재는 혐기성 발효 공정의 효율을 감소시킬 수 있다. 기질의 조성에 의존하여, 독소, 목적하지 않은 성분들 또는 먼지 입자와 같은 임의의 목적하지 않은 불순물을 제거하기 위해 기질을 처리하거나, 세정하거나, 여과하고/하거나 목적하는 성분들의 농도를 증가시키는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명은 추가로 CO, CO2, 및 H2 중 하나 이상을 포함하는 가스상 기질의 존재하에 미생물을 배양하여 미생물 바이오매스를 형성하는 단계 및 상기 미생물 바이오매스로부터 동물 영양공급물을 생성하는 단계를 포함하는, 동물 영양공급물을 생성하기 위한 방법을 제공한다.
전형적으로, 상기 배양은 생물반응기에서 수행된다. 용어 "생물반응기"는 하나 이상의 용기, 타워 또는 파이핑 구성물, 예를 들어, 연속 교반 탱크 반응기(CSTR), 고정화된 세포 반응기 (ICR), 트릭클 베드 반응기(TBR), 기포 칼럼, 가스 리프트 발효기, 스태틱 믹서 또는 다른 용기 또는 가스-액체 접촉에 적합한 다른 장치로 이루어진 배양/발효 장치를 포함한다. 일부 구현예에서, 생물반응기는 제1 성장 반응기 및 제2 배양/발효 반응기를 포함할 수 있다. 상기 기질은 이들 반응기 중 하나 또는 둘 다에 제공될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "배양" 및 "발효"는 상호교환적으로 사용된다. 이들 용어는 배양/발효 공정의 성장기 (growth phase) 및 생성물 생합성기 (biosynthesis phase) 둘 다를 포함한다.
상기 배양물은 일반적으로 상기 미생물의 성장을 허용하기에 충분한 영양물, 비타민, 및/또는 무기물을 함유하는 수성 배양 배지에 유지된다. 바람직하게는 수성 배양 배지는 혐기성 미생물 성장 배지, 예를 들어, 최소 혐기성 미생물 성장 배지이다. 적합한 배지는 당업계에 널리 공지되어 있다.
배양/발효는 바람직하게 표적 생성물의 제조를 위해 적당한 조건하에서 수행되어야 한다. 고려할 반응 조건은 압력 (또는 분압), 온도, 가스 기류 속도, 액체 유동 속도, 배지 pH, 배지 산화환원 전위, 교반 속도 (연속 교반 탱크 반응기를 사용하는 경우), 접종 수준, 액체상 중 가스가 제한적이지 않게 보장하기에 충분한 최대 가스 기질 농도 및 생성물 억제를 피하기 위한 최대 생성물 농도를 포함한다. 특히, 기질의 도입 속도는 액체상내 가스의 농도가 제한적이지 않도록 보장하기 위해 제어될 수 있는데 이는 생성물이 가스-제한된 조건피하에서 배양에 의해 소비될 수 있기 때문이다.
본원에서, 미생물 바이오매스 자체는 표적 생성물로 고려된다. 그러나, 미생물은 또한 가치있는 하나 이상의 다른 생성물을 생성한다. 예를 들어, 클로스트리디움 오토에타노게눔 (Clostridium autoethanogenum)은 에탄올 (WO　2007/117157), 아세테이트 (WO　2007/117157), 부탄올 (WO　2008/115080 및 WO 2012/053905), 부티레이트 (WO　2008/115080), 2,3-부탄디올 (WO　2009/151342), 락테이트 (WO　2011/112103), 부텐 (WO　2012/024522), 부타디엔 (WO　2012/024522), 메틸 에틸 케톤 (2-부타논) (WO　2012/024522 및 WO　2013/185123), 에틸렌 (WO　2012/026833), 아세톤 (WO　2012/115527), 이소프로판올 (WO　2012/115527), 지질 (WO　2013/036147), 3-하이드록시프로피오네이트(3-HP) (WO　2013/180581), 이소프렌(WO　2013/180584), 지방산 (WO　2013/191567), 2-부탄올 (WO　2013/185123), 1,2-프로판디올 (WO　2014/0369152), 및 1-프로판올 (WO　2014/0369152)을 생성하거나 이들을 생성하도록 가공될 수 있다.
승온에서 생물반응기의 작동은 가스상으로부터 액체상으로의 가스 매스 전이의 증가된 속도를 가능하게 한다. 따라서, 일반적으로 대기압보다 높은 압력에서 배양/발효를 수행하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 소정의 가스 전환 속도가 부분적으로 기질 체류 시간의 함수이고 체류 시간이 생물반응기의 요구되는 용적을 필요로 하기 때문에, 가압된 시스템의 사용은 요구되는 생물반응기의 용적을 크게 감소시킬 수 있고 결과적으로 배양/발효 장비의 자본 비용을 크게 감소시킬 수 있다. 이것은 이어서 투입 가스 유동 속도로 나누어지는 생물반응기에서 액체 용적으로 정의되는 체류 시간이 생물반응기가 대기압보다 차라리 승압에서 유지되는 경우 감소될 수 있음을 의미한다. 최적의 반응 조건은 부분적으로 사용되는 특정 미생물에 의존한다. 또한, 소정의 가스 전환 속도는 부분적으로 기질 체류 시간의 함수이고 이어서 목적하는 체류 시간을 성취하는 것은 생물반응기의 요구되는 용적을 요구하기 때문에, 가압된 시스템의 사용은 요구되는 생물반응기의 용적을 크게 감소시킬 수 있고 결과적으로 발효 장비의 자본 비용을 크게 감소시킬 수 있다.
상기 미생물의 배양은 미생물 바이오매스의 생성을 최대화하는 발효 조건하에서 수행될 수 있다. 상기 방법은 또한 상기 미생물을 미생물 바이오매스의 생성을 최대화하거나 이에 대한 선택성을 최대화하는 발효 조건하에서 미생물을 배양함을 포함할 수 있다. 바이오매스로의 선택성을 최대화하는 것은 최대 특이적 성장속도 또는 최대 미생물 희석 속도에서의 작동을 요구한다. 그러나, 높은 미생물 희석 속도에서의 작동은 또한 배양물 중에 세포 농도를 감소시키고 이것은 분리를 방해한다. 또한, 세포 농도는 높은 반응기 생산성을 위한 주요 요건이다. >1/일의 특이적 성장 속도 또는 미생물 희석 속도는 표적화되어야만 하고 2/일의 속도가 최적에 보다 가깝다.
2개의 반응기 시스템에서, 바이오매스 생산 속도는 제1 및 제2 반응기 둘 다에서 높은 바이오매스 생산 속도를 가짐에 의해 최대화된다. 이것은 제2 반응기에서 (1) 낮은 세포 생존성 또는 (2) 신속한 특이적 성장 속도를 가짐에 의해 성취될 수 있다. 낮은 세포 생존성은 높은 생성물 역가의 독성으로부터 성취될 수 있고 바람직하지 않을 수 있다. 신속한 특이적 성장 속도는 제1 반응기와 비교하여 제2 반응기에서 미생물 희석 속도의 심지어 보다 높은 값으로 작동시킴에 의해 성취될 수 있다.
상기 관계는 하기의 방정식에 의해 캡쳐된다: μ2 = Dw2 - Dw1 * (X1/X2) * (V1/V2), 여기서, μ2는 바이오매스에 대한 선택성을 증가시키기 위해 최대화할 필요가 있는 2개의 반응기 시스템에서 제2 반응기에서의 특이적 성장 속도이고, Dw2 및 Dw1는 2개의 반응기 시스템에서 제2 및 제1 반응기 중 미생물 희석 속도이고, X2 및 X1은 각각 2개의 반응기 시스템에서 제2 및 제1 반응에서 바이오매스 역가이고, V2 및 V1은 각각 2개의 반응기 시스템에서 제2 및 제1 반응기에서 반응기 용적이다.
상기 방정식에 따르면, 제2 반응기에서 바이오매스로의 선택성을 최대화하기 위해서는, 제2 반응기에서 미생물 희석 속도 Dw2는 제2 반응기에서 > 0.5/일, 이상적으로 1-2/일을 표적화하는 특이적 성장 속도 μ2를 성취하기 위해 증가될 필요가 있다.
생성물은 예를 들어, 분획 증류, 증발, 투과증발, 가스 스트리핑, 상 분리, 및 예를 들어, 액체-액체 추출을 포함하는 추출 발효를 포함하는 임의의 방법 또는 당업계에 공지된 방법들의 조합을 사용하여 발효 브로스로부터 분리되거나 정제될 수 있다. 특정 구현예에서, 생성물은 생물반응기로부터 브로쓰의 일부를 연속적으로 제거하고 미생물 세포를 브로쓰로부터 분리하고 (간편하게 여과에 의해) 상기 브로쓰로부터 하나 이상의 표적 생성물을 회수함에 의해 발효 브로쓰로부터 회수된다. 알콜 및/또는 아세톤은 예를 들어, 증류에 의해 회수될 수 있다. 산은 예를 들어, 활성탄 상에 흡착에 의해 회수될 수 있다. 생성물이 제거된 후 남아있는 세포-부재 침투물은 또한 바람직하게는 생물반응기로 복귀한다. 추가의 영양물 (예를 들어, B 비타민)은 이것이 생물반응기로 복귀하기 전에 세포-부재 침투물에 첨가하여 배지를 재보충할 수 있다.
본 발명의 방법은 추가로 추가의 분리, 프로세싱 또는 처리 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 방법은 미생물 바이오매스를 멸균시키는 단계, 미생물 바이오매스를 원심분리하는 단계 및/또는 미생물 바이오매스를 건조시키는 단계를 포함할 수 있다. 특정 구현예에서, 미생물 바이오매스는 분무 건조 또는 패들 건조를 사용하여 건조시킨다. 상기 방법은 또한 당업계에 공지된 임의의 방법을 사용하여 미생물 바이오매스의 핵산 함량을 감소시킴을 포함할 수 있는데 이는 핵산 함량이 높은 식이물의 섭취가 핵산 분해 생성물 및/또는 위장 통증을 축적시킬 수 있기 때문이다. 추가로, 상기 방법은 미생물 바이오매스와 하나 이상의 부형제를 블렌딩하거나 배합하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 동물 영양공급물은 가축 또는 애완동물과 같은 동물에게 공급하기에 적합하다. 특히, 상기 동물 영양공급물은 육우, 젖소, 돼지, 양, 염소, 말, 노새, 당나귀, 사슴, 버팔로/들소, 라마, 알파카, 순록, 낙타, 반텡, 가얄, 야크, 닭, 칠면조, 오리, 거위, 메추라기, 호로새, 비둘기새끼/비둘기, 어류, 새우, 갑각류, 고양이, 개, 및 설치류 중 하나 이상에 공급하기에 적합할 수 있다. 동물 영양공급물의 조성은 상이한 동물의 영양적 요구량으로 조정될 수 있다.
일반적으로, 상기 동물 영양공급물은 적어도 하나의 부형제를 포함한다. 본원에서, "부형제"는 동물 영양공급물의 형태, 성질, 또는 영양적 함량을 증진시키거나 변형시키기 위해 미생물 바이오매스에 첨가될 수 있는 임의의 물질을 언급한다. 예를 들어, 상기 부형제는 탄수화물, 섬유질, 지방, 단백질, 비타민, 미네랄, 물, 향료, 감미료, 산화방지제, 효소, 보존제, 프로바이오틱, 또는 항생제 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 부형제는 건초, 짚, 사일리지, 그레인, 오일 또는 지방, 또는 다른 식물 물질일 수 있다.
상기 부형제는 문헌 (Chiba, Section 18: Diet Formulation and Common Feed Ingredients, Animal Nutrition Handbook, 3rd revision, pages 575-633, 2014)에서 동정된 임의의 영양공급물 성분일 수 있고, 이는 알팔파, 동물성 지방, 빵 부산물 (bakery waste), 보리, 비트 펄프, 버뮤다그라스, 혈분 또는 혈장, 맥주박 (brewer's grain), 맥주 효모, 브롬그라스, 메밀, 카나리그라스, 캐놀라, 카세인, 감귤 펄프, 클로버, 코코넛, 옥수수, 옥수수대, 목화씨, 우모분, 페스큐, 어분 또는 어즙 (fish meal or solubles), 호미니, 육분 또는 골분, 우유, 기장, 당밀, 귀리, 오차드그라스, 완두콩, 땅콩, 가금분, 쌀, 호밀, 호밀그라스, 홍화, 참깨, 수수, 대두, 해바라기, 티머시, 트리티케일, 요소, 밀, 유청, 또는 효모를 포함한다.
실시예
하기의 실시예는 본 발명을 추가로 설명하지만 물론 어떠한 방식으로든지 이의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 말아야 한다.
실시예 1
본 실시예는 씨. 오토에타노게눔 DSM23693 미생물 바이오매스의 조성을 기재한다.
Figure pct00003
Figure pct00004
실시예 2
본 실시예는 씨. 오토에타노게눔 DSM23693 바이오매스의 아미노산 조성물을 다른 유형의 영양 공급 단백질 보충물의 아미노산 조성물과 비교한다.
Figure pct00005
실시예 3
본 실시예는 씨. 오토에타노게눔 및 씨.　륭달리이를 배양하기 위한 일반 방법을 기재한다. 상기 방법은 또한 당업계에 널리 공지되어 있다.
씨. 오토에타노게눔 DSM10061 및 DSM23693 (DSM10061의 유도체) 및 씨.　륭달리이 DSM13528은 DSMZ (미생물 및 세포 배양물의 독일 기탁물, Inhoffenstrasse 7 B, 38124 Braunschweig, Germany)로부터 공급받았다.
균주는 표준 혐기성 기술 (Hungate, Methods Microbiol, 3B: 117-132, 1969; Wolfe, Adv Microbiol Physiol, 6: 107-146, 1971)을 사용하여 pH 5.6에서 PETC 배지에 37℃에서 성장시켰다. 헤드스페이스 (독립 영양 성장)에서 프럭토스 (종속 영양 성장) 또는 30 psi CO-함유 강철 밀 가스 (New Zealand Steel site in Glenbrook, NZ로부터 수거됨; 조성: 44 % CO, 32 % N2, 22 % CO2, 2 % H2)를 기질로서 사용하였다. 고체 배지에 대해, 1.2 % 박토 (bacto) 한천 (BD, Franklin Lakes, NJ 07417, USA)을 첨가하였다.
본원에 인용된 공개 문헌, 특허 출원 및 특허 문헌을 포함하는 모든 참조문헌은, 각각의 참조문헌이 개별적으로 및 특이적으로 참조로 인용되고 이의 전문이 본원에 제시된 것으로 지적되는 것 처럼 동일한 정도로 본원에 참조로 인용된다. 본원 명세서에서 임의의 선행 기술에 대한 참조문헌은 선행 기술이 임의의 국가에서 기술 분야에통상의 일반 지식 부분을 형성하는 것이 아니고 이를 인정하는 것으로서 고려되지 말아야 한다.
본 발명을 기재하는 문단에서 용어 "a" 및 "an" 및 "the" 및 유사한 지시 대상의 사용은 본원에 달리 지적되지 않는 경우 또는 본원에 명백하게 모순되지 않는 경우 단수 및 복수 형태 둘 다를 커버하는 것으로 해석되어야만 한다. 용어 "포함하는," "갖는," "포함하는 (including)," 및 "함유하는"은 확장 가능 용어 (즉, "포함하지만 이에 제한되지 않음"을 의미하는)로서 해석되어야만 한다. 본원에서 값의 범위에 대한 인용은 본원에 달리 지적되지 않는 경우 상기 범위내에 속하는 각각의 별도의 값에 대해 개별적으로 언급하는 단축 방법으로서 제공되는 것으로 의도되고 각각의 별도의 값은 이것이 개별적으로 본원에 언급되는 것 처럼 명세서에 인용된다. 본원에 기재된 모든 방법은 본원에 달리 지적되지 않거나 본원에 명백하게 모순되지 않는 경우 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 본원에 제공된 임의의 및 모든 실시예, 또는 예시적 용어 (예를 들어, "와 같은")의 사용은 단지 본 발명을 보다 잘 설명하고자 하는 것이고 달리 청구되지 않는 경우 본 발명의 범위에 대한 제한을 부과하지 않는다. 본원 명세서내 어떠한 용어도 본 발명의 수행에 필수적인 것으로 임의의 비-청구된 요소를 지적하는 것으로서 해석되지 말아야 한다.
본 발명의 바람직한 구현예는 본원에 기재되어 있다. 이들 바람직한 구현예의 변화는 이전의 기재 내용을 판독하는 즉시 당업자에게 자명해질 것이다. 본 발명자들은 당업자가 상기 변형 어구를 적절히 사용할 것으로 예상되고 본 발명자들은 본원에서 구체적으로 기재된 것과는 달리 수행될 발명을 의도하는 것이다. 따라서, 본 발명은 적용될 수 있는 법에 의해 허용되는 바와 같이 첨부된 청구항에 인용된 주요 과제의 모든 변형 및 등가물을 포함한다. 또한, 모든 가능한 이의 변화에서 상기된 요소들의 임의의 조합은 본원에 달리 지적되지 않는 경우 또는 본원에 명백하게 모순되지 않는 경우 본 발명에 의해 포함된다.

Claims (20)

  1. 미생물 바이오매스 및 적어도 하나의 부형제를 포함하는 동물 영양공급물 (feed)로서, 상기 미생물 바이오매스는 CO, CO2, 및 H2 중 하나 이상을 포함하는 가스상 기질 상에서 성장한 미생물을 포함하는, 동물 영양공급물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 미생물은 그람-양성인, 동물 영양공급물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 미생물은 아세토제닉 (acetogenic) 및/또는 카복시도트로픽 (carboxydotrophic)인, 동물 영양공급물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 미생물은 혐기성인, 동물 영양공급물.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 미생물은 클로스트리디움 (Clostridium) 속의 구성원인, 동물 영양공급물.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 미생물은 클로스트리디움 오토에타노게눔 (Clostridium autoethanogenum), 클로스트리디움 륭달리이 (Clostridium ljungdahlii), 클로스트리디움 래그스달레이 (Clostridium ragsdalei), 또는 클로스트리디움 코스카티이 (Clostridium coskatii)이거나 이들로부터 유래되는, 동물 영양공급물.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 미생물은 메타노트로픽 (methanotrophic)이 아닌, 동물 영양공급물.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 가스상 기질은 CO를 포함하는, 동물 영양공급물.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 가스상 기질은 메탄을 포함하지 않는, 동물 영양공급물.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 가스상 기질은 산업 폐기물 가스 (industrial waste gas), 산업 폐가스 (industrial off gas), 또는 합성가스이거나 이들로부터 유래되는, 동물 영양공급물.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 동물 영양공급물은 가축 또는 애완동물에게 공급하기에 적합한, 동물 영양공급물.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 동물 영양공급물은 육우, 젖소, 돼지, 양, 염소, 말, 노새, 당나귀, 사슴, 버팔로/들소, 라마, 알파카, 순록, 낙타, 반텡, 가얄, 야크, 닭, 칠면조, 오리, 거위, 메추라기, 호로새, 비둘기새끼/비둘기, 어류, 새우, 갑각류, 고양이, 개, 및 설치류 중 하나 이상에 공급하기에 적합한, 동물 영양공급물.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 부형제는 탄수화물, 섬유질, 지방, 단백질, 비타민, 미네랄, 물, 향료, 감미료, 산화방지제, 효소, 보존제, 프로바이오틱, 또는 항생제 중 하나 이상을 포함하는, 동물 영양공급물.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 부형제는 알팔파, 동물성 지방, 빵 부산물 (bakery waste), 보리, 비트 펄프, 버뮤다그라스, 혈분 또는 혈장, 맥주박 (brewer's grain), 맥주 효모, 브롬그라스, 메밀, 카나리그라스, 캐놀라, 카세인, 감귤 펄프, 클로버, 코코넛, 옥수수, 옥수수대, 목화씨, 우모분, 페스큐, 어분 또는 어즙 (fish meal or solubles), 호미니, 육분 또는 골분, 우유, 기장, 당밀, 귀리, 오차드그라스, 완두콩, 땅콩, 가금분, 쌀, 호밀, 호밀그라스, 홍화, 참깨, 수수, 대두, 해바라기, 티머시, 트리티케일, 요소, 밀, 유청, 또는 효모 중 하나 이상을 포함하는, 동물 영양공급물.
  15. CO, CO2, 및 H2 중 하나 이상을 포함하는 가스상 기질의 존재하에 미생물을 배양하여 미생물 바이오매스를 형성하는 단계 및 상기 미생물 바이오매스로부터 동물 영양공급물을 생성하는 단계를 포함하는, 청구항 1의 동물 영양공급물의 제조 방법.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 미생물 바이오매스의 핵산 함량을 감소시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  17. 청구항 15에 있어서, 상기 방법은 상기 미생물 바이오매스를 멸균하는 단계, 상기 미생물 바이오매스를 원심분리하는 단계, 및 상기 미생물 바이오매스를 건조시키는 단계로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 건조는 분무 건조 또는 패들 건조인, 방법.
  19. 청구항 17에 있어서, 상기 방법은 상기 미생물 바이오매스와 상기 부형제를 블렌딩하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  20. 청구항 15에 있어서, 배양은 미생물 바이오매스의 생산을 최대화하는 발효 조건하에 수행되는, 방법.
KR1020177034952A 2015-05-21 2016-05-20 단백질 또는 영양공급물을 생성하기 위한 가스 발효 Ceased KR20180000725A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562165182P 2015-05-21 2015-05-21
US62/165,182 2015-05-21
PCT/US2016/033407 WO2016187494A1 (en) 2015-05-21 2016-05-20 Gas fermentation for the production of protein or feed

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180000725A true KR20180000725A (ko) 2018-01-03

Family

ID=57320788

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177034952A Ceased KR20180000725A (ko) 2015-05-21 2016-05-20 단백질 또는 영양공급물을 생성하기 위한 가스 발효

Country Status (9)

Country Link
US (2) US10856560B2 (ko)
EP (1) EP3297451A4 (ko)
JP (1) JP6913033B2 (ko)
KR (1) KR20180000725A (ko)
CN (1) CN107635407A (ko)
BR (1) BR112017024808A2 (ko)
MY (1) MY186108A (ko)
WO (1) WO2016187494A1 (ko)
ZA (1) ZA201707233B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210011963A (ko) * 2018-05-21 2021-02-02 주펑 바이오 인코포레이티드 박테리아 세포로부터 단백질 생산 수율을 증가시키기 위한 시스템 및 방법

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015017857A1 (en) 2013-08-02 2015-02-05 The Board Of Regents For Oklahoma State University Method improving producer gas fermentation
EP3570682A4 (en) * 2017-01-17 2021-03-03 White Dog Labs, Inc. PROTEINIC BIOMASS PREPARATION WITH A NON-NATIVE ORGANISM OF THE CLOSTRIDIA CLASS
SG11201906748PA (en) 2017-01-31 2019-08-27 Univ Kansas State Microbial cells, methods of producing the same, and uses thereof
EP3619315A4 (en) * 2017-05-05 2021-01-27 White Dog Labs, Inc. SINGLE CELL PROTEIN PRODUCTS AND INTEGRATED PROCESS FOR THE MANUFACTURING OF ETHANOL AND SINGLE CELL PROTEIN
EP3679149B1 (en) * 2017-09-08 2022-06-29 Lanzatech, Inc. Processes for metabolite production using hydrogen rich c1-containing substrates
UY37944A (es) 2017-10-20 2019-05-31 Ms Biotech Inc Métodos para producir materiales vegetales ensilados usando megasphaera elsdenii
ES3018615T3 (es) * 2018-04-13 2025-05-16 Superbrewed Food Inc Un ingrediente para pienso que comprende Clostridium tyrobutyricum
CN108611166A (zh) * 2018-06-11 2018-10-02 冠仕(上海)新能源科技有限公司 环保生物降解润滑油及其制备工艺
CN109007257A (zh) * 2018-08-02 2018-12-18 北京首钢朗泽新能源科技有限公司 一种菌体蛋白饲料、生产工艺及其应用
CN109156425A (zh) * 2018-09-06 2019-01-08 寿县联众畜牧养殖有限公司 一种降低出生羊羔病害的养殖方法
CA3133087C (en) * 2019-03-14 2023-10-10 Lanzatech, Inc. Gas fermentation for the production of protein-based bioplastics
CN110692860A (zh) * 2019-10-09 2020-01-17 北京首朗生物科技有限公司 一种乙醇梭菌蛋白在淡水肉食性鱼类饲料中的应用
CN110810661A (zh) * 2019-10-09 2020-02-21 北京首朗生物科技有限公司 一种乙醇梭菌蛋白在淡水杂食性鱼类饲料中的应用
CN111909840A (zh) * 2020-09-09 2020-11-10 江苏卅维装备科技有限公司 一种发酵法制蛋白的二氧化碳利用控制系统
US20240011166A1 (en) 2020-11-10 2024-01-11 Dsm Ip Assets B.V. Sustainable biomass production
BR112023020761A2 (pt) 2021-04-09 2023-12-12 Lanzatech Inc Processo para fornecer uma matéria-prima, e, aparelho para fornecer uma matéria-prima de fermentação gasosa
EP4391820A4 (en) * 2021-09-28 2026-03-11 Superbrewed Food Inc PRODUCTION OF A SINGLE-CELLULAR PROTEIN BY GAS FERMENTATION
US20230113411A1 (en) * 2021-10-13 2023-04-13 Lanzatech, Inc. Flexible product separation and recovery
CN114410440B (zh) * 2021-12-20 2023-11-28 北京首钢朗泽科技股份有限公司 一种含碳工业气体工业化蛋白质生产系统
WO2023137333A1 (en) * 2022-01-11 2023-07-20 Synata Bio, Inc. Methods for efficient fermention broth recycle
JP2025525381A (ja) * 2022-06-21 2025-08-05 ランザテク，インコーポレイテッド Ｃ１基質からの高価値の特殊タンパク質及び化学産物の連続共産生のための微生物及び方法
US12129503B2 (en) 2022-08-10 2024-10-29 Lanzatech, Inc. Carbon sequestration in soils with production of chemical products
US12281344B2 (en) 2023-06-05 2025-04-22 Lanzatech, Inc. Integrated gas fermentation
CN121335985A (zh) 2023-06-15 2026-01-13 巨鹏生物(香港)有限公司 用于固定二氧化碳的方法
CN118044569A (zh) * 2024-03-05 2024-05-17 江苏三仪动物营养科技有限公司 一种替豆粕节能减排预混料及其在动物养殖方面的应用
CN119242542B (zh) * 2024-12-05 2025-02-11 中国科学院天津工业生物技术研究所 一株甲基营养嗜甲基菌hn238及其培养方法和应用

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IN138643B (ko) * 1972-11-29 1976-03-06 Anheuser Busch
US3887431A (en) * 1972-11-29 1975-06-03 Anheuser Busch Yeast protein isolate with reduced nucleic acid content and process of making same
JPS5049484A (ko) * 1973-09-05 1975-05-02
US3947605A (en) * 1974-10-30 1976-03-30 Standard Oil Company Process for preparing high yields of single cell products having reduced purine content and high nutritive value
KR900003014B1 (ko) 1986-12-27 1990-05-04 도오아 야꾸힌 고오교오 가부시끼가이샤 양식어(養殖魚)용 사료 첨가제
JP2799273B2 (ja) * 1991-12-11 1998-09-17 日本化薬株式会社 動物の成長促進方法及びクロストリジウム属菌死菌体粉末製剤
US5807722A (en) * 1992-10-30 1998-09-15 Bioengineering Resources, Inc. Biological production of acetic acid from waste gases with Clostridium ljungdahlii
WO2000037669A2 (en) 1998-12-18 2000-06-29 Dsm N.V. Non-continuous process for the production of vitamin b12
JP2000325027A (ja) * 1999-05-21 2000-11-28 Nippo Kagaku Kk 増体促進剤
WO2003089579A2 (en) 2002-04-15 2003-10-30 Advanced Bionutrition Corporation Incorporation of anaerobic bacteria in feed formulation
TW200504220A (en) * 2002-11-14 2005-02-01 Dsm Ip Assets Bv Formulations comprising vitamin B12, method of production and use thereof
JP2004329056A (ja) * 2003-05-01 2004-11-25 Fuaabest:Kk 飼料添加物、飼料添加物の製造法、及び調合飼料。
JP2007082438A (ja) * 2005-09-21 2007-04-05 Ebara Corp 微生物による有価物生産方法および有価物生産装置
JP2007185178A (ja) 2006-01-12 2007-07-26 Toru Ueda ドライバイオマスを用いた持続可能な食糧・繊維・エネルギー生産法
US7704723B2 (en) 2006-08-31 2010-04-27 The Board Of Regents For Oklahoma State University Isolation and characterization of novel clostridial species
CN106867595A (zh) * 2008-06-20 2017-06-20 伊内奥斯生物股份公司 通过气化和发酵将二氧化碳封存到醇中的方法
US20110281336A1 (en) * 2009-02-26 2011-11-17 Lanzatech New Zealand Limited Methods of sustaining culture viability
MY162723A (en) 2009-11-06 2017-07-14 Kiverdi Inc Biological and chemical process utilizing chemoautotrophic microorganisms for the chemosynthetic fixation of carbon dioxide and/or other inorganic carbon sources into organic compounds, and the generation of additional useful products
US8143037B2 (en) * 2010-03-19 2012-03-27 Coskata, Inc. Ethanologenic Clostridium species, Clostridium coskatii
CA2848574A1 (en) 2011-09-12 2013-03-21 Oakbio Inc. Chemoautotrophic conversion of carbon oxides in industrial waste to biomass and chemical products
KR102098843B1 (ko) * 2012-05-23 2020-04-09 란자테크 뉴질랜드 리미티드 발효 및 모사 이동층 공정
MY172692A (en) * 2012-07-13 2019-12-10 Calysta Inc Biorefinery system, methods and compositions thereof
BR112015010621B1 (pt) 2012-11-12 2021-08-10 Lanzatech New Zealand Limited Método para produzir pelo menos um produto a partir de um substrato gasoso
US9650651B2 (en) * 2013-03-14 2017-05-16 Rathin Datta Method for production of n-propanol and other C3-containing products from syngas by symbiotic co-cultures of anaerobic microorganisms

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210011963A (ko) * 2018-05-21 2021-02-02 주펑 바이오 인코포레이티드 박테리아 세포로부터 단백질 생산 수율을 증가시키기 위한 시스템 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
BR112017024808A2 (pt) 2019-09-03
US11653672B2 (en) 2023-05-23
WO2016187494A1 (en) 2016-11-24
MY186108A (en) 2021-06-22
US20160338380A1 (en) 2016-11-24
ZA201707233B (en) 2022-07-27
US10856560B2 (en) 2020-12-08
EP3297451A1 (en) 2018-03-28
US20210084933A1 (en) 2021-03-25
EP3297451A4 (en) 2018-10-31
CN107635407A (zh) 2018-01-26
JP2018516567A (ja) 2018-06-28
JP6913033B2 (ja) 2021-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11653672B2 (en) Gas fermentation for the production of protein or feed
EP3797153B1 (en) Composition for obtaining protein-rich nutrient supplements from bacterial fermentation process
JP7654723B2 (ja) 水素に富むｃ１含有基質を使用した代謝物生成方法およびシステム
US20160374364A1 (en) Method of and system for producing a high value animal feed additive from a stillage in an alcohol production process
CN110218688B (zh) 海内氏芽孢杆菌ly-23、菌剂及其应用和应用其的产品
JP2021137001A (ja) 高蛋白質菜種ミールの製造方法
HK40026507A (en) Processes for metabolite production using hydrogen rich c1-containing substrates
HK40026507B (en) Processes for metabolite production using hydrogen rich c1-containing substrates

Legal Events

Date Code Title Description
PA0105 International application

Patent event date: 20171204

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PG1501 Laying open of application
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20200603

Comment text: Request for Examination of Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20220303

Patent event code: PE09021S01D

PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20220923

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20220303

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I

J201 Request for trial against refusal decision
PJ0201 Trial against decision of rejection

Patent event date: 20221222

Comment text: Request for Trial against Decision on Refusal

Patent event code: PJ02012R01D

Patent event date: 20220923

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PJ02011S01I

Appeal kind category: Appeal against decision to decline refusal

Appeal identifier: 2022101002325

Request date: 20221222

J301 Trial decision

Free format text: TRIAL NUMBER: 2022101002325; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20221222

Effective date: 20240130

PJ1301 Trial decision

Patent event code: PJ13011S01D

Patent event date: 20240130

Comment text: Trial Decision on Objection to Decision on Refusal

Appeal kind category: Appeal against decision to decline refusal

Request date: 20221222

Decision date: 20240130

Appeal identifier: 2022101002325

PS0901 Examination by remand of revocation
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20240214

Patent event code: PE09021S01D

PS0601 Decision to reject again after remand of revocation

Patent event date: 20240605

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PS06013S01D

Patent event date: 20240214

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PS06012S01I

Patent event date: 20240130

Comment text: Notice of Trial Decision (Remand of Revocation)

Patent event code: PS06011S01I

Patent event date: 20220303

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PS06012S01I

S601 Decision to reject again after remand of revocation