發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及通過使用嗜一氧化碳微生物厭氧發(fā)酵而由一氧化碳和/或二氧化碳和氫氣的基質(zhì)制備乙醇和/或乙酸鹽的方法。更特別地，本發(fā)明涉及以更劃算且對該乙醇和乙酸鹽的制備有利的方式使用具體無機(jī)硫來源提供微生物的生物硫需求。背景用作液體發(fā)動機(jī)燃料或者用于與常規(guī)汽油或柴油發(fā)動機(jī)燃料混合的生物燃料生產(chǎn)在世界范圍內(nèi)日益提高。這類生物燃料包括例如乙醇和正丁醇。關(guān)于生物燃料的主要驅(qū)動之一是它們通過發(fā)酵和生物加工技術(shù)由可再生資源得到。慣例地，生物燃料由容易發(fā)酵的碳水化合物如糖和淀粉制備。由于這些進(jìn)料來源與人類食品供應(yīng)競爭，許多近期的工作關(guān)注生物燃料和其它化學(xué)品的替代進(jìn)料來源。一個替代進(jìn)料來源為木素纖維素原料，例如林業(yè)廢物、種植園樹木、稻草、禾草和其它農(nóng)業(yè)廢物。然而，木素纖維素材料的能使它們提供植物和樹木的機(jī)械支撐結(jié)構(gòu)的非常不均勻性質(zhì)使得它們固有地對抗生物轉(zhuǎn)化。另外，這些材料主要包含三個分開類別的組分作為結(jié)構(gòu)單元：纖維素(C6糖聚合物)、半纖維素(各種C5和C6糖聚合物)和木質(zhì)素(芳族和醚連接的雜聚合物)。然后其它已知的技術(shù)可將木素纖維素生物質(zhì)進(jìn)料轉(zhuǎn)化成合成氣(也稱為合成氣體，主要是CO、H2和CO2與其它組分如CH4、N2、NH3、H2S和其它痕量氣體的混合料)。然后將該合成氣用厭氧微生物發(fā)酵以產(chǎn)生生物燃料如乙醇、正丁醇或化學(xué)品如乙酸、丁酸等。美國專利7,285,402公開了通過使用厭氧細(xì)菌發(fā)酵而將一氧化碳、二氧化碳和氫氣轉(zhuǎn)化成乙酸和乙醇的方法，通過引用將其教導(dǎo)并入本文中。用于生產(chǎn)生物燃料和其它化學(xué)品的厭氧發(fā)酵可使用由多種來源提供一氧化碳和/或二氧化碳和氫氣的任何氣體基質(zhì)。例如，美國專利公開2011/0300593公開了來源如鋼廠廢氣作為一氧化碳的來源并通過引用將其教導(dǎo)并入本文中。許多其它基質(zhì)來源是可得到的。例如，合成氣可由許多其它含碳原料如天然氣、重整氣體、泥煤、石油焦、煤、固體廢物和填埋氣體制備。乙醇可使用多種厭氧細(xì)菌，特別是例如來自梭菌的那些由CO、CO2和H2制備。例如，描述了由氣體制備乙醇的多種細(xì)菌菌株，包括楊氏梭菌(ClostridiumLjungdahlii)、Clostridiumautoethanogenum和Clostridiumcoskatii，這些都描述于本文中。通過厭氧微生物制備乙醇和其它產(chǎn)物受發(fā)酵區(qū)內(nèi)的許多操作條件影響(參見美國專利Nos.5,173,429、5,593,886和6,368,819、WO98/00558和WO02/08438)。影響微生物性能的兩個主要條件是發(fā)酵區(qū)的pH和氧化還原電位(ORP)。WO2009/022925公開了pH和ORP在氣體基質(zhì)轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物中的影響。用于代謝方法中的微生物需要營養(yǎng)素和微量營養(yǎng)素，且特定營養(yǎng)素供應(yīng)可對微生物的生長和持續(xù)性具有深遠(yuǎn)影響。事實上，可能需要這些營養(yǎng)素以使微生物使用一氧化碳作為其能量來源。例如，微生物可能需要金屬輔因子的存在以用于一氧化碳脫氫酶(CODH)和乙酰-CoA合酶(ACS)的代謝作用。重要的是所有所要求的營養(yǎng)素以合適的量和生物可用形式提供。另一所要求的營養(yǎng)素是還原硫來源，其通常為有機(jī)硫化物如半胱氨酸的形式。半胱氨酸提供支持微生物培養(yǎng)物中發(fā)生的酶方法所需的硫來源。熟知微生物在其酶方法中需要硫。事實上，電子傳遞介質(zhì)，鐵氧化還原蛋白以及Wood-Ljungdahl途徑酶乙酰-CoA合酶和一氧化碳脫氫酶包含硫。因此，重要的是以生物可用形式并以足夠的供應(yīng)加入硫以避免微生物抑制產(chǎn)物的生長和制備。作為半胱氨酸的替代物，發(fā)現(xiàn)硫化氫在許多情況下是微生物代謝方法中所需的還原硫來源。硫來源如硫化物與典型發(fā)酵介質(zhì)中的硫化氫平衡存在。盡管硫化氫比半胱氨酸更便宜，它是有毒的，因此需要特殊處理，并且以純形式是特別危險的。提供硫化物鹽形式的硫如硫化鈉仍產(chǎn)生發(fā)酵罐中可能由于蒸發(fā)而隨時間而降低的硫化氫濃度。此外，硫化氫在介質(zhì)中具有有限的溶解度。硫化氫可在發(fā)酵區(qū)中可能需要的某些條件下變成高揮發(fā)性的，由此惡化它作為硫來源的用途。由于硫化氫在水中的有限溶解度，溶液中的硫濃度可能由于發(fā)酵介質(zhì)內(nèi)的條件而明顯降低。因此，確定使用一氧化碳或氫氣和二氧化碳?xì)怏w作為原料的發(fā)酵系統(tǒng)中所需醇生產(chǎn)中的微生物的改進(jìn)或可選硫來源會幫助實現(xiàn)高醇生產(chǎn)率和低方法操作成本。因此，由厭氧發(fā)酵制備乙醇或乙酸鹽的方法獲益于硫化物的發(fā)現(xiàn)，所述硫化合物可便宜地提供在有利發(fā)酵條件下的微生物的生物硫需求，同時還消除了硫化氫作為硫來源的缺點。美國專利公開20110300593公開了可選硫來源的使用。該文件僅明確地描述了聚硫化物、多種聚硫化物、元素硫和膠態(tài)硫作為無機(jī)硫化合物以用作可選硫來源。更重要的是，該文件描述了這些具體硫化合物作為提供硫化氫作為發(fā)酵介質(zhì)中的活性物種的用途。因此，該參考文獻(xiàn)沒有確定除硫化氫外，會提供生物可用形式的硫的硫添加劑，因此沒有克服硫化氫的高揮發(fā)性問題。尋求增強(qiáng)合成氣發(fā)酵制備C2含氧有機(jī)化合物的經(jīng)濟(jì)性的方法，其中硫營養(yǎng)素可通過該方法以“按需”速率有效且便宜地提供。發(fā)明概述本發(fā)明提供將合成氣生物轉(zhuǎn)化成C2含氧有機(jī)化合物如乙醇和乙酸鹽的方法，其中硫營養(yǎng)素的供應(yīng)由硫添加劑提供，所述硫添加劑以滿足微生物的代謝需求的形式為液體營養(yǎng)介質(zhì)貢獻(xiàn)硫含氧陰離子或氫硫含氧陰離子，同時促進(jìn)發(fā)酵區(qū)在會抑制污染微生物生長的pH下操作。令人驚訝地發(fā)現(xiàn)這類化合物可提供由CO、CO2和H2基質(zhì)制備乙醇和乙酸鹽中嗜一氧化碳微生物的營養(yǎng)硫需求。這類化合物包括在各種食品中例行地用作抗微生物劑的亞硫酸氫鹽。技術(shù)人員預(yù)期這類化合物干擾微生物的生長和生存能力。因此，驚訝地發(fā)現(xiàn)這類化合物可有利地用于提供硫物種，所述硫物種會滿足微生物的代謝要求，同時避免硫化氫在發(fā)酵區(qū)中的較低pH條件下的揮發(fā)性問題。以寬方面，本發(fā)明提供使用產(chǎn)乙醇嗜一氧化碳微生物，同時將硫以生物可用且非?？扇艿男问焦┤氚l(fā)酵介質(zhì)中而制備C2氧合物的方法。保持5.3以下，更優(yōu)選5.1以下的pH在抑制發(fā)酵區(qū)中的污染微生物生長中是非常有利的?？筛淖兓蚱茐陌l(fā)酵方法的常見污染物是產(chǎn)生丁酸酯并可降低該方法對于更想要的乙醇產(chǎn)物的選擇性的微生物。在提供較高氧化態(tài)硫中，本發(fā)明使用微生物作為將硫的氧化態(tài)降至可用形式的手段。提出以該方式，微生物產(chǎn)生氫硫化物(HSˉ)，如果使用它的話，它在細(xì)胞內(nèi)同化。這減少了液體營養(yǎng)介質(zhì)中HSˉ的存在，并幫助使會貢獻(xiàn)于來自發(fā)酵的硫化氫排放的任何硫化氫平衡濃度最小化。在特定實施方案中，本發(fā)明為通過用產(chǎn)乙醇嗜一氧化碳微生物厭氧發(fā)酵而制備C2氧合物的方法。該方法包括：提供包含S(II)-S(IV)無機(jī)硫化合物的硫添加劑，其在含水發(fā)酵介質(zhì)中產(chǎn)生包含氧和/或氧和氫原子的硫陰離子，使微生物的微生物培養(yǎng)物與包含一氧化碳的基質(zhì)接觸，將微生物培養(yǎng)物保持在包含硫添加劑且具有小于5.3的pH的發(fā)酵介質(zhì)中，和從發(fā)酵介質(zhì)中回收一種或多種C2氧合物。在另一實施方案中，硫添加劑包含S(III)-S(IV)無機(jī)硫化合物。在一個特定實施方案中，硫添加劑為亞硫酸、亞硫酸氫鹽、偏亞硫酸氫鹽、連二亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽或其組合。在一個優(yōu)選實施方案中，硫添加劑為亞硫酸、亞硫酸氫鹽、偏亞硫酸氫鹽或其組合。在其它實施方案中，硫添加劑可包含亞硫酸氫鈉、偏亞硫酸氫鈉。在一個特定實施方案中，硫添加劑以至少0.1，通常0.1-10，優(yōu)選0.5-2毫摩爾硫每克微生物干細(xì)胞重量的濃度存在于發(fā)酵介質(zhì)中。在一個特定實施方案中，微生物與硫添加劑的接觸在加入的有機(jī)硫來源的存在下進(jìn)行，且發(fā)酵介質(zhì)中有機(jī)硫的濃度隨著時間而降低。在一個優(yōu)選實施方案中，發(fā)酵介質(zhì)中有機(jī)硫的濃度小于0.3毫摩爾有機(jī)硫每克微生物干細(xì)胞重量，更優(yōu)選小于0.1毫摩爾有機(jī)硫每克微生物干細(xì)胞重量。另一方面，本發(fā)明提供消除半胱氨酸作為氨基酸和硫來源加入發(fā)酵的液體營養(yǎng)介質(zhì)中的方法。在本發(fā)明的一個特定實施方案中，發(fā)酵介質(zhì)中的半胱氨酸濃度可明顯降低，優(yōu)選降至小于0.3毫摩爾每克微生物干細(xì)胞重量的濃度。在一個特定實施方案中，可完全消除向發(fā)酵介質(zhì)中的半胱氨酸添加。在本發(fā)明的另一方面，將發(fā)酵介質(zhì)的pH保持為4.3-5.1，優(yōu)選4.9以下。在本發(fā)明另一方面，該方法包括在發(fā)酵介質(zhì)中的螯合劑。在一個優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明使用乙二胺四乙酸、二亞乙基三胺五乙酸、氨三乙酸、檸檬酸鈉及其混合物作為螯合劑。一般而言，乙醇是通過微生物制備的優(yōu)選代謝物。在多數(shù)情況下，其它代謝物會與乙酸鹽一起在基質(zhì)的發(fā)酵中產(chǎn)生。發(fā)現(xiàn)本發(fā)明方法可改進(jìn)醇:酸產(chǎn)物比。發(fā)現(xiàn)大于5:1和大于10:1的乙醇:乙酸鹽產(chǎn)物比以及20:1或者與乙酸鹽相比更有利于醇的較高比。本發(fā)明的一個應(yīng)用是其中有機(jī)硫來源如半胱氨酸用于第一容器中以使微生物培養(yǎng)物生長，然后將微生物培養(yǎng)物轉(zhuǎn)移至第二容器中的情況。如果需要的話，第一容器還可包含硫添加劑。來自第一容器的微生物培養(yǎng)物與基質(zhì)的接觸然后可在分開的第二容器中進(jìn)行。第二容器可以用很少或者不用半胱氨酸保持發(fā)酵。在本發(fā)明的特定實施方案中，第二發(fā)酵容器是更大體積的發(fā)酵容器，如在種子培養(yǎng)操作中所實踐的，以使微生物培養(yǎng)物傳代至商業(yè)規(guī)模體積。微生物培養(yǎng)物的這一轉(zhuǎn)移可繼續(xù)至第三發(fā)酵區(qū)以及具有更高體積的其它發(fā)酵區(qū)中。在一個優(yōu)選實施方案中，當(dāng)發(fā)酵區(qū)體積提高時，有機(jī)硫如半胱氨酸的濃度會降低。在另一實施方案中，將半胱氨酸加入發(fā)酵區(qū)中僅在具有小于40,000升，更優(yōu)選小于4,000升的體積的發(fā)酵區(qū)中繼續(xù)。因此，在另一實施方案中，本發(fā)明為在通過厭氧發(fā)酵制備乙醇或乙酸鹽中減少半胱氨酸的方法。該方法包括：使嗜一氧化碳微生物的微生物培養(yǎng)物與包含一氧化碳的基質(zhì)接觸并使微生物培養(yǎng)物在包含第一半胱氨酸濃度的半胱氨酸的第一發(fā)酵區(qū)中在厭氧條件下生長以在第一發(fā)酵區(qū)中產(chǎn)生半胱氨酸生長微生物培養(yǎng)物。將一些或所有半胱氨酸生長微生物培養(yǎng)物轉(zhuǎn)移至包含硫添加劑的第二發(fā)酵區(qū)中，所述硫添加劑包含具有+2至+4氧化態(tài)(S(II)-S(IV))的無機(jī)硫化合物，其在第二發(fā)酵區(qū)中產(chǎn)生由硫原子與氧和/或氫原子組合組成的陰離子。將包含(i)一氧化碳、(ii)二氧化碳和氫氣或者(iii)(i)和(ii)的混合物的基質(zhì)加入第二發(fā)酵區(qū)中以將基質(zhì)轉(zhuǎn)化成C2氧合物。從第二發(fā)酵區(qū)中回收一種或多種C2氧合物。附圖簡述圖1-22為發(fā)酵數(shù)據(jù)的圖，其顯示來自使用本發(fā)明硫添加劑的一系列連續(xù)發(fā)酵的氣體吸收和產(chǎn)物產(chǎn)量。定義“生物反應(yīng)器”意指具有至少一個用于在發(fā)酵介質(zhì)的存在下保持微生物的容器的任何發(fā)酵設(shè)備，其中術(shù)語容器指任何容納裝置，包括管道、塔、膜、篩和其它類似裝置，其可排列成連續(xù)或分批反應(yīng)器，可包括泡罩塔生物反應(yīng)器(BCBR)、連續(xù)攪拌釜反應(yīng)器(CSTR)、固定化細(xì)胞反應(yīng)器(ICR)如膜支撐生物反應(yīng)器(MSBR)、噴射環(huán)流反應(yīng)器、滴流床反應(yīng)器、管道反應(yīng)器或提供微生物與基質(zhì)的氣體液體接觸的任何其它裝置。本發(fā)明中所用發(fā)酵反應(yīng)器可具有任何合適的設(shè)計；然而，優(yōu)選設(shè)計和操作提供一氧化碳和氫氣轉(zhuǎn)化成含氧有機(jī)化合物的高轉(zhuǎn)化率?！癈2氧合物”意指包含2個碳原子、氫原子和至少一個氧原子的任何分子。優(yōu)選，C2氧合物包括乙醇、乙酸和乙酸鹽陰離子?！拔⑸锱囵B(yǎng)物”意指微生物與液體發(fā)酵介質(zhì)一起的混合物，其中微生物以淤漿、懸浮液或固定群體(fixedcolony)的形式存在。微生物培養(yǎng)物包含懸浮于移動載體介質(zhì)如管環(huán)或生物片上或者固定在載體介質(zhì)如膜或者其它多孔或半多孔介質(zhì)上的微生物。術(shù)語微生物培養(yǎng)物包括由單一微生物菌株或者多個微生物菌株構(gòu)成的培養(yǎng)物?！鞍l(fā)酵介質(zhì)”意指接觸微生物且包含微生物保持其生物功能所需的營養(yǎng)素如維生素、礦物質(zhì)、氨基酸等和由微生物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物的含水液體，其中將代謝產(chǎn)物從發(fā)酵介質(zhì)中回收。發(fā)酵介質(zhì)可保持微生物以浮游狀態(tài)懸浮，可作為懸浮液介質(zhì)用于保持微生物生長或者可灌注于其中的載體材料，以及以防微生物培養(yǎng)物通過載體如膜。發(fā)酵介質(zhì)可直接接收氣體基質(zhì)并用作將基質(zhì)供入微生物中的手段?！鞍l(fā)酵”意指通過微生物的任何基質(zhì)轉(zhuǎn)化，無論微生物是在有機(jī)體的初級生長階段還是在主要產(chǎn)生代謝物作為產(chǎn)物的階段。“平均細(xì)胞停留時間”對連續(xù)發(fā)酵操作而言，意指發(fā)酵罐中細(xì)胞的總質(zhì)量除以生物質(zhì)離開發(fā)酵罐時的速率?！盃I養(yǎng)液”意指包含微生物支持或改進(jìn)其生物功能所需的一種或多種營養(yǎng)素如維生素、礦物質(zhì)或氨基酸，并加入發(fā)酵介質(zhì)中或者直接接觸微生物培養(yǎng)物的含水液體?！坝袡C(jī)硫”意指定義為具有至少一個烷基或芳基的任何硫衍生物的任何有機(jī)硫化合物。術(shù)語“氧化還原電位”或“ORP”的值在本文中量化時認(rèn)為是使用3.8MKCl電解質(zhì)鹽橋相對于Ag/Ag—Cl型電極測量的關(guān)于水溶液的該值測量?！癝(II)”、“S(III)”和“S(IV)”分別意指硫化合物中硫原子的2、3和4的正氧化態(tài)?！盎|(zhì)”意指提供主要碳和能量來源給微生物且包含一氧化碳或者二氧化碳和氫氣的組合中的至少一種的氣體。發(fā)明詳述本發(fā)明使用一類獨特的無機(jī)硫化合物為發(fā)酵方法提供所需硫，所述發(fā)酵方法用于由包含一氧化碳和/或二氧化碳與氫氣的組合中的一種或多種的氣體基質(zhì)制備C2氧合物。在多數(shù)情況下，該方法的主要優(yōu)點是消除了發(fā)酵區(qū)關(guān)于半胱氨酸的需求。在某些實施方案中，它可在發(fā)酵開始時除去半胱氨酸或者可在發(fā)酵進(jìn)行時減少半胱氨酸和/或完全逐步消除。這意指可將半胱氨酸減少至比如果半胱氨酸是生物可用硫的主要來源的話需要的低得多的水平，或者如果不僅作為硫來源，而且作為氨基酸的直接來源的話，可從正在進(jìn)行的發(fā)酵操作中消除。發(fā)現(xiàn)本發(fā)明無機(jī)硫添加劑在發(fā)酵區(qū)內(nèi)提供非常持久形式的硫并且還能使微生物在生長和生產(chǎn)階段中生存使得可由發(fā)酵段實現(xiàn)高滴定量的乙醇。本發(fā)明的必要組分是一類具體硫添加劑的提供?？捎糜诒景l(fā)明中的硫添加劑包含具有以+2至+4氧化態(tài)存在的硫原子(S(II)-S(IV))的硫化合物。這些添加劑可以為會提供硫含氧陰離子和/或氫硫含氧陰離子的任何類型的硫化合物。具體陰離子形式的添加劑包括亞硫酸鹽、亞硫酸氫鹽、偏亞硫酸氫鹽、二氧化硫、連二亞硫酸鹽和硫代硫酸鹽。添加劑可通過加入各種硫化合物如亞硫酸、亞硫酸氫鈉、偏亞硫酸氫鈉、偏亞硫酸氫鉀、連二亞硫酸、連二亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉得到。硫添加劑在分散到發(fā)酵介質(zhì)的含水液體中時會以其活性陰離子形式存在。在本發(fā)明中有效的硫的含氧陰離子和氫硫含氧陰離子包括亞硫酸根形式SO32-和亞硫酸氫根(亞硫酸氫根)形式HSO3-。盡管不愿受任何理論束縛，本發(fā)明依賴于微生物在其細(xì)胞結(jié)構(gòu)的膜上傳送這些硫含氧陰離子的能力。當(dāng)在細(xì)胞內(nèi)部時，微生物將含氧陰離子還原成HSˉ?？赡苓M(jìn)行反應(yīng)序列：借助亞硫酸鹽還原酶的SO32-＝>H2S。然后借助O-乙酰絲氨酸硫化氫解酶(O-acetylserinesulfhydrolase)的HS-+O-乙酰絲氨酸＝>半胱氨酸。當(dāng)暴露于水下時，硫化合物離解成亞硫酸根陰離子和其它正電性物種或中性分子的平衡混合物。例如，使用亞硫酸水溶液作為添加劑會根據(jù)下式產(chǎn)生二氧化硫和亞硫酸根離子的平衡：其中離解常數(shù)—Ka＝1.38×10-2；pKa＝1.86。類似地，含水二氧化硫會與水結(jié)合并根據(jù)組合式和pKa去質(zhì)子化：其中離解常數(shù)—Ka＝1.54×10-2；pKa＝1.81。亞硫酸氫根也根據(jù)下式與亞硫酸根離子平衡存在：且為具有6.97的pKa的弱酸性物種。連二亞硫酸根陰離子([S2O4]2-)為可用于本發(fā)明中的衍生自連二亞硫酸和H2S2O4的另一硫含氧陰離子，其在水解時根據(jù)下式得到硫代硫酸根和亞硫酸氫根的平衡混合物：2S2O4-2+H2O→S2O3-2+2HSO3-1。合適的硫添加劑可以以會提供用于微生物消化的硫添加劑和硫的含氧陰離子的多種形式得到。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解合適的硫無機(jī)鹽可用于提供本發(fā)明硫添加劑。添加劑的通常形式包括亞硫酸氫鈉、偏亞硫酸氫鈉、亞硫酸、偏亞硫酸氫鉀、亞硫酸氫鉀或任何其它陽離子-含氧陰離子-硫組合。非常有利的是硫化合物基本可溶于發(fā)酵介質(zhì)中且在有效濃度的硫添加劑下在微生物培養(yǎng)物中的任何點對微生物培養(yǎng)物是無毒的。本發(fā)明會保持硫添加劑在預(yù)定水平或以上。硫添加劑可以以提供滿足微生物的生物需求所需的所有或一部分硫的量加入。硫添加劑通常以足以提供足夠的單獨硫原子以滿足微生物的生物需求的量提供。對于穩(wěn)態(tài)發(fā)酵條件，對單原子硫離子而言，提供微生物的生物需求的所有硫通常要求至少0.25毫摩爾硫添加劑每克微生物干細(xì)胞重量的硫添加速率，對于具有多個硫原子的離子，調(diào)整該速率。優(yōu)選的硫添加速率為0.67-2毫摩爾硫每克微生物干細(xì)胞重量。硫添加劑可包含多種無機(jī)硫來源，所述無機(jī)硫來源可取決于變量如pH、溫度、壓力等分解和/或釋放成本發(fā)明生物可用硫物種。根據(jù)所用特定硫添加劑的分解和離解速率，硫添加劑的供應(yīng)可能需要隨時間而變化。硫添加劑供應(yīng)的類型和/或量的這種調(diào)整可能是必需的以支持微生物培養(yǎng)物的生長和/或產(chǎn)量。因此，發(fā)酵可獲益于通過提供更大量的硫添加劑或者在發(fā)酵的各個階段中的不同時間改變硫添加劑的類型而增加理想的硫物種。在特定實施方案中，一種或多種無機(jī)硫化合物為亞硫酸氫鹽化合物如亞硫酸氫鈉的溶液，其以優(yōu)選形式作為5摩爾亞硫酸氫鹽溶液得到并稀釋以提供約1.2mM的優(yōu)選濃度的貯存液。溶液中的亞硫酸氫鹽濃度取決于各種因素，包括pH和溶解度。在另一實施方案中，發(fā)現(xiàn)嗜一氧化碳微生物可在不包含任何補(bǔ)充氨基酸，包括半胱氨酸，且其硫來源為亞硫酸(H2SO3)的生長介質(zhì)中生存。亞硫酸和偏亞硫酸氫鹽的硫原子以+4氧化態(tài)存在。已知偏亞硫酸氫鹽、亞硫酸、亞硫酸鹽、二氧化硫和亞硫酸氫鹽都在水中平衡存在。T.Fazio和C.R.Warner.1990.AReviewofSulphitesinFoods：analyticalmethodologyandfindings。FoodAddit.Contam.7:433-454。在該實施方案的特定形式中，微生物培養(yǎng)可用半胱氨酸作為硫添加劑引發(fā)，隨后接收降低濃度的半胱氨酸(以及硫添加劑中按比例提高)，同時經(jīng)歷很小的持續(xù)氫吸收變化。如果需要的話，可操縱攪動和氣流以控制氣體質(zhì)量傳遞。甚至如果營養(yǎng)液完全不含偏亞硫酸氫鹽和半胱氨酸超過800小時時間且亞硫酸作為通過用于微生物消化的營養(yǎng)液的唯一硫來源保留，則可得到令人滿意的結(jié)果。(硫酸根陰離子存在于介質(zhì)中，但用于本發(fā)明中的典型微生物不以同化或異化方式使用硫酸根。)在一些情況下，絲氨酸添加也可以是有用的。在一些情況下，S(IV)化合物的過量添加可產(chǎn)生降低的氫吸收，盡管變成KLa。這可由S(IV)化合物作為微生物生長抑制劑的已知作用產(chǎn)生。因此，本發(fā)明可獲益于監(jiān)控所提供的S(IV)的水平使得提供足夠的以避免提供太少生物可用硫的任何不利影響，同時避免太多S(IV)的毒性影響。另外，過多硫的添加還可導(dǎo)致微生物培養(yǎng)物釋放高水平的硫化氫，這是危險的且脫除是昂貴的。提出的亞硫酸同化至細(xì)胞中的方法以亞硫酸鹽還原酶開始。在4.5-5.3的工作培養(yǎng)物pH范圍下，當(dāng)物種的兩個pKa為7.2和1.9時，亞硫酸會化學(xué)去質(zhì)子化以主要形成HSO3-。該亞硫酸氫鹽然后會借助該酶生物轉(zhuǎn)化成H2S，此時認(rèn)為它借助乙酰絲氨酸耦合同化成半胱氨酸。盡管基因，對該反應(yīng)而言，O-乙酰絲氨酸硫化氫解酶是否存在于本發(fā)明嗜一氧化碳菌的基因組中是未知的，已知亞硫酸鹽還原酶基因在本發(fā)明嗜一氧化碳菌的基因組中。另外，硫化氫在發(fā)酵罐的廢氣中的存在，而不是營養(yǎng)液在發(fā)酵罐進(jìn)料中，與微生物生活在該S(IV)上的能力組合，表明存在O-乙酰絲氨酸硫化氫解酶基因。硫可通過任何合適的方法加入發(fā)酵介質(zhì)中。根據(jù)本發(fā)明，硫添加劑可以以使所需硫物種在發(fā)酵中的所選擇時間以預(yù)定量生物可用于有機(jī)體的任何方式加入。優(yōu)選，添加劑作為提供其它營養(yǎng)素給微生物培養(yǎng)物的營養(yǎng)液添加的一部分直接注入發(fā)酵介質(zhì)中。因此，硫添加劑可以以混合物并以可隨著發(fā)酵時間而變化的濃度間歇或連續(xù)地加入。硫添加劑可以在培養(yǎng)物的不同位置供入微生物培養(yǎng)物中。例如在生物反應(yīng)器的多個添加點處，所述生物反應(yīng)器具有使微生物以浮游狀態(tài)懸浮的發(fā)酵容器。硫添加劑的供應(yīng)通常在將生物反應(yīng)器用微生物培養(yǎng)物接種之后，并且在培養(yǎng)物生長時提高，且發(fā)酵的代謝硫需求提高。通常調(diào)整添加劑的供應(yīng)以保持微生物會在生物反應(yīng)器中同化的一種或多種氫硫或硫含氧陰離子的預(yù)定濃度。任何合適的方法可用于測定溶液中的硫添加劑濃度。硫添加劑的供應(yīng)可響應(yīng)于來自發(fā)酵區(qū)的廢氣中硫化物的存在而調(diào)整。發(fā)酵通常釋放硫化物到頂部空間或者在發(fā)酵介質(zhì)以上的氣相中。該硫化物可源自發(fā)酵介質(zhì)中形成的硫化物，且從不進(jìn)入微生物中(細(xì)胞外硫化物)或者源自由微生物排出的硫化物(細(xì)胞內(nèi)硫化物)。本發(fā)明有利地使任何細(xì)胞外硫化物的形成最小化，且硫化物的存在和釋放是硫添加劑過度供入發(fā)酵介質(zhì)中的指示。因此，監(jiān)控廢氣中的硫化物濃度提供硫是否以相對于微生物的生物需求足夠或者過量存在的良好指示。廢氣中硫化物的明顯存在，通常大于0.05體積％表明硫添加劑的過量供應(yīng)。通常，廢氣中0.01-0.025％的硫化物濃度表明令人滿意的硫添加劑添加速率。廢氣中硫化物的不存在可表明在滿足微生物的生物需求中的短缺，并且可能隨時間而影響微生物的產(chǎn)量。本發(fā)明一些實施方案可有利地在引發(fā)發(fā)酵操作中使用半胱氨酸。半胱氨酸可能在微生物培養(yǎng)物起初向上進(jìn)入較大體積發(fā)酵中是有利的。發(fā)酵的初始生長階段中所用較低體積的發(fā)酵介質(zhì)仍容許劃算地使用半胱氨酸作為起初使發(fā)酵操作達(dá)到商業(yè)體積的一部分。例如可提供反應(yīng)器系列的初始通道的第一系列發(fā)酵容器中半胱氨酸的使用僅涉及幾升至幾千升的體積，并且不會對一些半胱氨酸的使用施以任何實質(zhì)性的經(jīng)濟(jì)懲罰。本發(fā)明的最大優(yōu)點是伴隨發(fā)現(xiàn)半胱氨酸可實質(zhì)性降低或者從具有1百萬升或更大的液體體積的商業(yè)發(fā)酵區(qū)中消除，且半胱氨酸作為這類發(fā)酵中的主要硫來源會需要100g或更多半胱氨酸每天。在其它實施方案中，本發(fā)明發(fā)酵可獲益于發(fā)酵介質(zhì)中某些氨基酸的加入。在半胱氨酸從初始發(fā)酵中逐步排除的情況下，可有利地在微生物培養(yǎng)物從半胱氨酸轉(zhuǎn)變成本發(fā)明硫添加劑期間將一種或補(bǔ)充氨基酸加入發(fā)酵介質(zhì)中。就這點而言，氨基酸如蛋氨酸和絲氨酸可能是有用的，特別是絲氨酸。除硫外，液體營養(yǎng)介質(zhì)包含寬范圍的礦物質(zhì)、痕量金屬組分和維生素。痕量金屬為液體營養(yǎng)介質(zhì)的一部分，通常包括錳、鋅、鉬、硒、鎢、鐵、鈷和鎳中的一種或多種。用于厭氧發(fā)酵的各種營養(yǎng)介質(zhì)的組成是熟知的且描述于美國專利5,173,429和5,593,886中。營養(yǎng)素的典型化合物和最終濃度在表1-3中給出。表1.礦物質(zhì)組分濃度范圍(g/L)NaCl0.5-4.0NH4Cl1.25-5.0KCl0.125-0.5KH2PO40.125-0.5MgSO4·7H2O0.25-1.0CaCl2·2H2O0.05-0.2表2.痕量金屬組分濃度(mg/L)MnSO4·H2O1.9-7.6FeSO4·7H2O18.3-73.2CoCl2·6H2O1.8-7.2ZnSO4·7H2O1.0-4.0NiCl2·6H2O0.4-1.6Na2SeO40.5-2.0Na2WO4·2H2O0.6-2.4表3.維生素組分濃度(mg/L)鹽酸硫胺素0.05-0.2泛酸鈣0.05-0.2煙酸0.005-0.1生物素0.01-0.1可將任何或所有營養(yǎng)素混入加入微生物培養(yǎng)物中的一種或多種營養(yǎng)液中。通常將營養(yǎng)液加入接觸微生物的發(fā)酵介質(zhì)中?？蓪煌瑺I養(yǎng)素的各種營養(yǎng)液混合物以分批形式混合并連續(xù)或間歇式地加入發(fā)酵介質(zhì)中。在一個優(yōu)選實施方案中，可將營養(yǎng)液恰在進(jìn)入發(fā)酵介質(zhì)中的上游通過接收包含營養(yǎng)素組分的溶液的連續(xù)添加而混合。多種營養(yǎng)液料流的使用和/或組分溶液的連續(xù)添加可幫助避免營養(yǎng)素組分的沉淀。微生物培養(yǎng)物中各營養(yǎng)素的添加速率可由任何合適的方法測定。這類方法包括在不同的生長階段測定微生物培養(yǎng)物的平均需求和產(chǎn)量，并計算不同時間點各組分的添加速率。監(jiān)控還可通過各種取樣裝置進(jìn)行，其中直接測量不同營養(yǎng)素組分的含量并響應(yīng)于關(guān)于這類營養(yǎng)素的預(yù)定范圍而設(shè)置或調(diào)整添加速率。取樣可通過使用探針或回收試樣的直接分析進(jìn)行。用于該分析的方法是本領(lǐng)域中熟知的，且包括質(zhì)譜法、感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)譜法、高效液相色譜法、離子交換色譜法、原子吸收光譜法和/或原子吸收質(zhì)譜法作為實例。營養(yǎng)素，特別是痕量金屬的添加可導(dǎo)致發(fā)酵介質(zhì)中金屬沉淀物的形成。發(fā)酵介質(zhì)中金屬的總或局部濃度可產(chǎn)生這類沉淀或者可在各種營養(yǎng)液溶液制備期間形成沉淀物。半胱氨酸作為營養(yǎng)素添加劑的消除可惡化這些沉淀物的形成，因為半胱氨酸的添加提供螯合物給營養(yǎng)液和發(fā)酵介質(zhì)。金屬沉淀物的形成可通過將金屬螯合物加入營養(yǎng)液和/或發(fā)酵介質(zhì)中而避免。可并入營養(yǎng)素和/或發(fā)酵介質(zhì)中的合適金屬螯合物包括乙二胺四乙酸(EDTA)、二亞乙基三胺五乙酸(DTPA)和氨三乙酸(NTA)，和檸檬酸鈉。金屬螯合物可以以會避免沉淀物形成的任何濃度加入。理想的金屬螯合物濃度主要隨著發(fā)酵介質(zhì)或營養(yǎng)液中的金屬濃度、液體的溫度和液體的pH變化。典型的金屬螯合物濃度為0.1:1-5:1，優(yōu)選0.1-1.0，更優(yōu)選0.2-0.5的螯合物:總過渡金屬(如通過周期表IUPAC編號為3-12組所定義)的摩爾比范圍。在一些情況下，理想的是控制微生物培養(yǎng)物的氧化還原電位。這類控制包括通過改變KLa質(zhì)量傳遞系數(shù)而改變微生物培養(yǎng)物的氧化還原電位(ORP)。在其它時候，可通過直接注入培養(yǎng)物中而將還原劑連續(xù)或定期地直接加入培養(yǎng)物、發(fā)酵介質(zhì)或者加入營養(yǎng)液中。特別地，亞硫酸鹽和亞硫酸氫鹽是還原劑使得它們的添加用于降低發(fā)酵介質(zhì)的氧化還原電位。通常將氧化還原電位控制至小于-200mV，優(yōu)選-300mV至-500mV，更優(yōu)選-350至-450mV的水平。氧化還原電位容易通過熟知的方法如ORP探針測量。還已知ORP的降低可通過酸的還原而促進(jìn)醇與酸相比的優(yōu)先制備。用于降低ORP的合適還原劑，特別是金屬還原劑是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。合適的還原劑包括Cr(II)和Ti(IV)。優(yōu)選，使pH保持相對恒定，同時調(diào)整ORP。5.3的pH可提供合適的操作。微生物培養(yǎng)物的優(yōu)選pH為5.1-4.3。更通常使用5.1以下的pH。由于多種原因，發(fā)現(xiàn)4.9或以下的pH是有利的，特別優(yōu)選4.3-4.9的pH范圍。降低pH還可減緩所需產(chǎn)乙醇有機(jī)體的生長，因此通常將pH保持在4.3或以上，但對于合適的有機(jī)體，可使用較低的pH。較低的pH抑制微生物的入侵物種如產(chǎn)生化學(xué)物質(zhì)如丁醇和丁酸的產(chǎn)丁酸菌生長。另外，較低的pH范圍，優(yōu)選4.9或以下促進(jìn)微生物培養(yǎng)物中低ORP的保持。任何一氧化碳和/或二氧化碳和氫氣來源可用作本發(fā)明發(fā)酵的基質(zhì)。高一氧化碳?xì)怏w的來源包括焦?fàn)t氣、來自石油精煉的工業(yè)廢氣或鋼廠廢氣。本發(fā)明特別適于包含合成氣的基質(zhì)。合成氣可衍生自各種來源，包括但不限于含碳原料如生物質(zhì)、填埋氣體、煤、天然氣和石油的氣化。合成氣的來源對本發(fā)明的寬范圍而言不是關(guān)鍵的。然而，合成氣應(yīng)不含會不當(dāng)?shù)夭焕诎l(fā)酵中所用微生物的濃度的組分，例如但不限于氰化氫、烯烴和炔烴，和存在于所尋求的含氧有機(jī)化合物中的話會不利的那些如焦油和芳烴，其中乙醇是所尋求的產(chǎn)物。通常，合成氣包含25-70摩爾％，例如30-65摩爾％一氧化碳；0-70摩爾％，例如30-65摩爾％氫氣；和1-20摩爾％，例如3-15摩爾％二氧化碳，其中濃度計算中排除氮氣、甲烷和水蒸氣。合成氣可經(jīng)受處理以改進(jìn)其用于發(fā)酵的合適性。該處理可包括顆粒物的脫除。也可有利的是除去可能引起對微生物的毒性問題并抑制其生長或提高其死亡率的污染物。氰化物、焦油和乙炔化合物的脫除是特別有利的。合成氣與微生物的接觸可在任何類型的生物反應(yīng)器中進(jìn)行。合適的生物反應(yīng)器可提供將基質(zhì)用微生物連續(xù)或分批發(fā)酵。在生物反應(yīng)器配置中可提供多個單獨容器。容器的布置可包括分開的容器，其中至少一個用于微生物的生長階段，且至少另一容器用于生產(chǎn)階段，其中產(chǎn)物代謝物以比生長階段的生物反應(yīng)器更高的速率產(chǎn)生。合成氣以增強(qiáng)氫氣和一氧化碳向含水發(fā)酵介質(zhì)中的質(zhì)量轉(zhuǎn)移的方式提供以通過微生物生物轉(zhuǎn)化成C2氧合物如乙醇或乙酸鹽。優(yōu)選，合成氣連續(xù)地提供。發(fā)酵條件，包括微生物密度、液體營養(yǎng)素組成和合成氣停留時間優(yōu)選足以實現(xiàn)所尋求的氫氣和一氧化碳轉(zhuǎn)化效率，并且取決于發(fā)酵反應(yīng)器的設(shè)計及其操作變化。可用于生物反應(yīng)器的典型發(fā)酵條件是熟知的。在使微生物懸浮于液體發(fā)酵介質(zhì)中的浮游型發(fā)酵中，這些條件包括連續(xù)發(fā)酵操作的壓力、溫度、氣體流速、pH、ORP、攪拌速率、介質(zhì)流量和平均細(xì)胞停留時間。將發(fā)酵介質(zhì)保持在發(fā)酵條件下，并將合成氣以使其使用最大化的方式供入其中。壓力可以為低于大氣壓、大氣壓或超大氣壓，通常為約90-1000絕對KPa，在一些情況下，較高的壓力可能對生物膜發(fā)酵反應(yīng)器而言是理想的。由于多數(shù)反應(yīng)器設(shè)計，尤其是用于商業(yè)規(guī)模操作的，提供顯著高度的發(fā)酵用含水溶媒，壓力在發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)基于靜壓頭變化。壓力條件會影響發(fā)酵性能，這類條件的最佳化尤其取決于所用具體微生物、基質(zhì)的組成和生物反應(yīng)器的類型。較高的壓力條件可提高基質(zhì)向水相的轉(zhuǎn)移速率，這會降低氣相組分在給定液體體積中的停留時間以實現(xiàn)基質(zhì)的所需轉(zhuǎn)化率。WO02/08438中報告了10-20倍的g/l/天的高乙醇產(chǎn)量可通過在約2-5大氣壓的較高壓力下操作而得到。然而，降低的停留時間和較高產(chǎn)量必須相對于高壓下操作大發(fā)酵容器的結(jié)構(gòu)要求而平衡。為此，可能最有利的是在大氣壓或者接近大氣壓下操作大生物反應(yīng)器。較高的壓力可有利地用于將微生物固定在各種載體上，因此具有使用較高壓力實踐的相對較低包容體積的生物反應(yīng)器中。CO分壓也可以是發(fā)酵中的限制條件和在發(fā)酵中在較高操作壓力下具有較大影響的條件。該方法需要足夠的基質(zhì)以確保通過微生物的連續(xù)生長和產(chǎn)量，然而，當(dāng)CO分壓變得太高時，它可能變得對微生物而言有毒并抑制它們的生長和連續(xù)生存。一種或多種嗜一氧化碳微生物可用于發(fā)酵中以產(chǎn)生所尋求的含氧有機(jī)化合物。在特定實施方案中，發(fā)酵反應(yīng)通過多種產(chǎn)乙酸細(xì)菌菌株中的一種進(jìn)行。CO和H2/CO2生物轉(zhuǎn)化成乙醇和乙酸鹽是熟知的。例如，在近期的書籍中，這類生物轉(zhuǎn)化的生物化學(xué)路徑和能量學(xué)的簡潔描述匯總于分別顯示為BiochemistryandPhysiologyofAnaerobicBacteria，L.G.Ljungdahl編輯，Springer(2003)的第14和13章的A.Das和L.G.Ljungdahl，ElectronTransportSysteminAcetogens，以及H.L.Drake和K.Kusel，DiversePhysiologicPotentialofAcetogens中?？墒褂镁哂袉为毣蛘呦嗷ソM合或與通常存在于合成氣中的其它組分組合地轉(zhuǎn)化合成氣組分：CO、H2、CO2的能力的任何合適微生物。合適的微生物和/或生長條件可包括以下文件中公開的那些：2006年5月25日提交的標(biāo)題為“IndirectOrDirectFermentationofBiomasstoFuelAlcohol”美國專利申請序列號No.11/441,392，其公開了具有ATCCno.BAA-624的所有識別特征的微生物Clostridiumcarboxidivorans的純生物培養(yǎng)；標(biāo)題為“IsolationandCharacterizationofNovelClostridialSpecies”的美國專利7,704,723，其公開了具有ATCCNo.BAA-622的所有識別特征的微生物拉氏梭菌(Clostridiumragsdalei)的純生物培養(yǎng)；通過引用將二者的全部內(nèi)容并入本文中。Clostridiumcarboxidivorans可例如用于將合成氣發(fā)酵成乙醇和正丁醇。拉氏梭菌(Clostridiumragsdalei)可例如用于將合成氣發(fā)酵成乙醇。合適的微生物和生長條件包括具有ATCC33266識別特征的厭氧細(xì)菌嗜甲基丁酸桿菌(Butyribacteriummethylotrophicum)，其可適應(yīng)CO并使用CO，這能生產(chǎn)正丁醇以及丁酸，如如下參考文獻(xiàn)所教導(dǎo)的：“EvidenceforProductionofn-ButanolfromCarbonMonoxidebyButyribacteriummethylotrophicum”，JournalofFermentationandBioengineering，第72卷，1991，第58-60頁；“Productionofbutanolandethanolfromsynthesisgasviafermentation”，F(xiàn)UEL，第70卷，1991年5月，第615-619頁。其他適合的微生物包括：楊氏梭菌(Clostridiumljungdahlii)，其中菌株具有ATCC49587(US-A-5,173,429)和ATCC55988和55989(US-A-6,136,577)的識別特征，其能夠生產(chǎn)乙醇以及乙酸；Clostridiumautoethanogenumsp.nov.，由一氧化碳生產(chǎn)乙醇的厭氧細(xì)菌，JamalAbrini，HenryNaveau，Edomond-JacquesNyns，ArchMicrobiol.，1994，345-351；ArchivesofMicrobiology1994，161:345-351；和具有ATCCNo.PTA-10522識別特征并作為美國專利8,143,037提交的的Clostridiumcoskatii。通過引用將這些參考文獻(xiàn)的所有全部內(nèi)容并入本文中。根據(jù)本發(fā)明，用于將合成氣生物轉(zhuǎn)化成C2氧合物如乙醇和乙酸鹽的合適微生物生活和生長在厭氧條件，意指發(fā)酵區(qū)基本不存在溶解氧。如果將大量營養(yǎng)液或補(bǔ)充發(fā)酵介質(zhì)加入微生物培養(yǎng)物中，例如以低平均細(xì)胞停留時間操作的連續(xù)發(fā)酵，則發(fā)酵可獲益于加入一種或多種還原劑以保持厭氧條件和在預(yù)定范圍內(nèi)的ORP。加入發(fā)酵介質(zhì)中的其它添加劑可包含緩沖劑、痕量金屬、維生素、礦物質(zhì)、鹽等。發(fā)酵介質(zhì)的調(diào)整可產(chǎn)生不同時間的不同條件，例如會影響微生物產(chǎn)量的生長和非生長條件。美國專利7,704,723公開了用于使用厭氧微生物生物轉(zhuǎn)化CO和H2/CO2的合適發(fā)酵介質(zhì)的條件和含量，通過引用將其全部并入本文中。厭氧發(fā)酵條件包括合適的溫度，例如25-60℃，通常約30-40℃。用于該發(fā)酵的非常優(yōu)選的溫度條件包括36-38℃的溫度。發(fā)酵可在如前文所述的任何生物反應(yīng)器中進(jìn)行。優(yōu)選的反應(yīng)器為可在工業(yè)實踐條件下提供高C2氧合物生產(chǎn)率的那些。泡罩塔生物反應(yīng)器由于其能夠保存循環(huán)和基質(zhì)混入液相中的能量需求而是有利的。膜支撐生物反應(yīng)器可通過促進(jìn)在較高壓力下操作并降低發(fā)酵的水需求而提供商業(yè)操作中的顯著優(yōu)點。產(chǎn)物回收通常通過將所需產(chǎn)物與發(fā)酵介質(zhì)分離而進(jìn)行?？墒褂脧奈⑸锱囵B(yǎng)物中回收所需產(chǎn)物的任一類產(chǎn)物回收。在多數(shù)情況下，將產(chǎn)物從發(fā)酵介質(zhì)中回收，所述發(fā)酵介質(zhì)通過與其密切接觸而俘獲來自微生物的代謝物。通常，不時地或連續(xù)地將一部分發(fā)酵介質(zhì)從生物反應(yīng)器中取出用于該產(chǎn)物回收。在使微生物以浮游狀態(tài)懸浮或者在載體材料上的發(fā)酵的情況下，發(fā)酵介質(zhì)的取出通常在容器中液面的上部的點進(jìn)行。對于將微生物固定在固體載體上的生物反應(yīng)器布置如膜支撐生物反應(yīng)器或滴流床生物反應(yīng)器，發(fā)酵介質(zhì)包含循環(huán)流體，將其一部分取出。由發(fā)酵介質(zhì)的產(chǎn)物回收可由用于以下操作的任何已知設(shè)備組成：殘余細(xì)胞材料的脫除、液體產(chǎn)物與發(fā)酵液的分離和回收、回收發(fā)酵液體的返回以及廢料流和材料的清洗。乙醇或乙酸鹽可通過本領(lǐng)域熟知的方法從發(fā)酵液中回收。合適的設(shè)備布置可包括過濾器、蒸餾塔、膜系統(tǒng)和其它分離設(shè)備。US2009/0215139A1顯示了從生物反應(yīng)器回收乙醇產(chǎn)物的產(chǎn)物回收反應(yīng)器的布置，通過引用將其全部并入本文中。從發(fā)酵介質(zhì)中回收乙醇的蒸餾方法產(chǎn)生具有乙醇和水的共沸混合物(即95％乙醇和5％水)的含乙醇料流。如果想要無水乙醇產(chǎn)物，則可使含乙醇料流經(jīng)受通過本領(lǐng)域中熟知的方法如分子篩乙醇脫水技術(shù)而進(jìn)一步提純。發(fā)酵通常產(chǎn)生基質(zhì)的不完全利用。因此，發(fā)現(xiàn)有用的是從生物反應(yīng)器廢氣或發(fā)酵介質(zhì)中回收基質(zhì)組分。特別地，可將二氧化碳從生物反應(yīng)器或者來自生物反應(yīng)器的廢氣中除去?？墒褂萌魏魏线m的二氧化碳脫除方法，包括胺萃取、堿性鹽萃取、水吸收、膜分離、吸附/解吸和在有機(jī)溶劑中物理吸收。在本發(fā)明的優(yōu)選方面，在二氧化碳脫除以后的廢氣包含至少約15摩爾％，例如15-50摩爾％的總氫氣和一氧化碳。優(yōu)選二氧化碳脫除以后的廢氣中的二氧化碳濃度為約2-40摩爾％，更優(yōu)選約5或10至20摩爾％。二氧化碳脫除以后的廢氣可包含至少約5摩爾％，通常約10-20摩爾％氮氣。從氣體中除去二氧化碳的優(yōu)選方法是使氣體與包含含氧有機(jī)化合物的水溶液接觸。從待供入反應(yīng)器中，包括順序發(fā)酵階段之間的氣體中除去二氧化碳的這一方法公開于2007年7月23日提交的美國專利公開No.2008/0305539中，通過引用將其全部并入本文中。還參見2010年7月30日提交的美國專利申請序列號12/826,991，通過引用將其全部并入本文中，其公開了使氣流與水和表面活性劑的混合物在壓力下接觸以吸著二氧化碳，并將氣體和液流相分離以提供具有降低二氧化碳濃度的氣流以用作反應(yīng)器的進(jìn)料。美國專利公開No.2008/0305539A1公開了使用膜從膜支撐發(fā)酵系統(tǒng)中除去二氧化碳以防止多階段系統(tǒng)中一氧化碳和氫氣濃度的稀釋。如果需要的話，可除去一部分溶于發(fā)酵介質(zhì)液相中的二氧化碳。可使用用于二氧化碳脫除的任何方便裝置操作，但優(yōu)選的操作是通過將壓力降至大氣壓或更低的壓力以將二氧化碳?xì)怏w從液相中閃蒸出來而分離。實施例一般程序進(jìn)行一系列連續(xù)發(fā)酵實驗以顯示各種微生物菌株在使用本發(fā)明硫添加劑厭氧發(fā)酵中生產(chǎn)乙醇和乙酸鹽的能力。實驗使用具有如表4-6給出的范圍的營養(yǎng)素的原料發(fā)酵介質(zhì)進(jìn)行。該介質(zhì)培養(yǎng)物用作實驗的基礎(chǔ)液體介質(zhì)。表4礦物質(zhì)組分濃度(g/L)NH4Cl2.5KCl0.25KH2PO40.5MgSO4·7H2O0.125CaCl2·2H2O0.05表5痕量金屬組分濃度(mg/L)MnSO4·H2O3.8-7.5FeSO4·7H2O37-183CoCl2·6H2O3.6-7.2ZnSO4·7H2O2.0-9.8NiCl2·6H2O0.8-1.6Na2SeO41.0-2.0Na2WO40.6-1.2表6維生素組分濃度(mg/L)鹽酸硫胺素0.1-0.2泛酸鈣0.1-0.3煙酸0.005-0.0015生物素0.05-0.1上述基礎(chǔ)液體介質(zhì)的量如下制備：將10升水引入10升介質(zhì)進(jìn)料壇中并將除鐵化合物外的化學(xué)組分以會提供上述范圍內(nèi)的所列營養(yǎng)素的量加入基礎(chǔ)液體介質(zhì)中。在加入鐵化合物和任何其它化合物以前將介質(zhì)進(jìn)料壇用氮氣清洗至少一天以除去溶解氧。除非另外指出，在不同實驗中建立發(fā)酵程的程序以相同的方式進(jìn)行。標(biāo)準(zhǔn)試驗程序以將“種子”培養(yǎng)物引入包含由SartoriusStedimBiotech，德國提供的BiostatB的種皮中開始。在種皮中，取決于種皮體積，將接種物加入4.5L或9L液體介質(zhì)中。發(fā)酵在種皮中繼續(xù)直至至少1.5的光密度(OD)。所有OD測量通過分光光度計在600nm的波長下測量。在實現(xiàn)種皮中1.5的OD以后，將1L的來自種皮的微生物培養(yǎng)物經(jīng)由由Masterflex蠕動泵驅(qū)動的接種集管加入包含9L上述液體介質(zhì)的10升發(fā)酵罐中。除非另外指出，所有連續(xù)發(fā)酵程使用由SartoriusStedimBiotech，德國得到的10-LBiostatC-DCU型號發(fā)酵罐進(jìn)行。使用氣流和攪動特征、手動變化或者二者的組合保持健康且活躍的微生物培養(yǎng)物，如通過氣體吸收、OD和產(chǎn)物特征所測量。每日調(diào)整平均細(xì)胞停留時間(MCRT)以反映方程式MCRT＝15/OD。在加入發(fā)酵罐中時將來自壇的液體介質(zhì)過濾滅菌。10L發(fā)酵罐中的所有發(fā)酵在超大氣壓下，且除非另外指出，壓力值表示表壓力。使用質(zhì)譜儀連續(xù)監(jiān)控來自發(fā)酵罐的廢氣以測量CO和氫氣的吸收。通過裝配有火焰電離檢測器的氣相色譜分析發(fā)酵罐中產(chǎn)物代謝物的濃度。實施例1將包含作為ATCCNo.PTA-10522且描述于美國專利8,143,037中的由微生物在沉積物上的深低溫貯存液得到的Clostridiumcoskatii的種子培養(yǎng)物如美國專利所述生長在種皮中，然后在根據(jù)如前文所述一般程序開始連續(xù)發(fā)酵程時引入發(fā)酵罐中。在程開始(0小時)時，進(jìn)入發(fā)酵罐中的基礎(chǔ)液體介質(zhì)包含0.6mM濃度的半胱氨酸，其提供等于半胱氨酸作為發(fā)酵罐的唯一硫來源摩爾添加的典型基礎(chǔ)參比濃度約0.5X的量的半胱氨酸。另外，將1.2mM偏亞硫酸氫鹽(平均0.2mM/天/OD)加入液體介質(zhì)中以提供2X硫原子添加，以及1.2mM絲氨酸以提供1X氨基酸組分添加。DTPA在該程中以0.79g/L的濃度用作螯合劑。在整個程中，氣流保持相對恒定且為約100-300ml/min且具有如下體積組成：34％CO、8％CO2、43％H2和13％CH4。基礎(chǔ)液體介質(zhì)添加在約1.6-3.0升/天范圍內(nèi)變化。整個程中的壓力保持為910毫巴且整個程中的溫度保持為約37℃。在程的第185小時，由10L壇提供不再包含半胱氨酸的基礎(chǔ)液體介質(zhì)。在第688小時，絲氨酸濃度降至0.5X，然后在第808小時最終降至0。發(fā)酵罐中的pH起初保持在約5.3的值并在第185小時使其開始下降直至它在約第288小時達(dá)到約4.5的值。它在約第330小時返回至48，并在約第800小時為4.8-4.5。圖1顯示從第0小時至第900小時的程階段的操作值。攪動從約290至475rpm變化以提供對KLa的一些調(diào)整以改進(jìn)氣體吸收的穩(wěn)定化。圖1顯示在程的這一階段中CO的相對穩(wěn)定吸收，且在不存在半胱氨酸下繼續(xù)良好地利用CO。該程階段還通過其在發(fā)酵的多數(shù)小時中的高吸收顯示氫氣的總體良好利用。當(dāng)絲氨酸在808小時完全除去時，程的其余階段顯示CO和氫氣吸收的下降。廢氣的比色分析還顯示0-1350ppm硫化物。在第808小時以后，程變得不穩(wěn)定且該程在使它穩(wěn)定的不成功嘗試以后終止。圖2顯示0-900小時程階段的產(chǎn)物回收率的圖?？傮w上，產(chǎn)物分析結(jié)果顯示在整個程階段中發(fā)酵罐中的高乙醇濃度，盡管液體介質(zhì)進(jìn)料中消除了半胱氨酸。產(chǎn)物數(shù)據(jù)還顯示相對低的游離乙酸和總乙酸鹽生產(chǎn)率。在整個程階段中，丁醇和丁酸酯產(chǎn)量在氣相色譜的檢測極限(～0.1g/l)以下。實施例2將包含由如實施例1所述相同深低溫貯存液得到的Clostridiumcoskatii的種子培養(yǎng)物在連續(xù)發(fā)酵程開始時引入發(fā)酵罐中。在程開始時，進(jìn)入發(fā)酵罐中的液體介質(zhì)包含0.96mM濃度的半胱氨酸，其提供給發(fā)酵罐0.8X的硫標(biāo)準(zhǔn)化摩爾添加(～0.064mM/天/OD)。進(jìn)入程中的氣流以約100ml/min開始，逐步提高直至在約第200小時達(dá)到約200ml/min的值，并在程的其余部分保持在約190-200ml/min。氣體具有以下體積％組成：34％CO、10％CO2、43％H2和12％CH4。基礎(chǔ)液體介質(zhì)添加在約1.7-2.9升/天范圍內(nèi)變化。DTPA在該程中以0.79g/L的濃度用作螯合劑。整個程中的壓力保持為910毫巴且整個程中的溫度保持為約37℃。發(fā)酵介質(zhì)的pH在整個程中保持為約5.3。在約250小時以后將硫代硫酸鹽以1.9mM的濃度加入液體介質(zhì)中以提供1.6X硫代硫酸鹽添加作為生物可用硫添加。另外，同時用1.2mM(～0.8mM/天/OD)的L-絲氨酸修改液體介質(zhì)以提供1X氨基酸組分，以及0.02mM/天/OD濃度的L-蛋氨酸以提供0.25X其它氨基酸組分。這些條件在約第260小時除去半胱氨酸以前確立以使培養(yǎng)物適應(yīng)新的硫來源。程繼續(xù)約200小時，同時氫氣消耗降低。在約第457小時以0.6mM再次引入半胱氨酸以實現(xiàn)0.5X濃度(0.48mM/天/OD)并停止硫代硫酸鹽添加。氫氣消耗繼續(xù)降低直至在約第540小時達(dá)到約18毫摩爾/小時的值，然后在約第600小時再次快速上升至約160毫摩爾/小時。CO吸收在約第260小時達(dá)到約200毫摩爾/小時的最大值，然后對于程的其余部分降至約170-140毫摩爾/小時的范圍。分析發(fā)酵介質(zhì)中的代謝產(chǎn)物。乙醇濃度以通常線性方式提高直至在第250-430小時達(dá)到16-18g/升的峰值濃度，隨后在約575小時降至約11g/升。總乙酸鹽在約第90-275小時保持為6-8g/升的濃度，然后從約第390小時降至2g/升以下并維持在程的其余部分。產(chǎn)物數(shù)據(jù)還顯示在整個程過程中2g/升以下的較低游離乙酸生產(chǎn)率。在整個發(fā)酵程中，丁醇和丁酸酯產(chǎn)量在氣相色譜的檢測極限(～0.1g/l)以下。廢氣的比色分析還顯示濃度為20-360ppm的硫化物。實施例3一個新程通過將來自實施例2所述程結(jié)束時的一批培養(yǎng)物并開始關(guān)于該實施例的新程而確立。在該程開始(第0小時)時，進(jìn)入發(fā)酵罐中的基礎(chǔ)液體介質(zhì)包含0.6mM濃度的半胱氨酸(～0.03mM/天/OD)，其提供關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)摩爾添加的典型基礎(chǔ)參比濃度0.5X的半胱氨酸。另外，將2.4mM偏亞硫酸氫鹽在程開始時加入液體介質(zhì)中以提供4X硫原子添加。另外，在程開始時，將L-蛋氨酸以0.30mM的濃度加入基礎(chǔ)液體介質(zhì)中以提供0.25X帶硫氨基酸添加并將絲氨酸以1.2mM(～0.066mM/天/OD)的平均濃度加入基礎(chǔ)介質(zhì)中以提供1X不帶硫氨基酸添加。二亞乙基三胺五乙酸，DTPA螯合劑在該程中以0.079g/L的濃度使用?；A(chǔ)液體中半胱氨酸和蛋氨酸的添加在約第185小時停止。在約第360小時，將基礎(chǔ)液體中的偏亞硫酸氫鹽添加改成1.2mM以提供2X硫添加。在約第670小時開始將亞硫酸以0.6mM(～0.04mM/天/OD)的濃度加入基礎(chǔ)液體介質(zhì)中以通過亞硫酸提供0.5X硫添加，并將偏亞硫酸氫鹽添加從1.2mM降至0.6mM以提供來自偏亞硫酸氫鹽的1X硫添加?；A(chǔ)液體中偏亞硫酸氫鹽的添加在約第800小時停止，此時將亞硫酸添加提高至1.2mM以通過亞硫酸提供1X硫添加。在第1000小時將亞硫酸添加降至平均0.6mM(～0.04mM/天/OD)以提供0.5X總硫添加。在整個程中，氣流保持相對恒定為180ml/min直至第1080小時，此時將它向下調(diào)整至約130的下限和約260ml/min的上限以改進(jìn)程的穩(wěn)定性。氣體具有以下體積組成：34％CO、8％CO2、44％H2和13％CH4。在程確立以后，使基礎(chǔ)液體介質(zhì)添加在約2.5-3.3升天范圍內(nèi)變化。壓力在整個程中保持為910毫巴且整個程中的溫度保持為約37℃。發(fā)酵罐中的pH起初保持在約5.3的值直至約第1080小時，其后保持在4.8-4.9的范圍內(nèi)。圖3顯示從0小時開始至1300小時的程階段的操作值。在多數(shù)程階段中攪動保持在405-480rpm的窄范圍內(nèi)。圖3顯示在整個該程階段中非常穩(wěn)定的CO吸收，且良好的CO利用在不存在半胱氨酸或任何其它氨基酸下繼續(xù)。該程階段還通過其在發(fā)酵的多數(shù)小時中的高吸收量而顯示總體上好的氫氣利用。氫氣吸收也保持相對穩(wěn)定直至第900小時，此時它下降，最終變得不穩(wěn)定。廢氣的比色分析還顯示在程的大部分中以60-2600ppm的濃度存在的硫化物。圖4顯示0-1300小時程階段的產(chǎn)物回收率的圖。通過前文所述相同方法分析發(fā)酵罐中的產(chǎn)物代謝物濃度?？傮w上，產(chǎn)物分析結(jié)果顯示隨著偏亞硫酸氫鹽或亞硫酸相的添加，在整個程中發(fā)酵罐中高滴定量的乙醇，盡管消除了半胱氨酸。在程穩(wěn)定化以后，圖4顯示對于程的大部分，較低的乙酸和總乙酸鹽產(chǎn)量。在整個程階段中，丁醇和丁酸酯產(chǎn)量在氣相色譜的檢測極限(～0.1g/l)以下。實施例4將包含由如實施例1中所述相同深低溫貯存液得到的Clostridiumcoskatii的種子培養(yǎng)物生長在種皮中，然后在根據(jù)如前文所述一般程序開始連續(xù)發(fā)酵程時引入發(fā)酵罐中。在程開始(0小時)時，進(jìn)入發(fā)酵罐中的基礎(chǔ)液體介質(zhì)包含1.2mM(～0.14mM/天/OD)的平均濃度的絲氨酸以提供1X氨基酸組分。另外，將平均0.6mM(～0.06mM/天/OD)的偏亞硫酸氫鹽加入液體介質(zhì)中以提供1X硫原子添加，并使種子培養(yǎng)物在偏亞硫酸氫鹽上生長而不加入半胱氨酸。DTPA在該程中以0.79g/L的濃度用作螯合劑。使氣流在約前120小時上升至約140ml/min的速率并對于前500小時保持在140-200ml/min范圍內(nèi)，然后對于程的其余階段提高至約300ml/min的速率。氣體具有以下體積組成：34％CO、8％CO2、44％H2和13％CH4?；A(chǔ)液體介質(zhì)添加在約1-3.6升/天范圍內(nèi)變化。壓力在前100小時提高，然后在整個程階段中保持930毫巴表壓，并將溫度保持在約37℃。在第337小時，將絲氨酸添加速率降至0.6mM用于0.5X添加，然后在約第500小時降至0。在第337小時，將偏亞硫酸氫鹽添加速率降至平均0.3mM(.04mM/天/OD)以提供0.5X硫原子添加速率。在約650小時，將偏亞硫酸氫鹽添加速率提高至約0.5mM以提供0.8X硫原子添加速率，在整個該程階段中將發(fā)酵罐中的pH保持為約4.8的值。圖5顯示從第0小時開始至760小時的程階段的操作值。在初始上升以后，將程的攪拌保持相對恒定為400rpm。圖5顯示在整個該程階段中相對穩(wěn)定的CO吸收，其中在140-200mL/min的氣體流速下具有第一CO吸收率，和在500小時以后當(dāng)氣體流速保持穩(wěn)定為300mL/min時提高的CO吸收率。氫氣吸收也首先在較低值下保持相對穩(wěn)定，然后在較高值下更高，其與氣體流速的變化一致。因此，液體介質(zhì)中完全不存在半胱氨酸添加中發(fā)現(xiàn)良好的CO和氫氣利用。廢氣的比色分析還顯示流出氣流中0-600ppm的硫化物濃度。圖6顯示0-760小時程階段的產(chǎn)物回收率的圖?？傮w上，產(chǎn)物分析結(jié)果顯示在整個程階段中發(fā)酵罐中的高乙醇濃度，盡管消除了液體介質(zhì)進(jìn)料中的半胱氨酸添加。乙醇濃度基于氣體流速明顯提高，盡管消除了所有絲氨酸添加。產(chǎn)物數(shù)據(jù)還顯示在程階段開始時非常低的游離乙酸和總乙酸鹽生產(chǎn)率，但隨著較高氣體流速下的較高濃度和絲氨酸的消除，乙酸鹽濃度提高。在整個程階段中，丁醇和丁酸產(chǎn)量為0.3g/l以下。實施例5將包含由ATCC得到且具有ATCC號55383的Clostridiumljungdahlii的PETC株的種子培養(yǎng)物生長在種皮中，然后在根據(jù)如前文所述一般程序的連續(xù)發(fā)酵程開始時引入發(fā)酵罐中。在程開始(0小時)時，進(jìn)入發(fā)酵罐中的基礎(chǔ)液體介質(zhì)包含1.2mM(～0.4mM/天/OD)的平均濃度的半胱氨酸以提供1X氨基酸和硫組分。液體介質(zhì)中的偏亞硫酸氫鹽添加在第533小時以0.3mM(～0.03mM/天/OD)的平均濃度開始以提供0.25X偏亞硫酸氫鹽添加和0.5X硫原子添加。DTPA在該程中以0.79g/L的濃度用作螯合劑。使氣流在程階段的約前200小時提高至200mL/min，然后在程階段的其余部分中在約200-250mL/min范圍內(nèi)調(diào)整。氣體具有以下體積組成：29-31％CO、18-19％CO2、39-41％H2和11％甲烷。在確立程以后，使基礎(chǔ)液體介質(zhì)添加在約2-2.9升/天的范圍內(nèi)變化。壓力在前30小時提高，然后在整個程階段中保持在930毫巴，且溫度保持在約37℃。在第644小時停止半胱氨酸添加。在第700小時，將偏亞硫酸氫鹽的添加速率提高至平均0.4mM(～0.04mM/天/OD)以提供0.35X添加。在約920小時，將偏亞硫酸氫鹽的添加速率提高至平均0.5mM(～0.07mM/天/OD)以提供0.45X添加并在整個程階段的其余部分保持在該水平下。發(fā)酵罐中的pH在第814小時保持為5.3，然后逐步降低直至在約900小時達(dá)到5.0并在程的其余部分保持為4.9-5.1。圖7顯示從第0小時開始至1150小時的程階段的操作值。在初始提高以后，程的攪拌保持相對恒定在400-425rpm范圍內(nèi)。圖7顯示在程開始以后以及在前900小時程階段中非常穩(wěn)定的CO和氫氣吸收。CO的吸收是穩(wěn)定的且在停止所有半胱氨酸添加以后繼續(xù)250小時。氫氣吸收也在除去所有半胱氨酸添加以后保持相對穩(wěn)定200小時。廢氣的比色分析還顯示0-350ppm的硫化氫。圖8顯示1150小時程的產(chǎn)物回收率的圖。產(chǎn)物分析結(jié)果顯示發(fā)酵罐繼續(xù)產(chǎn)生非常高滴定量的組合乙醇和乙酸鹽產(chǎn)物。還指出半胱氨酸的消除顯示出改進(jìn)發(fā)酵罐產(chǎn)生乙醇的選擇性。除在約500小時摻入游離乙酸外，產(chǎn)物數(shù)據(jù)還顯示在整個程中相對低的游離乙酸生產(chǎn)率。該摻料符合從半胱氨酸作為硫來源至偏亞硫酸氫鹽作為硫來源的過渡。在整個程階段中，丁醇和丁酸酯產(chǎn)量為0.22g/L以下。實施例6將包含由如實施例1中所述相同深低溫貯存液得到的Clostridiumcoskatii的種子培養(yǎng)物生長在種皮中，然后在根據(jù)如前文所述一般程序的連續(xù)發(fā)酵程開始時引入發(fā)酵罐中。在程開始(0小時)時，進(jìn)入發(fā)酵罐中的基礎(chǔ)液體介質(zhì)包含1.2mM(～0.14mM/天/OD)的平均濃度的半胱氨酸以提供1X氨基酸和硫組分。在第172小時，將半胱氨酸添加速率降至平均0.24mM(～0.02mM/天/OD)以通過給介質(zhì)0.2X硫添加并以0.3mM(～0.03mM/天/OD)的平均濃度開始液體介質(zhì)中的亞硫酸添加以提供0.25X硫原子添加。DTPA在該程中以0.79g/L的濃度用作螯合劑。在約前150小時中使氣流上升至約200-230mL/min的速率并在整個程中保持在該范圍內(nèi)。氣體具有以下體積組成：29-31％CO、18-19％CO2、39-41％H2和11-12％CH4。在確立程以后，使基礎(chǔ)液體介質(zhì)添加在約2.8-2.9升/天范圍內(nèi)變化直至約第511小時，此時它提高至約3.3-3.4升/天的范圍。壓力在前50小時提高，然后在整個程階段保持在930毫巴，且溫度保持在約37℃。在第283小時，半胱氨酸添加速率降至零，并對于程的其余部分將亞硫酸添加提高至平均0.6mM(～0.07mM/天/OD)用于0.5X硫添加。發(fā)酵罐中的pH保持在約5.3的值直至約第350小時，然后降至約5.0直至第450小時，其后對于整個該程階段保持在4.9-4.6的范圍內(nèi)。圖9顯示從第0小時開始至第788小時的程階段的操作值。在初始提高以后，程的攪拌保持在420-435rpm的范圍內(nèi)。圖9顯示在第200小時以后相對穩(wěn)定的CO吸收，此時發(fā)酵對硫來源的變化和半胱氨酸的消除而言穩(wěn)定化。當(dāng)確立發(fā)酵時，氫吸收保持為較高含量直至程完全結(jié)束。因此，發(fā)現(xiàn)在從液體介質(zhì)中除去半胱氨酸以后存在CO和氫氣的良好利用。廢氣的比色分析顯示0-153ppm的硫化氫。圖10顯示0-788小時程階段的產(chǎn)物回收率的圖。產(chǎn)物分析結(jié)果顯示發(fā)酵在前200小時內(nèi)產(chǎn)生高濃度的乙醇。發(fā)酵罐中的乙醇濃度在從液體介質(zhì)中除去半胱氨酸以后以及直至程結(jié)束保持在相同的高范圍內(nèi)。產(chǎn)物數(shù)據(jù)還顯示在程階段開始時高濃度的游離乙酸和總乙酸鹽，其在乙醇濃度提高時變小。在整個程階段中，丁醇和丁酸酯產(chǎn)量在GC的檢測極限以下。實施例7將包含由如實施例1中所述相同深低溫貯存液得到的Clostridiumcoskatii的種子培養(yǎng)物生長在種皮中，然后在根據(jù)如前文所述一般程序的連續(xù)發(fā)酵程開始時引入發(fā)酵罐中。在程開始(0小時)時，進(jìn)入發(fā)酵罐中的基礎(chǔ)液體介質(zhì)包含1.2mM的平均濃度的半胱氨酸以提供1X氨基酸和硫組分。在第172小時，將半胱氨酸添加速率降至平均0.24mM以提供給液體介質(zhì)0.2X硫添加，并以約0.4mM(～0.04mM/天/OD)的平均濃度開始液體介質(zhì)中的亞硫酸氫鹽添加以提供0.33X硫原子添加。DTPA在該程中在第0-818小時以0.079g/L的濃度用作螯合劑。在第818小時以后，不使用螯合劑。此時使氣流提高至約230mL/min并保持在200-250mL/min范圍內(nèi)直至約800小時，其后將它提高至約300mL/min，在那里將它保持在程階段的其余部分。氣體具有以下體積組成：29-31％CO、18-19％CO2、39-41％H2和11-12％CH4。在確立程以后，使基礎(chǔ)液體介質(zhì)添加在約2.5-2.9升/天的范圍內(nèi)變化直至約第509小時，此時將它提高至約3.3-3.4。壓力在前50小時提高，然后在整個程階段中保持為930毫巴且溫度保持為約37℃。在第283小時，半胱氨酸添加速率降至零并將亞硫酸氫鹽添加提高至平均0.8mM(～0.1mM/天/OD)用于0.66X濃度直至第988小時，此時對于程階段的其余部分將它提高至約1.6mM(～0.2mM/天/OD)用于1.33X濃度。發(fā)酵罐中的pH保持為5.3直至約第400小時，然后降至約5.0直至第620小時，其后對于其余程階段保持為4.7。圖11顯示從第0小時開始至1100小時的程階段的操作值。在初始提高以后，程階段的攪拌保持在400-435rpm的范圍內(nèi)。圖9顯示甚至在除去半胱氨酸以后，發(fā)酵罐以整個程階段中的一般CO提高在約第200小時達(dá)到高CO吸收。氫氣吸收通常追尋著CO吸收，但兩個吸收測量的較大變化證明發(fā)酵罐不繼續(xù)將半胱氨酸加入液體介質(zhì)中而使用較高氣流的能力。在第1100小時以后，CO吸收和氫氣吸收均急劇下降，且該程隨后終止。廢氣的比色分析還顯示17-206ppm的硫化氫。圖12顯示相同程階段的產(chǎn)物回收率的圖。產(chǎn)物分析結(jié)果顯示發(fā)酵在前200小時內(nèi)產(chǎn)生一定濃度的乙醇。發(fā)酵罐中的乙醇濃度在從液體介質(zhì)中消除半胱氨酸以后以及直至程變得不穩(wěn)定時的程階段結(jié)束保持在相同的高范圍內(nèi)。產(chǎn)物數(shù)據(jù)還顯示在程階段開始時的高游離乙酸和總乙酸鹽濃度，其在乙醇濃度提高時變小。實施例8將包含由如實施例1中所述相同深低溫貯存液得到的Clostridiumcoskatii的種子培養(yǎng)物生長在種皮中，然后在根據(jù)如前文所述一般程序的連續(xù)發(fā)酵程開始時引入發(fā)酵罐中。在程開始(0小時)時，進(jìn)入發(fā)酵罐中的基礎(chǔ)液體介質(zhì)包含1.2mM的平均濃度的半胱氨酸以提供1X氨基酸和硫組分。在第172小時，將半胱氨酸添加速率降至平均約0.24mM以提供給液體介質(zhì)0.2X硫添加，并以約0.3mM(～0.03mM/天/OD)的平均濃度開始液體介質(zhì)中的偏亞硫酸氫鹽添加以提供0.25X硫原子添加。DTPA在該程中在第0-796小時以0.79g/L的濃度用作螯合劑。在第796小時以后不使用螯合劑。此時使氣流提高至約230mL/min并保持在180-230mL/min的范圍內(nèi)直至約800小時，其后使它提高至約300mL/min，在那里將它保持在程階段的其余部分。氣體具有以下體積組成：29-31％CO、18-19％CO2、39-41％H2和11-12％CH4。在確立程以后，在約前500小時使基礎(chǔ)液體介質(zhì)添加在約2.5-2.9升/天的范圍內(nèi)變化，然后至約3.3-4.0升/天的范圍?；A(chǔ)液體介質(zhì)添加在約2.2-3.0升/天的范圍內(nèi)變化。壓力在前50小時提高，然后在整個程階段中保持為930毫巴且溫度保持為約37℃。在第283小時，使半胱氨酸添加速率降至零。在第340小時，使偏亞硫酸氫鹽添加提高至平均約0.4mM(～0.06mM/天/OD)用0.35X偏亞硫酸氫鹽添加和0.7X硫添加直至第548小時，此時對于程階段的其余部分將它提高至約0.54mM用于a.45X偏亞硫酸氫鹽添加和0.9X硫添加。發(fā)酵罐中的pH保持為約5.3的值直至約第170小時，然后提高至約5.4直至約215小時，此時它恢復(fù)5.3并保持在此處直至約第360小時，其后對于其余程階段將它逐步降至4.5-4.7。圖13顯示從第0小時開始至950小時的程階段的操作值。在初始提高以后，使程階段的攪拌保持在390-420rpm的范圍內(nèi)。圖13顯示發(fā)酵罐在約第173小時達(dá)到高CO和氫氣吸收。CO和氫氣吸收在整個程階段中甚至在消除半胱氨酸以后持續(xù)。氫氣吸收通常追尋CO吸收，但兩個測量的較大變化證明發(fā)酵罐不繼續(xù)將半胱氨酸加入液體介質(zhì)中而使用較高氣流的能力。在第1100小時以后，CO吸收和氫氣吸收急劇下降，且該程隨后終止。廢氣的比色分析還顯示18-200ppm的硫化氫。圖14顯示相同程階段的產(chǎn)物回收率的圖。產(chǎn)物分析結(jié)果顯示發(fā)酵在前200小時內(nèi)產(chǎn)生一定濃度的乙醇。發(fā)酵罐中的乙醇濃度在從液體介質(zhì)中消除半胱氨酸以后以及直至程變得不穩(wěn)定時的程階段結(jié)束保持在相同的高范圍內(nèi)。產(chǎn)物數(shù)據(jù)還顯示在程階段開始時的高游離乙酸和總乙酸鹽濃度，其在乙醇濃度提高時變小。在整個多數(shù)程階段中，丁醇和丁酸酯產(chǎn)量為在氣相色譜的檢測極限(～0.1g/l)。實施例9將包含由DSMZ的微生物集得到且具有DSMNo.10061的Clostridiumautoethanogenum的種子培養(yǎng)物生長在種皮中，然后在根據(jù)如前文所述一般程序的連續(xù)發(fā)酵程開始時引入發(fā)酵罐中。在程開始(0小時)時，進(jìn)入發(fā)酵罐中的基礎(chǔ)液體介質(zhì)包含1.2mM的平均濃度的半胱氨酸以提供1X氨基酸和硫組分。在第150小時，將半胱氨酸添加速率降至平均約0.24mM以提供給液體介質(zhì)來自半胱氨酸的0.2X硫添加，并以約0.3mM(～0.04mM/天/OD)的平均濃度提供液體介質(zhì)的偏亞硫酸氫鹽添加以提供0.5X硫原子添加。DTPA在該程中以0.79g/L的濃度用作螯合劑。在第144小時使氣流在此時提高至約220mL/min并保持在220-240mL/min的范圍內(nèi)直至約500小時，其后程變得不穩(wěn)定并終止。氣體具有以下平均體積組成：29-30％CO、17-19％CO2、39-41％H2和11-12％CH4?；A(chǔ)液體介質(zhì)添加在約2.8-2.9升/天的范圍內(nèi)變化。壓力在前30小時提高，然后在整個程階段保持為930毫巴且溫度保持為約37℃。在第262小時，將半胱氨酸添加速率降至零。將發(fā)酵罐中的pH保持在約5.3的值直至約第431小時，然后在整個程階段中逐步降至約4.9。圖15顯示從第0小時開始至900小時的程階段的操作值。在初始提高以后，程階段的攪拌保持在415-425rpm的范圍內(nèi)。圖15顯示甚至在除去半胱氨酸以后，發(fā)酵罐以整個該程階段的其余部分中的降低但仍高且穩(wěn)定的CO吸收在約第150小時達(dá)到其最高CO吸收。氫氣吸收通常追尋著CO吸收，但兩個測量的較大變化證明發(fā)酵罐不將半胱氨酸加入液體介質(zhì)中而較高氣體吸收的能力。在第550小時以后，CO吸收和氫氣吸收均急劇下降，且該程隨后終止。廢氣的比色分析還顯示0-335ppm的硫化氫。圖16顯示相同程階段的產(chǎn)物回收率的圖。產(chǎn)物分析結(jié)果顯示發(fā)酵在前200小時內(nèi)產(chǎn)生一定濃度的乙醇。發(fā)酵罐中的乙醇濃度在從液體介質(zhì)中消除半胱氨酸以后以及直至程變得不穩(wěn)定時的程階段結(jié)束保持在相同的高范圍內(nèi)。產(chǎn)物數(shù)據(jù)還顯示在程階段開始時的高總乙酸鹽濃度，其在乙醇濃度提高時變小。在多數(shù)程階段中，丁醇和丁酸酯產(chǎn)量在GC的檢測極限以下。實施例10將包含由如實施例1中所述相同深低溫貯存液得到的Clostridiumcoskatii的種子培養(yǎng)物生長在種皮中，然后在根據(jù)如前文所述一般程序的連續(xù)發(fā)酵程開始時引入發(fā)酵罐中，不同之處在于發(fā)酵罐為BiostatBPlus并保持在1atm壓力下。在程開始(0小時)時，容器中的基礎(chǔ)液體介質(zhì)包含0.12mM亞硫酸氫鹽用于0.1X硫添加且不包含半胱氨酸，在將它從種皮中輸送時培養(yǎng)物中存在的半胱氨酸除外。該程的介質(zhì)進(jìn)料在整個程過程中包含0.6mM的濃度的亞硫酸氫鹽以提供0.5X硫原子。DTPA在該程中在第0-318小時以0.79g/L小時的濃度用作螯合劑。在第318小時以后不使用螯合劑。使該程的氣流快速提高至100mL/min，在第242小時提高至200mL/min并在程的前600小時階段保持在該水平。氣體具有以下平均體積組成：29-30％CO、17-18％CO2、40-41％H2和11％CH4?；A(chǔ)液體介質(zhì)添加保持為約1升/天直至第313小時，然后對于程階段的其余部分提高至2升/天。在整個程中發(fā)酵罐在環(huán)境壓力下操作。溫度保持為約37℃。使發(fā)酵罐中的pH保持在約5.3的值直至約第214小時，此時對于程的其余部分，將它降至約4.9。圖17顯示從第0小時開始至600小時的程階段的操作值。在程開始以后，將發(fā)酵罐的攪拌從375rpm提高至450rpm直至第195小時，然后降低約20小時至430，然后再次開始逐步提高直至在約350小時達(dá)到425-520的范圍，其中對于所述程階段的其余部分保持它。圖17顯示具有CO和氫氣吸收的穩(wěn)定提高的發(fā)酵罐，其在約第350小時達(dá)到峰值，然后對于程階段的其余部分平穩(wěn)。在600小時以后，程變得不穩(wěn)定且其后不久終止。圖18顯示相同程階段的產(chǎn)物回收率的圖。產(chǎn)物分析結(jié)果顯示發(fā)酵在整個程階段過程中產(chǎn)生穩(wěn)定提高的濃度的乙醇。發(fā)酵罐中的乙醇濃度經(jīng)300小時保持在其最高水平。產(chǎn)物數(shù)據(jù)顯示提高的初始總乙酸鹽含量，其穩(wěn)定在較低水平下直至程階段的完全結(jié)束。在所述程階段中，丁醇和丁酸酯產(chǎn)量在GC的檢測極限以下。所述程階段顯示高濃度的C2氧合物以基本僅將亞硫酸氫鹽作為硫來源加入發(fā)酵中而得到。實施例11將包含由如實施例1中所述相同深低溫貯存液得到的Clostridiumcoskatii的種子培養(yǎng)物生長在種皮中，然后在根據(jù)如前文關(guān)于實施例10所述程序進(jìn)行的連續(xù)發(fā)酵程開始時引入發(fā)酵罐中。在程開始(0小時)時，進(jìn)入發(fā)酵罐中的基礎(chǔ)液體介質(zhì)不包含半胱氨酸，在將它從種皮中輸送時培養(yǎng)物中存在的半胱氨酸除外。在整個程過程中將0.6mM的濃度的亞硫酸氫鹽經(jīng)由介質(zhì)進(jìn)料供入以提供0.5X硫原子。對于程的最后40小時，將加入的亞硫酸氫鹽的濃度提高至1X濃度。DTPA在該程中在第0-122小時以0.79g/L的濃度用作螯合劑。在第122小時以后不使用螯合劑。將該程的氣流快速提高至100mL/min，并在第177小時，經(jīng)下一20小時提高至120mL/min，并保持在該水平直至對于程的其余部分在第312小時提高至130mL/min。氣體具有以下平均體積組成：29-30％CO、18％CO2、40-41％H2和11％CH4?；A(chǔ)液體介質(zhì)添加速率保持為約1.25升/天直至第313小時，然后對于程的其余部分提高至1.43升/天。在整個程中，發(fā)酵罐在環(huán)境壓力下操作，溫度保持為約37℃。除在第122小時短暫地突破至5.1外，pH在至第220小時中保持為4.9，然后降至4.7保持約40小時，并對于程的其余部分在約290小時恢復(fù)4.8。圖19顯示從第0小時開始至360小時的程的操作值。在攪拌快速提高并在程的前20小時保持為377rpm以后，然后在第232小時逐步提高至最大568rpm，將它保持在此處直至第288小時，其后在程結(jié)束時將它降至543。圖19顯示發(fā)酵罐具有穩(wěn)定的CO提高直至約第200小時，此時吸收在直至程結(jié)束中穩(wěn)定在高值下。氫氣吸收追尋類似的提高直至約第200小時，其后它在高水平下波動直至程結(jié)束。圖20顯示相同程的產(chǎn)物回收率的圖。產(chǎn)物分析結(jié)果顯示發(fā)酵在整個程階段過程中產(chǎn)生穩(wěn)定提高的乙醇濃度直至在第300小時達(dá)幾乎16g/L。產(chǎn)物數(shù)據(jù)顯示提高的初始總乙酸鹽含量，其在約100小時達(dá)到其最高值，然后直至程結(jié)束穩(wěn)定在2.5g/L以下。在多數(shù)程階段中，丁醇和丁酸酯產(chǎn)量在GC的檢測極限以下。所述程階段顯示高濃度的C2氧合物可以以基本僅將亞硫酸氫鹽作為硫來源加入發(fā)酵中以及在很好地在5以下的pH下得到。實施例12將包含由如實施例1中所述相同深低溫貯存液得到的Clostridiumcoskatii的種子培養(yǎng)物生長在種皮中，然后在根據(jù)如前文所述程序的連續(xù)發(fā)酵程開始時引入發(fā)酵罐中。在程開始(0小時)時，進(jìn)入發(fā)酵罐中的基礎(chǔ)液體介質(zhì)不包含半胱氨酸，在將它從種皮中輸送時培養(yǎng)物中存在的半胱氨酸除外。在整個程過程中將0.6mM的濃度的亞硫酸氫鹽經(jīng)由介質(zhì)進(jìn)料供入以提供0.5X硫組分直至第120小時。在約120小時將加入的亞硫酸氫鹽的濃度提高至0.9mM以提供0.75X濃度(～0.150mM/天/OD)。在第224小時，將亞硫酸氫鹽提高至1.2mM以提供1X硫濃度。該實驗中所用螯合劑為0.018g/L檸檬酸鈉。氣流開始為約100mL/min，在488小時逐步提高至400mL/min，在那里對于程的其余部分保持它。氣體具有以下平均體積組成：29％CO、20％CO2、39％H2和11％CH4。基礎(chǔ)液體介質(zhì)添加以約1.25升/天開始直至第26小時，然后逐步提高至1.63升/天直至第95小時，至2.5升/天直至第120小時，至2.83升/天直至第153小時，在第177小時提高至3.31升/天，然后對于程的其余部分提高至4升/天。發(fā)酵罐在環(huán)境壓力下操作直至第428小時，此時它提高至931。溫度保持為約37℃。pH以4.9開始，至460小時逐步降至4.5，并對于程的其余部分保持在該水平，圖21顯示從第0小時開始至360小時的程的操作值。開始以355攪拌，直至第295小時逐步提高至515，對于程的其余部分它保持在那里。圖19顯示發(fā)酵罐具有穩(wěn)定的CO提高直至約第200小時，此時吸收直至程結(jié)束穩(wěn)定在高值下。氫氣吸收追尋類似的提高直至約第200小時，其后它在高水平下波動直至程結(jié)束。圖22顯示相同程的產(chǎn)物回收率的圖。產(chǎn)物分析結(jié)果顯示發(fā)酵在整個程階段過程中產(chǎn)生穩(wěn)定提高濃度的乙醇直至在第700小時達(dá)幾乎20g/L。產(chǎn)物數(shù)據(jù)顯示提高的初始總乙酸鹽含量，其在約100小時達(dá)到其最高水平，然后直至程結(jié)束穩(wěn)定在5g/L以下。在多數(shù)程階段中，丁醇和丁酸酯產(chǎn)量基本為零。所述程階段顯示高濃度的C2氧合物可以以僅將亞硫酸氫鹽作為硫來源加入發(fā)酵中以及在很好地在5以下的pH下得到。如所述，本發(fā)明提供大量優(yōu)點，其中一些描述于上文中，其它是本發(fā)明中固有的。另外，可提出改進(jìn)而不偏離本文的教導(dǎo)。因此，本發(fā)明的范圍僅根據(jù)必要由所附權(quán)利要求書限制。當(dāng)前第1頁1 2 3