過氧化合物和季銨化合物的協(xié)同性組合和使用方法
【專利說明】過氧化合物和季讀化合物的協(xié)同性組合和使用方法
[0001] 本申請是申請日為2011年12月20日，申請?zhí)枮?01180061173.9,發(fā)明名稱為"使用 包含過氧化物和季錠化合物的協(xié)同性制劑降低乙醇發(fā)酵中的污染性微生物的生長"的發(fā)明 專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明設(shè)及過氧化合物和季錠化合物的協(xié)同性組合和使用方法，尤其是在發(fā)酵過 程中。
【背景技術(shù)】
[0003] 在過去十年中，乙醇作為運輸燃料的應(yīng)用顯著提高。美國的乙醇生產(chǎn)從2000年的 約64億升提高至2009年超過370億升。乙醇工廠的數(shù)量從2000年的54個提高至2009年的170 個。在拉下美洲和歐洲已經(jīng)發(fā)生了類似的生產(chǎn)和工廠建設(shè)的增多。在2007年，美國國會頒布 了能源獨立和安全法案巧ne;rgy Ind邱endence and Security ActKH.R.6)，其設(shè)定了到 2022年1360億升乙醇的可再生燃料標(biāo)準(zhǔn)。如果要達到運一標(biāo)準(zhǔn)，則乙醇工業(yè)將繼續(xù)成長。
[0004] 目前工業(yè)乙醇（例如燃料)和食用乙醇均通過發(fā)酵過程從農(nóng)業(yè)(天然）原料中大規(guī) 模制備，其中通過接種酵母將糖轉(zhuǎn)化成乙醇和二氧化碳。許多原料可用于提供發(fā)酵糖，包括 潛在的任何淀粉或纖維素材料，它們包括幾乎所有植物，因為任何淀粉或纖維素可為糖前 體。一些尤其適用于制備燃料乙醇的常見原料包括玉米、蜀泰、高梁、甘薦、糖用甜菜和糖 蜜。
[0005] 用于乙醇生產(chǎn)的原料是天然產(chǎn)品，因此，在所述原料中可能在天然情況下存在廣 泛多種的微生物，諸如細菌、真菌和酵母。商業(yè)發(fā)酵過程的條件并非完全無菌，因此運些"污 染性微生物"將在工藝中存在。在商業(yè)乙醇生產(chǎn)中，最成問題的微生物是產(chǎn)乳酸細菌和產(chǎn)乙 酸細菌。運類細菌從多種來源進入該工藝，所述來源包括原材料、設(shè)備、工藝用水、空氣和接 種酵母，W及其它。通過隨進料物質(zhì)(原材料、水、空氣、酵母）引入或由于利于細菌生長的條 件導(dǎo)致的天然擴增，運類細菌的濃度可在工藝環(huán)境中提高。用于酵母生產(chǎn)的最佳空氣環(huán)境 也極度有利于運些細菌的生長。細菌產(chǎn)生的有機酸抑制了酵母的生長并因此降低了乙醇生 產(chǎn)率。細菌還消耗糖和其它營養(yǎng)物質(zhì)，所述物質(zhì)意在由酵母利用來產(chǎn)生所期望的產(chǎn)物，運導(dǎo) 致了整個工藝經(jīng)濟效益更低。
[0006] 大量的發(fā)酵過程使用抗生素作為抗微生物組合物。運類應(yīng)用已經(jīng)變得不受歡迎， 運是因為抗生素耐藥細菌的可疑發(fā)展W及抗生素殘余物在發(fā)酵副產(chǎn)物中的積累所致?？股?素耐藥細菌是人類健康的重大問題。
[0007] 乙醇生產(chǎn)的副產(chǎn)物包括在對乙醇產(chǎn)物蒸饋后所收集的固體。運類固體包括含可溶 物的干酒糟(DDGS)和含可溶物的濕酒糟(DWGS)。很多國家和地區(qū)正在考慮能限制或消除抗 生素對乙醇生產(chǎn)的使用的管理措施。孤GS和DWGS作為動物飼料產(chǎn)品進行銷售。
[000引對抗微生物處理的需求不斷增長，運不僅是由于乙醇產(chǎn)量的增長，還由于乙醇生 產(chǎn)設(shè)施尺度的擴張。雖然數(shù)年之前生產(chǎn)150-200百萬升/年(MMly)的工廠被認為是大型設(shè) 施，但是現(xiàn)在380MMly(或更多）的設(shè)施是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在分批補料工藝中，單個發(fā)酵批次的體 積已有顯著提高。為容納運一增加的容積，在最大的乙醇生產(chǎn)設(shè)施中進入發(fā)酵系統(tǒng)的原料 (一旦其制備用于進入發(fā)酵，通常稱為"膠"）的流速已從約2000-3000升/分鐘提高至4500-6000升/分鐘。
[0009] WO 2006/138271公開了控制水體系中的或基底上的微生物生長的方法，所述方法 包括使所述體系或基底與抗微生物劑接觸，所述抗微生物劑包括(a)乳過氧化物酶，（b)過 氧化物源，（C)面離子或硫氯酸鹽，其中面離子不是氯，W及(d)錠源。乳過氧化物酶在水體 系中Wo.Ol至1000 ppm的范圍存在;過氧化物源Wo.Ol至1000 ppm的范圍提供過氧化氨；面 離子在水體系中具有0.1至10 ,OOOppm的濃度，并且錠源在水體系中具有0至10,000ppm的濃 度。
[0010] WO 00/57730公開了組合物W及使用組合物作為用于食品表面的抗微生物處理的 方法，該組合物包含(a)季錠化合物，（b)氧化劑，（C)面離子來源，W及任選地(d)食品級的 酸源，其用于將抑降至9或更低。面原子占錠化合物的0.1至30重量份，占氧化劑的0.1至40 重量份，并且占酸源的0至80重量份。組合物用于在稀釋水組合物(包含0.1至400克/升組合 物）中降低食品表面的微生物計數(shù)。
[0011] 美國專利5,320,805公開了使用化學(xué)組合物作為清潔劑、衛(wèi)生劑、消毒劑、殺抱子 劑和殺真菌劑的方法，所述組合物包含約10重量％至約90重量％的堿性水溶性鹽(其具有 結(jié)晶的過氧化氨），W及30重量％的帶正電的相轉(zhuǎn)移劑，其選自鱗鹽、梳鹽、季錠，所述組合 物形成水溶的和脂溶的相轉(zhuǎn)移離子對。
[0012] WO 2009/0108365公開了生產(chǎn)基于發(fā)酵的產(chǎn)物的方法，其包括在有機生物殺滅劑 和季錠化合物W足W降低或控制培養(yǎng)基中的細菌群體的量存在的情況下，使用酵母發(fā)酵包 含糖的培養(yǎng)基。
[0013] 盡管一些方法是已知的，但是對用于解決發(fā)酵工業(yè)中含碳水化合物的原料和發(fā)酵 過程中污染性微生物的改善方法存在著需求。改善的方法應(yīng)優(yōu)選地是無抗生素并且并不產(chǎn) 生在發(fā)酵副產(chǎn)物中積累的殘余物或不產(chǎn)生抗生素耐藥細菌。該方法應(yīng)在發(fā)酵工業(yè)中面對的 廣泛pH范圍內(nèi)和條件下有效。所述方法還應(yīng)使用在用前具有合理儲存壽命的處理。對于改 善當(dāng)今較大體積發(fā)酵過程的經(jīng)濟性也存在著需要。本發(fā)明滿足運些需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明提供了方法，其使用(a)過氧化合物(PC)和(b)季錠化合物(QAC)控制發(fā)酵 過程中污染性微生物的生長。所述方法包括將PC和QAC加入發(fā)酵過程的一個或多個步驟，其 中發(fā)酵過程包括（i)提供接種物、可發(fā)酵糖和工藝用水；（ii)將接種物、可發(fā)酵糖和工藝用 水單獨或W任何組合加入發(fā)酵容器W提供發(fā)酵液體培養(yǎng)基；（iii)在使接種物將可發(fā)酵糖 轉(zhuǎn)化成為乙醇的溫度下在發(fā)酵容器中使該接種物與可發(fā)酵糖接觸。任選地，將營養(yǎng)物質(zhì)加 入接種物、可發(fā)酵糖和工藝用水的一種或多種中。還可將營養(yǎng)物質(zhì)直接加入發(fā)酵容器?？上?接種物、可發(fā)酵糖或工藝用水中（在運些物質(zhì)各自引入發(fā)酵容器之前)加入PC和QAC。作為另 外一種選擇，PC和QAC可直接加入發(fā)酵容器。
[0015] 可向該工藝中分別加入過氧化合物和季錠化合物。當(dāng)分別加入組分時，該組分可 同時加入或W任何順序先后加入。即，可在相同時候加入組分（同時），或者可在加入其它組 分之前加入一種組分(先后）。作為另外一種選擇，所述方法還可包括將組分(a)和(b)在加 入發(fā)酵過程之前進行接觸。
[0016] 本發(fā)明提供了控制發(fā)酵液體培養(yǎng)基中的反應(yīng)物(在下文定義)和發(fā)酵過程的產(chǎn)物 中的污染性微生物的生長的方法。所述方法還控制了發(fā)酵系統(tǒng)的組件表面上的污染性微生 物的生長。所述方法由或基本上由W下步驟組成，或包含W下步驟：向反應(yīng)物或發(fā)酵液體培 養(yǎng)基中或向發(fā)酵系統(tǒng)的表面上或容器中加入過氧化合物和季錠化合物。
[0017] 本發(fā)明還提供了組分的組合，其可用于原位清洗(CIP)應(yīng)用W處理發(fā)酵過程中使 用的設(shè)備表面。乂 IP"在本文是指可清洗表面而無需拆解設(shè)備。
[0018] 所述方法包括加入有效量的包含PC和QAC組分的組合，W控制污染性微生物的生 長，而對用于發(fā)酵過程的接種物無有害影響。有效量根據(jù)組分的組合使用的方式而變化，但 是可由本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本文的公開內(nèi)容確定。通常W在發(fā)酵液體培養(yǎng)基中提供 1化pm至1 OOOppm (W發(fā)酵液體培養(yǎng)基的總重量計）的P切農(nóng)度的量加入PC。通常W在發(fā)酵液體 培養(yǎng)基中提供10至1 OOOppm (W發(fā)酵液體培養(yǎng)基的總重量計）的QAC濃度的量加入QAC。
[0019] 本發(fā)明的方法還提供了在碳水化合物原料中控制至少一種污染性微生物生長的 方法，其中提供可發(fā)酵糖的步驟包括提供碳水化合物原料并將所述原料接觸過氧化合物和 季錠化合物，其中所述原料的碳水化合物含量為至少1%并且優(yōu)選地為1重量％至70重量％ (W原料總重量計），并且其中PC和QACW有效量加入。通常WlOppm至1000ppm( W原料的總 重量計）的PC量加入PC，并且通常W 50ppm至50化pm( W原料的總重量計）的過氧化合物量加 入QC。
【具體實施方式】
[0020] 本發(fā)明提供了用于控制污染性微生物的生長的方法，所述方法包括、基本由W下 組成、或由W下組成：向發(fā)酵過程的一個或多個步驟中加入包含過氧化合物(PC)和季錠化 合物(QAC)的組分的組合。W控制污染性微生物的生長而不抑制接種酵母將可發(fā)酵糖轉(zhuǎn)化 成為乙醇和二氧化碳的量將PC和QAC的協(xié)同性組合加入所述方法。通常加入PC和QACW提供 發(fā)酵液體培養(yǎng)基中10至1000 ppm(重量/重量，W發(fā)酵液體培養(yǎng)基的總重量計)的PC濃度W及 提供發(fā)酵液體培養(yǎng)基中10至1000 ppm(重量/重量，W發(fā)酵液體培養(yǎng)基的總重量計）的QAC濃 度。
[0021] 本發(fā)明還在提供可發(fā)酵糖的步驟中提供了在碳水化合物原料中控制至少一種污 染性微生物生長的方法，所述方法包含W下、基本由W下組成或由W下組成:提供碳水化合 物原料W及向所述原料中加入過氧化合物和季錠化合物。
[0022]
[0023] W下的術(shù)語具有如下所提供用于本文