(57)【要約】本発明は、発酵プロセスにおける微生物のバイオマス生産および／または増殖速度を改善するための方法に関し、この方法が：（ｉ）１つ以上の微生物を提供する工程；（ｉｉ）１つ以上の微生物を発酵させるのに適した発酵基質を提供する工程；（ｉｉｉ）１つ以上の微生物および発酵基質を混合して発酵ブロスを提供する工程；（ｉｖ）発酵槽に発酵ブロスを添加する工程；（ｖ）少なくとも１つのガス状基質を発酵ブロスに注入する工程；（ｖｉ）発酵プロセスを少なくとも１時間の発酵期間の間実行する工程を含み；ここで少なくとも１つのガス状基質は、１つ以上の温室効果ガス、例えば二酸化炭素（ＣＯ２）を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発酵プロセスにおける微生物のバイオマス生産および／または増殖速度を改善するための方法であって、
（ｉ）１つ以上の微生物を提供する工程と、
（ｉｉ）前記１つ以上の微生物を発酵させるのに適した発酵基質を提供する工程と、
（ｉｉｉ）前記１つ以上の微生物および前記発酵基質を混合して発酵ブロスを提供する工程と、
（ｉｖ）発酵槽に前記発酵ブロスを添加する工程と、
（ｖ）少なくとも１つのガス状基質を前記発酵ブロスに注入する工程と、
（ｖｉ）発酵プロセスを少なくとも１時間の発酵期間の間実行する工程と、を含み、
少なくとも１つのガス状基質は、１つ以上の温室効果ガス、例えば二酸化炭素（ＣＯ２）を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ガス状基質がＣ１化合物をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
発酵プロセスにおける微生物のバイオマス生産および／または増殖速度を改善するための方法であって、
（ｉ）１つ以上の微生物を提供する工程と、
（ｉｉ）前記１つ以上の微生物を発酵させるのに適した発酵基質を提供する工程と、
（ｉｉｉ）前記１つ以上の微生物および前記発酵基質を混合して前記発酵ブロスを提供する工程と、
（ｉｖ）発酵槽に発酵ブロスを添加する工程と、
（ｖ）少なくとも１つのガス状基質を前記発酵ブロスに注入する工程と、
（ｖｉ）前記発酵プロセスを少なくとも１時間の発酵期間の間実行する工程と、を含み、
前記少なくとも１つのガス状基質は、２つ以上の炭素源の組み合わせを含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
２つ以上の炭素源の前記組み合わせが、１つ以上の温室効果ガス、例えば二酸化炭素（ＣＯ２）と１つ以上のアルカン、例えばメタンとの組み合わせを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つのガス状基質が、１つ以上の温室効果ガス、例えば二酸化炭素（ＣＯ２）を含む、請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
前記１つ以上の微生物と前記発酵基質との混合により発酵ブロスを提供することは前記発酵槽内で行われる、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記発酵ブロスが混合に供される、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記発酵プロセスが、エアリフトリアクタ、ループリアクタ、Ｕ型リアクタ、または撹拌槽リアクタ内で行われる、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記発酵ブロスおよび前記ガス状基質の圧力が、少なくとも１．５ｂａｒ；例えば少なくとも１．７５ｂａｒ；例えば少なくとも２．０ｂａｒ；例えば少なくとも２．５ｂａｒ；例えば少なくとも３．０ｂａｒ；例えば少なくとも３．５ｂａｒ；例えば少なくとも４．０ｂａｒ；例えば少なくとも４．５ｂａｒ；例えば少なくとも５．０ｂａｒ；例えば少なくとも５．５ｂａｒ；例えば少なくとも６．０ｂａｒ；例えば少なくとも７．０ｂａｒ；例えば少なくとも８．０ｂａｒ；例えば少なくとも９．０ｂａｒ；例えば少なくとも１０．０ｂａｒの発酵槽の外側の圧力に対する超過圧力への増加分である、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記微生物が、細菌細胞、真菌細胞、藻類細胞、または動物細胞からなる群から選択される、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記微生物が細菌細胞である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記細菌細胞がメタノトロフィック細菌細胞である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記メタノトロフィック細菌細胞がメチロコッカス（Ｍｅｔｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ）、好ましくはメチロコッカス・カプスラタス（Ｍｅｔｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ）、から選択される、請求項１２に記載の方法。。
【請求項１４】
前記発酵プロセスが、バッチ発酵、バッチ供給、または連続発酵プロセスであり、好ましくは、発酵プロセスは連続発酵プロセスである、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記連続発酵プロセスが、ケモスタット、ｐＨスタット、生成物スタットまたは他の連続発酵プロセスモードとして行われる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記ガス状基質は、少なくとも０．０５％の二酸化炭素、例えば少なくとも０．０７５％の二酸化炭素、例えば少なくとも０．１％の二酸化炭素、例えば少なくとも０．２％の二酸化炭素、例えば少なくとも０．３％の二酸化炭素、例えば少なくとも０．４％の二酸化炭素、例えば少なくとも０．５％の二酸化炭素、例えば少なくとも０．６％の二酸化炭素、例えば少なくとも０．７％の二酸化炭素、例えば少なくとも０．８％の二酸化炭素、例えば少なくとも０．９％の二酸化炭素、例えば少なくとも１．０％の二酸化炭素、例えば少なくとも１．２５％の二酸化炭素、例えば少なくとも１．５％の二酸化炭素、例えば少なくとも１．７５％の二酸化炭素、例えば少なくとも２．０％の二酸化炭素、例えば少なくとも２．５％の二酸化炭素、例えば少なくとも３．０％の二酸化炭素、例えば少なくとも３．５％の二酸化炭素、例えば少なくとも４．０％の二酸化炭素、例えば少なくとも４．５％の二酸化炭素、例えば少なくとも５．５％の二酸化炭素、例えば少なくとも６．０％の二酸化炭素、例えば少なくとも６．５％の二酸化炭素、例えば少なくとも７．０％の二酸化炭素、例えば少なくとも７．５％の二酸化炭素、例えば少なくとも８．０％の二酸化炭素を含む、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記Ｃ１がアルカンである、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記Ｃ１化合物および／または前記アルカンが、メタン、メタノール、天然ガスまたはこれらのいずれかの組み合わせであり、好ましくは、前記Ｃ１化合物および／または前記アルカンはメタンである、請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ガス状基質が、重量：重量基準で、二酸化炭素１部とアルカン１部、例えば二酸化炭素１部とアルカン約１．５部、二酸化炭素１部とアルカン約２部、二酸化炭素１部とアルカン約２．５部、二酸化炭素１部とアルカン約３部の、二酸化炭素とアルカンとの比を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ガス状基質がさらに、少なくとも１つの窒素源をさらに含む、請求項１から１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの窒素源が、アンモニア、硝酸塩、分子状窒素、およびこれらの組み合わせからなる群から選択され、好ましくは、前記窒素源は、アンモニアと硝酸塩との組み合わせである、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記ガス状基質が酸素をさらに含む、請求項１から２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記酸素は、大気、純酸素または酸素が豊富な空気として提供される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記ガス状基質が、Ｃ１アルカン、好ましくはメタンの含有量より２〜１５倍（ｖｏｌ／ｖｏｌ）高い；例えば３〜１２倍高い（ｖｏｌ／ｖｏｌ）；例えば４〜１０倍高い（ｖｏｌ／ｖｏｌ）；例えば５〜９倍高い（ｖｏｌ／ｖｏｌ）；例えば６〜８倍高い（ｖｏｌ／ｖｏｌ）範囲の酸素、好ましくは大気の含有量を有する、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記ガス状基質が、温室効果ガス、好ましくは二酸化炭素の含有量より５〜２５倍（ｖｏｌ／ｖｏｌ）高い、例えば７〜２０倍高い（ｖｏｌ／ｖｏｌ）；例えば９〜１５倍高い（ｖｏｌ／ｖｏｌ）；例えば１０〜１４倍高い（ｖｏｌ／ｖｏｌ）；例えば１１〜１３倍高い（ｖｏｌ／ｖｏｌ）範囲の酸素、好ましくは大気の含有量を有する、請求項２２から２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記発酵プロセス中の微生物の増殖速度が、少なくとも０．０４ｈ−１、例えば少なくとも０．０６ｈ−１、例えば少なくとも０．０８ｈ−１、例えば少なくとも０．１０ｈ−１、例えば少なくとも０．１２ｈ−１、例えば少なくとも０．１４ｈ−１、例えば少なくとも０．１５ｈ−１、例えば少なくとも０．１６ｈ−１、例えば少なくとも０．１７ｈ−１、例えば少なくとも０．１８ｈ−１、例えば少なくとも０．１９ｈ−１、例えば少なくとも０．２０ｈ−１、例えば少なくとも０．２２ｈ−１、例えば少なくとも０．２５ｈ−１、例えば少なくとも０．２７ｈ−１、例えば少なくとも０．３０ｈ−１、例えば少なくとも０．３２ｈ−１、例えば少なくとも０．３５ｈ−１、例えば少なくとも０．３７ｈ−１である、請求項１から２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記発酵ブロス中に注入されるＣＯ２の量が、少なくとも０．００１Ｌ／分／Ｌの発酵ブロス、例えば少なくとも０．００５Ｌ／分／Ｌの発酵ブロス、例えば少なくとも０．０１Ｌ／分／Ｌの発酵ブロス、例えば少なくとも０．０５Ｌ／分／Ｌの発酵ブロス、例えば少なくとも０．１Ｌ／分／Ｌの発酵ブロス、例えば少なくとも０．１３Ｌ／分／Ｌの発酵ブロス、例えば少なくとも０．１５Ｌ／分／Ｌの発酵ブロス、例えば０．２Ｌ／分／Ｌの発酵ブロス、例えば少なくとも０．２５Ｌ／分／Ｌの発酵ブロスである、請求項１から２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
乾物ベースで少なくとも２．５ｇ／ｌのバイオマス生産が提供され、例えば乾物ベースで２．６ｇ／ｌのバイオマス生産を提供され、例えば乾物ベースで２．７ｇ／ｌのバイオマス生産が提供され、例えば乾物ベースで２．８ｇ／ｌのバイオマス生産が提供されて、例えば乾物ベースで２．９ｇ／ｌのバイオマス生産が提供され、例えば乾物ベースで３．０ｇ／ｌのバイオマス生産を提供され、例えば乾物ベースで３．５ｇ／ｌのバイオマス生産を提供され、例えば乾物ベースで４．０ｇ／ｌのバイオマス生産が提供され、例えば乾物ベースで４．５ｇ／ｌのバイオマス生産が提供され、例えば乾物ベースで５．０ｇ／ｌのバイオマス生産が提供され、例えば乾物ベースで５．５ｇ／ｌのバイオマス生産が提供され、例えば乾物ベースで６．０ｇ／ｌのバイオマス生成が提供され、例えば乾物ベースで６．５ｇ／ｌのバイオマス生産が提供され、例えば乾物ベースで７．０ｇ／ｌのバイオマス生産が提供され、例えば乾物ベースで７．５ｇ／ｌのバイオマス生産が提供される、請求項１から２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
前記バイオマス生産が、５日未満で、例えば４日未満で、例えば３日未満、例えば２日未満、例えば２４時間未満、例えば２０時間未満、例えば１６時間未満、例えば１４時間未満、例えば１２時間未満、例えば１０時間未満、例えば８時間未満で得られる、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
乾物ベースで少なくとも３．５ｇ／ｌのバイオマス生産が２４時間未満で提供され、例えば乾物ベースで少なくとも４．０ｇ／ｌのバイオマス生産が２０時間未満で提供され、例えば乾物ベースで少なくとも４．５ｇ／ｌのバイオマス生成が１４時間未満で提供され、例えば乾物ベースで少なくとも５．０ｇ／ｌのバイオマス生産が１０時間未満で提供され、例えば乾物ベースで少なくとも５．５ｇ／ｌのバイオマス生産が８時間未満で提供される、請求項１から２９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
少なくとも１つのガス状基質を発酵槽に注入するための入口を含み、ここで少なくとも１つのガス状基質は二酸化炭素（ＣＯ２）を含む発酵槽。
【請求項３２】
前記発酵槽は、１つ以上の混合装置をさらに含む、請求項３１に記載の発酵槽。
【請求項３３】
前記１つ以上の混合装置は、スタティック混合装置および／またはアクティブ混合装置である、請求項３２に記載の発酵槽。
【請求項３４】
前記発酵槽は、１つ以上のセンサをさらに含む、請求項３１から３３のいずれか一項に記載の発酵槽。
【請求項３５】
前記１つ以上のセンサがＣＯ２を含む、請求項３４に記載の発酵槽。
【請求項３６】
前記１つ以上のセンサは、溶存ＣＯ２を決定するためのセンサを含む、請求項３４または３５に記載の発酵槽。
【請求項３７】
請求項１から３０のいずれか一項に記載の方法によって得られることができる１つ以上の微生物を含む組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微生物を発酵させる発酵プロセスに関する。特に、本発明は、改善されたバイオマス生産および細菌株などの微生物、例えばメタノトロフィック細菌株の増大した増殖速度を有する発酵プロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
発酵によるメタンガスの利用に関して、多くの微生物、例えば細菌が知られている。典型的にはメタノトローフ（ｍｅｔｈａｎｏｔｒｏｐｈ）が、唯一の炭素およびエネルギー源としてメタンを消費する。このプロセスでは、メタンを直接または天然ガスから供給することができ、この目的のために、連続培養においてより長い期間にわたって増殖を支持するためには、純粋または共培養細菌コンソーシアムが必要である。
【０００３】
従来、天然ガスまたはメタンからの単細胞タンパク質（ＳＣＰ）の生産または発酵は、連続培養の開始前の５〜６日の初期開始時間の条件下で、単一の炭素源、すなわちメタンを使用している。従来、定常状態下で達成されるバイオマス生産は、乾物ベースで約１．５〜２．５ｇ／Ｌである。従来の発酵プロセスの発酵効率を高めるために、ＳＣＰ生産のためのメタン利用プロセスは非常に効率的でなければならない。
【０００４】
メタノトロフィック細菌株を含む発酵プロセスのような従来の発酵プロセスの間、微生物は二酸化炭素（ＣＯ２）を生成し、これが発酵ブロスに放出される。従って、ＣＯ２は従来、廃ガスと考えられている。故に、発酵プロセスの生産性を改善するために、従来のプロセスは、生産性を改善するために、ＣＯ２が発酵槽から、例えばＵループリアクタのヘッドスペースから除去されるべきであることを教示する。
【０００５】
さらに、例えば動物飼料用の、発酵されたタンパク質源の構築コストおよび操作コストは相当高価であり、同時に品質、標準および規制、ならびにタンパク質１ｋｇあたりの低価格に対する要求および要件が高くなっている。従って、収益性の高いビジネスを確立し、効率を少しでも向上させることは困難であり、生産コストの削減は製造者の収入に重大な影響を及ぼし得る。
【０００６】
従って、改善された発酵プロセスが産業界において必要とされ、関心が持たれている。特に、産業界の要件および要求を損なうことなく、改善されたバイオマス生産および細菌株などの微生物、例えばメタノトロフィック細菌株の増殖速度の増加をもたらす、より効率的な発酵プロセスが産業界において必要とされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は、微生物を発酵する発酵プロセスに関する。
【０００８】
特に、本発明の目的は、改善されたバイオマス生産および細菌株などの微生物、例えばメタノトロフィック細菌株の向上した増殖速度を有する発酵プロセスを提供することである。
【０００９】
従って、本発明の１つの態様は、発酵プロセスにおける微生物のバイオマス生産および／または増殖速度を改善するための方法に関し、この方法が：
（ｉ）１つ以上の微生物を提供する工程；
（ｉｉ）１つ以上の微生物を発酵させるのに適した発酵基質を提供する工程；
（ｉｉｉ）１つ以上の微生物および発酵基質を混合して発酵ブロスを提供する工程；
（ｉｖ）発酵槽に発酵ブロスを添加する工程；
（ｖ）少なくとも１つのガス状基質を発酵ブロスに注入する工程；
（ｖｉ）発酵プロセスを少なくとも１時間の発酵期間の間実行する工程；
を含み、ここで少なくとも１つのガス状基質は、１つ以上の温室効果ガス、例えば二酸化炭素（ＣＯ２）を含む。
【００１０】
本発明の別の態様は、発酵プロセスにおける微生物のバイオマス生産および／または増殖速度を改善するための方法に関し、この方法が：
（ｉ）１つ以上の微生物を提供する工程；
（ｉｉ）１つ以上の微生物を発酵させるのに適した発酵基質を提供する工程；
（ｉｉｉ）１つ以上の微生物および発酵基質を混合して発酵ブロスを提供する工程；
（ｉｖ）発酵槽に発酵ブロスを添加する工程；
（ｖ）少なくとも１つのガス状基質を発酵ブロスに注入する工程；
（ｖｉ）発酵プロセスを少なくとも１時間の発酵期間の間実行する工程；
を含み、ここで少なくとも１つのガス状基質は、２つ以上の炭素源の組み合わせを含む。
【００１１】
本発明のさらに別の態様は、少なくとも１つのガス状基質を発酵槽に注入するための入口を含む発酵槽に関し、ここで少なくとも１つのガス状基質が二酸化炭素（ＣＯ２）を含む。
【００１２】
本発明のさらに別の態様は、本発明に従う方法によって得ることができる１つ以上の微生物を含む組成物に関する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】炭素源として、図１ａのメタンを用いてまたはメタンおよびＣＯ２の組み合わせを用いて、従来の方法を用いて１Ｌの発酵槽（ａ）で増殖させたメチルコッカカス・カプスラタス（Ｍ．ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ）を示す。連続培養は、０．０５ｈ−１の希釈率を用いたバッチ増殖の最低４〜５日、通常は平均７〜８日後に開始された。５５０ｎｍ（ＯＤ５５０）測定における乾燥細胞重量（白四角）および培養物の光学密度（開放密度（ｏｐｅｎ  ｄｅｎｓｉｔｙ））は、最大約０．０４ｈ−１の比増殖速度、および平均０．０２５を示す。定常状態でのバイオマス濃度は、平均して１．５〜２．５ｇ／Ｌであり（データは示さず）、（ｂ）は本発明による発酵プロセスを使用している。連続培養は、高い比増殖速度（約０．１６ｈ−１；乾燥細胞重量およびＯＤ５５０データに基づく）のためにわずか１日後に開始され、０．０５ｈ−１の希釈率を用いた。定常状態のバイオマス濃度は少なくとも４ｇ／Ｌである（データは示さず）。
【００１４】
ここで、以下に本発明をより詳細に説明する。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
従って、本発明は、細菌株などの微生物、例えばメチロコッカス（Ｍｅｔｈｙｌｏｃｏｃｃａｃｅａｅ）またはメチロシスティス（Ｍｅｔｈｙｌｏｃｙｓｔａｃｅａｅ）科のメタノトローフ細菌株の発酵のために開発された発酵プロセスに関し、これは炭素源、窒素源および無機塩を含有する発酵槽中で培養される。このプロセスは、半好気性プロセス（ＳＡＰ）であってもよい。発酵プロセスは、従来の発酵プロセスよりも少なくとも４倍高い増殖速度および／または少なくとも１．５倍高いバイオマス生産をもたらし得る。驚くべきことに、本発明者らは、二酸化炭素が、本発明により得られた改善されたバイオマス生産および増大した増殖速度に有意な影響を及ぼすことを見出した従って、本発明のプロセスは、近い将来の食物需要のためのタンパク質生産において有意な改善を示すだけでなく（バイオマス生産の向上および増殖速度の増大によって示される）、本発明は、発酵プロセスがＣＯ２のような温室効果ガスの消費を伴うので、環境汚染低減に効果的であることも示す。
【００１６】
従って、本発明の好ましい実施形態は、発酵プロセスにおける微生物のバイオマス生産および／または増殖速度を改善するための方法に関し、この方法が：
（ｉ）１つ以上の微生物を提供する工程；
（ｉｉ）１つ以上の微生物を発酵させるのに適した発酵基質を提供する工程；
（ｉｉｉ）１つ以上の微生物および発酵基質を混合して発酵ブロスを提供する工程；
（ｉｖ）発酵槽に発酵ブロスを添加する工程；
（ｖ）少なくとも１つのガス状基質を発酵ブロスに注入する工程；
（ｖｉ）発酵プロセスを少なくとも１時間の発酵期間の間実行する工程；
を含み、ここで少なくとも１つのガス状基質は、１つ以上の温室効果ガス、例えば二酸化炭素（ＣＯ２）を含む。
【００１７】
本発明の一実施形態では、ガス状基質はアルカンをさらに含み、好ましくはアルカンはＣ１化合物である。
【００１８】
本発明のさらに好ましい実施形態は、発酵プロセスにおける微生物のバイオマス生産および／または増殖速度を改善するための方法に関し、この方法が：
（ｉ）１つ以上の微生物を提供する工程；
（ｉｉ）１つ以上の微生物を発酵させるのに適した発酵基質を提供する工程；
（ｉｉｉ）１つ以上の微生物および発酵基質を混合して発酵ブロスを提供する工程；
（ｉｖ）発酵槽に発酵ブロスを添加する工程；
（ｖ）少なくとも１つのガス状基質を発酵ブロスに注入する工程；
（ｖｉ）発酵プロセスを少なくとも１時間の発酵期間の間実行する工程；
を含み、ここで少なくとも１つのガス状基質は、２つ以上の炭素源の組み合わせを含む。
【００１９】
本発明の一実施形態では、少なくとも１つのガス状基質は、１つ以上の温室効果ガス、例えば二酸化炭素（ＣＯ２）を含んでいてもよい。
【００２０】
本発明の別の実施形態では、ガス状基質は、少なくとも０．０５％の二酸化炭素、例えば少なくとも０．０７５％の二酸化炭素、例えば少なくとも０．１％の二酸化炭素、例えば少なくとも０．２％の二酸化炭素、例えば少なくとも０．３％の二酸化炭素、例えば少なくとも０．４％の二酸化炭素、例えば少なくとも０．５％の二酸化炭素、例えば少なくとも０．６％の二酸化炭素、例えば少なくとも０．７％の二酸化炭素、例えば少なくとも０．８％の二酸化炭素、例えば少なくとも０．９％の二酸化炭素、例えば少なくとも１．０％の二酸化炭素、例えば少なくとも１．２５％の二酸化炭素、例えば少なくとも１．５％の二酸化炭素、例えば少なくとも１．７５％の二酸化炭素、例えば少なくとも２．０％の二酸化炭素、例えば少なくとも２．５％の二酸化炭素、例えば少なくとも３．０％の二酸化炭素、例えば少なくとも３．５％の二酸化炭素、例えば少なくとも４．０％の二酸化炭素、例えば少なくとも４．５％の二酸化炭素、例えば少なくとも５．５％の二酸化炭素、例えば少なくとも６．０％の二酸化炭素、例えば少なくとも６．５％の二酸化炭素、例えば少なくとも７．０％の二酸化炭素、例えば少なくとも７．５％の二酸化炭素、例えば少なくとも８．０％の二酸化炭素を含む。
【００２１】
ガス状基質および温室効果ガス、例えばＣＯ２を発酵ブロスに注入してもよい。好ましくは、ガス状基質および温室効果ガス、例えばＣＯ２の発酵ブロスに注入される量は、少なくとも０．００１Ｌ／分／Ｌの発酵ブロス、例えば少なくとも０．００５Ｌ／分／Ｌの発酵ブロス、例えば少なくとも０．０１Ｌ／分／Ｌの発酵ブロス、例えば少なくとも０．０５Ｌ／分／Ｌの発酵ブロス、例えば０．１Ｌ／分／Ｌの発酵ブロス、例えば少なくとも０．１３Ｌ／分／Ｌの発酵ブロス、例えば少なくとも０．１５Ｌ／分／Ｌの発酵ブロス、例えば０．２Ｌ／分／Ｌの発酵ブロス、例えば少なくとも０．２５Ｌ／分／Ｌの発酵ブロス、例えば少なくとも０．３Ｌ／分／Ｌの発酵ブロス、例えば少なくとも０．４Ｌ／分／Ｌの発酵ブロス、例えば少なくとも０．５Ｌ／分／Ｌの発酵ブロス、例えば少なくとも０．６０Ｌ／分／Ｌの発酵ブロス、例えば少なくとも０．７Ｌ／分／Ｌの発酵ブロス、例えば少なくとも０．７５Ｌ／分／Ｌの発酵ブロスである。
【００２２】
本発明のさらなる実施形態では、２つ以上の炭素源の組み合わせは、１つ以上の温室効果ガス、例えば二酸化炭素（ＣＯ２）と１つ以上のアルカンとの組み合わせを含む。
【００２３】
アルカンは、好ましくはＣ１化合物および／またはＣ１アルカンであってもよい。好ましくは、Ｃ１化合物および／またはＣ１アルカンは、メタン、メタノール、天然ガス、バイオガス、合成ガス、またはこれらのいずれかの組み合わせであってもよい。さらにより好ましくは、Ｃ１化合物および／またはＣ１アルカンはメタンであってもよい。
【００２４】
本発明の一実施形態では、ガス状基質は、重量：重量基準で、二酸化炭素１部とアルカン１部、例えば二酸化炭素１部とアルカン約１．５部、二酸化炭素１部とアルカン約２部、二酸化炭素１部とアルカン約２．５部、二酸化炭素１部とアルカン約３部の、二酸化炭素とアルカンとの比を含む。
【００２５】
ガス状基質は、少なくとも１つの窒素源をさらに含む。好ましくは、少なくとも１つの窒素源は、アンモニア、硝酸塩、分子状窒素、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されてもよい。好ましくは、窒素源は、アンモニアと硝酸塩との組み合わせである。
【００２６】
ガス状基質は、酸素をさらに含んでいてもよい。好ましくは、酸素は、大気、純酸素、または酸素が豊富な空気として提供されてもよい。
【００２７】
本発明の一実施形態では、ガス状基質は、Ｃ１アルカン、好ましくはメタンの含有量より２〜１５倍（ｖｏｌ／ｖｏｌ）高い；例えば３〜１２倍高い（ｖｏｌ／ｖｏｌ）；例えば４〜１０倍高い（ｖｏｌ／ｖｏｌ）；例えば５〜９倍高い（ｖｏｌ／ｖｏｌ）；例えば６〜８倍高い（ｖｏｌ／ｖｏｌ）範囲の酸素、好ましくは大気の含有量を有していてもよい。
【００２８】
本発明の別の実施形態では、ガス状基質は、温室効果ガス、好ましくは二酸化炭素の含有量より５〜２５倍（ｖｏｌ／ｖｏｌ）高い、例えば７〜２０倍高い（ｖｏｌ／ｖｏｌ）；例えば９〜１５倍高い（ｖｏｌ／ｖｏｌ）；例えば１０〜１４倍高い（ｖｏｌ／ｖｏｌ）；例えば１１〜１３倍高い（ｖｏｌ／ｖｏｌ）範囲の酸素、好ましくは大気の含有量を有していてもよい。
【００２９】
本明細書において、「発酵基質」という用語は、微生物の増殖に必要な可溶性成分を含む液体、好ましくは水性媒体に関する。
【００３０】
発酵プロセスの間に、炭素源、窒素源および／または酸素源がガス状基質中に提供される。発酵プロセス中に炭素源、窒素源および／または酸素源を微生物が容易に利用できるようにするには、ガス状基質を発酵ブロスに可溶性にすべきである。
【００３１】
液体中の気泡は、より大きな泡（合体）に共に融合する傾向があり、気泡の合体を避けるために、ミキサ、例えばスタティック・ガス・ミキサまたはバッフルを、発酵ブロス中のガスの再分散のために提供してもよい。
【００３２】
液体中に有利に分散され得る気体の量は、静水圧に依存し得る。従って、高さのあるリアクタの場合、ダウンフロー部分にガスを導入するためのいくつかの場所を有することが有利である。好ましくは、少なくとも１つのスタティック混合素子は、発酵ブロス中のガスを分散させるために、各入口からの距離をあけてまたはその直後に配置されてもよい。
【００３３】
１つ以上の微生物と発酵基質との混合により発酵ブロスを提供することは、発酵槽の外側または発酵槽の内側で行われてもよい。本発明の一実施形態では、１つ以上の微生物と発酵基質との混合により発酵ブロスを提供することは発酵槽で行われてもよい。
【００３４】
本発明の一実施形態では、発酵プロセスは、バッチ発酵、フェドバッチ、または連続発酵プロセスであってもよい。好ましくは、発酵プロセスは、連続発酵プロセスであってもよい。
【００３５】
本発明のさらなる実施形態では、連続発酵プロセスは、ケモスタット、ｐＨスタット、生成物スタットまたは他の連続発酵プロセスモードとして行われてもよい。
【００３６】
本発明の好ましい実施形態において、発酵プロセスは、エアリフトリアクタ（発酵槽はエアリフトリアクタである）、ループリアクタ（発酵槽はループリアクタ）、Ｕ型リアクタ（発酵槽はＵ型リアクタである）および／または撹拌槽リアクタ（発酵槽は撹拌槽リアクタである）で行われる。
【００３７】
一実施形態では、発酵ブロスを混合に供してもよい。好ましくは、発酵槽は、発酵ブロスを混合するのに適した１つ以上のミキサを含む。本発明の一実施形態では、発酵槽は、ガス状基質を導入するためのガス入口に近接して、好ましくはその下流に少なくとも１つのミキサを含む。
【００３８】
発酵ブロス中のガス状基質の溶解性を増加させる１つの方法は、静水圧を増加させることによる。本発明の一実施形態では、発酵ブロスおよびガス状基質の圧力は、少なくとも１．５ｂａｒ；例えば少なくとも１．７５ｂａｒ；例えば少なくとも２．０ｂａｒ；例えば少なくとも２．５ｂａｒ；例えば少なくとも３．０ｂａｒ；例えば少なくとも３．５ｂａｒ；例えば少なくとも４．０ｂａｒ；例えば少なくとも４．５ｂａｒ；例えば少なくとも５．０ｂａｒ；例えば少なくとも５．５ｂａｒ；例えば少なくとも６．０ｂａｒ；例えば少なくとも７．０ｂａｒ；例えば少なくとも８．０ｂａｒ；例えば少なくとも９．０ｂａｒ；例えば少なくとも１０．０ｂａｒの発酵槽の外側の圧力に対する超過圧力への増加分である。
【００３９】
種々の発酵条件の組み合わせは、発酵槽内で増殖する微生物に依存する。
【００４０】
微生物は、細菌細胞、真菌細胞、藻類細胞、または動物細胞からなる群から選択される。好ましくは、微生物は細菌細胞であってもよい。
【００４１】
本発明の一実施形態では、細菌細胞はメタノトロフィック細菌細胞であってもよい。
【００４２】
本発明のなおさらなる実施形態では、細菌細胞は、メチロコッカス（Ｍｅｔｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ）株から選択されるメタノトロフィック細菌細胞であってもよい。
【００４３】
本発明のなおさらなる実施形態において、メチロコッカス（Ｍｅｔｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ）株は、メチロコッカス・カプスラタス（Ｍｅｔｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ）であってもよい。
【００４４】
本発明のなおさらなる実施形態では、細菌細胞（好ましくは、天然ガスの存在下で増殖させる場合）は、メチロコッカス・カプスラタス（Ｍ．ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ）；アルカリゲン・アシドボランス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎ  ａｃｉｄｏｖｏｒａｎｓ）（好ましくはＮＣＩＭＢ１３２８７）；バチルス・フィルムス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｆｉｒｍｕｓ）（好ましくはＮＣＩＭＢ１３２８０）；および／またはアニューロバチルス・ダニカス（Ａｎｅｕｒｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｄａｎｉｃｕｓ）（好ましくはＮＣＩＭＢ１３２８８）から選択される。好ましくは細菌細胞はメチロコッカス・カプスラタス（Ｍ．ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ）；アルカリゲン・アシドボランス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎ  ａｃｉｄｏｖｏｒａｎｓ）（好ましくはＮＣＩＭＢ１３２８７）；バチルス・フィルムス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｆｉｒｍｕｓ）（好ましくはＮＣＩＭＢ１３２８０）；およびアニューロバチルス・ダニカス（Ａｎｅｕｒｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｄａｎｉｃｕｓ）（好ましくはＮＣＩＭＢ１３２８８）の組み合わせである。
【００４５】
本発明の好ましい実施形態において、発酵は、二酸化炭素（ＣＯ２）ならびに（ａ）メタノトロフィック細菌およびメタンまたは（ｂ）メタノトロフィック細菌、アルカリゲン・アシドボランス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎ  ａｃｉｄｏｖｏｒａｎｓ）（好ましくはＮＣＩＭＢ１３２８７）；バチルス・フィルムス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｆｉｒｍｕｓ）（好ましくはＮＣＩＭＢ１３２８０）；および／またはアニューロバチルス・ダニカス（Ａｎｅｕｒｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｄａｎｉｃｕｓ）（好ましくはＮＣＩＭＢ１３２８８）および天然ガスの組み合わせを用いて開始されてもよい。この記載手順に従って、発酵は、定常状態発酵として連続あってもよく、ここで炭素源が天然ガスの場合、アルカリゲン・アシドボランス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎ  ａｃｉｄｏｖｏｒａｎｓ）（好ましくはＮＣＩＭＢ１３２８７）；バチルス・フィルムス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｆｉｒｍｕｓ）（好ましくはＮＣＩＭＢ１３２８０）；および／またはアニューロバチルス・ダニカス（Ａｎｅｕｒｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｄａｎｉｃｕｓ）（好ましくはＮＣＩＭＢ１３２８８）が、先に添加されない場合には、さらなるＣＯ２の添加なしで、添加される。
【００４６】
上述したように、本発明による方法は、改善されたバイオマス生産および細菌株などの微生物、例えばメタノトロフィック細菌株の増殖速度の増大をもたらす。
【００４７】
本発明の好ましい実施形態では、本発明の方法は、少なくとも０．０４ｈ−１、例えば少なくとも０．０５ｈ−１、例えば少なくとも０．０６ｈ−１、例えば少なくとも０．０８ｈ−１、例えば少なくとも０．１０ｈ−１、例えば少なくとも０．１２ｈ−１、例えば少なくとも０．１４ｈ−１、例えば少なくとも０．１５ｈ−１、例えば少なくとも０．１６ｈ−１、例えば少なくとも０．１７ｈ−１、例えば少なくとも０．１８ｈ−１、例えば少なくとも０．１９ｈ−１、例えば少なくとも０．２０ｈ−１、例えば少なくとも０．２２ｈ−１、例えば少なくとも０．２５ｈ−１、例えば少なくとも０．２７ｈ−１、例えば少なくとも０．３０ｈ−１、例えば少なくとも０．３２ｈ−１、例えば少なくとも０．３５ｈ−１、例えば少なくとも０．３７ｈ−１である発酵プロセス中の微生物の増殖速度を与える。
【００４８】
本発明の別の好ましい実施形態では、乾物ベースで少なくとも２．５ｇ／ｌのバイオマス生産が提供されてもよく、例えば乾物ベースで少なくとも２．６ｇ／ｌのバイオマス生産を提供されてもよく、例えば乾物ベースで少なくとも２．７ｇ／ｌのバイオマス生産が提供されてもよく、例えば乾物ベースで少なくとも２．８ｇ／ｌのバイオマス生産が提供されてもよく、例えば乾物ベースで少なくとも２．９ｇ／ｌのバイオマス生産が提供されてもよく、例えば乾物ベースで少なくとも３．０ｇ／ｌのバイオマス生産を提供されてもよく、例えば乾物ベースで少なくとも３．５ｇ／ｌのバイオマス生産を提供されてもよく、例えば乾物ベースで少なくとも４．０ｇ／ｌのバイオマス生産が提供されてもよく、例えば乾物ベースで少なくとも４．５ｇ／ｌのバイオマス生産が提供されてもよく、例えば乾物ベースで少なくとも５．０ｇ／ｌのバイオマス生産が提供されてもよく、例えば乾物ベースで少なくとも５．５ｇ／ｌのバイオマス生産が提供されてもよく、例えば乾物ベースで少なくとも６．０ｇ／ｌのバイオマス生成が提供されてもよく、例えば乾物ベースで少なくとも６．５ｇ／ｌのバイオマス生産が提供されてもよく、例えば乾物ベースで少なくとも７．０ｇ／ｌのバイオマス生産が提供されてもよく、例えば乾物ベースで少なくとも７．５ｇ／ｌのバイオマス生産が提供されてもよく、例えば乾物ベースで少なくとも１０．０ｇ／ｌのバイオマス生産が提供されてもよく、例えば乾物ベースで少なくとも１２．５ｇ／ｌのバイオマス生産が提供されてもよく、例えば乾物ベースで少なくとも１５．０ｇ／ｌのバイオマス生産が提供されてもよく、例えば乾物ベースで少なくとも１７．５ｇ／ｌのバイオマス生成が提供されてもよく、例えば乾物ベースで少なくとも２０．０ｇ／ｌのバイオマス生産が提供され、例えば乾物ベースで少なくとも２２．５ｇ／ｌのバイオマス生産が提供されてもよく、例えば乾物ベースで少なくとも２５．０ｇ／ｌのバイオマス生産が提供されてもよく、例えば乾物ベースで少なくとも２７．５ｇ／ｌのバイオマス生産が提供されてもよく、例えば乾物ベースで少なくとも３０．０ｇ／ｌのバイオマス生産が提供されてもよい。
【００４９】
本発明者らは、改善されたバイオマス生産および増大した増殖速度に加えて、高いバイオマス生産（または最大バイオマス生産（乾物ベースでのｇ／ｌ単位で））が、従来の方法よりも顕著に早く得られ得ることを見出した。従って、本発明の一実施形態では、高いバイオマス生産（または最大バイオマス生産（乾物ベースでのｇ／ｌ単位で））は、５日未満で、例えば４日未満で、例えば３日未満、例えば２日未満、例えば２４時間未満、例えば２０時間未満、例えば１６時間未満、例えば１４時間未満、例えば１２時間未満、例えば１０時間未満、例えば８時間未満で得られてもよい。
【００５０】
本発明の一実施形態では、乾物ベースで少なくとも３．５ｇ／ｌのバイオマス生産が２４時間未満で提供されてもよく、例えば乾物ベースで少なくとも４．０ｇ／ｌのバイオマス生産が２０時間未満で提供されてもよく、例えば乾物ベースで少なくとも４．５ｇ／ｌのバイオマス生成が１４時間未満で提供されてもよく、例えば乾物ベースで少なくとも５．０ｇ／ｌのバイオマス生産が１０時間未満で提供されてもよく、例えば乾物ベースで少なくとも５．５ｇ／ｌのバイオマス生産が８時間未満で提供される。
【００５１】
本発明による新しい方法を提供するために、新しい発酵槽が開発された。従って、本発明の好ましい実施形態では、発酵槽が提供される。発酵槽は、少なくとも１つのガス状基質を発酵槽に注入するための入口を含み、ここで少なくとも１つのガス状基質は二酸化炭素（ＣＯ２）を含む。
【００５２】
本発明の好ましい実施形態では、発酵槽は、エアリフトリアクタ、ループリアクタ、Ｕ型リアクタ、または撹拌槽リアクタである。
【００５３】
溶存ガス（溶解したガス状基質）の量を改善するために、本発明による発酵槽は、１つ以上の混合装置をさらに含んでもよい。好ましくは、１つ以上の混合装置は、スタティック混合装置、またはバッフルおよび／またはアクティブ混合装置であってもよい。
【００５４】
発酵プロセスをさらに改善するために、発酵槽はさらに、１つ以上のセンサをさらに含んでいてもよい。このセンサは、ガス（例えばＣＯ２、メタン、酸素など）、栄養、ミネラル、ｐＨなどを決定するのに適していてもよい。
【００５５】
本発明の一実施形態では、１つ以上のセンサはＣＯ２センサを含む。
【００５６】
本発明のさらなる実施形態では、１つ以上のセンサは、溶存ＣＯ２を決定するためのセンサを含む。
【００５７】
本発明による方法は、ＣＯ２などの温室効果ガスをバイオマスおよび／またはタンパク質に転化するため、および／または培地中のＣＯ２などの温室効果ガスの含有量を低減するために使用されてもよい。
【００５８】
本発明の態様の１つの文脈において記載される実施形態および特徴は、本発明の他の態様にも適用されることに留意すべきである。
【００５９】
ここで、本発明は、以下の非限定的な実施例において、さらに詳細に記載される。
【実施例】
【００６０】
［実施例１］
実施例１の目的は、本発明によって得られる、改善されたバイオマス生産および増大した増殖速度を実証することである。発酵は、従来のプロセスと比較して半好気性プロセスを用いて連続培養下でバッチ発酵および定常状態の両方で行われる。
【００６１】
［材料および方法］
メタノトロフィック細菌株（メチロコッカス・カプスラタス（（Ｍｅｔｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ））株が提供された。この株（ＮＣＩＭＢ１１１３２）は、ＮＣＩＭＢ（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ，Ｆｏｏｄ  ａｎｄ  Ｍａｒｉｎｅ  Ｂａｃｔｅｒｉａ，Ａｂｅｒｄｅｅｎ，Ｓｃｏｔｌａｎｄ）から提供され、本発明による発酵プロセスと従来の発酵プロセスとの両方に関して、この作業を通して使用された。また、炭素源として天然ガスを用いた場合には、他の３つの株、アルカリゲン・アシドボランス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎ  ａｃｉｄｏｖｏｒａｎｓ）（ＮＣＩＭＢ１３２８７）、バチルス・フィルムス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｆｉｒｍｕｓ）（ＮＣＩＭＢ１３２８０）、アニューロバチルス・ダニカス（Ａｎｅｕｒｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｄａｎｉｃｕｓ）（ＮＣＩＭＢ１３２８８）も提供され、メチルコッカカス・カプスラタス（Ｍ．ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ）と共に本研究で使用された。
【００６２】
本発明による方法では、株を発酵プロセスに直接添加することができ（グリセロールストックとして添加する）、バッチ発酵のわずか１日後に連続培養を開始することができたが、同じ接種物サイズを用いた従来の発酵は、モードを連続培養に切り替える前に少なくとも５〜７日間バッチ段階で培養した。
【００６３】
使用した炭素源はメタン（実験１Ａ）、メタンおよびＣＯ２（実験１Ｂ）、または天然ガスおよびＣＯ２（実験１ｃ）であった。
【００６４】
実験で使用した窒素源は、硝酸塩、アンモニアまたは硝酸アンモニウムである。
【００６５】
実験（本発明の方法および従来の方法に従う）において実施された培養は、３回の生物学的複製において最小培地の１Ｌ作業容積を有するバッチ発酵において行われ、連続培養が開始された。発酵槽（ｆｅｒｍｅｎｔｅｒ）（発酵槽（ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ｔａｎｋ））を最小培地成分の一部でオートクレーブした。別々にオートクレーブした最小培地の他の部分を加えた後、発酵槽に５％の洗浄した予備培養物を接種した。通気速度は、培養懸濁液の体積あたり毎分１．５容量（ｖｖｍ）の空気であった。従来の実験１ａではメタン流量が０．３６Ｌ／分であり、実験１ｂでは０．２３Ｌ／分のメタン流量を有し、実験１ｃは本発明による方法で０．２９Ｌ／分の天然ガス流量を有していた。本発明による方法では、実験１ｃでは０．１４５Ｌ／分のＣＯ２を注入し、実験１ｂでは０．１３Ｌ／分のＣＯ２を注入した。２Ｎ  ＮａＯＨまたは２Ｎ  Ｈ２ＳＯ４の自動添加により培地のｐＨを６．８に維持し、培養全体にわたって温度を４２℃に維持した。溶存酸素較正は、空気およびＮ２によるガス処理によって実施した。撹拌速度は毎分６００回転（ｒｐｍ）に維持した。連続培養の間の希釈率は０．０５ｈ−１であった。
【００６６】
【表１】
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【００６７】
この表は、メチロコッカス・カプスラタス（Ｍ．ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ）単独またはアルカリゲン・アシドボランス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎ  ａｃｉｄｏｖｏｒａｎｓ）（ＮＣＩＭＢ１３２８７）、バチルス・フィルムス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｆｉｒｍｕｓ）（ＮＣＩＭＢ１３２８０）およびアニューロバチルス・ダニカス（Ａｎｅｕｒｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｄａｎｉｃｕｓ）（ＮＣＩＭＢ１３２８８）と組み合わせたメチロコッカス・カプスラタス（Ｍ．ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ）の３回培養による生物学的培養からの実験値を示す。ＳＳは定常状態発酵を意味する。バッチはバッチ発酵を意味する。文字ａ、ｂ、ｃ、ｄ、およびｅは、各化合物の１モルのメタン消費あたりのモル単位での化学量論係数に関する。文字「μ」は比増殖速度に関連する。
【００６８】
［議論］
発酵中に提供される化学転化の理論的化学量論は、以下のように記述できる：
ＣＨ４＋ａＯ２＋ｂＮａＮＯ３／ＮＨ３／ＮＨ４ＮＯ３＋ｃＣＯ２−＞ｄＣＨ１．８Ｏ０．５Ｎ０．２＋ｅＣＯ２＋ｆＨ２Ｏ
【００６９】
ＣＨ４はメタンであり；Ｏ２は酸素であり；ＮａＮＯ３は硝酸ナトリウムであり；ＮＨ３はアンモニアであり；ＮＨ４ＮＯ３は硝酸アンモニウムであり；ＣＯ２は二酸化炭素であり；ＣＨ１．８Ｏ０．５Ｎ０．２はバイオマスであり；Ｈ２Ｏは水である。
【００７０】
文字ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｆは、各化合物の１モルのメタン消費あたりのモル単位での化学量論係数に関する。
【００７１】
理論的な化学量論バランスは、異なる窒素源下、二酸化炭素（ＣＯ２）を用いるまたは用いないプロセスで実施されている。
【００７２】
この表は、異なる炭素および窒素源に基づく異なる化学量論に関する理論値を示す。
【００７３】
【表２】
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【００７４】
メチロコッカス・カプスラタス（Ｍ．ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ）を、２つの異なる条件で（ＣＯ２を用いて（本発明の方法）またはＣＯ２を用いずに（従来の方法））、および異なるタイプの窒素源（硝酸塩、アンモニアまたは硝酸アンモニウム）を特定の最小培地にて、単独で、または３つの他の細菌株（アルカリゲン・アシドボランス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎ  ａｃｉｄｏｖｏｒａｎｓ）（ＮＣＩＭＢ１３２８７）、バチルス・フィルムス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｆｉｒｍｕｓ）（ＮＣＩＭＢ１３２８０）およびアニューロバチルス・ダニカス（Ａｎｅｕｒｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｄａｎｉｃｕｓ）（ＮＣＩＭＢ１３２８８）と共に増殖させた。バイオマスの光学密度および乾燥細胞重量ならびにメタンおよび二酸化炭素（ＣＯ２）の消費を、本発明の方法におけるバッチ段階で２〜３時間毎にモニターした。増殖が遅いため、ＣＯ２が存在しない従来のプロセスではサンプリング頻度が低くなる。ＣＯ２を使用しないプロセスから得られた増殖速度は改善を示さず、増殖には少なくとも６日かかったが（図示せず）、天然ガスなどの炭素源をＣＯ２と共に使用すると、最大比増殖速度は０．１６ｈ−１で相当迅速な増殖が生じた（結果表参照）。同様の結果は、１００Ｌの作業容積のＵループ発酵槽からも達成された。
【００７５】
図１は、炭素源としてメタンを用いて従来の方法を用いて、１Ｌの発酵槽（ａ）で増殖させたメチロコッカス・カプスラタス（Ｍ．ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ）を示す。連続培養は、０．０５ｈ−１の希釈率を用いたバッチ増殖の４〜５日後に開始された。乾燥細胞重量および５５０ｎｍ測定における培養物の光学密度（ＯＤ５５０）は、約０．０４ｈ−１の比増殖速度を示す。定常状態でのバイオマス濃度は２〜２．５ｇ／Ｌであり（データは示さず）、（ｂ）は本発明による発酵プロセスを用いる。連続培養は、高い比増殖速度（約０．１６ｈ−１；乾燥細胞重量およびＯＤ５５０データに基づいて）および０．０５ｈ−１の希釈速度のためにわずか１日後に開始された。定常状態のバイオマス濃度は４ｇ／Ｌであった（データは示さず）。
【００７６】
この結果は、本発明によるＣＯ２の添加下でのメタノトロフィック細菌（メチロコッカス科）（例えば、メチロコッカス・カプスラタス（Ｍ．ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ））のような微生物の培養が、有意に改善され得、従来の発酵プロセスと比較して、タンパク質１グラム当たりの生産コストが有意に低下し得ることを明確に実証している。
【図１】
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【国際調査報告】
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