使经预处理的含木质纤维素的材料解毒制造技术

本发明专利技术涉及使经预处理的含木质纤维素材料解毒的方法，其包括使经预处理的含木质纤维素材料经受一种或多种酚类化合物氧化酶的处理。

【技术实现步骤摘要】
使经预处理的含木质纤维素的材料解毒 本申请是申请日为2008年4月18日，申请号为200880013709. 8（国际申请号 为PCT/US2008/060766），名称为使经预处理的含木质纤维素的材料解毒的专利技术专利 申请的分案申请。 专利
本专利技术涉及使经预处理的含木质纤维素的材料解毒的方法。本专利技术还涉及使用发 酵生物体由含木质纤维素的材料生成发酵产物的方法，其包括本专利技术的解毒方法。 专利技术背景 由于化石燃料有限的储量和对温室气体排放的担忧，人们越来越多地关注使用可 再生能源。由含木质纤维素的材料生成发酵产物在本领域中已知，并且通常包括含木质纤 维素的材料的预处理、水解和发酵。预处理导致例如酚类和呋喃由含木质纤维素的材料释 放，所述材料在水解和发酵期间可以不可逆地结合加入的酶。这些化合物也可对于发酵生 物体的代谢是有毒的，并且抑制发酵生物体的性能。 已经建议通过蒸汽气提而解毒，但是这是一个繁复而昂贵的额外处理步骤。还已 经建议在水解前洗涤经预处理的含木质纤维素的材料。这需要大量的水，水需要再次去除， 因此也是昂贵的。 因此，需要提供方法，用于使适合于发酵产物生产方法的、经预处理的含木质纤维 素的材料解毒。 专利技术概述 本专利技术涉及使经预处理的含木质纤维素的材料解毒的方法。本专利技术还涉及使用发 酵生物体由含木质纤维素的材料生成发酵产物的方法，其包括本专利技术的解毒方法。 在第一方面，本专利技术涉及用于使经预处理的含木质纤维素的材料解毒的方法，其 包括使经预处理的含木质纤维素的材料经受一种或多种酚类化合物氧化酶和/或一种或 多种表现出过氧化物酶活性的酶的处理。 在第二方面，本专利技术涉及用于由含木质纤维素的材料生成发酵产物的方法，包括 步骤： (a)预处理含木质纤维素的材料； (b)水解；(c)按照本专利技术的解毒方法进行解毒；和(d)使用发酵生物体进行发酵。 本专利技术还涉及用于由含木质纤维素的材料生成发酵产物的方法，包括步骤： (i)预处理含木质纤维素的材料； (ii)按照本专利技术的发酵方法进行解毒； (iii)水解；和 (iv)使用发酵生物体进行发酵。 具体地，本专利技术涉及如下各项： 1.用于使经预处理的含木质纤维素材料解毒的方法，包括使经预处理的含木质纤 维素材料经受一种或多种酚类化合物氧化酶和/或一种或多种表现出过氧化物酶活性的 酶的处理。 2.项1的方法，其中所述酚类化合物氧化酶选自下组：儿茶酚氧化酶 (EC1. 10. 3. 1)、漆酶（EC 1. 10. 3. 2)、邻氨基酚氧化酶（1. 10. 3.4);和单酚单氧合酶 (1. 14. 18. 1)。 3.项1的方法，其中所述表现出过氧化物酶活性的酶选自下组：过氧化物酶（EC 1.11. 1.7)、卤素过氧化物酶（EC 1.11. 1.8和EC 1.11. 1.10);木质素过氧化物酶（EC 1. 11. 1. 14);锰过氧化物酶（EC 1. 11. 1. 13);和脂氧合酶（EC1. 13. 11. 12)。 4.用于由含木质纤维素材料生成发酵产物的方法，包括步骤： (a)预处理含木质纤维素材料； (b)水解； (c)按照项1-3中任一项进行解毒；和 (d)使用发酵生物体进行发酵。 5.项4的方法，其中通过同时或顺序向一种处理溶液中加入一种或多种酚类化合 物氧化酶和/或一种或多种表现出过氧化物酶活性的酶而进行水解和解毒。 6.项4或5的方法，其中同时或顺序进行步骤（b)中的水解和步骤（c)中的解毒。 7.项4-6中任一项的方法，其中与水解和发酵分开来进行解毒，且水解和发酵同 时进行。8.项4-7中任一项的方法，其中步骤（b)、（c)和（d)全部同时或顺序进行。 9.用于由含木质纤维素材料生成发酵产物的方法，包括步骤： (a)预处理含木质纤维素材料；(b)按照项1-3中任一项进行解毒； (c)水解；和 (d)使用发酵生物体进行发酵。 10.项9的方法，其中步骤（ii)中的解毒在水解前进行。 11.项9的方法，其中同时进行解毒和水解。12.项9-11中任一项的方法，其中在解毒前从液体中去除/分离步骤⑴中预处 理含木质纤维素材料后的固体。 13.项12的方法，其中在步骤（iii)的水解前将去除的固体和解毒的液体合并。 14.项4-13中任一项的方法，其中在步骤（a)或（i)中将含木质纤维素的材料进 行化学、机械和/或生物预处理。 15.项4-14中任一项的方法，其中以SSF、HHF或SHF方法进行水解和发酵。 16.项4-15中任一项的方法，其中使用一种或多种水解酶（根据酶命名法为EC 3 类）进行水解和/或发酵，优选选自下组的一种或多种糖酶：纤维素酶、半纤维素酶、淀粉 酶、蛋白酶、酯酶；如内切葡聚糖酶、0 _葡糖苷酶、纤维二糖水解酶、木聚糖酶、a -淀粉酶、 a -葡糖苷酶、葡糖淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶，或它们的混合物。 17.项4-16中任一项的方法，其中发酵生物体是酵母，优选酵母属 (Saccharomyces)，特别是酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae)的菌株。 18.项4-17中任一项的方法，其中发酵产物是醇，优选乙醇或丁醇。 19.选自下组的酚类化合物氧化酶用于将经预处理的含木质纤维素材料解毒的用 途：儿茶酚氧化酶（EC 1. 10. 3. 1)、漆酶（EC 1. 10. 3. 2)、邻氨基酚氧化酶（1. 10. 3. 4);和单 酚单氧合酶（1. 14. 18. 1)。 20.选自下组的表现出过氧化物酶活性的酶用于将经预处理的含木质纤维 素材料解毒的用途：过氧化物酶（EC 1.11. 1.7)、卤素过氧化物酶（EC 1.11. 1.8和EC 1. 11. 1. 10);木质素过氧化物酶（EC 1. 11. 1. 14);猛过氧化物酶（EC1. 11. 1. 13);和脂氧合 酶（EC 1. 13. 11. 12)。 附图简述 图1表示漆酶处理对于纤维素转化率的影响。 专利技术详述 在第一方面，本专利技术涉及使适合于生成发酵产物的、经预处理的含木质纤维素的 材料解毒的方法。 含木质纤维素的材料 本文使用的术语含木质纤维素的材料指主要由纤维素、半纤维素和木质素组成 的材料。这种材料经常称为生物质。 木质纤维素的结构无法直接进行酶水解。因此，必须对木质纤维素进行预处理，例 如，通过在合适的压力和温度条件下进行酸水解，从而使木质素的密封结构（seal)断裂并 破坏纤维素的晶体结构。这可以引起半纤维素部分的溶解和糖化。然后可以将纤维素部分 酶法水解，例如，通过纤维素酶（或纤维素水解酶），以将糖聚合物转化成可发酵的糖，其可 以发酵成为期望的发酵产物，如乙醇。任选地，在发酵后回收发酵产物，例如，通过蒸馏进 行。 本专利技术包括任何含木质纤维素的材料。含木质纤维素的材料可以是包含木质纤维 素的任何材料。在一个优选的实施方案中，含木质纤维素的材料包含重量百分比至少30%， 优选至少50 %，更优选至少70 %，甚至更优选至少90 %的木质纤维素。应理解的是，含木质 纤维素的材料还可以包含其他组分，如纤维素材料，包括纤维素和半纤维素，并且还可以包 含其他组分，如蛋白质材料、淀粉、糖，如可发酵的糖和/或不可发酵的糖。 通常在例如植物的茎、叶、壳、外皮本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于由含木质纤维素材料生成发酵产物的方法，包括步骤：(i)预处理含木质纤维素材料；(ii)将来自步骤(i)中经预处理的含木质纤维素材料分离为固体和液体；(iii)解毒，包括使来自步骤(ii)的液体经受一种或多种酚类化合物氧化酶和/或一种或多种表现出过氧化物酶活性的酶的处理；(iv)将步骤(iii)的解毒的液体与来自步骤(ii)的分离的固体在步骤(v)中的水解之前合并；(v)水解；和(vi)使用发酵生物体进行发酵。

【技术特征摘要】
2007.04.24 US 60/913,581;2007.06.26 US 60/946,272;1. 用于由含木质纤维素材料生成发酵产物的方法，包括步骤： (i) 预处理含木质纤维素材料； (ii) 将来自步骤（i)中经预处理的含木质纤维素材料分离为固体和液体； (iii) 解毒，包括使来自步骤（ii)的液体经受一种或多种酚类化合物氧化酶和/或一 种或多种表现出过氧化物酶活性的酶的处理； (iv) 将步骤（iii)的解毒的液体与来自步骤（ii)的分离的固体在步骤（V)中的水解 之前合并； (V)水解；和 (Vi)使用发酵生物体进行发酵。2. 权利要求1的方法，其中所述经预处理的含木质纤维素材料未洗涤。3. 权利要求1的方法，其中解毒与水解或发酵同时进行。4. 权利要求1的方法，其中酚类化合物氧化酶选自儿茶酚氧化酶（EC 1. 10. 3. 1)、漆酶 (EC 1. 10. 3. 2)、邻氨基酚氧化酶（1. 10. 3. 4)和单酚单氧合酶（1. 14. 18. 1)。5. 用于由含木质纤维素材料生成发酵产物的方法，包括步骤： (i) 预处理含木质纤维素材料； (ii) 解毒，包括使经预处理的含木质纤维素材料经受酚类化合物氧化酶和/或一种或 多种表现出过氧化物酶活性的酶的处理； (iii) 水解；和 (iv) 使用发酵生物体进行发酵； 其中解毒与水解或发酵同时进行，并且其中经预处理的含木质纤维素材料未洗涤。6. 权利要求5的方法，其中在解毒前从液体中去除/分离步骤（i)中预处理含木质纤 维素材料后的固体。7. 权利要求5的方法，其中酚类化合物氧化酶选自儿茶酚氧化酶（EC 1. 10. 3. 1)、漆酶 (EC 1. 10. 3. 2)、邻氨基酚氧化酶（1. 10. 3. 4)和单酚单氧合酶（1. 14. 18. 1)。8. 用于由含木质纤维素材料生成发酵产物的方法，包括步骤： (i) 预处理含木质纤维素...

【专利技术属性】
技术研发人员：金绮明，刘继银，比约恩LPA卡斯兰德，唐纳德L希金斯，
申请(专利权)人：诺维信北美公司，诺维信股份有限公司，诺维信公司，
类型：发明
国别省市：美国;US