用于碳水化合物材料酶促水解和糖发酵的方法技术

本申请涉及一种用于从纤维素材料制备酶组合物的方法。组合物的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于碳水化合物材料酶促水解和糖发酵的方法


[0001]本申请涉及一种用于制备酶组合物的方法。

技术介绍

[0002]木质纤维素材料主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，并提供了用于产生矿物燃料的替代能源的有吸引力的平台。该材料是大量可得的，并且可以转化为有价值的产物，例如糖或生物燃料(例如生物乙醇)。
[0003]由木质纤维素材料生产发酵产物是在本领域中已知的，并且通常包括预处理、水解、发酵和任选地回收发酵产物的步骤。
[0004]通常，由微生物(如酵母)将所产生的糖转换为有价值的发酵产物，例如乙醇。发酵在相同或不同容器中以单独的，优选厌氧的工艺步骤进行。
[0005]通常，在从木质纤维素材料生产发酵产物的整个过程中，酶的生产成本是主要的成本因素。迄今为止，通过施用来自单一或多种微生物源的具有更宽和/或更高的(比)水解活性的酶产物可实现酶生产成本的降低(参见WO 2008/008793)。这导致了较低的酶需求、更快的转换率和/或更高的转换产率，并且因此降低了总生产成本。
[0006]除了酶优化之外，过程设计优化也是降低糖产物和发酵产物的总生产成本的关键工具。例如，由于糖降解产物，糖损失随着产率的降低而增加。由于糖降解产物能够抑制发酵，因此应优化过程设计以减少这些糖降解产物的量。
[0007]出于经济原因，因此期望引入旨在降低涉及碳水化合物材料的预处理、水解和发酵的过程中的总生产成本的新颖且创新的方法配置。

技术实现思路

[0008]本申请的目的是提供一种用于制备酶组合物的改进方法。所述方法通过使用特定的水解条件而得到了改进。
具体实施方式
[0009]在整个说明书和所附权利要求书中，词语“包括(comprise)”和“包含(nclude)”以及诸如“包括(comprises/comprising)”和“包含(includes/including)”的变形形式将被包含性地解释。也就是说，在上下文允许的情况下，这些词语旨在传达可能包括未具体叙述的其他要素或整数。冠词“一(a/an)”或省略冠词的名词在本文中用于指代一个(种)或多于一个(种)(即，一个(种)或至少一个(种))该冠词的语法对象。举例来说，“要素”可以表示一个要素或多于一个要素。
[0010]本文描述了一种用于制备酶组合物的方法，所述方法包括以下步骤：(a)预处理纤维素材料，(b)酶促水解所述经预处理的纤维素材料以获得水解产物，(c)发酵所述水解产物以产生所述酶组合物，以及(d)任选地回收所述酶组合物，其中在步骤(b)之前和/或期间，通过向所述经预处理的纤维素材料中加入碱金属氢氧化物和/或碱土金属氢氧化物来
控制所述经预处理的纤维素材料的pH。
[0011]本文描述了一种用于从纤维素材料制备酶组合物的方法，所述方法包括以下步骤：(a)预处理纤维素材料，(b)酶促水解所述经预处理的纤维素材料以获得水解产物，(c)发酵所述水解产物以产生所述酶组合物，以及(d)任选地回收所述酶组合物，其中在步骤(b)之前和/或期间，通过向所述经预处理的纤维素材料中加入碱金属氢氧化物和/或碱土金属氢氧化物来控制所述经预处理的纤维素材料的pH。
[0012]在一个优选的实施方式中，在步骤(b)期间通过向所述经预处理的纤维素材料中加入碱金属氢氧化物和/或碱土金属氢氧化物来控制所述经预处理的纤维素材料的pH。代替术语“水解产物”，可以使用术语“糖产物”、“一种或多种糖”或“糖”。
[0013]本文还描述了一种用于制备酶组合物的方法，所述方法包括以下步骤：(a)预处理纤维素材料，(b)酶促水解所述经预处理的纤维素材料以获得水解产物，(c)发酵所述水解产物以产生所述酶组合物，以及(d)任选地回收所述酶组合物，其中在步骤(b)之前和/或期间，通过向所述经预处理的纤维素材料中加入强碱来控制所述经预处理的纤维素材料的pH。在一个优选的实施方式中，在步骤(b)期间通过向所述经预处理的纤维素材料中加入强碱来控制所述经预处理的纤维素材料的pH。酶促水解步骤(b)可以用如本文所述的酶组合物中的任何酶组合物来完成。
[0014]在本文中，“在步骤(b)之前控制所述经预处理的纤维素材料的pH”是指在预处理步骤已经结束之后并且在水解步骤开始之前控制所述pH。换句话说，在预处理步骤已经结束之后并且在水解步骤开始之前加入碱金属氢氧化物和/或碱土金属氢氧化物或强碱。
[0015]在一个优选的实施方式中，在发酵之前浓缩所述获得的水解产物。可以通过标准方法(例如蒸发、离心、过滤、沉淀，或它们的任何组合)来进行浓缩。
[0016]在一个优选的实施方式中，在发酵之前对所述获得的水解产物进行杀菌。可以通过标准方法(例如热处理、无菌过滤，或它们的任何组合)来进行杀菌。
[0017]所获得的水解产物可以首先进行杀菌，然后浓缩，但是优选将所获得的水解产物浓缩，然后将浓缩的水解产物杀菌。
[0018]在一个实施方式中，可以使所获得的水解产物经受保存步骤。此步骤可以在浓缩步骤之前、期间或之后和/或杀菌步骤之前、期间或之后执行。
[0019]在一个实施方式中，在反应器中进行预处理步骤和/或水解步骤。在一个实施方式中，预处理步骤和/或水解步骤还可以在两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或甚至更多个反应器中进行。因此，术语“反应器”不限于单个反应器，而是可以意指多个反应器。在一个实施方式中，在不同反应器中执行预处理步骤和水解步骤。
[0020]在如本文所述的方法中，可以将经预处理的纤维素材料加入到发生水解步骤的反应器中。这可以分批、补料分批或连续地进行。在一个实施方式中，将酶组合物加入至发生水解步骤的反应器中。这可以分批、补料分批或连续地进行。酶组合物可以是水性组合物。
[0021]在一个实施方式中，水解步骤包括液化步骤和糖化步骤。在一个实施方式中，液化步骤和糖化步骤各自可在单一反应器中进行，但各自也可在多个反应器中进行。在一个实施方式中，液化步骤和糖化步骤在不同的反应器中进行。
[0022]在一个实施方式中，在体积为10
‑
500m3，优选30
‑
200m3，更优选100
‑
150m3的反应器中进行预处理。在如本文所述的方法的预处理中使用多个反应器的情况下，所述多个反应
器可以具有相同的体积，但是也可以具有不同的体积。
[0023]在一个实施方式中，在如本文所述的方法中使用的预处理反应器的高度与直径之比为3:1至12:1。
[0024]在一个实施方式中，在体积为至少10m3的反应器中进行水解步骤。在一个实施方式中，在体积为10
‑
5000m3，优选50
‑
5000m3的反应器中进行水解步骤。在水解步骤中使用多个反应器的情况下，所述多个反应器可以具有相同的体积，但是也可以具有不同的体积。
[0025]在一个实施方式中，进行水解步骤的反应器的高度与直径之比为0.1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制备酶组合物的方法，所述方法包括以下步骤：a)预处理纤维素材料，b)酶促水解所述经预处理的纤维素材料以获得水解产物，c)发酵所述水解产物以产生所述酶组合物，以及a)任选地回收所述酶组合物。其中在步骤(b)之前和/或期间，通过向所述经预处理的纤维素材料中加入碱金属氢氧化物和/或碱土金属氢氧化物来控制所述经预处理的纤维素材料的pH。2.根据权利要求1所述的方法，其中在发酵之前浓缩所述获得的水解产物。3.根据权利要求2所述的方法，其中在发酵之前对所述浓缩的水解产物进行杀菌。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述碱金属氢氧化物和所述碱土金属氢氧化物选自由以下项组成的组：氢氧化铝、氢氧化钡、氢氧化钙、氢氧化铯、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化镁、氢氧化钠、氢氧化铷、氢氧化锶，以及它们的任何组合。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中在步骤(b)之前和/或期间将所述经预处理的纤维素材料的所述pH控制为3.0至6.5。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中在步骤(b)期间加入氧。7.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：麦克，
申请(专利权)人：帝斯曼知识产权资产管理有限公司，
类型：发明
国别省市：