在碱预处理后改善木质纤维质的生物质释放单糖的方法技术

本发明专利技术提供了用于改善碱预处理过的生物质释放单糖的方法。所述方法包括进一步加工预处理过的生物质并且将化学制品加入到糖化反应中，它们共同提供意料不到的高含量单糖释放，所述单糖可发酵成目标产物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及由木质纤维质的生物质制备糖的一般领域。具体地讲，本公开提供了对生物质的预处理后和糖化以增进单糖释放的方法。所制得的可发酵糖可用于制备目标产物。专利技术背景 纤维质和木质纤维质的生物质以及垃圾,例如农业残余物、木材、林业垃圾、来自造纸业的淤渣和市政及工业固体垃圾，提供了潜力巨大的可再生原料以用于生产有价值的产品例如燃料和其它化学品。纤维质和木质纤维质的原料和垃圾由包含纤维素、半纤维素和木质素的碳水化合物聚合物(多糖)组成，并且一般通过多种化学方法、机械方法和酶法处理以释放出己糖和戊糖单糖，所述单糖随后可通过生物催化剂发酵而制成可用的产品。预处理的方法通常用于使木质纤维质的生物质的多糖更容易地被纤维素分解酶处理。多糖纤维素分解处理的一个主要障碍是存在限制酶作用于它们的底物以及用作酶非生产性结合的表面的木质素障碍物。由于糖化过程中酶的高成本，希望通过钝化木质素对酶的吸附或者通过萃取移除木质素以使载酶量最小化。另一个挑战是由于半纤维素和木质素对纤维素的保护或由于纤维素的结晶度导致的酶水解对纤维素的难以接近性。试图克服这些挑战的预处理方法包括蒸汽爆破、热水、稀酸、氨纤维爆破、碱解(包括氨回收渗滤)、氧化去木质素和使用有机溶剂。氨预处理的实例包括稀释氨水(DAA ;共同持有并且共同未决的美国专利申请公布 US20070031918A1)、氨回收渗滤(ARP ;Kim T. H.等人，“Bioresource Technol. ”，90 :39-47,2003 ；Kim, T.，和 Lee, Y. Y.，“Bioresource Technol. ”，96 :2007-2013,2005 ；Kim.T.H.等人，“Appl. Biochem. Biotechnol. ”,133 :41-57,2006)和在氨水中浸泡(SAA, Kim,T. H.，和 Lee, Y. Y.，“Appl. Biochem. Biotechnol. ”, 136-140 :81-92, 2007)。在预处理步骤之后，生物质在糖化酶的存在下进一步水解以由生物质释放低聚糖和/或单糖，其可用于制备目标产物，例如通过发酵产生乙醇。糖化酶和生物质处理方法已由 Lynd, L. R.等人综述(“Microbiol. Mol. Biol. Rev. ”，66 :506-577, 2002)。生物质的预处理和糖化应获得包含高浓度可发酵糖的生物质水解产物以提供用于生产目标化学制品的经济型方法的基础。在准备糖化时预处理木质纤维质的生物质的一个主要挑战是使碳水化合物(纤维素和半纤维素)损失最小化，同时使其酶水解可达性最大化。而且，在氨水预处理过程期间，除了半纤维素和纤维素以外，还可释放多种其它组分，这可影响糖化酶的作用，从而降低糖化后生成的单糖的收率。因此，待解决的问题是研发处理生物质的高性价比方法，所述方法保留碳水化合物并且减少糖化中的干扰以制备富含可发酵糖的水解产物，同时使糖化酶的用量最小化。专利技术概沭本专利技术提供了处理生物质以制备可发酵糖的方法，所述方法涉及首先用碱处理生物质，然后是洗涤和/或干燥步骤中的一个或两个，以及与至少一种化学添加剂存在下的酶糖化相结合。这些步骤的组合改善了得自生物质的可发酵单糖的收率。因此，本专利技术提供了由预处理过的生物质制备可发酵糖的方法，所述方法包括a)提供预处理过的生物质，其中所述预处理过的生物质已经经受碱预处理过程；b)使所述预处理过的生物质经受预处理后的过程，所述过程选自洗涤、干燥以及它们的组合，从而制得预处理后的生物质；以及c)在适当的反应条件下，使步骤(b)中的所述预处理后的生物质接触至少一种糖化酶以及一种或多种化学添加剂以制得可发酵糖，所述化学添加剂选自烷撑二醇、天然油和非离子表面活性剂。附图简沭 图IA和IB图IA是示出了稀氨水预处理过的玉米芯的木糖和葡萄糖收率的图，所述玉米芯未被洗涤且未被干燥，但是在存在或不存在2%重量/重量的PEG8000的情况下，使用不同的糖化酶载量来糖化。图IB是示出了稀氨水预处理过的玉米芯的木糖和葡萄糖收率的图，所述玉米芯被洗涤过但是未被干燥，并且在存在或不存在2%重量/重量的PEG8000的情况下，使用不同的糖化酶载量来糖化。收率以占原玉米芯中的葡聚糖或木聚糖的百分比表示。图2A和2B图2A是示出了稀氨水预处理过的玉米芯的木糖和葡萄糖收率的图，所述玉米芯未被洗涤但是被干燥，然后在存在或不存在2%重量/重量的PEG8000的情况下，使用不同的糖化酶载量来糖化。图2B是示出了稀氨水预处理过的玉米芯的木糖和葡萄糖收率的图，所述玉米芯被洗涤且被干燥，然后在存在或不存在2%重量/重量的PEG8000情况下，使用不同的糖化酶载量来糖化。收率以占原玉米芯中的葡聚糖或木聚糖的百分比表/Jn o图3是示出了氨悬浮液预处理过的玉米芯的木糖和葡萄糖收率的图，所沭玉米芯被洗涤过，然后在存在或不存在2%重量/重量的PEG8000情况下，使用不同的糖化酶载量来糖化。收率以占原玉米芯中的葡聚糖或木聚糖的百分比表示。图4A和4B图4A是示出了氨悬浮液预处理过的玉米芯的木糖和葡萄糖收率的图，所述玉米芯未被洗涤但是被干燥，然后在存在或不存在2%重量/重量的PEG8000情况下，使用不同的糖化酶载量来糖化。图4B是示出了氨悬浮液预处理过的玉米芯的木糖和葡萄糖收率的图，所述玉米芯被洗涤、干燥，然后在存在或不存在2 %重量/重量的PEG8000情况下，使用不同的糖化酶载量来糖化。收率以占原玉米芯中的葡聚糖或木聚糖的百分比表示。专利技术详述申请人:特别地在该公开中并入了所有引用的参考文献的全部内容。除非另行指出，所有百分数、份数、比率等均按重量计。商标以大写体标示。此外，当数量、浓度或其它数值或参数以范围、优选的范围或优选的上限数值和优选的下限数值的列表形式给出时，其应被理解为具体地公开由任何范围上限或优选的数值和任何范围下限或优选的数值的任何一对所构成的所有范围，而不管所述范围是否被单独地公开。除非另行指出，凡在本文中给出某一数值范围之处，该范围均旨在包含其端点，以及位于该范围内的所有整数和分数。当定义一个范围时，不旨在将本专利技术的范围限定于所列举的具体值。本专利技术方法提供了应用于碱预处理过的木质纤维质的生物质同时在糖化中包括化学添加剂的过程，以改善得自预处理过的生物质的可发酵糖的收率。本专利技术方法还提供了低浓度的糖化酶用于由预处理后的生物质制得高收率的易于发酵的单糖的用途。此类易发酵的糖可用于制备多种目标化学制品或产品。定义本文采用下列定义“生物质”和“木质纤维质的生物质”互换使用，并且如本文所用，是指任何木质纤维质材料，包括纤维质的和半纤维质的材料，例如生物能作物、农业残余物、市政固体垃圾、工业固体垃圾、庭院垃圾、木材、林业垃圾以及它们的组合,并且进一步描述于下文中。生物质具有包括多糖和低聚糖在内的碳水化合物成分并且还可包含附加组分，例如蛋白质和/或类脂。如本文所用，“碱预处理过的生物质”是指已经经受碱预处理过程的任何生物质。任何已知的碱预处理过程均是适宜的，包括在用于准备酶糖化以制得可发酵单糖时，将木 质纤维质的生物质悬浮于碱水或碱的水溶液/溶剂溶液中以释放纤维素材料的过程。如本文所用，“预处理过的生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.12 US 61/250,5961.用于由预处理过的生物质制得可发酵糖的方法，包括 a)提供预处理过的生物质，其中所述预处理过的生物质已经经受碱预处理过程； b)使所述预处理过的生物质经受预处理后的过程，所述过程选自洗涤、干燥以及它们的组合，从而制得预处理后的生物质；以及 c)在适当的反应条件下，使步骤(b)中的预处理后的生物质接触至少一种糖化酶以及至少一种化学添加剂以制得可发酵糖，所述化学添加剂选自烷撑二醇、天然油和非离子表面活性剂。2.权利要求I的方法，其中在步骤(c)之前，将步骤(b)重复至少一次或多次。3.权利要求I的方法，其中所述预处理后的过程包括洗涤，然后进行干燥。4.权利要求3的方法，其中所述干燥通...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·S·希菲诺，K·D·温，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：