生物气体生产中的植酸酶制造技术

本发明专利技术涉及一种从有机材料生产生物气体的方法，其包括：用包含植酸酶、优选植酸酶和纤维素酶和/或半纤维素酶的酶组合物来处理所述有机材料，以及使经过酶处理的所述有机材料消化以形成生物气体，本发明专利技术还涉及包含植酸酶的酶组合物用于增加在适合将有机材料转化为生物气体的方法中存在的微生物对蛋白和多糖的消化性的用途；包含植酸酶的酶组合物用于增加矿物质在适合将有机材料转化为生物气体的方法中的可用性的用途；和包含植酸酶的酶组合物用于减少在适合将有机材料转化为生物气体的方法中在构件诸如(金属)表面上和管线和泵中的盐沉淀的用途。向生物气体方法中加入植酸酶有利地导致生物气体产量增加、生物气体生产方法更稳固和批次之间的差异减小，且允许使用有机材料的混合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生物气体生产中的植酸酶
本专利技术涉及一种生产生物气体（biogas)的方法。
技术介绍
通过厌氧消化有机材料生产生物气体是一种快速增长的可再生能源的来源。此方 法复杂；几种生物技术方法的共同作用确定其稳定性和效率以及所生产生物气体的产率。 仍在实验室和试验工厂中积极研究一种最佳的方法设计。如草、粪肥（manure)或污泥的底 物因其高产率潜能而可用作生物气体生产的原料。 植酸（或植酸类）是来自植物来源的原材料中丰富存在的化合物。其主要发现于 种子中，作为发芽植物的磷来源。另一功能与分子结合矿物质的能力相关：在植物种子中最 常见的形式是植酸钙镁（Phytin)，它是植酸的Ca, Mg盐。因此，植酸钙镁分子也充当这些矿 物质的来源。为此目的，植物表达植酸酶，以分解植酸分子且由此释放磷和矿物质。许多微 生物也表达植酸酶，以得益于在其生长环境中遇到的植酸。 植酸的分子特性对于加工来自植物来源的原材料可造成问题。由于存在6个磷 酸基，植酸分子携带净负电荷，即使在其中许多生物化合物带正电荷的酸性pH值下也是如 此。这导致植酸与原材料内的许多组分（诸如蛋白和金属离子）缔合。但植酸也可与中性 化合物（诸如淀粉）缔合，例如在连接分子（linker molecule)参与时。
技术实现思路
本专利技术提供了通过加入植酸酶来改进有机材料到生物气体的转化。本专利技术还提供 了具有较低量植酸的来自生物气体的残余材料。本专利技术还提供了一种对微量元素加入有较 低需求的生物气体方法，得以加入较少的微量元素来获得最佳条件。此外，本专利技术提供一种 包含植酸酶和其他酶的酶组合物，所述其他酶例如用于生物气体方法中的诸如蛋白酶、月旨 肪酶、纤维素酶、半纤维素酶和/或果胶酶。酶组合物优选地包含植酸酶和纤维素酶。生物 气体方法可作为单阶段方法来进行，但也可作为多阶段方法来进行。在多阶段方法的情形 下，优选地在最适合酶作用的条件下应用植酸酶。 专利技术详沭 -方面，本专利技术提供了一种由有机材料生产生物气体的方法，其包括： -用包含植酸酶的酶组合物处理所述有机材料；和 -消化经过酶处理的有机材料以形成生物气体。 在本专利技术的文本中，几个术语由见于Wikipedia(httD://en. wikipedia. org/)中 的语句来解释。 生物气体是指由生物可降解材料的厌氧消化或发酵所产生的气体产物。生物气体 主要包含甲烷和二氧化碳且可具有小量硫化氢、水分和硅氧烷。在特殊情形下，氢或高级醇 是目标广物。 有机材料的有机物质含量是指有机材料的干物质含量减去灰分。一般使用 COD (化学需氧量，Chemical Oxygen Demand)试验来间接测量有机材料的有机物质含量的 量，例如参见ISO 6060(1989)。 酶促方法或孵育是指利用诸如半纤维素酶和果胶酶、优选半纤维素酶、纤维素酶 和果胶酶，或果胶酶的酶来生产有用产物的方法。在本专利技术上下文中，用包含植酸酶的酶 组合物处理有机材料也称为酶处理。 生物气体方法或生物气体生产方法是指诸如生物质、粪肥、绿色废料、植物材料和 农作物的生物可降解材料的厌氧消化或发酵。生物气体主要包含甲烷（CH4)和二氧化碳 (CO2)且可具有小量硫化氢（H 2S)、水分和硅氧烷。生物气体方法、更具体地使经过酶处理的 有机材料经过酶消化以形成生物气体在生物气体反应器或生物气体生成反应器中进行。因 此，在本专利技术上下文中，消化经过酶处理的有机材料以形成生物气体也称为生物气体反 应器或生物气体反应。生物气体反应器的pH -般是3与8之间的pH，优选是6与8之 间的pH。一般不需要采取措施来控制pH，因为系统本身能维持此pH。假如生物气体反应器 的底物在此pH范围以外，例如在5或更低的pH时或在9和更高的pH时，则优选将此底物 的pH中和至例如6与8之间。 消化步骤可以是任何类型的消化器，可以例如是单阶段或双阶段消化器。 有机材料是指直接或间接来自植物材料或来自动物材料的材料。有机材料通常是 源自植物的聚合物。然而，粪肥也含有来自动物来源的有机材料。合适的有机材料例如是 底物或原料，如能源作物，诸如杨，玉米，草（例如柳枝稷），农场废弃物如粪肥或农业废弃 物。本专利技术的方法中也可以使用几种有机材料的混合物。 专利技术人已注意到生物气体生产中与有机材料的选择相关的几个问题。富含植酸的 有机材料，诸如谷类、豆类、橄榄、水果、坚果及其废物流，倾向于结合基本矿物质，导致这些 矿物质的可用性（有效浓度）降低和所述微生物的生长或可持续性降低。这进而又可导致 例如生物气体的产量降低、有机材料的转化降低、生物气体方法过早停止、形成不需要的 副产物等。加入植酸酶可解决这些问题，尤其当使用富含植酸的有机材料时。 专利技术人还发现，上文提到的问题不仅取决于有机材料的类型，而且批次间也可有 所差异，尤其批次间的植酸含量的差异。相信这至少部分是由于诸如产乙酸菌或产甲烷菌 的微生物将有机材料转化为生物气体所需要的矿物质的可用性的差异。为了克服这种批次 间的差异，通常例如以矿物质混合物（mineral cocktail)的形式向发酵中加入矿物质；这 也称为微量元素。 加入植酸酶可减少这种依赖于各批次的差异且可有利地得到更稳固（robust)的 生物气体方法。 本领域中，为了克服矿物质的可用性降低，生物气体生产者几乎总是向方法中加 入矿物质。这是昂贵的并且矿物质（常为毒性）可最终留在生物气体反应器或环境中。加 入植酸酶可释放与植酸结合的矿物质，且可有利地避免向生物气体方法中加入矿物质。 使用植酸含量低和/或富含矿物质的有机材料进行生物气体生产可无需加入所 述微量元素。然而，因为生物气体方法极其耗时（实验室试验也如此），在实际情况中生物 气体生产者并不倾向于冒任何风险。他们倾向的是不管是否有必要始终都加入矿物质，而 不是针对任何给定的有机材料测试对加入矿物质的需求来确定将要加入的矿物质的量。这 具有成本效率低下的不足一微量元素在良好生物气体生产不需要的情形下加入。其次， 加入微量元素意味着生物气体工厂富集了潜在有毒的矿物质。第三，向本身已含有足量矿 物质的有机材料中加入矿物质可导致对（厌氧）微生物有毒的矿物质浓度。 在使用植酸水平未知的有机材料时，加入植酸酶也是有利的，所述植酸水平未知 的有机材料诸如粪肥（来自奶牛、猪、鸡、马或其它农场动物）、青贮饲料（silage)(如来 自玉米和/或草）、一般而言源自草和其它植物的原材料，诸如啤酒糟（brewer' s spent grain)、麦酒糟（distiller，s spent grain)、干酒糟（distiller，s dried grain)、甜菜 渣、玉米浆（固体）。所述有机材料尤其来自谷物来源的有机材料可不仅富含植酸，而且矿 物质通常不足。 加入植酸酶可有利地避免在（实验室试验）生物气体方法中预测试有机材料的需 要。 加入植酸酶可产生持续良好的有机材料转化，而不管有机材料是否富含植酸或植 酸含量低或是否富含矿物质或矿物质含量低。 因此，在使用富含植酸和/或矿物质含量低的有机材料时，加入植酸酶对生物气 体方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从有机材料生产生物气体的方法，其包括：‑用包含植酸酶的酶组合物处理所述有机材料；和‑消化经过酶处理的有机材料以形成生物气体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.26 EP PCT/EP2012/062386;2012.06.26 EP PCT/1. 一种从有机材料生产生物气体的方法，其包括： -用包含植酸酶的酶组合物处理所述有机材料；和 -消化经过酶处理的有机材料以形成生物气体。2. 根据权利要求1所述的方法，其还包括，在酶处理之前： -处理所述有机材料以减少有活力微生物的数量。3. 根据权利要求1或2所述的方法，其还包括，在酶处理之后： -使经过酶处理的有机材料经历固-液分离并回收液体部分，由此消化所述液体部分 以形成生物气体。4. 根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其中所述酶组合物还包含半纤维素酶和 /或纤维素酶。5. 根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其中所述有机材料包含啤酒糟。6. 根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其中所述有机材料包含全玉米青贮饲料。7. 根据权利要求1到6中任一项所述的方法，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡戈·斯特里科斯特罗，西奥多勒斯·马吕斯·韦尔洛因，
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：荷兰;NL