加工青贮生物质的方法技术

本发明专利技术涉及用于生产生物乙醇或其他发酵产物的加工青贮生物质的方法，并且具体而言涉及无需要昂贵预处理(例如，热或化学预处理)的方法。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】加工青胆生物质的方法 本申请是申请日为2009年12月17日、申请号为200980152127. 2、专利技术名称为"加 工青胆生物质的方法"的中国专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术在广义上设及用于生产生物乙醇或其他发酵产物的加工青胆生物质的方 法，并且具体而言设及无需昂贵预处理（例如，热或化学预处理）的方法。
技术介绍
生物乙醇为化石燃料提供了很有前景的替代物，提供了不会造成溫室效应的可再 生且"碳中和（carbonneutral)"能源。在生物乙醇前体的其他可能来源中，木质纤维素生 物质可被酶法水解而提供可发酵的糖。然而，由于木质纤维素复杂的化学结构，只有在对木 质纤维素进行一些使得纤维素纤维易于被酶催化的预处理后才能利用现在已知的酶活性 将其有效地水解。运样的预处理过程一般包括将生物质加热至高溫a〇〇-25(TC)或加入化 学物质。由木质纤维素生物质大规模生产生物乙醇或其他发酵产物需要大规模的预处理和 加工。因此，在生产规模上降低成本或者提高生物乙醇的商业可行性的生物质加工方法受 到越来越多的关注。 对木质纤维素生物乙醇的整体生产成本有重大影响的两个因素是预处理和纤维 素酶成本。因此，提供降低能源成本的加工方法和改善纤维素酶效能的水解方法是有利的。 阳〇化]近来有报道称青胆生物质可为生物乙醇生产提供很有前景的原料。青胆主要被 用作一种保藏植物材料作为动物饲料的方法。青胆物一般包括完整的采收作物（包含茎、 叶和富含淀粉的谷粒），所述完整的采收作物可被切割、压缩并在无氧条件胆存在例如地鲁 中。在青胆早期，自然存在的微生物的生长耗尽氧气并将可溶性糖转化为酸，从而降低pH。 在大约3-5周后，青胆生物质中的抑和乳酸浓度变得恒定并且所述青胆物可被胆存直至使 用。青胆会抑制其他微生物的有害生长，所述其他微生物可分解多糖并且降解综纤维素。 阳006] 青胆生物质包含淀粉成分和木质纤维素成分，所述淀粉成分可被相对便宜的淀粉 酶降解，所述木质纤维素成分只能被纤维素酶降解。 在本文中，专利技术人出人意料之外地报道，从不经耗能预处理而通过直接酶法处理 水解的青胆生物质可获得合理的乙醇产量。可从初始酶法水解和/或SSF中回收所述青胆 生物质的未水解组分，并且随后对其进行热预处理。
技术实现思路
本专利技术提供了在生物乙醇生产中节能且节约成本的加工青胆生物质方法。将青胆 生物质不经预处理而使用淀粉酶，W及任选的淀粉酶和纤维素酶活性的结合物直接酶法水 解。可从初始酶法处理中回收所述青胆生物质的未水解组分，并且随后对其进行热预处理。【附图说明】 图1显示了对未经热预处理的青胆生物质的酶法处理和SSF中葡聚糖的转化率百 分比。显示了用4种不同的酶/酶混合物对未经处理的玉米青胆物的预水解和SSF过程中 的转化率百分比，所述四种酶/酶混合物是：3.5g/kg淀粉酶（A)、7FPU/gDM纤维素酶（C)、 7FPU/gDM纤维素酶和3. 5g/kg淀粉酶（A+C)W及半剂量的淀粉酶和纤维素酶一一1. 75g/ kg淀粉酶和3. 5FPU/gDM纤维素酶（1/2A+1/2C)。 图2显示了在对经热预处理的青胆生物质的酶处理和SSF中葡聚糖的转化百分 比。显示了用4种不同的酶/酶混合物对经预处理的玉米青胆物的预水解和SSF过程中的 转化率百分比，所述四种酶/酶混合物是：3.5g/kg淀粉酶（A)、7FPU/gDM纤维素酶（C)、 7FPU/gDM纤维素酶和3.5g/kg淀粉酶（A+C)W及半剂量的淀粉酶和纤维素酶一一1. 75g/ kg淀粉酶和3. 5FPU/gDM纤维素酶（1/2A+1/2C)。 图3显示了加工青胆生物质的路线。【具体实施方式】 本文使用的下列术语具有W下含义： (i).青胆木质纤维素生物质 青胆木质纤维素生物质是指完整作物或基本完整的作物，包括茎、杆和/或叶W 及富含淀粉的谷粒的任意混合物，其中全部碳水化合物成分包括大量的纤维素和半纤维素 组分，并且其中全部木质素含量为5%或更多。通过在无氧条件下胆存至少3周的时间将所 述生物质"青胆"。 (ii).酶法水解 酶法水解是指用酶活性W如下方式处理木质纤维素生物质：将纤维素和/或淀粉 成分转化为糖。酶法水解可使用淀粉酶、纤维素酶、其他酶或它们的混合物进行。 (iii).预处理。 预处理是指对木质纤维素生物质的操作，所述操作使得它的纤维素组分更易受将 碳水化合物转化为可发酵糖的酶影响。预处理可W是热预处理或化学预处理。热预处理是 指将生物质加热至100°c或更高溫度的预处理。化学预处理是指运样的预处理，即使木质纤 维素生物质暴露于所添加的化学物质（例如酸或碱），直至剧烈度（severity)相当于加热 至100°C并维持10分钟时所达到的剧烈度。术语"任何预处理之前"仅指加工步骤的顺序 并且不排除随后的预处理。预处理不指青胆本身或者在青胆时引入所述生物质的任何防腐 剂、细菌、酶或其他添加剂。 W19] (iv).淀粉酶 淀粉酶是指包含a-淀粉酶（1，4-a-D-葡聚糖葡聚糖水解酶，￡￡3. 2.1.1)活性 的任何酶制剂。还包含P-淀粉酶（1，4-a-D-葡聚糖麦芽糖水解酶￡￡3. 2. 1. 2)和/或 丫-淀粉酶（葡聚糖1，4-a-葡萄糖巧酶或"葡萄糖淀粉酶"，哩3. 2. 1. 3)的任意组合的 酶制剂可W是本文中所使用的"淀粉酶"。主要富含其他酶活性一一例如纤维素酶活性一一 的酶制剂可含有显著的淀粉酶副活性（sideactivity)并因此可W是本文中所使用的淀粉 酶。 阳OW (V).纤维素酶 术语"纤维素酶"一般是指任何一种或多种"纤维素分解酶"，包括水解纤维素聚 合物的内部键，破坏晶体结构并且释放单个纤维素链的内切-P-1，4-葡聚糖酶，和从每个 末端强行地水解纤维素并且释放链长为2-4个糖部分的寡聚体的外切-P-1，4-葡聚糖酶 (纤维二糖水解酶）。概括性术语"纤维素酶"还指将由纤维二糖水解酶得到的产物水解为 D-葡萄糖的P-葡萄糖巧酶（纤维二糖）。 阳〇2引 （vU.有效量 运样的淀粉酶量是"有效量"，即在适于淀粉酶酶法水解的条件下，24小时内可转 化青胆木质纤维素生物质的葡聚糖含量的至少15%。不同淀粉酶制剂的混合物可共同构成 "有效量"。至少一种淀粉酶的"有效量"可与一种或多种纤维素酶或其他酶活性结合使用。 非常有效的量是24小时内可转化青胆木质纤维素生物质的葡聚糖含量的至少20%。超级 有效量是24小时内可转化青胆木质纤维素生物质的葡聚糖含量的至少25%。(vii).干物质 干物质是指不可溶的材料。生物质的干物质含量是指所述生物质的固有特性。最 终干物质含量是指在水解开始时水解和/或SSF反应混合物的不可溶固体含量。 从青胆木质纤维素生物质中生产生物乙醇的方法已有记载。参见W引用方式全文 纳入本文的参考文献。W前，热预处理被认为是优化来自青胆生物质的乙醇产量所必需 的。 本专利技术人出乎意料地发现，青胆木质纤维素的淀粉成分基本上可容易地被淀粉酶 完全水解，而不需要预处理。避免预处理实际上是优选的。通过避免通常出现在预处理过 程中的淀粉损失，提高了由淀粉成分得到的可发酵糖的最终产率。 本专利技术人还发现，青胆木质纤维素生物质中出乎意料高的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加工青贮木质纤维素生物质的方法，所述方法包括‑提供青贮木质纤维素生物质，并且‑在任何预处理前，用有效量的至少一种淀粉酶与一种或多种纤维素酶对所述青贮木质纤维素生物质进行酶法水解，所述淀粉酶量足以在24小时内转化葡聚糖含量的至少15％。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J·拉森，M··海文，
申请(专利权)人：因比肯公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK