用于增加生物量水解的富含半纤维素酶的组合物制造技术

描述了涉及纤维素酶/半纤维素酶的酶混合物的组合物和方法，用于提高常见于生物量中的纤维素和半纤维素材料的酶促水解。

Composition rich in hemicellulose for hydrolysis of biomass

Compositions and methods relating to enzymatic mixtures of cellulase / hemicellulose enzymes are described for improving enzymatic hydrolysis of cellulose and hemicellulose materials commonly found in biomass.

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2009年3月20日、专利技术名称为“用于增加生物量水解的富含半纤维素酶的组合物”的中国专利申请200980109654.5(国际申请号PCT/US2009/037853)的分案申请。优先权本申请要求于2008年3月21日提交的美国临时申请系列号61/038,520的优先权，其通过引用全文并入到本文中。
本组合物和方法涉及用于改善纤维素材料酶促水解的纤维素酶/半纤维素酶的酶混合物。背景生物量的主要组分是纤维素和半纤维素。纤维素由β-1,4-连接的葡萄糖残基的聚合物组成，这些残基装配成更高级的纤维状结构。半纤维素是杂多糖，包括除葡萄糖以外的单糖，例如D-木糖、L-阿拉伯糖、D-甘露糖、D-葡萄糖、D-半乳糖和4-O-甲基-D-葡糖醛酸，不仅通过糖苷键而且还通过酯键相连接。半纤维素的组成和结构比纤维素更复杂，在多种木本植物物种、草本植物和谷类中可以定量且定性的改变。纤维素可以转化为糖，例如葡萄糖，并被多数微生物用作能源，所述微生物包括用于工业目的的细菌、酵母和真菌。纤维素材料还可由可商购的酶转化为糖，所获得的糖可用作工业微生物的原料，来生产产品例如塑料和乙醇。然而，目前的纤维素酶产品通常缺少水解半纤维素材料的能力，半纤维素仍未消耗地保留在生物量组合物中，可以干扰生物量的处理和处置。因此，仍然需要开发用于同时水解纤维素和半纤维素的有效的酶系统，包括优化的酶组合的共同产生或混合物，所述酶组合用于将半纤维素寡聚物和聚合物转化为游离戊糖用于发酵。此类优化的酶系统对提高生物量的效率和经济是理想的。概述本教导内容提供了优化的生物转化酶混合物，生产所述酶混合物的方法，以及使用优化的生物转化酶混合物将生物量转化为糖的方法。生物转化酶混合物包括完整的纤维素酶和一种或多种半纤维素酶的混合物，所述酶的选择由预期的生物量底物和处理条件决定。在一个方面，提供了用于水解纤维素和半纤维素材料的混合物的酶混合组合物，包含：(a)第一种酶组合物，包含纤维素酶；(b)第二种酶组合物，包含至少一种选自GH10或GH11木聚糖酶的木聚糖酶，和(c)第三种酶组合物，包含至少一种其它的半纤维素酶，所述半纤维素酶不是GH10或GH11木聚糖酶，或者不是与(b)中相同的GH10或GH11木聚糖酶，其中，与缺少至少一种其它的半纤维素酶的等同的酶混合组合物相比，上述酶混合组合物提供至少一种的(i)增加的葡聚糖转化或(ii)增加的木聚糖转化。在一些实施方案中，第一种酶组合物是来自丝状真菌的全纤维素酶混合物。在一些实施方案中，第一种酶组合物是补充了额外量的β-葡糖苷酶的来自丝状真菌的全纤维素酶混合物。在一些实施方案中，第二种酶组合物包含来自里氏木霉的木聚糖酶XYN2。在一些实施方案中，第二种酶组合物包含来自里氏木霉的木聚糖酶XYN3。在一些实施方案中，至少一种木聚糖酶具有与选自SEQ ID NO:1或SEQ ID NO:2的氨基酸序列至少80％同一性的氨基酸序列。在一些实施方案中，至少一种木聚糖酶具有与选自SEQ ID NO:1或SEQ ID NO:2的氨基酸序列至少85％、至少90％、至少91％、至少92％、至少93％、至少94％、至少95％、至少96％、至少97％、至少98％，或甚至至少99％氨基酸序列同一性的氨基酸序列。在特定的实施方案中，至少一种木聚糖酶具有选自SEQ ID NO:1或SEQ ID NO:2的氨基酸序列。在一些实施方案中，至少一种其它的半纤维素酶是选自GH54半纤维素酶、GH62半纤维素酶、GH27半纤维素酶、GH36半纤维素酶、GH5半纤维素酶、GH74半纤维素酶、GH67半纤维素酶、GH28半纤维素酶、GH11半纤维素酶、GH10半纤维素酶、GH3半纤维素酶和CE5半纤维素酶。在一些实施方案中，至少一种其它的半纤维素酶是β-木糖苷酶或阿拉伯呋喃糖苷酶。在特定的实施方案中，β-木糖苷酶是来自里氏木霉的BXL1，阿拉伯呋喃糖苷酶是来自里氏木霉的ABF1、ABF2或ABF3。在一些实施方案中，至少一种其它的半纤维素酶是β-木糖苷酶和阿拉伯呋喃糖苷酶的组合。在一些实施方案中，第一种酶组合物是补充了额外量的β-葡糖苷酶的来自丝状真菌的全纤维素酶混合物，第二种酶组合物包含木聚糖酶，且至少一种其它的半纤维素酶是β-木糖苷酶和阿拉伯呋喃糖苷酶的组合。在一些实施方案中，至少一种其它的半纤维素酶是里氏木霉半纤维素酶，其选自α-阿拉伯呋喃糖苷酶I(ABF1)、α-阿拉伯呋喃糖苷酶II(ABF2)、α-阿拉伯呋喃糖苷酶III(ABF3)、α-半乳糖苷酶I(AGL1)、α-半乳糖苷酶II(AGL2)、α-半乳糖苷酶III(AGL3)、乙酰木聚糖酯酶I(AXE1)、乙酰木聚糖酯酶III(AXE3)、内切葡聚糖酶VI(EG6)、内切葡聚糖酶VIII(EG8)、α-葡糖醛酸糖苷酶I(GLR1)、β-甘露聚糖酶(MAN1)、多聚半乳糖醛酸酶(PEC2)、木聚糖酶I(XYN1)、木聚糖酶II(XYN2)、木聚糖酶III(XYN3)，和β-木糖苷酶(BXL1)。在一些实施方案中，至少一种其它的半纤维素酶具有与选自SEQ ID NO:3、SEQ ID NO:4、SEQ ID NO:5、SEQ ID NO:6、SEQ ID NO:7、SEQ ID NO:8、SEQ ID NO:9、SEQ ID NO:10、SEQ ID NO:11、SEQ ID NO:12、SEQ ID NO:13、SEQ ID NO:14、SEQ ID NO:15、SEQ ID NO:16和SEQ ID NO:17的氨基酸序列至少80％同一性的氨基酸序列。在一些实施方案中，至少一种其他的半纤维素酶具有与上述氨基酸序列之一至少85％、至少90％、至少91％、至少92％、至少93％、至少94％、至少95％、至少96％、至少97％、至少98％，或甚至至少99％氨基酸序列同一性的氨基酸序列。在特定的实施方案中，至少一种其他的半纤维素酶具有对应上述氨基酸序列之一的氨基酸序列。在另一个方面，提供了用于水解纤维素和半纤维素材料的混合物的方法，包括将纤维素和半纤维素材料的混合物与下列物质接触：(a)第一种酶组合物，包含纤维素酶；(b)第二种酶组合物，包含至少一种选自GH10或GH11木聚糖酶的木聚糖酶，和(c)第三种酶组合物，包含至少一种其它的半纤维素酶，所述半纤维素酶不是GH10或GH11木聚糖酶，或者不是与(b)中相同的GH10或GH11木聚糖酶，从而水解纤维素和半纤维素材料的混合物，其中，与在缺少至少一种其它的半纤维素酶的条件下等同的接触相比，上述接触导致至少一种的(i)增加的葡聚糖转化或(ii)增加的木聚糖转化。在一些实施方案中，第一种酶组合物是来自丝状真菌的全纤维素酶混合物。在一些实施方案中，第一种酶组合物是补充了额外量的β-葡糖苷酶的来自丝状真菌的全纤维素酶混合物。在一些实施方案中，第二种酶组合物包含来自里氏木霉的木聚糖酶XYN2。在一些实施方案中，第二种酶组合物包含来自里氏木霉的木聚糖酶XYN3。在一些实施方案中，至少一种木聚糖酶具有与选自SEQ ID NO:1或SEQ ID NO:2的氨基酸序列至少80％同一性的氨基酸序列。在一些实施方案中，至少一种木聚糖酶具有与本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于水解纤维素和半纤维素材料的混合物的酶混合组合物，包含：(a)第一种酶组合物，其包含纤维素酶；(b)第二种酶组合物，其包含至少一种选自GH10或GH11木聚糖酶的木聚糖酶，和(c)第三种酶组合物，其包含至少一种其它的半纤维素酶，所述半纤维素酶不是GH10或GH11木聚糖酶，或者不是与(b)中相同的GH10或GH11木聚糖酶，其中与缺少至少一种其它的半纤维素酶等同的酶混合组合物相比，上述酶混合组合物提供了至少一种(i)增加的葡聚糖转化或(ii)增加的木聚糖转化。

【技术特征摘要】
2008.03.21 US 61/038,5201.用于水解纤维素和半纤维素材料的混合物的酶混合组合物，包含：(a)第一种酶组合物，其包含纤维素酶；(b)第二种酶组合物，其包含至少一种选自GH10或GH11木聚糖酶的木聚糖酶，和(c)第三种酶组合物，其包含至少一种其它的半纤维素酶，所述半纤维素酶不是GH10或GH11木聚糖酶，或者不是与(b)中相同的GH10或GH11木聚糖酶，其中与缺少至少一种其它的半纤维素酶等同的酶混合组合物相比，上述酶混合组合物提供了至少一种(i)增加的葡聚糖转化或(ii)增加的木聚糖转化。2.权利要求1的组合物，其中第一种酶组合物是来自丝状真菌的全纤维素酶混合物。3.权利要求1的组合物，其中第一种酶组合物是补充了额外量的β-葡糖苷酶的来自丝状真菌的全纤维素酶混合物。4.前述权利要求任一项的组合物，其中第二种酶组合物包含来自里氏木霉的木聚糖酶XYN2。5.前述权利要求任一项的组合物，其中第二种酶组合物包含来自里氏木霉的木聚糖酶XYN3。6.前述权利要求任一项的组合物，其中至少一种木聚糖酶具有与选自SEQ ID NO:1或SEQ ID NO:2的氨基酸序列有至少80％同一性的氨基酸序列。7.前述权利要求任一项的组合物，其中至少一种其它的半纤维素酶选自GH54半纤维素酶、GH62半纤维素酶、GH27半纤维素酶、GH36半纤维素酶、GH5半纤维素酶、GH74半纤维素酶、GH67半纤维素酶、GH28半纤维素酶、GH11半纤维素酶、GH10半纤维素酶、GH3半纤维素酶和CE5半纤维素酶。8.前述权利要求任一项的组合物，其中至少一种其它的半纤维素酶是β-木糖苷酶或阿拉伯呋喃糖苷酶。9.权利要求8的组合物，其中β-木糖苷酶是来自里氏木霉的BXL1并且阿拉伯呋喃糖苷酶是来自里氏木霉的ABF1、ABF2或ABF3。10.前述权利要求任一项的组合物，其中至少一种其它的半纤维素酶是β-木糖苷酶和阿拉伯呋喃糖苷酶的组合。11.权利要求10的组合物，其中β-木糖苷酶是来自里氏木霉的BXL1并且阿拉伯呋喃糖苷酶是来自里氏木霉的ABF1、ABF2或ABF3。12.前述权利要求任一项的组合物，其中第一种酶组合物是补充了额外量的β-葡糖苷酶的来自丝状真菌的全纤维素酶混合物，第二种酶组合物包含木聚糖酶，且至少一种其它的半纤维素酶是β-木糖苷酶和阿拉伯呋喃糖苷酶的组合。13.前述权利要求任一项的组合物，其中至少一种其它的半纤维素酶是里氏木霉半纤维素酶，其选自α-阿拉伯呋喃糖苷酶I(ABF1)、α-阿拉伯呋喃糖苷酶II(ABF2)、α-阿拉伯呋喃糖苷酶III(ABF3)、α-半乳糖苷酶I(AGL1)、α-半乳糖苷酶II(AGL2)、α-半乳糖苷酶III(AGL3)、乙酰木聚糖酯酶I(AXE1)、乙酰木聚糖酯酶III(AXE3)、内切葡聚糖酶VI(EG6)、内切葡聚糖酶VIII(EG8)、α-葡糖醛酸糖苷酶I(GLR1)、β-甘露聚糖酶(MAN1)、多聚半乳糖醛酸酶(PEC2)、木聚糖酶I(XYN1)、木聚糖酶II(XYN2)、木聚糖酶III(XYN3)，和β-木糖苷酶(BXL1)。14.前述权利要求任一项的组合物，其中至少一种其它的半纤维素酶具有与选自SEQ ID NO:3、SEQ ID NO:4、SEQ ID NO:5、SEQ ID NO:6、SEQ ID NO:7、SEQ ID NO:8、SEQ ID NO:9、SEQ ID NO:10、SEQ ID NO:11、SEQ ID NO:12、SEQ ID NO:13、SEQ ID NO:14、SEQ ID NO:15、SEQ ID NO:16和SEQ ID NO:17的氨基酸序列至少80％同一性的氨基酸序列。15.用于水解纤维素和半纤维素材料的混合物的方法，包括将纤维素和半纤维素材料的混合物与下列物质接触：(a)第一种酶组合物，其包含纤维素酶；(b)第二种酶...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·D·鲍尔，R·M·考德威尔，S·E·兰兹，E·A·拉雷纳斯，
申请(专利权)人：丹尼斯科美国公司，
类型：发明
国别省市：美国;US