本发明专利技术涉及通过基于糖的微生物发酵以固体形式生产至少一种非挥发性微生物代谢物的方法，在该方法中使用含糖液体培养基培养产生期望代谢物的微生物菌株，其中所述含糖液体培养基具有基于液体培养基总重量大于２０％重量的单糖含量；并且发酵液中的挥发性成分随后被大量去除，其中所述含糖液体培养基通过以下来制备：ａ１）研磨选自谷粒的淀粉源，和ａ２）在至少一种淀粉液化酶的存在下在水性液体中液化经研磨物，然后使用至少一种糖化酶实施糖化，其中液化通过将一部分量的经研磨物连续地或分批地添加到该水性液体中来进行。此外，本发明专利技术还涉及通过本发明专利技术的方法可得到的非挥发性微生物代谢物的固体制剂；以及此类固体制剂作为人类或动物食物的添加剂或增补剂的用途或者用于处理纺织品、皮革、纤维素、纸张或表面的用途。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过研磨、液化和糖化选自谷粒的淀粉源并通过使用产生物。
技术介绍
通过微生物发酵生产非挥发性微生物代谢物例如氨基酸、维生素和类 胡萝卜素的方法通常是已知的。依赖于不同的方法条件，不同的碳源被用于此目的。它们从纯蔗糖到甜菜和甘蔗的糖蜜、到所谓的高级糖蜜(high-test molasses)(甘蔗转化糖蜜)、到来自淀粉水解产物的葡萄糖。此外，乙酸 和乙醇被提及作为能够用于工业规模生物技术生产L-赖氨酸的辅助底物 (Pfefferle等,Biotechnological Manufacture of Lysine. Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology, Vol. 79 (2003), 59-112 )。基于上述碳源，建立了各种基于糖来发酵生产非挥发性微生物代谢物 的方法和程序。以L-赖氨酸为例，例如Pfefferle等(上述引文)就菌林开 发、工艺开发和工业生产对此进行了描述。对于微生物介导的非挥发性微生物代谢物的发酵生产， 一种重要碳源 是淀粉。淀粉在可以作为碳源用于发酵之前必须首先在前面的反应步骤中 被液化和糖化。为此，淀粉通常以预纯化形式从天然淀粉源(如马铃薯、 木薯、谷物如小麦、玉米(maize， corn)、大麦、黑麦、黑小麦或稻)获 得，并随后被酶法液化和糖化，然后在实际发酵中用于生产期望的代谢物。除了使用此类预纯化淀粉源之外，使用未预处理的淀粉源制备用于发 酵生产非挥发性微生物代谢物的碳源，也已有描述。典型地，淀粉源最初通过研磨粉碎。然后对经研磨物进行液化和糖化。因为除淀粉以外，此经 研磨物还天然含有一 系列可以不利地影响发酵的非淀粉成分，故通常在发酵之前去除这些成分。去除可以直接地在研磨之后(WO 02/277252; JP 2001-072701; JP 56-169594; CN 1218111 )、在液化之后(WO 02/277252; CN 1173541 )或在糖化之后(CN 1266102; Beukema等Production of fermentation syrups by enzymatic hydrolysis of potatoes; potato saccharification to give culture medium (^i义摘要)，Symp. Biotechnol. Res. Neth. (1983)， 6; NL8302229 )进行。然而，所有变体方案均涉及在发酵中 使用基本上纯的淀粉水解产物。更近些的技术特别涉及改良的方法，这些方法旨在佳l酵前纯化例如 液化和糖化的淀粉溶液(JP 57159500)和从可再生资源纯化发酵培养基(EP 1205557)成为可能。相反地，未经处理的淀粉源已知可以应用在生物乙醇的大M^莫发酵生 产中。大恥溪工业化建立了干燥研磨、液化和糖化淀粉源的方法，被称为"干磨"。适宜的程序的描述可以参见例如"The Alcohol Textbook - A reference for the beverage, fuel and industrial alcohol industries" ， Jaques 等编，Nottingham Univ. Press 1995， ISBN 1-8977676-735，和McAloon等"Determining the cost of producing ethanol from corn starch 和 lignocellulosic feedstocks" ( NREL/TP-580-28893, National Renewable Energy Laboratory, October 2000。在干磨方法中，第一步将完整的谷粒磨细，优选玉米、小麦、大麦、 高粱和粟(millet)。与称之为"湿磨"的方法不同，不添加额外液体。研磨 成细碎组分具有使谷物中的淀粉易于在随后的液化和糖化中为水和酶所作 用的目的。因为在生物乙醇的发酵生产中通过蒸馏获得有价值的产品，故使用来 自千磨法的非预纯化形式的淀粉源不构成特别的问题。然而，当将干磨法 用于生产非挥发性微生物代谢物时，经由糖溶液引入发酵中的固体流即构 成问题，因为它不只可能对发酵产生不利影响，而且可能在相当大程度上4吏后续的后处理变得复杂化。因此，对所用微生物的氧供应是许多发酵中的限制因素，特别是当微 生物具有苛刻的氧需求时更是如此。 一般，几乎不了解高固体浓度对于氧气从气相向液相的转换以及由此对于氧传质速率(oxygen transfer rate)的 影响。另一方面，已知随递增的固体浓度而增加的粘性会导致氧传质速率 的下降。此外，如果将表面活性物质和固体一起引入发酵培养基，它们会 影响气泡聚集的趋势。产生的气泡大小反过来对于氧传质有显著影响 (Mersmann， A.等Selection和Design of Aerobic Bioreactors， Chem. Eng. Technol. 13 (1990), 357-370 )。作为引入固体的结果，早在制备含淀粉悬液的期间就会达到所用培养 基的临界粘度值，因为，例如，在水中具有大于30。/o重量的研磨后玉米的 悬液不再能混合均匀(Industrial Enzymology，第2版，T. Godfrey, S. West, 1996)。这限制了常规方法中的葡萄糖浓度。通常，由于工艺的经济原因， 使用较低浓度的溶液是不利的，因为这会导致发酵液的不相称的稀释。这 使得能得到的目标产物终浓度下降，从而在从发酵培养基中分离目标产物 时导致额外的成本，并引起时空产率降低，假定相同的生产量，这导致更 高的体积需求，即，更高的投资费用。由于这些困难，干磨法的现有技术变体方案不适于提供用于发酵生产 非挥发性微生物代谢物的淀粉源，因此不具有特别的经济价值。至今，在 工业恥漠生产非挥发性微生物代谢物的过程中尝试利用干磨的概念以及原 则上与该方法相关联存在的优势，仅仅在使用木薯作为淀粉源时进行过描 述。因此，当JP2001/275693描述利用在干燥状态下磨碎的去皮木薯块茎 作为淀粉源发酵生产氨基酸的方法时，为实施该方法必须调整经研磨物的 颗粒大小到小于等于150微米。在用于此目的的过滤步骤中大于10。/。重量的 所用经研磨物(包括非含淀粉成分)被除去，之后所包含的淀粉被液化/ 糖化然后发酵。类似的方法见述于用于生产含氨基酸的铜料添加剂的 JP 2001/309751。8然而，与其它淀粉源，特别是谷物或谷粒相比，就干磨法而言，木薯应该是相对不具有问题的。尽管淀粉典型地占干木薯根的至少80%重量 (Menezes等,Fungal celluloses as an aid for the saccharifkation of Cassava, Biotechnology and Bioengineering, Vol. 20 (4)， 1978， John Wiley 和Sons, Inc.,表l，第558页)，但谷物中的淀粉含量(干物质)相对低得 多，通常少于70%重量；例如在玉米中它总计大约68%重量，而在小麦中 大本文档来自技高网...
【技术保护点】
通过基于糖的微生物发酵以固体形式生产至少一种非挥发性微生物代谢物的方法，在该方法中生产期望代谢物的微生物菌株使用含糖液体培养基培养，并且随后实质性地去除发酵液的挥发性成分，其中所述含糖液体培养基具有基于该液体培养基的总重量按重量计大于２０％的单糖含量，该含糖液体培养基的生产包括： ａ１）通过研磨选自谷粒的淀粉源生产经研磨物；及 ａ２）在水性液体中在至少一种淀粉液化酶存在的情况下液化该经研磨物，之后使用至少一种糖化酶进行糖化， 其中，为了液化目的，将至少一部分的经研磨物在液化过程中连续地或分批地加至所述水性液体中。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：M蓬佩尤斯，S弗里尔，M洛沙伊德特，O策尔德尔，M博伊，E朔尔腾，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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