用于预处理纤维素材料和改进其水解的方法技术

本发明专利技术涉及用于预处理纤维素材料和改进其水解的方法。具体地，使纤维素材料如木质生物质与一种或多种酶在再制浆步骤中接触。然后，使所述纤维素材料与一种或多种酶接触以改进纤维素材料的水解。水解还经由淀粉酶和/或甘露聚糖酶的使用而得到酶促增强。

【技术实现步骤摘要】
用于预处理纤维素材料和改进其水解的方法本专利技术申请是基于申请日为2010年1月9日，申请号为“201280036120.6”(国际申请号为PCT/US2012/047326)、名称为“用于预处理纤维素材料和改进其水解的方法”的专利技术专利申请的分案申请。提述序列表本申请含有计算机可读形式的序列表。该计算机可读形式通过提述并入本文。专利
本专利技术涉及用于酶法预处理纤维素材料的方法，其使用一种或多种脂肪酶、蛋白酶和/或果胶酶。所述经预处理的纤维素材料适用于糖化。在水解过程中，一种或多种淀粉酶和/或甘露聚糖酶的添加改进水解性能。相关领域的描述纤维素是单糖葡萄糖通过β-1,4-键共价连接的聚合物。许多微生物产生水解β-连接的葡聚糖的酶。这些酶包括内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶和β-葡糖苷酶。内切葡聚糖酶在随机位置消化纤维素聚合物，使其暴露于纤维二糖水解酶攻击(attack)。纤维二糖水解酶从纤维素聚合物的末端顺序地释放纤维二糖的分子。纤维二糖是水溶性的β-1,4-连接的葡萄糖二聚体。β-葡糖苷酶将纤维二糖水解成葡萄糖。将含木素纤维素原料(lignocellulosicfeedstock)转化为乙醇具有以下优势：大量原料现成可用，避免燃烧或填埋材料的合意性和乙醇燃料的清洁性。木材、农业残余物、草本作物和城市固体废物被认为是用于乙醇生产的原料。这些材料主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。一旦将木素纤维素转化成可发酵的糖例如葡萄糖，所述可发酵的糖容易地由酵母发酵成乙醇。所述糖还可以催化性转化或发酵成乙醇以外的其他化学品。将含木素纤维素原料转化成糖通常牵涉对纤维素材料的预处理，接着是它的酶促水解，其在将糖转化成发酵产物或催化性转化的产物之前。预处理破坏含木素纤维素材料，因而酶促水解能有效发生。然而，对纤维素材料的预处理能在经预处理的纤维素材料中产生杂质，该杂质对纤维素酶酶类具有有害影响和/或降低或抑制酶促水解和/或糖化。能够对所述经预处理的纤维素材料进行改进以用于糖化对本领域会是有利的。例如，通过降低、消除或移出对纤维素酶酶类(celluloseenzymes)具有有害影响的杂质来改进经预处理纤维素材料的酶促水解性能会是有利的。WO2009/042622披露了一种用于从含木质材料生成发酵产物的方法，其中所述方法包括以下步骤：i)预处理含木质材料；ii)通过使此经预处理的含木质材料以一种或多种纤维素分解酶处理来水解；iii)使用发酵生物发酵，其中在步骤i)的预处理和/或步骤ii)的水解和/或步骤iii)的发酵之前和/或过程中使该含木质材料以一种或多种酯酶处理。存在对用于酶法预处理纤维素材料的方法，和用于改进水解性能的方法的持续需要。专利技术概述本公开涉及一种预处理纤维素材料如木质生物质(woodybiomass)的方法，其通过使纤维素材料与一种或多种(例如几种)脂肪酶、蛋白酶和/或果胶酶接触以形成经预处理的纤维素材料。因此，本公开还涉及依照本公开处理的经预处理的纤维素材料。本公开还涉及用于在纤维素材料的水解过程中增加纤维素分解酶活性的方法，其包括以下或由以下组成：(a)使所述纤维素材料与一种或多种(例如几种)脂肪酶、蛋白酶和/或果胶酶接触以形成经预处理的纤维素材料；和(b)用一种或多种酶组合物水解所述经预处理的纤维素材料。本公开进一步涉及用于在纤维素材料的水解过程中增加纤维素分解酶活性的方法，其包括以下或由以下组成：(a)使所述纤维素材料与一种或多种(例如几种)脂肪酶、蛋白酶和/或果胶酶接触以形成经预处理的纤维素材料；和(b)用一种或多种(例如几种)酶组合物水解所述经预处理的纤维素材料，其中所述水解步骤包括以下或由以下组成：使所述经预处理的纤维素材料与一种或多种淀粉酶和/或甘露聚糖酶接触。本公开进一步涉及用于在纤维素材料如木质生物质的水解过程中增加纤维素分解酶活性的方法，其包括：(a)使所述纤维素材料如木质生物质与一种或多种(例如几种)脂肪酶、蛋白酶和/或果胶酶接触以形成经预处理的纤维素材料；和(b)用一种或多种(例如几种)纤维素酶和/或酶组合物水解所述经预处理的木质生物质纤维素材料。在实施方案中，水解步骤包括使所述经预处理的木质生物质纤维素材料与一种或多种(例如几种)淀粉酶和/或甘露聚糖酶接触。本公开还涉及一种用于水解经预处理的纤维素材料的方法，其包括以下或由以下组成：用酶组合物糖化纤维素材料，其中通过使所述纤维素材料与一种或多种(例如几种)脂肪酶、蛋白酶和/或果胶酶接触来预处理纤维素材料以形成经预处理的纤维素材料。本公开还涉及一种用于生成发酵产物的方法，其包括以下或由以下组成：(a)用酶组合物和至少一种选自下组的第二酶来糖化经预处理的纤维素材料：淀粉酶、甘露聚糖酶，及其混合物；(b)用一种或多种(几种)发酵微生物发酵所述糖化的经预处理纤维素材料以生成发酵产物；和(c)从所述发酵回收发酵产物，其中所述经预处理的纤维素材料通过依照本公开使纤维素材料与一种或多种蛋白酶、果胶酶和/或脂肪酶接触来预处理。在一个实施方案中，所述经预处理的纤维素材料是木质生物质底物。定义纤维素分解酶或纤维素酶：术语“纤维素分解酶”或“纤维素酶”意指一种或多种(几种)水解纤维素材料的酶。此类酶包括内切葡聚糖酶，纤维二糖水解酶，β-葡糖苷酶，或其组合。测量纤维素分解活性的两种基本方法包括：(1)测量总纤维素分解活性，和(2)测量单独的纤维素分解活性(内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶和β-葡糖苷酶)，如Zhang等,Outlookforcellulaseimprovement:Screeningandselectionstrategies,2006,BiotechnologyAdvances24:452-481所综述的。总纤维素分解活性通常是使用不溶性底物来测定的，所述底物包括WhatmanNo.1滤纸、微晶纤维素、细菌纤维素、藻类纤维素、棉花、经预处理的木素纤维素等。最常见的总纤维素分解活性测定法是使用Whatman№1滤纸作为底物的滤纸测定法。该测定法是由InternationalUnionofPureandAppliedChemistry(IUPAC)(Ghose,1987,Measurementofcellulaseactivities,PureAppl.Chem.59:257-68)确立的。就本公开而言，纤维素分解酶活性通过测量在下述条件下由纤维素分解酶进行的纤维素材料水解中的增加来确定：1-20mg的纤维素分解酶蛋白/g的PCS中纤维素在50℃进行3-7日，与未添加纤维素分解酶蛋白的对照水解相比较。典型条件为：1ml反应液，经洗涤或未洗涤的PCS，5％不溶性固体，50mM乙酸钠pH5，1mMMnSO4，50℃，72小时，通过HPX-87H柱(Bio-RadLaboratories,Inc.,Hercules,CA,USA)进行糖分析。内切葡聚糖酶：术语“内切葡聚糖酶”意指内切-1,4-(1,3；1,4)-β-D-葡聚糖4-葡聚糖水解酶(endo-1,4-β-D-glucan4-glucanohydrolase)(E.C.3.2.1.4)，其催化纤维素、纤维素衍生物(例如羧甲基纤维素和羟乙基纤维素)、地衣淀粉(lichenin)中的1,4-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在纤维素材料水解过程中增加纤维素分解酶活性的方法，其包括：(a)使所述纤维素材料与一种或多种脂肪酶、蛋白酶和/或果胶酶接触以形成经预处理的纤维素材料；和(b)用一种或多种酶组合物水解所述经预处理的纤维素材料。

【技术特征摘要】
2011.07.22 US 61/510,6371.一种用于在纤维素材料水解过程中增加纤维素分解酶活性的方法，其包括：(a)使所述纤维素材料与一种或多种脂肪酶、蛋白酶和/或果胶酶接触以形成经预处理的纤维素材料；和(b)用一种或多种酶组合物水解所述经预处理的纤维素材料。2.依照权利要求1的方法，其中所述水解步骤包括使所述经预处理的纤维素材料与一种或多种淀粉酶和/或甘露聚糖酶接触。3.依照权利要求1的方法，其还包括在使所述纤维素材料与一种或多种脂肪酶、蛋白酶和/或果胶酶接触的步骤之前或过程中将所述纤维素材料再制浆，其中所述纤维素材料是木质生物质。4.依照权利要求1的方法，其包括从所述经预处理的纤维素材料分离出液剂。5.依照权利要求4的方法，其还包括使所述液剂与淀粉酶和/或甘露聚糖酶接触并将所述液剂再循环，从而使其与经预处理的纤维素材料接触。6.依照权利要求1的方法，其包括用酶法预处理、化学预处理、机械预处理和/或物理预处理来后处理所述经预处理的纤维素材料。7.一种用于水解经预处理的纤维素材料的方法，其包括用酶组合物糖化纤维素材料，其中通过使所述纤维素材料与一种或多种脂肪酶、蛋白酶和/或果胶酶接触来预处理所述纤维素材料以形成所述经预处理的纤维素材料。8.依照权利要求7的方法，其中所述酶组合物包含一种或多种(几种)选自下组的酶：纤维素酶、具有纤维素分解增强活性的GH61多肽、半纤维素酶、棒曲霉素、酯酶、漆酶、木质素分解酶、果胶酶、过氧化物酶、蛋白酶、膨胀素、淀粉酶和甘露聚糖酶。9.一种用于产生发酵产物的方法，其包括：(a)用酶组合物和至少一种选自下...

【专利技术属性】
技术研发人员：AR加斯帕，徐辉，J克鲁南伯格斯，J罗，K雷恩，
申请(专利权)人：诺维信北美公司，
类型：发明
国别省市：美国,US