用于从来源于银胶菊植物的生物质生产糖的方法技术

用于从来源于银胶菊植物的生物质生产糖的方法，包括使一定量的所述生物质(G

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于从来源于银胶菊植物的生物质生产糖的方法描述本专利技术涉及用于从来源于银胶菊植物的生物质生产糖的方法。更具体地，本专利技术涉及用于从来源于银胶菊植物的生物质生产糖的方法，该方法包括使一定量的所述生物质与一定量的水并且与至少一种有机酸和任选的至少一种无机酸接触以获得混合物，所述至少一种有机酸和任选存在的所述至少一种无机酸的使用量使得根据以下所述的具体等式和具体算法计算出所述混合物中包含的所述至少一种有机酸和任选存在的所述至少一种无机酸的总摩尔数。由此获得的糖可以有利地用作发酵过程中的碳源以用于生产醇(例如乙醇、丁醇)、脂质、二醇(例如1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇)，或用于生产其它中间体或化学品的化学合成过程。所述醇和脂质可以继而有利地用于生产生物燃料(例如，生物柴油或“绿色柴油”)，其可以原样使用或与其它汽车燃料混合使用，而所述二醇可以用于生产诸如生物丁二烯(bio-butadiene)的产品，生物丁二烯又可以用于生产橡胶(例如聚丁二烯或其共聚物)。在生物精炼厂的情况下，所述用途特别重要。从生物质，特别是从木质纤维素生物质生产糖是本领域已知的。天然橡胶是烃聚合物(顺式1,4-聚异戊二烯)，其以通常被称为乳胶的水乳液的形式存在于数百种植物中。天然橡胶的主要来源是巴西橡胶树(Heveabrasiliensis)，这是亚马逊的原生树，而南美仍然是整个19世纪所需的有限数量乳胶的主要来源。目前，美国种植园由于病虫害而几乎被完全废弃，并且天然橡胶的生产几乎完全集中在东南亚。为了克服始终遭受疾病和寄生虫侵袭的生产的弊端，在二十世纪开发了多种用于生产合成橡胶的方法，最终发现了齐格勒-纳塔催化剂，该催化剂可以以非常高的区域和立体选择性使异戊二烯聚合，获得与植物来源的那些几乎没有区别的顺式1,4合成聚异戊二烯。但是，天然橡胶并未被完全替代，因为其一些主要的机械性能实际上是其中存在的少量脂质和蛋白质的结果。因此，2013年橡胶总产量(27.5Mt)中仍包含12Mt(43％)天然橡胶。然而，从巴西橡胶树生产橡胶带来了一些技术和伦理问题。实际上，破坏美国种植园的相同疾病和寄生虫始终可能也影响东南亚的那些植物。此外，乳胶收获需要大量的劳动并且仅能够获利是因为所述劳动是以极低的报酬支付的。由于这些原因，正在寻找天然橡胶的替代来源。在其中，银胶菊(Partheniumargentatum)无疑是最有前途的一种。银胶菊(Partheniumargentatum)是多年生灌木，原产于美国西南部(特别是德克萨斯州)和墨西哥北部的半荒漠地区。该植物以乳胶(水中的乳状混悬液或分散体)的形式特别是在树枝和茎的树皮中积累天然橡胶，其主要由顺式1,4-聚异戊二烯弹性体组成。天然橡胶的含量可能取决于多种环境、栽培和保存因素，且占干燥植物总重量的5％至20％。从银胶菊植物(Partheniumargentatum)以及属于例如菊科(Asteraceae)、大戟科(Euphorbiaceae)、桔梗科(Campanulaceae)、唇形科(Labiatae)和桑科(Moraceae)的其它非橡胶植物，例如续随子(Euphorbialathyris)、灰白毛银胶菊子(Partheniumincanums)、金花矮灌木(Chrysothamnusnauseosuss)、大果红雀珊瑚属(Pedilanthusmacrocarpuss)、桉叶藤(Cryptostegiagrandifloras)、叙利亚马利筋(Asclepiassyriacas)、Asclepiasspeciosas、Asclepiassubulatas、高茎一枝黄花(Solidagoaltissimas)、狭叶一枝黄花(Solidagogramnifolias)、坚硬一枝黄花(Solidagorigidas)、苣荬菜(Sonchusarvensiss)、罗盘草属(Silphiumspp.)、苍白印度车前草(Cacaliaatriplicifolias)、俄罗斯蒲公英(Taraxacumkok-saghyzs)、山薄荷(Pycnanthemumincanums)、美国石蚕(Teucreumcanadenses)、美洲风铃草(Campanulaamericanas)(为简单起见，用术语“银胶菊型(guayuletype)”表示)中提取天然橡胶是对从巴西橡胶树中提取天然橡胶的重要替代方法，特别是鉴于所述物种对于攻击橡胶树的病原体具有更高抗性，进口植物来源原材料的低成本以及从所述植物提取的橡胶中导致I型(或IgE介导)的乳胶过敏的许多蛋白质污染物的低含量(由于相对于来源于橡胶树)。然而，只有在还将构成植物的所有其它级分利用起来的情况下，从银胶菊生产天然橡胶才有利润：主要是树脂(以与橡胶相当的量存在)和木质纤维素级分，以及少量的精油和蜡。特别地，在提取橡胶和树脂之后，如科学和专利文献中广泛描述的，包含木质素和多糖的木质纤维素残留物(蔗渣(bagasse))必须经过糖化过程，糖化过程由多糖的水解组成[多糖因此转化为溶解在所得水解产物中的具有5个碳原子(C5)和6个碳原子(C6)的糖]，并留下包含木质素的固体残留物。如此获得的糖然后可以用作通过发酵生产有机中间体的过程中的原料，而木质素可以用作燃料或以其它方式使用。重要的是要注意，虽然从巴西橡胶树中获得的天然橡胶是通过沿树皮中的输乳导管切开以收集沿树皮的输乳导管中存在的乳胶而获得，但银胶菊的天然橡胶积累在植物(茎、叶和根)的细胞内部，并且可以通过粉碎植物材料并使用物理和/或化学方法收集细胞组分来获得。例如，国际专利申请WO2013/134430描述了用于从非橡胶树植物中提取天然橡胶的方法，其包括收获银胶菊植物，除去大部分叶部分并将植物材料部分地干燥。粉碎和研磨后，在极性有机溶剂(例如丙酮)和非极性有机溶剂(例如己烷)的存在下使植物材料混悬。从混悬液中分离出蔗渣后，得到含有橡胶和树脂的混悬液油水混合物。向所述油水混合物中加入更多极性有机溶剂以使橡胶凝结成颗粒，将其通过沉降分离出来。因此，对银胶菊植物的加工产生了主要由萜烯化合物组成的树脂，其主要分散在木质级分中。银胶菊树脂长期以来被用于多种目的，包括例如制造粘合剂和生产抗虫木板。由于这个原因，在已知技术中描述的一些方法中，还重要的是分离所述树脂。例如，美国专利4,435,337描述了用于提取橡胶、树脂、水溶性化合物和蔗渣的方法。特别地，所述方法包括：(a)将植物材料部分地干燥至水分含量为5重量％至25重量％的阶段；(b)用基本上无水的氧化有机溶剂(例如无水丙酮)提取树脂，和(c)通过对橡胶材料的浮选回收橡胶、水溶性化合物和蔗渣。在所述专利中，指出了在提取溶剂中存在的水量越少，树脂提取就越有效；此外，出乎意料地发现，为了从植物材料中提取树脂，相对于使用新鲜溶剂，使用含有浓缩树脂的油水混合物是更有利的。专利申请US2014/0288255描述了用于分离橡胶、树脂和蔗渣的方法，包括第一阶段，在能够溶解树脂的介质的存在下使植物材料部分地均质化，然后使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于从来源于银胶菊植物的生物质生产糖的方法，包括使一定量的所述生物质(G

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180124 IT 1020180000017251.用于从来源于银胶菊植物的生物质生产糖的方法，包括使一定量的所述生物质(G2)(g)与一定量的水(G1)(g)并且与至少一种有机酸和任选的至少一种无机酸接触以获得混合物，所述至少一种有机酸和任选存在的所述至少一种无机酸的使用量使得根据以下等式(1)计算出所述混合物中包含的所述至少一种有机酸和任选存在的所述至少一种无机酸的总摩尔数(mTOT)：
mTOT＝m1+m2(1)，
其中m1和m2分别根据以下等式(2)和(3)定义：
m1＝R1·G1(2)
m2＝R2·G2(3)
其中：
-R1(mmol/g)是所述至少一种有机酸的第一量(mmol)和任选存在的所述至少一种无机酸的第一量(mmol)与所用水的量G1(g)之间的比率，R1为0.06mmol/g至0.25mmol/g，优选为0.09mmol/g至0.18mmol/g，所述至少一种有机酸的所述第一量(mmol)和任选存在的所述至少一种无机酸的所述第一量(mmol)取决于所述水的量G1(g)；
-R2(mmol/g)是：
-在不存在所述至少一种无机酸的情况下，所述至少一种有机酸的第二量(mmol)与所用生物质的量G2(g)之间的比率；或
-在存在所述至少一种无机酸的情况下，所述至少一种有机酸的所述第二量(mmol)与所述至少一种无机酸的第二量(mmol)的总和与所用生物质的量G2(g)之间的比率；或
-在存在所述第二量(mmol)的所述至少一种无机酸并且不存在所述第二量(mmol)的所述至少一种有机酸的情况下，所述至少一种无机酸的所述第二量(mmol)与所用生物质的量G2(g)之间的比率；所述至少一种有机酸的所述第二量(mmol)和所述至少一种无机酸的所述第二量(mmol)取决于生物质的量G2(g)；
R2为0.90R(mmol/g)至1.10R(mmol/g)，优选0.95R(mmol/g)至1.05R(mmol/g)，R通过以下算法(4)确定，所述算法(4)通过以下基本操作获得：
(i)制备体积V(l)的所述至少一种有机酸和任选存在的至少第一量(mmol)的所述至少一种无机酸的水溶液，所述水溶液的pH(1)低于7，优选为0.7至3；
(ii)向(i)中所获得的所述水溶液中加入一定量的在120℃下干燥15小时的生物质Q(g)，相对于所获得的混合物的总重量，所述生物质的量优选小于或等于60重量％，更优选为2重量％至40重量％；
(iii)测量在(ii)中所获得的所述混合物的pH，所述pH在下文中称为pH(2)；
(iv)根据以下算法(4)确定R：
R＝(10-pH(1)-10-pH(2))·1000·V/Q)(4)
其中pH(1)、pH(2)、V和Q具有与上文相同的含义，上述基本操作在室温下进行；
条件是所述至少一种有机酸的存在量使得根据以下等式(5)定义出R最低比率(mmol/g)：
R最低＝m有机酸/G2(5)
其中m有机酸是存在的有机酸的mmol，...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡诺·拉梅洛，马里奥·巴尔达萨雷，罗伯托·布佐尼，
申请(专利权)人：维尔萨利斯股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT