膨胀素组合物以及增加纤维素酶效率的方法技术

本申请所描述的是涉及使用多肽膨胀素增加从纤维素生物质中产生糖的纤维素酶效率的组合物和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本组合物和方法涉及使用多肽膨胀素(swollenin)增加从纤维素生物质中产生糖 的纤维素酶的效率。背景对乙醇作为再生燃料的兴趣比以前任何时候更为强烈。使用乙醇作为燃料添加 剂在过去几年中已有增长，并且预期在可见的将来继续增长。使用乙醇降低了对国外石 油的依赖，减少了温室气体的排放，对乡村社区提供了经济利益，并且确立了生物经济 的基础。可能的纤维素乙醇原料包括玉米稿秆、小麦秸秆、甘蔗渣、稻草、纸浆、木 片，和来自于“能源作物”如快速生长树木和草(柳枝稷(SWitchgrass)、草原草、芒属 (miscanthus))的生物质，显著扩展了可用于产生乙醇的材料。尽管纤维素生物质可大量 获得，商业化主要挑战在于降低最终产生乙醇的整体生物精炼工艺的成本。不像淀粉那 样含有同质并且易水解的聚合物，典型用于产生乙醇的纤维素底物/原料本质上并不是 同质的。除了含有可转化纤维素和半纤维素以外，它们也含有木质素和其它成分，这些 不容易转化为可发酵糖。一般而言，未加工生物质必须进行广泛的化学、物理或生物预处理以产生用于 产生乙醇的适当底物/原料。物理预处理技术包括一种或更多种类型的碾磨、破碎、 照射、蒸煮/蒸气爆破和水热解。化学预处理技术包括酸、碱、有机溶剂、氨、二氧化 硫、二氧化碳和控制pH水热解。存在降低将生物质转化为可发酵糖所需水解酶的量和/或降低使生物质能被水 解酶处理所需预处理量的迫切需要。概述一方面，提供增加纤维素酶效率的方法，该方法包括(a)组合纤维素底物 、一定 量的全纤维素酶和一定量的膨胀素以及(b)在有助于水解纤维素的条件下孵育纤维素底 物、混合纤维素酶组合物和膨胀素。在优选的实施方案中，纤维素底物包括氢键键合的 分子。纤维素底物可选自木材、木浆、造纸淤泥、纸浆废液、颗粒板、玉米稿秆、玉米 纤维、稻、纸张和纸浆加工废弃物、木本或草本植物、草、稻壳、棉花秸秆、玉米芯、 酒糟、叶、小麦秸秆、椰子毛、柳枝稷、及其混合物。在相关方面，提供使用纤维素酶增加纤维素水解效率的方法，该方法包括(a) 组合纤维素底物、纤维素酶组合物和重组膨胀素，以及(b)在有助于水解纤维素的条件 下孵育纤维素底物、纤维素酶组合物和膨胀素，其中与不存在膨胀素时使用纤维素酶组 合物获得的效率相比，重组膨胀素的存在增加了纤维素酶组合物的纤维素酶水解效率。 在一些实施方案中，纤维素酶组合物是全纤维素酶组合物。在一些实施方案 中，纤维素酶组合物是混合纤维素酶组合物。在一些实施方案中，纤维素酶组合物包含 内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶和β-葡糖苷酶。在一些实施方案中，纤维素酶组合物包含一种或更多种主要纤维素酶。在一些 实施方案中，纤维素酶组合物基本由一种或更多种主要纤维素酶组成。在特定实施方案 中，主要纤维素酶选自CBH1、CBH2、EGU EG2和β-葡糖苷酶。在一些实施方案中，该方法实施时除了膨胀素之外不存在其它辅助酶。在一些实施方案中，该方法实施时不存在EG4和CIPl。在一些实施方案中，该 方法实施时不存在重组EG4或重组CIPl。在一些实施方案中，该方法实施时不存在重组 EG4和重组CIPl。在一些实施方案中，纤维素酶组合物中纤维素酶与膨胀素的比例(重量重量) 在大约20 1和大约1 5之间。在一些实施方案中，纤维素酶组合物中纤维素酶与膨 胀素的比例(重量重量)在大约10 1和大约1 2之间。在一些实施方案中，纤 维素酶组合物中纤维素酶与膨胀素的比例(重量重量)在大约5 1和大约1 1.5之 间。在一些实施方案中，膨胀素和纤维素酶以大约相等的量(重量重量)存在。膨 胀素示例性的量为该方法中使用酶的大约30%至大约70%，大约40%至大约60%，和大 约 50% (wt/wt)。在一些实施方案中，纤维素底物选自木材、木浆、造纸淤泥、纸浆废液、颗粒 板、玉米稿秆、玉米纤维、稻、纸张和纸浆加工废弃物、木本或草本植物、草、稻壳、 棉花秸秆、玉米芯、酒糟、叶、小麦秸秆、椰子毛、柳枝稷、及其混合物。在一些实施 方案中，纤维素底物为软木。在一些实施方案中，纤维素底物为高木质素底物。在一些 实施方案中，纤维素底物具有80或更高的κ值。在一些实施方案中，纤维素酶效率的增加百分数为至少大约10%，至少大约 15%,或甚至至少大约20%。在另一方面，提供酶组合物，其包含混合或全纤维素酶组合物和膨胀素。混合/ 全纤维素酶与膨胀素的比例(重量重量)可以在大约20 1和大约1 5之间，包含本 数。混合纤维素酶与膨胀素的比例(重量重量)可进一步在大约10 1和大约1 2 之间，包含本数。混合纤维素酶与膨胀素的比例(重量重量)甚至可在大约5 1和 大约1 1.5之间，包含本数。在相关方面，提供酶组合物，其包含(a)包含内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶 和β-葡糖苷酶的混合纤维素酶组合物，以及(b)重组膨胀素。在一些实施方案中，组合物不包含EG4或CIP1。在一些实施方案中，组合物不 包含重组EG4或重组CIPl。在一些实施方案中，组合物不包含重组EG4并且不包含重 组 CIPl。在一些实施方案中，混合纤维素酶组合物基本由主要纤维素酶组成。在另一相关方面，提供酶组合物，其基本由下述物质组成(a)包含内切葡聚糖 酶、纤维二糖水解酶和β-葡糖苷酶的混合纤维素酶组合物，以及(b)重组膨胀素。在一些实施方案中，任一混合纤维素酶组合物中纤维素酶与膨胀素的比例(重量重量)在大约20 1和大约1 5之间。在一些实施方案中，任一混合纤维素酶组 合物中纤维素酶与膨胀素的比例(重量重量)在大约10 1和大约1 2之间。权利 要求20-25任一项的组合物，其中任一混合纤维素酶组合物中纤维素酶与膨胀素的比例 (重量重量)在大约5 1和大约1 1.5之间。在一些实施方案中，膨胀素和纤维素 酶以大约相等的量(重量重量)存在。在一些实施方案中，在针对纤维素底物的纤维素酶效率方面，组合物中膨胀素 的量(重量重量)替换组合物中大约相等量(重量重量)的纤维素酶。从下述描述中本组合物和方法的这些方面和其它方面将是明显的。 附图简述附图说明图1图示了存在和不存在膨胀素时经混合纤维素酶组合物产生的葡萄糖。图2A和2B图示了对多种纤维素底物膨胀素的纤维素水解效果。图3图示了每克纤维素30毫克总酶产生的葡萄糖，该酶通过混合纤维素酶与膨 胀素的多种比例而提供。图4图示了在不同相对浓度的混合纤维素酶和膨胀素下软木浆的纤维素消化百 分数。详细描述I.定义在描述本组合物和方法之前，定义下述术语和短语。未定义的术语应与其在本 领域中所使用的普通意义一致。在本文中使用时，“膨胀素(swollenin)”是指具有协助消弱滤纸能力以及导致 棉花纤维肿胀能力而不具有纤维素水解活性(即涉及断裂个体纤维素链成更小单体(葡 萄糖)或寡聚物(多糖)的催化活性)的蛋白质/多肽。尽管就McQueen-Mason等人 (1992)Plant Cell 4 1425-33描述的扩展蛋白(expansin)蛋白质而言，对膨胀素进行宽松 定义是有用的，同样明显地是微生物膨胀素具有不同特性，例如，微生物膨胀素是比植 物扩展蛋白大得多的蛋白质，与植物扩展蛋白具有低水平的序列同一性。然而，某些微 生物本文档来自技高网...

【技术保护点】
增加使用纤维素酶水解纤维素的效率的方法，该方法包括：（ａ）组合纤维素底物、纤维素酶组合物和重组膨胀素，以及（ｂ）在有助于水解纤维素的条件下孵育纤维素底物、纤维素酶组合物和膨胀素，其中与缺少膨胀素时使用纤维素酶组合物获得的效率相比，重组膨胀素的存在增加了纤维素酶组合物的纤维素酶水解效率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2008-4-29 61/048,8071.增加使用纤维素酶水解纤维素的效率的方法，该方法包括(a)组合纤维素底物、纤维素酶组合物和重组膨胀素，以及(b)在有助于水解纤维素的条件下孵育纤维素底物、纤维素酶组合物和膨胀素， 其中与缺少膨胀素时使用纤维素酶组合物获得的效率相比，重组膨胀素的存在增加了纤维素酶组合物的纤维素酶水解效率。2.权利要求1的方法，其中纤维素酶组合物是全纤维素酶组合物。3.权利要求1的方法，其中纤维素酶组合物是混合纤维素酶组合物。4.权利要求1的方法，其中纤维素酶组合物包含内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶和 β-葡糖苷酶。5.权利要求1的方法，其中纤维素酶组合物包含一种或更多种主要纤维素酶。6.权利要求1的方法，其中纤维素酶组合物基本由一种或更多种主要纤维素酶组成。7.权利要求5或6的方法，其中主要纤维素酶选自CBH1、CBH2、EGUEG2和 β-葡糖苷酶。8.权利要求1-7任一项的方法，在除了膨胀素之外不存在其它辅助酶的情况下实施。9.权利要求1-7任一项的方法，在不存在EG4和CIPl的情况下实施。10.权利要求1-7任一项的方法，在不存在重组EG4或重组CIPl的情况下实施。11.权利要求1-10任一项的方法，其中纤维素酶组合物中纤维素酶与膨胀素的比例 (重量重量)在大约20 1和大约1 5之间。12.权利要求1-10任一项的方法，其中纤维素酶组合物中纤维素酶与膨胀素的比例 (重量重量)在大约10 1和大约1 2之间。13.权利要求1-10任一项的方法，其中纤维素酶组合物中纤维素酶与膨胀素的比例 (重量重量)在大约5 1和大约1 1.5之间。14.权利要求1-10任一项的方法，其中膨胀素和纤维素酶以大约相等的量(重量重 量)存在。15.权利要求1-14任一项的方法，其中纤维素底物选自木材、木浆、造纸淤泥、纸浆 废液、颗粒板、玉米稿...

【专利技术属性】
技术研发人员：TT黄，C米奇森，RF萨拉，
申请(专利权)人：丹尼斯科美国公司，
类型：发明
国别省市：US