用于生物质的经改善的糖化作用的组合物和方法技术

本发明专利技术提供了使用一种或多种酶来增强生物质的糖化的组合物和方法，从而增加底物用于微生物体发酵的可利用性。此外，所述的微生物体经过修饰从而增加了一种或多种水解酶的活性，所述的水解酶以内源方式存在或者以外源方式引入到宿主微生物体中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】要求优先权本申请要求在2009年6月四日提交的美国临时专利申请系列No. 61/221，523和在2009年12月3日提交的美国非临时专利申请系列No. 12/630，784的优先权，所述的申请以引用方式全文并入本文。序列表本申请包括已经通过EFS-Web提交的序列表，并且该序列表以引用方式全文并入本文。将2009年11月30日创建的所述的ASCII拷贝命名为37836717. txt，并且大小为 81,443 字节。
技术介绍
生物质为可再生的能量来源，其可以通过生物发酵从而制备诸如燃料(例如醇、 乙醇、有机酸、乙酸、乳酸、甲烷或氢)之类的终产物。生物质包括农业残余物(玉米杆、牧草、稻草、谷物壳、甘蔗渣等)、动物废物(得自牛、家禽和猪的粪便)、木材(树木或树皮、锯末、木料废材和工厂废品)和能量作物(废纸、回收利用的卫生纸、院子里的剪下物等)。木质纤维素生物质具有纤维素和半纤维素作为2种主要的成分。为了获得木质纤维素生物质形成终产物的高的发酵效率(产率)，重要的是提供合适的发酵环境以提高终产物的产率。 生物质的更彻底的糖化以及糖化产物的发酵会得到更高的燃料产率。遗憾的是，用于发酵碳质底物的许多有机体不能将多糖糖化形成单糖。通过缺乏合适的可以有效地水解和代谢生物质中存在的所有糖的微生物体来阻止生物产物的发酵过程。由于水解必须通过加入可以水解5碳和6碳多糖的酶的昂贵混合物来完成，所以这增加了发酵的成本。非常需要可以有效地利用多糖(例如纤维素和半纤维素)并且在发酵过程中加入较少或不加入酶的有机体。专利技术概述在本专利技术的一个方面中，提供了用于制备发酵终产物的方法，其包括将碳质生物质与(a)水解和发酵所述的生物质的微生物体接触；以及(b) —种或多种酶的外部来源，其中所述的酶能够增加所述的水解，并且可以使所述的水解和发酵进行足够的时间，从而制备发酵终产物，其中所述的一种或多种酶不包括木聚糖酶、半纤维素酶、葡聚糖酶或葡萄糖苷酶，并且其中所述的外部来源并非为微生物体。在本专利技术的另一个方面中，提供了用于制备发酵终产物的方法，其包括将碳质生物质与(a)水解和发酵所述的生物质的微生物体接触；以及(b)单一酶的外部来源，其中所述的酶能够增加所述的水解，并且可以使所述的水解和发酵进行足够的时间，从而制备发酵终产物，其中所述的一种或多种酶为纤维素酶，并且其中所述的外部来源并非为微生物体。在本专利技术的另一个方面中，提供了用于制备发酵终产物的方法，其包括将碳质生物质与(a)水解和发酵所述的生物质的微生物体接触；以及(b) —种或多种酶的外部来源， 其中所述的酶能够增加所述的水解，并且可以使所述的水解和发酵进行足够的时间，从而5制备发酵终产物，其中所述的一种或多种酶包括纤维素酶，并且其中所述的纤维素酶和所述的微生物体协同作用从而增加水解。在本专利技术的另一个方面中，提供了用于制备发酵终产物的方法，其包括将碳质生物质与(a)水解和发酵所述的生物质的重组微生物体接触；以及(b) —种或多种酶的外部来源，其中所述的酶能够增加所述的水解，并且可以使所述的水解和发酵进行足够的时间， 从而制备发酵终产物。可以实施上述方法中的任意一种方法，其中接触为在大规模的发酵罐中进行，其中所述的发酵罐适于提供用于将一种或多种碳水化合物发酵形成发酵终产物的合适的条件。此外，可以实施上述方法中的任意一种方法，其中所述的微生物体能够直接发酵C5和 C6碳水化合物。有用的微生物体包括细菌、梭菌属菌种、Clostridium phytofermentans或 Clostridium, sp. Q. D0此外，所述的微生物体可以为非重组的或重组的。如果是重组的，则所述的微生物体可以包括能够增强一种或多种纤维素酶的活性的一种或多种异源多核苷酸、或者编码内源纤维素酶的一个或多个拷贝的一种或多种多核苷酸。在另一个实施方案中，在上文所述方法的任意一种方法中，所述的生物质可以包括玉米浆固体、玉米浆、麦芽糖浆、木聚糖、纤维素、半纤维素、果糖、葡萄糖、甘露糖、鼠李糖或木糖。在另一个实施方案中，在上文所述方法的任意一种方法中，所述的生物质可以包括市政废物、树木、植物材料、植物材料提取物、天然或合成的聚合物、或者它们的组合。此外， 所述的植物材料可以为柳枝稷、甘蔗渣、玉米秸或杨木。在另一个实施方案中，上述方法的任意一种方法的发酵终产物为醇。此外，上述方法的任意一种方法的发酵终产物可以为乙醇、乳酸、乙酸或甲酸。此外，还可以实施上述方法中的任意一种方法，其中所述的微生物体能够吸收一种或多种络合的碳水化合物。此外，这些方法还包括这样的生物质，生物质包括与碳水化合物单体相比具有更高浓度的碳水化合物寡聚体。在本专利技术的另一个方面中，在本专利技术的方法中使用的多核苷酸包括以下序列的全部或部分SEQ ID NO :1, SEQ ID NO :2，SEQ ID NO :5，SEQID NO :8，SEQ ID NO :11，SEQ ID NO 14, SEQ ID NO :18，SEQ ID NO :32，或者编码一种或多种酶的一种或多种多核苷酸，其中所述的酶选自Cphy_3202，Cphy_2058, Cphy_1163, Cphy_3367, Cphy_1100, Cphy_1510, Cphy_3368 和 Cphy_2128。此外，本专利技术的方法还包括这样的实施方案，其中外部来源的一种或多种酶的量为大约0. 4至大约15滤纸酶活单位(FPU) /克纤维素，或者其中纤维素酶的量为大约0. 4 至大约15滤纸酶活单位(FPU) /克纤维素，或者其中增强的水解活性与足以提供活性为大约0. 4至大约15滤纸酶活单位(FPU)/克纤维素的纤维素酶的加入量相当。在另一个实施方案中，本专利技术的方法提供了得到比碳水化合物单体更高浓度的纤维二糖和/或更大的寡聚体的水解。碳水化合物单体可以包括木糖和阿拉伯糖。在另一个实施方案中，可以使用经过碱处理为前提条件的生物质来实施本专利技术的方法。在本专利技术的另一个方面中，在本专利技术的方法过程中用于水解和发酵的重组微生物体制备出通过变体编码的一个或多个水解酶，其中所述的变体具有与选自SEQ ID NO 1，SEQ ID NO 2, SEQ ID NO -.5, SEQ ID NO :8，SEQ ID NO :11, SEQ ID NO :14 或它们的组合中的序列相比达到70%或更高的一致性的多核苷酸序列。在本专利技术的另一个方面中，用于制备发酵终产物的产物可以包括(a)碳质生物质；(b)水解和发酵生物质的微生物体；以及(c)能够增强水解的一种或多种酶的外部来源，其中所述的一种或多种酶不包括木聚糖酶、半纤维素酶、葡聚糖酶或葡萄糖苷酶，并且其中所述的外部来源并非为所述的微生物体。在本专利技术的另一个方面中，提供了用于制备发酵终产物的产物，该产物包括(a) 碳质生物质；(b)水解和发酵生物质的微生物体；以及(c)能够增强水解的单一的酶的外部来源，其中所述的一种或多种酶为纤维素酶。在本专利技术的另一个方面中，提供了用于制备发酵终产物的产物，该产物包括(a) 碳质生物质；(b)水解和发酵生物质的微生物体；以及(c)能够增强水解的一种或多种酶的外部来源，其中所述的一种或多种酶包括纤维素酶，并且其中所述的纤维素酶和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：W·G·莱图夫，M·施马利施，K·黄，M·A·阿里，
申请(专利权)人：奎特罗斯公司，
类型：发明
国别省市：