提供在木质纤维素材料的糖化中改善酶水解的方法。该方法包括：预处理木质纤维素材料以获得经预处理的木质纤维素材料的浆料；向经预处理的木质纤维素材料的浆料或其液体级分添加至少一种还原剂以降低经预处理的木质纤维素材料的浆料或其液体级分的酶水解抑制性质；和使经预处理的木质纤维素材料的浆料或其液体级分在至少一种还原剂的存在下经历酶水解。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在预处理的木质纤维素材料的糖化中改善酶水解的方法。该方法提供在制造各种目标化合物中作为基质(substrate)有用的糖。该方法尤其在从木质纤维素材料制造发酵产物如乙醇中是有用的。
技术介绍
从可再生资源生产商品的生物精炼提供对于基于减少的石油供应的油精炼的替代，并且允许向改善的能源安全性的前进。来自林业和农业的木质纤维素材料作为原料是有吸引力的，因为它们充裕、相对便宜并且不用于食物。木质纤维素主要由木质素和两类多糖(纤维素和半纤维素)组成。多糖可水解成糖并且在基于生物催化剂如工业上重要的面包酵母(酿酒酵母)的工艺中转变为多种发酵产物、如生物醇。预处理典型地在纤维素的水解之前，其中将半纤维素降解，并且使纤维素对于水解纤维素的酶或酸水解愈加易使用(accessible)。木质纤维素材料的酶水解被认为是从纤维素获得高产率葡萄糖的最有前途的方法。通过利用酶水解，水解和发酵可在同时的糖化和发酵(SSF)方法或在合并的(consolidated)生物方法(CBP)中同时进行。或者，可以使用分开的水解和发酵(SHF)，即还可包括该纤维素的基于酶的水解的方法配置。为了从木质纤维基质获得高产率的糖，稀酸水解预处理和/或使用酸催化剂的蒸汽预处理被认为是合适的预处理方法。而且，在将木质纤维素生物质转化为发酵产物如纤维素乙醇的工业过程中，预处理之后获得的全部浆料将可能以高固体浓度使用。然而，已知预处理液体抑制酶水解。 以前，已经考虑添加表面活性剂用于改善纤维素基质的酶糖化。表面活性剂可能防止酶与复杂木质纤维基质如预处理的木材的非生产性连接(结合，binding)。然而，向用于生产产率敏感的低附加值产物如液体生物燃料的反应混合物中添加表面活性剂的经济效益具有争议。酶的添加构成从木质纤维素材料生产产物的方法的总成本的相当大的部分。酶的成本例如被认为是将木质纤维素转化为液体生物燃料的工业实践中的主要障碍之一。因此，希望改善木质纤维素材料的酶水解的效率，例如希望从一定酶剂量和时间期间获得更多的糖，或希望在相同的时间期间从较少的酶剂量获得相同量的糖。还希望实现用一定酶剂量在较短的时间期间内获得一定量的糖，因为这增加生产能力，并且由此允许改善产量和/或减少投资成本。改善纤维素的酶水解的效率可明显有助于基于源自木质纤维素的糖的产品的商业化。
技术实现思路
本专利技术的目的是改善在从木质纤维素材料生产糖和下游产物的方法中的效率。本专利技术的目的还在于改善在木质纤维素材料的糖化中的酶水解的效率。本专利技术的一个目的是增加在木质纤维素材料的糖化中的生产能力。进一步目的是在预处理的液体存在下改善在木质纤维素材料的糖化中的酶水解。对于本领域技术人员将从以下公开内容明白的这些或其它目的，本专利技术根据第一方面提供用于改善木质纤维素材料的糖化中的酶水解的方法，所述方法包括:预处理所述木质纤维素材料以获得经预处理的木质纤维素材料的浆料；向经预处理的木质纤维素材料的浆料或其液体级分(部分，fraction)添加至少一种还原剂，以降低经预处理的木质纤维素材料的浆料或其液体级分的酶水解抑制性能；和使经预处理的木质纤维素材料的浆料或其液体级分在所述至少一种还原剂存在下经历酶水解。在优选实施方式中，将所述至少一种还原剂添加到经预处理的木质纤维素材料的浆料中；和使经预处理的木质纤维素材料的浆料在所述至少一种还原剂的存在下经历酶水解。在一个优选实施方式中，所述方法用于从木质纤维素材料生产一种或多种所需的目标化合物，并且还包括将经预处理的和经酶水解的木质纤维素材料用作用于生产目标化合物的基质的步骤。在一些优选实施方式 中，所述一种或多种所需de目标化合物是发酵产物，并且利用经预处理的和经酶水解的木质纤维素材料的步骤包括使经预处理的和经酶水解的木质纤维素材料经历发酵。在具体的实施方式中，酶水解步骤与发酵步骤独立进行。在其它实施方式中，酶水解和发酵在单一步骤中同时进行。在一些实施方式中，所述发酵产物包括选自乙醇、丁醇和丁二酸的发酵产物，并且优选为乙醇。在本专利技术的方法的一些其它的优选实施方式中，目标化合物是乙酰丙酸。在一个优选实施方式中，所述至少一种还原剂选自硫氧阴离子(sulfuroxyanion)、巯基试剂(reagent)、氢化物和氧化还原酶。在具体的实施方式中，所述至少一种还原剂选自亚硫酸盐(亚硫酸根，sulfite)、连二亚硫酸盐(连二亚硫酸根,dithionite)和二硫苏糖醇。本专利技术根据第二方面还提供至少一种还原剂用于降低经预处理的木质纤维素材料的浆料或其液体级分的酶水解抑制性能的新用途。在优选实施方式中，所述用途用于降低经预处理的木质纤维素材料的浆料的酶水解抑制性能。在一个优选实施方式中，所述至少一种还原剂选自硫氧阴离子、巯基试剂、氢化物和氧化还原酶。在具体的实施方式中，所述至少一种还原剂选自亚硫酸盐、连二亚硫酸盐和二硫苏糖醇。附图说明图1是显示添加不同还原剂(15mM)在120小时之后对Avicel (微晶纤维素)的糖化的影响的图。图2是显示添加15mM连二亚硫酸盐对经预处理的云杉浆料的糖化的影响的图。具体实施例方式本专利技术总体上基于如下发现:通过添加还原剂可增强纤维素基质在木质纤维素预处理之后获得的液体级分的存在下的酶水解。该方法不同于已知的向预处理中添加试剂如硫酸、二氧化硫和亚硫酸盐，以使在高温下进行的预处理更有效。在预处理中添加这些试剂利用它们的酸性性能并且将木质纤维基质和其对酶水解的易感性(susceptibility)作为目标，而根据本专利技术在预处理之后添加还原剂意在将预处理液体中的酶抑制物(inhibitor)作为目标。本方法还不同于添加还原剂以获得木质纤维素水解产物的改善的发酵性能，因为后者情况中的目的是减轻抑制物对发酵生物(organism)的影响，而不是如本文中所述的抑制物对酶水解的影响。根据第一方面，提供在木质纤维素材料的糖化中改善酶水解的方法。糖化指将木质纤维素材料转化或水解成单和二糖。所述改善可包括例如，增加纤维素消耗率，增加预处理和水解过程中产生的糖的总量，增加在预处理和水解过程中在所使用的木质纤维素上的糖产率，或增加体积目标化学品的生产率，例如以(g目标化合物Xr1XtT1)测量。还可包括在水解步骤中使用更低浓度的酶或更短的时间期间维持这些参数中的一种或多种。在本公开内容的范围内，“糖”指可发酵的糖如单糖和二糖。该方法包括如下步骤:预处理所述木质纤维素材料以获得经预处理的木质纤维素材料的浆料；向经预处理的木质纤维素材料的浆料或其液体级分添加至少一种还原剂以降低经预处理的木质纤维素材料的浆料或其液体级分的酶水解抑制性能；和使经预处理的木质纤维素材料的浆料或其液体级分在至少一种还原剂的存在下经历酶水解。本专利技术的方法涉及木质纤维素材料如木屑的处理。术语木质纤维素材料包括源自木质纤维素的材料，即可从木质纤维素材料获得的材料，其包括纤维素、木质素和可能的半纤维素。源自木质纤维素的材料可例如源自木材材料或林业残余物如木屑、锯木厂或造纸厂废弃物，或农业残余物例如玉米(corn)。作为实例,源自木质纤维素的材料可是源自木材的材料或源自甘蔗渣的材料。取决于地理位置，木材或甘蔗渣可以大批量获得，使它们作为原材料是有吸引力的。木质纤维素主要由木质素本文档来自技高网...
【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：B奥里克森，L琼森，VP苏德哈姆，
申请(专利权)人：瑞典乙醇化工技术有限公司，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。