用于从含木素纤维素材料产生发酵产物的方法技术

本发明专利技术涉及用于从含木素纤维素材料产生发酵产物的方法，其包括将经酸预处理的含木素纤维素材料和经碱预处理的含木素纤维素材料混合，水解和发酵；涉及用于将含木素纤维素材料降解或转化为包含单糖和寡糖的水解物的方法，其包括将经酸预处理的含木素纤维素材料和经碱预处理的含木素纤维素材料混合，和水解；涉及用于处理含木素纤维素材料的方法，其包括将经酸预处理的含木素纤维素材料和经碱预处理的含木素纤维素材料混合。本发明专利技术进一步涉及根据本发明专利技术用于产生发酵产物的方法制备的发酵产物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于从含木素纤维素材料产生发酵产物的方法
公开了用于从含木素纤维素材料产生发酵产物的方法。专利技术背景含木素纤维素材料，或生物质，可用于产生可发酵的糖，所述糖接着可用于产生发酵产物如可再生的燃料和化学品。含木素纤维素材料是纤维素纤维包裹于木质素和半纤维素鞘中的复合结构。从含木素纤维素材料产生发酵产物包括预处理、水解和发酵含木素纤维素材料。木素纤维素的结构并不直接易受(accessible)酶水解。因此，预处理所述含木素纤维素材料以打断木质素封闭(seal)并破坏纤维素的晶体结构，这可导致半纤维素级分的溶解和糖化。然后可通过酶法例如通过纤维素分解酶来水解纤维素级分，其中纤维素分解酶将糖聚合物降解为可发酵的糖。然后通过发酵生物将这些可发酵的糖转化为所需的发酵产物，所述产物可任选地通过例如蒸馏来回收。从含木素纤维素材料产生发酵产物目前非常昂贵。因此，存在对于提供其它的从含木素纤维素材料产生发酵产物的工艺的需要。
技术实现思路
本专利技术涉及用于从含木素纤维素材料产生发酵产物的方法，其包括将经酸预处理的含木素纤维素材料和经碱预处理的含木素纤维素材料混合，水解(糖化)和发酵；涉及用于将含木素纤维素材料降解或转化为包含单糖和寡糖的水解物的方法，其包括将经酸预处理的含木素纤维素材料和经碱预处理的含木素纤维素材料混合，和水解；涉及用于处理含木素纤维素材料的方法，其包括将经酸预处理的含木素纤维素材料和经碱预处理的含木素纤维素材料混合。本专利技术进一步涉及根据本专利技术用于产生发酵产物的方法制备的发酵产物。在一个方面，本专利技术涉及用于从含木素纤维素材料产生发酵产物的方法，其包括：(a)用酸性试剂预处理含木素纤维素材料以获得经酸预处理的含木素纤维素材料，和用碱性试剂预处理含木素纤维素材料以获得经碱预处理的含木素纤维素材料；(b)将经酸预处理的含木素纤维素材料与经碱预处理的含木素纤维素材料混合；(c)用酶组合物水解混合的含木素纤维素材料；和(d)添加发酵生物以产生发酵产物。在一个方面，本专利技术涉及用于将含木素纤维素材料降解或转化为包含单糖和寡糖的水解物的方法，其包括：(a)用酸性试剂预处理含木素纤维素材料以获得经酸预处理的含木素纤维素材料，和用碱性试剂预处理含木素纤维素材料以获得经碱预处理的含木素纤维素材料；(b)将经酸预处理的含木素纤维素材料与经碱预处理的含木素纤维素材料混合；和(c)对混合的含木素纤维素材料进行至少部分水解以获得包含单糖和/或寡糖的水解物。在一个方面，本专利技术涉及用于处理含木素纤维素材料的方法，其包括：(a)用酸性试剂预处理含木素纤维素材料以获得经酸预处理的含木素纤维素材料，和用碱性试剂预处理含木素纤维素材料以获得经碱预处理的含木素纤维素材料；和(b)将经酸预处理的含木素纤维素材料与经碱预处理的含木素纤维素材料混合。在一个方面，本专利技术涉及根据本专利技术用于产生发酵产物的方法制备的发酵产物。在用酸性预处理的常规方法中，在水解之前添加碱性试剂如氢氧化钠以中和经酸预处理的含木素纤维素材料；且在用碱性预处理的常规方法中，在水解之前添加酸如硫酸以中和经碱预处理的含木素纤维素材料。但是在本专利技术中，通过将经酸预处理的含木素纤维素材料和经碱预处理的含木素纤维素材料混合，在水解之前无需向经酸预处理的含木素纤维素材料和/或经碱预处理的含木素纤维素材料添加其它化学品。通过本专利技术的方法，改善了水解和/或发酵。混合的经预处理的含木素纤维素材料的葡萄糖转化相当于经酸预处理的含木素纤维素材料，并远好于经碱预处理的含木素纤维素材料。混合的经预处理的含木素纤维素材料的木糖转化在所有经测试的经预处理的含木素纤维素材料中是最佳的。混合的经预处理的含木素纤维素材料的最终乙醇产率亦好于经酸预处理的含木素纤维素材料。混合的经预处理的含木素纤维素材料的葡萄糖转化甚至好于经NREL预处理的含木素纤维素材料和在最佳条件下通过酸预处理的含木素纤维素材料。不拘于任何具体理论，但认为在混合的经预处理的含木素纤维素材料中，与在经酸预处理的含木素纤维素材料或经碱预处理的含木素纤维素材料中相比，减少了通过预处理和中和产生的副产物例如硫酸盐的含量。通过本专利技术的方法，可节省处理废水的成本。在常规方法中，在所述酸预处理或碱预处理之后使用洗涤(例如通过水)调整pH或减少水解和/或发酵的抑制剂。因为产生了大量废水，所以存在处理废水的需要。但在本专利技术的一个优选方法中，通过将经酸预处理的含木素纤维素材料和经碱预处理的含木素纤维素材料混合，无需洗涤经预处理的含木素纤维素材料。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WhatmanNo.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。就本专利技术而言，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%不溶性固形物，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-β-D-糖苷键、混合的β-1,3葡聚糖例如谷类β-D-葡聚糖或木葡聚糖和含有纤维素组分的其它植物材料中的β-1,4键的内水解(endohydrolysis)。内切葡聚糖酶活性可通过测量底物粘度的减少或由还原糖测定法(Zhang等,2006,BiotechnologyAdvances24:452-481)确定的还原端增加来确定。就本专利技术而言，根据Ghose,1987,PureandAppl.Chem.59:257-268的方法，在pH5，40℃，使用羧甲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.12.10 CN PCT/CN2010/0796591.一种用于从含木素纤维素材料产生发酵产物的方法，其包括：(a)用酸性试剂预处理含木素纤维素材料破坏植物细胞壁的纤维素材料组分以获得经酸预处理的含木素纤维素材料，和用碱性试剂预处理含木素纤维素材料破坏植物细胞壁的纤维素材料组分以获得经碱预处理的含木素纤维素材料；(b)将经酸预处理的含木素纤维素材料与经碱预处理的含木素纤维素材料混合；(c)用酶组合物水解混合的含木素纤维素材料；和(d)添加发酵生物以产生发酵产物。2.一种用于将含木素纤维素材料降解或转化为包含单糖和寡糖的水解物的方法，其包括：(a)用酸性试剂预处理含木素纤维素材料破坏植物细胞壁的纤维素材料组分以获得经酸预处理的含木素纤维素材料，和用碱性试剂预处理含木素纤维素材料破坏植物细胞壁的纤维素材料组分以获得经碱预处理的含木素纤维素材料；(b)将经酸预处理的含木素纤维素材料与经碱预处理的含木素纤维素材料混合；和(c)对混合的含木素纤维素材料进行至少部分酶水解以获得包含单糖和/或寡糖的水解物。3.权利要求1或2的方法，其中用酸性试剂对含木素纤维素材料的预处理包括用酸性试剂浸泡所述含木素纤维素材料。4.权利要求3的方法，其中用酸性试剂对含木素纤维素材料的预处理包括用酸性试剂浸泡所述含木素纤维素材料和对所述含木素纤维素材料进行蒸汽爆炸。5.权利要求1或2的方法，其中所述酸性试剂选自下组：氢氯酸、磷酸、硫酸、亚硫酸、碳酸、甲酸、乙酸、柠檬酸、酒石酸、葡糖醛酸、半乳糖醛酸、琥珀酸、氯化氢、磷酸酐、二氧化硫、二氧化碳和/或其组合。6.权利要求1或2的方法，其中水溶液特别是硫酸中酸性试剂的浓度为0.05-10％(w/w)。7.权利要求6的方法，其中水溶液特别是硫酸中酸性试剂的浓度为0.1-5％(w/w)。8.权利要求6的方法，其中水溶液特别是硫酸中酸性试剂的浓度为0.3-2.5％(w/w)。9.权利要求1或2的方法，其中对于用酸性试剂的预处理，含木素纤维素材料的总固体为1-80％(w/w)。10.权利要求9的方法，其中对于用酸性试剂的预处理，含木素纤维素材料的总固体为5-50％(w/w)。11.权利要求9的方法，其中对于用酸性试剂的预处理，含木素纤维素材料的总固体为8-30％(w/w)。12.权利要求1或2的方法，其中用酸性试剂对含木素纤维素材料的预处理进行1分钟至300分钟，和/或在130℃至270℃的温度进行。13.权利要求12的方法，其中用酸性实际对含木素纤维素材料的预处理进行30分钟至250分钟。14.权利要求12的方法，其中用酸性实际对含木素纤维素材料的预处理进行60分钟至150分钟。15.权利要求12的方法，其中用酸性实际对含木素纤维素材料的预处理在150℃至230℃的温度进行。16.权利要求15的方法，其中用酸性实际对含木素纤维素材料的预处理在160℃至200℃的温度进行。17.权利要求1或2的方法，其中用碱性试剂对含木素纤维素材料的预处理包括用碱性试剂浸泡所述含木素纤维素材料。18.权利要求17的方法，其中所述碱性试剂选自下组：氢氧化钙(Ca(OH)2)，氧化钙(CaO)，氨(NH3)，氢氧化钠(NaOH)，碳酸钠(NaCO3)，氢氧化钾(KOH)，尿素，和/或其组合。19.权利要求1或2的方法，其中水溶液特别是硫酸中碱性试...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄鸿志，王云，陈晔，徐丰，任海彧，
申请(专利权)人：诺维信公司，中粮集团有限公司，中国石油化工股份有限公司，
类型：
国别省市：