专利名称：木质纤维素材料在亚硫酸盐、连二亚硫酸盐和/或二硫苏糖醇存在下的酶水解的制作方法
技术领域：
本发明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。
背景技术：
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。
发明内容
本发明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。本发明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。
本发明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，本发明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。在本发明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。本发明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。
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。
具体实施例方式本发明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，而根据本发明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。本发明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和两类多糖(纤维素和半纤维素)组成。在木质纤维素的糖化中，多糖水解成糖，包括二糖和单糖。如在本文中使用的，水解指使木质纤维素材料经历水解条件，使得游离糖在水解产物中对于进一步处理例如发酵变得易使用的(accessible)。游离糖在制造所需产物如醇、优选乙醇中是有用的。在本发明的方法中，使木质纤维素材料经历预处理，其中半纤维素被降解，并且使纤维素对于水解纤维素的酶或酸水解是愈加易使用的。预处理木质纤维素材料是指使木质纤维素材料经历使得纤维素在随后的水解过程中变得更易使用的条件。预处理可以包括一种或多种本领域技术人员已知的预处理方法。作为实例，可在升高的温度下用酸、典型地稀释的无机酸如硫酸或碱进行预处理。预处理可以包括浸溃，其指用浸溃流体浸溃纤维素材料，随后进行加热。在酸预处理的情况中，浸溃流体可是酸溶液如无机酸溶液。浸溃也可以用气体如SO2气体或CO2气体，或用气体与液体的组合以获得例如亚硫酸或碳酸而进行。升高的温度可通过汽蒸实现，所述汽蒸是用于将气体从纤维素生物质排出以促进纤维素水解的方法。汽蒸是预处理例如木质纤维生物质的众所周知的方法。作为另一实例，预处理可包括蒸汽爆发，其是组合蒸汽、快速的压力释放和水解以使纤维素纤维断裂的工艺。根据预处理类型，在随后的 酶水解之前中和经预处理的木质纤维素材料可是期望的。例如，经预处理的木质纤维素材料可通过缓冲剂或添加NaOH或氨进行中和。同样，可使用CaOH2。
优选的预处理包括在升高的温度例如120_220°C的范围下使木质纤维素材料经受硫酸、亚硫酸或二氧化硫，典型地进行1-60分钟。该预处理提供经预处理的木质纤维素材料的浆料，其中半纤维素被降解，并且使纤维素对于水解纤维素的酶或酸水解是愈加易使用的。浆料的悬浮固体含量典型地在5-40%(w/v)Jn8-30%(w/v)Jni2-20%(w/v)的范围内。本发明基于以下观测:浆料具有酶水解抑制性能，并且这些抑制性能存在于该浆料的液体级分中。可在木质纤维原料预处理之后将获得的浆料的液体和固体级分分离，并且在无液体级分存在下进行酶水解。然而，为了实际目的和总体工艺效率和经济性，期望在随后的酶水解过程中使用经预处理的木质纤维素材料的全部浆料。在预处理后，使木质纤维素材料经历酶水解。酶水解指被至少一种酶催化的水解反应。所述至少一种酶可是至少一种糖化酶，其指可将纤维素生物质转化或水解成可发酵糖如单糖和/或二糖的至少一种酶。这样的糖化酶可是糖苷酶，其水解多糖。糖苷酶的实例包括纤维素水解糖苷酶，如纤维素酶、内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶和β -葡糖苷酶；半纤维素水解糖苷酶，如木聚糖酶、木聚糖内切酶、木聚糖外切酶、β -木糖苷酶、阿拉伯木聚糖酶、甘露聚糖酶、半乳聚糖酶、果胶酶和葡萄糖醛酸酶；和淀粉水解糖苷酶，如淀粉酶、α -淀粉酶、β -淀粉酶、葡糖淀粉酶、α -葡糖苷酶和异淀粉酶；或在EC3.2.1.X如EC3.2.1.4中找到的酶的组中的任何酶，其中EC是酶学委员会(EnzymeCommission)号。在一个实施方式中，所述至少一种酶来源于包括Hypocreajecorina (Trichoderma reseei)的丝状真菌。现在令人惊讶地意识到:在酶水解中包含还原剂使得可在经预处理的木质纤维素材料的浆料或其液体级分中获得更有效的酶糖化过程。因此，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可通过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而降低。
·
在本发明的方法中，经预处理的木质纤维素材料的浆料或其液体级分随后在至少一种还原剂的存在下经历酶水解。该步骤提供经糖化的木质纤维素材料，例如单和二糖，其可以被发酵，或用作生产所需目标化合物的基质。液体级分可以本领域技术人员已知的各种方式，例如通过允许固体沉淀并且将液体级分倾析、通过离心、通过过滤或这些方法的结合，从经预处理的木质纤维素材料的浆料中分离。液体级分的悬浮固体含量典型地低于1.0%(w/v)，如低于0.5%(w/v)，如低于0.l%(w/v)。在一个实施方式中，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的液体级分。注意:虽然纤维素酶通常对固相材料起作用，但纤维二糖酶在液相中是活性的。因此，在一个实施方式中，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的液体级分，并且然后在所述至少一种还原剂的存在下通过纤维二糖酶使液体级分经历酶水解。实际上，避免对于经预处理的木质纤维素材料的不同部分的分离程序和单独的处理是方便的。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。然后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。如以下实施例中所示，向经预处理的木质纤维素材料(其经历酶水解)中添加至少一种还原剂的有益影响在至少两方面是令人惊讶的:首先，观察到在其中液相由含水柠檬酸盐缓冲剂组成的实验中添加还原剂对纤维素的酶水解具有消极影响，但在经预处理的木质纤维素材料的浆料中或在其液体部分存在下具有积极影响。不希望局限于任何具体的理论，该结果表明所述还原剂通过保护酶不受在预处理液体中存在的化合物而起作用。第二，不管二氧化硫/亚硫酸盐是否被用于预处理过程中，在预处理之后添加还原剂对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是有益的。“还原剂”指能使其它物质还原而其本身被氧化的化学试剂，即能在氧化还原反应中给电子的化学试剂。还原剂与发酵生物如酵母是相容的。在优选实施方式中，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。在一个优选实施方式中，所述至少一种还原剂包括硫。作为实例，所述至少一种还原剂可选自连二亚硫酸盐(根)、亚硫酸盐(根)和二硫苏糖醇。这些还原剂已经显示适用于降低酶水解的抑制，如本公开内容的实施例所示。连二亚硫酸根和亚硫酸根(在用于酶糖化的PH下的亚硫酸氢根)是硫氧阴离子。来源于二氧化硫气体或添加的盐的亚硫酸根(S032_)用 在若干包括木质纤维素基质的预处理的大规模工业过程中。连二亚硫酸根(S2O42O是在纸浆和纸工业中用于还原性的漂白和在纺织工业用作染色工艺中的还原剂的工业化学品。因此，亚硫酸根和连二亚硫酸根两者均可大量获得。进一步，理解:还原剂可以包括盐形式的亚硫酸根和/或连二亚硫酸根，即与不同阳离子络合。实例包括Na2S03、NaHS03、KHSO3和Na2S204。二硫苏糖醇(DTT)(也称为Cleland试剂)表示巯基化合物。考虑到已知DTT有效减少蛋白质中二硫键，其在本文中是令人感兴趣的。因此，还原剂如DTT由于使具有二硫桥的蛋白质不稳定而试验性地具有不利影响。作为实例，还原剂可是连二亚硫酸盐，并且连二亚硫酸盐可以使得酶水解过程中的连二亚硫酸盐的浓度高于ImM、如高于5mM，或在l_30mM、如5_25mM、如7.5_20mM的范围内的量添加。作为进一步实例，还原剂可以是亚硫酸盐，并且亚硫酸盐可以使得酶水解过程中的亚硫酸盐的浓度高于ImM、如高于5mM，或在l_30mM、如5_25mM、如7.5-20mM的范围内的量添加。作为又一实例，还原剂可以是二硫苏糖醇，并且二硫苏糖醇可以使得酶水解过程中的二硫苏糖醇的浓度高于ImM、如高于5mM，或在l_30mM、如5_25mM、如7.5_20mM的范围内的量添加。如本公开内容的实施例所示，连二亚硫酸盐、亚硫酸盐和二硫苏糖醇的这些浓度已经分别显示适用于降低酶水解的抑制。然而，添加超过IOOmM的亚硫酸盐对随后的发酵过程可为不利的。因此，实现降低酶水解抑制性能所需要的还原剂的量相对低，并且来自本公开内容的实施例的结果显示:还原剂的这样的量允许生产高水平的糖。可以用作还原剂的其它化合物包括硫代硫酸盐(S2 032_)如Na2S2O3.5Η20和Na2S203、碱分解的糖、抗坏血酸、半胱氨酸、二乙醇胺、三乙醇胺和还原的谷胱甘肽。硫氧阴离子，如亚硫酸根和连二亚硫酸根，也可将木质纤维素水解产物的发酵能力有效地改善到给予与基于合成糖溶液的参比发酵所获得的类似的发酵产物的产率的水平。硫氧阴离子用于改善预处理和发酵能力的有效性使本文提出的增加酶水解效率的方法从工业角度看甚至更有吸引力，因为相同的化学品可用于所述工艺的不同部分中的不同目的。如上所述，本方法提供经糖化的木质纤维素材料，例如单和二糖，其可以被发酵，或用作生产所需目标化合物的基质。可将这些糖在各种化学和生化(例如酶催化的)方法中用作用于生产所需的目标化合物的基质。举例来说，所述糖可用于热化学法以生产乙酰丙酸，其转而是合成聚合物、塑料和药物的中间体。它还是其它化学商品如甲基四氢呋喃、戊内酯和乙酰丙酸乙酯的工业生产中的前体。根据一个实施方式，所述方法还包括如下步骤: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。如果在酶水解之前将已经液体级分从经预处理的木质纤维素材料的浆料中分离，进一步将该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可用单独的液体级分进行。或者，液体级分可与其来源于的原始浆料组合，该浆料也已经经历酶水解，然后进行进一步的使用。本方法还提供在从木质纤维素水解产物制造发酵产物中获得木质纤维素的更有效的糖化的方法。本发明发酵产物的实例包括醇、酸、烷烃、烯烃、芳族化合物、醛、酮、生物聚合物、蛋白质、肽、氨基酸、维生素、抗生素和其它药物。在一个实施方式中，该发酵产物选自乙醇、丁醇和丁二酸。优选的发酵产物是乙醇。因此，本发明的方法还提供从木质纤维素材料有效生产燃料如乙醇和其它化学品。根据一个实施方式，所述方法用于在从木质纤维素材料生产发酵产物中改善木质纤维素的糖化，并且进一步包括使经预处理和经酶水解的木质纤维素材料经历发酵的步骤。如果在酶水解之前已经将液体级分从经预处理的木质纤维素材料的浆料中分离，该经预处理和经酶水解的木质纤维素材料的进一步的发酵可用单独的液体级分进行。任选地，使经发酵的液体级分随后返回到原始的浆料，并且促进单糖从浆料的固体中释放(liberation)。或者，可将液体级分与原始浆料组合，该浆料也已经经历酶水解，然后进行发酵。经预处理的和经酶水解的木质纤维素材料的发酵可通过发酵生物进行，所述发酵生物指能将糖例如单或二糖发酵成发酵产物的生物。发酵生物可是至少一种真核或原核微生物如细菌和/或酵母。能将糖发酵成其它化学化合物的细菌和酵母的实例是本领域技术人员已知的。来自酵母属(Saccharomyces)、毕赤酵母属(Pichia)和假丝酵母属(Candida)的酵母可用可作发酵生物。发酵生物可例如为野生型、突变或重组酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。使用用于生产发酵产物的酿酒酵母(S.cerevisiae)是有利的，因为酿酒酵母(S.cerevisiae)相对于工业发酵是沿用已久的，并且提供高的产物产率。在一个实施方式中，发酵是经预处理的木质纤维素材料的同时糖化和发酵(SSF)。SSF工艺指其中酶水解和发酵在发酵罐中同时进行的工艺。因此，在SSF工艺中，可发酵的糖通过经预处理的木质纤维素材料的酶水解在发酵罐中直接制备，并且将所得的糖转化为发酵产物。进一步，发酵可是合并的生物工艺(CBP)，其中转化单糖的生物催化剂还产生使经预处理的木质纤维素材料水解的酶。在另一实施方式中，经历发酵的水解产物在 与发酵步骤分开的步骤中从经预处理的木质纤维素材料的酶水解获得。因此，酶水解和发酵可以两个分开的工艺步骤进行(分开的水解和发酵，SHF)。如果发酵反应和酶促反应具有不同的最佳的温度，这可例如是有利的。作为实例，在酶水解过程中的温度可维持高于发酵过程中的温度，因此促进嗜热酶的使用。虽然酶水解通常在发酵步骤之前进行，注意:可使发酵材料或其部分例如液体级分返回到原始浆料，并且促进单糖从浆料中的固体释放，其可随后经历发酵。根据第二方面，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，所述至少一种还原剂特别地对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是有用的。如上所述，所述至少一种还原剂优选地选自硫氧阴离子、巯基试剂、氢化物和氧化还原酶，如亚硫酸盐、连二亚硫酸盐和二硫苏糖醇。用以下非限制性实施例举例说明本发明。实施例实施例1-预处理来自云杉的木质纤维素材料挪威云杉(Picea abies)的剥皮(unbarked)木屑的预处理通过在203°C的温度下在30升反应器中用二氧化硫以连续模式处理5分钟而进行。每40公斤木屑使用Ikg 二氧化硫。在预处理之后，该浆料的PH是2，并且干物质含量为16%。将经预处理的材料的浆料冷却到室温，并且在4°C下存储直至进一步使用。在包含于反应混合物以前，利用5M的NaOH溶液将浆料的pH调节到5.2，并且用水稀释该浆料，以获得所需的纤维素基质浓度。经预处理的云杉的液体级分，下文被称为预处理液体，通过过滤获得。在预处理液体中的单糖、乙酸和呋喃醛的浓度是:22.7g/l甘露糖、18.4g/l葡萄糖、11.3g/l木糖、
5.6g/l半乳糖、3.6g/l阿拉伯糖、5.6g/l乙酸、3.6g/15_羟甲基糠醛(HMF)和2.lg/Ι糠醛。在包含于反应混合物中前，利用5M的NaOH溶液将经预处理的液体的pH调节到5.2。经预处理的云杉木材的滤饼通过浆料的过滤并且用4-5体积的蒸馏水洗涤固体级分而获得。然后将得到的滤饼在炉中在70°C干燥过夜，通过使用IKA All基础(basic)分析研磨机(IKA，Staufen，德国)进行研磨，并且在室温下存储直至使用。滤饼的干物质含量利用湿度分析器(MJ33, Mettler Toledo,瑞士)进行分析。实施例2-微晶纤维素的酶糖化水解实验在IOOml装备有棉塞并且包含具有25g的总质量的反应混合物的E-烧瓶中进行。所述混合物包含:反应介质，实施例1的预处理液体或0.05M朽1檬酸盐缓冲溶液，pH5.2 ；10%(w/w)微晶纤维素 Avicel PHlOl (Fluka, BuchsJgi);和由等量 Celluclastl.5L 和 Novozymel88 (两者均来自 Sigma-Aldrich, St.Louis, MO,USA)组成的2%(w/w)酶混合物。所述酶制剂(preparation)的规定活性(activity)为Celluclastl.5L, 700内切葡聚糖酶单元(EGU) / g ；Novozymel88, 250纤维二糖酶单元(CBU)/g。一些混合物还包含以下还原剂(所有为试剂级别)中的一种:连二亚硫酸钠(Na2S2O4) (Merck, Darmstadt,德国)、亚硫酸钠(Na2SO3) (Merck)和二硫苏糖醇(DTT)(Sigma-Aldrich),其添加到最终浓度为15mM。该E-烧瓶在45 °C下在设置为170rpm的定轨振荡器(Ecotron培养箱振荡器，Infors，BottmingenJi^i)中培养 120 小时。在水解过程中，在 0、6、12、18、24、36、48、72、96、和120小时之后收集100 μ I样品。在水解开始和完成之后(即在O和120小时)，也取
1.5ml样品。将样品在冰上冷冻，并且在14100g下离心5分钟。收集上清液并且使用葡萄糖计(Glucometer Elite XL, Bayer AG, Leverkusen,德国)分析它们的葡萄糖浓度。所选样品的糖含量分析还用离子色谱法(IC)和高效液相色谱法(HPLC)进行。具有令人满意的精度但低的准确性的葡萄糖计数值利用通过葡萄糖的色谱测定获得的数据进行校正。不同的还原剂对Avicel的酶糖化的影响表示在表I和图1中。图1表示在120小时之后不同的还原剂(15mM)对Avicel的糖化的影响,其中PT液体表示预处理液体,并且误差条表示标准偏差。
权利要求
1.用于在木质纤维素材料的糖化中改进酶水解的方法，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的存在下经历酶水解。
2.根据权利要求I的方法，其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；并且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。
3.根据权利要求I或2的方法，其中所述方法用于从木质纤维素材料生产一种或多种所需目标化合物，并且还包括如下步骤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所述目标化合物的基质。
4.根据权利要求3的方法，其中所述一种或多种目标化合物是发酵产物，并且利用所述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。
5.根据权利要求4的方法，其中酶水解步骤与发酵步骤分开进行。
6.根据权利要求4的方法，其中酶水解是和发酵在单一步骤中同时进行。
7.根据权利要求4-6中任一项的方法，其中所述发酵产物包括选自乙醇、丁醇和丁二酸的发酵产物。
8.根据权利要求7的方法，其中所述发酵产物是乙醇。
9.根据权利要求3的方法，其中所述目标化合物是乙酰丙酸。
10.根据在前权利要求中任一项的方法，其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。
11.根据权利要求10的方法，其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。
12.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用途。
13.根据权利要求12的用途，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。
14.根据权利要求12或13的用途，其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。
15.根据权利要求14的用途，其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。
全文摘要
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。
文档编号C12P19/02GK103237896SQ201080070532
公开日2013年8月7日 申请日期2010年10月6日 优先权日2010年10月6日
发明者B.奥里克森, L.琼森, V.P.苏德哈姆 申请人:瑞典乙醇化工技术有限公司