[發明專利]發酵含有寡聚糖的糖的方法

無效

• 申請號: 200580016229.3
• 申請日: 2005-03-16
• 公開（公告）號: CN101076596A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發明（設計）人: D·R·比科姆;J·L·科斯達德;D·H·里德;B·J·魯斯
• 申請（專利權）人: 自然工作有限責任公司
• 主分類號: C12P19/04
• 分類號: C12P19/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張軼東;劉玥

本發明涉及一種發酵含有大量多糖材料的單糖的方法。

發酵方法在商業上被用來大量地生產有機分子如乙醇、檸檬酸和乳酸。在那些方法中，將碳水化合物向給料到可以將其代謝得到所需要的發酵產物的微生物。一起選擇碳水化合物和微生物來使微生物可以有效地消解該碳水化合物以高產率地形成所需要的產物。為了優化產率和工藝參數或確保特定的碳水化合物被代謝，在這些方法中通常地使用基因設計的微生物變的越來越普遍。

淀粉是一種可以廣泛獲得的并且廉價的碳水化合物來源。它可以從很多種的植物來源，如谷物、小麥、水稻、大麥等中得到。許多微生物不能直接地代謝淀粉，或者代謝緩慢并且效率低。相應地，為了將淀粉分解成微生物能夠容易地發酵的單糖，通常在將淀粉加入發酵過程中之前處理淀粉。

通常地，水解淀粉來形成主要地含有葡萄糖(即，右旋糖)的混合物。然而，完全水解成葡萄糖會增加大量的成本，所以大多數商業上可獲得的葡萄糖產品傾向于含有少量的果糖和各種寡聚的多糖。不幸地，許多微生物不能代謝任何寡聚物，并且因此浪費了這些碳水化合物的價值。而且，這些寡聚物的存在使從發酵介質中回收所需要的發酵產物變得復雜。

所述的同時糖化和發酵(SSF)的方法是已知的，其中，將未水解的淀粉和酶給料在發酵過程中，該酶催化分解淀粉直到為單糖。生產單糖并且同時發酵得到所需要的產物。SSF方法存在一些缺點。在SSF方法中給料的淀粉一般地不是消過毒的。酶也不是消過毒的。于是，必須在發酵容器中進行消毒。這會消耗很多能源并且效率低。并且，當生產葡萄糖時，會使酶去活化并且降低總的生產速度。

相應地，一種使含有大量的寡聚糖的單糖原料能夠有效地發酵的改進的方法是合乎需要的。

一方面，本發明是一種發酵的方法，它使含有30g/L或更少的單糖以及約1到約10g/L的一種或多種不可發酵的寡聚糖的發酵培養液在如下物質的存在下處于發酵的條件下：(A)可以發酵單糖但不能發酵所述的不可發酵的寡聚糖的微生物和(B)有效量的至少一種活性酶，這種酶可以解聚至少一種所述的不可發酵的寡聚糖來形成可以被微生物發酵的單糖該發酵條件使得不可發酵的寡聚糖的解聚和單糖的發酵同時進行。

在第二個方面，本發明是一種在微生物的存在下使發酵基質發酵的方法，該方法包括：

(A)形成起始的發酵培養液，其包含(1)發酵基質，在該發酵基質中(a)重量為約75到約98％的是一種單糖，它能夠由所述的微生物發酵為所需要的發酵產物；和(b)重量為約2到約25％的是一種或多種寡聚糖，該寡聚糖不能被所述的微生物發酵為所需要的發酵產物，其中的起始的發酵培養液含有至少30g/L的所述單糖；

(B)在微生物存在下，發酵起始的發酵培養液，達到足以發酵單糖并且將發酵培養液中的單糖的濃度降低至低于約30g/L的狀況；

(C)然后向發酵培養液中加入有效量的至少一種活性酶，這種酶能使發酵培養液中的至少一種寡聚糖解聚來形成可以被所述的微生物發酵而形成所需要的發酵產物的單糖；

(D)并且然后使發酵培養液處于足以同時解聚至少一種寡聚糖和發酵單糖而形成所需要的發酵產物的條件下。

第三方面，本發明是一種發酵的方法，它包括在不可發酵的葡萄糖寡聚物的解聚與葡萄糖和單糖的發酵同時進行的條件下，使含有至多30g/L的葡萄糖以及約1到約10g/L的不可發酵的葡萄糖寡聚物的發酵培養液在如下物質的存在下發酵：(A)可以發酵葡萄糖但不能發酵所述的不可發酵的葡萄糖寡聚物的微生物和(B)有效量的至少一種活性酶，這種酶可以使至少一種所述的不可發酵的葡萄糖寡聚物解聚來形成可以被所述微生物發酵的單糖。

令人驚訝地發現，在存在顯著濃度的單糖時，可以以很好的速度發生寡聚糖的酶促解聚。這可以使發酵和寡聚物的解聚同時地發生，而不會使酶明顯地被鈍化或重新形成1→6寡聚物。這種方法提供了一種有效的發酵方法，它使用相對廉價的碳水化合物原料并且以商業上合理的速度高產率地獲得所需要的發酵產物。

“可發酵的單糖”是一種糖，它能夠被本方法中所使用的微生物發酵來形成所需要的發酵產物。可發酵的單糖優選是戊糖或己糖。特別優選的己糖是葡萄糖。