[發明專利]使經預處理的含木質纖維素的材料解毒

無效

• 申請號: 200780051244.0
• 申請日: 2007-12-12
• 公開（公告）號: CN101611195A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發明（設計）人: 賈森·W·霍姆斯;蘭迪·戴因哈默;宋子良
• 申請（專利權）人: 諾維信北美公司
• 主分類號: D21C9/00
• 分類號: D21C9/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 史 悅

對相關申請的交叉引用

本申請依據35U.S.C.119要求2006年12月18日提交的美國臨時申請號60/870,420和2007年2月20日提交的美國臨時申請號60/890,652的權益，通過提述將其內容完整并入本文。

發明領域

本發明涉及使經預處理的含木質纖維素的材料解毒的方法。本發明還涉及使用發酵生物自含木質纖維素的材料生產發酵產物的方法，其包括本發明的解毒方法。

發明背景

由于化石燃料(fossil?fuel)的有限儲量及關于溫室氣體排放的擔憂，人們越來越關注使用可再生能源。自含木質纖維素的材料生產發酵產物是本領域已知的，而且常規地包括含木質纖維素的材料的預處理、水解、和發酵。預處理導致自含木質纖維素的材料釋放例如酚類(phenolics)和呋喃類(furans)，它們可以不可逆地結合于水解和發酵過程中添加的酶。這些化合物對發酵生物的代謝也可以是有毒的，而且抑制發酵生物的性能。

已經提出通過汽提(steam?stripping)來進行解毒，但這是一個麻煩且昂貴的附加工序。也已提出在水解前清洗經預處理的含木質纖維素的材料。這要求大量的水，還需要再除去這些水，因而也是昂貴的。

因此，需要提供適合發酵產物生產工藝的使經預處理的含木質纖維素的材料解毒的方法。

發明概述

本發明涉及使經預處理的含木質纖維素的材料解毒的方法。本發明還涉及使用發酵生物自含木質纖維素的材料生產發酵產物的方法，其包括本發明的解毒方法。

在第一個方面，本發明涉及使經預處理的含木質纖維素的材料解毒的方法，其中對經預處理的含木質纖維素的材料施用(is?subjected?to)一種或多種選自下組的化合物：

-能夠結合經預處理的木質纖維素降解產物的化合物；或

-能夠結合乙酸的化合物；或

-酰胺酶；或

-脫水酶；或其兩種或更多種的組合。

在第二個方面，本發明涉及自含木質纖維素的材料產生發酵產物的方法，其包括以下步驟：

(a)預處理含木質纖維素的材料；

(b)解毒；

(c)水解；和

(d)使用發酵生物發酵，其中解毒是依照本發明的解毒方法實施的。

附圖簡述

圖1顯示了在24小時時與對照相比的酰胺酶和沒食子酸的劑量應答。

圖2顯示了與對照相比的使用酰胺酶和沒食子酸時的乙酸濃度。

圖3顯示了使用不同量的酰胺酶時的乙醇濃度。

圖4顯示了酰胺酶結果，顯示了在發酵24小時后在乙醇產量(yield)中的增進(boost)。

圖5顯示了碳酸酐酶結果，顯示了在發酵12小時后在乙醇生產中的增進。

圖6顯示了在24小時后碳酸酐酶對乙醇生產的影響。

發明詳述

在第一個方面，本發明涉及使適合產生發酵產物的經預處理的含木質纖維素的材料解毒的方法。

含木質纖維素的材料

木質纖維素材料主要由纖維素、半纖維素、和木質素組成。木質纖維素結構不是酶促水解直接可及的。因此，木質纖維素必須進行預處理，例如通過在壓力和溫度的適宜條件下的酸水解，由此打破木質素密封并破壞纖維素的晶體結構。這引起半纖維素和纖維素級分的增溶(solubilization)。然后，可以酶促水解纖維素級分，例如通過纖維素分解酶進行，以將碳水化合物聚合物轉變成可發酵的糖，后者可以被發酵成期望的發酵產物，諸如乙醇。任選的是，可以回收發酵產物，例如通過蒸餾進行。

本發明涵蓋任何含木質纖維素的材料。含木質纖維素的材料可以是含有木質纖維素的任何材料。在一個優選的實施方案中，含木質纖維素的材料含有至少30重量％、優選至少50重量％、更優選至少70重量％、甚至更優選至少90重量％的木質纖維素。應當理解，含木質纖維素的材料還可包含其它組成成分，諸如纖維素材料，包括纖維素和半纖維素，而且還可包含其它組成成分，諸如蛋白質材料、淀粉、糖諸如可發酵的和/或不可發酵的糖。

含木質纖維素的材料一般見于例如植物的莖(stems)、葉(leaves)、皮殼(hulls)、外殼(husks)和穗軸(cobs)或者樹(trees)的葉(leaves)、枝(branches)和木材(wood)。含木質纖維素的材料也可以是但不限于草本材料、農業殘余物、林業殘余物、城市固體廢物、廢紙、及紙漿和造紙廠殘余物。本文中應當理解，含木質纖維素的材料可以是在混合基質中含有木質素、纖維素和半纖維素的植物細胞壁材料的形式。