[發明專利]用于獲得糖衍生物的方法

在審

• 申請號: 201380059313.8
• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號: CN104797714A
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發明（設計）人: 道澤·亨德里克·沃茨;本德·梅耶
• 申請（專利權）人: 安尼基有限責任公司
• 主分類號: C12P19/14
• 分類號: C12P19/14;C12P7/14;C12P7/18;C12P7/24
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 宋融冰

技術領域

本發明涉及用于從含半纖維素的材料獲得糖衍生物的方法。

背景技術

近年來，已重新考慮可再生原材料。嘗試由化石原材料轉向可再生原材料作為能源和化學產品的來源。可再生原材料(“nachwachsender?Rohstoff”–在下面被縮寫為“Nawaro”)包括植物或動物起源的不被用作食品或飼料的農業和森林原材料。它可以材料方式利用，而且還可以能量方式利用。Nawaro具有許多優點，例如保護僅以有限程度提供的化石原材料、足夠的可用性以及針對農業中的生產過剩開辟新市場。

木質纖維素作為Nawaro的重要性正在增加(Kamm和Kamm?2004,Appl?Microbiol?Biotechnol.64(2):137-45)。它由3個不同的化學主要部分組成：纖維素，一種由葡萄糖單元構成的C6聚合物；由不同的C5糖(例如，木糖)組成的半纖維素；和作為酚聚合物的木質素。一種利用木質纖維素的可能性是氣化，使得獲得所謂的合成氣平臺。原材料在氧氣供應受限的情況下被燃燒以產生富含CO₂、CO、H₂、CH₄和N₂的合成氣體以及焦油(Bridgwater,2003)。合成氣體然后可進而被用于例如通過費-托合成(Fischer-Tropsch?synthesis)來產生燃料和化學品(Tijmensen等，2002)。第二種可能性是所謂的糖平臺。其中，木質纖維素首先被分解成3種主要的組分，那些組分然后被進一步轉化成產品。木糖可被轉化成例如木糖醇或者糠醛。葡萄糖可用于發酵或被轉化成羥甲基糠醛(HMF)。木質素常常被用于產生能量或僅僅被燃燒(Saake和Lehnen,2007，烏爾曼的工業化學百科全書(Ullmann's?Encyclopedia?of?Industrial?Chemistry).Wiley-VCH?Verlag?GmbH&Co)。

在木質纖維素內，所述糖以部分結晶的纖維素和包圍所述纖維素的無定形半纖維素的形式提供于緊密交聯的聚合結構中。在細胞壁合成的過程中，空腔被木質素填滿，由此形成極緊密的復合物。所述結構的緊密性使例如纖維素酶或半纖維素酶的酶不可能到達，由于它們相對高的分子量，因此它們不能進入孔中(Himmel等，2007,Science.315(5813):804-7)。因此，有必要在酶促處理前進行增加木質纖維素的孔隙度的化學步驟。該步驟被稱為“預處理”(消化)。在消化中，聚合木質纖維素基質被破壞，由此暴露了纖維素纖維，使得它們變得對于酶可及。消化是被描述為生物精煉中最昂貴的步驟之一的關鍵步驟(Mosier等，2005,Bioresour?Technol.96(6):673-86)。另一方面，它還對例如水解、發酵、下游過程的后續步驟以及還有源于所述過程的廢物具有非常大的影響(Alvira等，Bioresour?Technol.101(13):4851-61)。

已確定的消化方法的目的主要是液化半纖維素(例如，蒸汽爆破-、稀酸-預處理)或通過液化木質素(例如，石灰-、氨-預處理)實現孔隙度的增加。那些方法表現出一個嚴重缺點：它們是高耗能的，或者它們主要在略低于200℃的溫度下進行。或者它們要求昂貴地回收消化化學品。預處理的類型可在后續生物催化過程期間對酶活性和產率具有強烈的影響。在高反應溫度下，常常出現毒性分解產物(例如，糠醛)，這在直接相關的乙醇發酵的情況下可抑制酵母菌(Chandra等，2007,Adv?Biochem?Eng?Biotechnol.108:67-93；Mansfield等，1999,Biotechnol?Prog.15(5):804-816)。