[發(fā)明專利]由木質(zhì)纖維素生物質(zhì)生產(chǎn)寡糖的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380073410.2
• 申請(qǐng)日: 2013-11-18
• 公開（公告）號(hào): CN105408490B
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: E.茹爾迪耶;C.艾馬爾;F.本沙巴納
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: IFP新能源公司;農(nóng)業(yè)研究和發(fā)展公司;國(guó)家農(nóng)業(yè)研究院
• 主分類號(hào): C12P19/12
• 分類號(hào): C12P19/12;C12P21/00;C12N9/42;C12P7/10;C12P7/16
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 郭慧;呂彩霞

本發(fā)明涉及由木質(zhì)纖維素生物質(zhì)生產(chǎn)寡糖的方法，所述方法包括至少下列步驟：a)在預(yù)處理反應(yīng)器(1)中預(yù)處理生物質(zhì)以提供包含預(yù)處理過的底物的流出物；b)在反應(yīng)器中在纖維素酶存在下進(jìn)行獲自步驟a)的流出物中所含的預(yù)處理過的底物的酶法水解以產(chǎn)生含有葡萄糖、纖維素酶和水的水解產(chǎn)物；c)取出包含液體部分的至少一部分獲自步驟b)的水解產(chǎn)物；d)降低步驟c)中取出的所述部分的水解產(chǎn)物的水含量以使所述水解產(chǎn)物的液體部分的水含量為所述水解產(chǎn)物的液體部分的總重量的小于65重量%水；e)將獲自步驟d)的水解產(chǎn)物在40℃至70℃的溫度下孵育產(chǎn)生富含寡糖的流出物所需的時(shí)間。

本發(fā)明涉及由木質(zhì)纖維素生物質(zhì)生產(chǎn)寡糖的方法。本發(fā)明還涉及生產(chǎn)纖維素酶的方法，其包含用于生產(chǎn)由木質(zhì)纖維素生物質(zhì)合成的寡糖的單元。最后，本發(fā)明涉及由木質(zhì)纖維素生物質(zhì)生產(chǎn)糖和醇、溶劑或有機(jī)酸并包括用于原位生產(chǎn)寡糖和纖維素酶的單元的被稱作“第二代”方法的方法。

現(xiàn)有技術(shù)

為了滿足能源轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)，特別是為了降低運(yùn)輸模式對(duì)環(huán)境的影響和它們對(duì)油的依賴，正在進(jìn)行許多研究以利用和優(yōu)化可再生生物資源，如木質(zhì)纖維素生物質(zhì)。

木質(zhì)纖維素生物質(zhì)代表地球上最豐富的可再生資源之一?？紤]中的基材差異很大，因?yàn)樗鼈兩婕澳举|(zhì)基材（硬木和軟木）、農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品（稻草）和來自生成木質(zhì)纖維素廢料的工業(yè)（農(nóng)業(yè)食品（agroalimentary）工業(yè)、造紙工業(yè)）的那些。

木質(zhì)纖維素生物質(zhì)由三種主要成分構(gòu)成：纖維素（35%至50%）、半纖維素（23%至32%）（其是基本由戊糖和己糖構(gòu)成的多糖）和木質(zhì)素（15%至25%）（其是具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)和源自苯基丙烯醇（phenylpropenoic alcohols）的共聚的高分子量的大分子）。這些各種分子對(duì)植物壁的固有性質(zhì)負(fù)責(zé)并組織成復(fù)雜的基質(zhì)。

在這種生物質(zhì)中占多數(shù)的纖維素因此是地球上最豐富的聚合物并具有用于形成材料和生物燃料的最大潛力。但是，主要由于纖維素的提取困難，迄今尚未充分開發(fā)纖維素及其衍生物的潛力。實(shí)際上，植物本身的結(jié)構(gòu)使這一步驟困難。關(guān)于纖維素的提取和轉(zhuǎn)化，已確認(rèn)的主要技術(shù)障礙是其可及性、其結(jié)晶度、其聚合程度以及半纖維素和木質(zhì)素的存在。

使用生物技術(shù)工藝轉(zhuǎn)化木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的方法的原理使用了酶法水解植物材料中所含的纖維素以產(chǎn)生葡萄糖的步驟。所得葡萄糖隨后可以發(fā)酵成各種產(chǎn)物，如醇（乙醇、1,3-丙二醇、1-丁醇、1,4-丁二醇等）或酸（乙酸、乳酸、3-羥基丙酸、富馬酸、琥珀酸等）。

纖維素和可能半纖維素是酶法水解的靶標(biāo)，但酶無法直接觸及它們。因此，這些底物必須經(jīng)過在酶法水解步驟之前的預(yù)處理。該預(yù)處理旨在改變木質(zhì)纖維素材料的物理和物理化學(xué)性質(zhì)以改進(jìn)對(duì)截留在木質(zhì)素和半纖維素基質(zhì)中的纖維素的可及性。

水解是一種困難的操作，其通常涉及酶型水解。實(shí)際上推薦后者，因?yàn)槠渑c化學(xué)型水解（例如酸水解）相比生成極少的待加工流出物。

目前，這種類型的水解在由微生物，如細(xì)菌或真菌（梭菌屬、曲霉屬、木霉屬）產(chǎn)生的纖維素酶存在下進(jìn)行。這些微生物產(chǎn)生以協(xié)同方式作用以將纖維素水解成單體葡萄糖以及可能半纖維素的酶混合物。在存在的酶系中特別強(qiáng)調(diào)的是內(nèi)切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡糖苷酶。其中，里氏木霉（Trichoderma reesei）是最有希望的物種，因?yàn)槠淠軌蚍置诖罅康母呋钚岳w維素酶。

但是，生產(chǎn)纖維素酶的成本仍然高并代表以工業(yè)規(guī)模實(shí)施這種類型的方法的經(jīng)濟(jì)障礙之一。

在工業(yè)上，在使用含有乳糖作為誘導(dǎo)纖維素酶生成的糖的進(jìn)料溶液的分批補(bǔ)料程序（進(jìn)料但無排料（infeed without withdrawal））中進(jìn)行通過里氏木霉生成纖維素酶的最優(yōu)化生產(chǎn)（FR 2 555 603）。但是，獨(dú)自使用的乳糖太昂貴以致無法低成本生產(chǎn)纖維素酶。

為了降低與購(gòu)買乳糖有關(guān)的成本，可以考慮將所有或一部分乳糖誘導(dǎo)部分換成另一誘導(dǎo)糖，其：

·是一樣好的誘導(dǎo)劑但更便宜