[发明专利]用于产生淀粉水解物的方法

说明书

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发明领域

本发明涉及用于产生淀粉水解物(例如用于发酵方法)的改进的方法。

发明背景

本发明涉及在低于粉碎的含淀粉材料的起始凝胶化温度的温度，从粉碎的含淀粉材料(如颗粒状淀粉)中产生发酵产物的方法。

谷物、谷类或植物的块茎包含淀粉。淀粉以微观颗粒的形式存在，其在室温不溶于水。当将水性的淀粉浆料加热时，颗粒膨胀并最终胀破，将淀粉分子分散到所述溶液中。在此“凝胶化”处理过程中，粘度有显著的提高。由于在通常的工业方法中固体水平为约30-40％，因此必须使淀粉变稀薄或“液化”以使其能被处理。此粘度的降低通常通过酶法降解在称为液化的方法中完成。在液化过程中，通过alpha-淀粉酶将长链淀粉降解为葡萄糖单元的较小的分枝的和线状的链(糊精)。

常规的酶的液化方法可以作为三步热浆法(three-step hot slurry)进行。将浆料加热至80-85℃并添加热稳定的α-淀粉酶以开始液化。然后将浆料在105-125℃喷射蒸煮(jet-cooked)以完成浆料的凝胶化，冷却至60-95℃，并通常添加额外的α-淀粉酶以终结水解。液化方法通常在pH5-6进行。

在糖化期间，将来自液化的糊精进一步水解以产生可以被发酵生物体(如酵母)代谢的低分子的糖DP_1-3。水解通常使用葡糖淀粉酶完成，可选择地或者除葡糖淀粉酶外，可以使用α-葡萄糖苷酶和/或酸性α-淀粉酶。全部的糖化步骤通常持续多至72小时，然而，普遍的是仅在高于50℃的温度进行例如，40-90分钟的预糖化，然后是在称为同时糖化和发酵(SSF)的方法中在发酵期间完全糖化。

使用加入醪(mash)的发酵生物(如酵母)进行发酵。然后回收发酵产物。对于乙醇，例如燃料乙醇、饮用乙醇或工业乙醇，发酵在通常约32℃的温度进行通常35-60小时。当发酵产物是啤酒时，发酵在通常约14℃的温度进行通常多至8天。

发酵后，可以将醪例如用作啤酒，或蒸馏以回收乙醇。可将乙醇用作例如燃料乙醇、饮用乙醇和/或工业乙醇。

从上述讨论显然的是，常规方法中的淀粉水解由于在各个步骤期间不同的温度要求，是非常消耗能量的。几个专利申请通过提供将颗粒状淀粉转化为乙醇而无消耗能量的凝胶化步骤的方法解决了该问题。

美国专利No.4,316,956和WO 2004/113551提供了将颗粒状淀粉转化为乙醇的发酵方法。

申请WO 2005/003311和PCT/US05/46725提供了用于将颗粒状淀粉转化为可发酵糖(例如，用于乙醇生产)的真菌α-淀粉酶。

申请PCT/DK2005/000819提供了用于将颗粒状淀粉转化为可发酵糖(例如，用于乙醇生产)的细菌α-淀粉酶。

本发明的目的是提供用于转化粉碎的含淀粉材料(如颗粒状淀粉)的改进的方法。

发明内容

本发明提供了用于从含淀粉材料产生淀粉水解物而不将所述含淀粉材料凝胶化的方法。可将淀粉水解物用作例如甜味剂或用于产生发酵产物，如乙醇。本发明人令人惊讶地发现，通过将包含碳水化合物结合模块的细菌α-淀粉酶的作用与包含碳水化合物结合模块的真菌α-淀粉酶的作用组合，与使用增加量的包含碳水化合物结合模块的细菌α-淀粉酶或增加量的包含碳水化合物结合模块的真菌α-淀粉酶相比，实现了产率(yield)的增加。

因此在第一个方面，本发明提供了一种方法，其包括用如下物质糖化颗粒状淀粉：a)葡糖淀粉酶，b)包含碳水化合物结合模块(CBM)的细菌α-淀粉酶和c)包含CBM的真菌α-淀粉酶，以产生淀粉水解物。

在优选的实施方案中，将第一方面的淀粉水解物进一步与发酵生物体接触以产生发酵产物，优选乙醇。优选地，糖化和发酵同时进行。

在另一方面，本发明提供了包含碳水化合物结合模块的细菌α-淀粉酶和包含碳水化合物结合模块的真菌α-淀粉酶的作用的组合物。在优选的实施方案中，组合物进一步包含葡糖淀粉酶。优选地，真菌酸性α-淀粉酶活性(AFAU)对葡糖淀粉酶活性(AGU)之间的比率(AFAU每AGU)是至少0.1，特别是至少0.16，如0.12-0.50或甚至更高的范围。

发明详述