[发明专利]从大麦产生乙醇和含有降低的β-葡聚糖和肌醇六磷酸的DDGS

说明书

本发明要求在2007年3月14日提交的美国临时申请60/918,163的优 先权，其内容以其整体引入作为参考。

发明领域

本发明涉及淀粉水解过程的方法，其用于在低于淀粉胶化温度的温度 下，从碾碎的植物材料中获得适合于动物饲料的含降低水平的β-葡聚糖和 肌醇六磷酸DDGS。

发明背景

来自可再生原料的乙醇具有作为化石燃料持久替代品满足当今社会 最大挑战之一的可能性，尤其是在运输部门，可以减少温室气体排放。在 2005年，在美国生产了151亿升(40亿加仑)的燃料乙醇。目前有109 种投产的植物具有198亿升(52亿加仑)的容量，53种尚未投产植物的容 量将增加至357亿升(94亿加仑)(2006年12月数据)。在美国，玉米 是乙醇生产的主要原料，例如，在2006年，约20％的美国玉米供应用于 生产燃料乙醇，以取代仅3-4％的汽油供应。为了避免“燃料对食物”问题， 需要玉米原料的替代品。其中，大麦具有成为乙醇生产备选原料的巨大可 能性，尤其在中部大西洋州和其它州，在那里大麦是冬季农作物，允许与 大豆复种。估计在北美洲，大麦每年可提供至少十亿加仑的乙醇，其为2006 年美国总乙醇产量的约20％。

然而，在美国没有工厂使用大麦作为原料，因为平常的去壳大麦因以 下原因在不经修改的常规玉米到遗传工厂中不能被处理：1)去壳大麦的磨 蚀性质将损坏谷粒处理和研磨设备，因而提高资本成本，2)大麦的低淀粉 含量(50-55％)与玉米相比将导致更低的乙醇产量，对于相同的容量，需 要将大麦工厂建造的比玉米工厂更大，3)因β-葡聚糖造成的大麦醪液的高 粘度，和4)产生具有高水平β-葡聚糖的干酒糟与可溶物(DDGS)副产品， 其不能用于家禽、猪和水产业饲料，这限制了该副产品在家禽和猪生产领 域中的价值。

为了大麦到燃料乙醇方法在经济上成功，必须克服上述技术障碍。该 文章的目的是开发用于乙醇生产的基于大麦的STARGEN^TM方法。

发明简述

本发明涉及从碾碎的植物材料水解淀粉的方法，其包括在低于碾碎的 植物材料中颗粒淀粉的初始胶化温度的温度下将碾碎的植物材料与内源 植物肌醇六磷酸酶、葡糖淀粉酶和微生物α-淀粉酶的酶组合接触，以得到 可发酵的糖。本发明还涉及在发酵微生物的存在下使可发酵糖发酵成终产 物。在另一实施方案中，所述方法使用酶组合中的β-葡聚糖酶。在实施方 案中提供了包含来自酵母发酵的DDGS的动物饲料，所述DDGS基本上 不含肌醇六磷酸。

在一个实施方案，低于起始胶化温度的温度为约25℃到约77℃，或 约50℃到约80℃。一方面，终产物是DDGS并且所述DDGS基本上没 有肌醇六磷酸。另一方面，终产物是DDGS并且所述DDGS基本上没有β- 葡聚糖。在任一情况下，DDGS均可用于动物饲料。一方面，碾碎的植物 材料是大麦、小麦或黑麦。酶组合物还可包括次要酶，如第二种葡糖淀粉 酶、第二种α淀粉酶、纤维素酶、半纤维素酶、木聚糖酶、蛋白酶、支链 淀粉酶、脂肪酶、角质酶、果胶酶、β-葡聚糖酶、环糊精反式转糖基酶 (transglycosyl transferase)、β-淀粉酶及其组合。一方面，浆液的pH处 于约pH 3到约pH 7之间。浆液可与酶组合物保持接触约2小时至约240 小时。酶组合可作为混合物或单独加入浆液中。在一个实施方案中，碾碎 的植物材料包括大麦、高粱、玉米或其组合物，并在约3.5至约5.5的pH 范围内，在约30-约45℃的温度范围和约48小时至约90小时的时间内同 时进行接触和发酵步骤，并且至少约50％的淀粉被溶解。在其它实施方案 中，终产物是乙醇并且产量高于约8％。

其它实施方案是从碾碎的植物材料发酵乙醇的方法，包括通过将碾碎 的植物材料的浆液与葡聚糖淀粉酶及微生物α-淀粉酶的酶组合在低于碾 碎植物材料中颗粒淀粉的初始胶化温度的温度下接触，以获得可发酵糖 (其中所述碾碎植物材料包含内源肌醇六磷酸酶)；并且在发酵微生物的 存在下使可发酵糖发酵成乙醇。酶的组合可作为混合物加入或单独加入， 并且酶的所述组合还可包括β-葡聚糖酶。发酵也可导致产生具有降低的肌 醇六磷酸和β-葡聚糖减少的DDGS，其可用于动物饲料。