[发明专利]生产发酵产物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及在用于从含淀粉材料产生发酵产物的方法中增加发酵产物产量(yield)的方法。

背景技术

从含淀粉材料产生发酵产物(如乙醇)，在本领域是众所周知的。一般而言使用两种不同的方法。最常使用的方法，通常称作“常规方法”，包括在高温使用(通常为)细菌α-淀粉酶液化经糊化的淀粉，然后在葡糖淀粉酶和发酵生物的存在下进行同时糖化和发酵。另一种众所周知的方法，通常称作“生淀粉水解(raw starch hydrolysis)”方法(RSH)，包括在初始糊化温度以下通常在酸性真菌α-淀粉酶、葡糖淀粉酶和发酵生物存在下同时液化和发酵粒状淀粉。

用于常规方法中的高温液化生成糊精和可溶性糖，其进一步经糖化和发酵。然而作为所用高温的结果，在还原糖上的羰基基团和氨基酸上的氨基基团之间发生Maillard缩合反应并形成Maillard产物。RSH方法并不像常规方法那样涉及高温“烹制”。然而一些因素如水分含量水平和pH也可影响Maillard缩合反应。在两个方法中，掺入Maillard产物的糖不再可用于发酵，而总体发酵产物产量降低。

在发酵方法过程中生成的Maillard产物如上述的那些可具有其它的有害作用。例如，掺入Maillard产物的氨基酸导致在干酒糟(dried distillers grains)中可用的必需氨基酸如赖氨酸的减少，而干酒糟是发酵方法的副产物，用于如动物饲料的应用。还已知Maillard反应产物抑制一些发酵生物如酵母的生长，且可抑制通常用于发酵方法的酶如α-淀粉酶和其它糖源生成酶。

许多含淀粉材料如玉米除了淀粉之外还含有大量的蔗糖。转化酶和蔗糖酶是通常将蔗糖水解为葡萄糖和果糖的酶。然而，也已知这些酶具有转糖基活性，并能够在某些条件下合成寡糖。这些和其它涉及寡糖水解的糖苷酶也发生酶可逆反应的现象，或缩合，其中游离的单糖连接在一起同时释放水。该现象基本上类似任何化学反应的可逆性。

仍需要改进的方法，用于从含淀粉材料产生发酵产物如乙醇。非常需要增加发酵产物产量的方法改进。

发明内容

本发明涉及用于在含淀粉材料产生发酵产物的方法中增加发酵产物产量的方法。

在第一个方面，本发明涉及从含淀粉材料产生发酵产物的方法，其包括使用糖源生成酶和发酵生物在所述含淀粉材料起始糊化温度以下的温度在转化酶的存在下同时糖化和发酵含淀粉材料。

在第二个方面，本发明涉及从含淀粉材料产生发酵产物的方法，其包括下述步骤：

(a)在α-淀粉酶存在下将含淀粉材料液化；

(b)使用糖源生成酶糖化在步骤(a)中获得的经液化的材料；

(c)使用发酵生物进行发酵；

其中在液化步骤之前或过程中添加转化酶。

附图说明

图1显示通过重量损失测量的变化量的转化酶对乙醇产量随时间的作用。

图2显示通过HPLC测量的变化量的转化酶对乙醇产量随时间的作用。

发明详述

本发明涉及用于从含淀粉材料产生发酵产物特别是乙醇的方法，其中所述方法包括糖化和发酵，或液化、糖化和发酵步骤。

在一个实施方案中，本发明涉及用于在转化酶存在下从含淀粉材料产生发酵产物的方法，所述含淀粉材料未经糊化(即，未经烹制)。根据本发明，所需的发酵产物如乙醇可不经液化包含含淀粉材料和水的浆料来产生。在另一个实施方案中，本发明的方法包括在起始糊化温度之下，优选在α-淀粉酶和/或糖源生成酶的存在下糖化含淀粉材料如粒状淀粉，以产生可由合适的发酵生物发酵为所需发酵产物的糖。

在一个实施方案中，将转化酶添加至水性浆料。在另一个实施方案中，转化酶在糖化和/或发酵之前或过程中添加。在另一个实施方案中，转化酶可减少Maillard产物形成。在另一个实施方案中，转化酶可增加蔗糖水解。

在一个实施方案中，所需的发酵产物，优选乙醇，是从未糊化的(即，未经烹制的)，优选磨制的谷类谷粒如玉米产生的。

术语“起始糊化温度”意指淀粉糊化开始的最低温度。通常而言，在水中加热的淀粉在约50℃至75℃开始糊化；糊化的准确温度取决于具体的淀粉且可由本领域技术人员容易地确定。因此，起始糊化温度可根据植物物种、具体植物物种的变种以及生长条件而变动。关于本发明，给定含淀粉材料的起始糊化温度可确定为使用Gorinstein.S.和Lii.C.，Starch/Vol.44(12)pp.461-466(1992)所述的方法，在5％的淀粉颗粒中丧失双折射的温度。