[发明专利]用于生物质的经改善的糖化作用的组合物和方法

说明书

要求优先权

本申请要求在2009年6月29日提交的美国临时专利申请系列No.61/221,523和在2009年12月3日提交的美国非临时专利申请系列No.12/630,784的优先权，所述的申请以引用方式全文并入本文。

序列表

本申请包括已经通过EFS-Web提交的序列表，并且该序列表以引用方式全文并入本文。将2009年11月30日创建的所述的ASCII拷贝命名为37836717.txt，并且大小为81,443字节。

背景技术

生物质为可再生的能量来源，其可以通过生物发酵从而制备诸如燃料(例如醇、乙醇、有机酸、乙酸、乳酸、甲烷或氢)之类的终产物。生物质包括农业残余物(玉米杆、牧草、稻草、谷物壳、甘蔗渣等)、动物废物(得自牛、家禽和猪的粪便)、木材(树木或树皮、锯末、木料废材和工厂废品)和能量作物(废纸、回收利用的卫生纸、院子里的剪下物等)。木质纤维素生物质具有纤维素和半纤维素作为2种主要的成分。为了获得木质纤维素生物质形成终产物的高的发酵效率(产率)，重要的是提供合适的发酵环境以提高终产物的产率。生物质的更彻底的糖化以及糖化产物的发酵会得到更高的燃料产率。

遗憾的是，用于发酵碳质底物的许多有机体不能将多糖糖化形成单糖。通过缺乏合适的可以有效地水解和代谢生物质中存在的所有糖的微生物体来阻止生物产物的发酵过程。由于水解必须通过加入可以水解5碳和6碳多糖的酶的昂贵混合物来完成，所以这增加了发酵的成本。非常需要可以有效地利用多糖(例如纤维素和半纤维素)并且在发酵过程中加入较少或不加入酶的有机体。

发明概述

在本发明的一个方面中，提供了用于制备发酵终产物的方法，其包括：将碳质生物质与(a)水解和发酵所述的生物质的微生物体接触；以及(b)一种或多种酶的外部来源，其中所述的酶能够增加所述的水解，并且可以使所述的水解和发酵进行足够的时间，从而制备发酵终产物，其中所述的一种或多种酶不包括木聚糖酶、半纤维素酶、葡聚糖酶或葡萄糖苷酶，并且其中所述的外部来源并非为微生物体。

在本发明的另一个方面中，提供了用于制备发酵终产物的方法，其包括：将碳质生物质与(a)水解和发酵所述的生物质的微生物体接触；以及(b)单一酶的外部来源，其中所述的酶能够增加所述的水解，并且可以使所述的水解和发酵进行足够的时间，从而制备发酵终产物，其中所述的一种或多种酶为纤维素酶，并且其中所述的外部来源并非为微生物体。

在本发明的另一个方面中，提供了用于制备发酵终产物的方法，其包括：将碳质生物质与(a)水解和发酵所述的生物质的微生物体接触；以及(b)一种或多种酶的外部来源，其中所述的酶能够增加所述的水解，并且可以使所述的水解和发酵进行足够的时间，从而制备发酵终产物，其中所述的一种或多种酶包括纤维素酶，并且其中所述的纤维素酶和所述的微生物体协同作用从而增加水解。

在本发明的另一个方面中，提供了用于制备发酵终产物的方法，其包括：将碳质生物质与(a)水解和发酵所述的生物质的重组微生物体接触；以及(b)一种或多种酶的外部来源，其中所述的酶能够增加所述的水解，并且可以使所述的水解和发酵进行足够的时间，从而制备发酵终产物。

可以实施上述方法中的任意一种方法，其中接触为在大规模的发酵罐中进行，其中所述的发酵罐适于提供用于将一种或多种碳水化合物发酵形成发酵终产物的合适的条件。此外，可以实施上述方法中的任意一种方法，其中所述的微生物体能够直接发酵C5和C6碳水化合物。有用的微生物体包括细菌、梭菌属菌种、Clostridium phytofermentans或Clostridium.sp.Q.D。

此外，所述的微生物体可以为非重组的或重组的。如果是重组的，则所述的微生物体可以包括能够增强一种或多种纤维素酶的活性的一种或多种异源多核苷酸、或者编码内源纤维素酶的一个或多个拷贝的一种或多种多核苷酸。

在另一个实施方案中，在上文所述方法的任意一种方法中，所述的生物质可以包括玉米浆固体、玉米浆、麦芽糖浆、木聚糖、纤维素、半纤维素、果糖、葡萄糖、甘露糖、鼠李糖或木糖。在另一个实施方案中，在上文所述方法的任意一种方法中，所述的生物质可以包括市政废物、树木、植物材料、植物材料提取物、天然或合成的聚合物、或者它们的组合。此外，所述的植物材料可以为柳枝稷、甘蔗渣、玉米秸或杨木。

在另一个实施方案中，上述方法的任意一种方法的发酵终产物为醇。此外，上述方法的任意一种方法的发酵终产物可以为乙醇、乳酸、乙酸或甲酸。