[发明专利]由木质纤维素生物质生产寡糖的方法

说明书

本发明涉及由木质纤维素生物质生产寡糖的方法，所述方法包括至少下列步骤：a)在预处理反应器(1)中预处理生物质以提供包含预处理过的底物的流出物；b)在反应器中在纤维素酶存在下进行获自步骤a)的流出物中所含的预处理过的底物的酶法水解以产生含有葡萄糖、纤维素酶和水的水解产物；c)取出包含液体部分的至少一部分获自步骤b)的水解产物；d)降低步骤c)中取出的所述部分的水解产物的水含量以使所述水解产物的液体部分的水含量为所述水解产物的液体部分的总重量的小于65重量%水；e)将获自步骤d)的水解产物在40℃至70℃的温度下孵育产生富含寡糖的流出物所需的时间。

本发明涉及由木质纤维素生物质生产寡糖的方法。本发明还涉及生产纤维素酶的方法，其包含用于生产由木质纤维素生物质合成的寡糖的单元。最后，本发明涉及由木质纤维素生物质生产糖和醇、溶剂或有机酸并包括用于原位生产寡糖和纤维素酶的单元的被称作“第二代”方法的方法。

现有技术

为了满足能源转型的挑战，特别是为了降低运输模式对环境的影响和它们对油的依赖，正在进行许多研究以利用和优化可再生生物资源，如木质纤维素生物质。

木质纤维素生物质代表地球上最丰富的可再生资源之一。考虑中的基材差异很大，因为它们涉及木质基材（硬木和软木）、农业副产品（稻草）和来自生成木质纤维素废料的工业（农业食品（agroalimentary）工业、造纸工业）的那些。

木质纤维素生物质由三种主要成分构成：纤维素（35%至50%）、半纤维素（23%至32%）（其是基本由戊糖和己糖构成的多糖）和木质素（15%至25%）（其是具有复杂结构和源自苯基丙烯醇（phenylpropenoic alcohols）的共聚的高分子量的大分子）。这些各种分子对植物壁的固有性质负责并组织成复杂的基质。

在这种生物质中占多数的纤维素因此是地球上最丰富的聚合物并具有用于形成材料和生物燃料的最大潜力。但是，主要由于纤维素的提取困难，迄今尚未充分开发纤维素及其衍生物的潜力。实际上，植物本身的结构使这一步骤困难。关于纤维素的提取和转化，已确认的主要技术障碍是其可及性、其结晶度、其聚合程度以及半纤维素和木质素的存在。

使用生物技术工艺转化木质纤维素生物质的方法的原理使用了酶法水解植物材料中所含的纤维素以产生葡萄糖的步骤。所得葡萄糖随后可以发酵成各种产物，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-羟基丙酸、富马酸、琥珀酸等）。

纤维素和可能半纤维素是酶法水解的靶标，但酶无法直接触及它们。因此，这些底物必须经过在酶法水解步骤之前的预处理。该预处理旨在改变木质纤维素材料的物理和物理化学性质以改进对截留在木质素和半纤维素基质中的纤维素的可及性。

水解是一种困难的操作，其通常涉及酶型水解。实际上推荐后者，因为其与化学型水解（例如酸水解）相比生成极少的待加工流出物。

目前，这种类型的水解在由微生物，如细菌或真菌（梭菌属、曲霉属、木霉属）产生的纤维素酶存在下进行。这些微生物产生以协同方式作用以将纤维素水解成单体葡萄糖以及可能半纤维素的酶混合物。在存在的酶系中特别强调的是内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡糖苷酶。其中，里氏木霉（Trichoderma reesei）是最有希望的物种，因为其能够分泌大量的高活性纤维素酶。

但是，生产纤维素酶的成本仍然高并代表以工业规模实施这种类型的方法的经济障碍之一。

在工业上，在使用含有乳糖作为诱导纤维素酶生成的糖的进料溶液的分批补料程序（进料但无排料（infeed without withdrawal））中进行通过里氏木霉生成纤维素酶的最优化生产（FR 2 555 603）。但是，独自使用的乳糖太昂贵以致无法低成本生产纤维素酶。

为了降低与购买乳糖有关的成本，可以考虑将所有或一部分乳糖诱导部分换成另一诱导糖，其：

·是一样好的诱导剂但更便宜