[发明专利]发酵产品产生方法

说明书

本发明申请是基于申请日为2006年2月7日、申请号为“200680004345.8”(国际申请号为PCT/US2006/006966)、名称为“发酵产品产生方法”的发明专利申请的分案申请。

发明领域

本发明涉及产生发酵产品的方法，例如乙醇，所述方法从含淀粉材料产生发酵产品，包括降解包含于含淀粉材料中的蛋白质。

发明背景

大量难以合成生产的商业产品可以通过发酵产生。这种产品包括酒精(例如，乙醇、甲醇、丁醇、1,3-丙二醇)；有机酸(例如，柠檬酸、乙酸、衣康酸、乳酸、葡糖酸、葡糖酸盐、乳酸、琥珀酸、2,5-二酮-D-葡糖酸)；酮(例如，丙酮)；氨基酸(例如，谷氨酸)；气体(例如，H₂和CO₂)，和更复杂的化合物，包括，举例来说，抗生素(例如，青霉素和四环素)；酶；维生素(例如，核黄素、B₁₂、β-胡萝卜素)；激素；以及通常用在消耗性的酒精(例如，啤酒和葡萄酒)、乳制品(例如，在酸奶和干酪的生产中)、皮革和烟草工业中的产品。

乙醇具有广泛的应用，包括，作为化工原料、汽油添加剂或直馏(straight)液体燃料。作为燃料或燃料添加剂，乙醇显著地减少气体排放同时改进发动机性能。作为可再生燃料，乙醇减少对有限的并且主要是外来的化石燃料资源的国家依赖，同时减少大气层中二氧化碳的净累积。

通常乙醇通过液化含淀粉材料，接着是相继或同时的糖化作用和发酵作用而产生。液化包括淀粉的糊化，与之同时或在其之后添加α-淀粉酶以降解淀粉成为糊精。当产生乙醇时，将液化的含淀粉材料糖化。糖化是将糊精转化成低分子DP_1-3糖的步骤，例如，酵母能够将该糖转化成为乙醇。

美国专利编号5,231,017A公开的乙醇产生方法包含(a)在α-淀粉酶存在下液化原料，(b)在葡糖淀粉酶存在下糖化液化醪(liquefied mash)，(c)发酵和(d)乙醇回收，其中在糖化和/或发酵期间将蛋白酶引入液化醪。

加拿大专利1,143,677公开从淀粉原料产生乙醇的方法，其通过用源自康宁木霉(Trichoderma)培养物的淀粉分解酶和纤维素酶制备物水解所述原材料，该制备物包含水解酶和多种淀粉分解酶的复合物，所述水解酶包括C₁酶、外切葡聚糖酶、内切葡聚糖酶、纤维二糖酶、木聚糖酶、β-葡糖苷酶、蛋白酶。

Mullins等,Biomass16(1988)2,pp.77-87论证向醪液添加碱性蛋白酶导致氨基氮的增加，其足以支持加速的乙醇发酵速率。

存在对进一步改进发酵产品产生方法的需求。

发明概述

本发明的一方面涉及从含淀粉材料产生发酵产品的方法，所述产品例如乙醇，该方法包括：

(a)用α-淀粉酶液化所述含淀粉材料；

(b)用蛋白酶处理；

(c)在糖源产生酶(carbohydrate-source generating enzyme)存在下糖化；

(d)在发酵生物存在下发酵。

步骤(a)和(b)中所述的液化和蛋白质降解可以同时或相继地(sequentially)进行。同样所述糖化和发酵步骤可以同时(SSF)或相继地进行。

具体地，本发明涉及如下各项：

1.从含淀粉材料生产发酵产品的方法，包含：

(a)用α-淀粉酶液化所述含淀粉材料；

(b)用蛋白酶处理；

(c)在糖源产生酶存在下糖化；

(d)在发酵生物存在下发酵。

2.项1的方法，其中步骤(a)和(b)同时或相继地进行。

3.项2的方法，其中在步骤(b)用蛋白酶处理液化醪。

4.项1-3中任一项的方法，进一步包含步骤：

(e)蒸馏以获得发酵产品。

5.项1-4中任一项的方法，其中所述发酵产品是乙醇。

6.项1的方法，其中步骤(a)使用细菌α-淀粉酶或真菌α-淀粉酶进行。

7.项6的方法，其中所述细菌α-淀粉酶是芽孢杆菌属α-淀粉酶，优选源自嗜热脂肪芽孢杆菌α-淀粉酶或其变体，所述变体具有突变：R179*和G180*或I181*+G182*，特别是I181*+G182*+N193F。

8.项6或7的方法，其中所述细菌α-淀粉酶以0.0005-5KNU每g DS之间的量使用，优选0.001-1KNU每g DS，例如大约0.050KNU每g DS。