[发明专利]用于再利用由乙醇生产得到的酵母生物质的方法

说明书

发明领域

本发明涉及由乙醇发酵过程得到的干酵母生物质的生产。更具体地说，本发明涉及一种允许更好地利用乙醇生产副产物的方法。

现有技术

基于谷物的乙醇生产已经在全世界有了很大的发展，以便满足用由农业产生的可再生源替代化石源的燃料的愿望。

从谷物开始的通常方法由放置在水性介质中、酶水解、使用酿酒酵母发酵以及蒸馏组成。该方法产生了相对于大约三分之一干物质的乙醇，相对于另一个三分之一干物质的二氧化碳，并且其余部分是副产物，该副产物总体上将被干燥以便变成旨在喂养动物的废蒸馏谷物颗粒。

在美利坚合众国，燃料乙醇的生产主要是基于玉米并且产生了被称为“玉米DDGS”(具有可溶物的干酒糟)的废玉米颗粒。

在欧洲，从谷物的生产主要是基于小麦并且产生了废小麦颗粒。还存在废玉米颗粒或废谷物颗粒(当从各种谷物(大麦、黑麦、黑小麦、高粱、燕麦、稻)的混合物进行乙醇生产时)的生产。可能的是或者直接地或者在水解之后加入以其他源(马铃薯、木薯、甘薯、豌豆)的淀粉、来自甜植物(甜菜根、甘蔗、菊苣)的糖或可被酵母发酵的任何其他底物的形式的补充物。

然而，从现有技术中已知的“玉米DDGS”和“小麦DDGS”所有都非常富含纤维并且富含植物蛋白(特别富含麸质)，并且因此具有低含量的必需氨基酸，特别是赖氨酸。在动物饲料中，术语“必需氨基酸”旨在是指对于牲畜动物的行为表现特别需要的并且常常在动物配给量中缺乏的那些：赖氨酸、蛋氨酸、胱氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸、精氨酸。其他氨基酸可能对于动物是有用的，但被认为是非必需的，因为它们很少缺乏，如谷氨酸。

结果是废谷物颗粒的差的经济利用，这些颗粒主要用于喂养反刍动物(奶牛、肉牛、绵羊、山羊)，具有低蛋白需要的成年单胃动物，或食草类型的鱼类和甲壳类(鲤鱼、罗非鱼、虾)。废谷物颗粒微乎其微地用于喂养具有高蛋白需要的动物：牲畜动物幼崽(小猪、小牛、家禽幼崽、幼虾)、狗、猫、食肉类型的鱼(鲑鱼、鳟鱼、鲈鱼、海鲷)。这些动物需要就必需氨基酸(赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸)而言很好平衡的饮食以便覆盖它们的要求以防止氮的肠损失，其是污染、腹泻、坏气味和结肠的微生物菌群的破坏的来源。

然而，在发酵葡萄汁(fermentation must)的非挥发性部分中存在非常有利的馏分：酵母(特别是酿酒酵母)生物质。

酵母生物质在人类食品和动物饲料中从现有技术中是熟知的。它是高品质的蛋白来源、就必需氨基酸而言很好平衡(例如，啤酒酵母具有与谷物蛋白相比更高大约两倍的赖氨酸含量)。酿酒酵母类型的酵母生物质，由于其天然提供B族维生素、其对食草动物(反刍动物、马、兔)中的纤维消化的有利作用、其对免疫力的有益作用、降低真菌毒素的有害作用，而被认为是宠物的核苷酸或食欲因素(appetence factor)的天然来源。

酵母生物质常规地是在啤酒生产过程中通过过滤并且然后在滚筒上干燥或者喷雾干燥获得的。因此，它是副产物，该副产物不是有规律地可获得的并且取决于啤酒生产。许多啤酒厂没有被配备以干燥液体酵母，该酵母将必须在大距离上运输以便被干燥。

产生酵母生物质的另一种方式是通过在碳水化合物(蔗糖、淀粉水解产物)的底物上发酵有意生产。

于是它是主要产物并且不是副产物，其生产成本是高的，并且对牲畜动物饲料和宠物饲料行业不是非常易得到的。

文献FR 2949645的作者以及还有文献WO 2010/109203和谷物作物用于食品和燃料的用途-用于在肉类家禽饮食中使用的新颖的生物乙醇副产物的表征(Use of cereal crops for food and fuel-Characterization of a novel bioethanol coproduct for use in meat poultry diets)(食品和能源安全(Food and Energy Security)，2013，2(3)，第197-206页)的作者已经提出通过尝试更具体地说分离酵母生物质来改进由生物乙醇生产得到的DDGS的营养品质。开发的两种方法使用全谷物作为植物原料。换言之，这些方法包括富含纤维和麸质的植物材料的转化。因此，根据这两种方法获得的副产物总是含有高比例的谷物蛋白，其结果是相对于总蛋白的低赖氨酸含量(每100g蛋白小于3g赖氨酸)。

文献US 2 698 826、US 4 361 651、WO 03/063609和DE 102007040068描述了用于生产乙醇的方法，其中可发酵的葡萄汁几乎不含残余的纤维和麸质。