CN102057052A

CN102057052A - 由麦类植物制备葡萄糖水溶液的方法

Info

Publication number: CN102057052A
Application number: CN200980121955XA
Authority: CN
Inventors: M·博伊; S·弗里尔; J·布罗德森
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2008-04-14
Filing date: 2009-04-09
Publication date: 2011-05-11
Also published as: JP2011519550A; CA2721437A1; US20110033896A1; EA201001626A1; US8785154B2; JP5727363B2; AU2009237751B2; EP2276847A2; MX323778B; WO2009127593A3; AU2009237751A1; CA2721437C; MX2010011253A; BRPI0910491A2; WO2009127593A2; UA96706C2

Abstract

本发明涉及一种由麦类谷物，例如黑麦、黑小麦，或尤其是小麦谷物的淀粉组分制备葡萄糖水溶液的方法。本发明还涉及用于制备有机化合物的基于葡萄糖的发酵方法，其中所制备的用于发酵的葡萄糖通过本发明方法由麦类谷物的淀粉组分制备。

Description

由麦类植物制备葡萄糖水溶液的方法

本发明涉及一种由麦类(Triticeae)谷物，例如黑麦、黑小麦，或尤其是小麦谷物的淀粉组分制备葡萄糖水溶液的方法。本发明还涉及用于制备有机化合物的基于葡萄糖的发酵方法，其中所制备的用于发酵的葡萄糖通过本发明方法由麦类谷物的淀粉组分制备。

葡萄糖，尤其是葡萄糖水溶液是许多化学品和制备有机产品的发酵方法的基础碳源。例如，在发酵中，由所用微生物引起葡萄糖分子的代谢，由此使它们转化为有价值的所需有机产物。如此制备的有机产物的范围例如包括低分子量挥发性化合物，如乙醇，脂族羧酸，氨基酸，维生素，类胡萝卜素，糖醇，糖酸和多元醇，以及酶和有机聚合物。

取决于工艺条件和待生产的产物，这类通常已知的发酵工艺利用不同的碳源。这些碳源包括经由甜菜糖蜜和甘蔗糖蜜的纯蔗糖，源自淀粉水解产物的葡萄糖，还有甘油。

在常规的由淀粉到葡萄糖的生产中，首先由天然淀粉源，如土豆，木薯，谷物，如小麦、玉米、大麦、黑麦、黑小麦或稻分离淀粉，随后通常通过酶促液化水解，随后酶促糖化。

在通过液化和糖化淀粉来生产葡萄糖中，所用材料通常为预纯化的淀粉，即将天然淀粉源如土豆木薯和谷物，如小麦、玉米、大麦、黑麦、黑小麦或稻分级为淀粉组分和非淀粉组分，然后液化/糖化。

在由麦类植物谷物(下文称为麦类谷物)分离淀粉中的主要问题是分离谷蛋白。与从玉米粒分离玉米淀粉的情况(其中在浸泡玉米粒的过程中谷蛋白与淀粉一起被萃取)不同，来自麦类谷物的谷蛋白在浸泡过程中与谷物粘在一起并包围淀粉。

由麦类，尤其是小麦分离淀粉通常通过Martin方法或改变的Martin方法，称作糊状物方法(batter method)进行(为此参见J.R.Daniel等，″Starch and other Polysaccharides(淀粉和其他多糖)″，UllmannsEncyclopedia of Industrial Chemistry，第5版，CD-ROM)。在Martin方法中，首先通过干磨方法将麦类植物谷物研磨形成面粉，其中分离掉大部分壳(husk)组分(糠)。随后，用每重量份面粉为约0.5重量份的水捏合面粉，以形成生面团，在静置时间之后，通过用水漂洗由其萃取淀粉组分。从如此得到的淀粉悬浮液中分离残留纤维和谷蛋白组分。糊状物方法与上述方法的不同之处在于，为了制备生面团，每重量份面粉使用约1重量份水，随后将生面团悬浮于两倍量的水中，并通过筛分从该悬浮液中除去谷蛋白和残留纤维组分。在两种情况下，得到稀淀粉悬浮液，随后将其供入液化/糖化以制备葡萄糖。以此方式获得非常纯的葡萄糖。将分离的谷蛋白干燥并以所谓的谷蛋白粉(vital gluten)销售。

然而，分离淀粉的现有技术方法较复杂且产生大量废水。此外，在分离淀粉中产生的副产物和废产品，如蛋白质(谷蛋白)，以及芽成分和纤维成分必须在进一步加工之前干燥，这需要显著的能量消耗。此外，设备要求高，因此相应的装置需要很大的资金费用。另一方面，由于谷物，尤其是小麦是重要的淀粉源，因此并不缺乏提供由这些淀粉源得到适用于发酵工艺的葡萄糖的更有利的替代的尝试。

为了可利用谷物的淀粉组分，原则上可将通过干磨制备的谷粉(其除了胚乳组分(淀粉、脂肪、蛋白质，即谷蛋白)外还通常含有来自壳的纤维组分)作为整体供入酶促液化/糖化。以此方式获得含水葡萄糖，其含有大量来自谷物非淀粉组分的不溶性固体。通过干磨谷物，随后通过液化/糖化生产葡萄糖的工艺是已知的且例如描述于″The Alcohol Textbook-A reference for the beverage，fuel and industrial alcohol industries(醇教材-饮料、燃料和工业酒精工业参考书)″，Jaques等(编辑)，Nottingham Univ.Press 1995，ISBN 1-8977676-735，第2章，第7-23页，以及McAloon等，″Determining the cost of producing ethanol from corn starch and lignocellulosic feedstocks(确定由玉米淀粉和木素纤维素原料生产乙醇的成本)″，NREL/TP-580-28893，National Renewable Energy Laboratory，2000年10月。

通过将整个研磨材料糖化得到的葡萄糖在工业规模上迄今为止仅用于生产生物乙醇。其原因为该方法固有的数个缺点：首先，在如此产生的含水葡萄糖中的高百分数的不溶性成分的后果是葡萄糖水溶液的高粘度，甚至在低浓度的葡萄糖时也如此，此外含水葡萄糖是假塑性的。结果是，在如此产生的含水葡萄糖中的葡萄糖的最大浓度通常限于30重量％。虽然高葡萄糖浓度对通过发酵生产生物乙醇并不是必须的，或由于在发酵过程中形成的乙醇的毒性，甚至对于发酵生物乙醇的生产是有问题的，葡萄糖的低浓度导致其他化学品的生产中体积流量不希望地增加。此外，不溶性成分可对发酵具有不利作用，例如对于氧气转移速率和/或用于发酵的微生物的氧气需求具有不利作用。此外，这些固体使得随后的加工和通过发酵获得的产物的分离明显变得更困难。在通过厌氧发酵生产生物乙醇，随后通过蒸馏分离中，这些问题仅具有较小影响。此外，不利的是，在小麦中例如占小麦所含组分的约20重量％的谷蛋白级分未被利用并额外污染了废水料流。

近年来，对通过干磨方法生产的葡萄糖在精细化学品的发酵生产的用途有各种报道(参见WO 2005/116228和WO 2007/028804)。描述于这些申请中的干磨方法并随后液化/糖化允许生产具有增加的糖浓度的含水葡萄糖，而不必分离存在于淀粉源中的不溶性固体。然而，在某些情况下，使用以此方式生产的葡萄糖导致微生物繁殖被抑制或者延缓。

如上所述，通过液化/糖化得自干磨法的整个研磨材料生产的含水葡萄糖不仅包含可发酵的糖组分，还有大量不可发酵的不溶性固体。当将这种含水葡萄糖用于发酵，以生产生物乙醇或生产精细化学品时，这些固体通过了发酵方法，并因此增加了体积流量。在分离发酵产物之后，它们保留为固体，必须将其处理或至少可将其用作动物饲料。然而，由于不可发酵的一些成分本身为有价值产物，多个作者已经报道了在发酵之前分离这些组分中的一些或全部。

其中在液化之后和糖化之前除去面粉的谷蛋白组分的各种方法已经有描述(参见US 4,287,304和CN 1173541)。申请人自己观察发现，在液化淀粉阶段分离不溶性组分是有问题且复杂的，并且造成葡萄糖损失。没有描述将这些方法用于麦类植物，如小麦谷物的面粉。

然而，尤其是在欧洲，除了玉米之外，尤其还有麦类植物，如小麦、黑麦和黑小麦是令人感兴趣的淀粉源。然而，迄今为止除了开头所述的生产生物乙醇的方法外，仅描述了其中将麦类谷物的淀粉组分预纯化的那些方法。

本发明的目的是提供一种由麦类谷物生产葡萄糖含量为至少32重量％，尤其是至少或高于35重量％的浓缩含水葡萄糖的方法，该方法不具有现有技术的缺点。所得葡萄糖尤其应不仅适用于生产生物乙醇，而且首先还应适用于由其生产各种精细化学品。该方法尤其应允许联合得到产物谷蛋白而没有大的葡萄糖损失。

这些和其他目的通过下文所述的方法实现。

因此，本发明涉及一种由麦类植物谷物的淀粉组分生产葡萄糖含量为至少32重量％的葡萄糖水溶液的方法，其包括如下步骤：

a)将谷物分级干磨，其中将谷物分离为包含淀粉的胚乳级分(面粉)和糠级分；

b)将胚乳级分转化为含水悬浮液；

c)将含水悬浮液的淀粉组分液化和酶促糖化，得到含水葡萄糖，其中含水葡萄糖的淀粉含量至少30重量％；

其中使存在于胚乳级分中的谷蛋白部分从步骤c)中得到的含水葡萄糖中贫化和/或从进行步骤c)之前的胚乳级分的含水悬浮液中贫化。

本发明方法具有许多优点。首先，通过本发明方法生产葡萄糖水溶液的装置资源远小于常规方法中的装置资源，并且通过本发明方法生产葡萄糖水溶液所需的能量消耗远小于常规方法中所需的能量消耗。第二，可通过本发明方法得到的葡萄糖特别适合用作生产化学品的发酵方法中的碳源。不仅其比液化/糖化整个研磨材料获得的葡萄糖溶液显著适合，而且在许多微生物的情况下，与纯葡萄糖或可通过液化和糖化纯淀粉得到的葡萄糖相比，该碳源导致用于发酵的许多微生物的更好生长和/或基于所用葡萄糖导致更高的产量。此外，借助本发明方法可生产具有高葡萄糖浓度的葡萄糖溶液。可根据本发明获得的葡萄糖的粘度性能显著优于通过液化/糖化整个研磨材料生产的葡萄糖的那些性能。

术语“糠”或“壳”应理解为指麦类谷物的硬外壳，果皮(通常为谷物的＜10重量％)。“糠组分”或“壳组分”为其片段或部分。“糠级分”或“壳级分”基本包含糠或壳级分，但也可包含谷物的其他成分，尤其是部分胚乳。

术语“胚乳”理解为指主要包含淀粉的麦类谷物部分(通常为谷物的70-85重量％)。“胚乳级分”基本包含胚乳部分，但是也可包含其他组分，例如部分糠。

术语“谷蛋白”应理解为指麦类谷物的蛋白质组分。蛋白质组分基本位于胚乳中。麦类谷物中的蛋白质比例显著取决于各麦类植物的类型和品种，通常基于胚乳为6-13重量％，以及基于整个谷物为约8-20重量％。

通过本发明方法生产的葡萄糖溶液具有以其他方式生产的葡萄糖溶液所不具备的特征组成。因此，它们是新的并且同样是本发明的主题。

在本发明方法中，使胚乳级分的谷蛋白部分贫化。所述贫化不仅可在进行步骤c)之前，即在步骤c)中液化之前，而且也可从步骤c)中得到的葡萄糖中，即在步骤c)中糖化之后进行。

在优选实施方案中，从步骤c)中得到的葡萄糖中分离至少子量(subquantity)的谷蛋白(作为另一步骤d))。从葡萄糖中贫化的谷蛋白的量基于在本发明方法中贫化的谷蛋白的总量优选为至少30重量％，尤其是至少40重量％，如30-100重量％，尤其是40-100重量％。

同样可以在进行步骤c)之前贫化谷蛋白，即从胚乳级分的含水悬浮液中贫化谷蛋白。然而，此时通常从供入步骤c)的胚乳级分中仅除去子量的谷蛋白。在步骤c)之前贫化的谷蛋白的量基于在本发明方法中贫化的谷蛋白的总量通常不超过70重量％，尤其是60重量％，例如基于在本发明方法中贫化的谷蛋白的总量为10-70重量％，尤其是20-60重量％。因此，根据另一实施方案，在进行步骤c)之前贫化部分谷蛋白并且从步骤c)中获得的含水葡萄糖中进行谷蛋白的贫化。

在进行步骤c)之前分离的情况下，可在本发明方法中获得的谷蛋白组分可以所谓的谷蛋白粉(vital gluten)利用和销售。

与之相反，在本发明方法中，在从葡萄糖中分离的过程中得到的谷蛋白组分是新的并且其显著之处在于特定量，这使其区别于其他方法中获得的谷蛋白组分并且使其适用于许多应用。因此，本发明还涉及在步骤d)中产生的谷蛋白。

步骤a)：

在本发明方法的步骤a)中，对麦类谷物进行分级干磨。分级研磨用于粉碎麦类谷物并用于将麦类谷物分离为其组分，即为胚芽、胚乳和壳组分(下文中也称为糠组分)。

麦类植物的谷物通常为来自小麦、黑麦或黑小麦的谷物，或这些谷物的混合物。优选来自小麦的谷物，尤其是来自软质小麦品种的那些。然而，硬质小麦品种也是合适的。

根据本发明，大部分，即至少70重量％，尤其是至少80重量％的存在于麦类谷物中的壳组分在该阶段中与麦类谷物的剩余组分，即胚乳分离，以形成高纤维的糠级分。胚乳级分基本包含麦类谷物的淀粉和蛋白质组分，以及糠级分的剩余部分。糠级分又基本包含，即包含至少60重量％，尤其是至少80重量％的存在于麦类谷物中的壳组分，以及至多25％的胚乳级分。

基于胚乳级分的组分总量，优选胚乳级分在贫化之后除了水之外包含不超过20重量％，尤其是不超过10重量％，特别优选不超过5重量％，特别是不超过2重量％或不超过1.5重量％糠组分(粗纤维)，如0.1-20重量％，经常0.1-10重量％，尤其是0.2-5重量％，特别优选0.3-2重量％，或0.3-1.5重量％。

为了避免淀粉损失，可将糠级分供入分离胚乳组分的另一后处理，将胚乳组分再循环至本发明方法。或者，可将糠级分供入其他用途，以及仅将胚乳级分和任选少量糠，即基于存在于麦类谷物中的糠组分低于20重量％的糠供入步骤b)中的液化/糖化。

对于将麦类谷物在步骤a)中进行分级干磨，麦类谷物可以输送来的那样使用。然而，优选使用清洁的麦类谷物。清洁工艺从麦类谷物中不仅除去了粗颗粒杂质，如木片、植物部分如茎或叶，小石头，碎玻璃，螺丝等，还除去了细碎颗粒杂质如碎麦类谷物，其他种子，石子和沙。分离可以本身已知的方式，例如通过筛选(sieving)、过筛(sifting)或这些措施的组合进行。此时，通常按照如下程序，其中首先从麦类谷物和细碎颗粒杂质中分离粗颗粒，然后从麦类谷物中分离细碎颗粒。粒度至少大于15-20mm限度的那些认为是粗颗粒。最大粒度不超过1.5-3.5mm的值的那些认为是细碎颗粒。

由于细碎杂质不仅包括沙和粉组分，而且包括碎麦类谷物，有利的是对细碎杂质再进行分级。为此，将细碎杂质分离为基本包含沙和其他粉状材料的最大粒度为0.5-2.5mm的第一级分，和基本包含小或碎麦类谷物的粒度为至少2.5-3.5mm的略微较粗级分。后一级分又可返回到清洁谷物中以减少淀粉损失。第一级分可加入源自分级的糠级分中。

随后对已经如此清洁的麦类谷物进行分级干磨。分级干磨以本身已知的方式进行。干磨通常划分为第一研磨阶段，其中除去壳并分离为胚乳级分和糠级分，以及第二研磨阶段，其中将胚乳级分研磨成所需粒度。对本领域熟练技术人员清楚的是，分离通常并不完全，而是仅进行至达到级分的所需纯度，即分离掉胚芽时，胚乳级分通常仍包含至多30重量％，优选不超过20重量％的存在于麦类谷物中的壳组分。

在第一阶段(经常也称作脱壳或脱糠)，例如通过滚筒磨机粉碎小麦谷物。第一阶段可作为一步研磨步骤(单程研磨)进行且优选以多个研磨步骤进行。在一步研磨步骤之后，将研磨的材料以本身已知的方式分离为胚乳级分和糠级分。在该情况下，程序通常如下进行，其中首先进行分离为胚乳级分以及糠级分，该糠级分仍包含部分胚乳级分。在第二个研磨步骤中，将被分离出来且包含部分胚乳级分的糠级分分离为其组分。由于研磨材料的胚乳组分通常具有比研磨材料的糠级分颗粒小的粒度，第一分离可以简单方式通过筛分方法或通过过筛进行。自然，各分离步骤可包含这些措施的组合。

已经证明对于步骤a)有利的是谷物具有一定的水分含量，其基于谷物的总重量通常为10-30重量％，经常是10-25重量％，尤其是13-20重量％。因此，在干磨之前或之中，使不具有所需水分含量的谷物与一定量的水混合。在加入水之后，在进一步加工之前优选将小麦储存0.5-36小时，由此使得粘附在表面的水分可扩散入谷物内部。因此，步骤a)中的研磨通常在基于所用小麦谷物质量为10-30重量％，经常10-25重量％的水存在下进行。优选水的量为13-20重量％，尤其是14-28重量％。水优选在第一个研磨阶段之前加入，但也可在第一个研磨阶段之中加入。在第一个研磨阶段的多步程序中，也可在各研磨步骤之间再调节水含量。也可任选以蒸汽形式加入水。熟练技术人员可通过分析所用小麦谷物，以及在各步骤中得到的研磨材料而容易地测定水含量并且可容易地确定所需的额外水量。

在第二研磨阶段中进一步研磨胚乳级分。在该情况下，纤维组分可以上述方式再被分离。典型的是2-4个阶段的方法。多段的特征导致各级分的较高纯度和胚乳级分的较高淀粉产量。在该情况下，将胚乳级分调至对液化/糖化工艺最有利的粒度。该步骤经常也称作精磨。在精磨中，通常将胚乳级分研磨至0.01-1.5mm的平均粒径，优选研磨至0.025-1mm，特别是0.05-0.6mm的粒度。平均粒径是基于质量的且以本领域熟练技术人员熟知的方式，优选借助筛分析测定。已经证明尤其有利的是，至少80重量％，尤其是至少90重量％，特别是至少95重量％的颗粒具有不超过0.4mm的直径。在多段精磨程序的情况下，各研磨步骤之后优选分离为其尺寸大于所需最大尺寸的颗粒和其尺寸不超过所需最大限度的颗粒。然后，仅将过大的颗粒供入另一研磨阶段。

类似的是，可将糠级分进一步研磨以分离出粘附其上的胚乳部分，其中进行胚乳组分和糠组分的分离。可将在该工艺中出现的富胚乳级分再循环入第一研磨阶段的胚乳级分中。返回优选在精磨之前或之中进行。

如此分离的级分通常具有下文所述的组成。糠级分通常具有如下量的下列组分(基于全部干物质)：

粗蛋白：8-18重量％，

淀粉：8-20重量％，

粗纤维：25-65重量％，

粗脂肪：2-10重量％，

粗灰分：3-12重量％。

糠的水分含量通常为5-20重量％，优选8和14重量％。

胚乳级分通常具有如下量的下列组分(基于全部干物质)：

粗蛋白：3-30重量％，优选5-15重量％，

淀粉：50-90重量％，优选55-85重量％，

粗纤维：0.1-20重量％，优选0.1-10重量％，尤其是0.2-5重量％，特别是0.3-2重量％或0.3-1.5重量％，

粗脂肪：0.1-5重量％，优选0.2-2重量％，

粗灰分：0-15重量％，优选0.1-3重量％。

胚乳的水分含量通常为5-20重量％，优选8-14重量％。

对于糠和胚乳级分，仅报道了通过其典型分析而给出的与饲料相关的那些组分。在该情况下，对粗蛋白所给的值包括乘以因子6.25的总凯氏(Kjeldahl)氮，换言之，除了蛋白质之外，例如还包括其它游离氨基酸、核酸和无机氮。对粗纤维所给的值包括作为其主要成分的纤维素和半纤维素，还检测到壳物质如木素。粗脂肪的值包括例如溶于脂肪溶剂如石油醚或己烷的所有物质如甘油三酯、游离脂肪酸和磷脂。粗灰分包括在550℃下加热较长时间之后剩下的所有无机组分。它们基本为呈氧化物和盐形式的矿物质。除了单独分析的淀粉，非淀粉多糖如戊聚糖通过所选分析技术并不包括或仅不准确地包括。

本文所用的名称粗蛋白、粗纤维组分、粗脂肪和粗灰分对熟练技术人员是已知的并且例如在下述文献中定义：Naumann，C.，Bassler，R.，1976.VDLUFA-Methodenbuch，第3卷，Die chemische Untersuchung von Futtermitteln[German Association of Agricultural Analytical and Research Institutes(VDLUFA)Method Book，第3卷，饲料的化学分析](活页版，具有1983、1988、1993、1997和2004增补版)，VDLUFA-Verlag，Darmstadt，德国[编辑了德国的与饲料评价相关的所有参数/方法]。

步骤b)

然后，将所得的在下文中也称作面粉的研磨材料转化为含水悬浮液，所述研磨材料处理基本包含胚乳级分以及因此的淀粉组分。

根据本发明的第一个实施方案，遵循以下程序：使全部量的研磨材料与含水液体，如淡水，再循环工艺水，例如来自随后发酵或蒸发的再循环工艺水，或与这些液体的混合物混合，其中得到淀粉含量为至少30重量％的含水悬浮液。该程序经常也称为浆料化。

优选选择面粉的量，以使悬浮液基于悬浮液(浆料)总重量包含30-55重量％，优选32-50重量％，非常特别优选35-45重量％淀粉。由于，通常1kg淀粉在液化/糖化工艺中产生＞1.0至1.1kg单糖、二糖和寡糖，因此，在糖化之后，单糖、二糖和/或寡糖在所得葡萄糖中的总浓度为至少320g/kg，经常＞320至600g/kg，优选330-500g/kg，尤其是350-495g/kg，特别是380-495g/kg。在该情况下，基于单糖、二糖和/或寡糖的总量，葡萄糖通常占至少80重量％，尤其是至少90重量％。

通常选择所用水的温度，以使悬浮液的温度为30-53℃，优选40-50℃，非常特别优选44-48℃。优选不超过53℃的温度，以防止淀粉不希望的胶凝化。

面粉悬浮液可不连续或连续制备，并且步骤c)中所需的任何用于调节pH的助剂如氢氧化钙和/或硫酸以及液化酶可预先与含水液体混合，或可单独加入面粉/水混合物中。此处可以任何顺序加入。在不连续生产面粉悬浮液的情况下，可使用任何类型的混合反应器。在连续生产的情况下，通常使用缓慢或快速的连续混合器。

在该实施方案中，在步骤c)中的糖化之后将谷蛋白贫化。

根据本发明的第二实施方案，在糖化之前将谷蛋白贫化。贫化通常仅以步骤c)中使用的胚乳级分的子量进行，因此谷蛋白存在于步骤c)中，并在步骤c)之后进行进一步的谷蛋白贫化。

谷蛋白的贫化通常以类似于开头所述的方法，如糊状物方法或Martin方法进行。

根据优选实施方案，

i)将子量的胚乳级分，通常20-70％，尤其是30-60％转化为淀粉含量小于30重量％，通常20至＜30重量％，如20-28重量％的胚乳级分的稀含水悬浮液，

ii)从该悬浮液中贫化谷蛋白组分，优选直至至少70％，尤其是至少80％，特别是至少90％的贫化度，其中得到贫谷蛋白的胚乳级分的稀含水悬浮液，和

iii)将另一胚乳级分悬浮在步骤ii)中获得的含水悬浮液中，以使所得悬浮液的淀粉含量为至少30重量％。

在步骤i)中，程序通常如下进行：将所需子量与约0.8-1.1重量份水性液体，如新鲜水，再循环工艺水，如来自随后发酵或蒸发的再循环工艺水，或与这些液体的混合物一起捏合，以形成生面团。该生面团包含胚乳级分的淀粉和谷蛋白组分。任选在短的静置段(通常可为10分钟至1小时)之后，将生面团悬浮在上述水性液体中。液体量通常为1.7-3重量份/1重量份生面团。通常通过筛分从悬浮液中基本贫化或除去谷蛋白组分。随后，可任选进行细筛分以除去纤维组分。

或者，所需子量可与约0.4-0.6重量份水性液体，如新鲜水，再循环工艺水，如来自随后发酵或蒸发的再循环工艺水，或与这些液体的混合物一起捏合，以形成生面团。任选在短的静置段(通常可为10分钟至1小时)之后，通过用上述水性液体处理以及机械能的作用，如通过捏合而从生面团中洗出贫谷蛋白的淀粉级分。随后，可任选进行细筛分以除去剩余的谷蛋白和纤维组分。

在两种情况下，均获得胚乳级分的稀的贫谷蛋白的含水悬浮液，其淀粉含量通常小于30重量％，通常为20-30重量％。随后通过加入在步骤a)中获得的胚乳级分(面粉)以得到淀粉含量为至少30重量％的胚乳级分的含水悬浮液的方式混合该稀悬浮液。面粉的量优选以使得悬浮液基于悬浮液的总重量为30-55重量％，优选32-50重量％，非常特别优选35-45重量％淀粉的方式而选择。

步骤iii)中的悬浮液可以与生产第一个实施方案的面粉悬浮液相似的方式而生产，其中步骤c)中所需的任何用于调节pH的助剂如氢氧化钙和/或硫酸以及液化酶可预先与稀含水悬浮液混合，或可单独加入面粉悬浮液中。此处加入顺序是任意的。

步骤c)

然后使步骤b)中生产的悬浮液经受酶促液化和糖化，其中使胚乳级分的淀粉组分水解为葡萄糖。在第一个步骤c.1)中，进行悬浮液中的淀粉组分的液化，其中使淀粉组分通常消化或水解以形成具有4-20，尤其是8-12个葡萄糖单元的糖链。该步骤在下文中也被称作液化。

液化可通过加入酶而常规进行。该方法由开头引用的现有技术，如开头引用的″The Alcohol Textbook-A reference for the beverage，fuel and industrial alcohol industries(醇教材-饮料、燃料和工业酒精工业参考书)″，第2章，第7-23页已知。

原则上，所有淀粉液化酶可用于液化面粉中的淀粉部分，尤其使用α-淀粉酶(酶分类EC 3.2.1.1)，例如可由地衣芽孢杆菌(Bacillus lichenformis)或嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus staerothermophilus)得到的α-淀粉酶，尤其是就生物乙醇生产而言，用于液化通过干磨方法得到的液化材料的那些酶。适用于液化的α-淀粉酶也可市购，例如可以Termamyl 120 L，类型L购自Novozymes；或以Spezyme购自Genencor。也可将各种α-淀粉酶的组合用于液化。浆料中的酶浓度基于淀粉含量通常为0.01-0.4重量％，优选0.02-0.3重量％，经常0.03-0.2重量％，非常特别优选0.04-0.1重量％。

另外，任选进一步加入木聚糖酶。木聚糖酶的用量通常为至多2.0重量％(基于所用淀粉)，如0.01-2重量％，经常0.02-1重量％，优选0.05-0.5重量％。例如可以Shearzyme

500L(Novozymes A/S)购得的这类酶降低了液化和糖化过程中淀粉悬浮液的粘度和最终的葡萄糖溶液的粘度。尤其当本发明方法在工业上进行时，经常仅需少量的木聚糖酶，且因此用于这类方法中的木聚糖酶的用量基于所用淀粉可为0.02-0.5重量％，尤其是0.05-0.2重量％。

有利的是，选择淀粉液化酶和面粉的量，以使足以降低胶凝过程中的粘度，从而可例如借助搅拌器而有效混合悬浮液。优选反应混合物在胶凝过程中的粘度最大为20Pa·s，特别优选最大为15Pa·s，非常特别优选最大为8Pa·s。粘度通常用Haake粘度计，使用M5测量体系的Roto Visko RV20类型和MVDIN测量装置在50℃的温度和200s^-1的剪切速率下测量。

液化经常在至少一种钙盐存在下进行。此时，浆料中的钙浓度通过加入钙盐而通常调节至10-200ppm，优选15-100ppm，非常特别优选20-60ppm。然而，钙离子的存在并不是强制的，已知用于液化和糖化的一系列液化酶在钙不存在下也产生良好的转化率和产率，因此，此时可不加入钙盐。

为确保淀粉液化酶的最佳活性，液化优选至少有时在液化酶的最佳pH下进行，经常在略微酸性范围的pH下，通常在4.0-7.0，优选5.0-6.5，特别优选5.3-6.0下进行。pH调节通常在液化开始之前或开始时进行；通常在液化过程中监测该pH以及任选调节。优选用稀无机酸如HCl、HNO₃、H₂SO₄或H₃PO₄，有机酸如乙酸，碱金属氢氧化物如NaOH或KOH，碱土金属氢氧化物如氢氧化镁或氢氧化钙调节pH。优选用氢氧化钙和/或硫酸调节pH。

为了液化，将步骤b)中生产的悬浮液优选在高于淀粉胶凝温度的温度下加热。通常选择80-120℃，优选90-115℃，特别优选95-110℃的温度，其中温度优选比胶凝温度(小麦淀粉的胶凝化温度)高至少5K，尤其是10K，特别优选至少20K，例如10-80K，尤其是20-60K。液化也可在胶凝化温度之下，例如使用WO 2004/113551所述的酶或酶组合进行。

在用于液化淀粉部分的优选实施方案中，首先通过引入直接蒸汽将浆料加热至高于淀粉胶凝化温度的温度。通常加热至比各胶凝化温度高至少10K，尤其是至少20K，例如10-80K，尤其是20-60K的温度。优选将悬浮液加热至80-120℃，尤其是90-115℃，特别是95-110℃的温度。

用于加热的直接蒸汽通常为具有至少105℃，尤其是至少110℃，例如110-210℃的温度的过热蒸汽。然而，也可使用饱和蒸汽。优选将蒸汽在超计大气压下引入悬浮液。因此，蒸汽优选具有至少1.5巴，例如1.5-16巴，尤其是2-12巴的压力。

将直接蒸汽引入浆料的进行方式通常使得在过压(overpressure)下，优选1-10或11巴，尤其是1.5-5巴的过压和优选在高速下将蒸汽引入悬浮液中。由于引入蒸汽，悬浮液立即加热至高于90℃的温度，也就是说高于胶凝化温度的温度。

用直接蒸汽加热优选在连续装置中进行，浆料在特定的进料压力下连续供入其中，该压力是悬浮液粘度、进料速率和装置几何形状的结果，并且在悬浮液的进料区中，热蒸汽经由可调节的喷嘴在基于进料压力的过压下供入装置中。由于蒸汽在过压下供入，不仅加热了悬浮液，而且机械能也引入了该体系中，这促进了面粉颗粒的进一步混合，导致特别均匀的能量输入，因此导致面粉中的颗粒状淀粉颗粒特别均匀的胶凝化。这些装置的几何形状通常为管式。蒸汽优选沿着管式装置的纵轴引入。悬浮液通常相对于蒸汽流以通常不超过50°的低角度(shallow angle)供入。可调节喷嘴通常具有圆锥几何形状并且在蒸汽流动方向逐渐变细。将设置在纵向可移动棒上的针或圆锥设置在喷嘴内。该针或圆锥与喷嘴的圆锥形成间隙。通过纵向转移针或棒，可以简单方式调节间隙尺寸和因此的喷嘴开口的横截面积，由此可以简单方式调节蒸汽的引入速率。

此外，这些装置通常具有混合管，在引入蒸汽之后向混合管中输送入悬浮液，并且将悬浮液排出装置。该混合管通常设置在引入蒸汽的方向上。混合管和喷嘴通常形成输送悬浮液的间隙。经由该间隙，额外的剪切力在输送过程中作用于悬浮液上，这增加了引入悬浮液的机械能量。混合管可被设置为在纵向上移动。通过移动混合管，可以简单方式调节间隙开口尺寸和因此的装置中的压降。

这类装置由现有技术已知其名称为喷射式蒸煮锅，例如显示于上文引用的″The Alcohol Textbook(醇教材)″，第2章，图13中的装置，并且可市购，例如以HYDROHEATER

或JetCooker

购自美国Hydro Thermal Corp.Waukesha WI。

通常随后将通过直接蒸汽加热的浆料输送入后反应区，以继续淀粉组分的胶凝化。同时，液化酶开始水解淀粉。后反应区中盛行的过压通常为2-8绝对巴。后反应区中的温度通常为80-120℃，尤其是90-115℃。取决于悬浮液温度，在该后反应区中的停留时间可为1-30分钟，经常2-20分钟，尤其是5-10分钟。后反应区通常具有管式或柱几何形状。在一个实施方案中，后反应区具有垂直排列的柱的几何形状。在该情况下，将离开蒸汽处理装置的悬浮液施加于柱的上部区域并在底部区域取出。在本发明的另一实施方案中，后反应区域具有管式几何形状。

在悬浮液离开后反应区之后，通常将其冷却，然后进行第二液化步骤。冷却可通过膨胀加压的溶液而进行。膨胀优选在至多或低于110℃，尤其是至多或低于105℃，例如80-110℃，优选90-105℃，非常特别优选95-100℃的温度下作为闪蒸进行，以冷却悬浮液。然后，通常在分开的反应器中将如此破坏的淀粉液化。任选有利的是，在设定第二次液化的温度之后加入液化酶的子量，而不是在加热之前或之中加入所有液化酶。该子量可为液化酶总量的0-80％，优选10-60％，非常特别优选15-40％。第二次液化可进行30-240分钟，优选45-180分钟，非常特别优选60-120分钟的时间。第二次液化可在连续流动管中进行，在搅拌釜级联中连续进行，或者在不连续搅拌釜中进行。当使用搅拌釜时，有利的是提供足够数量的搅拌釜，以允许与正在进行的操作平行地清洁各搅拌釜而不损失容量。

为了将淀粉完全降解为糊精，将反应混合物保持在设定的温度下，或任选进一步加热，直到用碘检测淀粉，或任选用于检测淀粉的其它测试为阴性或至少基本阴性。在该情况下，任选可在反应混合物中加入一个或多个其他子量的α-淀粉酶，其量例如基于所用淀粉源总量为0.001-0.5重量％，优选0.002-0.2重量％。

除了通过直接蒸汽加热浆料之外，也可使用加热介质如蒸汽在已知为″Wide Gap″的换热器中间接将其加热至所需温度，这防止了引入的蒸汽对面粉悬浮液的稀释。通常又如对用直接蒸汽加热所述进行后反应和第二液化。对于此处采用的措施，类似地适用上文所述内容。

以此方式得到含水的淀粉部分水解产物，其包含来自面粉的液化淀粉部分，通常为糊精以及任选其他寡糖和单糖或二糖，以及面粉的至少部分蛋白质组分。

在淀粉液化完成之后，使存在于含水的淀粉部分水解产物中的糊精进行糖化，即将其降解为葡萄糖和蔗糖。糖化可以本身已知的方式连续或不连续进行。

在液化淀粉溶液中的糊精(即寡糖)的糖化通常酶促进行，即使用至少一种糖化糊精的酶进行。原则上，为此可使用所有葡糖淀粉酶(酶分类EC3.2.1.3)，尤其是得至曲霉(Aspergillus)的葡糖淀粉酶，特别是用于将通过在生物乙醇生产中的干磨方法得到的材料糖化的那些。适用于糖化的葡糖淀粉酶也可市购，例如可以Dextrozyme GA购自Novozymes；或以Optidex购自Genencor。也可使用各种葡糖淀粉酶的组合

将至少一种糖化酶，尤其是至少一种葡糖淀粉酶加入在液化之后得到的含有糊精的液体介质中，其量基于所用淀粉源的总量通常为0.001-5.0重量％，优选0.005-3.0重量％，特别优选0.01-2重量％，特别是0.05-1.0重量％。

通常将液化的淀粉溶液冷却或通常调至糖化酶的最佳温度或略低，例如调至40-70℃，优选50-65℃，尤其是60-63℃，随后与糖化酶混合。优选在液化之后立即使含水的淀粉部分水解产物经受糖化。因此，在加入糖化酶之前，将热的含水的淀粉部分水解产物冷却至上述温度。有利的是，该冷却在换热器中进行，其中释放的能量可用于预热其他工艺料流。

有利的是，糖化在所用酶的最佳活性范围的pH下进行，优选pH为3.0-5.5，尤其是4.0-5.0，特别优选4.2-4.8。优选在加入糖化酶，尤其是葡糖淀粉酶之前将pH调至所需值。

糖化可在搅拌反应器中不连续进行，或在流动管中连续进行或特别优选在搅拌釜级联中进行。当使用搅拌釜时，有利的是提供足够数量的搅拌釜，以允许与正在进行的操作平行地清洁各搅拌釜而不损失容量。

在加入糖化酶之后，将含有糊精的悬浮液在设定的温度下优选保持一段时间，例如保持8-72小时或更长，需要的话经常12-60小时，优选24-54小时，特别优选36-48小时，其中使糊精糖化为单糖和二糖。糖化的进行可使用本领域熟练技术人员已知的方法，例如HPLC，酶测试或葡萄糖测试棒进行。当单糖浓度不再显著增加或又下降时糖化完成。

步骤d)：

糖化产生葡萄糖水溶液，该溶液除了葡萄糖外还任选进一步包含作为固体悬浮形式的面粉的未水解组分。这些固体主要为胚乳级分的谷蛋白部分。

如果谷蛋白未在进行步骤c)之前完全贫化，则根据本发明，谷蛋白的贫化对在步骤c)之后的葡萄糖进行。在许多情况下，有利的是这类贫化不仅可在进行步骤c)之前，而且也可在其后进行。在该情况下，通常首先从待糖化的淀粉材料中贫化子量的谷蛋白，这例如通过基本或完全贫化在胚乳级分的子量中的谷蛋白组分而进行，将贫化谷蛋白的该子量与来自步骤a)的未贫化谷蛋白组分的剩余胚乳级份合并，例如将其转移至悬浮液，然后进行步骤c)和步骤d)。

为贫化来自葡萄糖的谷蛋白，通常进行以下程序：其中将步骤c)中产生的包含谷蛋白的全部葡萄糖溶液进行固体分离。然而，也可仅将步骤b)中产生的包含谷蛋白的葡萄糖溶液的子料流进行固体分离，并将包含谷蛋白的剩余葡萄糖供入其他用途，如生产生物乙醇。

贫化通常进行至至少70重量％，优选至少85重量％，尤其是至少90重量％，或甚至至少95重量％的包含在葡萄糖溶液中谷蛋白组分被分离的程度。

存在的谷蛋白和任选任何糠可以任何已知的液/固分离被分离，其中优选机械方法如离心，滗析和过滤，包括这些措施的组合。

为了从葡萄糖溶液中除去固体，已经证明有利的是供入分离的葡萄糖溶液的温度为60-100℃，尤其是70-90℃，特别优选75-85℃。为此，通常将步骤b)中得到的葡萄糖溶液在贫化固体组分谷蛋白和糠之前加热至所需温度。有利的是，加热在换热器中进行，其中所需能量可用于冷却其他工艺料流。

此外，已经证明有利的是，在贫化固体之前，将葡萄糖溶液的pH调至4.0-6.5，尤其是4.5-6.0，特别优选5.0-5.5的值。任何碱，但优选碱金属氢氧化物，例如氢氧化钠水溶液或氨可用于调节pH。

贫化产生低固体的葡萄糖溶液和包含谷蛋白以及任选糠组分的富固体级分，其葡萄糖比例比低固体的葡萄糖溶液低。

低固体的葡萄糖溶液可仍包含少量不溶解固体，其量通常基于葡萄糖水溶液的总体积不超过15体积％，尤其是10体积％，特别是5重量％，并且经常基于葡萄糖水溶液的总体积为0.001-15体积％，尤其是0.01-10体积％，特别优选0.02-5体积％。通过将葡萄糖溶液在刻度离心管中在1650g下离心15分钟，随后读出不溶解固体量而测定不溶解固体。

为了得到高葡萄糖产率，有利的是，将固/液分离得到的富固体级分再悬浮于水中，然后进行重复的固/液分离。水的量通常为1-15l/kg悬浮固体(以干物质计算)，或1-20L/L潮湿的分离固体。该第二固/液分离产生包含在第一固/液分离的固相中的呈溶解形式的葡萄糖部分的液相。然后将该液相加入第一固/液分离的液相。为了进一步增加葡萄糖产率，该程序，即将所得固体再悬浮于水中并且随后固/液分离的程序可重复一次或数次，其中将所得葡萄糖水溶液在每种情况下加入第一固/液分离中得到的葡萄糖溶液。

进行第二以及任选其他固/液分离的温度通常为60-100℃，优选70-90℃，特别优选75-85℃。对于pH，此处类似地使用上文对第一固/液分离所述的内容。

用于将第一和其他固/液分离的富固体级分再悬浮的水可以是淡水。然而，经常将更后的固/液分离的葡萄糖水溶液用于再悬浮，以减少淡水对合并的各固/液分离阶段的低固体葡萄糖溶液的稀释，以及降低淡水的总的需求。在三个依次的固/液分离中，例如将第三固/液分离的液相用于将第二固/液分离的固相再悬浮，以及将第二固/液分离的液相用于将第一固/液分离的富固体相再悬浮。或者，除了淡水之外，也可使用工艺水，其例如作为随后通过蒸发葡萄糖溶液的浓缩中的冷凝物产生，或在干燥副产物(如谷蛋白或生物质)时产生。

为了进一步减少所得葡萄糖水溶液中的固体部分，可能有利的是对葡萄糖水溶液进行所谓的精制步骤，以贫化存在于其中的其他固体。该进一步的贫化可通过任何已知的固/液分离类型，如薄膜过滤，包括微滤和超滤，常规过滤，浮选，离心，滗析或分离进行。作为此处所述方法的任何所需组合的结果，多段实施方案也是可行的。

可由步骤b)中得到的含水葡萄糖在贫化谷蛋白以及任选存在的糠之后得到的低固体葡萄糖溶液是新的且特别适用于生产化学品。因此，该葡萄糖水溶液也是本申请的主题。

干物质比例或干物质含量理解为指葡萄糖水溶液中溶解和未溶解固体的总量。这些固体可以本身已知的方式通过蒸发葡萄糖溶液测定。为此，将一定量的各葡萄糖溶液在干燥箱中在80℃下蒸发至干燥。将干的残留物称重得到干物质含量。或者，可使用干燥车，为此这例如购自德国PCE，Meschede。

基于存在于葡萄糖水溶液中的固体，即干物质含量，葡萄糖水溶液具有如下特征组分：

a)80-98重量％，优选93-97重量％葡萄糖以及任选二糖如蔗糖、麦芽糖和异麦芽糖形式的糖，

b)0.5-7.0重量％，优选1.0-4.0重量％粗蛋白，

c)0.01-0.1重量％粗纤维，

d)80-1000mg/kg(0.008-0.1重量％)，优选100-800mg/kg游离氨基酸，和

e)0.01-1.0重量％粗灰分组分。

具有这种组成的葡萄糖溶液是新的且同样是本发明主题。

此外，葡萄糖溶液仍可包含少量来自胚芽的油/脂。然而，大部分的任何油/脂组分通常在步骤d)中与谷蛋白一起分离。这同样适用于在进行步骤c)之前未分离掉的任何糠组分。

本发明进一步涉及在本发明方法的步骤d)中产生的谷蛋白。其在本发明方法中以基于所用谷物的干物质为4-40重量％，尤其是8-30重量％的量产生。谷蛋白通常具有如下总的组成，其中数据在每种情况下基于谷蛋白的全部干物质。

a)10-60重量％，尤其是20-55重量％粗蛋白；

b)1-65重量％，尤其是2-60重量％糖组分，

c)至多20重量％，经常0.5-10重量％粗脂肪、植物脂肪和/或植物油；

d)至多20重量％，尤其是1-12重量％粗纤维组分；和

e)至多15重量％，例如0.1-10重量％也称作粗灰分的与其不同的固体组分。

在步骤d)中分离的谷蛋白为细碎固体，其水分含量通常在其分离后为50-85重量％，尤其是55-75重量％，其中基于分离的谷蛋白的总质量。谷蛋白可以本身已知的方式干燥得到细碎的，不形成至形成很少的粉尘的非粘性粉末。此处，水分含量通常低于50重量％，经常低于30重量％，特别是低于15重量％。具有35重量％干物质比例或基于干谷蛋白为185％水含量的潮湿谷蛋白同样表现为固体。

谷蛋白颗粒的平均粒度(重均，通过光散射或筛选分析测定)通常为50-600μm，尤其是100-500μm。

本发明的谷蛋白具有高的吸水容量且能够吸收其自身干重的高达185重量％的水，而不变粘。因此，特别适合作为配制助剂，尤其用于生产本身倾向于粘在一起的潮湿或糊状物质的固体配制剂。本发明谷蛋白尤其适用于配制发酵中产生的生物质。以此方式，得到包含生物质和谷蛋白的非粘性产品，并且该产品可例如用作饲料或饲料组分。

另外，本发明谷蛋白的显著之处在于对油和油状物质，尤其是对植物油的高吸收容量。因此，特别适用于生产高价值的植物油或植物油组分或具有与生育酚相当的性能的物质的固体配制剂。

通过水解存在于本发明谷蛋白中的蛋白质，可任选在分离出非未水解的谷蛋白组分之后，生产例如可用于人类营养的可溶的肽。水解例如可通过相应的蛋白酶而酶促进行。为分离出未水解的蛋白质组分，可使用固/液分离的常规方法，如离心或过滤法，特别是薄膜过滤方法。

任选可将固/液分离之后得到的含水葡萄糖通过以一段或多段蒸发浓缩而浓缩至所需葡萄糖浓度。为此，将葡萄糖水溶液在50-100℃，优选70-95℃，特别优选80-90℃的温度下，优选在减压下浓缩。浓缩优选进行至得到至少40重量％，尤其是至少50重量％，特别优选至少55重量％，非常特别优选至少60重量％的葡萄糖浓度，浓度例如为40-80重量％，优选50-75重量％，特别优选55-70重量％，非常特别优选60-65重量％。

葡萄糖在生产有机物质中的用途

如此得到的葡萄糖溶液随后可用作生产有机物质，即化学品的碳源。

术语化学品应在宽意义上解释且包括所有有机物质，即不仅包括确定的低分子量化合物，低聚物，聚合物，包括酶，而且包括具有特征性能的生物质如酵母或单细胞蛋白质，它们由或可由葡萄糖开始生产。有机物质的生产不仅可通过发酵，而且也可经由非发酵路线而进行。本发明方法的优点尤其在于生产不同于乙醇的化学品，因为生产乙醇时葡萄糖质量通常需要满足较高要求。

可通过不涉及发酵的路线由葡萄糖生产的有机物质的实例包括5-羟基甲基糠醛、乙酰丙酸(laevulic acid)、葡糖酸、葡萄醛酸、2-酮基葡糖酸、戊二酸、山梨醇、异山梨醇和烷基聚葡糖苷，多元醇，如乙二醇、丙二醇和高果糖玉米糖浆(HFCS)。

可通过涉及发酵的路线由葡萄糖生产的有机物质的实例：

-任选带有羟基的具有2-10个碳原子的单-、二-和三羧酸，例如酒石酸、衣康酸、琥珀酸、乙酸、丙酸、乳酸、3-羟基丙酸、富马酸、马来酸、2，5-呋喃二甲酸、戊二酸、乙酰丙酸、葡糖酸、乌头酸、二氨基庚二酸和柠檬酸；

-蛋白质氨基酸和非蛋白质氨基酸，例如赖氨酸、谷氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸、色氨酸和苏氨酸；

-嘌呤碱和嘧啶碱；

-核苷和核苷酸，例如烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)和腺苷-5’-单磷酸盐(AMP)；

-类脂，

-优选具有10-22个碳原子的饱和和不饱和脂肪酸，例如γ-亚麻酸、二高-γ-亚麻酸(dihomo-γlinolenic acid)、花生四烯酸、二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid)；

-具有3-10个碳原子的二醇，例如丙二醇和丁二醇；

-具有3个或更多个羟基，例如3、4、5或6个OH的多元醇，例如甘油、山梨醇、甘露糖醇(manitol)、木糖醇和阿糖醇；

-具有至少4个碳原子，例如具有4-22个碳原子的长链醇，如丁醇；

-碳水化合物，例如透明质酸和海藻糖；

-脂族胺，尤其是具有3-10个碳原子的脂族二胺，如1，5-戊二胺；

-芳族化合物，例如芳族胺、香草醛和靛蓝；

-维生素和前维生素，例如抗坏血酸、维生素B₆、维生素B₁₂和核黄素；

-辅因子(cafactor)和营养品(nutraceuticals)；

-蛋白质，例如酶，如淀粉酶，果胶酶，酸，杂化或或中性纤维素酶、酯酶如脂肪酶、胰酶(pancreases)、蛋白酶、木聚糖酶和氧化还原酶，如漆酶、过氧化氢酶和过氧化物酶、葡聚糖酶和肌醇六磷酸酶；

-酵母，例如面包酵母和啤酒酵母；

-类胡萝卜素，例如番茄红素、β-胡萝卜素、虾青素、玉米黄质和角黄素；

-具有3-10个碳原子的酮类，如丙酮和3-羟基-2-丁酮；

-内酯，例如γ-丁内酯；

-聚羟基链烷酸酯，例如聚羟基乙酸酯；

-聚交酯；

-多糖，例如葡聚糖、甘露聚糖、半乳聚糖；

-聚类异戊二烯；

-聚酰胺，和

-环糊精。

术语“辅因子”包括出现通常的酶活性所需的非蛋白质化合物。这些化合物可为有机或无机的；本发明的辅因子分子优选为有机的。这类分子的实例为NAD和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸酯(NADP)；这些辅因子的前体为烟酸(niacin)。

术语“营养品”包括食品添加剂，其在植物和动物，尤其是人类的情况下促进健康。这类分子的实例为维生素、抗氧化剂和某些类脂，例如多不饱和脂肪酸。

葡萄糖在发酵中的用途

本发明优选涉及可根据本发明得到的葡萄糖溶液在如上所定义的有机物质的发酵生产中作为葡萄糖源的用途。

因此，本发明进一步涉及一种通过发酵生产有机物质的方法，其包括如下步骤：

i.例如通过根据本发明方法生产葡萄糖溶液提供本发明的葡萄糖水溶液，和

ii.将葡萄糖溶液加入包含能够超量生产有机物质的微生物的发酵介质。

发酵可以本领域熟练技术人员熟知的任何常规方式进行。为此，通常将每种情况下所需的微生物使用根据本发明生产的含水葡萄糖培养。

发酵方法不仅可不连续(分批)，而且可半连续(进料-分批程序，包括具有中间物收获的进料分批)操作，其中半连续程序是优选的。

例如，通过本发明方法得到的葡萄糖水溶液(在下文中也称作本发明葡萄糖)-任选与常规糖源一起，任选在用水稀释并加入常规介质组分如缓冲剂，营养盐，氮源如硫酸铵、尿素等，包含氨基酸如酵母提取物、胨、CSL等的复合营养介质组分，用所需微生物接种并且它们可在发酵条件下繁殖，直至微生物浓度达到发酵所需的稳态。在该情况下，本发明葡萄糖溶液中存在的糖被代谢并且形成有价值的所需产物(也被称作分批程序或批料相)。

对本发明而言，常规糖源指不通过本发明方法得到的基本上全部可代谢的单糖、二糖和/或寡糖。这些包括纯净形式的单糖、二糖和/或寡糖及其混合物，以及包含浓度为至少45重量％的可代谢的单糖、二糖和/或寡糖且通常基本不含不溶于水的固体的组合物，例如具有45和50重量％糖的低质量糖蜜。

由于在本发明葡萄糖中的高比例的游离氨基酸，可令人惊讶地省略加入其它复合营养介质组分或它们的量可显著降低，这是本发明葡萄糖溶液的另一优点。

在进料-分批程序中，发酵工艺通过加入可根据本发明得到的葡萄糖溶液而进一步继续。在该情况下，通过微生物超量生产的代谢产物在发酵液中累积，其中代谢产物不仅可存在于微生物细胞中，而且也可存在于发酵介质的水相中。

发酵优选以半连续，即进料-分批方法进行。在该情况下，程序如下进行：首先使用本发明葡萄糖溶液和/或其他糖源使微生物繁殖，直至在发酵罐中达到所需微生物浓度。然后，将任选具有一种或多种其它常规糖源的本发明葡萄糖水溶液供入发酵罐。这维持了发酵工艺，并且通过微生物超量生产的代谢产物在发酵液中累积(参见上文)。发酵液中的糖含量尤其可经由本发明含水葡萄糖的进料速率调节。通常而言，调节进料速率以使发酵液中的葡萄糖浓度为＞0重量％至约5重量％，尤其不超过3重量％的值。

本发明葡萄糖任选可在发酵前灭菌，在其中通常热杀灭污染微生物。为此，通常将本发明葡萄糖加热至高于80℃的温度。污染物的杀灭或溶菌可紧邻发酵前进行。为此，对所有含糖液体介质进行灭菌。

本发明尤其涉及一种生产不同于生物乙醇的有机化合物，尤其优选具有至少3个碳原子或具有至少2个碳原子和至少1个氮原子的非挥发性有机化合物的方法。这些化合物本身具有氢和任选氧和任选磷和/或硫作为其它原子。在该情况下，非挥发性有机化合物理解为指在不经历分解下不可借助蒸馏由发酵液得到的那些化合物。在大气压力下，这些化合物的沸点通常高于水的沸点，经常高于150℃，尤其高于200℃。这些化合物通常为在标准条件(298K，101.3kPa)下为固态的化合物。然而，也可在发酵中使用本发明的含糖液体介质以生产非挥发性代谢产物，其在大气压力下的熔点低于水的沸点和/或具有油性稠度。

本发明方法尤其适用于生产酶、氨基酸、维生素、核苷酸、二糖、寡糖、多糖、具有3-10个碳原子的脂族单羧酸和脂族二羧酸、具有3-10个碳原子的脂族羟基羧酸、具有3-10个碳原子的酮类、具有4-10个碳原子的链烷醇和具有3-10个碳原子，尤其是3-8个碳原子的链烷二醇，和胺，尤其是具有3-10个碳原子的脂族二胺。

对本领域熟练技术人员明显的是，通过发酵以该方式生产的化合物在每种情况下以通过所用微生物生产的对映异构体形式得到(如果存在不同对映异构体的话)。因此，例如氨基酸通常以各L对映异构体得到。

如下文中详述，用于发酵的微生物以本身已知的方式指向各代谢产物。它们可以是天然来源或遗传修饰的。合适的微生物和发酵方法例如列在表A中。

表A：

在本发明的优选实施方案中，所生产的有机化合物选自任选带有羟基且具有3-10个碳原子的单-、二-和三羧酸，蛋白质氨基酸和非蛋白质氨基酸，嘌呤碱、嘧啶碱；核苷、核苷酸、类脂；饱和和不饱和脂肪酸；具有4-10个碳原子的二醇，具有3个或更多个羟基的多元醇，具有至少4个碳原子的长链醇，碳水化合物，尤其是二糖、寡糖和多糖，芳族化合物，维生素、前维生素、辅因子、营养品、蛋白质、类胡萝卜素，具有3-10个碳原子的酮，内酯，胺，生物聚合物和环糊精。

本发明的第一优选实施方案涉及可根据本发明得到的葡萄糖水溶液在发酵生产酶，例如上述酶如肌醇六磷酸酶、木聚糖酶或葡聚糖酶中的用途。

本发明的第二优选实施方案涉及可根据本发明得到的葡萄糖水溶液在发酵生产氨基酸，例如上述氨基酸如赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸或谷氨酸中的用途。

本发明的另一优选实施方案涉及可根据本发明得到的葡萄糖水溶液在发酵生产维生素，例如上述维生素如泛酸和核黄素，其前体和次级产物中的用途。

本发明的其它优选实施方案涉及可根据本发明得到的葡萄糖水溶液在发酵生产如下物质中的用途：

-单-、二-和三羧酸，尤其是具有2-10个碳原子的脂族单-和二羧酸，如乙酸、丙酸、富马酸和琥珀酸；

-具有3-10个碳原子的脂族羟基羧酸，如乳酸；

-上述长链烷醇，尤其是具有4-10个碳原子的链烷醇如丁醇；

-上述二醇，尤其是具有3-10个碳原子，尤其是3-8个碳原子的链烷二醇，如丙二醇；

-上述酮类，尤其是具有3-10个碳原子的酮，如丙酮；

-胺，尤其是具有3-10个碳原子的脂族二胺，如1，5-二氨基戊烷；

-核苷酸，如5′-IMP和5′-GMP，和

-上述碳水化合物，尤其是二糖，如海藻糖，寡糖和多糖如葡聚糖。

在另一特别优选的实施方案中，通过微生物在发酵中生产的代谢产物为聚羟基链烷酸酯如聚(3-羟基丁酸酯)，以及与其他有机羟基羧酸如3-羟基戊酸、4-羟基丁酸和Steinbüchel(上述引文)描述的其他那些，例如还有长链(也称作较长链)羟基羧酸，如3-羟基辛酸、3-羟基癸酸和3-羟基十四烷酸及其混合物的共聚酯。为了进行发酵，此处可使用对其他碳源，如S.Y.Lee、Plastic Bacteria Progress and prospects(塑料细菌进展和前景，对于聚羟基链烷酸酯的细菌生产)，Tibtech，第14卷，(1996)，第431-438页及随后各页中所述的类似条件和程序。

在优选实施方案中，用于发酵的微生物因此选自天然或重组微生物，其超量生产至少一种如下代谢产物：

-酶，如肌醇六磷酸酶、木聚糖酶或葡聚糖酶；

-氨基酸，如赖氨酸、苏氨酸、谷氨酸或蛋氨酸；

-维生素，如泛酸和核黄素；及其前体和/或次级产物；

-二糖，如海藻糖；

-多糖，如葡聚糖；

-具有3-10个碳原子的脂族单-和二羧酸，如丙酸、富马酸和琥珀酸；

-具有3-10个碳原子的脂族羟基羧酸，如乳酸；

-聚羟基链烷酸酯，如聚-3-羟基丁酸酯和3-羟基丁酸的共聚酯；

-具有3-10个碳原子的酮类，如丙酮；

-具有4-10个碳原子的链烷醇，如丁醇；和具有3-8个碳原子的链烷二醇，如丙二醇。

合适的微生物通常选自如下属棒杆菌属(Corynebacterium)、短杆菌属(Brevibacterium)、芽孢杆菌属(Bacillus)、啊舒囊霉属(Ashbya)、埃希氏菌属(Escherichia)、曲霉(Aspergillus)、产碱菌属(Alcaligenes)、放线杆菌属(Actinobacillus)、厌氧螺菌属(Anaerobiospirillum)、乳杆菌属(Lactobacillus)、丙酸杆菌属(Propionibacterium)、根霉属(Rhizopus)、梭菌属(Clostridium)、裂褶菌属(Schizophyllum)和小核菌属(Sclerotium)，尤其是谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)、棒杆菌属spAJ-1526(Corynebacterium sp AJ-1526)、产氨短杆菌(Brevibacterium ammoniagenes)、枯草茅胞杆菌(Bacillus subtilis)、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、棉阿舒囊霉(Ashbya gossypii)、大肠埃希氏菌(Escherichia coli)、黑曲霉(Aspergillus niger)、土曲霉(Aspergillus terreus)、解乌头酸曲霉(Aspergillus itaconicus)、广泛产碱菌(Alcaligenes latus)、产琥珀酸厌氧螺菌(Anaerobiospirillum succiniproducens)、琥珀酸放线杆菌(Actinobacillus succinogenes)、德氏乳杆菌(Lactobacillus delbrückii)、莱氏乳杆菌(Lactobacillus leichmannii)、阿拉伯糖丙酸杆菌(Propionibacterium arabinosum)、谢氏丙酸杆菌(Propionibacterium schermanii)、费氏丙酸杆菌(Propionibacterium freudenreichii)、丙酸梭菌(Clostridium propionicum)、甲酰乙酸梭菌(Clostridium formicoaceticum)、丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)、少根根霉(Rhizopus arrhizus)、米根霉(Rhizopus oryzae)、裂褶菌(Schizophyllum commune)和齐整小核菌(Sclerotium rolfsii)。

在优选实施方案中，用于发酵的微生物为来自棒杆菌属的菌株，尤其是谷氨酸棒杆菌菌株。尤其是超量生产氨基酸，特别是赖氨酸、蛋氨酸或谷氨酸的棒杆菌属，特别是谷氨酸棒杆菌的菌株。

在另一优选实施方案中，用于发酵的微生物为来自埃希氏菌属的菌株，尤其是大肠埃希氏菌的菌株。尤其是超量生产氨基酸，特别是赖氨酸、蛋氨酸或苏氨酸的埃希氏菌属，特别是大肠埃希氏菌的菌株。

在特别优选的实施方案中，通过微生物发酵生产的代谢产物为赖氨酸。为进行发酵，此处可使用对其他碳源，如上文引用的Pfefferle等和US3,708,395中所述的类似条件和程序。原则上，不仅连续程序，而且不连续(分批或进料-分批)程序均被考虑，优选进料-分批程序。

在另一特别优选的实施方案中，通过微生物发酵生产的代谢产物为蛋氨酸。为进行发酵，此处可使用对其他碳源，如WO 03/087386和WO 03/100072中所述的类似条件和程序。在生产赖氨酸的情况下，用于赖氨酸发酵的介质由根据本发明得到的葡萄糖溶液与营养盐和复合营养介质组分如糖蜜一起产生。该介质可经由蒸汽直接或间接灭菌。在灭菌之后，将该介质用于使用常规微生物，如谷氨酸棒杆菌生产赖氨酸的发酵中。在发酵结束后，除了赖氨酸外，发酵液还包含微生物(生物质)、营养介质的溶解组分以及任选未能通过固/液分离(参见第2.2.3节)完全分离的淀粉源的不含淀粉的固体组分。所得赖氨酸可以常规方式处理，这在下文中更详细说明。

在另一特别优选的实施方案中，通过微生物发酵生产的代谢产物为泛酸。为进行发酵，此处可使用对其他碳源，如WO 01/021772中所述的类似条件和程序。

在另一特别优选的实施方案中，通过微生物发酵生产的代谢产物为核黄素。为进行发酵，此处可使用对其他碳源，如下列文献所述的类似条件和程序：WO 01/011052、DE 19840709、WO 98/29539、EP 1186664和Fujioka，K.：New biotechnology for riboflavins and character of this riboflavins(核黄素(维生素B2)的新生物技术，以及该核黄素的特征)，Fragrance Journal(2003)，31(3)，44-48。

在另一特别优选的实施方案中，通过微生物发酵生产的代谢产物为富马酸。为进行发酵，此处可使用对其他碳源，如下列文献所述的类似条件和程序：Rhodes等，Production of fumaric acid in 20-L Fermentors(在20L发酵罐中生产富马酸)，Applied Microbiology，1962，10(1)，9-15。

在另一特别优选的实施方案中，通过微生物发酵生产的代谢产物为乳酸。为进行发酵，此处可使用对其他碳源，如下列文献所述的类似条件和程序：Narayanan等，Electronic J.Biotechnol.2004，7，http://www.ejbiotechnology.info/content/vol7/issue2/full/7/pdf。

在另一特别优选的实施方案中，通过微生物发酵生产的代谢产物为琥珀酸。为进行发酵，此处可使用对其他碳源，如下列文献所述的类似条件和程序：Int.J.Syst.Bacteriol.26，498-504(1976)；EP 249773(1987)，发明人：Lemme & Datta；US 5504004(1996)，发明人：Guettler，Jain & Soni；Arch.Microbiol.167，332-342(1997)；Guettler MV，Rumler D，Jain MK.，Actinobacillus succinogenes sp.nov.，a novel succinic-acid-producing strain from the bovine rumen(琥珀酸放线杆菌，来自牛瘤胃的新的产琥珀酸的菌株).Int J Syst Bacteriol.1999年1月；49 Pt 1：207-16；US 5723322，US5,573,931，US 5,521,075，WO 99/06532，US 5,869,301，US 5,770,435。

在另一特别优选的实施方案中，通过微生物发酵生产的代谢产物为衣康酸。为进行发酵，此处可使用对其他碳源，如下列文献所述的类似条件和程序：Kautola，H.，Appl.Microb.Biotechnol.，1990，33，7和Willke等，Appl.Microbiol.Biotechnol.，2001，56，289。

在另一特别优选的实施方案中，通过微生物发酵生产的代谢产物为肌醇六磷酸酶。为进行发酵，此处可使用对其他碳源，如WO 98/55599中所述的类似条件和程序。

在另一特别优选的实施方案中，通过微生物发酵生产的代谢产物为葡聚糖。为进行发酵，此处可使用对其他碳源，如下列文献所述的类似条件和程序：Schilling等：Repression of oxalic acid biosynthesis in the unsterile scleroglucan production process with Sclerotium rolfsii ATCC 15205(用Sclerotium rolfsii ATCC 15205的硬葡聚糖的未灭菌生产工艺中，草酸生物合成的抑制)，Bioprocess Engineering 22(2000)，51-55或Rau等：Oxygen controlled batch cultivations of Schizophyllum commune for enhanced production of branched β-1，3-glucans(裂褶菌的氧气控制分批培养以改进支化β-1，3-葡聚糖的生产)，Bioprocess Engineering 11(1994)，161-165。

在另一特别优选的实施方案中，通过微生物发酵生产的代谢产物为核苷酸，如5’-MP和5’-GMP。为进行发酵，此处可使用对其他碳源，如下列文献所述的类似条件和程序：Sato等，Accumulation of Guanosine Polyphosphates by Brevibacterium ammoniagenes：Isolation and Identification of the Products(通过产氨短杆菌累积鸟嘌呤核苷聚磷酸盐：产物的分离和鉴别).Agr.Biol.Chem.40(3)，1976，465-474；Mori et al：A novel process of inosine 5′-monophosphate production using overexpressed guanosine/inosine kinase(使用过分抑制的鸟嘌呤核苷/肌苷激酶生产肌苷5′-单磷酸盐的新方法).Appl.Microbiol.Biotechnol.(1997)48：693-698或GB 01188885。

在另一特别优选的实施方案中，通过微生物发酵生产的代谢产物为谷氨酸。为进行发酵，此处可使用对其他碳源，如下列文献所述的类似条件和程序：E.Kimura，L-glutamate Production，in：Handbook of Corynebacterium glutamicum(L-戊二酸的生产：谷氨酸棒杆菌手册)，CRC出版社，Boca Raton，Fl，439-464。

在另一特别优选的实施方案中，通过微生物发酵生产的代谢产物为1，5-二氨基戊烷。为进行发酵，此处可使用对其他碳源，如JP 2004222569所述的类似条件和程序。

在另一特别优选的实施方案中，通过微生物发酵生产的代谢产物为5-酮基葡糖酸。为进行发酵，此处可使用对其他碳源，如下列文献所述的类似条件和程序：Elfari，M.等，Appl.Microbiol.Biotechnol.2005，66，668和Herrmann U.，等，Appl.Microbiol.Biotechnol.2004，64，86。

在另一特别优选的实施方案中，通过微生物发酵生产的代谢产物为2，5-二酮基葡糖酸。为进行反应，此处可使用对其他碳源，如下列文献所述的类似条件和程序：Roper，H.，Starch-Starke 1990，42，342或Zelic，B.等，Chem.Biochem.Eng.Q.2002，16，7。

发酵的后处理

通过发酵生产有机物质的本发明方法产生除所需代谢产物外还主要包含发酵过程中产生的生物质和未利用的糖以及未利用的缓冲盐和营养盐的发酵液。因此，在发酵之后通常进一步加工发酵液，以得到有价值产物，即通过发酵方法产生的有机物质，并将其转化为易于处理的形式或市售形式，以将发酵中产生的副产物如生物质和含水组分处理或供入进一步利用。

后处理类型和为此所需的步骤以本身已知的方式取决于发酵液的材料性能，尤其取决于所生产的代谢产物的类型。

后处理方法通常具有一个或多个下列步骤，其可以任何所需顺序和表述组合在一起：

-使微生物失活，这例如可通过以上述方式灭菌而进行；

-从发酵液中分离生物质；

-从仍包含生物质，或从已经分离掉生物质的发酵液中分离非挥发性代谢产物；

-纯化所需代谢产物；

-浓缩代谢产物；

-浓缩生物质。

在该情况下，所有这些步骤并不是后处理方法的必要组成部分。例如，如果产物纯度不必满足高要求的话，则可省略代谢产物的额外纯化。

通过固/液相分离的常规方法从发酵液中分离生物质(例如描述于Belter，P.A，Bioseparations：Downstream Processing for Biotechnology(生物分离：生物技术的下游加工)，John Wiley & Sons(1988)和Ullmann′sEncyclopedia of Industrial Chemistry，第5版，CD-ROM，Wiley-VCH)，并且通常通过机械方法如滗析、分离、浮选、离心、沉降、过滤或薄膜方法进行。在该情况下，方法的多段组合或不同方法的组合，如滗析和分离也是可行的。此外，在分离生物质过程中，也可使用洗涤水以增加非挥发性代谢产物的产量。当代谢产物为以溶解状态存在于发酵液中的物质时，优选使用上述方法。在油性或固体代谢产物的情况下，当生物质和代谢产物存在密度差的时，通过滗析、分离、浮选、离心、沉降机械分离通常是有利的。另外，接着还尤其考虑色谱方法、蒸馏方法或萃取方法。

有价值产物从发酵液中的分离或贫化通常以如下方式进行，其中将至少一种有价值产物从发酵液中分离或纯化，以使该有价值产物在残留发酵液中的含量最大为20重量％，尤其是最大为10重量％，特别是最大为5重量％，非常特别是最大为2.5重量％，其中在每种情况下基于残留发酵液的总重量。有价值产物可以一步或多步从发酵液中分离或贫化。

为了分离溶解在发酵液中的有价值产物，有利的是程序如下进行，其中首先从发酵液中例如借助离心或过滤除去生物质和其它不溶解组分，随后从液相中分离有价值产物，这例如借助结晶、沉淀、吸附、溶解、色谱法、萃取、离子交换、薄膜方法(优选扩散渗析、电渗析、纳滤)进行。或者，例如可通过使用色谱法、萃取法、薄膜方法、吸附方法和蒸馏从发酵液中直接分离有价值产物。可特别提及的色谱法为离子交换色谱法，其中有价值产物可从色谱柱上选择性分离。

为分离有价值产物，可能有利的是在第一步中在发酵液中例如通过酯化或成盐而化学改性有价值产物，从而由此改善它们的分离特性。

结晶为使得不仅可从发酵液中分离有价值产物，而且也可进一步纯化有价值产物的方法。因此，优选与上述机械分离组合使用，在该机械分离中，从母液中分离晶体。

在挥发性或油性化合物的情况下，通常必须控制在后处理中，尤其是在干燥中的最高温度。这些化合物也可有利地通过在吸附剂上以半固体形式(假固体形式)配制它们而分离。适合于此的吸附剂例如在申请人的WO 2005/116228中列举，如活性炭、氧化铝、硅胶、硅石、粘土、烟灰(soot)、沸石、无机碱金属盐和碱土金属盐，如钠、钾、镁和钙的氢氧化物，碳酸盐，硅酸盐，硫酸盐，磷酸盐，尤其是镁和钙盐，如Mg(OH)₂、MgCO₃、MgSiO₄、CaSO₄、CaCO₃，碱土金属氧化物例如MgO和CaO，其它无机磷酸盐和硫酸盐，例如ZnSO₄，有机酸盐，尤其是其碱金属和碱土金属盐，特别是其钠盐和钾盐，例如乙酸钠和乙酸钾，甲酸钠和甲酸钾，甲酸氢钠和甲酸氢钾，柠檬酸钠和柠檬酸钾，较高分子量有机载体，如任选改性的淀粉，纤维素，木素，下文与产物配制剂进一步组合的载体材料，以及本发明的谷蛋白。可以此方式有利地分离的有价值产物的实例为γ-亚麻酸、二高-γ-亚麻酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸，还有丙酸、乳酸、丙二醇、丁醇和丙酮。对本发明而言，呈假固体配制剂的这些化合物理解为指呈固体形式的非挥发性代谢产物或有价值产物。

上述后处理的工艺步骤有时需要使用添加剂(例如用于离子交换剂的再生，用于萃取的溶剂等)，和/或有时可产生的副产物料流(例如结晶母液，离子交换剂洗脱液)。这些副产物料流在某些情况下仍可包含有价值产品、作为淀粉源使用的小麦的不含淀粉的固体组分和添加剂部分也可进一步后处理，部分再循环至总的工艺中的某些工艺步骤，处理或进一步使用。

所有上述料流，优选含生物质料流，含有价值产物的料流和产物料流在某些情况下包括较高的水浓度(由于发酵或后处理中的洗涤水)并且可浓缩(降低水含量)。这例如可借助蒸发、干燥而热实现或借助薄膜方法、过滤等机械实现。可将水处理或作为工艺水再循环并例如用于将胚乳级分浆料化或将在多段分离谷蛋白中分离的固体浆料化。

另一特定的实施方案涉及一种如下方法，其中不预先分离或贫化有价值产物，以及任选不预先分离生物质而基本或完全除去发酵液的挥发性组分，其中得到有价值产物的固体配制剂。进行这种方法的更精确描述可在申请人的WO 2007/028804中找到，此处将其引入作为参考。

通过加入配制助剂如载体和涂料，粘合剂和其它添加剂，与发酵的固体组分一起存在的干燥的有价值产物的性能可以本身已知的方式特别对如下各种参数进行调整：如活性成分含量、粒度、颗粒形状、粉形成倾向、吸湿性、稳定性，尤其是储存稳定性，颜色，气味，流动行为，团聚倾向，静电荷，对光和温度敏感性，机械稳定性和再分散性。

常用的配制助剂例如包括粘合剂、载体材料、隔离剂/流动助剂，还有着色颜料、生物杀伤剂、分散剂、消泡剂、粘度调节剂、酸、碱液、抗氧化剂、酶稳定剂、酶抑制剂、吸附剂、脂肪、脂肪酸、油或其混合物。这类配制助剂有利地用作干燥助剂，在使用配制和干燥方法如喷雾干燥，流化床干燥和冻干时尤其如此。对于其它细节，可参考WO 2007/028804。

上述添加剂以及任选其它添加剂如涂料的比例可取决于各有价值产物的具体要求并取决于所用添加剂的性能而可较大变化，并且其比例在每种情况下基于最终配制的产物或物质混合物的总重量例如可为0.1-80重量％，尤其是1-30重量％。

配制助剂可在发酵液的后处理之前、之中或之后(也称作产品配制或固体设计)，尤其在干燥中加入。特别有利的是，在发酵液或有价值产物的后处理之前加入配制助剂，从而可改善待后处理的物质或产物的加工性能。配制助剂不仅可加入以固体形式得到的有价值产物中，而且也可加入包含该有价值产物的溶液或悬浮液中，如在发酵结束后直接加入发酵液中，或在最终干燥步骤之前加入后处理过程得到的溶液或悬浮液中。

因此，助剂可例如加入有价值产物的悬浮液中；该悬浮液也可例如通过喷雾或混合而加入载体材料。例如当喷雾包含有价值产物的溶液或悬浮液时，在干燥过程中加入配制助剂可产生影响。尤其在干燥之后，例如在向干燥颗粒施加覆盖物或涂料/涂层的过程中加入配制助剂。不仅可在干燥之后，而且可在任何可能的涂覆步骤之后在产物中加入其它助剂。

以本身已知的方式通过从液相中分离固相的常规方法而从发酵液中分离挥发性组分，所述常规方法包括过滤方法和蒸发液相的挥发性组分的方法。也可包括粗纯化有价值物质步骤以及整理步骤的这类方法例如描述于Belter，P.A，Bioseparations：Downstream Processing for Biotechnology(生物分离：生物技术的下游加工)，John Wiley & Sons(1988)和Ullmann′sEncyclopedia of Industrial Chemistry，第5版，CD-ROM，Wiley-VCH。本领域技术人员已知且可用于产物配制或发酵结束后的后处理的方法、装置、助剂和通用和具体实施方案进一步描述在EP 1038 527，EP 0648 076，EP 835613，EP 0219 276，EP 0394 022，EP 0547 422，EP 1088 486，WO98/55599，EP 0758 018和WO 92/12645中。

在该实施方案的第一变型中，如果通常非挥发性的产物以溶解形式存在于液相中，例如通过结晶或沉淀将其从液相转化为固相。随后，例如借助离心、滗析或过滤分离包括有价值产物的非挥发性固体组分。也可以类似的方式分离油性的有价值产物，其中通过加入吸附剂，如硅石、硅胶、泥(mud)、粘土和活性炭将各油性发酵产物转化为固体形式。

在该实施方案的第二变型中，通过蒸发除去挥发性组分。蒸发可以本身已知的方式进行。适合蒸发挥发性组分的方法的实例为喷雾干燥、流化床干燥或流化床附聚、冷冻干燥、急骤干燥器(flash dryer)和接触干燥器，以及挤出干燥。也可将上述方法与成型方法如挤出、造粒或喷射造粒组合进行。在最后提及的方法的情况下，优选使用部分或基本预干燥的含有有价值产物的物质混合物。

在优选实施方案中，发酵液的挥发性组分的除去包括喷雾干燥方法或流化床干燥方法，其包括流化床造粒。为此将发酵液(任选在用于除去不包含有价值产物或仅含少量非挥发性有价值产物的粗颗粒的预分离后)供入一个或多个喷雾干燥或流化床干燥装置中。负载固体的发酵液的传输或进料有利地借助用于含固体液体的常规输送装置，如泵如偏心螺杆泵(如购自Delasco PCM)或高压泵(例如购自LEWA Herbert Ott GmbH)而进行。

在生产赖氨酸的具体情况下，后处理方法通常包括通过分离器分离生物质。然后将含生物质级分在转鼓干燥器或管束式干燥器中干燥。任选在干燥之前，将维生素B₂发酵的发酵残留物，已知为″BFR″(维生素B₂发酵残留物)加入含生物质的级分。然后通常将低固体级分酸化并使其经过离子交换剂。赖氨酸粘附在该离子交换剂上。通常将离开离子交换剂的贫含赖氨酸的发酵液通过蒸发水浓缩；将该过程中结晶的固体分离并干燥。所得产物称作“肥料”并且可再循环至工艺中或用作肥料和用于其他应用。将结晶母液作为浓缩的糖蜜溶解物(CMS)供入其它处理步骤。将粘附在离子交换剂上的赖氨酸用氨水洗脱并通过蒸发水浓缩。赖氨酸可作为游离碱以液体配制剂形式由该浓缩液取出。在下一工艺步骤中，通过加入盐酸将赖氨酸以赖氨酸盐酸盐结晶。将晶体通过离心分离并干燥。将结晶母液再循环至离子交换剂的洗脱液或可作为赖氨酸液体配制剂取出。

作为所述后处理的替代，将含赖氨酸的发酵液在发酵之后直接喷雾干燥。可任选将发酵残留物加入维生素B₂生产中。可行的是，发酵液的预先一步或多步预蒸发可降低能量成本和资金成本。

葡萄糖在不涉及发酵的反应中的用途

本发明优选进一步涉及可根据本发明得到的葡萄糖溶液作为葡萄糖源用于如上所定义的有机物质的不涉及发酵的生产中的用途。

因此，本发明进一步涉及一种通过不涉及发酵的反应生产有机物质的方法，其包括如下步骤：

i.例如通过根据本发明方法生产葡萄糖溶液而提供本发明的葡萄糖水溶液，和

ii.将葡萄糖溶液或通过浓缩本发明葡萄糖溶液而获得的基本无水的葡萄糖(水含量＜10重量％)用于生产所需有机物质的不涉及发酵的反应。

不涉及发酵的反应可以本领域熟练技术人员已知的常规方式进行。为此，通常任选使用催化剂而使根据本发明生产的葡萄糖水溶液或通过浓缩本发明葡萄糖溶液而获得的基本无水的葡萄糖反应。

在特别优选的实施方案中，可通过不涉及发酵的方法由葡萄糖生产的有机物质为5-羟基甲基糠醛。为进行反应，此处可使用对其他碳源，如下列文献所述的类似条件和程序：Cottier等，Trends Heterocycl.Chem.1991，2，233；Lewkowski，J.，Arkivoc 2001，2，17；Kuster，B.F.M.等，Carbohydr.Res.1977，54，159，EP 0230250，FR 2464260或DE3601281。

在另一特别优选的实施方案中，可以不涉及发酵的方式由葡萄糖生产的有机物质为乙酰丙酸。为进行反应，此处可使用对其他碳源，如下列文献所述的类似条件和程序：Horvat等，Tetrahedron Lett.1985，26，2111或US 3258481。

在另一特别优选的实施方案中，可以不涉及发酵的方式由葡萄糖生产的有机物质为葡糖酸。为进行反应，此处可使用对其他碳源，如下列文献所述的类似条件和程序：Lichtenthaler，F.W.，Acc.Chem.Res.2002，35，728，Besson，M.等，J.Catal.1995，152，116或EP 233816。

在另一特别优选的实施方案中，可以不涉及发酵的方式由葡萄糖生产的有机物质为葡萄醛酸。为进行反应，此处可使用对其他碳源，如下列文献所述的类似条件和程序：Corma，A.等，Chemical Routes for the Transformation of Biomass into Chemicals.(将生物质转化为化学品的化学路线)，Chem.Rev.2007，107，2411-2502。

在另一特别优选的实施方案中，可以不涉及发酵的方式由葡萄糖生产的有机物质为2-酮基葡糖酸。为进行反应，此处可使用对其他碳源，如下列文献所述的类似条件和程序：US 2002177198，WO 9915673或EP867446。

在另一特别优选的实施方案中，可以不涉及发酵的方式由葡萄糖生产的有机物质为戊二酸。为进行反应，此处可使用对其他碳源，如下列文献所述的类似条件和程序：Besson，M.等，Recl.Trav.Chim.Pys-Bas 1996，115，217和Dirkx，J.M.H.等，J.Catal.1981，67，1。

在另一特别优选的实施方案中，可以不涉及发酵的方式由葡萄糖生产的有机物质为山梨醇。为进行反应，此处可使用对其他碳源，如下列文献所述的类似条件和程序：Dechamp，N.等，Catal.Today 1995，24，29和Maranhao，L.C.A.等，Ind.Eng.Chem.Res.2005，44，9624，WO 02100537，WO 02100539和WO 2004052813。

在另一特别优选的实施方案中，可以不涉及发酵的方式由葡萄糖生产的有机物质为异山梨醇。为进行反应，此处可使用对其他碳源，如下列文献所述的类似条件和程序：WO 9804540，WO 9200947和US 4297290。

在另一特别优选的实施方案中，可以不涉及发酵的方式由葡萄糖生产的有机物质为烷基聚葡糖苷。为进行反应，此处可使用对其他碳源，如US5480979和US 5698684中所述的类似条件和程序。

在另一特别优选的实施方案中，可以不涉及发酵的方式由葡萄糖生产的有机物质为高果糖玉米糖浆(HFCS)。为进行反应，此处可使用对其他碳源，如下列文献所述的类似条件和程序：Marshall等，EnzymaticConversion of d-glucose to d-Fructose(将d-葡萄糖酶促转化为d-果糖)1957，Science 125(3249)，648和US 4523960。

配制副产物

如上所述，不仅在生产葡萄糖的本发明方法的步骤a)和c)，而且在通过发酵将葡萄糖进一步加工为有价值产物中，产生许多作为副产物或伴生产物的材料料流。通常它们为一种或多种如下材料料流，且优选呈所述量：

-谷物清洁的粉状细粒部分，如果产生的话其量通常为至多5重量％，尤其是0.1-3重量％；

-糠，其量通常为至多7重量％，例如1-6重量％；

-谷蛋白，其量通常为1-20重量％，其中谷蛋白包含量通常为0-10重量％，优选2-6重量％的谷蛋白粉(vital gluten)，和/或来自葡萄糖的量通常为1-15重量％，优选2-10重量％的谷蛋白，

-生物质，其量通常为1-40重量％，优选5-20重量％，和

-任选可在有价值产物的后处理工艺中产生的副产物料流，如果产生的话其量通常为至多100重量％，优选0.2-50重量％，特别优选0.3-20重量％，

其中所有重量百分数涉及用于葡萄糖生产的谷物的总质量。

这些材料料流可分开加工或可供入处理步骤。同样可将这些材料料流以任何所需组合相互混合，即部分或完全用于进一步加工(即将至少两种材料料流组合)。通常而言，在进一步加工之前进行干燥，其中任选将待相互混合的材料料流在混合之前或混合之后干燥。程序经常如下进行，其中将至少部分除去水的材料料流的固体颗粒附聚或一起研磨。

工艺步骤，即干燥、附聚和研磨可以进行且任选以用于各种料流的混合的任何所需顺序组合。优选程序如下进行，其中在材料料流的混合过程中得到优选适合用作饲料的副产物，其包含至少一部分来自小麦加工(如糖的生产)的材料料流和包含至少一种来自发酵液的后处理的组分(生物质或副产物料流)。

任选可在如此产生的副产物中加入配制助剂、活性成分或其他发酵工艺的一种或多种生物质或一种或多种副产物料流，其中该添加可在方法的任何所需位置进行。

在未干燥状态，这些副产物的残留水分含量为10-90重量％，优选40-80重量％。在干燥状态下，副产物的残留水分含量为1-20重量％，优选3-18重量％，特别优选5-15重量％。

副产物的固体部分的平均粒径为50μm至8mm，优选100μm至5mm，特别优选150μm至3mm。

如果副产物为各种固体级分的混合物，则组成副产物的各材料料流的粒度分布通常在混合之前选择或调节，以使材料料流的分离不发生或至少保持是低的。当待混合材料料流的粒度尽可能类似，或当副产物混合物的所谓SPAN值小于4，优选小于3，特别优选小于2，尤其是小于1.8时，通常确保了物质料流的分离不发生或至少保持最小。就此而言，副产物混合物的SPAN值定义为：

SPAN＝(D₉₀-D₁₀)/D₅₀

在该情况下，D₅₀值为副产物混合物的重均粒径，即基于质量，D₅₀值表示50重量％颗粒大于且50重量％颗粒小于的粒径。D₉₀值为90重量％颗粒小于或10重量％颗粒大于的直径。D₁₀值为10重量％颗粒小于或90重量％颗粒大于的直径。SPAN值和粒径及其分布可以本身已知的方式，如通过筛分析或通过光散射测定。

如果由至少一种干材料料流和至少一种液体料流生产副产物，则首先可干燥液体材料料流，然后象固体料流那样处理它们(参见上文)。对于这些材料料流的混合物，同样适用对在其原始状态已经干燥的材料料流的混合所述的内容。然而，其次，可在干燥之前或之中将液体和干材料料流相互混合。其优点为存在于液体或悬浮状材料料流中的固体与干材料料流容易混合并分布在其中，或将液体材料料流作为涂料施加至干材料料流的固体组分，或者将液体材料料流用于附聚或粘合干材料料流的固体颗粒。

在本发明的一个实施方案中，丢弃粉状细粒部分并且不将其与副产物混合。

在本发明的一个实施方案中，不将糠与副产物混合，而是作为单独产物使用。

在本发明的一个实施方案中，不将谷蛋白与副产物混合，而是作为单独产物使用。

在本发明的一个实施方案中，不将生物质与副产物混合，而是作为单独产物使用。

在本发明的一个实施方案中，不将副产物料流与副产物混合，而是以单独产物使用，或丢弃或处理。

在本发明的特别的实施方案中，将部分或全部量的所得糠，基于全部产生的糠的干物质含量例如为10-100重量％的糠与至少一种副产物料流，例如与基于各副产物料流为10-100重量％的副产物混合并干燥，从而以该方式得到含糠的副产物。可任选将糠在混合之前研磨，从而将平均粒度调节为150-1400μm，特别优选200μm-800μm。另一选择为在研磨之前或之后，在糠中加入一部分如10-100重量％的所得的小麦粉状细粒。

通过发酵产生赖氨酸的方法例如产生干物质比例为40-90重量％的糖浆状副产物料流CMS，可将其例如借助喷雾与糠混合或组合，然后可将其一起干燥。在干燥之后，可任选粉碎所得附聚物。以此方式得到的副产物的组成(基于干物质)通常如下：

粗蛋白：5-60重量％，优选10-50重量％，

淀粉：1-50重量％，优选5-40重量％，

粗纤维：1-20重量％，优选2-10重量％，

粗脂肪：1-20重量％，优选1-10重量％，

粗灰分：0-15重量％，优选0.1-7重量％，和

赖氨酸：0-10重量％，优选0-5重量％。

在本发明另一特别优选的实施方案中，产生副产物A，其中在每种情况下将10-100重量％，优选30-100重量％，特别优选全部所得的谷蛋白，以及10-100重量％，优选30-100重量％，特别优选全部所得的生物质相互混合。该副产物可任选包含0-100重量％比例的所得糠和0-100％比例的细粒。

下述方法变型可用于产生该副产物A。

在第一变型中，将所有料流(谷蛋白、生物质和任选糠和/或细粒部分)混合并干燥。也可任选将干的副产物或干饲料糠进一步研磨，从而可设定上述平均粒度和残留水含量。在第二变型中，首先仅将谷蛋白和生物质的潮湿料流混合，然后一起干燥。其优点为干的糠不必通过非必要的干燥器。在组分已经干燥之后，可将所有料流直接混合或首先研磨，然后混合各料流。在混合之后，可进行另一研磨。可调节上述平均粒度和残留水分含量。在第三变型中，首先将生物质和谷蛋白的两种潮湿料流单独干燥。其优点可为，可避免或降低不希望的分解反应，如糖和可存在于料流中的蛋白质组分之间的每拉德(Maillard)反应。谷蛋白、生物质和任选的糠的干料流可任选研磨和混合，或者可在混合之后进行任选的研磨。这可调节上述平均粒度和残留水分含量。在第四变型中，在干燥之中或之前，将10-100％比例的至少一种所得的固体料流供入至少一种待干燥的料流。其优点在于可形成所需的附聚物，改善了产物的流动行为或降低了产物的成粉倾向。例如，在干燥之前或之中，可将以潮湿状态产生的谷蛋白(或其部分)与部分糠(任选研磨的)或部分细粒部分或它们的任何所需组合混合。在干燥之前或之中，同样可将以潮湿状态产生的生物质(或其部分)与部分糠(任选研磨的)或部分细粒或它们的任何所需组合混合。

在本发明的特定实施方案中，在副产物A的生产中，使用来自赖氨酸发酵的生物质。谷蛋白和生物质料流的用量基于分别产生的料流总量为50-100重量％，并使用上述方法加工形成副产物。该副产物是新的并且同样是本发明的主题。副产物的优选组成(基于干物质)表征如下：

粗蛋白：10-60重量％，特别优选20-50重量％，

总糖：0.1-50重量％，特别优选5-45重量％，

粗纤维：0-10重量％，特别优选0-7重量％，

粗脂肪：1-30重量％，特别优选5-20重量％，

粗灰分：0-15重量％，特别优选0.1-7重量％，和

赖氨酸：0.1-20重量％，特别优选0.2-10重量％。

在生产副产物A的另一实施方案中，将不同发酵的生物质混合。又可以该方式首先将各种生物质相互分开地干燥，或者混合并然后一起干燥。可将生物质以任何所需混合比例相互混合。此处，优选将各发酵中所得的30-100％，选50-100％生物质相互混合。

在本发明的另一实施方案中，将至少一种来自其它发酵工艺的生物质在生产工艺的任何所需位置加入任何所需(上述)副产物中。在特定的实施方案中，其为不仅包含来自赖氨酸发酵(如上所述)的生物质，而且包含B₂发酵(BFR，也如上所定义)的生物质的副产物。此处，优选将30-100％，优选50-100％的在各发酵中所得的生物质混合在一起。任选副产物包含比例为50-100％的所得的小麦胚芽和/或50-100％的所得的谷蛋白和/或50-100％的所得的糠以及0-100％的所得的细粒部分。

在另一实施方案中，其为不仅包含来自化学发酵，如赖氨酸发酵或谷氨酸发酵的生物质和而且包含来自生物乙醇发酵的生物质的副产物。

在本发明的特定实施方案中，所混合的所述至少两种生物质包括来自发酵的生物质，所述发酵各自用由小麦淀粉根据本发明糖化得到的葡萄糖料流操作。在该情况下，程序使得两种发酵包括相同的葡萄糖料流而进行。在另一实施方案中，在每种情况下使用由本发明方法得到的葡萄糖料流，但是它们单独产生通常具有不同葡萄糖纯度的葡萄糖料流。在该情况下，所述至少两种葡萄糖料流的区别通常在于不含淀粉的固体组分的浓度。基于干物质，形成至少一种具有高比例的不含淀粉的固体组分的料流和一种具有低比例的不含淀粉的固体组分的料流。葡萄糖料流的不同纯度可通过诸如滗析、分离、离心、沉降、过滤或薄膜方法的工艺而产生。一个方法的多段组合或不同方法的组合也是可行的，例如滗析和分离的组合是可行的。

然而，所述发酵也可基于不同的碳水化合物源(碳源)，其中至少一种碳源为可通过本发明方法得到的葡萄糖。

至少包含两种不同发酵的生物质的副产物也可包含至少2种不同代谢产物。

类似于包含谷蛋白、玉米胚芽和生物质(任选糠)的上述副产物A和相关生产方法，也可生产仅包含谷蛋白和生物质(任选糠和/或配制助剂)作为干组分的副产物。可行的生产方法类似于上述那些。

所有副产物可额外包含配制助剂，食用纤维，填料或其他活性成分，它们在生产的任何所需工艺步骤中加入。

通过加入配制助剂如载体和涂料，粘合剂和其它添加剂，副产物的性能可以本身已知的方式对如下各种参数进行特别调整：如粒度、颗粒形状、粉化倾向、吸湿性、稳定性，尤其是储存稳定性，颜色，气味，流动行为，团聚倾向，静电荷，对光和温度敏感性，机械稳定性和再分散性。

常用的配制助剂例如包括粘合剂、载体材料、隔离剂/流动助剂，还有着色颜料、生物杀伤剂、分散剂、消泡剂、粘度调节剂、酸、碱液、抗氧化剂、酶稳定剂、酶抑制剂、吸附剂、脂肪、脂肪酸、油或其混合物。这类配制助剂有利地用作干燥助剂，在使用配制和干燥方法如喷雾干燥，流化床干燥和冻干时尤其如此。

粘合剂的实例为碳水化合物，尤其是糖，如单糖、二糖、寡糖和多糖，如糊精、海藻糖、葡萄糖、葡萄糖浆、麦芽糖、蔗糖、果糖和乳糖；胶体物质，如动物蛋白，如明胶，酪蛋白，尤其是酪蛋白酸钠，蔬菜蛋白，如大豆蛋白，豌豆蛋白，菜豆蛋白，羽扇豆、玉米蛋白，小麦蛋白，玉米蛋白和米蛋白，合成聚合物，如聚乙二醇，聚乙烯醇，尤其是BASF的collidone牌，任选改性的生物聚合物，如木素，甲壳素，壳聚糖，聚丙交酯和改性淀粉，如辛烯基琥珀酸酐的(OSA)；胶，如阿拉伯树胶；纤维素衍生物，如甲基纤维素，乙基纤维素，(羟基乙基)甲基纤维素(HEMC)、(羟基丙基)甲基纤维素(HPMC)、羧基甲基纤维素(CMC)；谷粉，例如面粉、小麦面粉、黑麦面粉、大麦面粉和米粉。

载体材料以及纤维或填料的实例为碳水化合物，尤其是上文作为粘合剂提及的糖类，以及淀粉，例如玉米淀粉，米淀粉，土豆淀粉，小麦淀粉和木薯淀粉；改性淀粉，例如辛烯基琥珀酸酐的；纤维素和微晶纤维素；无机矿物或壤土，例如粘土，煤，硅藻土，硅石，牛脂和高岭土；粗粉，如粗小麦粉，糠，如小麦糠，上文作为粘合剂提及的粉；盐，如金属盐，尤其是有机酸的碱金属盐和碱土金属盐，如Mg、Ca、Zn、Na和K的柠檬酸盐、乙酸盐、甲酸盐和甲酸氢盐，无机盐，如Mg、Ca、Zn、Na和K的硫酸盐、碳酸盐、硅酸盐或磷酸盐；碱土金属氧化物如CaO和MgO；无机缓冲剂，如碱金属磷酸氢盐，尤其是磷酸氢钠盐和磷酸氢钾盐，例如K₂HPO₄、KH₂PO₄和Na₂HPO₄；以及就根据本发明生产具有低熔点或油性稠度的代谢产物一般提及的吸附物。其他填料或纤维也可为脂肪产品，如大豆粉，粗大豆粉，或玉米、黑麦、小麦、大麦或豌豆的粉或粗粉。

隔离剂或流动助剂的实例为硅藻土，硅石，例如购自Degussa的Sipernat牌；粘土，粘土矿物质，海泡石，kenite，蒙脱土，沸石，煤，牛脂和高岭土；上述作为载体材料的淀粉，改性淀粉，无机盐，有机酸的盐和缓冲剂；纤维素和微晶纤维素。

对于其他添加剂，可提及的实例为着色颜料，如TiO₂；生物杀伤剂；分散剂；消泡剂；粘度调节剂；无机酸，如磷酸、硝酸、盐酸、硫酸；有机酸，如饱和和不饱和单羧酸和二羧酸，如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、棕榈酸、硬脂酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、马来酸和富马酸；碱液，如碱金属氢氧化物，如NaOH和KOH；抗氧化剂；酶稳定剂；酶抑制剂；吸附剂；脂肪；脂肪酸和油。

上述添加剂以及任选其他添加剂，如涂料的比例可根据各副产物的特定要求和所用添加剂的性能而变化很大，其比例基于配制产物的总重量例如为0.1-80重量％。

添加配制助剂可在副产物的任何所需生产步骤，尤其是在任选需要的干燥过程中进行。配制助剂不仅可加入以固体形式得到的副产物中，而且可加入包含其的溶液或悬浮液中。尤其在干燥之后，例如在向干燥颗粒施加覆盖物/涂层时加入配制助剂。此外，在干燥之后以及在任何涂覆步骤之后均可在产物中加入其他助剂。

除了各发酵代谢产物外，任选其他活性成分，优选常用于饲料工业的活性成分可在生产方法的任何所需步骤加入副产物中。此处，活性成分理解为指所有维生素(优选A、B1、B2、B5、B6、C、D3和E)、类胡萝卜素、酶(优选肌醇六磷酸酶、木聚糖酶、葡聚糖酶、淀粉酶、纤维素酶、半纤维素酶、蛋白酶、脂肪酶、果胶酶、磷酸酶)、益生菌(probiotics)(如肠球菌属(Enterococcus)、乳杆菌属(Lactobacillus)、芽胞杆菌属(Bacillus)、片球菌属(Pediococcus))，抗生素；有机酸和氨基酸(蛋氨酸、赖氨酸等)。活性成分的比例优选为副产物的0.001-20重量％，特别优选0.01-5重量％(基于干物质)。

如下实施例用于阐述本发明，而不应理解为限制。

实施例中所用缩写DM指干物质。

下文实施例1-4中对液化/糖化所述实验在具有0.75L工作体积的实验室搅拌釜中进行。实验室搅拌釜使用马蹄形搅拌器混合。搅拌釜中的粘度由搅拌器马达的扭矩和速度在线测定。搅拌釜中的温度通过Pt100温度传感器测量并经由外部油浴经由搅拌釜的夹套调节。pH测量经由电极Ag/AgCl进行。pH使用50％浓度NaOH或50％浓度H₂SO₄调节。

实施例1：液化和糖化全粒面粉

在下文实验中，使用小麦全粒面粉。小麦全粒面粉具有如下特征组成：

·11.2重量％水

·13重量％粗蛋白

·1.8重量％粗脂肪

·2.1重量％粗纤维

·1.7重量％灰分

·70.2重量％不含氮的萃取物(碳水化合物)

面粉的平均粒度为54μm。

实验1：

对于实验室搅拌釜中一个800g的批料，将6.06ml Shearzyme 500L(Novozymes A/S，丹麦；基于所用面粉的DM具有2.0重量％的木聚糖酶)和0.288ml Liquozyme SD CS(Novozymes A/S，丹麦；基于所用面粉的DM具有0.1重量％的α-淀粉酶)与386g水一起装入搅拌釜中并预热至58℃。将414g所述全粒面粉置于批料(总的DM含量的46重量％)中，其中加入以两个步骤进行。在第一步中，加入293g。在用50％浓度H₂SO₄将pH调节至pH 5.0后，使悬浮液保温1小时。在用50％浓度NaOH将pH调节至5.5-5.8后，接着将混合物加热至85℃并加入剩余量的面粉。随后，将釜里的内容物经10分钟加热到100℃，然后再冷却至85℃。在将pH重新监控并调节至5.5-5.8后，另外加入0.288ml Liquozyme SD CS。在这些条件下，搅拌釜内容物，直至碘-淀粉测试得到阴性结果。然后将反应器内容物冷却至60℃并用50％浓度的H₂SO₄将pH调节至pH为4.3。通过加入4.75ml Dextrozyme GA(Novozyme A/S，丹麦；基于所用面粉的DM具有1.5重量％的葡糖淀粉酶)，开始糖化。在糖化2小时后，将反应器内容物简单地加热至100℃，以使葡糖淀粉酶钝化。

对应于加入的量，在批料中有36重量％淀粉。在最终的葡萄糖分析中，测定到338g/l的葡萄糖。液化过程中平均粘度为0.22Pa·s，糖化过程中平均粘度为0.25Pa·s。

实验2：

在另一实验中，在800g批料中以与实验1相似的方式使用了总共487g的面粉。在54重量％的总DM含量下，在批料中的淀粉比例因此为43重量％。所用酶的量在实验中根据较高的DM含量而修改。对于相似的实验程序，获得的葡萄糖浓度为342g/l。液化过程中平均粘度为1.31Pa·s，糖化过程中平均粘度为0.98Pa·s。

实施例2：液化和糖化不含糠的小麦面粉

在下文实验中，使用通过分级干磨而基本除去糠组分的小麦面粉。小麦面粉具有如下特征组成：

·11.3重量％水

·12重量％粗蛋白

·1.2重量％粗脂肪

·0.8重量％粗纤维

·0.8重量％灰分

·73.9重量％不含氮的萃取物(碳水化合物)

面粉的平均粒度为55μm。

对应于实施例1中所述的程序，将各种量的该面粉分别以800g的批料液化和糖化。所用面粉的量，所得的淀粉含量，所测量的葡萄糖浓度以及所测量的液化和糖化过程中的平均粘度显示在表1中：

表1：取决于总的干物质和淀粉干物质含量的葡萄糖浓度和粘度

LF：液化

SC：糖化

实施例3：液化和糖化小麦淀粉

在下文实验中，使用如下生产的小麦淀粉：首先，通过分级干磨小麦谷物而生产基本除去糠组分的小麦面粉，随后，以常规方式从中除去谷蛋白组分并干燥。小麦淀粉具有如下特征组成：

·10.8重量％水

·0.9重量％粗蛋白

·0.2重量％粗脂肪

·0.3重量％粗纤维

·0.3重量％灰分

·87.5重量％不含氮的萃取物(碳水化合物)

级分的平均粒度为27μm。

对应于实施例1中所述的程序，将各种量的该小麦淀粉每次以800g的批料液化和糖化。所用小麦淀粉的量，悬浮液中所得的淀粉含量，所测量的葡萄糖浓度以及所测量的液化和糖化过程中的平均粘度显示在表2中：

表2：取决于总的干物质和淀粉干物质含量的葡萄糖浓度和粘度

LF：液化

SC：糖化

实施例4：液化和糖化不含糠的小麦面粉和小麦淀粉的混合物

对应于实施例1中所述的程序，将实施例2的小麦面粉与实施例3的小麦淀粉的各种混合物每次以800g批料液化和糖化。小麦淀粉的用量，悬浮液中所得淀粉的含量，所测量的葡萄糖浓度以及所测量的液化和糖化过程中的平均粘度显示在表2中。

对应于实施例1中所述的程序，将不含糠的小麦面粉(参见实施例2)和小麦淀粉(参见实施例4)的各种混合物每次以800g批料液化和糖化。这两种淀粉源的用量，所得的总的干物质和淀粉含量，所测量的葡萄糖浓度以及所测量的液化和糖化过程中的平均粘度显示在表2中。

表3：取决于总的干物质和淀粉干物质含量的葡萄糖浓度和粘度

WF：不含糠的小麦面粉，

WS：小麦淀粉

LF：液化

SC：糖化

实施例5：从实施例1的全粒小麦面粉水解产物中除去谷蛋白

从实施例1，实验1中产生的葡萄糖浓度为338g/l的全粒小麦面粉水解产物中分离固体级分并将其洗涤，以降低葡萄糖损失。为此，将10g水解产物加热至40℃并保持在40℃，将pH调节至4.3，然后将混合物在Rotana 96 RSC实验室离心分离机中，在1650g下离心15分钟。在该过程中，形成2.73g葡萄糖浓度为357g/l的上层清液和7.27g葡萄糖浓度为307g/l的粒料。

然后用9.68g去离子水使所得粒料再悬浮并再离心(25℃，1650g)。在该过程中，形成10.67g葡萄糖浓度为137g/l的第二上层清液和6.28g葡萄糖浓度为108g/l的粒料。

干燥并分析所得固体，其中得到如下组成：

·7.7重量％水

·32.3重量％粗蛋白质

·4.0重量％粗脂肪

·6.2重量％粗纤维

·1.4重量％灰分

·48.4重量％不含氮的萃取物(碳水化合物)

所得葡萄糖溶液基于干物质具有如下组成：

·93.4重量％糖

·4.0重量％粗蛋白质

·0.1重量％粗纤维

·0.03重量％游离氨基酸

·1.0重量％粗灰分

实施例6：从实施例2的水解产物中除去谷蛋白

从实施例2，实验1中产生的葡萄糖浓度为330g/l的小麦面粉水解产物中除去固体级分并将其洗涤，以降低葡萄糖损失。为此，将10g水解产物加热至40℃并保持在40℃，将pH调节至4.3，然后将混合物在Rotana96 RSC实验室离心分离机中，在1650g下离心15分钟。在该过程中，形成5.58g葡萄糖浓度为350g/l的上层清液和4.41g葡萄糖浓度为304g/l的粒料。

然后用6.19g去离子水使所得粒料再悬浮并再离心(25℃，1650g)。在该过程中，形成6.75g葡萄糖浓度为132g/l的第二上层清液和3.85g葡萄糖浓度为115g/l的粒料。

干燥并分析所得固体，其中得到如下组成：

·8.8重量％水

·38.5重量％粗蛋白质

·2.6重量％粗脂肪

·2.1重量％粗纤维

·0.8重量％灰分

·47.2重量％不含氮的萃取物(碳水化合物)

所得葡萄糖溶液基于干物质具有如下组成：

·94.1重量％糖

·2.9重量％粗蛋白质

·0.1重量％粗纤维

·0.02重量％游离氨基酸

·0.5重量％粗灰分

实施例7：从实施例4的水解产物中除去谷蛋白

从实施例4，实验2中产生的葡萄糖浓度为404g/l的小麦面粉/小麦淀粉混合物的水解产物中除去固体级分并将其洗涤，以降低葡萄糖损失。为此，将10g水解产物加热至40℃并保持在40℃，将pH调节至4.3，然后将混合物在Rotana 96 RSC实验室离心分离机中，在1650g下离心15分钟。在该过程中，形成5.01g葡萄糖浓度为411.5g/l的上层清液和4.98g葡萄糖浓度为385g/l的粒料。

然后用5.85g去离子水使所得粒料再悬浮并再离心(25℃，1650g)。在该过程中，形成7.62g葡萄糖浓度为178g/l的第二上层清液和3.21g葡萄糖浓度为158g/l的粒料。

干燥并分析所得固体，其中得到如下组成：

·6.4重量％水

·28.3重量％粗蛋白质

·3.0重量％粗脂肪

·1.3重量％粗纤维

·1.5重量％灰分

·59.5重量％不含氮的萃取物(碳水化合物)

所得葡萄糖溶液基于干物质具有如下组成：

·94.3重量％糖

·2.3重量％粗蛋白质

·0.11重量％粗纤维

·0.01重量％游离氨基酸

·0.3重量％粗灰分

实施例8：浓缩水解产物

对应于实施例2中的程序，水解产物通过液化和糖化用于实施例2中的小麦面粉而产生。然后以类似于实施例6的方式，通过离心，再悬浮(洗涤)和重复离心从中除去固体。通过合并来自第一次固体去除和洗涤之后的上层清液，产生了575g包含21.8重量％葡萄糖的溶液。在80℃和220-160毫巴的压力下，用旋转蒸发器从该溶液蒸发出366g水。旋转蒸发器中保留了209g的60％浓度的葡萄糖溶液。在所选条件下，未观察到在旋转蒸发器内部有沉积。在60℃下，所产生的溶液的粘度为0.4Pa·s(Haake RheoStress1，100s^-1剪切速率)。随后将如此浓缩的葡萄糖溶液用于发酵。

实施例9：所产生的葡萄糖溶液在发酵中的用途

所有发酵使用谷氨酸杆菌(Corynebacterium glutamicum)的基因改性的菌株进行。对菌株ATCC13032lysC^fbr的精确描述可在WO 2005/116228中找到。细胞在30℃下在无菌的CM琼脂板上培养过夜(介质组成参见表3，在121℃下灭菌20分钟)，然后在0.9％浓度的NaCl溶液中再悬浮。然后从该悬浮液中，在振摇烧瓶中对适当的体积接种，以获得在610nm处为1.5的光学密度。

表3：CM琼脂介质(1L介质)的组成

组分	量
		胨	10g
牛肉萃取物	5g
		酵母萃取物	5g
NaCl	2.5g
		琼脂	25g
40重量％浓度的葡萄糖^*	25ml
		尿素(40g/l)^*	50ml

^*在120℃下无菌过滤，20分钟

振摇烧瓶实验在具有10ml工作体积的100ml锥形瓶中进行。振摇实验在30℃，200min^-1和80％相对湿度下进行48小时。

振摇烧瓶介质的组成列在表4中。对于对照介质，除了维生素溶液之外，将所有介质组分一起溶解在1L水中。使用氢氧化铵将介质的pH调节至7.8并随后在121℃下将介质灭菌20分钟。将维生素溶液在灭菌之后无菌过滤(0.2μm)并加入。当使用小麦面粉水解产物时，将表4中的葡萄糖用相应量的葡萄糖溶液替换。将其它组分溶解在600ml水中，从而可加入其量对应于60g葡萄糖的小麦面粉水解产物。当使用小麦面粉水解产物时，将无菌水用于组成介质。

表4：主要介质的组成(1L介质)

组分	量
		葡萄糖	60g
硫酸铵	20g
		MgSO₄·7H₂O	0.8g
KH₂PO₄	0.6g
		酵母萃取物	10g
CaCO₃	50g
		FeSO₄溶液(2mg/ml)	1ml

MnSO₄溶液(2mg/ml)	1ml
		维生素溶液	5000μl

对于液化和糖化，对应于实施例1、2和4，以及对于谷蛋白去除对应于实施例5-7，从而生产了具有如下葡萄糖浓度的葡萄糖溶液：

葡萄糖溶液1：251g/l实施例2，实验1的水解产物，以类似于实施例6的方式贫化谷蛋白。

葡萄糖溶液2：186g/l实施例1，实验1的水解产物，以类似于实施例5的方式贫化谷蛋白。

葡萄糖溶液3：266g/l实施例4，实验2的水解产物，以类似于实施例7的方式贫化谷蛋白。

重复的实验各自得到8.08g/l(对照的纯葡萄糖)，8.48g/l(葡萄糖溶液2)，8.36g/l(葡萄糖溶液1)和10.75g/l(葡萄糖溶液3)的赖氨酸浓度。

Claims

1.一种由麦类植物谷物的淀粉组分生产葡萄糖含量为至少32重量％的葡萄糖水溶液的方法，其包括如下步骤：

b)将胚乳级分转化为含水悬浮液；

c)将含水悬浮液的淀粉组分液化和酶促糖化，得到含水葡萄糖，其中含水葡萄糖的淀粉含量至少30重量％；和

2.根据权利要求1的方法，其中步骤a)中的研磨在基于所用谷物质量为10-30重量％的水存在下进行。

3.根据前述权利要求中任一项的方法，其中在步骤a)中，将胚乳级分研磨至0.01-1.0nm的平均粒度。

4.根据前述权利要求中任一项的方法，其中将基于所用胚乳级分中存在的全部谷蛋白组分至少为70％的谷蛋白分离。

5.根据前述权利要求中任一项的方法，其中将胚乳级分的至少部分的谷蛋白部分从步骤c)中得到的含水葡萄糖中贫化。

6.根据前述权利要求中任一项的方法，其中将胚乳级分中的部分的谷蛋白部分在进行步骤c)之前贫化。

7.根据权利要求6的方法，其中在进行步骤c)之前贫化谷蛋白包括如下子步骤：

i)将部分胚乳级分转化为淀粉含量小于30重量％的胚乳级分的稀含水悬浮液；

ii)从胚乳级分的含水悬浮液中贫化谷蛋白，其中得到贫谷蛋白的胚乳级分的稀含水悬浮液，和

iii)将剩余的胚乳级分悬浮在步骤ii)中获得的含水悬浮液中，以使所得悬浮液的淀粉含量为至少30重量％。

8.根据权利要求6或7的方法，其中将胚乳级分的剩余谷蛋白部分从步骤c)中得到的含水葡萄糖中贫化。

9.根据前述权利要求中任一项的方法，其中以使所得葡萄糖溶液包含小于10体积％固体的方式贫化谷蛋白。

10.根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述麦类植物谷物为小麦谷物。

11.一种可通过根据权利要求1-10中任一项的方法得到的葡萄糖溶液。

12.根据权利要求11的葡萄糖溶液，其基于干物质含量包含：

a)80-98重量％以葡萄糖以及任选二糖形式的糖，

b)0.5-7.0重量％粗蛋白，

c)0.01-0.1重量％粗纤维，

d)0.008-0.1重量％游离氨基酸，和

e)0.01-1.0重量％粗灰分组分。

13.根据权利要求11或12的葡萄糖溶液，其葡萄糖浓度基于葡萄糖溶液的总重量至少为40重量％。

14.根据权利要求11-13中任一项的葡萄糖溶液作为生产有机物质的碳源的用途。

15.根据权利要求14的用途，其作为通过发酵生产有机物质的葡萄糖源。

16.一种通过发酵生产有机物质的方法，其包括如下步骤：

i.通过根据权利要求1-10中任一项的方法提供葡萄糖溶液，和

ii.将葡萄糖溶液加入包含能够超量生产有机物质的微生物的发酵介质中。

17.根据权利要求16的方法，其中所述有机物质选自任选带有羟基且具有3-10个碳原子的单-、二-和三羧酸、蛋白质氨基酸和非蛋白质氨基酸、嘌呤碱、嘧啶碱；核苷、核苷酸、类脂；饱和和不饱和脂肪酸；具有4-10个碳原子的二醇、具有3个或更多个羟基的多元醇、具有至少4个碳原子的长链醇、碳水化合物、芳族化合物、维生素、前维生素、辅因子、营养品、蛋白质、酵母、类胡萝卜素、具有3-10个碳原子的酮、内酯、聚羟基链烷酸酯、聚交酯、多糖、聚类异戊二烯、聚酰胺和环糊精。

18.根据权利要求17的方法，其中所述有机物质为氨基酸。

19.根据权利要求18的方法，其中所述氨基酸选自赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸和谷氨酸。

20.根据权利要求17的方法，其中所述有机物质选自维生素和前维生素。

21.根据权利要求17的方法，其中所述有机物质选自具有2-10个碳原子的脂族单-、二-和三羧酸。

22.根据权利要求17的方法，其中所述有机物质选自具有3-10个碳原子的脂族羟基羧酸。

23.根据权利要求17的方法，其中所述有机物质选自具有3-10个碳原子的链烷二醇。

24.根据权利要求17的方法，其中所述有机物质选自具有3-10个碳原子的脂族酮。

25.根据权利要求17的方法，其中所述有机物质选自具有3-10个碳原子的脂族二胺。

26.根据权利要求10的方法，其中所述有机物质选自核苷酸。

27.根据权利要求17的方法，其中所述有机物质选自二糖、寡糖和多糖。

28.根据权利要求16-27的方法，其中将得自微生物的生物质从发酵产物的超量生产的有机物质中分离，且其中得到含生物质的组合物。

29.一种可通过权利要求1-10中任一项的方法，通过从葡萄糖溶液中贫化谷蛋白而获得的谷蛋白。

30.根据权利要求29的谷蛋白，其包含如下组分：

a)25-55重量％来自麦类谷物的蛋白质；

b)5-45重量％糖；

c)0.5-8重量％植物脂肪和/或植物油；

d)至多10重量％粗纤维组分；和

e)至多15重量％的与其不同的固体组分；

其中所述数量基于谷蛋白的干物质。

31.根据权利要求29或30谷蛋白，其呈粉末形式。

32.根据权利要求31的谷蛋白，其中谷蛋白的粉末颗粒的平均粒度为50-900μm。

33.根据权利要求29-32中任一项的谷蛋白作为配制助剂的用途。

34.根据权利要求33的用途，其用于配制发酵中得到的生物质。

35.根据权利要求29-32中任一项的谷蛋白作为饲料组分的用途。

36.一种饲料组合物，其基本包含在根据权利要求29-32中任一项的发酵中得到的生物质和谷蛋白。