CN102428167A

CN102428167A - 生物加工

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Publication number: CN102428167A
Application number: CN2010800217047A
Authority: CN
Inventors: M·米多夫; T·马斯特曼; H·米多夫
Original assignee: Xyleco Inc
Current assignee: Xyleco Inc
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2010-05-18
Publication date: 2012-04-25
Also published as: EP2432868A4; EA201171444A1; NZ610581A; ZA201604962B; KR101944225B1; UA113872C2; CA2761300A1; SG10201706002XA; EP2432868A1; UA118210C2; EA026811B1; EA201692349A1; ZA201604960B; KR20170000401A; SG2014012256A; US9434973B2; US20170058253A1; KR101760957B1; IL259886A; BR122017022308B1

Abstract

官能化的基材材料例如无机颗粒和/或合成聚合颗粒用于增强生物加工过程，例如糖化和发酵。

Description

生物加工

相关申请

本申请要求于2009年5月20日提交的美国临时申请号61/180,019和于2009年10月16日提交的美国临时申请号61/252,300的优先权。这些临时申请各自的全部公开内容通过引用在此合并入本文。

背景

碳水化合物可以通过生物加工技术转变为其他材料，所述生物加工技术利用试剂例如微生物或酶。例如，在发酵中碳水化合物可以通过微生物转变为醇或酸，例如糖使用酵母在缺氧条件下转变成醇。当发酵在碳水化合物完全转变成产物(例如糖至醇)前终止时，被称为已发生“粘滞”发酵。

其他生物加工技术包括纤维素和木质纤维素材料酶促水解成低分子量糖。

概述

在某些情况下，生物加工过程中基材的存在促进例如低分子量糖转变成中间产物或产物，或纤维素或木质纤维素材料转变成低分子量糖。本发明人已发现在具有低分子量糖、介质例如溶剂或溶剂系统和微生物的混合物中包括基材例如无机或有机材料，可以改善通过糖例如醇例如乙醇或丁醇(例如正丁醇)转变获得中间产物或产物的得率和生产率。包括基材还可以预防例如通过发酵的不完全、迟缓或“粘滞”产物转变。类似地，基材的包括在内可以增强纤维素或木质纤维素材料的酶促水解。

一般地，本发明的特征在于这样的方法，其包括使用固定化在基材例如纤维或颗粒上的微生物和/或酶，以将碳水化合物转变成产物。

在一个方面，本发明的特征在于这样的方法，其包括使用固定化在基材例如无机或塑料颗粒或者纤维上的微生物，以将低分子量糖例如蔗糖、葡萄糖、木糖或这些中的任何的混合物转变成中间产物或产物。在某些情况下，基材用基材在其天然状态中不具有的官能团进行官能化。

“固定化”意指微生物或酶通过共价、氢、离子或等价键合和/或通过机械相互作用，例如在微生物和纤维或颗粒的孔之间，直接或间接地(例如通过化学接头)与基材(例如颗粒或纤维)结合。结合可以例如通过电极化基材材料来产生。相互作用可以是永久、半永久或短暂的。机械相互作用可以包括与纤维或颗粒的孔或其他位点嵌套或粘住的微生物或酶。

某些实现包括一个或多个下述特征。

转变可以包括允许微生物将至少部分低分子量糖转换为醇例如乙醇或丁醇，或转变成烃或氢。转变可以包括发酵。微生物可以包括酵母例如酿酒酵母(S.cerevisiae)和/或树干毕赤酵母(P.stipitis)，或者细菌例如运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)。该方法可以进一步包括例如用电离辐射例如粒子束照射基材例如无机纤维。纤维或颗粒可以具有大于0.25m²/g的BET表面积和/或至少70％的多孔性。在某些情况下，BET表面积可以大于10、100、250、500或甚至1000m²/g。该方法可以进一步包括在后续转变过程中再使用基材。

在另一个方面，本发明的特征在于包括具有极性官能团的基材例如微粒材料、具有互补官能团的微生物或酶和液体介质的混合物。在某些情况下，基材包括纤维例如无机纤维或塑料纤维。

在一个进一步的方面，本发明的特征在于包括具有官能团的基材例如纤维或颗粒、和具有互补官能团的微生物或酶的组合物，所述微生物或酶固定化在基材上。当使用纤维时，纤维可以是例如无机纤维或塑料纤维。

本发明的特征还在于这样的方法，其包括使具有基材、微生物和溶剂或溶剂系统(例如水或水和有机溶剂的混合物)的混合物中的低分子量糖或包括低分子量糖的材料转变为中间产物或产物。溶剂或溶剂系统的例子包括水、己烷、十六烷、甘油、氯仿、甲苯、乙酸乙酯、石油醚、液化石油气(LPG)、离子液体及其混合物。溶剂或溶剂系统可以以单相或2个或更多个相的形式。基材可以例如以纤维形式。例如，基材可以包括无机纤维或合成纤维，例如塑料纤维。

在某些情况下，在中间产物或产物例如乙醇的生产过程中具有基材(例如，通过本文描述的任何方法处理或未经处理的纤维)的存在可以增强产物的生产率。不希望受任何具体理论束缚，认为通过增加溶质的有效浓度且提供可以在其上发生反应的基材，具有固体存在例如高表面积和/或高多孔性固体可以增加反应速率。

例如，经照射或未经照射的纤维材料，例如无机材料例如碳纤维或玻璃纤维，或者合成聚合材料例如塑料纤维，可以加入发酵过程中，例如玉米-乙醇发酵或甘蔗提取物发酵，以使生产率增加至少10、15、20、30、40、50、75或100％或更多，例如至少150％或甚至高达1000％。纤维材料可以具有高表面积、高多孔性和/或低堆密度。在某些实施方案中，纤维材料以约0.5重量％-约50重量％的浓度存在于混合物中，例如约1重量％-约25重量％，或约2重量％-约12.5重量％。在其他实施方案中，生物材料以大于约0.5重量％的量存在，例如大于约1、2、3、4、5、6、7、8、9、或甚至大于约10重量％。例如，在某些实施方案中，氧化、照射或化学官能化的纤维材料可以加入低分子量糖发酵过程中，例如以增强发酵速率和输出。

因为基材其自身在转变过程期间不消耗，所以基材可以在多批次加工过程中再使用，或可以连续使用用于生产相对大体积的产物。

某些实现包括下述特征中的一种或多种。

转变可以包括允许微生物使至少部分低分子量糖转变成醇例如乙醇或丁醇。例如，转变可以包括发酵。微生物可以包括例如选自酿酒酵母和树干毕赤酵母的酵母，或者细菌例如运动发酵单胞菌。微生物可以是天然微生物或经改造的微生物。例如，微生物可以是细菌例如分解纤维素的细菌，真菌例如酵母，植物或原生生物例如藻类，原生动物或真菌样原生生物例如粘菌。当生物相容时，可以利用混合物。转变可以显示出至少140％在某些情况下至少170％的性能％。用于测定关于乙醇发酵的性能％的等式是：

性能％＝(样品中的乙醇/对照中的乙醇)x 100

基材可以包括纤维材料。所述方法可以进一步包括在混合前例如用电离辐射以例如至少5Mrad的总用量照射纤维材料。照射可以使用粒子束例如电子束执行。在某些实施方案中，在基材暴露于空气、氮、氧、氦或氩时，对基材执行照射。照射可以利用电离辐射来执行，例如γ射线、电子束或具有约100nm-约280nm波长的紫外线C辐射。辐射可以使用辐射的多重应用来执行。在某些情况下，辐射可以以约10Mrad-约150Mrad的总剂量，和以约0.5-约10Mrad/天、或1Mrad/s-约10Mrad/s的剂量率应用。在某些实施方案中，照射包括应用2个或更多个辐射源，例如γ射线和电子束。

在另一个方面，基材包括在糖化过程中，其中基材的存在可以增强来自含纤维素原料的低分子量糖的反应速率和得率。在这个方面，本发明的特征在于包括利用固定化在颗粒上的糖化剂的方法，以糖化纤维素或木质纤维素材料。糖化剂可以是例如酶。

除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解相同的含义。尽管下文描述了合适方法和材料，但与本文描述那些相似或等价的方法与材料可以用于本发明的实践或测试。本文提及的所有出版物、专利申请、专利和其他参考文献通过引用整体合并。在冲突的情况下，以本说明书包括定义为准。此外，材料、方法和实施例仅是举例说明性的，并且不预期是限制性的。

本发明的其他特征和优点由于下述详述和权利要求将是显而易见的。

附图描述

图1是举例说明纤维的处理和经处理的纤维在发酵过程中的用途的方框图。图1A是与微生物相互作用的官能化纤维的图示。

详述

本文描述的基材材料例如官能化的微粒材料可以促进低分子量糖转变成中间产物或产物，例如在发酵过程期间。具有所需功能性类型和量的官能化的基材材料，例如羧酸基团、烯醇基团、醛基、酮基、腈基、硝基或亚硝基，可以使用本文描述的方法或其他已知方法进行制备。

基材材料

下文讨论的材料可以用官能团进行官能化，所述官能团与在转变低分子量糖中使用的试剂上的官能团是互补的，例如在微生物例如酵母上存在的官能团。

合适的基材材料包括有机和无机微粒材料。基材材料包括例如无机填充剂，例如碳酸钙(例如，沉淀的碳酸钙或天然碳酸钙)、霰石粘土、斜方晶粘土、方解石粘土、三角晶粘土、高岭土、膨润土、磷酸二钙、磷酸三钙、焦磷酸钙、不溶性偏磷酸钠、正磷酸镁、磷酸三镁、羟磷灰石、合成磷灰石、铝、水合氧化铝、硅基干凝胶、金属铝硅酸盐复合物、硅酸铝钠、硅酸锆、二氧化硅石墨、硅灰石、云母、玻璃、玻璃纤维、二氧化硅、滑石、碳纤维、导电碳黑、陶瓷粉末和陶瓷纤维、和三水合氧化铝。还可以使用其他微粒材料，例如研磨建筑废物、研磨轮胎橡胶、木质素、马来酸化聚丙烯、尼龙纤维或其他热塑性纤维、和氟化聚合物，例如氟化聚乙烯。还可以使用上述材料的组合。

某些材料以官能化状态是商购可得的。例如，羧基官能化的碳纳米管是例如从NanoLab，Newton，MA，USA商购可得的，并且官能化的硅胶是从Isco，Inc商购可得的。

微粒材料可以具有例如超过1微米的颗粒大小，例如超过2微米、5微米、10微米、25微米或甚至超过35微米。优选基材的其他物理性质将在下文描述。

纳米尺寸的填充剂也可以单独或与任何大小和/或形状的纤维材料组合使用。填充剂可以以例如颗粒、平板或纤维的形式。例如，可以使用纳米大小的粘土、硅和碳纳米管或巴克球，以及硅和碳纳米线。填充剂可以具有小于1000nm的横向尺度，例如小于900nm、800nm、750nm、600nm、500nm、350nm、300nm、250nm、200nm、小于100nm、或甚至小于50nm。

在某些实施方案中，纳米粘土是蒙脱土。此类粘土可从Nanocor，Inc.和Southern Clay产品获得，并且已在美国专利号6,849,680和6,737,464中描述。粘土可以在混合到例如树脂或纤维材料内之前进行表面处理。例如，粘土可以进行表面处理，从而使得它的表面在性质中是离子的，例如阳离子或阴离子的。

还可以使用聚集或凝聚的纳米尺寸填充剂，或装配成超分子结构例如自装配的超分子结构的纳米尺寸填充剂。聚集或超分子的填充剂在结构中可以是开放或闭合的，并且可以具有各种形状，例如筒、管或球形。

本文描述的任何基材材料的掺和物可以用于制备本文描述的任何产物。

用于官能化基材材料和在发酵中使用基材材料的系统

图1显示用于处理基材材料例如纤维或微粒材料，并且随后使用经处理的材料以增强发酵加工过程的系统100。系统100包括基材材料在其中例如通过照射、氧化、化学官能化或其他方法进行官能化的光学模块102。如果基材材料要以其天然状态使用，或已进行预官能化，那么省略这个步骤。

经处理的基材材料例如官能化的颗粒或纤维通过基材递送模块108递送至发酵系统106。基材材料可以以任何所需浓度递送，例如约0.05％-约20％、约0.1％-约10％、约0.2％-约6％、或约0.3％-约4％。浓度将部分由所使用基材材料的性质和多少基材材料加入作为实际物质来指定。

官能化的基材材料随后存在于发酵过程中，并且通过提供基材增强发酵过程，所述基材可以与发酵中使用的微生物例如酵母细胞相互作用。这种相互作用在图1A中示意性显示，所述图1A描述了官能化的极性纤维10和具有互补极性官能团的酵母细胞12。由于纤维和酵母细胞的极性，细胞可以变得固定化在一种或多种纤维上。酵母细胞(或其他微生物)与纤维的结合可以通过氢键合或通过共价或离子键合。在某些情况下，纤维上的官能团可以与微生物上的那些反应，形成共价键。纤维的高表面积和多孔性提供了用于纤维和微生物的相互作用的大表面积，并且从而增强这种相互作用。固定化的细胞具有更高生产性，增加发酵加工过程的效率和得率，并且阻止该过程变得过早“粘滞”。

应当指出如果混合在发酵过程中执行，那么混合是优选相对温和的(低剪切)，以便使微生物和纤维之间相互作用的破坏降到最低。在某些实施方案中，使用喷射混合，如于2009年5月20日提交的美国临时申请号61/179,995、和于2009年6月19日提交的61/218,832、和在代理人案号00119-1US下与本申请同时提交的USSN____中描述的。这些申请各自的完整公开内容通过引用合并入本文。

在图1中所示的实现中，发酵产生粗乙醇混合物，这流动到容纳槽110内。水或其他溶剂和其他非乙醇组分使用反萃取柱112从粗乙醇混合物中剥离，并且乙醇随后使用蒸馏单元114例如精馏器进行蒸馏。最后，乙醇可以使用分子筛116进行干燥，需要时进行变性，并且输出至所需运送方法。

在某些情况下，本文描述的系统或其组分可以是手提式的，从而使得该系统可以从一个位置转运(例如通过轨道、货车或海洋船只)到另一个。本文描述的方法步骤可以在一个或多个位置执行，并且在某些情况下，一个或多个步骤可以在运输中执行。此类移动加工在美国序列号12/374,549和国际申请号WO 2008/011598中描述，其完整公开内容通过引用合并入本文。

基材的物理性质

官能化的基材材料和以其天然状态的基材材料可以具有本文讨论的物理性质。

如本文使用的，平均纤维宽度(即直径)是通过随机选择约5,000根纤维在光学上测定的。平均纤维长度是校正长度-加权长度。BET(Brunauer，Emmet和Teller)表面积是多点表面面积，并且多孔性是通过水银孔率法测定的那些。

如果基材材料是纤维的，那么在某些情况下，基材材料的纤维的平均长度直径比可以是例如大于8/1、例如大于10/1、大于15/1、大于20/1、大于25/1或大于50/1。纤维的平均长度可以是例如约0.5mm-2.5mm、例如约0.75mm-1.0mm，并且纤维的平均宽度(即直径)可以是例如约5μm-50μm，例如约10μm-30μm。

在某些实施方案中，纤维的长度标准差小于纤维的平均长度的60％，例如小于平均长度的50％、小于平均长度的40％、小于平均长度的25％、小于平均长度的10％、小于平均长度的5％、或甚至小于平均长度的1％。

在某些实施方案中，基材材料的BET表面积大于0.1m²/g，例如大于0.25m²/g、0.5m²/g、1.0m²/g、1.5m²/g、1.75m²/g、5.0m²/g、10m²/g、25m²/g、35m²/g、50m²/g、75m²/g、100m²/g、200m²/g、250m²/g、500m²/g或甚至大于1000m²/g。

基材材料的多孔性可以是例如大于20％、大于25％、大于35％、大于50％、大于60％、大于70％、例如大于80％、大于85％、大于90％、大于92％、大于94％、大于95％、大于97.5％、大于99％、或甚至大于99.5％。

基材的猝灭和官能化

在某些情况下，基材材料通过照射进行官能化。如本领域众所周知的，还可以使用其他技术，例如氧化或化学官能化。在某些实施方案中，官能化基材材料不是所述加工过程的部分，例如材料以其天然状态使用，或通过供应者进行预官能化。

在用电离辐射处理后，基材材料变得电离；即，材料包括在用电子自旋共振光谱仪可检测的水平上的原子团。目前的原子团实际检测极限是在室温下约10¹⁴自旋。在电离后，可以猝灭材料，以减少经电离的材料中的原子团水平，例如从而使得原子团用电子自旋共振光谱仪不再可检测。例如，通过给材料应用足够压力和/或通过利用与经电离的材料接触的流体，所述流体例如气体或液体，与原子团反应(猝灭)，可以使原子团猝灭。使用至少帮助原子团猝灭的气体或液体也允许操作者以所需量和种类的官能团控制经电离的材料官能化，所述官能团例如羧酸基团、烯醇基团、醛基、硝基、腈基、氨基、烷基氨基、烷基、环烷基或氯氟烷基。如上所述，通过猝灭而赋予材料的官能团可以充当用于通过微生物或酶附着的受体位点。

通过电子自旋共振光谱仪检测经照射的样品中的原子团和此类样品中的原子团寿命在Bartolotta等人，Physics in Medicine andBiology，46(2001)，461-471，和Bartolotta等人，Radiation ProtectionDosimetry，第84卷，Nos.1-4，第293-296页(1999)中讨论。

在某些实施方案中，猝灭包括给经电离的材料应用压力，例如通过使材料机械变形，例如在1、2或3个维度直接机械压缩材料，或对将材料浸入其中的流体应用压力，例如等静压制。在此类情况下，材料自身的变形使通常在结晶结构域中捕获的原子团处于足够接近中，从而使得原子团可以重组或与另一个基团反应。在某些情况下，压力连同热的应用例如足够量的热一起应用，以使材料的温度升高超过材料或材料组分的熔点或软化点。热可以改善材料中的分子流动性，这可以帮助原子团的猝灭。当压力用于猝灭时，压力可以大于约1000psi，例如大于约1250psi、1450psi、3625psi、5075psi、7250psi、10000psi或甚至大于15000psi。

在某些实施方案中，猝灭包括使材料与流体例如液体或气体相接触，所述流体例如能够与原子团反应的气体，例如乙炔或乙炔在氮、乙烯、氯化乙烯或氯氟乙烯中的混合物，丙烯或这些气体的混合物。在其他具体实施方案中，猝灭包括使材料与液体相接触，所述液体例如在材料中可溶或至少能够穿透到材料内且与原子团反应的液体，例如二烯，例如1，5-环辛二烯。在某些具体实施方案中，猝灭包括使材料与抗氧化剂例如维生素E相接触。

用于猝灭的其他方法是可能的。例如，在Muratoglu等人，美国专利申请公开号2008/0067724和Muratoglu等人，美国专利号7,166,650中描述的用于猝灭聚合材料中的原子团的任何方法，可以用于猝灭本文描述的任何经电离的材料。此外，任何猝灭剂(在上述Muratoglu公开内容中描述为“致敏剂”)和/或任一Muratoglu参考文献中描述的任何抗氧化剂可以用于猝灭任何经电离的材料。

通过利用重带电离子例如本文描述的较重离子中的任何，可以增强官能化。例如，如果需要增强氧化，那么带电的氧离子可以用于照射。如果需要氮官能团，那么可以利用包括氮的一种或多种氮离子。同样地，如果需要硫或磷基团，那么在照射中可以使用硫或磷离子。

在猝灭后，本文描述的被猝灭的材料中的任何可以用下述中的一种或多种进行进一步处理：辐射例如电离或非电离辐射、超声处理、热解和氧化，用于另外的分子和/或超分子结构改变。

流体中的粒子束暴露

在某些情况下，在一种或多种另外流体(例如，气体和/或液体)的存在下，基材材料可以暴露于粒子束。在一种或多种另外流体的存在下，材料暴露于粒子束可以增加处理的效率。

在某些实施方案中，在流体例如空气的存在下，使材料暴露于粒子束。加速的粒子经由输出端口(例如薄膜，例如金属箔)在加速器外耦合，经过由流体占据的空间体积，并且随后在材料上入射。除直接处理材料外，通过与流体粒子(例如由空气的各种组成成分产生的离子和/或原子团，例如臭氧和氮氧化物)相互作用，某些粒子产生另外的化学物类。这些产生的化学物类也可以与材料相互作用；例如，所产生的任何氧化剂可以氧化材料。

在特定实施方案中，在束入射到材料上前，可以将另外的流体选择性引入粒子束的路径内。如上文讨论的，束的粒子和所引入流体的粒子之间的反应可以产生另外的化学物类，其与材料反应且有助于对材料进行官能化，和/或以其他方式选择性改变材料的特定性质。例如一种或多种另外流体可以从供应管导入束的路径内。所引入的一种或多种流体的方向和流速可以根据所需暴露率和/或方向进行选择，以控制总体处理的效率，包括起因于基于粒子的处理的效应和由于由所引入流体动态产生的物类与材料相互作用的效应。除空气外，可以引入离子束内的示例性流体包括氧、氮、一种或多种稀有气体、一种或多种卤素和氢。

辐射处理

辐射可以应用于干燥或湿润或者甚至在液体例如水中分配的材料，并且可以在材料暴露于空气、富氧空气、或甚至氧其自身时应用，或者被惰性气体例如氮、氩或氦覆盖。当需要最大限度氧化时，利用氧化环境，例如空气或氧。

辐射可以在大于约2.5个大气压的压力下应用，例如大于5、10、15、20或甚至大于约50个大气压。

在某些实施方案中，在从其原子轨道中释放电子的材料中沉积的能量用于照射材料。辐射可以通过下述提供：1)重带电粒子，例如α粒子或质子，2)例如在β衰变或电子束加速器中产生的电子，或3)电磁辐射，例如γ射线、x射线或紫外射线。在一种方法中，通过放射性物质产生的辐射可以用于照射原料。在某些实施方案中，可以利用以(1)到(3)的任何次序或同时的任何组合。在另一种方法中，电磁辐射(例如，使用电子束发射器产生的)可以用于照射原料。在某些情况下，当希望断链和/或希望聚合物链官能化时，可以利用比电子重的粒子，例如质子、氦核、氩离子、硅离子、氖离子、碳离子、磷离子、氧离子或氮离子。当需要开环断链时，由于其路易斯(Lewis)酸性质，带正电的粒子可以用于增强的开环断链。例如，当需要含氧官能团时，可以执行在氧的存在下的照射或甚至用氧离子的照射。例如，当需要含氮官能团时，可以执行在氮的存在下的照射或甚至用氮离子的照射。

电离辐射

每种形式的辐射经由特定相互作用使基材材料电离，如通过辐射的能量所测定的。重带电粒子主要经由库仑(Coulomb)散射使物质电离；此外，这些相互作用产生可以进一步使物质电离的高能电子。α粒子与氦原子的核等同，并且通过各种放射性核的α衰变产生，例如铋、钋、砹、氡、钫、镭、几种锕系元素例如锕、钍、铀、镎、锔、锎、镅和钚的同位素。

当利用粒子时，它们可以是中性(不带电)、带正电或带负电的。当带电时，带电粒子可以具有单个正或负电荷，或多个电荷，例如1、2、3或甚至4个或更多个电荷。在其中需要断链的情况下，部分由于其酸性性质，带正电的粒子是所希望的。当利用粒子时，粒子可以具有静止电子的质量或更大，例如是静止电子质量的500、1000、1500或2000或更多倍。例如，粒子可以具有约1个原子单位-约150个原子单位的质量，例如约1个原子单位-约50个原子单位，或约1-约25，例如1、2、3、4、5、10、12或15amu。用于加速粒子的加速器可以是静电DC、电动力学DC、RF线性、磁感应线性或连续波。例如，回旋加速器型加速器可从IBA，比利时获得，例如Rhodotron

系统，而DC型加速器可从RDI现在的IBA Industrial获得，例如Dynamitron

离子和离子加速器在下述中讨论：Introductory Nuclear Physics，Kenneth S.Krane，John Wiley & Sons，Inc.(1988)，Krsto Prelec，FIZIKA B 6(1997)4，177-206，Chu，William T.，“Overview ofLight-Ion Beam Therapy”，Columbus-Ohio，ICRU-IAEA Meeting，18-20 March 2006，Iwata，Y.等人，“Alternating-Phase-FocusedIH-DTL for Heavy-Ion Medical Accelerators”，Proceedings of EPAC2006，Edinburgh，Scotland，和Leaner，C.M.等人，“Status of theSuperconducting ECR Ion Source Venus”，Proceedings of EPAC2000，Vienna，奥地利。

γ辐射具有进入各种材料内的显著穿透深度的优点。γ射线的来源包括放射性核，例如钴、钙、锝、铬、镓、铟、碘、铁、氪、钐、硒、钠、铊和氙。

x射线的来源包括与金属靶(例如钨或钼或合金)或致密光源(例如由Lyncean商业生产的那些)的电子束碰撞。

用于紫外线辐射的来源包括氘或镉光灯。

用于红外线辐射的来源包括蓝宝石、锌或硒化物窗口陶瓷灯。

用于微波的来源包括速调管，Slevin型RF来源，或采用氢、氧或氮气的原子束来源。

电子束

在某些实施方案中，电子束用作辐射源。电子束具有高剂量率(例如，1、5或甚至10Mrad/秒)、高流通量、较少防范和较少限制设备的优点。电子还可以在引起断链方面更有效。此外，具有4-10MeV能量的电子可以具有5-30mm或更多例如40mm的穿透深度。

例如通过静电发生器、级联发生器、感应变频机、具有扫描系统的低能加速器、具有线性阴极的低能加速器、线性加速器和脉冲加速器，可以产生电子束。作为电离辐射源的电子可以是有用的，例如用于相对薄堆的材料，例如小于0.5英寸，例如小于0.4英寸、0.3英寸、0.2英寸、或小于0.1英寸。在某些实施方案中，电子束的每个电子的能量是约0.3MeV-约2.0MeV(百万电子伏特)，例如约0.5MeV-约1.5MeV，或约0.7MeV-约1.25MeV。

电子束照射装置可以由Ion Beam Applications、Louvain-la-Neuve、比利时或Titan Corporation、San Diego、CA商购获得。一般的电子能可以是1MeV、2MeV、4.5MeV、7.5MeV或10MeV。一般的电子束照射装置功率可以是1kW、5kW、10kW、20kW、50kW、100kW、250kW或500kW。一般的剂量可以采取1kGy、5kGy、10kGy、20kGy、50kGy、100kGy或200kGy的值。

离子粒子束

比电子重的粒子可以用于照射本文描述的基材材料中的任何。例如，可以利用质子、氦核、氩离子、硅离子、氖离子、碳离子、磷离子、氧离子或氮离子。在某些实施方案中，比电子重的粒子可以诱导更高量的断链(相对于更轻的粒子)。在某些情况下，由于其酸性，与带负电的粒子相比较，带正电的粒子可以诱导更高量的断链。

例如使用线性加速器或回旋加速器，可以产生更重的粒子束。在某些实施方案中，束的每个粒子的能量是约1.0MeV/原子单位-约6,000MeV/原子单位，例如约3MeV/原子单位-约4,800MeV/原子单位，或约10MeV/原子单位-约1,000MeV/原子单位。

在特定实施方案中，离子束可以包括超过一种类型的离子。例如，离子束可以包括2种或更多种(例如3、4种或更多种)不同类型离子的混合物。示例性混合物可以包括碳离子和质子、碳离子和氧离子、氮离子和质子、以及铁离子和质子。更一般地，上文讨论的任何离子(或任何其他离子)的混合物可以用于形成照射离子束。特别地，相对轻和相对更重的离子的混合物可以在单一离子束中使用。

在某些实施方案中，用于照射材料的离子束包括带正电的离子。带正电的离子可以包括例如带正电的氢离子(例如质子)、稀有气体离子(例如氦、氖、氩)、碳离子、氮离子、氧离子、硅离子、磷离子，以及金属离子例如钠离子、钙离子和/或铁离子。不希望受任何理论束缚，认为当暴露于材料时，此类带正电的离子在化学上表现与路易斯酸部分一样，在氧化环境中起始且支持阳离子开环断裂反应。

在特定实施方案中，用于照射材料的离子束包括带负电的离子。带负电的离子可以包括例如带负电的氢离子(例如氢阴离子)和各种相对负电性核的带负电的离子(例如氧离子、氮离子、碳离子、硅离子和磷离子)。不希望受任何理论束缚，认为当暴露于材料时，此类带负电的离子在化学上表现与路易斯碱部分一样，在还原环境中引起阴离子开环断裂反应。

在某些实施方案中，用于照射材料的束可以包括中性原子。例如，氢原子、氦原子、碳原子、氮原子、氧原子、氖原子、硅原子、磷原子、氩原子和铁原子中的任何一种或多种可以包括在用于照射生物量材料的束中。一般而言，上述类型原子中的任何2种或更多种(例如3种或更多种、4种或更多种或甚至更多种)的混合物可以存在于束中。

在特定实施方案中，用于照射材料的离子束包括单一荷电离子，例如H⁺、H^-、He⁺、Ne⁺、Ar⁺、C⁺、C^-、O⁺、O^-、N⁺、N^-、Si⁺、Si^-、P⁺、P^-、Na⁺、Ca⁺和Fe⁺中的一种或多种。在某些实施方案中，离子束可以包括多重荷电离子，例如C²⁺、C³⁺、C⁴⁺、N³⁺、N⁵⁺、N^3-、O²⁺、O^2-、O₂ ^2-、Si²⁺、Si⁴⁺、Si^2-和Si^4-中的一种或多种。一般而言，离子束还可以包括更复杂的多核离子，其具有多重正或负电荷。在特定实施方案中，由于多核离子的结构，正或负电荷可以有效分布在离子的基本上全部结构上。在某些实施方案中，正或负电荷可以大略定位在离子结构的部分上。

电磁辐射

在其中照射用电磁辐射执行的实施方案中，电磁辐射可以具有例如大于10²eV的能量/光子(以电子伏特)，例如大于10³、10⁴、10⁵、10⁶、或甚至大于10⁷eV。在某些实施方案中，电磁辐射具有10⁴-10⁷的能量/光子、例如10⁵-10⁶eV。电磁辐射可以具有例如大于10¹⁶hz的频率，大于10¹⁷hz、10¹⁸、10¹⁹、10²⁰或甚至大于10²¹hz。在某些实施方案中，电磁辐射具有10¹⁸-10²²hz的频率，例如10¹⁹-10²¹hz。

剂量

在某些情况下，以大于约0.25Mrad/秒的剂量率执行照射，例如大于约0.5、0.75、1.0、1.5、2.0，或甚至大于约2.5Mrad/秒。在某些实施方案中，以5.0-1500.0千拉德/小时的剂量率执行照射，例如10.0-750.0千拉德/小时，或50.0-350.0千拉德/小时。

在某些实施方案中，执行照射(用任何辐射源或源的组合)直至材料接受至少0.1Mrad、至少0.25Mrad的剂量，例如至少1.0Mrad、至少2.5Mrad、至少5.0Mrad、至少10.0Mrad、至少60Mrad或至少100Mrad。在某些实施方案中，执行照射直至材料接受约0.1Mrad-约500Mrad，约0.5Mrad-约200Mrad、约1Mrad-约100Mrad、或约5Mrad-约60Mrad的剂量。在某些实施方案中，应用相对低剂量的照射，例如小于60Mrad。

热解、氧化和化学官能化

官能化还可以通过其他方法例如通过热解和/或氧化来达到。生物量的热解和氧化在USSN 12/417,840中详尽描述，其公开内容通过引用合并入本文。在某些情况下，对于本文描述的基材材料可以使用类似方法。

官能化无机材料的方法是本领域众所周知的。此类方法的例子包括″Soluble Carbon Nanotubes，″Tasis等人，Chem.Eur.J.2003，9，4000-4008，和″Entrapping Enzyme in a Functionalized NanoporousSupport，″J.Am.Chem.Soc，2002，124，11242-11243中公开的技术，其公开内容通过引用合并入本文。

超声处理

在某些情况下，材料还可以进行超声处理，例如以增加多孔性，例如使用上文通过引用合并的USSN 12/417,840中描述的超声处理系统。

其他加工过程

官能化可以使用其他技术例如化学官能化来完成。在某些情况下，可以利用例如如美国临时申请序列号61/147,377中所述的芬顿型化学，其完整公开内容通过引用合并入本文。

利用基材材料的生物加工

糖化

本文描述的基材材料可以用于增强糖化反应。在糖化中，原料例如生物量材料中的纤维素通过糖化剂例如酶水解为低分子碳水化合物，例如糖。包括纤维素的材料用酶进行处理，例如通过使材料和酶在液体介质中例如在水溶液中组合。

这种反应可以通过将酶或其他糖化剂固定化在本文描述的基材材料上得到增强。

分解生物量例如生物量的纤维素和/或木质素部分的酶和生物量破坏生物包含或制造多种纤维素分解酶(纤维素酶)、木质酶或多种小分子生物量破坏代谢产物。这些酶可以是协同作用以降解生物量的结晶纤维素或木质素部分的酶的复合物。纤维素分解酶的例子包括：内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶和纤维二糖酶(β-葡糖苷酶)。在糖化过程中，纤维素底物最初通过内切葡聚糖酶在随机位置上水解，产生寡聚中间产物。这些中间产物随后是关于外切型葡聚糖酶例如纤维二糖水解酶的底物，以从纤维素聚合物的末端产生纤维二糖。纤维二糖是水溶性β-1，4-连接的葡萄糖二聚体。最后，纤维二糖酶切割纤维二糖以产生葡萄糖。

纤维素酶能够降解生物量且可以是真菌或细菌来源的。合适的酶包括来自下述的的纤维素酶：芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)、腐质霉属(Humicola)、镰刀菌属(Fusarium)、梭孢壳属(Thielavia)、枝顶孢属(Acremonium)、金孢属(Chrysosporium)和木霉属(Trichoderma)，并且包括腐质霉属、鬼伞属(Coprinus)、梭孢壳属、镰刀菌属、毁丝霉属(Myceliophthora)、枝顶孢属、头孢霉属(Cephalosporium)、柱霉属(Scytalidium)、青霉属(Penicillium)或曲霉菌属(Aspergillus)(参见例如EP 458162)的物种，特别是由选自下述物种的菌株产生的那些：特异腐质霉(Humicola insolens)(再分类为嗜热革节孢(Scytalidiumthermophilum)，参见例如美国专利号4,435,307)、灰盖鬼伞(Coprinuscinereus)、尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)、嗜热毁丝菌(Myceliophthora thermophila)、大型亚灰树花菌(Meripilusgiganteus)、太瑞斯梭壳孢霉(Thielavia terrestris)、枝顶孢属物种、桃色顶孢(Acremonium persicinum)、Acremonium acremonium、Acremonium brachypenium、Acremonium dichromosporum、Acremonium obclavatum、Acremonium pinkertoniae、Acremoniumroseogriseum、Acremonium incoloratum和棕色枝顶孢(Acremoniumfuratum)；优选来自物种特异腐质霉DSM 1800、尖孢镰刀菌DSM2672、嗜热毁丝菌CBS 117.65、头孢霉属物种RYM-202、枝顶孢属物种CBS 478.94、枝顶孢属物种CBS 265.95、桃色顶孢CBS 169.65、Acremonium acremonium AHU 9519、头孢霉属物种CBS 535.71、Acremonium brachypenium CBS 866.73，Acremonium dichromosporumCBS 683.73、Acremonium obclavatum CBS 311.74、Acremoniumpinkertoniae CBS 157.70，Acremonium roseogriseum CBS 134.56，Acremonium incoloratum CBS 146.62和棕色枝顶孢CBS 299.70H。纤维素分解酶还可以得自金孢属，优选Chrysosporium lucknowense的菌株。此外，可以使用木霉特别是绿色木霉(Trichoderma viride)、里氏木霉(Trichoderma reesei)和康氏木霉(Trichoderma koningii)、嗜碱芽孢杆菌(参见例如，美国专利号3,844,890和EP 458162)和链霉菌属(Streptomyces)(参见例如，EP 458162)。

合适是纤维二糖酶包括在商品名NOVOZYME 188^TM下销售的来自黑曲霉(Aspergillus niger)的纤维二糖酶。

可以利用酶复合物，例如在商品名ACCELLERASE

下可从Genencor获得的那些，例如Accellerase

1500酶复合物。Accellerase1500酶复合物包含多重酶活性，主要是外切葡聚糖酶、内切葡聚糖酶(2200-2800CMC U/g)、半纤维素酶和β-葡糖苷酶(525-775pNPGU/g)，并且具有4.6-5.0的pH。酶复合物的内切葡聚糖酶活性以羧甲基纤维素活性单位(CMC U)表示，而β-葡糖苷酶活性以pNP-葡糖苷活性单位(pNPG U)报道。在一个实施方案中，使用Accellerase1500酶复合物和NOVOZYME^TM 188纤维二糖酶的掺和物。

糖化过程可以部分或全部在制造工厂中在槽(例如具有至少4000、40,000或400,000L体积的槽)中执行，和/或可以部分或全部在运输中，例如在轨道车、油罐卡车中或在超大型油轮或船的货舱中执行。完全糖化所需的时间将取决于加工条件以及使用的原料和酶。如果糖化在制造工厂中在控制条件下执行，那么纤维素可以在约12-96小时内基本上完全转换为葡萄糖。如果糖化部分或全部在运输中执行，那么糖化可能花费更长时间。添加表面活性剂可以增强糖化率。表面活性剂的例子包括非离子型表面活性剂例如Tween

20或Tween

80聚乙二醇表面活性剂、离子型表面活性剂或两亲型表面活性剂。

一般优选所得到的葡萄糖溶液的浓度相对高，例如超过40％，或超过50、60、70、80、90，或甚至超过95重量％。这减少了待运送的体积，并且还抑制溶液中的微生物生长。然而，可以使用较低浓度，在所述情况下可能希望加入以低浓度例如50-150ppm的抗微生物添加剂，例如广谱抗生素。其他合适的抗生素包括两性霉素B、氨苄青霉素、氯霉素、环丙沙星、庆大霉素、潮霉素B、卡那霉素、新霉素、青霉素、嘌呤霉素、链霉素。抗生素将抑制在转运和贮存过程中的微生物生长，并且可以以合适浓度例如按重量计的15-1000ppm，例如25-500ppm或50-150ppm使用。需要时，即使糖浓度相对很高，也可以包括抗生素。

通过限制与酶一起加入原料中的水量，可以获得相对高浓度的溶液。浓度可以例如通过控制发生多少糖化而得到控制。例如，浓度可以通过将更多原料加入溶液中得到增加。为了维持在溶液中产生的糖，可以加入表面活性剂，例如上文讨论的那些之一。溶解度还可以通过增加溶液的温度得到增加。例如，溶液可以维持在40-50℃、60-80℃或甚至更高。

发酵

通过在官能化的基材材料的存在下发酵低分子量糖，微生物可以产生许多有用的中间产物和产物，例如本文描述的那些。例如，发酵或其他生物加工过程可以产生醇、有机酸、烃、氢、蛋白质或这些材料中的任何的混合物。

微生物可以是天然微生物或经改造的微生物。例如，微生物可以是细菌例如分解纤维素的细菌，真菌例如酵母，植物或原生生物例如藻类，原生动物或真菌样原生生物例如粘菌。当生物相容时，可以利用生物的混合物。

合适的发酵微生物具有将碳水化合物(例如葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖、寡糖或多糖)转变成发酵产物的能力。发酵微生物包括以下属的菌株：酵母属物种，例如酿酒酵母(Sacchromycescerevisiae)(面包酵母)、糖化酵母(Saccharomyces distaticus)、葡萄汁酵母(Saccharomyces uvarum)；克鲁维酵母属(Kluyveromyces)，例如物种马克思克鲁维酵母(Kluyveromyces marxianus)、脆壁克鲁维酵母(Kluyveromyces fragilis)；假丝酵母属(Candida)，例如假热带假丝酵母(Candida pseudotropicalis)和Candida brassicae、树干毕赤酵母(Pichia stipitis)(休哈塔假丝酵母(Candida shehatae)的亲属，棒孢酵母属(Clavispora)，例如物种葡萄牙棒孢(Clavisporalusitaniae)和Clavispora opuntiae，管囊酵母属(Pachysolen)，例如物种嗜鞣管囊酵母(Pachysolen tannophilus)，酒香酵母属(Bretannomyces)属，例如物种克劳森酒香酵母(Bretannomycesclausenii)(Philippidis，G.P.，1996，Cellulose bioconversiontechnology，in Handbook on Bioethanol：Production and Utilization，Wyman，C.E.，编辑，Taylor & Francis，Washington，DC，179-212)。

商购可得的酵母包括例如Red Star

/Lesaffre Ethanol Red(可从Red Star/Lesaffre，美国获得)，FALI

(可从Fleischmann’s Yeast，Burns Philip Food Inc.的分部，美国获得)，SUPERSTART

(可从Alltech，现在的Lalemand获得)，GERT STRAND

(可从Gert StrandAB，瑞典获得)，和FERMOL(可从DSM Specialties获得)。

细菌也可以在发酵中使用，例如运动发酵单胞菌和热纤梭菌(Clostridium thermocellum)(Philippidis，1996，同上)。

关于酵母的最佳pH是约pH 4-5，而关于发酵单胞菌属的最佳pH是约pH 5-6。一般发酵时间是在26℃-40℃下约24-96小时，然而，嗜热微生物更喜欢较高的温度。

在某些实施方案中，所有或部分发酵加工过程可以在低分子量糖完全转变成乙醇前中断。中间发酵产物包括高浓度的糖和碳水化合物。这些中间发酵产物可以用于制备用于人或动物消费的食物。另外地或备选地，中间发酵产物可以在不锈钢研磨机中磨成细粒大小以产生粉样物质。

可以利用移动发酵罐，如美国临时专利申请序列60/832,735，现在的公开国际申请号WO 2008/011598中所述。

后加工

蒸馏

在发酵后，所得到的流体可以使用例如“啤酒柱(beer column)”进行蒸馏，以使乙醇和其他醇类与大多数水和残留固体分离。离开啤酒柱的蒸气可以是例如35重量％的乙醇，并且可以供应给精馏柱。使用蒸气相分子筛，来自精馏柱的近共沸(92.5％)乙醇和水的混合物可以纯化至纯(99.5％)乙醇。啤酒柱底部可以送至三效蒸发器的第一个效应。精馏柱回流冷凝器可以提供用于这个第一个效应的热。在第一个效应后，固体可以使用离心机进行分离且在旋转干燥器中进行干燥。部分(25％)离心机流出物可以再循环至发酵，并且其余送至第二个和第三个蒸发器效应。大部分蒸发器冷凝物可以作为相当清洁的冷凝物返回加工过程，其中小部分分裂出来至废水处理以预防低沸化合物的积累。

中间产物和产物

本文描述的加工过程可以用于产生一种或多种中间产物或产物，例如能量、燃料、食物和材料。产物的具体例子包括但不限于氢，醇(一元醇或二元醇，例如乙醇、正丙醇或正丁醇)，例如包含大于10％、20％、30％或甚至大于40％水的水合或含水醇，木糖醇，糖，生物柴油，有机酸(例如乙酸和/或乳酸)，烃，共同产物(例如蛋白质，例如分解纤维素的蛋白质(酶)或单细胞蛋白质)，和以任何组合或相对浓度的这些中的任何的混合物，和任选与任何添加剂例如燃料添加剂组合。其他例子包括羧酸例如乙酸或丁酸，羧酸的盐，羧酸和羧酸的盐和羧酸的酯(例如甲、乙和正丙酯)的混合物，酮(例如乙酮)，醛(例如乙醛)，α，β不饱和酸，例如丙烯酸和烯烃例如乙烯。其他醇和醇衍生物包括丙醇、丙二醇、1，4-丁二醇、1，3-丙二醇、这些醇中的任何的甲或乙酯。其他产物包括丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、乳酸、丙酸、丁酸、琥珀酸、3-羟基丙酸、酸中的任何的盐以及酸和各个盐中的任何的混合物。

其他中间产物和产物包括食物和药剂在美国序列号12/417,900中描述，其完整公开内容通过引用在此合并入本文。

其他实施方案

本发明的许多实施方案已得到描述。然而，应当理解可以进行各种修饰而不背离本发明的精神和范围。

例如，纤维可以以任何所需形式，并且可以具有各种不同形态。一般地，希望纤维材料具有高表面积。在某些情况下，纤维可以掺入单或多层片内，例如纤维可以是HEPA滤纸的部分等。片材料可以具有例如约1-500m²/g的表面积。纤维材料可以以筛子或丝网的形式覆盖例如吹塑(meltblown)、折叠，或以其他几何形状提供。纤维可以是挤出或共挤出的。

纤维可以具有从纳米尺寸(例如小于约1000nm，例如小于500nm、250nm、100nm、50nm、25nm，或甚至小于1nm)到大颗粒大小(例如大于100微米、200微米、500微米或甚至1000微米)的任何所需颗粒大小，或颗粒的附聚物。

纤维或包含纤维的纤维材料可以用微生物和/或酶进行预处理，和/或纤维或纤维材料可以在生物加工过程例如糖化或发酵过程中与微生物和/或酶接触。

虽然本文已讨论了无机和合成基材材料，但这些材料可以与其他基材材料组合，例如于2009年10月16日提交的美国临时申请号61/252,293中公开的生物量基材，其完整公开内容通过引用合并入本文。

如上所述，酶可以固定化在纤维上，而不是固定化在微生物上或加上微生物。

因此，其他实施方案在下述权利要求的范围内。

Claims

1.一种方法，其包括：

利用固定化在基材上的微生物，以将低分子量糖转变成产物。

2.权利要求1的方法，其中所述基材包括无机纤维。

3.权利要求1或2的方法，其中所述基材包括合成材料。

4.上述权利要求中任一项的方法，其中所述基材是官能化的。

5.上述权利要求中任一项的方法，其中由于所述基材上的官能团和所述微生物上的官能团之间的相互作用的结果而发生固定化。

6.权利要求4的方法，其中所述基材用选自下述的官能团进行官能化：醛基、亚硝基、腈基、硝基、酮基、氨基、烷基氨基、烷基、氯烷基、氯氟烷基和烯醇基团。

7.上述权利要求中任一项的方法，其中所述低分子量糖转变成醇。

8.上述权利要求中任一项的方法，其中所述微生物包括酵母。

9.权利要求8的方法，其中所述酵母选自酿酒酵母和树干毕赤酵母。

10.上述权利要求中任一项的方法，其中所述微生物包括细菌。

11.权利要求10的方法，其中所述细菌包括运动发酵单胞菌。

12.上述权利要求中任一项的方法，其中所述低分子量糖选自蔗糖、葡萄糖、木糖及其混合物。

13.权利要求4的方法，其进一步包括照射起始材料以产生官能化的基材。

14.权利要求13的方法，其中所述照射包括用电离辐射照射。

15.权利要求13的方法，其中所述照射使用粒子束执行。

16.上述权利要求中任一项的方法，其中所述基材包括具有大于100m²/g的BET表面积的纤维或颗粒。

13.上述权利要求中任一项的方法，其中转变包括发酵。

14.上述权利要求中任一项的方法，其中所述基材包括选自下述的材料：碳酸钙、霰石粘土、斜方晶粘土、方解石粘土、三角晶粘土、高岭土、膨润土、磷酸二钙、磷酸三钙、焦磷酸钙、不溶性偏磷酸钠、正磷酸镁、磷酸三镁、羟磷灰石、合成磷灰石、铝、水合氧化铝、硅石干凝胶、金属铝硅酸盐复合物、硅酸铝钠、硅酸锆、二氧化硅石墨、硅灰石、云母、玻璃、玻璃纤维、二氧化硅、滑石、碳纤维、导电碳黑、陶瓷粉末和陶瓷纤维、三水合氧化铝、研磨建筑废物、研磨轮胎橡胶、木质素、马来酸化聚丙烯、热塑性纤维、氟化聚合物及其混合物。

15.上述权利要求中任一项的方法，其中所述基材包括具有大于70％的多孔性的纤维或颗粒。

16.上述权利要求中任一项的方法，其中所述纤维或颗粒具有大于90％的多孔性。

17.上述权利要求中任一项的方法，其进一步包括在转变后回收所述基材，并且在第二个、后续转变加工过程中再使用所述基材。

18.权利要求2的方法，其中所述无机纤维以单或多层片的形式提供。

19.权利要求2的方法，其中所述无机纤维以覆盖、折叠的纤维材料的形式，或以筛子或丝网的形式提供。

20.权利要求2的方法，其中所述无机纤维是挤出或共挤出的。

21.上述权利要求中任一项的方法，其中所述基材包括具有纳米尺寸的平均颗粒大小的颗粒。

22.一种混合物，其包括：

具有极性官能团的微粒材料，

具有互补吸引性官能团的微生物或酶，和

液体介质。

23.一种组合物，其包括具有官能团的纤维、和具有互补吸引性官能团的微生物或酶，所述微生物或酶固定化在所述纤维上。

24.一种方法，其包括利用固定化在纤维或颗粒上的糖化剂，以糖化纤维素或木质纤维素材料。

25.权利要求24的方法，其中所述糖化剂包括酶。

26.权利要求24或25的方法，其中所述颗粒或纤维包括无机材料。

27.权利要求24-26中任一项的方法，其中所述颗粒包括合成材料。

28.权利要求24-27中任一项的方法，其中所述颗粒或纤维具有大于100m²/g的BET表面积。

29.权利要求24-28中任一项的方法，其中所述颗粒或纤维包括选自下述的材料：碳酸钙、霰石粘土、斜方晶粘土、方解石粘土、三角晶粘土、高岭土、膨润土、磷酸二钙、磷酸三钙、焦磷酸钙、不溶性偏磷酸钠、正磷酸镁、磷酸三镁、羟磷灰石、合成磷灰石、铝、水合氧化铝、硅石干凝胶、金属铝硅酸盐复合物、硅酸铝钠、硅酸锆、二氧化硅石墨、硅灰石、云母、玻璃、玻璃纤维、二氧化硅、滑石、碳纤维、导电碳黑、陶瓷粉末和陶瓷纤维、三水合氧化铝、研磨建筑废物、研磨轮胎橡胶、木质素、马来酸化聚丙烯、热塑性纤维、氟化聚合物及其混合物。

30.权利要求24-29中任一项的方法，其中所述颗粒或纤维具有大于70％的多孔性。

31.权利要求24-30中任一项的方法，其中所述颗粒或纤维具有大于90％的多孔性。

32.权利要求24-31中任一项的方法，其中所述颗粒或纤维是官能化的。

33.权利要求24-32中任一项的方法，其中固定化是由于所述颗粒或纤维上的官能团和所述微生物上的官能团之间的相互作用。

34.权利要求33的方法，其中所述颗粒或纤维用选自下述的官能团进行官能化：醛基、亚硝基、腈基、硝基、酮基、氨基、烷基氨基、烷基、氯烷基、氯氟烷基和烯醇基团。

35.权利要求24-34中任一项的方法，其进一步包括在糖化后回收所述颗粒或纤维，并且在第二个、后续糖化过程中再使用所述颗粒。

36.权利要求26的方法，其中所述无机纤维或颗粒以单或多层片的形式提供。

37.权利要求26的方法，其中所述无机纤维或颗粒以覆盖、折叠的纤维材料的形式，或以筛子或丝网的形式提供。

38.权利要求26的方法，其中所述无机纤维或颗粒是挤出或共挤出的。

39.权利要求24-38中任一项的方法，其中所述颗粒或纤维具有纳米尺寸的平均颗粒大小。