DE4200878A1 - Gleichzeitige verzuckerung und fermentation (ssf) unter verwendung von cellobiose-fermentierender hefe brettanomyces custersil (cbs 5512) - Google Patents

Gleichzeitige verzuckerung und fermentation (ssf) unter verwendung von cellobiose-fermentierender hefe brettanomyces custersil (cbs 5512)

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Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Ethanol und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Ethanol in hoher Ausbeute aus Cellobiose fermentierender Hefe Brettanomyces custersii bei einem Verfahren zur gleichzeitigen Verzuckerung und Fermentierung unter Verwendung cellulosischer Materialien als Substrat.
In der Vergangenheit bewirkte man die Produktion von Ethanol durch ein Verfahren, das die Stufen der Umsetzung von Cellulase mit Cellulose als Substrat zur enzymatischen Verzuckerung der Cellulose zu Glucose und anschließende Reaktion der erhaltenen Glucose durch einen Ethanol-produzierenden Mikroorganismus zur Herstellung von Ethanol umfaßt. Wenn man jedoch diese konventionelle Arbeitsweise anwendet, ist die Umwandlung von Cellulose zu Glucose durch eine Cellulase gering, und als Folge erhält man große Mengen unumgesetzten cellulosischen Rückstand. Folglich erhält man geringe Ausbeuten an Ethanol, indem man die verzuckerte Flüssigkeit der Fermentation unterwirft.
Nichtsdestotrotz ist Ethanol für eine Vielzahl von Industrien von großem Interesse, und zwar auf Grund der vergangenen und möglicherweise zukünftigen Energiekrisensituationen. Die Umwandlung dieser Cellulosematerialien in brauchbare Brennstoffe, wie Ethanol, ist von besonderem Interesse.
Cellulose und Hemicellulose sind die beiden am weitesten verbreiteten und nachwachsenden rohen organischen Verbindungen auf der Welt und stellen zusammen ungefähr 70% der gesamten Pflanzenbiomasse der Welt auf Trockengewichtsbasis dar. Diese Rohmaterialien sind als Abfall aus landwirtschaftlichen, waldwirtschaftlichen, vegetabilen und Nahrungsprozeßquellen in weitem Umfang zugänglich, und eine effiziente Umwandlung dieser Abfälle in brauchbare Produkte, wie Ethanol, würde dazu beitragen, Entsorgungsprobleme zu verringern und eine ausgiebige und billige Quelle für Brennstoff zu bilden. Andere, cellulosehaltige Biomasse kann spezifisch angebaut werden, um Einsatzstoffe für die Ethanolherstellung zu liefern und um eine Ethanolherstellung in großem Umfang zur Verwendung als Brennstoff zu unterstützen.
Insbesondere enthält Pflanzenbiomasse im allgemeinen 40 bis 50% Cellulose, 30 bis 40% Hemicellulose und als Differenz Lignin. Gelänge es, ein Verfahren zu Überführung der Hauptmenge Cellulose und Hemicellulose in Ethanol mit hoher Ausbeute zu entwickeln, würde ein derartiges Verfahren eine beinahe unbegrenzte Quelle an flüssigem Brennstoff für Transportzwecke bereitstellen.
Cellulose läßt sich leicht durch saure Hydrolyse oder enzymatische Hydrolysebehandlung in seine Glucose- und Cellobiose-Hydrolysatprodukte abbauen. Während man Glucose durch viele Mikroorganismen ohne weiteres zu Ethanol fermentieren kann, zeigte es sich, daß Cellobiose bestensfalls nur schwierig in Ethanol umgewandelt werden kann. Selbst dann läßt es sich nur in sehr geringen Ausbeuten oder niedrigen Konzenstrationen in Ethanol überführen. (R. Dekker, Biotechnology Letters, Band 4, No. 7, Seiten 411-416, 1982; R. Maleszka, et al., Biotechnology Letters, Band, 4, No. 2, Seiten 133-136, 1982).
In gleicher Weise läßt sich Hemicellulose ohne weiteres und leicht durch milde saure Hydrolyse oder durch enzymatische Hydrolysebehandlung in seine verschiedenen Hydrolysatprodukte überführen, und zu den erhaltenen Produkten gehören verschiedene Pentosen (Xylose und Arabinose als Hauptderivate), Hexosen (Mannose und Galactose), sowie Zuckersäuren. D-Xylose ist bei Hemicellulose-Hydrolysaten mit Abstand der Hauptzucker und stellt angenähert 60-80% der hieraus gebildeten Geamthydrolysate dar.
In der Literatur wurden eine Vielzahl von Verfahren, welche verschiedene Hefen zur Fermentierung von Xylose zu Ethanol einsetzen, untersucht und offenbart. Eine Hauptmotivation hinter diesen Untersuchungen besteht darin, daß die Fermentation von 5-Kohlenstoffzuckern, die von Hemicellulose abgeleitet sind, extrem wichtig ist, um zur Herstellung von Ethanol das Biomassen-Material voll zu nützen. Zu Beispielen für derartige Arbeitsweisen des Standes der Technik gehören die US-Patente Nr. 45 11 656, 43 68 268, 43 59 534 und 44 77 569. Jedoch führen diese Arbeitsweisen nicht dazu, daß die D-Xylose in ausreichender Ausbeute und mit genügend hoher Geschwindigkeit in Ethanol überführt wird, um effizient und kostenwirksam zu sein.
Das US-Patent 43 85 117 betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Ethanol dergestalt, daß man ein Substrat zu einer Fermentation zusetzt und das Ethanol während der Fermentation daraus entfernt, wobei man ein wäßriges Nährmedium, welches das Substrat bei einer Substratkonzentration im Fermentationsmedium größer als 1% (W/V) enthält, und worin es sich beim Substrat um Stärke, Pectin, Monosaccharide und Disaccharide handelt, unter anaeroben und thermophilen Bedingungen der fermentierenden Wirkung eines Derivats des Mikroorganismus Thermoanaerobacter ethanolicus unterwirft; diese Patent betrifft jedoch einen thermophilen und keinen mesophilen Mikroorganismus, der auf Substraten größer als 1% geschildert wird, wobei auch offensichtlich ist, daß bei Stärkekonzentrationen oberhalb 1% eine starke Abnahme der Ethanoltoleranz auftritt. Dies stellt selbstverständlich eine sehr geringe Substratbeladung bei einem Verzuckerungs- und Fermentationsprozeß dar.
US-Patent 44 64 471 betrifft ein rekombinantes DNA-Plasmid, das einen Clonierungsvektor umfaßt, der daran kovalent einen DNA-Einschub enthält, welcher für die Produktion von Beta-Glucosidase codiert. Hierbei wird der für die Produktion von Beta-Glucosidase codierende DNA-Einsatz aus Esherichia adecarboxylata isoliert. Dieses Patent betrifft somit einen genetisch konstruierten Mikroorganismus über Plasmidcodierung; es handelt sich somit nicht um einen natürlichen Organismus und er wurde auch nicht bei gleichzeitigen Verzuckerungs- und Fermentierungsverfahren demonstriert.
US-Patent 44 72 501 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ethanol, bei dem man einen Mikroorganismus aus der Gruppe von Mikroorganismen mit den identifizierenden Charakteristika von Kluyveromyces callobiocorus NRRL Y-12 509 und einen Mikroorganismus mit den identifizierenden Charakteristika von Kloeckera apiculata NRRL,Y-12 510 kultiviert und der in der Lage ist, Ethanol zu produzieren und mindestens eine Kohlenstoffquelle, ausgewählt unter Xylose und Cellobiose, in einem Medium mit einem Gehalt einer assimilierbaren Quelle von mindestens einem der genannten Xylose und Cellobiose assimiliert, bis eine gewinnbare Menge Ethanol in der Kulturflüssigkeit produziert ist. Anschließend wird das Ethanol hieraus gewonnen. Die Mikroorganismen sind jedoch von den erfindungsgemäßen Mikroorganismen verschieden, und die Mikroorganismen werden in ihrer Leistung mit einem Glucosefermentor (Saccharomyces cerevisiae) verglichen, obgleich einer der Organismen bei kristalliner Cellulose eine niedrige Ethanolausbeute zeigt und die anderen auf Glucose, Xylose und/oder Cellobiose fermentiert wurden.
Die US-Patentschrift 48 40 903 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Ethanol aus Pflanzenbiomasse durch Bildung eines Substrats aus der Biomasse, bei dem das Substrat Hydrolysate von Cellulose und Hemicellulose umfaßt, worauf man eine Spezies des Fungus Paecilomyces, der die Fähigkeit zur Fermentation von Cellobiose und Xylose zu Ethanol aufweist, selektiert und isoliert. Man inokuliert das Substrat des Fungus und fermentiert das inokulierte Substrat unter Bedingungen, die für die Zellenlebensfähigkeit und die Umwandlung der Hydrolysate zu Ethanol günstig sind und gewinnt dann das Ethanol aus dem fermentierten Substrat. Jedoch erfolgt die Umwandlung der Cellobiose und Xylose zu Ethanol über den Mechanismus eines Fungus und nicht durch Hefe, und die Ausbeuten und Raten an Ethanol reichen nicht aus, um das Verfahren für die gleichzeitige Verzuckerung wirtschaftlich annehmbar zu machen.
Gegenstand der Erfindung ist es, verbesserte Raten und Ausbeuten an Ethanol bei einem gleichzeitigen Verzuckerungs­ und Fermentationsverfahren zu schaffen. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man eine Hefe verwendet, welche nicht nur Glucose, sondern auch Cellobiose fermentieren kann, da sie ihr eigenes Beta-Glucosidaseenzym produziert.
Gegenstand der Erfindung ist auch die Bereitstellung einer Hefe, welche Cellobiose bei einem gleichzeitigen Verzuckerungs- und Fermentationsverfahren fermentiert, ohne daß eine umfangreiche und kostspielige Ergänzung des Verfahrens durch Beta-Glucosidaseenzym erforderlich wäre, um niedrige Ethanolraten und -ausbeuten zu vermeiden.
Erfindungsgemäß werden auch Cellobiose-fermentierende Hefestämme bereitgestellt zur Verwendung bei gleichzeitigem Verzuckerungs- und Fermentationsverfahren, welche weder durch eine niedrige Ethanoltoleranz, noch durch eine geringe Ethanolproduktionsrate gekennzeichnet sind.
Erfindungsgemäß wird eine Hefe zur Verfügung gestellt, die nicht nur Glucose fermentieren kann, sondern auch Cellobiose, da sie ihr eigenes Beta-Glucosidaseenzym produziert.
Die vorliegende Erfindung löst die vorstehende Aufgabe durch Verwendung von Brettanomyces custersii (CBS 5512) als Cellobiosefermentor bei einem gleichzeitigen Verzuckerungs­ und Fermentationsverfahren, wobei die Hefe eine hohe Ethanoltoleranz aufweist (nämlich ungefähr 94 g/l), sowie einen hohen Temperaturtoleranzbereich (30°C-37°C) und überdies hohe Ethanolumwandlungsraten und -ausbeuten ergibt.
Die Zeichnungen, welche Teil der Beschreibung der Erfindung darstellen, erläutern bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die der Erfindung zugrundeliegenden Prinzipien zu erläutern.
Fig. 1 ist eine Vergleichsgraphik, welche Ethanolproduktionsausbeuten und -raten darstellt, wobei man die Cellobiose-fermentierende Hefe Brettanomyces custersii im Vergleich zu anderen Hefestämmen bei einem gleichzeitigen Verzuckerungs- und Fermentationsverfahren unter Verwendung von Cellulose und Cellulaseenzym einsetzt.
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, bei der die Ethanolproduktion aus 15% Cellobiose durch B. custersii Hefe, bei 37°C gescreent, im Vergleich zu anderer fermentierender Hefe unter denselben Bedingungen dargestellt ist.
Bei dem gleichzeitigen Verzuckerungs(saccharifications)- und Fermentationsverfahren umfaßt die Verzuckerung den Abbau der Cellulose in einfachere Zucker durch ein Cellulaseenzym. Ein derartiger Zucker ist Cellobiose, ein Zucker, der aus zwei Glucosemolekülen besteht, und anschließend zu Glucose abgebaut wird. Das Cellulaseenzym besitzt typischerweise eine unzureichende Menge an Beta-Glucosidase, welche den Teil des Cellulaseenzyms darstellt, der Cellobiose in Glucose abbauen kann. Cellobiose inhibiert die endo- und exo-Glucanaseenzyme, was zur Verlangsamung der Gesamtethanolproduktionsrate und -ausbeute beim gleichzeitigen Verzuckerungs- und Fermentationsverfahren führt.
Es gibt im Handel erhältliche, industrielle Hefestämme, welche Glucose und Maltose fermentieren, nicht jedoch Cellobiose. Hieraus erwächst die Notwendigkeit für eine große Supplementierung des gleichzeitigen Verzuckerungs- und Fermentationsverfahrens mit Beta-Glucosidaseenzymen, um niedrige Ethanolproduktionsraten und niedrige Ethanolausbeuten zu vermeiden. Dieser Supplementierungsprozeß ist sehr kostsspielig. Soweit andererseits Cellobiose-fermentierende Hefestämme gefunden wurden, weisen sie im allgemeinen eine niedrige Ethanoltoleranz und eine niedrige Ethanolproduktionsrate auf.
Es wurde festgestellt, daß der Hefestamm Brettanomyces custersii (CBS 5512) Cellobiose sehr gut bei ungefähr 37°C fermentiert, wenn man ihn bei einem gleichzeitigen Verzuckerungs- und Fermentationsprozeß einsetzt, was zu einer schnelleren Ethanolproduktionsrate und einer höheren Ethanolausbeute im Vergleich zu der bekannten Cellobiose-fermentierenden Hefe führt.
Der Kern und die Bedeutung der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, daß dieses Verfahren in der Lage ist, hohe Ausbeuten und Konzentrationen an Ethanol aus einer großen Vielzahl von Zucker mit sechs Kohlenstoffatomen, abgeleitet von Cellulose und Hemicellulose, zu produzieren. Insbesondere erlaubt die vorliegende Erfindung die Fermentation von Disacchariden, wie Sucrose, Maltose, Lactose und Cellobiose (nicht jedoch Melibiose und Trehalose), von Polysacchariden, wie Stärke und Hexosen, wie Glucose, Fructose, Sorbose, Mannose und Galactose. So kann man hohe Ausbeuten an Ethanol aus der Hauptmenge der Produkte der Cellulose- und Hemicellulosehydrolyse, sowie einige der hieraus abgeleiteten Zucker produzieren, wodurch ein sehr wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung von Ethanol bereitgestellt wird.
Insbesondere handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um ein Verfahren, das den Hefestamm Brettanomyces custersii zur Herstellung von Ethanol durch Fermentation einsetzt. Die zu fermentierende Lösung kann eine Mischung der Cellulosehydrolysate D-Cellobiose und D-Glucose, sowie Zuckerlösungen von Mannose und D-Galactose, die von Hemicellulose abgeleitet sind, umfassen. Jegliche Kombinationen der genannten Komponenten, sowie andere, verwandte Zucker können unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens fermentiert werden.
Eine Spezies des Genus wurde aus einer Bodenprobe isoliert und auf einer Kartoffeldextrose-Agarplatte gehalten. Dieser spezifische Hefestamm war biologisch rein und wurde als Brettanomyces custerii (CBS 5512) identifiziert. Eine Probe dieses Stammes wurde in der Kultursammlung der American Type Culture Collection hinterlegt und ist der Öffentlichkeit unter ATCC Nr. 34 447 zugänglich.
Das zur Fermentation beim vorliegenden Verfahren eingesetzte Kulturmedium kann irgendeine bekannte Kulturzusammensetzung mit geeigneten Stickstoffquellen, Mineralsupplementen, Vitaminen und Kohlenstoffquellen sein. Zu den Kohlenstoffquellen gehören Hexosen (D-Glucose, D-Galactose und Mannose) und Disaccharide (D-Cellobiose). Proben des Kulturmediums wurden mit Brettanomyces custersii inokuliert und fermentieren gelassen, um Ethanol zu produzieren. Das Ethanol wurde unter Anwendung von üblichen Gaschromatographietechniken gemessen.
Die Sauerstoffspannung beim Fermentationsprozeß kann in weitem Umfang variieren, und die Sauerstoffspannung (oxygen tension) kann entweder mikroaerophil bei Chargenfermentation sein, oder man kann das inokulierte Substrat mit einer kleinen Menge Luft bei kontinuierlichen Fermentationstechniken belüften (sparge). Man kann auch anaerobe Fermentation anwenden. Die Arbeitsweise hängt von der anfänglichen Zellendichte, der Substratkonzentration und den Inkubationsbedingungen des Inokulums ab.
Der pH des Fermentationsmediums kann von einem pH von ungefähr 3,5 bis zu einem pH von 6,0 variieren.
Die Temperatur des Fermentationsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch wesentlich variieren, und zwar von ungefähr 28°C bis ungefähr 42°C. Der bevorzugte Bereich liegt jedoch bei ungefähr 30°C bis 39°C.
Die Hefespezies Brettanomyces custersii (CBS 5512) gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine große Vielzahl von Zuckern als Kohlenstoffquelle bei den oben beschriebenen Kulturmedia fermentieren.
Beispiele für spezifische Fermentationen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind in den nachfolgenden Beispielen erläutert.
SSF-Fermentation
  8% Cellulose
  1% Hefeextrakt
  2% Pepton
Medium
  5 ml/l Lipide*)
  2 ml/l Antibiotika*)
*) Lipid
Vorrat:
  50 mg Tween 80
  50 mg Ergosterol
  • 1) Man löst Ergosterol in einem minimalen Volumen 95%igem Ethanol auf (2-3 ml)
  • 2) Man mischt die Ergosterol/Ethanollösung in 50 g Tween 80 (0,8% unveresterte Ölsäure)
  • 3) Man evaluiert und spült mit N₂.
    Endgültige Mediumkonzentration = Ergosterol 5 ml/l, Ölsäure 30 ml/l.
*) Antibiotika
  Penicillin 10 mg/l (16 500 U)
  Streptomycin 10 ml/l
Vorrat: (Filtrieren Sterilisieren)
  500 mg/Penicillin
  500 mg/Streptomycin
  100 ml H₂O
SSF in größerem Maßstab Beispiel 1
Man gibt Cellulosemedium in ein 6 Liter-Gefäß, welches 1 l Wasser enthält und bringt das Volumen auf ungefähr 2500 ml, um genügend Raum für das Inokulum zu belassen. Man mischt das Medium in den Fermenter und gibt eine Lipid-Vorratslösung von 5 ml/l Egosterol und 30 ml/l Ölsäure zu. Anschließend wird die Mischung bei ungefähr 120°C während ungefähr 35 bis 40 Minuten im Autoklaven gehalten. Man gibt eine Mischung von Antibiotika, enthaltend (500 mg von 10 mg/l) Penicillin und 500 mg (10 mg/l) Streptomycin zu und prüft den pH, um sicherzustellen, daß er zwischen ungefähr 4,5 und ungefähr 5,0 liegt. Anschließend gibt man das Enzymcellulase zu und gibt Inokulum von Brettanomyces custersii (CBS 5512) mit einer Zellendichte von 2·107 in ausreichender Menge zu, um das Volumen mit sterilem H2O bis zur 3L Markierung zu bringen. Das Enzym baut die Cellulose zu Glucosezucker ab, welcher von der Hefe zu Ethanol fermentiert wird. Anschließend wird das Ethanol aus dem fermentierten Substrat abgetrennt.
Fig. 1 zeigt die Vergleichsdaten bei einem gleichzeitigen Verzuckerungs- und Fermentationsverfahren für die den Gegenstand der Erfindung bildende Hefe Brettanomyces custersii (CBS 5512) im Vergleich zu anderen Hefestämmen T. molishiana, H. glucozyma, H. holstii, B. anomalus, S. diastaticus, S. cerevisiae Nr. 67, K. marxianus und S. cerevisiae D5A. Nach nur ungefähr 5 Tagen werden bei Verwendung des Hefestamms Brettanomyces custersii (CBS 5512) ungefähr 33 g/l Ethanol produziert. Dieses Ergebnis ist hinsichtlich Rate und Ausbeute im Vergleich zur anderen Hefe klar überlegen.
Wie in Fig. 2 dargestellt, erhält man mit der Hefe Brettanomyces custersii (CBS 5512), beim Screening bei 37°C mit 15% Cellobiose, 65 g/l Ethanol. Diese Ausbeute ist den Ausbeuten deutlich überlegen, welche unter Verwendung von B. clausenii, H. glucozym, H. holstii und C. lustitaniae erhalten wurden.
Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich, kann man mit dem erfindungsgemäßen Fermantationsverfahren unter Verwendung der Hefe Brettanomyces custersii (CBS 5512) Cellulose und Cellobiosezuckerzusammensetzungen zu Ethanol fermentieren. Insbesondere kann man die 6-Kohlenstoffzuckerkomponenten von Cellulose und Hemicellulose, d. h. Cellobiose und Glucose, ohne weiteres fermentieren, um große Ausbeuten an Ethanol zu produzieren. Darüber hinaus kann man andere Hexosen, welche in kleineren Mengen in Pflanzenbiomasse vorliegen, ebenfalls ohne weiteres in Ethanol überführen, wenn man das erfindungsgemäße Verfahren anwendet.
Als Ergebnis des Vorstehenden ist das Verfahren in der Lage, große Mengen Ethanol auf wirtschaftliche Weise und aus einem beinahe unbegrenzten Vorrat an Quellenmaterial gewinnen. Die vorliegende Erfindung liefert somit ein sehr wirtschaftliches und brauchbares Verfahren zur Herstellung von Brennstoff. Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, die Hemicellulosekomponenten einiger Pflanzenbiomassen vor der Hydrolyse und Fermentation der Nebenprodukte abzutrennen. Die erfindungsgemäße Hefe kann verwendet werden, um viele Zuckermischungen zu fermentieren, um Ethanol zu produzieren. Hierdurch wird im Hinblick auf Ausbeute, im Hinblick auf Zeit, die zur Produktion des Ethanols erforderlich ist, und im Hinblick auf das einzusetzende Substratmaterial ein wesentlich wirtschaftlicheres Verfahren bereitgestellt.
Die vorgehende Beschreibung dient lediglich zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. Es sind zahlreiche Modifikationen und Änderungen für den Fachmann ersichtlich, und die vorliegende Erfindung soll nicht auf exakte Konstruktion und Betrieb, sowie dargestellt und beschrieben, eingeschränkt sein. Folglich sollen alle geeigneten Modifikationen und Äquivalente im Rahmen der wie in den anliegenden Ansprüchen definierten Erfindung liegen.

Claims (18)

1. Verfahren zur gleichzeitigen Verzuckerung und Fermentation zur Erzielung verbesserter Ausbeuten und Raten an Ethanol aus Biomasse-Materialien, bei dem man
  • - aus Biomasse-Materialien, ausgewählt unter Cellulose, Hemicellulose und Stärke, ein Substrat bildet;
  • - zum Substrat eine hydrolytische Säure oder ein hydrolytisches Enzym, ausgewählt unter Cellulase, Beta-Glucosidasen, Amylasen und Glycoamylasen, zusetzt;
  • - eine Spezies der Hefe Brettanomyces custersii (CBS 5512), die befähigt ist, Cellobiose und Glucose zu Ethanol zu fermentieren, auswählt und isoliert;
  • - das Substrat mit der ausgewählten Hefespezies inokuliert, um unter Bedingungen, die für die Zellenlebensfähigkeit und Umwandlung von Hydrolysaten zu Ethanol günstig sind, eine gleichzeitige Verzuckerung und Fermentation zu erzielen; und
  • - das Ethanol aus dem Substrat gewinnt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Verzuckerung und Fermentation des Substrats bei einer Temperatur im Bereich von ungefähr 28°C bis 42°C ausgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Temperaturbereich zwischen 30°C und 39°C liegt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der pH des inokulierten Substrats während der Verzuckerung und Fermentation bei ungefähr 3,5 bis 6,0 gehalten wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem man als Biomasse Cellulose und Hemicellulose einsetzt und die Verzuckerung und Fermentation mit der Cellulose und Hemicellulose durchführt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem man die Verzuckerung durch saure Hydrolyse bewirkt.
7. Verfahren zur gleichzeitigen Verzuckerung und Fermentation zur Erzielung verbesserter Ausbeuten und Raten an Ethanol aus Cellulose oder Stärke als Substrat, bei dem man
  • - ein Substrat, ausgewählt unter Hexosen, Disacchariden, einschließlich Sucrose, Maltose, Cellobiose und Lactose, und deren Mischungen, bildet,
  • - dem Substrat ein hydrolytisches Enzym, ausgewählt unter Cellulasen, Beta-Glucosidasen und Amylasen, Glucoamylasen, zuetzt;
  • - das Substrat mit einer Spezies der Hefe Brettanomyces custersii (CBS 5512) inokuliert, um unter Bedingungen, die für die Zellenlebensfähigkeit und Umwandlung von Hydrolysaten zu Ethanol günstig sind, eine gleichzeitige Verzuckerung und Fermentation zu erzielen; und
  • - das Ethanol aus dem Substrat gewinnt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem man die Fermentation des imokulierten Substrats bei einer Temperatur im Bereich von ungefähr 28°C bis 42°C durchführt.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem man den pH des inokulierten Substrats während der Fermentation bei ungefähr 3,5 bis 6,0 hält.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem die Hexosen ausgewählt sind unter D-Glucose, Mannose, D-Galactose, Fructose, Sorbose und deren Mischungen.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem das Disaccharid ausgewählt ist unter D-Cellobiose, Sucrose, Maltose, Lactose und deren Mischungen.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem das Substrat ein Disaccharid ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem das Substrat eine Mischung von mindestens Glucose und Cellobiose umfaßt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem die Hexosen Hydrolysatzucker von Cellulose und Hemicellulose sind.
15. Verfahren zur gleichzeitigen Verzuckerung und Fermentation einer wäßrigen, zuckerhaltigen Lösung von Ethanol, bei dem man die Lösung mit einer Spezies der Hefe Brettanomyces custerii (CBS 5512) inokuliert.
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem man die Fermentation fortschreiten läßt, bis die Fermentation der in der Lösung vorliegenden Zucker im wesentlichen vollständig ist.
17. Verfahren zur gleichzeitigen Verzuckerung und Fermentation zur Erzielung verbesserter Ausbeuten und Raten an Ethanol aus einem cellulosehaltigen Biomasse-Material, bei dem man ein Cellulaseenzym zusammen mit einer Hefespezies Brettanomyces custersii (CBS 5512) zu einem Substrat aus dem Biomasse-Material in einer Brühe gibt dergestalt, daß die Hefe die in der Brühe gebildeten Zucker zu Ethanol fermentiert in dem Maße, in dem die Zucker durch Cellulase-Hydrolyse gebildet werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem die Zucker ausgewählt sind unter D-Glucose, D-Galactose, Maltose, Methyl-α-D-glucosiden, Sucrose, α,α-Trehalose, Cellobiose und Melezitose.
DE4200878A 1991-01-16 1992-01-15 Gleichzeitige verzuckerung und fermentation (ssf) unter verwendung von cellobiose-fermentierender hefe brettanomyces custersil (cbs 5512) Ceased DE4200878A1 (de)

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