EA026271B1 - Способы переработки лигноцеллюлозной биомассы путем применения одностадийного аутогидролиза и ферментативного гидролиза с отводом c5 и постгидролизом - Google Patents
Способы переработки лигноцеллюлозной биомассы путем применения одностадийного аутогидролиза и ферментативного гидролиза с отводом c5 и постгидролизом Download PDFInfo
- Publication number
- EA026271B1 EA026271B1 EA201590298A EA201590298A EA026271B1 EA 026271 B1 EA026271 B1 EA 026271B1 EA 201590298 A EA201590298 A EA 201590298A EA 201590298 A EA201590298 A EA 201590298A EA 026271 B1 EA026271 B1 EA 026271B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- biomass
- hydrolysis
- activity
- pretreatment
- feedstock
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 77
- 239000002029 lignocellulosic biomass Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 230000007071 enzymatic hydrolysis Effects 0.000 title claims abstract description 47
- 238000006047 enzymatic hydrolysis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 title claims description 56
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 137
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims abstract description 107
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 104
- SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N D-xylopyranose Chemical compound O[C@@H]1COC(O)[C@H](O)[C@H]1O SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N 0.000 claims abstract description 69
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 claims abstract description 60
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims abstract description 52
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims abstract description 52
- PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N arabinose Natural products OCC(O)C(O)C(O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N beta-D-Pyranose-Lyxose Natural products OC1COC(O)C(O)C1O SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 75
- 229920001221 xylan Polymers 0.000 claims description 73
- 150000004823 xylans Chemical class 0.000 claims description 73
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 63
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims description 52
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 claims description 50
- 108010059892 Cellulase Proteins 0.000 claims description 49
- 239000010902 straw Substances 0.000 claims description 48
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 48
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 claims description 44
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 43
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 41
- 229940106157 cellulase Drugs 0.000 claims description 35
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 31
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 28
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 27
- 241000209140 Triticum Species 0.000 claims description 24
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 claims description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 claims description 21
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 claims description 21
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 claims description 21
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 claims description 21
- 241000609240 Ambelania acida Species 0.000 claims description 16
- 239000010905 bagasse Substances 0.000 claims description 16
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 claims description 15
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 claims description 13
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 claims description 13
- 229960004793 sucrose Drugs 0.000 claims description 13
- 108010084185 Cellulases Proteins 0.000 claims description 12
- 102000005575 Cellulases Human genes 0.000 claims description 12
- 108010093941 acetylxylan esterase Proteins 0.000 claims description 12
- 108010001817 Endo-1,4-beta Xylanases Proteins 0.000 claims description 11
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 claims description 11
- -1 B-glucosidase Proteins 0.000 claims description 10
- 108010080434 cephalosporin-C deacetylase Proteins 0.000 claims description 10
- 240000006394 Sorghum bicolor Species 0.000 claims description 9
- 235000011684 Sorghum saccharatum Nutrition 0.000 claims description 9
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 claims description 9
- 108010047754 beta-Glucosidase Proteins 0.000 claims description 7
- 101710112457 Exoglucanase Proteins 0.000 claims description 6
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 6
- 102000006995 beta-Glucosidase Human genes 0.000 claims description 5
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 5
- 108010008885 Cellulose 1,4-beta-Cellobiosidase Proteins 0.000 claims description 4
- 108090000371 Esterases Proteins 0.000 claims description 4
- 239000004382 Amylase Substances 0.000 claims description 3
- 102100032487 Beta-mannosidase Human genes 0.000 claims description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 3
- 108010055059 beta-Mannosidase Proteins 0.000 claims description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 3
- 108010065511 Amylases Proteins 0.000 claims description 2
- 102000013142 Amylases Human genes 0.000 claims description 2
- 102000053187 Glucuronidase Human genes 0.000 claims description 2
- 108010060309 Glucuronidase Proteins 0.000 claims description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 2
- 235000019418 amylase Nutrition 0.000 claims description 2
- 108010091371 endoglucanase 1 Proteins 0.000 claims description 2
- 108010091384 endoglucanase 2 Proteins 0.000 claims description 2
- 108010092450 endoglucanase Z Proteins 0.000 claims description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims description 2
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 claims description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 claims 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 abstract description 31
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 abstract 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 29
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 29
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 27
- HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N furfural Chemical compound O=CC1=CC=CO1 HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 22
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 21
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 19
- 239000000047 product Substances 0.000 description 18
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 description 17
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 12
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 11
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 11
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 11
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 11
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 9
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 9
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 9
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 9
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 8
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 8
- PYMYPHUHKUWMLA-WDCZJNDASA-N arabinose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-WDCZJNDASA-N 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 7
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 6
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 6
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 6
- 229920001503 Glucan Polymers 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 101100324465 Caenorhabditis elegans arr-1 gene Proteins 0.000 description 4
- 229920002261 Corn starch Polymers 0.000 description 4
- 101710121765 Endo-1,4-beta-xylanase Proteins 0.000 description 4
- 108010073178 Glucan 1,4-alpha-Glucosidase Proteins 0.000 description 4
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 4
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 4
- 239000008120 corn starch Substances 0.000 description 4
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 4
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 4
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 4
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 4
- LGQKSQQRKHFMLI-SJYYZXOBSA-N (2s,3r,4s,5r)-2-[(3r,4r,5r,6r)-4,5,6-trihydroxyoxan-3-yl]oxyoxane-3,4,5-triol Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)CO[C@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)OC1 LGQKSQQRKHFMLI-SJYYZXOBSA-N 0.000 description 3
- JCSJTDYCNQHPRJ-UHFFFAOYSA-N 20-hydroxyecdysone 2,3-acetonide Natural products OC1C(O)C(O)COC1OC1C(O)C(O)C(OC2C(C(O)C(O)OC2)O)OC1 JCSJTDYCNQHPRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LGQKSQQRKHFMLI-UHFFFAOYSA-N 4-O-beta-D-xylopyranosyl-beta-D-xylopyranose Natural products OC1C(O)C(O)COC1OC1C(O)C(O)C(O)OC1 LGQKSQQRKHFMLI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N D-mannopyranose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N 0.000 description 3
- SQNRKWHRVIAKLP-UHFFFAOYSA-N D-xylobiose Natural products O=CC(O)C(O)C(CO)OC1OCC(O)C(O)C1O SQNRKWHRVIAKLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 3
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 3
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- JVZHSOSUTPAVII-UHFFFAOYSA-N Xylotetraose Natural products OCC(OC1OCC(OC2OCC(OC3OCC(O)C(O)C3O)C(O)C2O)C(O)C1O)C(O)C(O)C=O JVZHSOSUTPAVII-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UGXQOOQUZRUVSS-ZZXKWVIFSA-N [5-[3,5-dihydroxy-2-(1,3,4-trihydroxy-5-oxopentan-2-yl)oxyoxan-4-yl]oxy-3,4-dihydroxyoxolan-2-yl]methyl (e)-3-(4-hydroxyphenyl)prop-2-enoate Chemical compound OC1C(OC(CO)C(O)C(O)C=O)OCC(O)C1OC1C(O)C(O)C(COC(=O)\C=C\C=2C=CC(O)=CC=2)O1 UGXQOOQUZRUVSS-ZZXKWVIFSA-N 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 229920000617 arabinoxylan Polymers 0.000 description 3
- JCSJTDYCNQHPRJ-FDVJSPBESA-N beta-D-Xylp-(1->4)-beta-D-Xylp-(1->4)-D-Xylp Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)CO[C@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](O)C(O)OC2)O)OC1 JCSJTDYCNQHPRJ-FDVJSPBESA-N 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 3
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 3
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 3
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 150000002772 monosaccharides Chemical class 0.000 description 3
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 3
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 3
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 3
- KPTPSLHFVHXOBZ-BIKCPUHGSA-N xylotetraose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)CO[C@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O[C@H]3[C@@H]([C@@H](O)C(O)OC3)O)OC2)O)OC1 KPTPSLHFVHXOBZ-BIKCPUHGSA-N 0.000 description 3
- ABKNGTPZXRUSOI-UHFFFAOYSA-N xylotriose Natural products OCC(OC1OCC(OC2OCC(O)C(O)C2O)C(O)C1O)C(O)C(O)C=O ABKNGTPZXRUSOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HSHNITRMYYLLCV-UHFFFAOYSA-N 4-methylumbelliferone Chemical compound C1=C(O)C=CC2=C1OC(=O)C=C2C HSHNITRMYYLLCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102100021324 5-azacytidine-induced protein 2 Human genes 0.000 description 2
- 101710172419 5-azacytidine-induced protein 2 Proteins 0.000 description 2
- NOEGNKMFWQHSLB-UHFFFAOYSA-N 5-hydroxymethylfurfural Chemical compound OCC1=CC=C(C=O)O1 NOEGNKMFWQHSLB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000001674 Agaricus brunnescens Nutrition 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000019482 Palm oil Nutrition 0.000 description 2
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFFQNKFIEIYIKL-UHFFFAOYSA-N Xylopentaose Natural products OC1C(O)C(O)COC1OC1C(O)C(O)C(OC2C(C(O)C(OC3C(C(O)C(OC4C(C(O)C(O)OC4)O)OC3)O)OC2)O)OC1 LFFQNKFIEIYIKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108010027199 Xylosidases Proteins 0.000 description 2
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 125000002777 acetyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)=O 0.000 description 2
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N alpha-D-galactose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 235000013601 eggs Nutrition 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 108010038658 exo-1,4-beta-D-xylosidase Proteins 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 2
- 229930182830 galactose Natural products 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- RJGBSYZFOCAGQY-UHFFFAOYSA-N hydroxymethylfurfural Natural products COC1=CC=C(C=O)O1 RJGBSYZFOCAGQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000002540 palm oil Substances 0.000 description 2
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 239000002195 soluble material Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 2
- AUJXJFHANFIVKH-GQCTYLIASA-N trans-methylferulate Chemical compound COC(=O)\C=C\C1=CC=C(O)C(OC)=C1 AUJXJFHANFIVKH-GQCTYLIASA-N 0.000 description 2
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- MNOQVNSRLYAHLG-AEULXZPHSA-N (2s,3r)-2-[(2z,5z)-octa-2,5,7-trienyl]-3-undecyloxirane Chemical compound CCCCCCCCCCC[C@H]1O[C@H]1C\C=C/C\C=C/C=C MNOQVNSRLYAHLG-AEULXZPHSA-N 0.000 description 1
- YBADLXQNJCMBKR-UHFFFAOYSA-N (4-nitrophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 YBADLXQNJCMBKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IQUPABOKLQSFBK-UHFFFAOYSA-N 2-nitrophenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1[N+]([O-])=O IQUPABOKLQSFBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100028357 ADP-ribosylation factor-like protein 8B Human genes 0.000 description 1
- 102100038776 ADP-ribosylation factor-related protein 1 Human genes 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000272525 Anas platyrhynchos Species 0.000 description 1
- 101001065065 Aspergillus awamori Feruloyl esterase A Proteins 0.000 description 1
- 235000016068 Berberis vulgaris Nutrition 0.000 description 1
- 241000335053 Beta vulgaris Species 0.000 description 1
- 235000018185 Betula X alpestris Nutrition 0.000 description 1
- 235000018212 Betula X uliginosa Nutrition 0.000 description 1
- 235000014698 Brassica juncea var multisecta Nutrition 0.000 description 1
- 235000006008 Brassica napus var napus Nutrition 0.000 description 1
- 240000000385 Brassica napus var. napus Species 0.000 description 1
- 235000006618 Brassica rapa subsp oleifera Nutrition 0.000 description 1
- 235000004977 Brassica sinapistrum Nutrition 0.000 description 1
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-CUHNMECISA-N D-Cellobiose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)OC(O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-CUHNMECISA-N 0.000 description 1
- 240000003133 Elaeis guineensis Species 0.000 description 1
- 235000001950 Elaeis guineensis Nutrition 0.000 description 1
- 101710103182 Feruloyl esterase B Proteins 0.000 description 1
- 244000287680 Garcinia dulcis Species 0.000 description 1
- 101000769042 Homo sapiens ADP-ribosylation factor-like protein 8B Proteins 0.000 description 1
- 101000809413 Homo sapiens ADP-ribosylation factor-related protein 1 Proteins 0.000 description 1
- 101000868422 Homo sapiens Sushi, nidogen and EGF-like domain-containing protein 1 Proteins 0.000 description 1
- 240000005979 Hordeum vulgare Species 0.000 description 1
- 235000007340 Hordeum vulgare Nutrition 0.000 description 1
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M Lactate Chemical compound CC(O)C([O-])=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 108010054377 Mannosidases Proteins 0.000 description 1
- 102000001696 Mannosidases Human genes 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 241001460678 Napo <wasp> Species 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 238000012356 Product development Methods 0.000 description 1
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 244000062793 Sorghum vulgare Species 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102100032853 Sushi, nidogen and EGF-like domain-containing protein 1 Human genes 0.000 description 1
- 101150115932 Tep1 gene Proteins 0.000 description 1
- FTTUBRHJNAGMKL-UHFFFAOYSA-N Xylohexaose Natural products OC1C(O)C(O)COC1OC1C(O)C(O)C(OC2C(C(O)C(OC3C(C(O)C(OC4C(C(O)C(OC5C(C(O)C(O)OC5)O)OC4)O)OC3)O)OC2)O)OC1 FTTUBRHJNAGMKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VTAFVPRBZJEEDR-UHFFFAOYSA-N acetylsilicon Chemical compound CC([Si])=O VTAFVPRBZJEEDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005903 acid hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 241001148470 aerobic bacillus Species 0.000 description 1
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 description 1
- PYMYPHUHKUWMLA-VPENINKCSA-N aldehydo-D-xylose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-VPENINKCSA-N 0.000 description 1
- 102000004139 alpha-Amylases Human genes 0.000 description 1
- 108090000637 alpha-Amylases Proteins 0.000 description 1
- 229940024171 alpha-amylase Drugs 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003429 antifungal agent Substances 0.000 description 1
- 229940121375 antifungal agent Drugs 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 229920000704 biodegradable plastic Polymers 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 101150052795 cbh-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- YARKTHNUMGKMGS-LQGKIZFRSA-N chembl3193980 Chemical compound COC1=C(O)C(OC)=CC(\C=N\N=C\C=2C=C(OC)C(O)=C(OC)C=2)=C1 YARKTHNUMGKMGS-LQGKIZFRSA-N 0.000 description 1
- 230000007073 chemical hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000002354 daily effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 description 1
- 239000002532 enzyme inhibitor Substances 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 150000002240 furans Chemical class 0.000 description 1
- 238000012239 gene modification Methods 0.000 description 1
- 238000010353 genetic engineering Methods 0.000 description 1
- 230000005017 genetic modification Effects 0.000 description 1
- 235000013617 genetically modified food Nutrition 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000008216 herbs Nutrition 0.000 description 1
- 239000008241 heterogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 239000010903 husk Substances 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- JTLOUXXZZFFBBW-UHFFFAOYSA-N isoferulic acid methyl ester Natural products COC(=O)C=CC1=CC=C(OC)C(O)=C1 JTLOUXXZZFFBBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000012978 lignocellulosic material Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 230000005226 mechanical processes and functions Effects 0.000 description 1
- HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N meso ribitol Natural products OCC(O)C(O)C(O)CO HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- AUJXJFHANFIVKH-UHFFFAOYSA-N methyl cis-ferulate Natural products COC(=O)C=CC1=CC=C(O)C(OC)=C1 AUJXJFHANFIVKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002493 microarray Methods 0.000 description 1
- 235000019713 millet Nutrition 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229920001542 oligosaccharide Polymers 0.000 description 1
- 150000002482 oligosaccharides Chemical class 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 125000000636 p-nitrophenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C(=C([H])C([H])=C1*)[N+]([O-])=O 0.000 description 1
- 239000010893 paper waste Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 229930015704 phenylpropanoid Natural products 0.000 description 1
- 150000002995 phenylpropanoid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 150000004804 polysaccharides Chemical class 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000012925 reference material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000008362 succinate buffer Substances 0.000 description 1
- 238000006277 sulfonation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- JREYOWJEWZVAOR-UHFFFAOYSA-N triazanium;[3-methylbut-3-enoxy(oxido)phosphoryl] phosphate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[NH4+].CC(=C)CCOP([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O JREYOWJEWZVAOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001148471 unidentified anaerobic bacterium Species 0.000 description 1
- 239000003981 vehicle Substances 0.000 description 1
- 150000003742 xyloses Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
- C12P19/14—Preparation of compounds containing saccharide radicals produced by the action of a carbohydrase (EC 3.2.x), e.g. by alpha-amylase, e.g. by cellulase, hemicellulase
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
- C12P19/02—Monosaccharides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
- C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
- C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
- C12P7/08—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate
- C12P7/10—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate substrate containing cellulosic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C13—SUGAR INDUSTRY
- C13K—SACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
- C13K1/00—Glucose; Glucose-containing syrups
- C13K1/02—Glucose; Glucose-containing syrups obtained by saccharification of cellulosic materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C13—SUGAR INDUSTRY
- C13K—SACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
- C13K13/00—Sugars not otherwise provided for in this class
- C13K13/002—Xylose
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C1/00—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting
- D21C1/04—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting with acid reacting compounds
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C3/00—Pulping cellulose-containing materials
- D21C3/04—Pulping cellulose-containing materials with acids, acid salts or acid anhydrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P2201/00—Pretreatment of cellulosic or lignocellulosic material for subsequent enzymatic treatment or hydrolysis
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Saccharide Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение в целом относится к способам переработки лигноцеллюлозной биомассы в ферментируемые сахара и к способам на основе гидротермической предварительной обработки. В частности, изобретение относится к способу переработки лигноцеллюлозной биомассы, который включает получение исходного сырья на основе мягкой лигноцеллюлозной биомассы, предварительную обработку исходного сырья путем одностадийной гидротермической предварительной обработки в условиях очень низкой жесткости, разделение предварительно обработанной биомассы на твердую фракцию и жидкую фракцию, гидролизование твердой фракции с помощью ферментативного гидролиза, катализируемого смесью ферментов, и дальнейшее смешивание отделенной жидкой фракции и гидролизованной твердой фракции, при этом ксилоолигомеры в жидкой фракции разлагаются до мономеров ксилозы.
Description
Изобретение в целом относится к способам переработки лигноцеллюлозной биомассы в ферментируемые сахара, в частности к способам на основе гидротермической предварительной обработки.
Предпосылки создания изобретения
Историческая зависимость от нефтепродуктов и других видов ископаемого топлива была связана с резкими и настораживающими повышениями уровней парниковых газов в атмосфере. Для уменьшения накопления парниковых газов во многих странах предпринимаются усилия международного сообщества при поддержке официальных распорядительных документов. Одним из основных направлений данных усилий по уменьшению накопления являлась разработка способов и технологий утилизации возобновляемой растительной биомассы для замещения нефтепродуктов, служащих в качестве исходного вещества для топливных материалов и других химических продуктов. Годовой прирост биомассы растительного происхождения на земле оценивается в приблизительно 1х 10л11 метрических тонн в год в переводе на сухую массу. См. Ые!й аиб ^Ыйакет (1975). Таким образом, утилизация биомассы представляет собой основную цель в развитии самоподдерживаемой экономики.
Уже широко используется топливный этанол, получаемый из сахар- и крахмалсодержащих растительных материалов, таких как сахарный тростник, корнеплодные и зерновые культуры, с мировым производством, в настоящее время превышающим 73 миллиарда литров в год. Этанол всегда считался приемлемой альтернативой ископаемому топливу, являясь удобной для использования в топливных смесях добавкой или даже непосредственно используемой в качестве топлива для автомобилей личного пользования. Тем не менее использование этанола, полученного посредством данных технологий получения биоэтанола первого поколения, в действительности не приводит к существенному уменьшению выброса парниковых газов. Чистая экономия составляет лишь приблизительно 13% по сравнению с ископаемым топливом, если учитывается отношение общих затрат на производство ископаемого топлива к конечному объему произведенного этанола. См. Ратте11 е! а1. (2006). Более того, как экономические, так и моральные протесты возникали на рынке биоэтанола первого поколения. Это эффективно вводит спрос на зерновые культуры, используемые в качестве продуктов питания, в прямую конкуренцию со спросом для автомобилей личного пользования. И действительно, спрос на топливный этанол связан с повышением цен на зерно, что вызвало затруднения у слаборазвитых стран-импортеров зерна.
Значительный интерес возник к разработке систем преобразования биомассы, в которых не используются продовольственные сельскохозяйственные культуры, так называемая биологическая переработка второго поколения, при помощи которой биоэтанол и другие продукты могут быть получены из лигноцеллюлозной биомассы, такой как отходы земледелия (стебли, початки, косточки, стволы, скорлупа, шелуха и т.д.), злаковые травы, солома, древесная стружка, отходы бумаги и им подобные. В технологии второго поколения ферментируемые 6-углеродные (С6) сахара, полученные, главным образом, из целлюлозы, и ферментируемые 5-углеродные (С5) сахара, полученные из гемицеллюлозы, представляют собой полимерные цепи полисахаридов, высвобожденные из биомассы с помощью ферментативного гидролиза или, в некоторых случаях, с помощью чисто химического гидролиза. Такие ферментируемые сахара, полученные в результате преобразования биомассы при биологической переработке второго поколения, могут использоваться для получения топливного этанола или, как альтернатива, других топливных материалов, таких как бутанол или мономеры молочной кислоты, для использования в синтезе биопластика или многих других продуктов.
Общий выход как С5-, так и С6-сахаров представляет собой основную оценку в реализации технологии переработки лигноцеллюлозной биомассы. При получении этанола, а также при получении лактата или других химических веществ может быть целесообразным объединение технологических потоков как С5-, так и С6-сахара в один сахарный раствор. В настоящее время доступны модифицированные ферментирующие организмы, которые могут эффективно усваивать как С5-, так и С6-сахар при получении этанола. См., например, Мабйауаи е! а1. (2012); Эитои е! а1. (2012); Ни е! а1. (2011); Кийаб е! а1. (2011); Ойокй е! а1. (2011); Кипап е! а1. (2010); .ТоДта е! а1. (2010); Запсйех е! а1. (2010); Ве!йда е! а1. (2009); Ма!§и§Ыка е! а1. (2009).
Из-за ограничений по своей физической структуре лигноцеллюлозная биомасса не может быть эффективно превращена в ферментируемые сахара с помощью ферментативного гидролиза без определенного процесса предварительной обработки. Сообщали о широком выборе различных схем предварительной обработки, каждая из которых обладает различными преимуществами и недостатками. Для обзора см. АдЬог е! а1. (2011); Οίτίο е! а1. (2010); ЛМта е! а1. (2010); Тайег/абей апб Кайт1 (2008). В экологическом плане и в плане возобновляемости гидротермические предварительные обработки являются особенно перспективными. В них используют пар под давлением/жидкую горячую воду при температурах порядка 160-230°С для медленного размягчения гидрофобного лигнина, который тесно связан с цепями целлюлозы, для растворения основного компонента гемицеллюлозы, богатого С5-сахарами, и для разрушения цепей целлюлозы таким образом, чтобы улучшить доступность для продуктивного связывания ферментом. В целях удобства гидротермические предварительные обработки можно объединить с существующими электростанциями, работающими на угле и биомассе, для эффективного использования пара турбин и избыточной мощности при производстве электроэнергии.
- 1 026271
Из уровня техники хорошо известно и широко обсуждалось, что в случае гидротермических процессов предварительная обработка должна быть оптимизирована между конкурентными целями. С другой стороны, в идеальном варианте предварительная обработка сохраняет содержание сахаров гемицеллюлозы, чтобы, таким образом, максимально увеличить суммарный выход мономерных сахаров, полученных из гемицеллюлозы. Но в то же самое время предварительная обработка должна в достаточной степени делать доступными и подготавливать цепи целлюлозы в отношении чувствительности к ферментативному гидролизу таким образом, чтобы могли быть получены достаточные количества мономерных сахаров, полученных из целлюлозы, с минимальным расходом ферментов. Расход ферментов также представляет собой основную оценку в реализации переработки биомассы, которая балансирует на грани экономической рентабельности в тесной связи с мировыми рыночными экономиками, как их определяют в настоящее время. Несмотря на значительные усовершенствования за последние годы высокая стоимость коммерчески доступных препаратов на основе ферментов остается одной из наиболее высоких производственных затрат в преобразовании биомассы.
Поскольку температуры гидротермической предварительной обработки и время пребывания в реакторе повышаются, значительная доля С5-сахаров, полученных из гемицеллюлозы, безвозвратно теряется в результате химической трансформации в другие вещества, в том числе фурфурол и продукты реакций конденсации. Тем не менее более высокие температуры и время пребывания требуются для надлежащей подготовки волокон целлюлозы к эффективному ферментативному гидролизу в мономерную 6углеродистую глюкозу.
В предшествующем уровне техники часто используемым параметром жесткости гидротермической предварительной обработки является Ко, который, как правило, относится к величине 1од. Ко выражает сложный показатель температуры предварительной обработки и времени пребывания в реакторе согласно уравнению
Κο=ΐ·ΕΧΡ[(Τ-100)/14,75], где ΐ представляет собой время пребывания в минутах, а Т представляет собой температуру реакции в градусах Цельсия. Была разработана альтернативная единица измерения жесткости, ксилановое число, которое представляет собой отрицательную линейную корреляцию с классическим 1од Ко, даже при очень низких уровнях жесткости. В отличие от Ко, который представляет собой исключительно опытное описание условий предварительной обработки, ксилановое число является функционально значимым физическим параметром. Ксилановое число представляет собой показатель степени предварительной обработки, который позволяет сравнение расхождения в исходном сырье на основе биомассы с точки зрения получения С5, независимо от Ко жесткости обработки, которой они были подвергнуты.
В независимости от того, выражена жесткость гидротермической предварительной обработки посредством ксиланового числа или Ко, для оптимизации условий предварительной обработки для того или иного исходного сырья на основе биомассы, по сути, требуется некоторый компромисс между потребностями в высоких выходах мономерного С5-сахара из гемицеллюлозы (низкая жесткость) и потребностями в высоких выходах мономерного С6-сахара из целлюлозы (высокая жесткость).
С5-сахара, полученные из гемицеллюлозы, которые растворяются при гидротермической предварительной обработке, как правило, имеют в составе значительную долю ксило-олигомеров, которые выражено ингибируют катализ, опосредованный ферментами целлюлазами. См. δΠί с1 а1. (2011); Цшп§ аиб \Уушап (2011); Цшпд с1 а1. (2010). Другие растворимые побочные продукты, образующиеся в результате предварительной обработки, включая уксусную кислоту и фенольные соединения, полученные из растворимого лигнина, как известно, также ингибируют катализ, опосредованный ферментами целлюлазами. См. КоШап апб Бее (2011); Хипспсх с1 а1. (2010). Присутствие эффективных количеств ингибиторов ферментов повышает расход ферментов, необходимый для достижения заданной степени гидролиза. Соответственно, сведение к минимуму ингибирования целлюлаз растворимыми соединениями, полученными в результате предварительной обработки, способствует экономической рентабельности преобразования биомассы в промышленном масштабе.
Сообщалось о ряде различных стратегий гидротермической предварительной обработки для максимального увеличения выхода сахаров как из гемицеллюлозы, так и целлюлозы, а также для сведения к минимуму ингибирования ксило-олигомерами целлюлазного катализа. В ряде случаев экзогенные кислоты или основания добавляют для катализа разложения гемицеллюлозы (кислота; рН <3,5) или растворения лигнина (основание; рН >9,0). В иных случаях гидротермическую предварительную обработку осуществляют лишь с помощью слабой уксусной кислоты, образующейся из собственно лигноцеллюлозы (рН 3,5-9,0). Гидротермические предварительные обработки при данных нежестких условиях рН были названы процессами аутогидролиза, поскольку уксусная кислота, высвобождаемая собственно из сложных эфиров гемицеллюлозы, дополнительно катализирует гидролиз гемицеллюлозы.
Гидротермические предварительные обработки, катализируемые кислотой, известные как обработки разбавленной кислотой или обработки посредством пропитки кислотой, как правило, обеспечивают высокие выходы С5-сахаров, поскольку сравнимая растворимость гемицеллюлозы может иметь место при более низких температурах в присутствии катализатора-кислоты. Общий выход С5-сахара после предварительной обработки разбавленной кислотой с последующим ферментативным гидролизом со- 2 026271 ставляет, как правило, порядка 75% или более от того, что теоретически может высвобождаться из того или иного исходного сырья на основе биомассы. См., например, ВаЪоикапш е! а1. (2012); Аоп е! а1. (2012); Ьи е! а1. (2009); 1еопд е! а1. (2010); Ьее е! а1. (2008); Заззпег е! а1. (2008); ТНотзеп е! а1. (2006); СЬипд е! а1. (2005).
Для сравнения, гидротермические предварительные обработки посредством аутогидролиза, как правило, обеспечивают более низкие выходы С5-сахаров, поскольку при отсутствии катализаторакислоты требуется более высокая температура предварительной обработки. За исключением предварительной обработки посредством аутогидролиза, которую проводят при невероятно низком с коммерческой точки зрения содержании сухого вещества, обработки посредством аутогидролиза, как правило, обеспечивают выходы С5-сахара <40% от теоретического получения. См., например, Э1а/ е! а1. (2010); Эодапз е! а1. (2009). В случаях использования нереалистичного с коммерческой точки зрения времени реакции и чрезвычайно высоких доз ферментов, сообщали о выходах С5 в результате аутогидролиза вплоть до 53%. Но даже эти очень высокие выходы С5 остаются ниже уровней, которые стандартно получают с помощью предварительной обработки разбавленной кислотой. См., например, Ьее е! а1. (2009); Ойдтеп е! а1. (2007).
В результате более низких выходов С5, полученных с помощью аутогидролиза, в большинстве сообщений, касающихся гидротермической предварительной обработки в коммерческих системах преобразования биомассы, сделан упор на способах с использованием разбавленных кислот. Выход порядка 85% полученного из гемицеллюлозы С5-сахара достигался посредством использования так называемых двухстадийных предварительных обработок разбавленной кислотой. При двухстадийных предварительных обработках используют более низкую исходную температуру для растворения гемицеллюлозы, после чего жидкую фракцию с высоким содержанием С5 отделяют. На второй стадии используют более высокую температуру для подготовки цепей целлюлозы. См., например, Меза е! а1. (2011); Ктт е! а1. (2011); СНеп е! а1. (2010); йп е! а1. (2010); Мопауай е! а1. (2009); §обет81тот е! а1. (2005); §обет81тот е! а1. (2004); §обет8!тот е! а1. (2003); Ктт е! а1. (2001); Ьее е! а1. (1997); РарШеоГапоиз е! а1. (1995). Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии США (ПКЬЬ) сообщала об одной сложной системе двухстадийной предварительной обработки разбавленной кислотой, и заявляла, что с ее помощью достигали выходов С5 порядка 90% при использовании кукурузной соломы в качестве исходного сырья. См. НитЪйД е! а1. (2011).
Ингибирование ксило-олигомерами целлюлазного катализа предотвращается в системах с использованием разбавленных кислот, поскольку гидролиз ксило-олигомеров до мономерной ксилозы катализируется добавленной кислотой. Катализируемый кислотами гидролиз ксило-олигомеров также происходит в технологическом потоке, отделенном от того потока, в котором остаточные твердые вещества подвергают ферментативному гидролизу.
Несмотря на более низкие выходы С5, которые он обеспечивает, аутогидролиз по прежнему обладает преимуществами, обеспечивающими конкурентоспособность в сравнении с предварительными обработками разбавленными кислотами в промышленном масштабе.
Что особенно важно среди преимуществ процессов аутогидролиза, так это то, что остаточный, негидролизованный лигнин имеет в значительной степени повышенную рыночную стоимость в сравнении с лигнином, полученным при помощи процессов обработки разбавленными кислотами. Во-первых, серная кислота, как правило, используемая при предварительной обработке разбавленными кислотами, обеспечивает остаточную сернистость. Это делает полученный в результате лигнин бесперспективным для коммерческих электростанций, которые по другим причинам имеют тенденцию к потреблению бессерных лигниновых топливных пеллет, полученных с помощью аутогидролиза, в качестве зеленой альтернативы углю. Во-вторых, сульфирование лигнина, которое происходит при гидротермических предварительных обработках, катализируемых серной кислотой, делает его относительно гидрофильным, тем самым повышая его механическую водоудерживающую способность. Такая гидрофильность как увеличивает стоимость высушивания лигнина для коммерческого использования, так и делает его малопригодным для открытого хранения с учетом его способности к поглощению влаги. В так называемых технико-экономических моделях процесса ПРЕЙ для преобразования лигноцеллюлозной биомассы с предварительной обработкой разбавленными кислотами даже не рассматривают лигнин в качестве товарного продукта, а лишь в качестве внутреннего источника топлива для получения технологического пара. См. НитЪий е! а1. (2011). В то же время экономическая рентабельность технологических схем на основе аутогидролиза предусматривает значительный вклад, образуемый посредством устойчивых продаж чистых, сухих лигниновых пеллет. Это особенно важно в том аспекте, что типичное исходное сырье на основе лигноцеллюлозной биомассы содержит значительный процент лигнина, от 10 до 40% от содержания сухого вещества. Таким образом, даже если технологический выход сахара в системах аутогидролиза может уменьшаться по сравнению с системами, в которых используют разбавленные кислоты, общая рентабельность может оставаться равноценной или даже быть лучшей.
В процессах аутогидролиза также устраняются другие хорошо известные недостатки, связанные с использованием разбавленной кислоты. Использование серной кислоты не отвечает философии зеленой переработки, значительно повышает эксплуатационные расходы на кислоту, используемой в каче- 3 026271 стве составляющей технологического процесса, и предусматривает необходимость усовершенствования систем очистки сточных вод, а также использования дорогого корозионноустойчивого оборудования.
Аутогидролиз также является предпочтительно масштабируемым до малых вариантов переработки. Способ использования разбавленных кислот, описанный ПКЕЬ, является настолько сложным и замысловатым, что в действительности его нельзя наладить в меньшем масштабе, а только в гигантском масштабе порядка 100 т исходного сырья на основе биомассы в час. Подобный масштаб является приемлемым только в вариантах сверхцентрализованной переработки биомассы. См. НитЫгб е! а1. (2011). Сверхцентрализованная переработка биомассы на основе кукурузной соломы может быть вполне уместной в США, где сосредоточенно гигантское производство генетически модифицированной кукурузы с использованием химических веществ. Но где-либо еще в мире подобная система является менее значимой. Подобная система является неприемлемой в малых вариантах переработки биомассы, например переработки в месте произрастания сахарного тростника, или пальмового масла, или на сорговых полях, или региональная переработка пшеничной соломы, в результате которых, как правило, получают меньше биомассы на гектар, чем из кукурузы, даже с помощью генетического модифицирования и необходимых химических веществ.
Системы аутогидролиза, в отличие от систем с использованием разбавленной кислоты, являются с полным основанием зелеными, с легкостью масштабируемыми и свободными от требований усовершенствования систем очистки сточных вод. Соответственно, относительно выхода сахаров самого по себе предпочтительным является обеспечение улучшенных систем аутогидролиза, даже в случае отсутствия их явного преимущества над системами с использованием разбавленных кислот.
Проблема низких выходов С5-мономеров при использовании аутогидролиза обычно вынуждала коммерческих поставщиков технологии переработки лигноцеллюлозной биомассы придерживаться других подходов. Сообщали о ряде систем двухстадийной предварительной обработки вместе с предварительными обработками посредством аутогидролиза, сконструированных для обеспечения улучшенных выходов С5. См. АО 2010/113129; И8 2010/0279361; АО 2009/108773; И8 2009/0308383; И8 8057639; И8 20130029406. В данных схемах двухстадийной предварительной обработки некоторую часть жидкой фракции с высоким содержанием С5 удаляют посредством разделения на твердую/жидкую фракции после низкотемпературной предварительной обработки с последующей высокотемпературной предварительной обработкой твердой фракции. В большинстве из данных заявок на патент не сообщали о действительных результатах экспериментов. В описании двухстадийной аутогидролитической предварительной обработки в АО 2010/113129, Сйет1ех Пайа, сообщали о 26 экспериментальных примерах в целом, в которых использовали пшеничную солому со средним выходом С5-сахаров 52%. Данные величины получения С5 не различаются между получением С5 рег 8е и выходами мономерного сахара, который представляет собой субстрат, фактически усваиваемый при ферментации до этанола и других полезных продуктов.
Введение второй стадии предварительной обработки в схему переработки лигноцеллюлозной биомассы привносит дополнительные сложности и затраты. Соответственно, предпочтительным, по сути, является достижение преимуществ двухстадийной предварительной обработки при использовании простой одностадийной системы аутогидролиза.
Было выявлено, что при проведении одностадийной предварительной обработки посредством аутогидролиза при условиях очень низкой жесткости с последующим ферментативным гидролизом можно достичь неожиданно высоких конечных выходов С5-мономеров порядка 60% и выше от теоретического выхода, получая по-прежнему приемлемые выходы глюкозы. Если исходное сырье на основе биомассы предварительно обрабатывают до ксиланового числа 10% и выше, то значительное количество ксилана от исходного содержания остается в твердой фракции. Вопреки ожиданиям данное очень высокое содержание остаточного ксилана можно ферментативно гидролизовать до мономера ксилозы с высоким выходом наряду лишь с очень небольшим уменьшением процента преобразования целлюлозы в глюкозу.
При данных уровнях очень низкой жесткости образование растворимых побочных продуктов, которые оказывают негативное влияние на вещества с целлюлазной активностью или ферментирующие организмы, сохраняется на таком низком уровне, что предварительно обработанный материал можно использовать непосредственно в ферментативном гидролизе и в последующей ферментации, не требуя, как правило, какого-либо этапа промывки или дополнительного этапа нейтрализации.
Ингибирования целлюлазного катализа ксило-олигомерами или другими растворимыми продуктами в жидкой фракции можно легко избежать в данном способе. После предварительной обработки на этапе разделения на твердую/жидкую фазы образуется жидкая фракция и твердая фракция. При ферментативном гидролизе жидкую фракцию с высоким содержанием С5 сохраняют отдельно от твердой фракции в отводе. После ферментативного гидролиза твердой фракции жидкую фракцию добавляют в гидролизат и подвергают постгидролизу с помощью оставшихся ферментов с ксиланазной активностью. Лишь после того, как вещество с целлюлазной активностью более не является необходимым, ксилоолигомеры в жидкой фракции гидролизуются, таким образом, до мономеров ксилозы. Полученный в результате объединенный гидролизат и постгидролизат, содержащий С5- и С6-мономерные сахара, полученные как из целлюлозы, так и гемицеллюлозы, непосредственно может быть ферментирован в этанол с
- 4 026271 помощью модифицированных дрожжей.
Краткое описание фигур
На фиг. 1 показана зависимость ксиланового числа от фактора жесткости предварительной обработки для исходного сырья на основе мягкой лигноцеллюлозной биомассы, подвергнутого предварительной обработке посредством аутогидролиза;
на фиг. 2 - зависимость выхода С5 в растворимой и нерастворимой формах от ксиланового числа для исходного сырья на основе мягкой лигноцеллюлозной биомассы, подвергнутого предварительной обработке посредством аутогидролиза;
на фиг. 3 - зависимость общего выхода С5 от ксиланового числа для исходного сырья на основе мягкой лигноцеллюлозной биомассы, подвергнутого предварительной обработке посредством аутогидролиза;
на фиг. 4 - зависимость получения уксусной кислоты, фурфурола и 5-НМР от ксиланового числа для исходного сырья на основе мягкой лигноцеллюлозной биомассы, подвергнутого предварительной обработке посредством аутогидролиза;
на фиг. 5 - влияние на преобразование целлюлозы удаления растворенных твердых веществ для исходного сырья на основе мягкой лигноцеллюлозной биомассы, подвергнутого предварительной обработке посредством аутогидролиза с очень низкой жесткостью;
на фиг. 6 - показатели ВЭЖХ для жидкой фракции, полученной из исходного сырья на основе мягкой лигноцеллюлозной биомассы, подвергнутого предварительной обработке посредством аутогидролиза с очень низкой жесткостью;
на фиг. 7 - зависимость выхода С5-сахара от времени, в течение которого твердую фракцию подвергают ферментативному гидролизу, с последующим введением жидкой фракции для постгидролиза;
на фиг. 8 - профиль ферментации для ферментации этанола с помощью модифицированного штамма дрожжей, используя пшеничную солому, которую предварительно обрабатывали посредством аутогидролиза с очень низкой жесткостью, гидролизовали ферментативным путем и использовали в виде объединенной жидкой и твердой фракций без нейтрализации для удаления ингибиторов ферментации;
на фиг. 9 - технологическая схема для одного варианта осуществления.
Подробное описание вариантов осуществления
В некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение предлагает способы переработки лигноцеллюлозной биомассы, которые включают получение исходного сырья на основе мягкой лигноцеллюлозной биомассы, предварительную обработку исходного сырья при рН в диапазоне от 3,5 до 9,0 путем одностадийной гидротермической предварительной обработки под давлением при таких условиях очень низкой жесткости, чтобы предварительно обработанная биомасса характеризовалась наличием ксиланового числа 10% или выше, разделение предварительно обработанной биомассы на твердую фракцию и жидкую фракцию, гидролизование твердой фракции с добавлением или без добавления добавочного количества воды посредством ферментативного гидролиза, катализируемого смесью ферментов, содержащей вещества с эндоглюканазной, экзоглюканазной, В-глюкозидазной, эндоксиланазной, ксилозидазной и ацетилксиланэстеразной активностями, и последующее смешивание отделенной жидкой фракции и гидролизованной твердой фракции, при этом ксило-олигомеры в жидкой фракции разрушаются до мономеров ксилозы под действием веществ с ферментативными активностями, сохраняющимися в гидролизованной твердой фракции.
Используемые в данном документе термины имеют следующие значения.
Приблизительно, как используется в данном документе со ссылкой на количественную характеристику или диапазон, означает +/- 10% в относительном выражении упоминаемого числа или диапазона.
Аутогидролиз относится к процессу предварительной обработки, в котором уксусная кислота, высвобождаемая путем гидролиза гемицеллюлозы во время предварительной обработки, дополнительно катализирует гидролиз гемицеллюлозы и может применяться в любой гидротермической предварительной обработке лигноцеллюлозной биомассы, осуществляемой при рН от 3,5 до 9,0.
Термин доступные на рынке препараты на основе целлюлазы, оптимизированные для преобразования лигноцеллюлозной биомассы означает доступные на рынке смеси веществ с ферментативными активностями, которые являются достаточными для обеспечения ферментативного гидролиза предварительно обработанной лигноцеллюлозной биомассы, и которые содержат вещества с эндоцеллюлазной (эндоглюканазной), экзоцеллюлазной (экзоглюканазной), эндоксиланазной, ацетилксиланэстеразной, ксилозидазной и В-глюкозидазной активностями. Термин оптимизированный для преобразования лигноцеллюлозной биомассы относится к способу разработки продукта, в котором смеси ферментов выбирали и модифицировали с конкретной целью улучшения выходов при гидролизе и/или снижения расхода фермента при гидролизе предварительно обработанной лигноцеллюлозной биомассы до ферментируемых сахаров.
Проведение предварительной обработки при уровне сухого вещества относится к содержанию су- 5 026271 хого вещества в исходном сырье в начале гидротермической предварительной обработки под давлением. Предварительную обработку проводят при рН, если рН водного компонента биомассы представляет собой рН в начале гидротермической предварительной обработки под давлением.
Сухое вещество, также представленное в виде ΌΜ, относится к общему содержанию сухих веществ как растворимых, так и нерастворимых, и фактические означает содержание безводных веществ. Содержание сухого вещества определяют путем высушивания при 105°С до получения постоянной массы.
Волокнистая структура сохраняется до такой степени, чтобы средний размер фрагментов волокна после предварительной обработки составлял >750 мкм.
Г идротермическая предварительная обработка относится к применению воды или в виде горячей жидкости, водяного пара или пара под давлением, включая жидкость либо пар при высокой температуре, либо и то и другое, для приготовления биомассы при температурах 120°С или выше либо с добавлением кислот или других химических веществ, либо без добавления.
Одностадийная гидротермическая предварительная обработка под давлением относится к предварительной обработке, при которой биомассу подвергают гидротермической предварительной обработке под давлением в едином реакторе, сконфигурированном для нагревания биомассы за один цикл, и в котором не используется дополнительная гидротермическая предварительная обработка под давлением после этапа разделения на твердую/жидкую фракции для удаления жидкой фракции из исходного сырья, подвергнутого гидротермической предварительной обработке под давлением.
Разделение на твердую/жидкую фракции относится к активному механическому процессу, при котором жидкость отделяется от твердого вещества путем приложения силы посредством отжимания, центрифугирования или другого усилия.
Мягкая лигноцеллюлозная биомасса относится к растительной биомассе, отличной от древесины, содержащей целлюлозу, гемицеллюлозу и лигнин.
Твердая фракция и жидкая фракция относятся к фракционированию предварительно обработанной биомассы при разделении на жидкую/твердую фазу. Отделенная жидкость в общем смысле называется жидкой фракцией. Остаточная фракция, имеющая в составе значительное количество нерастворимых твердых веществ, называется твердая фракция. Твердая фракция будет характеризоваться содержанием сухого вещества и, как правило, будет также содержать значительное количество остаточной примеси в виде жидкой фракции.
Теоретический выход означает молярную массу эквивалента чистых мономерных сахаров, полученных из полимерной целлюлозы, или из структур полимерной гемицеллюлозы, в которых входящие в состав мономерные сахара могут также быть этерифицированы или замещены. Выходы С5-мономеров в виде процентного содержания от теоретического выхода определяют следующим образом: перед предварительной обработкой проводят анализ исходного сырья на основе биомассы в отношении содержания углеводов с использованием способа гидролиза сильной кислотой согласно 81ш1ег с1 а1. (2008) и с использованием колонки для ВЭЖХ и системы элюирования, в которой галактозу и маннозу совместно элюируют с ксилозой. Примеры подобных систем предусматривают колонку ΒΕΖΕΧ™ МоиоккасЬагМе Н+ от Рйепошепех и колонку ΑΜΙΝΕΧ ΗΡΧ 87С ™ от Вюгаб. В ходе гидролиза сильной кислотой происходит удаление сложных эфиров и кислото-неустойчивых замещенных производных. За исключением случаев, если не указано иное, общее количество ксилозы + арабинозы, определяемое в предварительно необработанной биомассе, принимают за 100% теоретический выход С5-мономеров, в совокупности именуемый как выход С5-мономеров. Результаты определения мономерных сахаров получают с использованием показателей ВЭЖХ, вычисленных с учетом стандартных кривых, полученных с очищенными внешними стандартами. Фактический выход С5-мономеров определяют с помощью показателей ВЭЖХ образцов для непосредственного определения С5-мономеров, которые затем выражают в виде процента от теоретического выхода.
Ксилановое число относится к характеристике предварительно обработанной биомассы, определяемое следующим образом: предварительно обработанную биомассу разделяют на твердую/жидкую фракции с получением твердой фракции при общем содержании твердых веществ приблизительно 30% и жидкой фракции. Данную твердую фракцию далее частично промывают посредством смешивания с 70°С водой при отношении общего содержания сухих веществ (ΌΜ) к воде 1:3 вес.:вес. Данную твердую фракцию, промытую таким путем, далее отжимают до общего содержания сухих веществ приблизительно 30%. Содержание ксилана в твердой фракции, промытой таким путем, определяют с использованием способа согласно Α. 81ийег е1 а1., ОеЮгтшаРоп о£ 81гис1ига1 сагЬокубга1е8 апб Пщип ίη Ьютакк, И8 ΝαНопа1 Кепе^аЫе Епегду ЬаЬога1огу (ΝΚΕΕ) ЬаЬога1огу Апа1уНса1 Ргосебиге (ЬАР) \\ί11ι Аше ба1е Арп1 25, 2008, а§ бешпЪеб ш Тесйтса1 Верой ΝΚΕΕ/ΤΡ-510-42618, геу18еб Аргй 2008. Используют колонку для ВЭЖХ и систему элюирования, в которой галактозу и маннозу совместно элюируют с ксилозой. Примеры подобных систем предусматривают колонку ΒΕΖΕΧ ™ Мопоккаскапбе Н+ от Рйепошепех и колонку ΑΜΙΝΕΧ НРХ 87С ™ от Вюгаб. Рассмотренное определение содержания ксилана будет предусматривать некоторую долю растворимого материала из остаточной жидкой фракции, которая не вымывается из
- 6 026271 твердой фракции при данных условиях. Соответственно, неплановое число представляет взвешенную комбинацию определения содержания остаточного ксилана в нерастворимых твердых веществах и растворимой ксилозы, а также содержание ксило-олигомеров в жидкой фракции.
Можно использовать любую подходящую мягкую лигноцеллюлозную биомассу, в том числе такие виды биомассы, как, по меньшей мере, пшеничная солома, кукурузная солома, стержни кукурузных початков, пустые плодовые грозди, рисовая солома, овсяная солома, ячменная солома, солома канолы, ржаная солома, сорго, сорго сахарное, соевая солома, просо, свинорой пальчатый и другие травы, багасса, свекловичный жом, волокна кукурузы или их любые комбинации. Лигноцеллюлозная биомасса может включать другие лигноцеллюлозные материалы, такие как бумага, газетная бумага, картон или другие бытовые или канцелярские отходы. Лигноцеллюлозную биомассу можно использовать в виде смеси материалов, источником которых является различное исходное сырье, она может быть свежей, частично высушенной, полностью высушенной или их любой комбинацией. В некоторых вариантах осуществления в способах по настоящему изобретению на практике используют по меньшей мере приблизительно 10 кг исходного сырья на основе биомассы, или по меньшей мере 100 кг, или по меньшей мере 500 кг.
Лигноцеллюлозная биомасса включает волокна кристаллической целлюлозы, включенные в рыхлую матрицу гемицеллюлозы, и упакованные в среде, богатой гидрофобным лигнином. Притом что сама по себе целлюлоза содержит длинные, с прямой цепью полимеры Ό-глюкозы, гемицеллюлоза представляет собой неоднородную смесь коротких, с разветвленной цепью углеводов, включающих мономеры всех 5-углеродных альдопентоз (С5-сахаров), а также некоторые 6-углеродные (С6) сахара, в том числе глюкозу и маннозу. Лигнин представляет собой полимер с высокой степенью неоднородности, не имеющий какой-либо конкретной первичной структуры, и включающий гидрофобные фенилпропаноидные мономеры.
Подходящая лигноцеллюлозная биомасса, как правило, имеет содержание целлюлозы в количестве от 20 до 50% от сухого вещества до предварительной обработки, лигнина в количестве от 10 до 40% от сухого вещества до предварительной обработки и гемицеллюлозы в количествах от 15 до 40%.
В некоторых вариантах осуществления исходное сырье на основе биомассы можно подвергать измельчению и/или другой механической переработке, такой как растирание, размалывание, дробление, резание или другим видам обработки перед гидротермической предварительной обработкой. В некоторых вариантах осуществления исходное сырье на основе биомассы можно промывать и/или экстрагировать ценные соли перед предварительной обработкой под давлением, как описано у Киибкеи с1 а1. (1998). В некоторых вариантах осуществления перед предварительной обработкой под давлением исходное сырье можно замачивать при температурах вплоть до 99°С.
В некоторых вариантах осуществления перед гидротермической предварительной обработкой данное исходное сырье сперва замачивают в водном растворе. В некоторых вариантах осуществления может быть предпочтительным в предварительных обработках замачивание исходного сырья в жидкости, содержащей уксусную кислоту, полученную в последующем этапе, как описано в патенте США №8123864. Предпочтительным является проведение обработки при максимальном содержании сухого вещества, как описано в заявке на патент США №12/935587. Проведение предварительной обработки при максимальном содержании сухого вещества позволяет избежать затрат энергии процесса на нагревание лишней воды. Тем не менее некоторое количество воды необходимо для достижения оптимальных конечных выходов сахаров в результате ферментативного гидролиза. Как правило, предпочтительной является предварительная обработка исходного сырья на основе биомассы при или близко к присущей ему водоудерживающей способности. Она представляет собой уровень содержания воды, достигаемый в данном исходном сырье, после замачивания в избыточном количестве воды с последующим прессованием до механических ограничений стандартного серийного шнекового пресса, как правило от 30 до 45% ΌΜ. В некоторых вариантах осуществления гидротермическую предварительную обработку проводят при содержании ΌΜ по меньшей мере 35%. Специалисту в данной области будет понятно, что данное содержание ΌΜ может понижаться при гидротермической предварительной обработке, поскольку некоторое количество воды добавляется при нагревании. В некоторых вариантах осуществления исходное сырье предварительно обрабатывают при содержании ΌΜ по меньшей мере 20%, или по меньшей мере 25%, или по меньшей мере 30%, или по меньшей мере 40%, или 40% или менее, или 35% или менее, или 30% или менее.
В некоторых вариантах осуществления замачивание/увлажнение с помощью водного раствора может обеспечить доведение рН перед предварительной обработкой до диапазона от 3,5 до 9,0, который, как правило, является предпочтительным для аутогидролиза. Не трудно понять, что рН может изменяться при предварительной обработке, как правило, до более кислых уровней, поскольку уксусная кислота высвобождается из растворимой гемицеллюлозы.
В некоторых вариантах осуществления гидротермическую предварительную обработку проводят без добавочного кислорода, необходимого для предварительных обработок посредством оксидирования в атмосфере влажного кислорода, или без добавления органического растворителя, необходимого для предварительной обработки посредством использования органических растворителей, или без использования нагревания токами сверхвысокой частоты, необходимого для предварительных обработок с ис- 7 026271 пользованием токов сверхвысокой частоты. В некоторых вариантах осуществления гидротермическую предварительную обработку проводят при температурах 140°С или выше, или при 150°С или выше, или при 160°С или выше, или от 160 до 200°С, или от 170 до 190°С, или при 180°С или ниже, или при 170°С или ниже.
В некоторых вариантах осуществления некоторое количество С5 может быть удалено посредством этапа замачивания перед предварительной обработкой под давлением. В некоторых вариантах осуществления единый реактор может быть сконфигурирован для нагревания биомассы до единой целевой температуры. Как альтернативный вариант, единый реактор может быть сконфигурирован для изменения градиента температур в пределах реактора таким образом, чтобы биомасса в одностадийном цикле подвергалась воздействию в нескольких температурных областях. В некоторых вариантах осуществления предпочтительным может быть частичное удаление некоторых растворенных компонентов биомассы из нее в реакторе под давлением в ходе предварительной обработки.
Реакторы, подходящие для гидротермической предварительной обработки, как правило, включают большинство реакторов измельчения, известных в целлюлозной и бумажной промышленности. В некоторых вариантах осуществления гидротермическая предварительная обработка осуществляется при помощи пара в реакторе под давлением до 10 бар или ниже, или до 12 бар или ниже, или до 4 бар или выше, или 8 бар или выше, или от 8 до 18 бар, или от 18 до 20 бар. В некоторых вариантах осуществления реактор для предварительной обработки сконфигурирован для непрерывной подачи исходного сырья.
В некоторых вариантах осуществления увлаженную биомассу перемещают через реактор под давлением в течение определенного срока или времени пребывания. Время пребывания преимущественно сохраняют непродолжительным для обеспечения более высокой пропускной способности в отношении биомассы. Однако достигнутую жесткость предварительной обработки определяют как по температуре, так и по времени пребывания. Температуру в ходе гидротермической предварительной обработки преимущественно сохраняют низкой не только в связи с тем, что в способах по настоящему изобретению стремятся к достижению очень низких условий жесткости предварительной обработки, но и также в связи с тем, что более низких температур можно достичь путем использования более низких давлений пара. В тех случаях, когда температура предварительной обработки может быть на уровнях 180°С или ниже, и, соответственно, давления насыщенного водяного пара удерживаются на уровне 10 бар или ниже, ожидается более низкая тенденция к коррозии, что дает возможность использования нагнетательных штуцеров и композиций сталей значительно более низкого качества, снижая основные производственные затраты. В некоторых вариантах осуществления реактор сконфигурирован для нагревания биомассы до единой целевой температуры от 160 до 200°С или от 170 до 190°С. Время пребывания в некоторых вариантах осуществления составляет менее 60, или менее 30, или менее 20, или менее 15, или менее 14, или менее 13, или менее 12, или менее 10, или менее 8, или менее 5 мин.
При атмосферном давлении исходное сырье на основе биомассы можно загружать в реактор под давлением посредством различных способов. В некоторых вариантах осуществления систему насоса для твердых частиц шлюзового типа можно использовать для загрузки исходного сырья на основе биомассы, как например, систему, описанную в заявке на патент США №13/062522. В некоторых вариантах осуществления может быть предпочтительной загрузка реактора для предварительной обработки с использованием так называемого напорного шнекового питателя.
Предварительно обработанную биомассу можно выгружать из реактора под давлением посредством различных способов. В некоторых вариантах осуществления предварительно обработанную биомассу выгружают таким образом, чтобы сохранить волокнистую структуру материала. Сохранение волокнистой структуры предварительно обработанной биомассы является предпочтительным, поскольку это позволяет прессовать твердую фракцию предварительно обработанного материала при разделении на твердую/жидкую фракции до относительно высоких уровней сухого вещества путем использования стандартного шнекового прессового оборудования и тем самым избежать прироста затрат и сложности, связанной с использованием систем мембранных фильтр-прессов.
Волокнистую структуру можно сохранять путем удаления исходного сырья из реактора под давлением способом, который не является взрывным. В некоторых вариантах осуществления может быть выполнено невзрывное удаление путем использования системы шлюзового типа, такой как, например, описанная в заявке на патент США №13/043486, и тем самым сохраняется волокнистая структура. В некоторых вариантах осуществления может быть выполнено невзрывное удаление с помощью гидропиклонной системы удаления, такой как, например, описанная в заявке на патент США №12/996392, и тем самым сохраняется волокнистая структура.
В некоторых вариантах осуществления предварительно обработанную биомассу можно удалить из реактора для предварительной обработки под давлением, используя паровой взрыв, который предусматривает высвобождение взрывом предварительно обработанного материала. Во взорванной паром предварительно обработанной биомассе не сохраняется волокнистая структура и, соответственно, необходимо усовершенствование систем разделения на твердую/жидкую фракции для достижения содержания сухого вещества, сопоставимое с таковым, которого можно достичь с использованием систем стандартных шнековых прессов для предварительно обработанной биомассы, которая сохраняет свою волок- 8 026271 нистую структуру.
Исходное сырье на основе биомассы предварительно обрабатывают в условиях очень низкой жесткости, в результате чего предварительно обработанная биомасса характеризуется тем, что имеет ксилановое число 10% или выше. В некоторых вариантах осуществления данную биомассу предварительно обрабатывают до ксиланового числа 11% или выше, или 12% или выше, или 13% или выше, или 14% или выше, или 15% или выше, или 16% или выше, или 17% или выше. Параметр ксилановое число относится к сложному показателю, который выражен взвешенной комбинацией как содержания остаточного ксилана, остающегося в нерастворимых твердых веществах, так и концентрации растворимой ксилозы и ксило-олигомеров в жидкой фракции. При пониженной Ко жесткости ксилановое число выше. Следовательно, наивысшее ксилановое число относится к наиболее низкой жесткости предварительной обработки. Ксилановое число представляет собой отрицательную линейную корреляцию со стандартным показателем жесткости 1од Ко, даже при очень низких уровнях жесткости, где содержание остаточного ксилана в нерастворимых твердых веществах составляет 10% или выше.
Ксилановое число является особенно применимым в качестве показателя жесткости предварительной обработки, поскольку различные виды исходного сырья на основе предварительно обработанной биомассы характеризуются эквивалентным ксилановым числом, представляющим собой эквивалент выходу С5-мономеров. Напротив, общепринятая Ко жесткость попросту представляет собой опытное описание условий предварительной обработки, которое на обеспечивает рациональный базис для сравнений между различными видами исходного сырья на основе биомассы. Например, в одностадийном аутогидролизе при жесткости 1од Ко=3,75 получают предварительно обработанную тростниково-сахарную багассу и кукурузную солому с ксилановым числом 6-7%, тогда как для типичных сортов пшеничной соломы полученное в результате ксилановое число предварительно обработанного исходного сырья составляет 10%.
Преимущественной является предварительная обработка исходного сырья на основе биомассы в условиях очень низкой жесткости, при этом ксилановое число предварительно обработанного исходного сырья составляет 10% или более. Данный уровень очень низкой жесткости соответствует процессу, при котором сводится к минимуму общее содержание гемицеллюлозы в исходном сырье до предварительной обработки, которая является либо растворимой, либо безвозвратно теряется во время предварительной обработки. При ксилановом числе 10% и выше с использованием типичных разновидностей пшеничной соломы, тростниково-сахарной багассы, багассы сорго сахарного, кукурузной соломы и пустых плодовых гроздей (из масличной пальмы) можно получить по меньшей мере 60% С5 от исходного содержания в исходном сырье после предварительной обработки одностадийным аутогидролизом, где учитывают как ксилан в твердой фракции, так и растворимые ксилозы и ксило-олигомеры в жидкой фракции.
Неожиданно было обнаружено, что высокие конечные выходы С5-мономеров в по меньшей мере 55% от теоретического, по меньшей мере 60% или по меньшей мере 65% могут быть достигнуты без существенных потерь в выходах С6-мономеров после ферментативного гидролиза исходного сырья, предварительно обработанного при очень низкой жесткости с помощью одностадийного аутогидролиза. После предварительной обработки при уровнях очень низкой жесткости значительная доля общего количества гемицеллюлозы в исходном сырье остается в твердой фракции, где впоследствии ее можно гидролизовать до С5-мономеров с высоким выходом с помощью ферментативного гидролиза.
Следует отметить, что сообщения, относящиеся к выходу ксилозы, часто выражены в показателях, которые не сопоставимы с выходами ксилозы, о которых здесь сообщается. Например, Ойдтеи с1 а1. (2007) и Ьее е1 а1. (2009) сообщают о высоких выходах ксилозы. Но данные величины означают только выход ксилозы из предварительно обработанной биомассы, не выраженный в виде процентного содержания от первоначального содержания гемицеллюлозы в исходном сырье до предварительной обработки. Или, например, в \УО 2010/113129 описывается выход гемицеллюлозы, выраженный в виде процентного содержания от содержания гемицеллюлозы в исходном сырье до предварительной обработки, но не указывается выход мономера, который является неизменно ниже, чем общий выход гемицеллюлозы.
Другим удивительным признаком биомассы, которую предварительно обрабатывали с помощью одностадийного аутогидролиза при уровнях низкой жесткости, является то, что концентрации побочных продуктов, образующихся в результате предварительной обработки, которые выступают в качестве ингибиторов ферментирующих организмов, сохраняются на очень низких уровнях. Соответственно, как правило, возможным является применение гидролизованной биомассы, полученной с помощью способов по настоящему изобретению, непосредственно в ферментациях без необходимости в каком-либо этапе промывки или дополнительном этапе нейтрализации.
Из уровня техники хорошо известно, что при гидротермической предварительной обработке аутогидролизом, как правило, образуется множество растворимых побочных продуктов, которые действуют в качестве ингибиторов ферментации в том смысле, что они ингибируют рост и/или метаболизм ферментирующих организмов. Различные ингибиторы ферментации образуются в различных количествах в зависимости от свойств исходного сырья на основе лигноцеллюлозной биомассы и жесткости предварительной обработки. См. Кйике е1 а1. (2004). Как правило, при предварительной обработке аутогидролизом образуется по меньшей мере три категории ингибиторов ферментации: (1) фураны, главным образом
- 9 026271
2-фурфурол и 5-НМР (5-гидроксиметилфурфурол), которые представляют собой продукты разложения моно- или олигосахаридов; (2) мономерные фенолы, которые представляют собой продукты разложения структуры лигнина; и (3) низкомолекулярные органические кислоты, главным образом уксусная кислота, которые образуются из ацетильных групп гемицеллюлозы и лигнина. Было показано, что смесь различных ингибиторов действует синергически при ферментации биоэтанола с использованием штаммов дрожжей, см., например, РайпсщМ е! а1. (1999), а также с использованием этанольной ЕбсйепсЫа сой, см., например, ΖαΐύίναΓ е! а1. (1999). В некоторых вариантах осуществления может быть предпочтительным подвергать предварительно обработанную биомассу мгновенному испарению, используя способы, известные из уровня техники, для снижения уровней летучих ингибиторов, главным образом фурфурола. Согласно нашему опыту использования аутогидролиза с типичными видами исходного сырья на основе биомассы, такими как пшеничная солома, багасса сорго сахарного, тростниково-сахарная багасса, кукурузная солома и пустые плодовые грозди, предварительно обработанные до ксиланового числа 10% или выше, только уровни уксусной кислоты и фурфурола являются потенциальными ингибирующими в отношении ферментирующих организмов. Если исходное сырье на основе биомассы предварительно обрабатывают при ΌΜ 35% или выше до ксиланового числа 10% или выше, и если твердую фракцию последовательно гидролизуют ферментативно при ΌΜ 25% или ниже с водой, добавленной для корректирования ΌΜ, но без этапов промывки, то уровни фурфурола в гидролизате могут, как правило, сохраняться ниже 3 г/кг, а уровни уксусной кислоты ниже 9 г/кг. Как правило, данные уровни являются приемлемыми для дрожжевых ферментаций с использованием определенных штаммов. В ходе ферментативного гидролиза высвобождается некоторое дополнительное количество уксусной кислоты в результате разложения гемицеллюлозы в твердой фракции. В некоторых вариантах осуществления может быть предпочтительным удаление некоторого количества уксусной кислоты из жидкой фракции и/или гидролизованной твердой фракции с помощью электродиализа или других способов, известных из уровня техники.
Различное исходное сырье можно предварительно обрабатывать путем одностадийного аутогидролиза до ксиланового числа 10% или более с помощью множества различных комбинаций времени пребывания в реакторе и температур. Специалист в данной области без труда выберет посредством проведения стандартных экспериментов предварительную обработку, подходящую для повседневного применения в отношении какого-либо определенного исходного сырья, с использованием какого-либо определенного реактора, и с какой-либо определенной системой загрузки реактора и системой выгрузки реактора. Если исходное сырье предварительно обрабатывают, используя реактор непрерывного действия, который загружают с помощью либо шлюзовой системы, либо напорного шнекового питателя, и разгружают с помощью либо системы с насосом для твердых частиц шлюзового типа, либо гидроциклонной системы, то можно достигнуть очень низкой жесткости с ксилановым числом 10% или более, используя типичные разновидности пшеничной соломы или пустых плодовых гроздей, при температуре 180°С и времени пребывания в реакторе 24 мин. Для типичных разновидностей кукурузной соломы тростниковосахарной багассы и багассы сорго сахарного можно достигнуть очень низкой жесткости с ксилановым числом 10% или более, как правило, с помощью температуры 180°С и времени пребывания в реакторе 12 мин или с помощью температуры 175°С и времени пребывания в реакторе 17 мин. Специалист в данной области без труда поймет, что время пребывания и температуры можно корректировать для достижения аналогичных уровней жесткости Ко.
После предварительной обработки предварительно обработанную биомассу разделяют на твердую фракцию и жидкую фракцию с помощью этапа разделения на твердую/жидкую фракции. Будет не трудно понять, что твердую фракцию и жидкую фракцию можно дополнительно разделять или обрабатывать. В некоторых вариантах осуществления биомассу можно удалить из реактора для предварительной обработки параллельно с разделением на твердую/жидкую фракции. В некоторых вариантах осуществления предварительно обработанную биомассу подвергают этапу разделения на твердую/жидкую фракции после того, как ее выгрузили из реактора, используя, как правило, простую и недорогую систему шнековых прессов с получением твердой фракции и жидкой фракции. Целлюлазные активности ферментов ингибируются жидкой фракцией, главным образом из-за содержания ксило-олигомеров, но также, возможно, из-за содержания фенола и/или других еще не идентифицированных соединений. Соответственно, предпочтительным является достижение практически возможных наивысших уровней содержания сухого вещества в твердой фракции или, в качестве альтернативы, удаление практически возможного наивысшего количества растворенных твердых веществ из твердой фракции. В некоторых вариантах осуществления путем разделения на жидкую/твердую фракции получают твердую фракцию с содержанием ΌΜ по меньшей мере 40%, или по меньшей мере 45%, или по меньшей мере 50%, или по меньшей мере 55%. Разделением на твердую/жидкую фракции с использованием стандартных систем стандартных шнековых прессов можно, как правило, достичь уровней ΌΜ в твердой фракции вплоть до 50%, при условии, что в исходном сырье на основе биомассы, предварительно обработанном таким способом, сохраняется его волокнистая структура. В некоторых вариантах осуществления может быть предпочтительным понести более высокие производственные затраты для достижения более эффективного разделения на твердую/жидкую фракции, например, используя систему мембранных фильтр-прессов. В некоторых вариантах осуществления растворенные твердые вещества можно удалить из твердой фракции путем
- 10 026271 последовательной промывки и отжимания или с помощью технологий промывки вытеснением, известными из области техники целлюлозной и бумажной промышленности. В некоторых вариантах осуществления либо путем непосредственного разделения на твердую/жидкую фракции, либо с помощью ряда комбинаций промывки и разделения на твердую/жидкую фракции содержание растворенных твердых веществ в твердой фракции понижается на по меньшей мере 50%, или по меньшей мере 55%, или по меньшей мере 60%, или по меньшей мере 65%, или по меньшей мере 70%, или по меньшей мере 75%.
Ферментативный гидролиз исходного сырья, предварительно обработанного до ксиланового числа 10% или выше, можно, как правило, проводить при приемлемом с коммерческой точки зрения расходе ферментов, не требуя особых этапов промывки или нейтрализации, при этом твердую фракцию отжимают до по меньшей мере 40% ΌΜ, или при этом содержание растворенных твердых веществ в твердой фракции снижается на по меньшей мере 50%.
Жидкую фракцию, полученную путем разделения на твердую/жидкую фракции, сохраняют отдельно от твердой фракции на протяжении ферментативного гидролиза твердой фракции. Данное временное отделение называется отвод С5. Жидкая фракция, полученная из исходного сырья на основе мягкой лигноцеллюлозной биомассы, такого как типичные разновидности пшеничной соломы, тростниковосахарной багассы, багассы сорго сахарного, кукурузной соломы и пустых плодовых гроздей, предварительно обработанного путем одностадийного аутогидролиза до ксиланового числа 10% или выше, как правило, содержит малый компонент из С6-мономеров (1х), в основном, глюкозу с некоторыми другими сахарами; больший компонент из растворимых С6-олигомеров (приблизительно 2х - 7х); больший компонент из С5-мономеров (приблизительно 4х - 8х), в основном, ксилозу с некоторым количеством арабинозы и другими сахарами; и наибольший компонент из растворимых ксило-олигомеров (приблизительно 18х - 30х). Растворимые ксило-олигомеры, как правило, включают, главным образом, ксилогексозу, ксилопентозу, ксилотетраозу, ксилотриозу и ксилобиозу с некоторыми длинноцепочечными олигомерами.
Твердую фракцию подвергают ферментативному гидролизу путем использования смеси веществ с ферментативной активностью. Специалист в данной области без труда поймет, что композицию смесей ферментов, подходящую для осуществления на практике способов по настоящему изобретению, можно изменять в относительно широких пределах. Подходящие препараты на основе ферментов включают доступные на рынке препараты на основе целлюлазы, оптимизированные для преобразования лигноцеллюлозной биомассы. Отбор и модификация смесей ферментов при оптимизации может предусматривать методики генетической инженерии, как, например, такие, которые описаны у Ζ1ι;·ιη§ с1 а1. (2006), или другие способы, известные из уровня техники. Доступные на рынке препараты на основе целлюлаз, оптимизированных для преобразования лигноцеллюлозной биомассы, как правило, маркируются производителем и/или поставщиком как таковые. Они, как правило, отличаются от доступных на рынке препаратов на основе целлюлаз для общего применения или оптимизированных для применения в производстве кормов для животных, продуктов питания, моющих средств для текстильной промышленности или в бумажной промышленности. В некоторых вариантах осуществления используют доступный на рынке препарат на основе целлюлаз, оптимизированный для преобразования лигноцеллюлозной биомассы, поставляемый ΟΕΝΕΝΟΟΚ™, и который содержит экзоглюканазы, эндоглюканазы, эндоксиланазы, ксилозидазы, ацетилксиланэстеразы и бета-глюкозидазы, выделенные в результате ферментации генетически модифицированного ТпсНобсгша гсс5ск как, например, коммерческий препарат на основе целлюлаз, реализуемый под торговой маркой АССЕЬЬЕКА8Е ΤΚΙΟ™. В некоторых вариантах осуществления используют доступный на рынке препарат на основе целлюлаз, оптимизированный для преобразования лигноцеллюлозной биомассы, поставляемый под торговой маркой ΝΟνΟΖΥΜΕδ™, и который содержит экзоглюканазы, эндоглюканазы, эндоксиланазы, ксилозидазы, ацетилксиланэстеразы, как, например, коммерческие препараты на основе целлюлаз, реализуемые либо под торговыми марками СЕЬЫС СТЕС2™, либо СЕЬЫС СТЕС3™.
Подробно анализировали вещества с ферментативной активностью, присутствующие в трех доступных на рынке препаратах на основе целлюлаз, оптимизированных для преобразования лигноцеллюлозной биомассы. Каждый из трех данных препаратов АССЕЬЬЕКАБЕ ΤΚΙΟ™ от СЕ^МТОИ™ и СЕЬЫС СТЕС2™ и СЕЬЫС СТЕС3™ от NΟVΟΖΥΜΕδ™ демонстрировал эффективность при уровнях дозирования ферментов в пределах, рекомендованных производителем, в получении объединенных С5/С6 гидролизатов из соломы пшеницы в соответствии со способами по настоящему изобретению, при которых выходы С5-мономера составляли по меньшей мере 60% и выходы С6 в результате преобразования целлюлозы составляли по меньшей мере 60%. Для каждого из данных коммерческих препаратов на основе целлюлаз анализировали уровни двенадцати различных веществ с ферментативной активностью и выражали на грамм белка. Подробности эксперимента приведены в примере 8. Результаты показаны в табл. 1.
- 11 026271
Таблица 1. Выборочные показатели активности коммерческих препаратов на основе целлюлаз, оптимизированных для преобразования лигноцеллюлозной биомассы
| СТЕСЗ | Активность АСТпо | СТЕС2 | Субстрат | Определение единицы | |
| СВН I | 454+2,5 Ед/г | 171+0,4 Ед/г | 381+21 Ед/г | МеитЪ-З-целлобиозид | 1 мкмоль эквивалента Меитб/мин. |
| СВН II* | Не поддающийся | Не поддающийся | Не поддающийся | ||
| измерению | измерению | измерению | |||
| Эндо-1,4-Р-глюканаза | 466+31 Ед/г | 149+21 Ед/г | 173+15 Ед/г | Ανϊοεί РН-101 | 1 мкмоль эквивалента глюкозы/мин. |
| β-глюкозидаза | 3350+75 Ед/г | 891+60 Ед/г | 2447+70 Ед/г | Целлобиоза | 2 мкмоля глюкозы/мин. (Преобразование 1 мкмоля це ллобио зы/мин) |
| Эндо-1 А-р-ксктаназа | 278+10 Ед/г | 799+55 Ед/г | 306+41 Ед/г | \УЕАХ (средней вязк.) | 1 мкмоль эквивалента глюкозы/мин. |
| β-ксилозидаза | 279+7,0 Ед/г | 431+22 Ед/г | 87+0,2 Ед/г | №ЕАХ (средней вязк.) | 1 мкмоль ксилозы/мин. |
| β-Ь-арабинофуранозидаза | 20+1,0 Ед/г | 9.4+0,4 Ед/г | 12+0,1 Ед/г | \νΕΑΧ (средней вязк.) | 1 мкмоль арабинозы/мин. |
| Яакказа | Активность не | Активность не | Активность не | Сирингальдазин | - |
| проявлял | проявлял | проявлял | |||
| Амилоглюкозидаза (АМС) | 18+3,6 Ед/г | 29+0.1 Ед/г | 18+1,5 Ед/г | Кукурузный крахмал (растворимый) | 1 мкмоль глюкозы/мин. |
| э-амилаза | 2.7+0,1 Ед/г | 3,4+0.5 Ед/г | 4.7+1,4 Ед/г | Кукурузный крахмал | 1 мкмоль эквивалента глюкозы/мин. |
| (растворимый) | |||||
| Ацетилксиланэстераза | 3.8-10-^9-10 5 Ел/г | 3,1-10-4±1-10-4Ед/г | 4.2-10-5±4,2-10-4 Ед/г | ρΝΡ-ацетат | 1 мкмоль эквивалента ρΝΡ/мин. |
| Эстераза феруловой | Активность не | Активность не | Активность не | Метилферулат | - |
| кислоты | проявлял | проявлял | проявлял |
В некоторых вариантах осуществления можно использовать препараты на основе ферментов с относительными пропорциями каких-либо веществ с эндоглюканазной, экзоглюканазной, Вглюкозидазной, эндоксиланазной, ксилозидазной и/или ацетилксиланэстеразной активностями подобных таковым, представленным в коммерческих препаратах, описанных в табл. 1.
Смеси ферментов, которые являются эффективными в отношении гидролиза лигноцеллюлозной биомассы, в качестве альтернативы можно получить при помощи способов, хорошо известных из уровня техники, из ряда микроорганизмов, включая аэробные и анаэробные бактерии, грибы белой гнили, грибы мягкой гнили и анаэробные грибы. См., например, 8тдйата с1 а1. (2010). Организмы, продуцирующие целлюлазы, как правило, секретируют смесь различных ферментов в надлежащих пропорциях с возможностью применения для гидролиза лигноцеллюлозных субстратов. Предпочтительные источники препаратов на основе целлюлаз, применимых для преобразования лигноцеллюлозной биомассы, включают грибы таких видов, как ТпеНобсгта. РетсШшт, Рикатшт, Нит1со1а, АкрегдШик и РЬапетосйае1е.
Широко изучали один вид грибов, в частности ТпсНобегта геекеь ТпсНобегта гее8е1 дикого типа секретирует смесь ферментов, содержащую две экзоцеллюлазы (целлобиогидролазы), обладающие соответствующими специфичностями в отношении восстанавливающих и невосстанавливающих концов цепей целлюлозы, по меньшей мере пять различных эндоцеллюлаз с различными сайтами узнавания для целлюлозы, две В-глюкозидазы, а также ряд эндоксиланаз и экзоксилозидаз. См. Коиушеп ί. е1 а1. (1990); О1упе С. е1 а1. (1994); Магйпе/ Ό. е1 а1. (2008). Коммерческие препараты на основе целлюлаз, как правило, также имеют в составе вещества с альфа-арабинофуранозидазной и ацетилксиланэстеразной ферментативной активностями. См., например, Уш/аШ Т. е1 а1. (2001).
Ранее было показано, что более высокие выходы сахаров получают при использовании оптимизированной смеси веществ с ферментативными активностями в относительных пропорциях, отличающихся от пропорций, присутствующих в смесях, секретируемых в естественных условиях микроорганизмами дикого типа. См. Кокдаатб е1 а1. (2007). В действительности, указывалось на то, что варианты оптимизации смесей ферментов, имеющих в составе не менее 16 различных белков-ферментов, можно преимущественно определить отдельно для какого-либо определенного исходного сырья на основе биомассы, подвергнутого какой-либо определенной предварительной обработке. См., ВШатб Н. е1 а1. (2012); Вапецее О. е1 а1. (2010). Однако с точки зрения коммерческой целесообразности коммерческие поставщики ферментов, как правило, стремятся к получению максимально возможного наименьшего количества смесей различных ферментов для достижения эффекта масштаба в крупномасштабном производстве.
В некоторых вариантах осуществления может быть преимущественным дополнение доступного на рынке препарата на основе целлюлаз, оптимизированного для преобразования лигноцеллюлозной биомассы, одним или несколькими вспомогательными или дополняющими веществами с ферментативными активностями. В некоторых вариантах осуществления может быть преимущественным простое увеличе- 12 026271 ние относительной пропорции одного или нескольких ферментов, входящих в состав коммерческого препарата. В некоторых вариантах осуществления может быть преимущественным введение специальных вспомогательных веществ. Например, при осуществлении на практике способов по настоящему изобретению с использованием какого-либо исходного сырья на основе биомассы могут быть идентифицированы специфические негидролизованные связи в углеводах, которые преимущественно могут быть гидролизованы посредством применения одного или нескольких дополняющих веществ с ферментативными активностями. Подобные негидролизованные связи можно идентифицировать посредством характеристики олигомерных углеводов, используя способы, хорошо известные из данного уровня техники, в растворимых гидролизатах или в нерастворимых негидролизованных остаточных продуктах. Также можно идентифицировать негидролизованные связи посредством комплексного профайлинга полимеров с применением микрочипов, используя моноклональные антитела к специфичным связям в углеводах, как описано у Ыдиета-Опа с1 а1. (2012). В некоторых вариантах осуществления может быть преимущественным дополнение доступного на рынке препарата на основе целлюлаз, оптимизированного для преобразования лигноцеллюлозной биомассы, используя вспомогательные одну или несколько из следующего: эндоксиланаза, В-глюкозидаза, маннаназа, глюкуронидаза, ксиланэстераза, амилаза, ксилозидаза, глюкуронилэстераза или арабинофуранозидаза.
В некоторых вариантах осуществления может быть преимущественным получение ферментов в месте расположения установки по переработке лигноцеллюлозной биомассы, как описано у НитЫтй е1 а1. (2011). В некоторых вариантах осуществления доступный на рынке препарат на основе целлюлаз, оптимизированный для преобразования лигноцеллюлозной биомассы, можно получить на месте, с дополнением или без дополнения по индивидуальному заказу веществами со специфическими ферментативными активностями, подходящими для конкретного исходного сырья на основе биомассы.
В некоторых вариантах осуществления независимо от того, используют или нет доступные на рынке препараты на основе целлюлаз, оптимизированных для преобразования лигноцеллюлозной биомассы, и независимо от того, получают или нет ферменты на территории предприятия по переработке биомассы, преимущества настоящего изобретения могут быть получены с использованием исходного сырья на основе лигноцеллюлозной биомассы, подвергнутой предварительной обработке аутогидролизом при очень низкой жесткости до ксиланового числа 10% или более с использованием смеси ферментов, которая содержит следующее: (1) вещества с экзоцеллюлазными активностями (целлобиогидролазными) (ЕС 3.2.1.91), необязательно включающие по меньшей мере два фермента, характеризующихся специфичностями в отношении восстанавливающих и невосстанавливающих концов цепей целлюлозы; (2) вещество с эндоцеллюлазной активностью (ЕС 3.2.1.4); (3) вещество с В-глюкозидазной активностью (ЕС 3.2.1.21); (4) вещество с В-1,4-эндоксиланазной активностью (ЕС 3.2.1.8); (5) вещество с ацетилксиланэстеразной активностью (ЕС 3.1.1.72); и необязательно (6) вещество с В-1,3-ксилозидазной активностью (ЕС 3.2.1.72); и необязательно (7) вещество с В-1,4-ксилозидазной активностью (ЕС 3.2.1.37); и необязательно (8) вещество с альфа-1,3 и/или альфа-1,5-арабинофуранозидазной активностями (ЕС 3.2.1.23). В некоторых вариантах осуществления данная смесь ферментов дополнительно характеризуется наличием веществ с ферментативными активностями в следующих относительных пропорциях: 1 РРИ целлюлазной активности соответствует по меньшей мере 30 ед. эндоглюканазной активности по отношению к СМС, и по меньшей мере 28 ед. бета-глюкозидазной активности по отношению к ρΝΡΟ, и по меньшей мере 50 ед. эндоксиланазной активности по отношению к АВХ. Специалист в данной области поймет, что ед. СМС относится к единицам карбоксиметилцеллюлозы, где ед. вещества с активностью по отношению к СМС высвобождает 1 мкмоль восстанавливающих сахаров (в пересчете на эквиваленты глюкозы) за одну минуту в определенных условиях анализа 50°С и рН 4,8; что ед. ρΝΡΟ относится к единицам ρΝΡΟ, где ед. вещества с активностью по отношению к ρΝΡΟ высвобождает 1 мкмоль нитрофенола за минуту из пара-нитрофенил-В-Э-глюкопиранозида при 50°С и рН 4,8; и что ед. АВХ относится к единицам активности ксиланазы по ксилану древесины березы, где ед. вещества с активностью по отношению к АВХ высвобождает 1 мкмоль эквивалента восстанавливающих сахаров в пересчете на ксилозу за одну минуту при 50°С и рН 5,3. Кроме того, специалист в данной области техники без труда поймет, что РРИ означает единиц фильтровальной бумаги, которая представляет собой показатель общей целлюлазной активности, в том числе какой-либо смеси из различных ферментов целлюлаз. Как используется в данном документе, РРИ относится к единицам фильтровальной бумаги, определяемым при помощи способа по Айпеу В. апй Вакег 1.. ЬаЬота1огу Апа1уПса1 Ртосейите #006, МеакитетеШ: о£ се11и1а5е асйуйу, Аидик! 12, 1996, 1Не И8А №Юопа1 Кепе^аЫе Епегду ЬаЬогаФту (ΝΚΕΡ).
В некоторых вариантах осуществления данная смесь ферментов может дополнительно иметь в составе какие-либо одну или несколько маннозидаз (ЕС 3.2.1.25), α-Ό-галактозидаз (ЕС 3.2.1.22), α-Ьарабинофуранозидаз (ЕС 3.2.1.55), α-Ό-глюкуронидаз (ЕС 3.2.1.139), циннамоилэстераз (ЕС 3.1.1.-) или ферулоилэстераз (ЕС 3.1.1.73).
Специалист в данной области без труда определит посредством проведения стандартных экспериментов соответствующий уровень дозирования какого-либо из данных используемых препаратов на основе ферментов и соответствующую продолжительность ферментативного гидролиза. В целом является
- 13 026271 предпочтительным сохранение пониженных уровней дозирования ферментов с тем, чтоб свести к минимуму затраты на ферменты. В некоторых вариантах осуществления может быть предпочтительным использование больших доз ферментов. В практическом осуществлении способов по настоящему изобретению специалист в данной области может установить оптимальную в экономическом плане дозу ферментов, принимая во внимание факторы, связанные с данным вопросом, включающие местные затраты на биомассу, рыночные цены потоков продукции, общие производственные затраты и схемы амортизации, а также другие факторы. В вариантах осуществления, где для преобразования лигноцеллюлозной биомассы используют доступный на рынке препарат на основе целлюлаз, оптимизированный для преобразования лигноцеллюлозной биомассы, общий диапазон доз, предлагаемый производителями, можно использовать для определения общего диапазона, в пределах которого осуществляют оптимизацию. В некоторых вариантах осуществления продолжительность гидролиза составляет по меньшей мере 48 ч, или по меньшей мере 64 ч, или по меньшей мере 72 ч, или по меньшей мере 96 ч, или в течение некоторого времени от 24 до 150 ч.
Как известно из уровня техники, целлюлазный катализ является более эффективным при осуществлении гидролиза при низком содержании сухого вещества. Повышенная концентрация твердых веществ эффективно ингибирует целлюлазный катализ, несмотря на то что точные причины данного хорошо известного эффекта не вполне понятны. См., например, КгйЮщсп с1 а1. (2009).
В некоторых вариантах осуществления может являться предпочтительным проведение гидролиза при очень высоком содержании ΌΜ >20%, несмотря на некоторое повышение в результате расхода ферментов. В целом является предпочтительным проведение гидролиза при максимально возможном наивысшем уровне сухого вещества как для сведения к минимуму расхода воды, так и для сведения к минимуму требований по очистке сточных вод. Кроме того, предпочтительным является использование в ферментационных системах максимально возможных наивысших концентраций сахаров. Повышенные концентрации сахаров получают при проведении гидролиза при повышенных уровнях содержания сухого вещества. Специалист в данной области без труда определит посредством проведения стандартных экспериментов уровень ΌΜ, при котором проводят ферментативный гидролиз, являющийся подходящим для достижения целей в данном способе с использованием какого-либо определенного исходного сырья на основе биомассы и препарата на основе ферментов. В некоторых вариантах осуществления ферментативный гидролиз твердой фракции можно проводить при 15% ΌΜ или более, или при 16% ΌΜ или более, или при 17% ΌΜ или более, или при 18% ΌΜ или более, или при 19% ΌΜ или более, или при 20% ΌΜ или более, или при 21% ΌΜ или более, или при 22% ΌΜ или более, или при 23% ΌΜ или более, или при 25% ΌΜ или более, или при 30% ΌΜ или более, или при 35% ΌΜ или более.
В некоторых вариантах осуществления твердую фракцию получают путем разделения на жидкую/твердую фракции при 40% ΌΜ или более, но дополнительное количество воды вносят для того, чтобы ферментативный гидролиз можно было провести при пониженных уровнях содержания ΌΜ. Специалист в данной области без труда поймет, что количество воды можно добавлять в виде пресной воды, дистиллята или других технологических растворов с добавками или без добавок, таких как полиэтиленгликоль (ПЭГ) с любой молекулярной массой, или поверхностно-активные вещества, соли, химические вещества для доведения рН, такие как аммиак, гидроксид аммония, гидроксид кальция или гидроксид натрия, антибактериальные или противогрибковые средства, или другие вещества.
После ферментативного гидролиза твердой фракции до требуемой степени преобразования жидкую фракцию, которую сохраняли при отводе С5, смешивают со смесью гидролизата для постгидролиза. В некоторых вариантах осуществления все полученные жидкие фракции можно добавлять одновременно, в то время как в других вариантах осуществления ряд компонентов жидкой фракции может быть удален и/или жидкую фракцию можно добавлять постепенно. В некоторых вариантах осуществления перед смешиванием с жидкой фракцией твердую фракцию гидролизуют до преобразования целлюлозы по меньшей мере 50%, по меньшей мере 55% или по меньшей мере 60%, что означает по меньшей мере достижение указанного теоретического выхода глюкозных мономеров. Значительную часть ксилоолигомеров, присутствующих в жидкой фракции, можно, как правило, гидролизовать до мономеров ксилозы под действием ксиланазы и других ферментов, которые остаются активными в смеси гидролизата. В некоторых вариантах осуществления постгидролиз проводят в течение по меньшей мере 6 ч, или в течение некоторого времени от 15 до 50 ч, или в течение по меньшей мере 24 ч. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере 60%, или по меньшей мере 65%, или по меньшей мере 70%, или по меньшей мере 75%, или по меньшей мере 80%, или по меньшей мере 85%, или по меньшей мере 90% по массе ксило-олигомеров, присутствующих в жидкой фракции, гидролизуется до мономеров ксилозы в ходе постгидролиза под действием ксиланазы и других ферментов, которые остаются активными в смеси гидролизата. В некоторых вариантах осуществления данную жидкую фракцию смешивают непосредственно с гидролизатом без дополнительного внесения химических добавок. В некоторых вариантах осуществления некоторые компоненты жидкой фракции, такие как уксусная кислота, фурфурол или фенолы, можно удалять из жидкой фракции перед смешиванием с гидролизатом.
В некоторых вариантах осуществления ферментативный гидролиз твердой фракции и/или постгидролиз жидкой фракции можно проводить в виде процесса одновременного осахаривания и ферментации
- 14 026271 (88Р). Как известно из уровня техники, если 88Р проводят при той же температуре, которая оптимальна для ферментативного гидролиза, то расход ферментов можно свести к минимуму, поскольку ферментирующий организм, введенный в ходе ферментативного гидролиза, усваивает мономеры глюкозы и ксилозы, и тем самым уменьшает ингибирование продуктом реакций, катализируемых ферментами. В некоторых вариантах осуществления постгидролиз проводят только после гидролиза фракции волокна без добавления ферментирующего организма до преобразования целлюлозы по меньшей мере 60%.
Если исходное сырье на основе биомассы, такое как типичные разновидности пшеничной соломы, тростниково-сахарной багассы, багассы сорго сахарного, кукурузной соломы или пустых плодовых гроздей предварительно обрабатывают при 35% ΌΜ или более путем одностадийного аутогидролиза до ксиланового числа 10% или более, при этом получают твердую фракцию предварительно обработанной биомассы с удаленными твердыми веществами, содержащими по меньшей мере 40% ΌΜ или по меньшей мере 50%, при этом твердую фракцию последовательно подвергают ферментативному гидролизу при содержании ΌΜ от 15 до 27%, используя доступный на рынке препарат на основе целлюлаз, оптимизированный для преобразования лигноцеллюлозной биомассы, при этом ферментативный гидролиз проводят в течение по меньшей мере 48 ч, при этом жидкую фракцию добавляют к гидролизату твердой фракции после достижения преобразования глюкозы в по меньшей мере 50%, и при этом добавленную жидкую фракцию подвергают постгидролизу в течение периода по меньшей мере 6 ч, как правило, возможно достижение концентрации С5-мономеров в объединенном С5/С6-гидролизате, что соответствует выходу С5-мономеров в 60% или более от теоретического максимального выхода ксилозы.
В некоторых вариантах осуществления данный объединенный С5/С6-гидролизат можно непосредственно ферментировать в этанол, используя один или несколько штаммов модифицированных дрожжей.
На фиг. 9 показана технологическая схема для одного варианта осуществления. Показано, что мягкую лигноцеллюлозную биомассу замачивают, промывают или увлажняют до 35% ΌΜ или более. Биомассу предварительно обрабатывают при рН в пределах диапазона от 3,5 до 9,0 с помощью пара под давлением в одностадийном гидролизе при условиях жесткости, характеризующейся ксилановым числом 10% или более. Предварительно обработанную биомассу подвергают разделению на твердую/жидкую фракции, получая жидкую фракцию и твердую фракцию с содержанием ΌΜ 40% или более. Твердую фракцию доводят до подходящего содержания ΌΜ, а затем подвергают ферментативному гидролизу при содержании ΌΜ 15% или более до степени преобразования целлюлозы 60% или более. Отделенную жидкую фракцию последовательно смешивают с гидролизованной твердой фракцией и подвергают постгидролизу, при этом значительное количество ксило-олигомеров, присутствующих в жидкой фракции, гидролизуется до мономерной ксилозы. По завершению описанных гидролиза и постгидролиза выход С5-мономеров составляет, как правило, по меньшей мере 60%, тогда как преобразование целлюлозы точно так же составляет по меньшей мере 60%.
Примеры
Пример 1. Характеристика твердой фракции по ксилановому числу как показателю жесткости предварительной обработки.
Пшеничную солому (А8), кукурузную солому (С8), тростниково-сахарную багассу (8СВ) и пустые плодовые грозди (ЕРВ) замачивали в уксусной кислоте при 0-10 г уксусной кислоты/кг сухой биомассы, рН >4,0 перед предварительной обработкой при содержании сухого вещества 35-50%. Приблизительно 60 кг ΌΜ/ч биомассы предварительно обрабатывали при температурах 170-200°С при времени пребывания 12-18 мин. Биомассу загружали в реактор с помощью шлюзовой системы и предварительно обработанный материал выгружали с помощью шлюзовой системы. Давление в реакторе для предварительной обработки под давлением соответствовало давлению насыщенного пара при используемой температуре. Предварительно обработанную биомассу подвергали разделению на твердую/жидкую фракции с помощью шнекового пресса, получая жидкую фракцию и твердую фракцию с содержанием сухого вещества 30%. Твердую фракцию промывали приблизительно 3 кг воды/кг сухой биомассы и отжимали до содержания сухого вещества опять же приблизительно 30%. Подробности, касающиеся реактора для предварительной обработки и способа, дополнительно описаны у Ре1ег8еи е! а1. (2009).
Исходное сырье анализировали в отношении содержания углеводов в соответствии со способом, описанным у 81ш!ег е1 а1. (2005) и 81ш!ег е! а1. (2008), используя систему для ВЭЖХ Эюиех ИШта1е 3000, оснащенную колонкой Ре/ех Μоηо88асЬа^^άе Н+ от РЬеиотеиех. Образцы жидкой фракции и твердой фракции отбирали через три часа после непрерывной предварительной обработки, при этом образцы отбирали три раза в течение трех часов, чтобы удостовериться в том, что образец получали в стационарном режиме предварительной обработки. Твердые фракции анализировали в отношении содержания углеводов в соответствии со способами, описанными у 81ш!ег е! а1. (2008), с помощью системы для ВЭЖХ И11ипа1е 3000 от Эюпех. оснащенной колонкой для разделения моносахаридов Ре/ех Μоηо88асЬа^^άе Н+. Жидкие фракции анализировали в отношении содержания углеводов и продуктов разложения в соответствии со способами, описанными у 81ш1ег е! а1. (2006), с помощью системы для ВЭЖХ ИШта1е 3000 от Оюиех, оснащенной колонкой для разделения моносахаридов Ре/ех Μоηо88асЬа^^άе Н+. Продукты разложения в твердой фракции анализировали путем суспендирования твердой фракции в воде с 5 мМ серной кислоты при соотношении 1:4, а затем анализировали в соответствии со способами, описанными у
- 15 026271
81ш1ег е1 а1. (2006), с помощью системы для ВЭЖХ ИШта1е 3000 от Эюпех, оснащенной колонкой Ке/е\ МопоккасЬапбе Н+. Содержание сухого вещества и количество суспендированных твердых веществ анализировали в соответствии со способами, описанными у \Уе155 е1 а1. (2009). Устанавливали материальные балансы, как описано у Ре1ег8еп е1 а1. (2009), и определяли выходы целлюлозы и гемицеллюлозы. Также определяли количество разложившихся сахаров до 5-НМР или фурфурола и количество ацетата, высвободившегося из гемицеллюлозы в ходе предварительной обработки на кг сухого вещества биомассы, хотя потеря фурфурола в результате мгновенного испарения не учитывалась.
Жесткость процесса предварительной обработки стандартно описывают фактором жесткости, впервые разработанным Оуегепб е1 а1. (1987). Фактор жесткости, как правило, выражают в виде такой 1од величины, что
1оё(Ко)=1^ек5р((Т-ТГеГ)/14,75), где Ко является фактором жесткости, ΐ представляет собой время пребывания в минутах, Т представляет собой температуру и ТгеГ представляет собой эталонную температуру, как правило, 100°С. Фактор жесткости основывается на кинетике растворимости гемицеллюлозы, как описано у Ве1кесет1 е1 а1. (1991), .ТасоЪкеп апб \Уутап (2000) или у Ь1оуб е1 а1. (2003). Жесткость предварительной обработки, таким образом, относится к остаточному содержанию гемицеллюлозы, сохраняющемуся в твердой фракции после предварительной обработки.
Полученные и промытые твердые фракции анализировали в отношении содержания С5 в соответствии со способами, описанными у 81ш1ег е1 а1. (2008), с помощью системы для ВЭЖХ Эюпе\ иШта!е 3000, оснащенную колонкой Ке/е\ МопоккасЬагйе Н+ от РНепотепе\. Содержание ксилана в полученной и промытой твердой фракции, как описано выше, находится в линейной зависимости от фактора жесткости для мягких лигноцеллюлозных биомасс, таких как, например, пшеничная солома, кукурузная солома или ЕРВ, при предварительной обработке посредством гидротермического аутогидролиза. Определение жесткости в виде содержания ксилана в полученной и промытой твердой фракции, как описано выше, является взаимозаменяемым между условиями предварительной обработки. Ксилановое число представляет собой установленное содержание ксилана в промытых твердых фракциях, которое включает некоторую долю растворимого материала. Зависимость ксиланового числа от 1од(Ко) жесткости предварительной обработки показана на фиг. 1 для пшеничной соломы, кукурузной соломы, тростниковосахарной багассы и пустых пальмовых плодовых гроздей, являющихся отходами производства пальмового масла.
Показано, что имеет место четкая, отрицательная линейная корреляция между ксилановым числом и жесткостью предварительной обработки для каждого из видов исходного сырья на основе биомассы, предварительно обработанных посредством одностадийного аутогидролиза.
Пример 2. Выход С5 в зависимости от жесткости предварительной обработки.
Исходное сырье на основе биомассы предварительно обрабатывали и характеризовали образцы, как описано в примере 1. На фиг. 2 показаны выходы С5 (ксилоза + арабиноза) в зависимости от ксиланового числа для экспериментов, в которых пшеничную солому предварительно обрабатывали посредством аутогидролиза. Выходы С5 показаны в виде нерастворимых в воде твердых веществ (\νΐδ)„ растворимых в воде твердых веществ (\νδδ) и общего выхода. Показано, что выход С5 в виде как нерастворимых в воде, так и растворимых в воде твердых веществ повышается, поскольку повышается ксилановое число. В связи с тем что ксилановое число повышается на 10%, выход С5 в виде растворимых в воде твердых веществ уменьшается, тогда как выход С5 в виде нерастворимых в воде веществ продолжает повышаться.
Перед предварительной обработкой содержание гемицеллюлозы на основе сухого вещества в тестируемой пшеничной соломе составляло приблизительно 27%. На фиг. 3 показан общий выход С5 после предварительной обработки в зависимости от ксиланового числа для пшеничной соломы, кукурузной соломы, тростниково-сахарной багассы и ЕРВ, предварительно обработанных посредством аутогидролиза. Перед предварительной обработкой типичные разновидности тестируемых кукурузной соломы, тростниково-сахарной багассы и ЕРВ содержали приблизительно 25, 19 и 23% соответственно, С5 на основе сухого вещества. Показано, что для всех видов исходного сырья общий выход С5 после предварительной обработки находился в зависимости от жесткости предварительной обработки, как определили по ксилановому числу.
Показано, что 90% от количества С5, полученного после предварительной обработки можно полностью гидролизовать до С5-мономеров, при этом конечный выход С5-мономеров в 60% после ферментативного гидролиза можно ожидать в том случае, если жесткость предварительной обработки характеризуется получением ксиланового числа 10% или выше.
Пример 3. Образование продуктов разложения, которые ингибируют ферменты и рост дрожжей, в зависимости от жесткости предварительной обработки.
Исходное сырье на основе биомассы предварительно обрабатывали и характеризовали образцы, как описано в примере 1. На фиг. 4 показана зависимость высвобождения уксусной кислоты и образование фурфурола и 5-гидрокси-метил-фурфурола (5-НМР) в зависимости от ксиланового числа для экспериментов, в которых пшеничную солому предварительно обрабатывали посредством одностадийного аутогидролиза. Показано, что образование данных продуктов разложения, которые, как хорошо известно,
- 16 026271 ингибируют ферментирующие дрожжи, и которые в ряде случаев также ингибируют ферменты целлюлазы, характеризуется экспоненциальным ростом при ксилановых числах ниже 10%. При ксилановом числе 10% и выше уровни фурфурола и уксусной кислоты находятся в пределах, которые обеспечивают ферментацию предварительно обработанной биомассы без необходимости в этапе нейтрализации. В отношении уксусной кислоты ее уровни дополнительно повышаются при ферментативном гидролизе биомассы, предварительно обработанной до ксиланового числа 10% и выше, фактически, как правило, до уровней, которые хорошо переносятся дрожжами, модифицированными с тем, чтобы усваивать как С5-, так и С6-сахара.
Пример 4. Ингибирование ферментов целлюлаз под влиянием материала, сохраняющегося в твердой фракции, в зависимости от %ΌΜ в твердой фракции.
Эксперименты проводили в 6-камерном реакторе со свободным падением реагентов, работающем по принципу 6-камерного реактора, описание и использование которого приведено в νΟ 2006/056838. 6камерный реактор для гидролиза сконструировали с тем, чтобы выполнять эксперименты по ожижению и гидролизу при концентрации твердого вещества выше 20% ΌΜ. Реактор состоит из горизонтально размещенной емкости, разделенной на 6 отдельных камер, каждая шириной 24 см и высотой 50 см. В каждой камере для смешивания/взбалтывания используется горизонтально вращающийся вал, оснащенный тремя лопастями. Мотор мощностью 1,1 кВт используется в качестве привода и скорость вращения устанавливают в диапазоне от 2,5 до 16,5 об/мин. Направление вращения программируют для изменения вращения каждую вторую минуту по часовой стрелке и против часовой стрелки. Заполненная водой нагревательная рубашка, расположенная снаружи, позволяет контролировать температуру до 80°С.
В экспериментах использовали пшеничную солому, предварительно обработанную посредством одностадийного аутогидролиза. Биомассу увлажняли до содержания ΌΜ >35% и предварительно обрабатывали при рН >4,0 посредством пара до ксиланового числа 10,5%. Предварительную обработку проводили на опытной установке 1иЫсои в Шерребеке, Дания. Данную биомассу загружали в реактор для предварительной обработки с помощью шлюзовой системы и предварительно обработанную биомассу удаляли из реактора с помощью шлюзовой системы. В ряде случаев предварительно обработанную биомассу подвергали разделению на твердую/жидкую фракции с помощью шнекового пресса, получая жидкую фракцию и твердую фракцию. В твердой фракции содержание ΌΜ составляло приблизительно 30%, имея в своем составе большую часть исходной целлюлозы и лигнина, часть гемицеллюлозы и всего приблизительно 25% растворенных твердых веществ.
Камеры 6-камерного реактора заполняли либо общей предварительно обработанной биомассой, содержащей все растворенные и нерастворенные твердые вещества, или отжимали твердую фракцию, содержащую приблизительно 25% от общего содержания растворенных твердых веществ. Содержание сухого вещества доводили до 19% ΌΜ. Предварительно обработанную биомассу далее гидролизовали при 50°С и рН от 5,0 до 5,3 с помощью 0,08 мл СТес2™ от Шуо/утек/г глюкана или 0,2-0,3 мл Ассейетаке ТРЮ™ от ЭироШ. Сеиеисот/г глюкана. Такие уровни дозирования данных доступных на рынке препаратов на основе целлюлаз, оптимизированных для преобразования лигноцеллюлозной биомассы, абсолютно соответствовали диапазону, рекомендованному производителями. Эксперименты по ферментативному гидролизу проводили в течение 96 ч при скорости перемешивания 6 об/мин.
На фиг. 5 показано преобразование целлюлозы после ферментативного гидролиза в данных условиях в зависимости от % растворенных твердых веществ, удаленных до ферментативного гидролиза. Показано, что удаление 75% растворенных твердых веществ при данных уровнях дозирования улучшает преобразование целлюлозы на 10-20% в абсолютных величинах. Таким образом, предпочтительным является отжим твердой фракции до содержания ΌΜ по меньшей мере 40% или снижение иным способом содержания растворенных твердых веществ на по меньшей мере 50% перед ферментативным гидролизом, поскольку это обеспечит улучшенную активность фермента.
Пример 5. Содержание сахаров и гидролиз жидкой фракции биомассы, предварительно обработанной до ксиланового числа >10%.
Пшеничную солому, кукурузную солому и тростниково-сахарную багассу предварительно обрабатывали до ксиланового числа 11,5% (νδ), 12,3% (8СВ) и 15,5% (С8) и подвергали разделению на твердую/жидкую фракции для получения жидкой фракции и твердой фракции, как описано в примере 5. Жидкие фракции анализировали в отношении содержания углеводов и продуктов разложения в соответствии со способами, описанными у (§1ийет, Натек е1 а1. 2005), с помощью системы для ВЭЖХ Эюиех иШта!е 3000, оснащенной колонкой Ке/ех Μоηо5ассЬа^^άе. В табл. 2 показано содержание сахаров в жидких фракциях в виде процента содержания ΌΜ, разделенного на категории олигомерной и мономерной глюкозы/глюкана, ксилозы/ксилана и арабинозы/арабинана. Показано, что несмотря на присутствие некоторого количества глюкозы как в мономерной, так и в олигомерной форме, основную часть количества сахаров составляет олигомерный ксилан. Отмечают отличие в преобладании ксилановых олигомеров в жидкой фракции, полученной с помощью аутогидролиза, в сравнении с жидкой фракцией, полученной с помощью предварительной обработки разбавленной кислотой. В биомассе, предварительно обработанной посредством предварительной гидротермической обработки с помощью разбавленной ки- 17 026271 слоты, данную жидкую фракцию, как правило, гидролизуют до составных мономерных компонентов путем воздействия кислым катализатором.
Таблица 2. Содержание сахаров в жидких фракциях в биомассе, предварительно обработанной до ксиланового числа >10%
| Олигоме | Мономе | Олигоме | Мономе |
| рный | рная | рный | рная |
Олигоме Мономе Дру рный рная гое
Жидкую фракцию из предварительно обработанной пшеничной соломы дополнительно характеризовали посредством ВЭЖХ анализа с помощью колонки ТНегто §с1епййс Эюпех ΟαΓόοΡαοΤΜ РА200, используя модульную хроматографическую систему Эюпех 1С8-5000. Анализируемый материал разделяли в условиях градиента МаОН/ЫаОАс и определяли посредством интегрированного и импульсного амперометрического детектирования (ΙΡΑΌ) с использованием золотого электрода. На фиг. 6 показана ВЭЖХ-хроматограмма, в которой профиль элюирования для стандартов ксилобиозы (Х2), ксилотриозы (Х3), ксилотетраозы (ХД, ксилопентаозы (Х5) и ксилогексаозы (Х6) получен путем наложения верхней кривой и нижней кривой, в которой показан профиль элюирования жидкой фракции. Показано, что жидкая фракция аутогидролизованной биомассы содержит смесь, включающую малое количество мономера ксилозы и относительно большие количества ксилобиозы (Х2), ксилотриозы (Х3), ксилотетраозы (Х4), ксилопентаозы (Х5) и ксилозгексаозы (Х6) вместе с другими материалами.
Пример 6. Ферментативный гидролиз твердой фракции и добавление жидкой фракции после гидролиза волокон биомассы, предварительно обработанной до ксиланового числа >10% и отжатой до >40% ΌΜ с последующим постгидролизом.
Эксперименты проводили в 6-камерном реакторе со свободным падением реагентов, как описано в примере 4.
В экспериментах использовали пшеничную солому, кукурузную солому или тростниково-сахарную багассу, предварительно обработанные посредством одностадийного аутогидролиза до ксиланового числа в диапазоне от 11,5 до 15,6%. Биомассу резали и увлажняли до содержания ΌΜ >35% и предварительно обрабатывали паром при 170-190°С в течение 12 мин. Данную предварительную обработку проводили в экспериментальной установке 1пЫсоп в Шерребеке, Дания. Предварительно обработанную биомассу подвергали разделению на твердую/жидкую фракции с помощью шнекового пресса для получения твердой фракции с содержанием >40% ΌΜ.
Камеры 6-камерного реактора заполняли приблизительно 10 кг отжатой предварительно обработанной биомассы и посредством добавления воды доводили содержание ΌΜ до 19-22%. Данную предварительно обработанную биомассу гидролизовали при 50°С и рН от 5,0 до 5,3, используя АССЕЬЬЕКАБЕ ТЫО™ от ΟΕΝΕΝί'.ΌΡ-ΟιιΡΟΝΤ. Скорость смешивания составляла 6 об/мин.
Эксперименты с гидролизом проводили в течение 96 ч, затем добавляли жидкую фракцию, отделенную от твердой фракции отжиманием после предварительной обработки, и проводили постгидролиз в течение 48 ч при 50°С и рН от 5,0 до 5,3.
Ежедневно отбирали образцы для исследования в ВЭЖХ преобразования целлюлозы и гемицеллюлозы и анализа на содержание глюкозы, ксилозы и арабинозы с помощью системы для ВЭЖХ Эюпех и11ппа1е 3000, оснащенной колонкой Ее/ех Μοηο5ассЬа^^άе, путем количественной оценки с использованием внешнего стандарта.
На фиг. 7 показаны данные гидролиза в отношении преобразования гемицеллюлозы с добавлением жидкой фракции после 96-часового гидролиза твердой фракции при использовании тростниковосахарной багассы, предварительно обработанной до ксиланового числа 12,3% и гидролизованной с помощью 0,3 мл АссеИегаке Тпо™ (Оепепсог) на грамм глюкана. Показан типичный профиль гидролиза. Выход С5-мономеров выражен в виде процента от теоретического выхода материала, присутствующего в реакции гидролиза. Основная часть гемицеллюлозы в твердой фракции конвертировалась в мономерные сахара в течение первых 24 ч гидролиза твердой фракции. Добавление жидкой фракции после 96 ч повышало теоретический потенциальный выход, что объясняет падение преобразования С5, наблюдаемое лишь после добавления жидкой фракции. В пределах первых 24 ч большая часть С5 из жидкой фракции
- 18 026271 превращается в мономеры. Сравнивая преобразование С5 непосредственно перед добавлением жидкой фракции с моментом завершения гидролиза, можно на основании расчета получить 90% преобразование С5 в жидкой фракции при использовании тростниково-сахарной багассы в данных условиях.
В табл. 3 показаны данные гидролиза для различных биомасс, предварительно обработанных в различных условиях и гидролизованных путем использования различных уровней дозирования доступного на рынке препарата на основе целлюлаз ЛссеИегазе Тпо™ (Оеиеисог), оптимизированного для преобразования лигноцеллюлозной биомассы. Все уровни дозирования ферментов использовали в диапазоне, рекомендованном производителем. Показано, что при использовании одностадийного аутогидролиза и ферментативного гидролиза с отводом С5 и постгидролизом можно достичь выходов С5-мономеров 60% или более с использованием доз, рекомендованных производителем доступных на рынке препаратов на основе целлюлаз, оптимизированных для преобразования лигноцеллюлозной биомассы, достигая одновременно преобразования целлюлозы 60% или более.
Таблица 3. Выходы в результате гидролиза при использовании одностадийного аутогидролиза в условиях очень низкой жесткости с отводом С5 и постгидролизом \\8 8СВ 8СВ С8 С8 ЕГВ
| Сухое вещество после замачивания [вес. %] | 40% | 39% | 39% | 40% | 40% | 39% |
| Время пребывания [мин] | 12,0 | 12,0 | 12,0 | 12,0 | 12,0 | 12,0 |
| Температура [°С] | 183,0 | 182,7 | 182,7 | 174,5 | 174,5 | 185,2 |
| Жесткость предварительной обработки [1о§Ко] | 3,52 | 3,51 | 3,51 | 3,27 | 3,27 | 3,58 |
| Выход С5 в результате предварительной обработки [%] | 74% | 87% | 87% | 88% | 88% | 84% |
| Ксилановое число | 11,5% | 12,3% | 12,3% | 15,6% | 15,6% | 15,5% |
| Дозирование ферментов [мл Ас. ТКЮ/г глюкан] | 0,2 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,2 | 0,4 |
| % Т8 при гидролизе волокон | 22% | 22% | 22% | 19% | 22% | 22% |
| Преобразование целлюлозы после гидролиза(96 ч) | 78% | 64% | 66% | 68% | 58% | 69% |
| Преобразование гемицеллюлозы (выход С5) после гидролиза (96 ч) | 80% | 73% | 73% | 61% | 61% | 75% |
| % Т8 при втором гидролизе | 18% | 17% | 17% | 16% | 18% | 18 |
| Преобразование целлюлозы после постгидролиза (144 ч) | 78% | 65% | 67% | 67% | 61% | 72% |
| Преобразование гемицеллюлозы (выход С5) после постгидролиза (144 ч) | 90% | 79% | 78% | 71% | 68% | 83% |
| Общее преобразование целлюлозы | 78% | 65% | 67% | 67% | 61% | 72% |
| Общий выход С5-мономеров | 67% | 69% | 68% | 63% | 60% | 70% |
- 19 026271
Пример 7. Коферментация в этанол С5- и С6-сахаров в объединенном гидролизате с помощью модифицированных дрожжей.
В качестве примера использования гидролизата, образующегося из мягкой лигноцеллюлозной биомассы (в данном случае пшеничной соломы), полученной посредством предварительной обработки одностадийным аутогидролизом до ксиланового числа >10%, на фиг. 8 показаны данные для ферментации, проведенной без нейтрализации или каких-либо других этапов обработки перед ферментацией с ГМОдрожжами, способными превращать как С5-, так и С6-сахара (штамм У1 от ΤΕΚΚΑΝΟΕ™). Перед ферментацией с помощью пеллет ΚΟΗ гидролизат доводили до рН 5,5 и дополняли 3 г/л мочевины. Ферментацию проводили в виде периодической ферментации. Исходная концентрация клеток в реакторе составляла 0,75 г/л по сухой массе клеток. Ферментации проводили при контролируемом рН 5,5, используя автоматизированное добавление 10% ΝΗ3. Температуру поддерживали на уровне 30°С и скорость перемешивания составляла 300 об/мин. Показано, что глюкоза и ксилоза легко усваиваются и с легкостью образуется этанол, несмотря на присутствие уксусной кислоты, фурфурола и других соединений, которые, как правило, демонстрируют ингибирующую активность при более высоких уровнях жесткости предварительной обработки.
Пример 8. Экспериментальное определение уровней активности коммерческих препаратов на основе целлюлаз.
Коммерческие препараты АССЕЬЬЕКАБЕ ТКЮ ™ от ΟΕΝΕΝΟΟΚ™ и СЕЬЬ1С СТЕС2™ и СЕЬЫС СТЕС3™ от NΟVΟΖΥМΕ§™ разбавляли так, чтобы концентрации белков приблизительно являлись эквивалентными таковым в образцах тестируемых препаратов. Добавляли эквивалентные объемы разбавленных препаратов на основе ферментов и анализы проводили в двух или трех повторностях.
Анализ СВН1 (экзоцеллюлазной) активности проводили в 50 мМ буфере NаΟΑС при рН 5,25°С, в течение 25 мин. Активность определяли в трех повторностях по последующему высвобождению с постоянной скоростью 4-метилумбеллиферона (поглощение: 347 нм) в модельном субстрате 4-метилумбеллиферил-в-целлобиозида. Единицей активности являлся 1 мкмоль эквивалента МеИшЬ/мин. Концентрации белков составляли 0,16, 0,14, 0,17 мг/мл соответственно для анализов СТЕС3, АСТпо и СТЕС2. Концентрация субстрата составляла 0,5 мг/мл.
Анализ эндо-1,4-в-глюканазной активности проводили в 50 мМ буфере №ЮАС’. рН 5, 50°С, в течение 60 мин. Активность определяли в трех повторностях по последующему изменению поглощения, ассоциированного с образованием восстанавливающих концов в модельном субстрате Ауюе1 РН-101. Единицей активности являлся 1 мкмоль эквивалента глюкозы/мин. Концентрации белков составляли 0,80, 0,67, 0,79 мг/мл соответственно для анализов СТЕС3, АСТпо и СТЕС2. Концентрация субстрата составляла 80 мг/мл.
Анализ -β-глюкозидазной активности проводили в 50 мМ буфере ΝαΟΑΟ рН 5, 50°С, в течение 20 мин. Активность определяли в трех повторностях по последующему изменению поглощения, ассоциированного с высвобождением глюкозы в модельном субстрате целлобиозы. Единицей активности являлись 2 мкмоля глюкозы/мин. Концентрации белков составляли 0,1, 0,12, 0,12 мг/мл соответственно для анализов СТЕС3, АСТпо и СТЕС2. Концентрация субстрата составляла 1,7 мг/мл.
Анализ эндо-1,4-в-ксиланазной активности проводили в 50 мМ буфере ΝαΟΑΟ рН 5, 50°С, в течение 60 мин. Активность определяли в трех повторностях по последующему изменению поглощения, ассоциированному с образованием восстанавливающих концов в модельном субстрате арабиноксилана, экстрагируемого водой. Единицей активности являлся 1 мкмоль эквивалента глюкозы/мин. Концентрации белков составляли 1,12, 0,97, 1,12 мг/мл соответственно для анализов СТЕС3, АСТпо и СТЕС2. Концентрация субстрата составляла 10 мг/мл.
Анализ β-ксилозидазной активности проводили в 50 мМ буфере ΝαΟΑΟ рН 5, 50°С, в течение 60 мин. Активность определяли в двух повторностях по последующему высвобождению ксилозы, ассоциированной с гидролизом модельного субстрата арабиноксилана, экстрагируемого водой. Единицей активности являлся 1 мкмоль ксилозы/мин. Концентрации белков составляли 1,12, 0,97, 1,12 мг/мл соответственно для анализов СТЕС3, АСТпо и СТЕС2. Концентрация субстрата составляла 10 мг/мл.
Анализ β-Ь-арабинофуранозидазной активности проводили в 50 мМ буфере ΝΟΑΟ рН 5, 50°С, в течение 60 мин. Активность определяли в трех повторностях по последующему высвобождению арабиноазы, ассоциированной с гидролизом модельного субстрата арабиноксилана, экстрагируемого водой. Единицей активности являлся 1 мкмоль арабинозы/мин. Концентрации белков составляли 1,12, 0,97, 1,12 мг/мл соответственно для анализов СТЕС3, АСТпо и СТЕС2. Концентрация субстрата составляла 10 мг/мл.
Анализ активности амилоглюкозидазы (АМО) проводили в 50 мМ буфере NаΟΑС, рН 5, 50°С, в течение 80 мин. Активность определяли в трех повторностях по последующему изменению поглощения, ассоциированного с высвобождением глюкозы в модельном субстрате растворимого кукурузного крахмала. Единицей активности являлся 1 мкмоль глюкозы/мин. Концентрации белков составляли 1,12, 0,97, 1,12 мг/мл соответственно для анализов СТЕС3, АСТпо и СТЕС2. Концентрация субстрата составляла 10
- 20 026271 мг/мл.
Анализ активности α-амилазы проводили в 50 мМ буфере ЫаОАС, рН 5, 50°С, в течение 60 мин. Активность определяли в трех повторностях по последующему изменению поглощения, ассоциированного с образованием восстанавливающих концов в модельном субстрате растворимого кукурузного крахмала. Единицей активности являлся 1 мкмоль эквивалента глюкозы/мин. Концентрации белков составляли 1,12, 0,97, 1,12 мг/мл соответственно для анализов СТЕС3, АСТпо и СТЕС2. Концентрация субстрата составляла 10 мг/мл.
Анализ ацетилксиланэстеразной активности проводили в 100 мМ сукцинатном буфере, рН 5, 25°С, в течение 25 мин. Активность определяли в трех повторностях с последующим высвобождением с постоянной скоростью 4-нитрофенила (поглощение: 410 нм) в модельном субстрате 4,4нитрофенилацетата. Единицей активности являлся 1 мкмоль эквивалента ρΝΡ/мин. Концентрации белков составляли 0,48, 0,42, 0,51 мг/мл соответственно для анализов СТЕС3, АСТпо и СТЕС2. Концентрация субстрата составляла 10 мг/мл.
Результаты определения активности показаны в табл. 1.
Настоящие варианты осуществления и примеры приведены лишь с целью описания и не предназначаются для ограничения объема формулы изобретения.
Ссылочный материал
АдЬог, V. е! а1. Вютакк рге1геа1тей: Рипбатеп!а1к !оуагб аррНса!юп, Вю1ес1то1оду Абуапсек (2011), 29:675.
АМга, Р. е! а1. Рге!геа1теп! 1есЬио1од1е8 Рог ап еГййеп! Ьюе1Напо1 ргобисйоп ргосекк Ьакеб оп еп/утаПс Йубго1ук1к: А теу1еу, Вюгекоигсе ТесЬио1о§у (2010), 101:4851.
ВаЬоикат, В. е! а1. Орйт1кайоп оГ бПйе-айб рге1теа!теп! сопб1Йопк Гог епИапсетей кидаг гесоуегу апб еп/утаПс ИубгоНЫк оГ уйеа! к!гау, Вюкук1етк Епдшеейпд III (2012), 166.
Вапедее, С., Саг, 8., Зсои-Спид, I., ВоггиксН, М., апб \Уа1Юп, Ό., Кар1б орйтйайоп оГ еп/уте т1х1игек Гог бесопкйисйоп оГ б1уетке рге!геа!теп1/Ьютакк Геебк!оск сотЬтайопк, Вю1есЬпо1оду Гог Вю1ие1к (2010), 3:22.
Ве1касет1, К., АЬа1/од1ои, Ν., Оуегепб, К.Р., СНогпеЕ Е., РИепотепо1од1са1 К1пе11ск оГ Сотр1ех 8ук1етк: МесйаЫкйс Сопыбеайопк ш 1Не 8о1иЫП/аПоп оГ Нетюе11и1окек Го11оушд Ациеоик/81еат ТгеаПпепк. Ыб. Епд. С1ет. гек. (1991), 30, 2416-2425.
ВегЦда, М. е! а1. АгаЬшоке апб ху1оке Геттеп!айоп Ьу тесотЫпап! 8ассЬаготусек сегеу1К1ае ехргеккшд а Гипда1 реп!оке иПП/аПоп раЫуау, МюгоЫа1 Се11 РасЮпек (2009), 8:40.
ВШатб, Н., Рата]., А., Реттена, Ν., Метц 8., апб Не1кк-В1апцие1, 8., Орйтйайоп оГ а куп!йейс т1х!иге сотрокеб оГ та.)ог ТпсИобегта гекке1 еп/утек Гог !1е Нубго1ук1к оГ к!еат-ехр1обеб уйеа! к!гау, Вю1ес1то1оду Гог ВюГие1к (2012), 5:9.
СЬеп, Υ. е! а1. Ху1оке апб се11и1оке Ггасйопайоп Ггот согпсоЬ уйй !Ьгее ббТегеп! к!га!ед1ек апб керага!е Геттейайоп оГ !1ет !о ПоеНатС, Вюгекоигсе ТесЬпо1оду (2010), 101:6994.
СЬипд, Υ. е! а1. Еп/утаПс 8ассЬапйса1юп апб Регтейабоп оГ Ху1оке-ОрПпи/еб ОПйе Ас1б-Тгеа!еб ^^диосе11и1ок^ск, АррНеб ВюсЬетййу апб Вю1ес1то1оду (2005), 121-124:947.
О1а/, М. е! а1. Нубго1Ьегта1 рге1теа!тей оГ гарекееб к!гау, Вюгекоигсе Тес1то1оду (2010) 101:2428.
О|упе, С. е! а1. ТЬе 3-бппепкюпа1 сгук!а1-к!гис!иге оГ !Ье са!а1уйс соге оГ се11оЬюЬубто1аке-1 Ггот ТпсИобегта геекец 8с1епсе (1994), 265:524.
Оодайк, I. е! а1. Нубго!Ьегта1 ргосеккшд апб еп/утаПс Ьубго1ук1к оГ когдЬит Ьадакке Гог ГегтейаЫе сагЬоЬубга!ек ргобисйоп, Вюгекоигсе Тес1то1оду (2009), 100:6543.
Онтон С. е! а1. Ргодгекк апб Гйиге ргокрес!к Гог рейоке-кресШс Ыоса1а1ук!к ш Ь|огеПп1пд, Ргосекк Вюсйетййу (2012) 47:346.
Рагге11, Е. е! а1. ЕίНаио1 сап соййЬйе !о епегду апб епу|гоптейа1 доа1к, 8с1епсе (2006), 311:506.
СЬокЬ, А. е! а1. Сепоте-8са1е Сопкециепсек оГ СоГас!ог Ва1апстд ш Епдшеегеб Реп!оке Ийй/айоп РаЫуаук ш 8ассЬаготусек сегеуйхае, РЬо8 О№ (2011), 6:11
Сшо, Р. е! а1., Нетюе11и1окек Гог Гие1 е!Ьапо1: А геу1еу, Вюгекоигсе Тес1то1оду (2010), 101:4775.
Ни, С. е! а1. 81тиНапеоик иПП/аПоп оГ д1исоке апб ху1оке Гог Пр|б ргобисйоп Ьу ТпсЬокрогоп си!апеит, Вю1ес1то1оду апб Вю1ие1к (2011) 4:25.
НитЫгб, Ό. е! а1. Ргосекк Оеыдп апб Есопотю Гог ВюсЬетюа1 Сопуегкюп оГ Ыдпосе11и1окю Вютакк !о ЕЫапоГ ОПйе-Ааб Рге1геа!теп! апб Еп/утаПс Нубго1укй оГ Согп 8!оуег ТесЬтса1 Керог! ΝΚΡΕ/ТР5100-47764 Мау 2011.
НитЫгб, Ό. е! а1. Есопотю Пирай оГ То!а1 8оПбк Ьоабшд оп Еп/утаПс Нубго1укй оГ Ойи!е Ааб Рге1геа!еб Согп 8!оует, Вю1ес1то1оду Ргодгекк (2010) 26:1245.
1асоЬкеп, 8. е! а1. Ху1оке Мопотег апб ОПдотег Υ^е1бк Гог ипса1а1у/еб Нубго1укй оГ 8идагсапе Вадакке Нетюе11и1оке а! Vа^у^пд 8оПбк Сопсейгайоп, Ыб. Епд. СНет. Кек. (2002) 41:1454.
1асоЬкеп, 8.Е., ХУутан С.Е., Се11и1оке апб Нетюе11и1оке Нубго1укй Мобе1к Гог АррПсаПоп !о Сиггеп! апб №ус1 Рге!геа!теп! Ргосеккек. АррНеб Вюсйетййу апб Вю1ес1то1оду (2000), 84-86, 81-96.
1еопд, Т. е! а1. ОрЫй/тд Оййе-Ааб Рге1геа!теп! оГ Карекееб 8!гау Гог ЕхИасПоп оГ Нетюеййоке, Арр1 Вюсйет Вю1ес1то1 (2010) 161:22.
- 21 026271 йп. М. е! а1. Туо-8!е𠧧СР !о сопуеП АРЕХ-!геа!ей 8УЙсНдга88 !о е!Напо1 И8шд соттегс1а1 еп/утез апй §ассЬаготусе8 сегеу181ае 424Α(ΕΝΗ-δΤ), Вюге8оигсе ТесНпо1оду (2010) 101:8171.
•ТоДта, Т. е! а1. 8идаг !гаи8ройег8 т еГйаеп! иНП/аНоп оГ иихей 8идаг 8иЪ8йа!е8: сиггеп! кпоу1ейде апй оийоок, АррНей М1сгоЫо1оду апй Вю!есНпо1оду (2010) 85:471.
К1т, 1. е! а1. Туо-8!аде рге!геа!теп! оГ псе 8!гау И8тд ациеои8 аттоша апй ййи!е аай, Вюге8оигсе ТесНпо1оду (2011) 102:8992.
К1т, К. е! а1. Сопйпиои8 Соип!егсштеп! Ех1гасйоп оГ Нет1се11и1о8е Ггот Рге!геа!ей \оой Ке81йие8, АррНей ВюсНет18!гу апй Вю!есНпо1оду (2001) 91-93:253.
КНпке, Н. е! а1. ГпЫЫйоп оГ е1Напо1-ргойисшд уеа8! апй Ъас!ейа Ъу йедгайайоп ргойис!8 ргойисей йигшд рге!геа!теп! оГ Ыота88, Арр1. М1сгоЪю1. Вю!есНпо1. (2004)66:10.
Кпий8еп, Ν. е! а1. Ро881ЪШйе8 апй еуа1иаНоп оГ 8!гау рге!геа!теп!, 10ιΗ еигореап Ыота88 сопГегепсе ш АНг/Ьигд ш 1998, Вюта88 Гог Епегду апй 1пйи8Ну, р. 224-228.
Ко1Най и., апй Ьее, Υ., ГпЫЫНоп еГГес!8 оГ ййи!е аай рге-Нуйго1у8а!е оГ сот 8!оуег оп епгутайс Нуйго1у818 оГ 8о1ка йос, Аррйей. ВюсНет. Вю!есЬпо1. (2011) 165:1391.
КЙ8!еп8еп, 1., Ре1Ъу, С., апй 1огдеп8еп, Н., ОеЮгтййпд у1е1й8 ш Н1дН 8ойй8 еп/утайс Нуйго1у818 оГ Ыота88, Арр1. ВюсНет. Вю!есНпо. (2009), 156:557.
КиНай, К. е! а1. Вюе!Напо1 ргойисйоп Ггот реп!о8е 8идаг8: Сиггеп! 8!а!и8 апй Ги!иге рго8рес!8, КепеуаЪ1е апй 5>и81атаЫе Епегду Ре\ае\У8 (2011) 15:4950.
Кийап, .1. е! а1. 'ΈΙΟ^ΝνΕΚδΙΟΝ ОР 11Н\ПСН1.1.и.САН НΥ^КΟ^ΥδΑΤЕ ОР 5\\ТЙТ 8ОКСНИМ ВАСА88Е ТО ЕТНАХ'ОЕ ВΥ υδΙΝΟ Р1СН1А δΉΡΓΠδ ΝΟΜ 3497 АЫЭ ^ЕВΑКΥΟΜΥСЕδ НАЖЕ№1 δΡ., Вюге8оигсе8 (2010) 5:2404.
Ьаг8еп, 1. е! а1. ТНе ΙΕυδ Ргосе88 - Р1дпосе11и1о81с Вюе!Напо1 С1о8е !о а Соттегаа1 Кеа1Ну, СНет. Епд. ТесНпо1. (2008) 5:765.
Ьее, 1. е! а1. Аи!оНуйго1у818 рге!геа!теп! оГ Соа8!а1 Вегтийа дга88 Гог шсгеа8ей еп/уте Нуйго1у818, Вюге8оигсе ТесНпо1оду (2009) 100:6434.
Ьее, 1. е! а1. Кесеп! йеуе1ортеп!8 оГ кеу !есНпо1од1е8 оп се11и1о81с е!Напо1 ргоисйоп, 1оигпа1 оГ δ^πНПс & 1пйи8!йа1 Ке8еагсН (2008) 67:865.
Ьее, 1. е! а1. Ке\ае\у агйс1е Вю1одюа1 сопуетюп оГ Ндпосе11и1о81с Ъюта88 !о е!Напо1, 1оита1 оГ Вю!есНпо1оду (1997) 56:1.
ЬеНН, Н. апй \Нй1акег, К. Рйтагу ргойисйуйу оГ !Не Ъю8рНеге. δр^^пде^, Вегйп. 1975. Р. 205-206.
Ь1оуй, Т., апй \утап, С. АррНсайоп оГ а Оеро1утеп/а1юп Мойе1 Гог Ргейкйпд ТНегтосНет1са1 Нуйго1у818 оГ Нетюе11и1о8е. АррНей ВюсНет18йу апй Вю!есНпо1оду (2003), 105-108, 53-67.
Ьи, X. е! а1. ОрНпй/аНоп оГ Н^О4-са1а1у/ей Нуйго!Негта1 рге!геа!теп! оГ гаре8еей 81га\у Гог Ъюсопуег81оп !о е!Напо1: Роси8шд оп рге!геа!теп! а! ЫдН 8оНй8 соп!еп!, Вюге8оигсе ТесНпо1оду (2009) 100:3048.
МайНауап, А. е! а1. Вюсопуетюп оГ Ндпосе11и1о8е-йейуей 8идаг8 !о е!Напо1 Ъу епдшеегей δассНа^отусе8 сегеу181ае, Сг1Йса1 Ке\ае\У8 ш Вю!есНпо1оду (2012) 32:22.
Майте/, Ό. е! а1. Оепоте 8ециепсшд апй апа1у818 оГ !Не Ъюта88-йедгайшд Гипди8 ТйсНойегта гее8еГ' №11иге Вю!есНпо1оду (2008), 26:553.
Ма!8И8Ыка, А. е! а1. Е!Напо1 ргойисНоп Ггот ху1о8е т епдшеегей δассНа^отусе8 сегеу181ае 8!гаш8: сиггеп! 8!а!е апй рег8ресНуе8, АррНей М1сгоЪю1оду апй Вю!есНпо1оду (2009) 84:37.
Ме8а, Ь. е! а1. СотраЙ8оп оГ ргосе88 соийдигайоп8 Гог е!Напо1 ргойисНоп Ггот !уо-8!ер рге!геа!ей 8идагсапе Ъада88е, СНетюа1 Епдшеейпд 1оита1 (2011) 175:185.
Мопауай, δ. е! а1. ТНе шйиепсе оГ 8оНй/Нцшй 8ерагайоп !есНтцие8 оп !Не 8идаг у1е1й ш !уо-8!ер ййи!е аай Нуйго1у818 оГ 8ойуоой Го11оуей Ъу еп/утаНс Нуйго1у818, Вю!есНпо1оду Гог ВюГией (2009) 2:6.
Ц^иета-Опа, Е., Мооге, 1., Радег8!гот, А., Рапде1, 1., \Н1а!8, \., Нидо, А., апй V^ν^е^, М., РгойНпд !Не тат се11 уа11 ро1у8ассНаййе8 оГ !оЪассо 1еауе8 И8шд ЫдН-!НгоидНри! апй Ггасйопайоп !есНтдие8, СагЪоНуйга!е Ро1утег8 (2012), 88:939.
ОНдгеп, К. е! а1. ЕVес! оГ Нетке11и1о8е апй Ндтп гетоуа1 оп еп/утаНс Нуйго1у818 оГ 8!еат ргейеа!ей сот 8!оуег, Вюге8оигсе ТесНпо1оду (2007) 98:2503.
Оуегепй, К.Р., СНоте!, Е., Ргасйопайоп оГ Ндпосе11и1о81с8 Ъу 8!еат ациеои8 ргейеа!теп!8 РННо8. Тгап8. К. δос. Ъопй. А (1987), 321, 523-536.
Ра1тцш8! Е., Н. Сгаде, Ν.ρ. Ме1папйег апй В. НаНп-Надегйа1 Маш апй ш!егасйоп еГГес!8 оГ асейс ас1й, ГшГига1, апй рНуйгохуЬеп/ою аай оп дгоУН апй е!Напо1 ргойисйуйу оГ уеа8!8. Вю!есНпо1. Вюепд. (1999) 63: 46-55.
Рар!НеоГапои8, М. е! а1. Т\\'ОАТАС.Е ΑСI^-СΑΤΑ^ΥΖЕ^ РКΑСΤIΟNΑΤIΟN ОР НЮХОСЕЕНиΙΌδΙί' ВIΟΜΑδδ ΙΝ АОиЕОЕЙ ЕТНАХ'ОЕ δΥδΤЕΜδ АТ ЬО\ ТЕМРЕКАТиКЕ^, Вюге8оигсе ТесНпо1оду (1995) 54:305.
Ре!ег8еп, М. е! а1. Орйт1/айоп оГ Нуйго!Негта1 рге!геа!теп! оГ уНеа! 8!гау Гог ргойисйоп оГ Ьюе1Напо1 а! 1оу уа!ег соп8итрйоп уННои! айййюп оГ сНеткай, Вюта88 апй Вюепегду (2009) 33:834.
Ошпд, р., Υапд, В., \утап, С, Ху1о-оНдотег8 аге 8!гопд 1пН1ЪНог8 оГ се11и1о8е Нуйго1у818 Ъу еп/уте8, Вюге8оигсе ТесНпо1оду (2010) 101:9624.
Оитд, р., апй \утап, Е., Нуйго1у818 оГ йНГегеп! сНат 1епд!Н ху1о-оНдотег8 Ъу се11и1а8е апй Нетке1- 22 026271
1и1аке еп/утек, Вюгекоигсе Тесйпо1оду (2011) 102:1359.
Кокдаагб, Ь. е! а1. Еуа1иайоп оГ т1тта1 Тпсйобегта гееке1 се11и1аке т1х!игек оп ФйегепНу рге1геа1еб Ьаг1еу к!гау киЬкйа!ек, Вю1есЬпо1. Ргод. (2007), 23:1270.
Коиушеп, 1. е! а1. 3-Фтеп81опа1 к1гис1иге оГ се11оЫойубго1аке -II Ггот Тпсйобегта геекек Заепсе (1990), 249:380.
Зайа, В. е! а1. Нет1се11и1оке Ьюсопуегкюп, Μ^с^оЬ^о1 Вю!есйпо1 (2003) 30:279.
ЗапсНе/, К. е! а1. Лтргоуеб ху1оке апб агаЬшоке ийй/айоп Ьу ап тбик1па1 гесотЬтап! Зассйаготусек сегеу181ае кйат икшд еуо1ийопагу епдшеейпд, Вю!есйпо1оду Гог ВюГиек (2010) 3:13.
Зйеп, Р. е! а1. Еуа1иа!юп оГ йетюе11и1оке гетоуа1 Ьу ху1апаке апб бейдтйсайоп оп 8НР апб 88Р Гог Ыое1йапо1 ргобисйоп уйй к!еат-рге!геа!еб киЬк!га!ек, Вюгекоигсе Тесйпо1оду (2011) 102:8945.
Зшдйата, К. е! а1. Лбуапсетеп! апб сотрагайуе ргой1ек т !йе ргобисйоп !есйпо1од1ек икшд койбк!а!е апб киЬтегдеб ГегтеШаНоп Гог т1сгоЫа1 се11и1акек, Еп/уте апб Μ^с^оЬ^а1 Тесйпо1оду (2010), 46:541.
З1ш!ег, А. е! а1. ОеЮгттайоп оГ Ехйасйуек т Вютакк, ИЗ Ыайопа1 КепеуаЬ1е Епегду ЬаЬога!огу (ЫКЕЬ), ЬаЬога!огу Апа1уйса1 Ргосебиге (ЬАР) \\йй гекие ба!е 1и1у 17, 2005, МКЕЬ/ТР-510-42619, геугееб 1апиагу 2008.
З1ш!ег, А. е! а1. ОеЮгттайоп оГ Зидагк, Вургобис!к, апб Иедгабайоп Ргобис!к т Ысцйб Ргасйоп Ргосекк Затр1ек, ИЗ Ыайопа1 КепеуаЬ1е Епегду ЬаЬога!огу (МКЕЬ), ЬаЬога!огу Апа1уйса1 Ргосебиге (ЬАР) уйй 1ккие ба!е ИесетЬег 8, 2006, МКЕЬ/ТР-510-42623, геугееб 1апиагу 2008.
З1ш!ег, А. е! а1. ОеЮгттайоп оГ З!гис!ига1 СагЬойубга!ек апб Ыдтп ш Вютакк, ИЗ Ыа!юпа1 КепеуаЬ1е Епегду ЬаЬога!огу (МКЕЬ), ЬаЬога!огу Апа1уйса1 Ргосебиге (ЬАР) уйй гекие ба!е Арп1 25, 2008, МКЕЬ/ТР-510-42618, геугееб Арп1 2008.
Зобегк!гот, I. е! а1. Туо-к!ер к!еат рге!геа!теп! оГ койуооб Ьу бйи!е Н2З04 ипргедпайоп Гог е!йапо1 ргобисйоп, Вютакк апб Вюепегду (2003) 24:475.
Зобегк!гот, I. е! а1. ЕГГес! оГ ^акйгпд оп У1е1б т Опе- апб Туо-З!ер З!еат Рге!геа!теп! оГ Зойуооб Гог Ргобисйоп оГ Е!йапо1, В1о!есйпо1. Ргод. (2004) 20:744.
Зобегк!гот, I. е! а1. Зерага!е уегкик Згтийапеоик ЗассйапПсайоп апб Регтеп!а!юп оГ Туо-З!ер З!еат Рге!геа!еб Зойуооб Гог Е!йапо1 Ргобисйоп, 1оита1 оГ \Уооб йеттейу апб Тесйпо1оду (2005) 25:187.
Тайег/абей Μ. е! а1. Рге!геа!теп! оГ ЫдпосейШокю \Уак1ек !о 1тргоуе Е!йапо1 апб Вюдак Ргобисйоп: А Кеу1еу 1п!етайопа1 1оита1 Μо1еси1а^ Заепсе (2008) 9:1621.
Тйоткеп, Μ. е! а1. Ргейттагу Кеки1!к оп ОрПпп/аПоп оГ Рйо! Зса1е Ргейеа1теп! оГ ^йеа! Зйау Икеб т Соргобисйоп оГ Вюе1йапо1 апб Е1ес!йсйу, Аррйеб Вюсйетгейу апб Вю!есйпо1оду (2006) 129-132:448.
Ут/апГ Т. е! а1., Ртдегрйпйпд Тйсйобегта гееке1 йубго1акек т а соттегаа1 се11и1аке ргерагайот Аррйеб Вюсйет. апб В1о!есйпо1. (2001), 91-93:99.
ХУейк, Ν.Ό. е! а1. А ытрййеб Μеίйоб Гог !йе Μеаки^етеп! оГ 1пко1иЬ1е Зойбк ш Рге!геа!еб Вютакк З1итек. Арр1. Вюсйет. В1о!есйпо1. (2009), 975-987:162(4).
\Уот К. е! а1. Ргасйопайоп оГ Ьаг1еу к!гау уйй бйи!е киГийс ааб Гог шргоутд йетюе11и1оке гесоуегу, Когеап 1оита1 Сйетюа1 Епдшеейпд (2012) 29:614.
Хшепек, Е. е! а1. Iий^Ь^!^оп оГ се11и1акек Ьу рйепо1к, Еп/уте апб Μ^с^оЬ^а1. Теспо1. (2010)46:170.
Ζа1б^νа^ I., А. Μайтеζ апб Ь.О. 1пдгат ”ЕГГес1к оГ ке1ес!еб а1бейубек оп !йе дгоу!й апб Гегтейайоп оГ е!йапо1одетс Ексйейсйга 25 со11. В1о!есйпо1. Вюепд. (1999) 65. 24-33.
Ζйапд, Р. е! а1.Ои!1оок Гог се11и1аке йпргоуетей: Зсгеешпд апб ке1есйоп кйа!ед1ек, Вю!есйпо1оду Абуапсек (2006), 24:452.
Claims (24)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Способ переработки лигноцеллюлозной биомассы, который включает:a) получение исходного сырья на основе мягкой лигноцеллюлозной биомассы,b) предварительную обработку исходного сырья при рН в диапазоне от 3,5 до 9,0 путем одностадийной гидротермической предварительной обработки под давлением при содержании сухого вещества по меньшей мере 35% при температурах от 160 до 200°С со временем пребывания менее 60 мин, при этом значения рН, содержания сухого вещества, температуры и времени пребывания выбирают так, чтобы получить предварительно обработанную биомассу, которая характеризуется наличием ксиланового числа 10% или выше,c) разделение предварительно обработанной биомассы на твердую фракцию и жидкую фракцию,б) гидролизование твердой фракции при содержании сухого вещества 15% или более в течение времени от 24 до 150 ч с помощью ферментативного гидролиза, катализируемого смесью ферментов, содержащей вещества с эндоглюканазной, экзоглюканазной, В-глюкозидазной, эндоксиланазной, ксилозидазной и ацетилксиланэстеразной активностями, ие) последующее смешивание отделенной жидкой фракции и гидролизованной твердой фракции после достижения преобразования глюкозы по меньшей мере 50% и дополнительное проведение постгидролиза в течение периода по меньшей мере 6 ч, при этом ксило-олигомеры в жидкой фракции разлагаются до мономеров ксилозы под действием веществ с ферментативными активностями, сохраняющихся в- 23 026271 гидролизованной твердой фракции.
- 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе ά) гидролизование твердой фракции осуществляют с введением добавочного количества воды.
- 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что одностадийную гидротермическую предварительную обработку под давлением осуществляют в виде одностадийной предварительной обработки аутогидролизом под давлением, при котором уксусная кислота, высвобождаемая в результате гидролиза гемицеллюлозы в ходе предварительной обработки, дополнительно катализирует гидролиз гемицеллюлозы.
- 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что исходное сырье представляет собой пшеничную солому, кукурузную солому, тростниково-сахарную багассу, багассу сорго сахарного или пустые фруктовые грозди.
- 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что исходное сырье замачивают в водном растворе и/или подвергают экстрагированию перед предварительной обработкой под давлением.
- 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед предварительной обработкой под давлением исходное сырье замачивают в жидкости, содержащей уксусную кислоту, из последующего этапа предварительной обработки.
- 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что волокнистую структуру исходного сырья сохраняют до такой степени, чтобы средний размер фрагментов волокна после предварительной обработки составлял >750 мкм.
- 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительную обработку под давлением проводят при давлении 10 бар или ниже.
- 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что с помощью гидроциклонной системы исходное сырье удаляют из реактора для предварительной обработки под давлением.
- 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что из реактора для предварительной обработки под давлением исходное сырье удаляют с помощью системы шлюзового типа.
- 11. Способ по п.1, отличающийся тем, что значения рН, содержания сухого вещества, температуры и времени пребывания выбирают так, чтобы получить предварительно обработанную биомассу, которая характеризуется наличием ксиланового числа 12% или выше.
- 12. Способ по п.1, отличающийся тем, что твердая фракция имеет содержание сухого вещества 40% или выше.
- 13. Способ по п.1, отличающийся тем, что выход мономеров ксилозы после постгидролиза составляет по меньшей мере 60% от теоретического максимального выхода.
- 14. Способ по п.1, отличающийся тем, что выход мономеров глюкозы после гидролиза составляет по меньшей мере 60% от теоретического максимального выхода.
- 15. Способ по п.1, отличающийся тем, что ферментативный гидролиз проводят с помощью препарата на основе целлюлаз, содержащего экзоглюканазы, эндоглюканазы, эндоксиланазы, ксилозидазы, ацетилксиланэстеразы и бета-глюкозидазы, оптимизированного для преобразования лигноцеллюлозной биомассы, который применяют при уровне дозирования ферментов в пределах, рекомендованных производителем.
- 16. Способ по п.1, отличающийся тем, что ферментативный гидролиз проводят в течение по меньшей мере 96 ч.
- 17. Способ по п.1, отличающийся тем, что ферментативный гидролиз проводят при содержании сухого вещества от 15 до 23%.
- 18. Способ по п.1, отличающийся тем, что ферментативный гидролиз проводят при содержании сухого вещества 20% или выше.
- 19. Способ по п.1, отличающийся тем, что ферментативный гидролиз проводят с применением смеси ферментов, содержащей вещества с экзоцеллюлазной активностью (ЕС 3.2.1.91), вещество с эндоцеллюлазной активностью (ЕС 3.2.1.4), вещество с В-глюкозидазной активностью (ЕС 3.2.1.21), вещество с В-1,4-эндоксиланазной активностью (ЕС 3.2.1.8) и вещество с ацетилксиланэстеразной активностью (ЕС 3.1.1.72), причем смесь ферментов дополнительно характеризуется наличием таких относительных пропорций веществ с ферментативными активностями, чтобы каждая 1 РРИ целлюлазной активности соответствовала по меньшей мере 30 ед. эндоглюканазной активности по отношению к СМС, и по меньшей мере 28 ед. бета-глюкозидазной активности по отношению к ρΝΡΟ, и по меньшей мере 50 ед. эндоксиланазной активности по отношению к АВХ.
- 20. Способ по п.19, отличающийся тем, что смесь ферментов дополнительно содержит вещество с В-1,3-ксилозидазной активностью (ЕС 3.2.1.72), вещество с В-1,4-ксилозидазной активностью (ЕС 3.2.1.37) и вещество с альфа-1,3 и/или альфа-1,5-арабинофуранозидазной активностью (ЕС 3.2.1.23).
- 21. Способ по п.1, дополнительно отличающийся тем, что объединенный С5/С6-гидролизат, полученный после постгидролиза жидкой фракции, непосредственно ферментируют в этанол с применением одного или нескольких штаммов модифицированных дрожжей.
- 22. Способ по п.1, отличающийся тем, что твердая фракция содержит нерастворимые твердые вещества с удалением более 50% связанных растворенных твердых веществ.- 24 026271
- 23. Способ по п.1, отличающийся тем, что в ходе постгидролиза по меньшей мере 85% ксилоолигомеров, присутствующих в жидкой фракции, гидролизуются до мономеров ксилозы.
- 24. Способ по п.15, отличающийся тем, что препарат на основе целлюлаз, оптимизированный для преобразования лигноцеллюлозной биомассы, дополняют одним или несколькими вспомогательными веществами с ферментативными активностями, выбранными из маннаназы, глюкуронидазы, ксиланэстеразы, амилазы, глюкуронилэстеразы и арабинофуранозидазы.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201261678130P | 2012-08-01 | 2012-08-01 | |
| DKPA201270461 | 2012-08-01 | ||
| PCT/DK2013/050256 WO2014019589A1 (en) | 2012-08-01 | 2013-08-01 | Methods of processing lignocellulosic biomass using single-stage autohydrolysis and enzymatic hydrolysis with c5 bypass and post-hydrolysis. |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201590298A1 EA201590298A1 (ru) | 2015-08-31 |
| EA026271B1 true EA026271B1 (ru) | 2017-03-31 |
| EA026271B9 EA026271B9 (ru) | 2017-07-31 |
Family
ID=59422105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201590298A EA026271B9 (ru) | 2012-08-01 | 2013-08-01 | Способы переработки лигноцеллюлозной биомассы путем применения одностадийного аутогидролиза и ферментативного гидролиза с отводом c5 и постгидролизом |
Country Status (24)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US11118203B2 (ru) |
| EP (1) | EP2880172B1 (ru) |
| JP (2) | JP2015529456A (ru) |
| KR (1) | KR20150041796A (ru) |
| CN (2) | CN104540956B (ru) |
| AP (2) | AP3964A (ru) |
| AU (2) | AU2013299022B2 (ru) |
| BR (2) | BR112015001868B1 (ru) |
| CA (2) | CA2877769A1 (ru) |
| CL (1) | CL2015000225A1 (ru) |
| CO (1) | CO7180197A2 (ru) |
| DK (1) | DK2880172T3 (ru) |
| EA (1) | EA026271B9 (ru) |
| ES (1) | ES2687688T3 (ru) |
| GT (1) | GT201500023A (ru) |
| HR (1) | HRP20181428T1 (ru) |
| HU (1) | HUE039816T2 (ru) |
| IN (1) | IN2015DN00118A (ru) |
| MX (2) | MX2015001484A (ru) |
| MY (1) | MY178574A (ru) |
| PH (1) | PH12015500080A1 (ru) |
| PL (1) | PL2880172T3 (ru) |
| WO (1) | WO2014019589A1 (ru) |
| ZA (1) | ZA201501344B (ru) |
Families Citing this family (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10689678B2 (en) | 2008-11-04 | 2020-06-23 | The Quaker Oats Company | Method and composition comprising hydrolyzed starch |
| US10980244B2 (en) | 2008-11-04 | 2021-04-20 | The Quaker Oats Company | Whole grain composition comprising hydrolyzed starch |
| BR112013024263A2 (pt) | 2011-03-21 | 2016-12-27 | Pepsico Inc | método para preparar bebidas de grãos inteiros com alto ácido rdt |
| US10092016B2 (en) | 2011-07-12 | 2018-10-09 | Pepsico, Inc. | Method of preparing an oat-containing dairy beverage |
| AU2013299022B2 (en) | 2012-08-01 | 2016-09-01 | Inbicon A/S | Methods of processing lignocellulosic biomass using single-stage autohydrolysis and enzymatic hydrolysis with C5 bypass and post-hydrolysis. |
| WO2015014364A1 (en) * | 2013-08-01 | 2015-02-05 | Inbicon A/S | Methods of processing lignocellulosic biomass using single-stage autohydrolysis pretreatment and enzymatic hydrolysis |
| US9765411B2 (en) * | 2013-05-07 | 2017-09-19 | Tyton Biosciences, Llc | Green process to hydrolyze carbohydrates from tobacco biomass using subcritical water |
| US20150184260A1 (en) * | 2013-12-27 | 2015-07-02 | Api Intellectual Property Holdings, Llc | Production of fermentable c5 and c6 sugars from lignocellulosic biomass |
| US20150275252A1 (en) * | 2014-03-27 | 2015-10-01 | Api Intellectual Property Holdings, Llc | Production of fermentable biomass sugars using high-solids enzymatic hydrolysis |
| FI127716B (en) * | 2014-03-31 | 2018-12-31 | Upm Kymmene Corp | Method of manufacturing fibrillated cellulose |
| US9902982B2 (en) * | 2014-09-03 | 2018-02-27 | Api Intellectual Property Holdings, Llc | Continuous countercurrent enzymatic hydrolysis of pretreated biomass at high solids concentrations |
| CN104187174A (zh) * | 2014-09-15 | 2014-12-10 | 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 | 采用糟渣类物料生产畜禽饲料添加剂的工艺 |
| CN104256086B (zh) * | 2014-09-15 | 2017-05-17 | 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 | 采用糟渣类原料发酵生产富dha饲料添加剂的工艺 |
| CA2973302C (en) * | 2015-01-28 | 2022-10-25 | Dsm Ip Assets B.V. | Process for enzymatic hydrolysis of lignocellulosic material and fermentation of sugars |
| EP3054050B1 (en) * | 2015-02-09 | 2018-01-24 | BETA RENEWABLES S.p.A. | Pretreatment process of a ligno-cellulosic feedstock |
| JP6218085B2 (ja) * | 2015-05-18 | 2017-10-25 | 国立大学法人信州大学 | 修飾キシロポリサッカライドの製造方法 |
| WO2016198651A2 (en) * | 2015-06-12 | 2016-12-15 | Lantmännen Ek För | Enzymatic-assisted hydrothermal extraction of hemicelluloses |
| CN108350226B (zh) * | 2015-11-24 | 2021-12-31 | 因比肯公司 | 包含木质素的沥青组合物 |
| WO2017108055A1 (en) | 2015-12-21 | 2017-06-29 | Inbicon A/S | Fluid composition comprising lignin and vinasse |
| US11172695B2 (en) | 2016-03-22 | 2021-11-16 | The Quaker Oats Company | Method, apparatus, and product providing hydrolyzed starch and fiber |
| US20170275662A1 (en) | 2016-03-22 | 2017-09-28 | The Quaker Oats Company | Method and Apparatus for Controlled Hydrolysis |
| DK3241907T3 (en) * | 2016-05-03 | 2019-04-15 | Beta Renewables Spa | PROCEDURE FOR MANUFACTURING A BIO PRODUCT |
| CA3040380A1 (en) | 2016-11-04 | 2018-05-11 | Inbicon A/S | Method for preparing fermentable sugars from lignocellulosic biomass |
| US11365454B2 (en) | 2017-09-26 | 2022-06-21 | Poet Research, Inc. | Systems and methods for processing lignocellulosic biomass |
| CN107988127B (zh) * | 2017-11-02 | 2021-09-03 | 南京农业大学 | 里氏木霉木质纤维素酶基因工程乳酸菌组合在调制优质苜蓿青贮饲料中的应用 |
| EP3543343B1 (en) * | 2018-03-12 | 2020-04-29 | INDIAN OIL CORPORATION Ltd. | Two-stage simultaneous saccharification and co-fermentation for producing ethanol from lignocellulose |
| US11242549B2 (en) * | 2019-04-17 | 2022-02-08 | Indian Oil Corporation Limited | Bio-refinery waste utilization for enzyme production using novel penicillium funiculosum MRJ-16 fungal strain |
| CN112226423A (zh) * | 2020-11-08 | 2021-01-15 | 天津大学 | 一种低固含量底物逐次吸附提高纤维素酶回收利用率的方法 |
| BE1030774B1 (nl) | 2022-08-10 | 2024-03-11 | Stam Agro Nv | Ligninebinder |
| CN116655421B (zh) * | 2023-07-28 | 2023-10-31 | 四川大学 | 利用铬革屑无害化处理水解产物制备短肽螯合肥的方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011125056A1 (en) * | 2010-04-08 | 2011-10-13 | Inbicon A/S | Rapid and low cost enzymatic full conversion of lignocellulosic biomass |
| WO2013050806A1 (en) * | 2011-10-06 | 2013-04-11 | Inbicon A/S | Rapid and low cost enzymatic full conversion of lignocellulosic biomass |
| WO2013120492A1 (en) * | 2012-02-15 | 2013-08-22 | Inbicon A/S | Method of processing lignocellulosic biomass using feedback control of hydrothermal pretreatment |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DK1828373T3 (da) * | 2004-11-29 | 2011-10-17 | Inbicon As | Enzymatisk hydrolyse af biomasser med et højt tørstof (DM) indhold |
| CA2655645A1 (en) | 2006-06-22 | 2007-12-27 | Iogen Energy Corporation | Enzyme compositions for the improved enzymatic hydrolysis of cellulose and methods of using same |
| US8058041B2 (en) | 2007-07-04 | 2011-11-15 | Alex Berlin | Concurrent saccharification and fermentation of fibrous biomass |
| BRPI0909856B1 (pt) * | 2008-06-04 | 2017-12-12 | Inibicon A/S. | "previously treated high pressure biomass dispensing device for lower and higher pressure biomass discharge method for lowest" |
| EP2169074A1 (en) | 2008-09-30 | 2010-03-31 | Sekab E-Technology AB | Fermentation process starting from cellulosic biomass and involving the recirculation of detoxified stillage into the process |
| TW201040279A (en) * | 2009-03-31 | 2010-11-16 | Chemtex Italia S R L | Improved biomass pretreatment process |
| JP5633839B2 (ja) | 2009-05-22 | 2014-12-03 | 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 | リグノセルロース系バイオマスの変換方法 |
| MY161262A (en) * | 2009-08-27 | 2017-04-14 | Inbicon As | Particle pump methods and devices |
| US9434961B2 (en) * | 2010-11-09 | 2016-09-06 | Greenfield Specialty Alcohols Inc. | Continuous process for the production of ethanol from lignocellulosic biomass |
| AU2013299022B2 (en) | 2012-08-01 | 2016-09-01 | Inbicon A/S | Methods of processing lignocellulosic biomass using single-stage autohydrolysis and enzymatic hydrolysis with C5 bypass and post-hydrolysis. |
-
2013
- 2013-08-01 AU AU2013299022A patent/AU2013299022B2/en not_active Ceased
- 2013-08-01 KR KR20157005428A patent/KR20150041796A/ko not_active Application Discontinuation
- 2013-08-01 AP AP2014008176A patent/AP3964A/en active
- 2013-08-01 WO PCT/DK2013/050256 patent/WO2014019589A1/en active Application Filing
- 2013-08-01 EA EA201590298A patent/EA026271B9/ru not_active IP Right Cessation
- 2013-08-01 DK DK13747782.4T patent/DK2880172T3/en active
- 2013-08-01 BR BR112015001868-8A patent/BR112015001868B1/pt active IP Right Grant
- 2013-08-01 EP EP13747782.4A patent/EP2880172B1/en active Active
- 2013-08-01 MX MX2015001484A patent/MX2015001484A/es unknown
- 2013-08-01 HU HUE13747782A patent/HUE039816T2/hu unknown
- 2013-08-01 IN IN118DEN2015 patent/IN2015DN00118A/en unknown
- 2013-08-01 US US14/418,667 patent/US11118203B2/en active Active
- 2013-08-01 CA CA2877769A patent/CA2877769A1/en active Pending
- 2013-08-01 PL PL13747782T patent/PL2880172T3/pl unknown
- 2013-08-01 JP JP2015524644A patent/JP2015529456A/ja active Pending
- 2013-08-01 CN CN201380040872.4A patent/CN104540956B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2013-08-01 ES ES13747782.4T patent/ES2687688T3/es active Active
- 2013-08-01 MY MYPI2015000232A patent/MY178574A/en unknown
-
2014
- 2014-02-05 BR BR112016001975-0A patent/BR112016001975B1/pt active IP Right Grant
- 2014-02-05 AP AP2016008979A patent/AP2016008979A0/xx unknown
- 2014-02-05 AU AU2014299013A patent/AU2014299013B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2014-02-05 CN CN201480043613.1A patent/CN105492615A/zh active Pending
- 2014-02-05 CA CA2919521A patent/CA2919521A1/en not_active Abandoned
- 2014-02-05 JP JP2016530352A patent/JP2016529890A/ja not_active Withdrawn
- 2014-02-05 MX MX2016001366A patent/MX2016001366A/es unknown
-
2015
- 2015-01-13 PH PH12015500080A patent/PH12015500080A1/en unknown
- 2015-01-29 CL CL2015000225A patent/CL2015000225A1/es unknown
- 2015-01-30 GT GT201500023A patent/GT201500023A/es unknown
- 2015-01-30 CO CO15018805A patent/CO7180197A2/es unknown
- 2015-02-27 ZA ZA2015/01344A patent/ZA201501344B/en unknown
-
2018
- 2018-09-06 HR HRP20181428TT patent/HRP20181428T1/hr unknown
-
2021
- 2021-05-25 US US17/329,960 patent/US11866753B2/en active Active
-
2023
- 2023-11-29 US US18/523,358 patent/US20240102064A1/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011125056A1 (en) * | 2010-04-08 | 2011-10-13 | Inbicon A/S | Rapid and low cost enzymatic full conversion of lignocellulosic biomass |
| WO2013050806A1 (en) * | 2011-10-06 | 2013-04-11 | Inbicon A/S | Rapid and low cost enzymatic full conversion of lignocellulosic biomass |
| WO2013120492A1 (en) * | 2012-02-15 | 2013-08-22 | Inbicon A/S | Method of processing lignocellulosic biomass using feedback control of hydrothermal pretreatment |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| DIAZ, M.J. ; CARA, C. ; RUIZ, E. ; ROMERO, I. ; MOYA, M. ; CASTRO, E.: "Hydrothermal pre-treatment of rapeseed straw", BIORESOURCE TECHNOLOGY., ELSEVIER BV, GB, vol. 101, no. 7, 1 April 2010 (2010-04-01), GB, pages 2428 - 2435, XP026822537, ISSN: 0960-8524 * |
| DOGARIS, I. ; KARAPATI, S. ; MAMMA, D. ; KALOGERIS, E. ; KEKOS, D.: "Hydrothermal processing and enzymatic hydrolysis of sorghum bagasse for fermentable carbohydrates production", BIORESOURCE TECHNOLOGY., ELSEVIER BV, GB, vol. 100, no. 24, 1 December 2009 (2009-12-01), GB, pages 6543 - 6549, XP026520507, ISSN: 0960-8524, DOI: 10.1016/j.biortech.2009.07.046 * |
| KABEL, M.A. BOS, G. ZEEVALKING, J. VORAGEN, A.G.J. SCHOLS, H.A.: "Effect of pretreatment severity on xylan solubility and enzymatic breakdown of the remaining cellulose from wheat straw", BIORESOURCE TECHNOLOGY., ELSEVIER BV, GB, vol. 98, no. 10, 11 February 2007 (2007-02-11), GB, pages 2034 - 2042, XP005884979, ISSN: 0960-8524, DOI: 10.1016/j.biortech.2006.08.006 * |
| PETERSEN, M.O. ; LARSEN, J. ; THOMSEN, M.H.: "Optimization of hydrothermal pretreatment of wheat straw for production of bioethanol at low water consumption without addition of chemicals", BIOMASS AND BIOENERGY, PERGAMON, AMSTERDAM, NL, vol. 33, no. 5, 1 May 2009 (2009-05-01), AMSTERDAM, NL, pages 834 - 840, XP026033714, ISSN: 0961-9534, DOI: 10.1016/j.biombioe.2009.01.004 * |
| RODOLFO VEGAS, MIRJAM VEGAS, HENK KABEL, SCHOLS, ALONSO, PARAJÓ: "Hydrothermal processing of rice husks: effects of severity on product distribution", JOURNAL OF CHEMICAL TECHNOLOGY & BIOTECHNOLOGY, PUBLISHED FOR THE SOCIETY OF CHEMICAL INDUSTRY BY BLACKWELL SCIENTIFIC PUBLICATIONS, vol. 83, no. 7, 1 July 2008 (2008-07-01), pages 965 - 972, XP055084758, ISSN: 02682575, DOI: 10.1002/jctb.1896 * |
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11866753B2 (en) | Methods of processing lignocellulosic biomass using single-stage autohydrolysis and enzymatic hydrolysis with C5 bypass and post-hydrolysis | |
| Chen et al. | DMR (deacetylation and mechanical refining) processing of corn stover achieves high monomeric sugar concentrations (230 g L− 1) during enzymatic hydrolysis and high ethanol concentrations (> 10% v/v) during fermentation without hydrolysate purification or concentration | |
| Raj et al. | Improved co-production of ethanol and xylitol from low-temperature aqueous ammonia pretreated sugarcane bagasse using two-stage high solids enzymatic hydrolysis and Candida tropicalis | |
| Sánchez et al. | Delignification process of agro-industrial wastes an alternative to obtain fermentable carbohydrates for producing fuel | |
| US9920345B2 (en) | Methods of processing lignocellulosic biomass using single-stage autohydrolysis pretreatment and enzymatic hydrolysis | |
| WO2010080489A1 (en) | Ozone treatment of biomass to enhance enzymatic saccharification | |
| WO2010059796A2 (en) | Process for producing a sugar solution by combined chemical and enzymatic saccharification of polysaccharide enriched biomass | |
| CN103547677A (zh) | 用于生物质水解的体系和方法 | |
| WO2011063484A1 (pt) | Processo de tratamento de biomassa vegetal | |
| WO2011125056A1 (en) | Rapid and low cost enzymatic full conversion of lignocellulosic biomass | |
| CN103842524A (zh) | 酸回收系统和方法 | |
| CN109971806A (zh) | 混合木质纤维素预处理方法及其发酵工艺 | |
| US20150037856A1 (en) | Rapid and low cost enzymatic full conversion of lignocellulosic biomass | |
| CN101705267A (zh) | 一种甘蔗渣高效糖化的方法 | |
| Class et al. | Patent application title: METHODS OF PROCESSING LIGNOCELLULOSIC BIOMASS USING SINGLE-STAGE AUTOHYDROLYSIS AND ENZYMATIC HYDROLYSIS WITH C5 BYPASS AND POST-HYDROLYSIS Inventors: Jan Larsen (Tommerup, DK) Jan Larsen (Tommerup, DK) Niels Nielsen Poulsen (Vojens, DK) Martin Dan Jeppesen (Odense V, DK) Kit Kellebjerg Mogensen (Fredericia, DK) Assignees: INBICON A/S | |
| Nagle et al. | Acid Preprocessing Treatments Benefit for Bioconversion of Biomass for Liquid Fuels and Bioproduct Production | |
| Díaz et al. | Bioethanol Production from Steam-Exploded Barley Straw by Co-Fermentation with Escherichia coli SL100. Agronomy 2022, 12, 874 | |
| Díaz Villanueva et al. | Bioethanol Production from Steam-Exploded Barley Straw by Co-Fermentation with Escherichia coli SL100 | |
| JP6026026B1 (ja) | エタノールの製造方法 | |
| OA17197A (en) | Methods of processing lignocellulosic biomass using single-stage autohydrolysis and enzymatic hydrolysis with C5 bypass and posthydrolysis. | |
| KR20160041953A (ko) | 일―단계 자가가수분해 전처리 및 효소 가수분해를 이용한 리그노셀룰로스 바이오매스의 가공 방법들 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TH4A | Publication of the corrected specification to eurasian patent | ||
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU |