[发明专利]用于产生发酵产物的方法

说明书

对序列表的涉及

本申请包含计算机可读形式的序列表。将所述计算机可读形式作为参考 并入本文。

发明领域

本发明涉及用于从含淀粉材料例如粒状淀粉(granular starch)产生发酵产 物的方法，所述方法在该含淀粉材料的初始糊化温度以下的温度进行。本发 明还涉及酶组合物及其在本发明的方法中的用途。

发明背景

谷粒(grain)、谷物(cereal)或植物的块茎含有淀粉。淀粉是微观颗粒的形 式，其在室温不溶于水。当加热含水淀粉浆时，颗粒膨胀并且最终胀裂，将 淀粉分子分散至溶液中。在这种“糊化”过程中，存在粘度的显著增加。因 为在常规工业方法中固体水平是大约30-40％，所以不得不将淀粉冲淡或“液 化”，从而能够对其进行操作。通常通过在被称作液化的方法中的酶降解来实 现这种粘度的降低。在液化期间，通过α-淀粉酶将长链淀粉降解为较小的支 链和直链葡萄糖单元(糊精)。

常规的酶液化方法可以作为三步热浆法(three-step hot slurry process)来进 行。将浆料加热至80-85℃，再添加热稳定的α-淀粉酶来起始液化。其后在 105-125℃的温度喷射蒸煮(jet-cook)浆料以将该浆料完全糊化，冷却至 60-95℃，并且通常添加额外的α-淀粉酶来完成水解。液化过程通常在pH 5-6 进行。经研磨和液化的整谷粒称作醪(mash)。

在糖化期间，将来自液化的糊精进一步水解以产生发酵生物如酵母能够 代谢的低分子糖(DP_1-3)。通常使用葡糖淀粉酶来完成所述水解，可以代替葡 糖淀粉酶使用或与葡糖淀粉酶一起使用的是α-葡糖苷酶和/或酸性α-淀粉酶。 完全糖化步骤通常持续多至72个小时，然而，经常只进行预糖化，例如在 50℃以上的温度预糖化40-90分钟，其后在称为同时糖化和发酵(SSF)的方法 中在发酵期间完全糖化。

使用发酵生物例如酵母来进行发酵，将所述发酵生物添加至醪。其后回 收发酵产物。对于乙醇，例如燃料乙醇、可食用乙醇或工业乙醇，发酵在通 常为大约32℃的温度进行通常35-60小时。当发酵产物是啤酒时，发酵在通 常为大约14℃的温度进行通常多至8天。

在发酵之后，可以使用醪，例如，用作啤酒，或可以将醪蒸馏以回收乙 醇。乙醇可以用作例如燃料乙醇、饮用乙醇和/或工业乙醇。

从以上讨论中显而易见的是，由于多个步骤中不同的温度要求，常规方 法中的淀粉水解非常耗能。

美国专利No.4,316,956提供用于将粒状淀粉转化成乙醇的发酵方法。

欧洲专利No.EP 140410-A提供用于淀粉水解的酶组合物。

WO 2004/081193涉及在植物材料发酵期间产生高水平的醇。所述方法包 括i)制备用于糖化的植物材料，ii)将制备的植物材料不经烹煮(without cooking) 转化成糖，和iii)发酵糖。

WO 2004/0106533涉及从粒状淀粉产生醇产物的方法，包括在所述粒状 淀粉初始糊化温度以下的高温进行预处理，继而进行同时糖化和发酵。该方 法在酸性α-淀粉酶活性、产生麦芽糖的酶活性和α-葡糖苷酶存在下进行。

本发明的目的是提供将含淀粉材料如粒状淀粉转化成发酵产物如乙醇的 改进的方法。

发明概述

本发明涉及从含淀粉材料(例如，分级的(fractionated)含淀粉材料)产生发 酵产物的方法。本发明的方法包括在低温进行的同时或顺序进行糖化和发酵 步骤。

在第一个方面，本发明涉及从含淀粉材料产生发酵产物的方法，其包括：

(a)在如下酶存在下，在所述含淀粉材料的初始糊化温度以下的温度糖化 含淀粉材料：

i)比所述含淀粉材料中内源存在的α-葡糖苷酶量多0.001-50AGU/g DS， 优选0.01-10AGU/g DS的α-葡糖苷酶，和

ii)从0(零)以上至10FAU-F/g DS的α-淀粉酶，

(b)使用发酵生物发酵。

在实施方式中，本发明涉及从源自经修饰植物的含淀粉材料产生发酵产 物的方法，其包括：

(a)在如下酶活性存在下，在初始糊化温度以下糖化含淀粉材料：

i)α-葡糖苷酶活性，和

ii)从0(零)以上至10FAU-F/g DS的α-淀粉酶活性，