[发明专利]使用还原剂的解毒

说明书

技术领域

本发明涉及用于降低发酵期间的浆料或水解产物的发酵抑制作用的方法。

背景技术

基于正在减少的石油供应，由可再生资源生产商品的生物精炼厂提供了对炼油厂的替代，并且允许向改善的能源安全的发展。来自林业和农业的木质纤维素残留物作为原料是有吸引力的，因为它们是丰富的、相对便宜、并且不用于食品。木质纤维素主要由木质素和两种多糖(纤维素和半纤维素)组成。多糖可在基于生物催化剂(例如在工业上重要的面包酵母(酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)))的工艺(process)中水解为糖并转化为各种发酵产物如生物醇。

纤维素的水解前典型地进行预处理，其中，半纤维素被降解，并使纤维素愈加易受水解纤维素酶的影响(accessible)。然而，该预处理过程典型地产生发酵抑制剂，例如酚类化合物、脂族酸、以及呋喃醛，其对发酵工艺的效率具有负面影响。此外，使工艺用水再循环以获得成本有效且对环境无害的工艺可为合乎期望的。这样的工艺循环可导致抑制剂的累积，其将促成发酵能力差的问题。

发明内容

提出了若干种方法以解决与抑制剂有关的问题。这些方法包括预处理条件的选择、发酵程序的设计、菌株筛选、菌株适应、其后有筛选和基因工程的突变。但是，操控预处理条件以减少抑制剂的形成或者选择工艺设计以避免抑制剂问题，能够导致降低的糖产率、差的糖转化率、或差的乙醇产率和生产率。为了成本有效地生产大批量/低附加值的产品(例如燃料乙醇)，高的糖和乙醇产率和高生产率是必需的。

水解产物的解毒(例如通过加入氢氧化钙)是所提出的另一种方法。但是，这样的碱性解毒(alkali detoxification)可导致能够发酵的糖的大量降解。此外，常规的解毒方法通常需要额外的工艺步骤，例如其中需要对工艺物流的pH和/或温度进行调整的步骤。

本发明人已经认识到，本领域需要用于克服与在由纤维素材料制造发酵产物中的发酵抑制有关的问题的改进的方法。

因此，本发明的目的是提供用于降低发酵抑制的方法。

为了满足这个目的，提供了用于降低在由经预处理的纤维素材料生产目标化学品的工艺(过程，process)中的发酵抑制的方法，所述工艺包括经预处理的纤维素材料的酶法水解和经水解的材料的发酵，

其中，通过向经预处理的材料或经水解的材料中加入至少一种还原剂来降低经历发酵的材料的发酵抑制性(fermentation inhibitory property)。

此外，还提供了连二亚硫酸盐在降低正在经历同步酶法水解和发酵的材料、或者正在经历发酵的来源于酶法水解的水解产物的发酵抑制性中的用途。

具体实施方式

作为本发明的第一方面，提供了用于降低在由经预处理的纤维素材料生产目标化学品的工艺中的发酵抑制的方法，所述工艺包括经预处理的纤维素材料的酶法水解和经水解的材料的发酵，

其中，通过向经预处理的材料或经水解的材料中加入至少一种还原剂来降低经历发酵的材料的发酵抑制性。

“发酵”是本领域技术人员已知的工艺，且通常是通过微生物进行的。

“发酵抑制”是指对发酵反应的负面影响，例如，降低发酵反应的速率或发酵反应中所产生的目标产物的总量。因此，“降低发酵抑制”是指降低这样的负面影响。因此，降低发酵抑制可以是对经历发酵的材料的解毒或调整(conditioning)，即，降低经历发酵的材料的一种或多种性能(所述性能抑制底物至目标化学品的发酵生物体转化率)的影响。例如，“降低发酵抑制”可提高糖类的消耗速率(例如葡萄糖消耗速率)、提高在发酵期间所产生的目标化学品的总量、提高在发酵期间关于所消耗的糖类的目标化学品产率(即，提高由所消耗的每个糖类分子产生的目标化学品分子的数目)、或者提高目标化学品的体积生产率(例如，以“目标化学品克数×升^-1×小时^-1”度量)。

“纤维素材料”是指含有纤维素和/或半纤维素的任意材料。纤维素材料可以是木质纤维素材料，即，含有纤维素、木质素以及可能的半纤维素的材料。例如，木质纤维素材料可以是木材残留物或林业残留物(如木屑、锯木厂或造纸厂的废弃物)、或农业残留物(如甘蔗渣)。