在一實施方式中本發明專利技術通常涉及產生發酵用葡萄糖的方法。方法包括：首先在足夠產生包含適合于酶促水解的纖維素的組合混合物的條件下用酸和熱處理生物質。接下來，將至少部分步驟（a）的纖維素在足夠形成包含葡萄糖的組合物的條件下酶學地水解。然后發酵葡萄糖。有利地，1個或更多反應條件更有效，因為它們如下選擇：首先測量所述生物質的初始水解速度，然后基于所述初始水解速度選擇1個或更多適當的反應條件。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】相關申請的交叉引用根據美國專利實踐，將美國臨時申請No. 61/259,520的內容通過引用整體并入本文，至無不一致的程度。
本專利技術涉及改良的評定酶促水解中的生物質值的方法。本專利技術也涉及，其包括使用初始水解速度來選擇或調整一個或更多酶促反應條件。
技術介紹
纖維素向葡萄糖的酶促水解在最近10年獲得了增加的興趣，及對經濟上可持續的生物燃料的增長的需求指向對減少它們產生中的成本的緊急需求由許多植物制造的。纖維素，多糖，是地球上最豐富的有機化合物之一，由此代表生物燃料工業的潛在金礦。但是， 當前纖維素的酶促降解面對主要問題，防止其廣泛被利用而產生經濟上競爭性的生物燃料。纖維素經幾種酶的協同作用水解成葡萄糖。內切葡聚糖酶(E.C. 3. 2. 1.4)在纖維素鏈之內的隨機位置斷裂纖維素鏈，然而外切葡聚糖酶(即纖維二糖水解酶，E.C. 3. 2. I. 91)特別以持續方式從鏈端切割下纖維二糖。纖維二糖隨后通過β -葡萄糖苷酶(E. C. 3. 2. I. 21)轉變為葡萄糖。通過內切葡聚糖酶提供纖維二糖水解酶作用的更多鏈端的事實容易明白外-內協同作用。不溶性，固體纖維素的水解是異源反應，其不可被僅僅基于Michaelis-Menten動力學的動力學模型描述。纖維素酶吸附到纖維素上的初始期(相比水解快)之后，酶切割下纖維二糖和沿著相同的鏈運動，水解糖苷鍵，直到發生終結切割的事件。隨著反應進行到轉變的中間程度，速度減小顯著，而纖維素水解的最后部分需要無度量的總體總反應時間。底物-相關的和酶-相關的幾種因素，已被推薦負責此速度減緩，但至今不清楚什么因素在限制反應。速度減緩中常常暗示的底物特征包括表面積，空隙度，聚合程度，結晶度和總體組合物(復合底物諸如木質纖維素對比純纖維素)。對于酶-相關的特征，滅活，抑制，干擾，阻塞及不完全持續合成能力常常被研究為減緩的成因。最有爭議的理論之一關乎酶促水解期間結晶度的影響和結晶度的程度的變化。接受的是，初始纖維素的結晶度的程度作為水解反應中的控速因子起到主要作用。完全無定形樣品相比部分晶體纖維素水解快得多，其導致目前廣泛的推定，部分晶體纖維素樣品中的無定形結構域首先水解，將晶體部分留到在末了水解，由此導致增加的結晶度指數及解釋在更高程度的轉變，速度的顯著下降。但是，此現象的研究通過分析方法(X-射線衍射對比固體狀態13C-NMR),使用的底物性質(復合木質纖維素對比純纖維素)和水解性酶的來源(通常自瑞氏木霉(Trichodermareesei)和其他真菌株)而不同。幾篇綜述陳述，仍難以總結結晶度是酶促水解速度的關鍵決定子。見，例如，(I) Lynd. L. R. ; Weimer, P. J. ; van Zyl, W. H. ;Pretorius, I. S. , Microbialcellulose utilization:Fundamentals and biotechnology.Microbiology andMolecular Biology Reviews 2002, 66, (3), 506-+; (2) Zhang, Y. H. P. ; Lynd, L. R. , Towardan aggregated understanding of enzymatic hydrolysis of cellulose:Noncomplexedcellulase systems. Biotechnology and Bioengineering 2004，88，(7)，797-824;and(3)Mansfield, S. D. ;Mooney, C;Saddler, J. N. , Substrate and enzyme characteristics thatlimit cellulose hydrolysis. Biotechnology Progress 1999,15，(5)，804-816。通常，在這些研究中采用具有不同程度的結晶度的不同類型的纖維素(諸如棉花，棉絨，微晶纖維素，過濾紙，或細菌纖維素)。它們的纖維素酶-催化的降解給出與纖維素樣品的初始結晶度指數直接相關的水解速度。為了正確地關聯結晶度指數與水解速度，根本的重要性是研究具有相同的基本組成和原產地的樣品。更重要地，純纖維素對于復合物底物更優，因為，木質素或半纖維素的存在可干擾纖維素酶作用及減少可接近性(由此水解速度)。與水解速度相關的另一重要標準涉及纖維素酶向纖維素的吸附容量。水解速度已顯示與吸附的酶量成比例。此外，吸附的內切葡聚糖酶量發現與晶體纖維素的水解能力嚴格相關。此外，纖維素的結晶度的程度影響在給定蛋白裝載的吸附，及最大吸附常數已顯示隨低結晶度指數大大增強。相同的工作總結，在具有低程度的結晶度的纖維素的情況(盡管 高吸附常數)中，有效結合是水解速度的限制參數。無定形纖維素是對于研究纖維素酶活性而言賦利的修飾。用85%磷酸處理之后獲得的，以此方式獲得的纖維素，PASC (磷酸膨脹的纖維素)，來自樣品的完全溶解，而處理顯示對纖維素樣品的還原端濃度(即其聚合程度)無影響。僅跨窄范圍的酸濃度或主要以低濃度研究了各種磷酸濃度的效應。最近，Zhang等人顯示，用來產生膨脹的纖維素的磷酸濃度通過控制纖維素增溶狀態決定酶促水解速度(Biomacromolecules 2006, 7，(2),644 648)。因此，仍有需求測定例如，微晶纖維素和其他生物質材料的酶促水解中速度限制的主要原因，且尤其，例如，結晶度和吸附對于纖維素對酶促降解的感受性的作用。可將13C-NMR固體-狀態光譜學和X-射線晶體學應用于研究在通過自瑞氏木霉(Trichodermareesei，最通常研究的纖維素酶-產生生物)的纖維素酶的不同程度的轉變的純纖維素(微晶纖維素)的結晶度。可用精確地校準的濃度的磷酸溶液產生具有控制的程度的結晶度的纖維素(微晶纖維素)。可采用這些自相同的來源的纖維素樣品來研究及闡明結晶度程度，吸附和酶促水解速度之間的關系。專利技術概述大體上，本專利技術在一實施方式中涉及評定酶促水解中的生物質值的方法，其包括首先測量生物質的初始水解速度，然后將測量的初始水解速度與標準纖維材料的已建立的結晶度指數關聯，以反映指示總體酶促水解感受性的結晶度。在另一實施方式中本專利技術通常涉及產生發酵用葡萄糖的方法。該方法包括(a)在足夠產生包含適合于酶促水解的纖維素的組合混合物的條件下用酸和熱處理生物質；(b)在足夠形成包含葡萄糖的組合物的條件下酶學地水解至少部分步驟(a)的纖維素；以及( c )通過，例如，將葡萄糖用于耗氧或厭氧發酵過程來發酵葡萄糖。一般而言，步驟(a), (b)或(c)的I個或更多反應條件如下選擇首先測量所述生物質的初始水解速度，然后基于所述初始水解速度選擇I個或更多適當的反應條件。在再一實施方式中，本專利技術涉及使用初始水解速度來改善酶促水解效率的方法。該方法包括(a)測量待經歷水解的生物質的初始水解速度及將測量的初始水解速度與標準纖維材料的已建立的結晶度指數關聯，以反映指示總體酶促水解感受性的結晶度；(b)選擇水解酶及測定用所述生物質產生纖維素糖需要的所述酶的量；(c)測定以所述需要的量的所述酶的總體水解速度；本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：P·班薩爾，M·霍爾，J·H·李，A·S·博馬留斯，M·J·里爾夫，R·W·史密斯，
申請(專利權)人：佐治亞技術研究公司，德士古發展公司，
類型：
國別省市：
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