[发明专利]用于同时糖化和发酵乳清渗透物的方法

说明书

对序列表的引用

本申请包含一个计算机可读形式的序列表。该计算机可读形式通过引用结合在 此。

发明领域

本发明涉及用于同时糖化和发酵乳清渗透物以生产乙醇的方法。

发明背景

从干酪乳清生产乙醇传统地是使用属于克鲁维酵母属物种的酵母(例如脆壁克鲁 维酵母或马克思克鲁维酵母)进行的，这是由于这些发酵生物可以直接将乳糖发酵为乙醇。 然而，这些酵母受制于它们对乙醇敏感的缺点，并且因此只有应用低底物浓度和相应的低 乙醇产率的方法才是可行的。

使用克鲁维酵母属物种作为发酵生物的替代方案是使用酿酒酵母。为做到这一 点，有必要添加酶，像例如β-半乳糖苷酶，以便将乳糖转化为可发酵糖。莫哈亚(Mehaia)和 切尔扬(Cheryan)(生物过程工程(BioprocessEngineering)5(1990),57-61)描述了使用 酿酒酵母和β-半乳糖苷酶从水解的乳清渗透物生产乙醇。在本研究中，作者在SSF过程中使 用10％干固体获得了0.49的乙醇产率。由于高β-半乳糖苷酶浓度，乳糖的90％转化在不到 一小时就得以完成。

在SSF中，乳糖的水解/糖化与发酵同时进行，并且在进行SSF的pH、典型的是在4.0 和5.0之间的pH下需要具有足够的乳糖酶。

本发明的目的是改善以上基于酿酒酵母的同时糖化和发酵方法的乙醇产率。

发明概述

本发明提供了一种改善的SSF方法，其用于从包含乳糖的底物中生产乙醇。

在第一方面，本发明涉及一种用于从包含乳糖的底物中生产乙醇的方法，该方法 包括在从3.5-5.5的pH下，使用发酵生物，同时糖化该底物以产生单糖并且发酵该单糖以产 生乙醇，其中糖化是在乳糖酶的存在下进行，并且其中该发酵生物是酵母菌属物种，并且用 于获得存在于该底物中的乳糖的至少90％水解的孵育时间(t₁)与总发酵时间(t₂)之间的比 率是在0.1至1的范围内，并且以如下量添加该酵母菌属物种，这些量将导致在发酵结束时 乙醇产率为至少70％(w/w)的乳糖的理论乙醇产率。

在第二方面，本发明涉及由含淀粉材料生产乙醇的方法，该方法包括以下步骤：

(a)在α-淀粉酶存在下，使含淀粉的材料液化；并且

(b)使用至少葡糖淀粉酶和乳糖酶，使在步骤(a)中所获得的液化材料与包括乳糖 的底物糖化；

(c)用酵母生物进行发酵。

附图简要说明

图1显示了在SSF中以发酵时间作为函数的乙醇产率和乳糖水解，该SSF是在32℃ 和pH5.0下，在20％DS，在乳清渗透物底物上，使用0.5LAU(A)/gDS的两歧双歧杆菌乳糖酶 (SEQIDNO:2)进行。

图2显示了在SSF中以发酵时间作为函数的乙醇产率和乳糖水解，该SSF是在32℃ 和pH5.0下，在20％DS，在乳清渗透物底物上，使用1.0LAU(A)/gDS的两歧双歧杆菌乳糖酶 (Bifido)(SEQIDNO:2)进行。

图3显示了在SSF中以发酵时间作为函数的乙醇产率和乳糖水解，该SSF是在32℃ 和pH5.0下，在20％DS，在乳清渗透物底物上，使用2.0LAU(A)/gDS的两歧双歧杆菌乳糖酶 (SEQIDNO:2)进行。

图4显示了在SSF中以发酵时间作为函数的乙醇产率，该SSF是在32℃和pH5.0下， 在20％DS，在乳清渗透物底物上，使用不同乳糖酶浓度的两歧双歧杆菌乳糖酶(SEQIDNO: 2)进行。

图5显示了在SSF中以发酵时间作为函数的乙醇产率和乳糖水解，该SSF是在32℃ 和pH5.0下，在20％DS，在乳清渗透物底物上，使用1.0LAU(A)/gDS的两歧双歧杆菌乳糖酶 (SEQIDNO:2)进行。包括没有添加乳糖酶并且以10％半乳糖作为底物进行SSF的对照。

图6显示了作为发酵时间的函数的kgEtOH/吨底物DS，其中EtOH产率由重量损失 来确定。

图7显示了在三种不同乳糖浓度下作为发酵时间的函数的乙醇产率(kgEtOH/吨 底物DS)。

图8显示了在葡萄糖+半乳糖中扩增后，在SSF-发酵测定中，作为乳糖酶剂量的函 数的乙醇产率(kgEtOH/吨底物DS)。