[发明专利]发酵中的海藻糖酶

说明书

本发明公开了使用海藻糖酶改善发酵产物包括乙醇的收率，改善酵母健康状态，尤其是减小发酵结束DP2水平的方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年10月28日提交的美国临时申请序列号61/896,601的优先权权益，该临时申请全文以引用的方式并入本文。

发明背景

在燃料乙醇生产中，在发酵结束(EOF)时，相当大百分比-约50％-的“DP2峰”(DP-聚合度-等同于二糖)为海藻糖，海藻糖被认为是酵母为了同渗容摩稳定(例如，为了防止高乙醇、高葡萄糖等的细胞环境的干燥)而内部合成。此外，这些海藻糖水平可随着发酵温度而增加，经过测量高达EOF DP2水平的60％-70％。因为海藻糖形成与葡萄糖利用处于直接竞争关系，所以这种损失的碳将导致小于乙醇生产的理论收率。然而，为了增强的发酵有益效果而除去海藻糖可导致负面的发酵性能，因为已知海藻糖防止应力。但是，有参考文献提出，细胞外海藻糖的水解可用于直接的乙醇生产以及酵母生长(Basu等人，BiochemBoiphys.Acta 1760,134-160(2006))。海藻糖降低EOF“残余糖”水平，同时增加乙醇收率的潜在用途受到工业关注。

一分子海藻糖通过海藻糖酶水解成两分子葡萄糖。海藻糖酶(α,α-海藻糖-1-C-葡萄糖水解酶，EC 3.2.1.28)已报告来自许多生物包括原核生物、植物和动物。虽然不知道海藻糖存在于哺乳动物中，但是发现海藻糖酶存在于肾刷状缘膜和肠绒毛膜中。通过海藻糖酶的海藻糖水解是各种生物的重要生理过程，诸如真菌孢子萌发、昆虫飞行和恢复静止细胞的生长。已对至少两种类型的海藻糖酶进行表征，基于它们的最佳pH；酸性海藻糖酶和中性海藻糖酶。还提出，中性海藻糖酶主要在胞质中，然而酸性海藻糖酶通常是细胞外分泌的(Parrou JL等人，FEMS Yeast Res.(2005)5:503-11)。

因此，在工业中存在对发展包括除了其它方面外改善乙醇收率、减少DP2峰且改善发酵过程的海藻糖酶的方法和包含海藻糖酶的组合物的需要。

发明内容

本发明提供提高从液化液生产乙醇的方法，该方法包括：用葡糖淀粉酶、发酵生物和海藻糖酶发酵液化液；以及在发酵结束时除去乙醇和其它期望的发酵产物，其中经海藻糖酶处理的发酵相比于未经海藻糖酶处理的发酵产生增加的乙醇。在另一方面中，本发明提供降低发酵产物中DP2的最终浓度的方法，该方法包括：用葡糖淀粉酶、发酵生物和海藻糖酶发酵液化液；以及在发酵结束时回收期望的发酵产物，其中DP2浓度相比于未经海藻糖酶处理的发酵减少。在另一个方面中，葡糖淀粉酶为DISTILLASE SSF。在另一方面中，海藻糖酶来自真核生物或丝状真菌诸如木霉属。在另一方面中，海藻糖酶是酸性海藻糖酶或中性海藻糖酶。在另一方面中，海藻糖酶以约0.1μg/g DS至约1000μg/g DS的液化液的浓度，优选地以约0.25μg/g DS至约100μg/g DS的液化液的浓度，更优选地以约0.5μg/g DS至约10μg/g DS的液化液的浓度添加。

本发明还提供提高从液化液生产乙醇的方法，该方法包括：用葡糖淀粉酶、发酵生物和发酵稳定的海藻糖酶发酵液化液；以及在发酵结束时除去乙醇和其它期望的发酵产物，其中经海藻糖酶处理的发酵相比于未经海藻糖酶处理的发酵产生增加的乙醇。

本发明还提供改善发酵反应的方法，该方法包括添加海藻糖酶，其中海藻糖酶提供改善的特征，诸如发酵期间较健康的酵母细胞、改善的乙醇产率或延长的乙醇生产。海藻糖酶可在发酵开始或发酵期间添加。

本发明还提供改善发酵反应中乙醇生产的方法，该方法包括在整个发酵反应中保持海藻糖水平低于阈值水平，其中阈值水平低于发酵开始时海藻糖浓度的两倍(％wt/v)。本发明还提供改善发酵反应中乙醇生产的方法，该方法包括将海藻糖酶添加到发酵反应中，从而在整个发酵反应中保持海藻糖水平低于阈值水平，其中阈值水平低于未将海藻糖酶添加到过程中时在发酵期间将存在的海藻糖浓度的一半(％wt/v)。