申请日2009.09.30
公开(公告)日2011.08.31
IPC分类号C12P19/02
摘要
用于从含木素纤维素材料产生发酵产物的方法，包括预处理所述含木素纤维素材料;将造纸厂污泥引入经预处理的含木素纤维素材料;将经预处理的含木素纤维素材料暴露于有效量的水解酶;和添加发酵生物发酵以产生发酵产物。在一个实施方案中，所述造纸厂污泥包含脱墨纸污泥。
权利要求书
1.一种用于从含木素纤维素材料产生发酵产物的方法，包括：
i.预处理所述含木素纤维素材料;
ii将脱墨纸污泥引入经预处理的含木素纤维素材料;
iii.将经预处理的含木素纤维素材料暴露于有效量的水解酶;和
iv.用发酵生物发酵以产生发酵产物。
2.权利要求1的方法，其中所述脱墨纸污泥是在将经预处理的含木素纤维素材料暴露于有效量的水解酶之前引入所述含木素纤维素材料的。
3.权利要求1的方法，其中所述脱墨纸污泥是在将经预处理的含木素纤维素材料暴露于有效量的水解酶同时引入所述含木素纤维素材料的。
4.权利要求1-3任一项所述的方法，其中所述脱墨纸污泥是以至少10%w/w造纸厂污泥/含木素纤维素材料的量引入所述含木素纤维素材料的。
5.权利要求1-3任一项所述的方法，其中所述脱墨纸污泥是以至少5%w/w造纸厂污泥/含木素纤维素材料的量引入所述含木素纤维素材料的。
6.权利要求1-5任一项所述的方法，其中所述脱墨纸污泥包括来自纸再循环工艺的脱墨纸污泥。
7.权利要求1-6任一项所述的方法，其中使用酸性预处理来预处理所述含木素纤维素材料。
8.权利要求1-7任一项所述的方法，其中所述含木素纤维素材料选自下组：玉米秸秆、玉米穗轴、玉米纤维、柳枝稷、麦秆、稻秆、甘蔗渣及其混合物。
9.用于增强含木素纤维素材料酶水解的方法，包括：
i.将有效的木质素阻断量的脱墨纸污泥引入所述含木素纤维素材料，和
ii将所述含木素纤维素材料暴露于有效量的水解酶。
10.权利要求9的方法，其中所述脱墨纸污泥是在所述含木素纤维素材料暴露于有效量的水解酶之前引入所述含木素纤维素材料的。
11.权利要求10的方法，其中所述脱墨纸污泥是在所述含木素纤维素材料暴露于有效量的水解酶同时引入所述含木素纤维素材料的。
12.权利要求9-11任一项所述的方法，其中所述脱墨纸污泥是以至少10%w/w造纸厂污泥/含木素纤维素材料的量引入所述含木素纤维素材料的。
13.权利要求9-12任一项所述的方法，其中所述造纸厂污泥是以至少5%w/w造纸厂污泥/含木素纤维素材料的量引入所述含木素纤维素材料的。
14.权利要求9-13任一项所述的方法，其中所述脱墨纸污泥包括来自纸再循环工艺的脱墨纸污泥。
15.权利要求9-14任一项所述的方法，其中所述含木素纤维素材料选自下组：玉米秸秆、玉米穗轴、玉米纤维、柳枝稷、麦秆、稻秆、甘蔗渣及其混合物。
16.根据下述方法制备的发酵产物，所述方法包括：
i.预处理所述含木素纤维素材料;
ii将造纸厂污泥引入经预处理的含木素纤维素材料;
iii.将经预处理的含木素纤维素材料暴露于有效量的水解酶;和
iv.用发酵生物发酵以产生发酵产物。
17.一种混合物，包含：
i.含木素纤维素材料;
ii脱墨纸污泥;和
iii.一种或多种水解酶。
说明书
在脱墨纸污泥存在下酶水解经预处理的含木素纤维素材料
技术领域
公开了用于从含木素纤维素材料产生发酵产物的方法，更具体而言，公开了通过用造纸厂污泥(paper mill sludge)处理含木素纤维素材料来增加从该材料产生发酵产物的效率的方法。
背景技术
含木素纤维素材料，即生物质，可用于产生可发酵的糖类，其又可用于产生发酵产物如再生的(renewable)燃料和化学物。含木素纤维素材料具有纤维素纤维包裹于木质素和半纤维素鞘中的复杂结构。从含木素纤维素材料产生发酵产物包括预处理、水解并发酵所述含木素纤维素材料。
将含木素纤维素材料转化为可再生的燃料和化学物常常涉及对生物质的物理、生物、化学和/或(使用酶)酶处理。具体而言，酶将纤维素水解为D-葡萄糖，其为简单的可发酵的糖。在含木素纤维素材料中，需要高剂量的酶来降解纤维素以获得高产量，因为木质素和木质素衍生物可抑制酶对纤维素的水解。上述抑制可至少以两种方式进行：木质素或木质素衍生物优选结合所述酶，从而阻止该酶与纤维素结合或水解纤维素，和/或木质素或木质素衍生物覆盖纤维素的一部分，从而减少酶与纤维素的接近。结果，当加工含木质素的生物质时，能用来降解纤维素的酶可能较少，因为木质素及其衍生物可清除所述酶或减少其活性。即使对于能用来降解纤维素的酶，可用的酶也可能无法与纤维素接触，因为木质素可覆盖纤维素。因此，降低了消化纤维素的工艺的有效性。此外，酶的成本高。因此，当降解纤维素所需的酶量较高时，加工成本高昂，在经济上不可取。
获得令人满意的糖产量所需的酶量的减少可对工艺经济有显著的影响。因此，提高酶使用效率是生物转化工艺中的主要需求。认为数种因素影响纤维素的酶水解。这些因素包括木质素含量、半纤维素含量、乙酰基含量、纤维素的表面积和纤维素结晶性。通常应理解的是，存在于复杂底物中的木质素对酶性能具有不利作用。
尚难确定木质素和木质素衍生物在限制水解中的准确作用。然而，已知去除木质素及其衍生物的作用增加纤维素的水解并增加可发酵的糖的产量。该作用可打开更多纤维素表面积以供酶攻击，且可减少非特异性吸附于木素纤维素底物上的酶量。或者，可使用化合物去除木质素及其衍生物的作用从而使得纤维素更易受酶降解。
发明内容
公开了在造纸厂污泥存在下通过预处理和/或水解含木素纤维素材料从该材料产生发酵产物。优选的造纸厂污泥是脱墨纸污泥(deinking paper sludge)。
还公开了用于从含木素纤维素材料产生发酵产物的方法，包括预处理所述含木素纤维素材料;将造纸厂污泥引入经预处理的含木素纤维素材料;将所述经预处理的含木素纤维素材料暴露于有效量的水解酶;和用发酵微生物发酵以产生发酵产物。在一个方面，所述造纸厂污泥可在将所述含木素纤维素材料暴露于有效量的水解酶之前引入该含木素纤维素材料。例如，所述造纸厂污泥可以以约5%w/w造纸厂污泥/含木素纤维素材料总浆料的量引入所述经预处理的含木素纤维素材料。
