糖混合物及其生產和使用方法
2023-05-26 21:11:06
專利名稱：糖混合物及其生產和使用方法
技術領域：
本發明涉及糖及其生產和使用。
背景技術：
碳水化合物轉化工業規模巨大並且快速增長。目前，每年發酵大約I億噸碳水化合物，主要用於提供燃料級的乙醇。預計這一數目在接下來的十年內將增至三倍。
每年還發酵數百萬噸碳水化合物來提供食品和飼料產品，例如檸檬酸和賴氨酸。用來生產其它產品例如用於聚合物工業的單體(例如用於生產聚交酯的乳酸)的發酵也是巨大且不斷增長的。
發酵培養基通常除了碳水化合物和/或另一種碳源以外還包含其它營養物和因子，例如氮源、礦物質、維生素和生長因子。在一些情況下，發酵培養基包含充分確定的化學品。在其它情況下，併入各種製品(例如酵母提取物或胰蛋白腖培養液)但並未完全了解製品中各組分的作用。這些製品中的一些來自天然來源，例如提取物。這些製品中的一些具有相對較高的成本。
隨著分子生物學技術的出現，出現了基於遺傳修飾的微生物的新一代工業發酵，其也稱作轉化。在一些情況下，這些微生物依賴於誘導型啟動子來誘導特定基因。一些誘導型啟動子響應於特定的糖。
雖然先前已描述了通過多糖的酶催化和/或酸催化水解以及木質纖維素材料的熱解將木質纖維素材料轉化為碳水化合物，但是提出的技術的工業規模應用仍存在尚待克服的技術問題。半纖維素的水解相對容易，但纖維素(通常超過總多糖的50%)的水解由於其部分晶體結構而較為困難。
本申請涉及根據Hoy內聚力參數S -P和/或S -H定義的多種溶劑。作為綜述:
S-P是Hoy內聚力參數的極性相關組分，而S-H是Hoy內聚力參數的氫鍵結合相關組分。
如上面提及的內聚力參數，或溶解度參數，被Hildebrand定義為內聚能密度的平方根:
權利要求
1.一種糖混合物，包含: (i)單糖； (ii)寡糖，與總糖的比例≥0.06; (iii)二糖，與總糖的比例≥0.05 ; (iv)戊糖，與總糖的比例≥0.05 ； (V)至少一種a鍵合的二葡萄糖；和 (vi)至少一種P鍵合的二葡萄糖。
2.根據權利要求1的混合物，含有與總糖的比例<0.2的高級寡糖。
3.根據權利要求1的混合物，其中所述a鍵合的二葡萄糖和所述3鍵合的二葡萄糖中的至少一種相對於總糖的比例≥0.01。
4.根據權利要求3的混合物，其中所述a鍵合的二葡萄糖和所述3鍵合的二葡萄糖中的至少一種相對於總糖的比例≥0.03。
5.根據權利要求1的混合物，其中所述a鍵合的二葡萄糖包括麥芽糖、異麥芽糖和海藻糖中的至少一個成員。
6.根據權利要求1的混合物，其中所述3鍵合的二葡萄糖包括選自龍膽二糖、槐糖和纖維二糖的至少一個成員。
7.一種方法，包括: (a)在以HCl: (HCl+水)≥0.37的比例包含HCl的培養基中水解木質纖維素材料，以形成包含的總糖與(總糖+水)的比例≥0.20重量比的水解產物； (b)脫酸所述水解產物，以形成脫酸的水解產物，該脫酸的水解產物包含:(i)總糖，與(總糖+水)的比例≥0.35，和；(ii)總二糖，與總糖的比例≥0.05 ;以及 (c)調節所述脫酸的水解產物的組成，以形成根據權利要求1-6中的任一項的混合物。
8.一種方法，包括: (a)在以HCl: (HCl+水)≥0.37重量比的比例包含HCl的培養基中水解木質纖維素材料，以形成包含的總糖與(總糖+水)的比例≥0.20重量比的水解產物； (b)脫酸所述水解產物，以形成脫酸的水解產物，該脫酸的水解產物包含根據權利要求1-6中的任一項的混合物。
9.根據權利要求7或8的方法，其中所述水解以逆流操作模式進行。
10.根據權利要求7或8的方法，其中所述水解在低於25°C的溫度下進行。
11.根據權利要求7或8的方法，其中所述木質纖維素材料包含軟木。
12.根據權利要求11的方法,其中所述軟木包含松木。
13.根據權利要求7或8的方法，其中所述脫酸包括用包含醇的萃取劑選擇性萃取HCl和水。
14.根據權利要求7或8的方法，其中所述脫酸在低於80°C的溫度下進行。
15.—種方法,包括: (i)提供包含HCl和根據權利要求1-6中任一項的糖混合物的製品，和 (ii)脫酸所述製品，以形成脫酸的製品。
16.根據權利要求15的方法，其中所述脫酸包括用包含醇的萃取劑選擇性萃取HCl。
17.根據權利要求15的方法，其中所述脫酸在低於80°C的溫度下進行。
18.一種方法，包括: (a)提供發酵罐；和 (b)在所述發酵罐中發酵包含根據權利要求1-6中任一項的糖混合物的培養基，以生產發酵產物。
19.一種方法,包括: (a)提供發酵罐；和 (b)發酵包含根據權利要求7或8的脫酸的水解產物或者根據權利要求15的脫酸的製品的培養基，以生產發酵產物。
20.根據權利要求18或19的方法，其中所述發酵產物包括選自醇、羧酸、胺基酸、用於聚合物工業的單體和蛋白質的至少一個成員。
21.根據權利要求18或19的方法，包括加工所述發酵產物，以生產選自洗滌劑、基於聚乙烯的產品、基於聚丙烯的產品、基於聚烯烴的產品、基於聚乳酸(聚交酯)的產品、基於聚羥基鏈烷酸酯的產品和基於聚丙烯酸的產品的消費產品。
22.根據權利要求21的方法，其中所述洗滌劑包括基於糖的表面活性劑、基於脂肪酸的表面活性劑、基於脂肪醇的表面活性劑或源自細胞培養物的酶。
23.根據權利要求21的方法，其中所述基於聚丙烯酸的產品選自塑料、地板蠟、地毯、油漆、塗料、粘合劑、分散體、絮凝劑、彈性體、丙烯酸玻璃、吸收製品、失禁墊、衛生棉、女性衛生用品和尿布。
24.根據權利要求21的方法，其中所述基於聚烯烴的產品選自牛奶壺、洗滌劑瓶、人造黃油容器、垃圾容器、水管、吸收製品、尿布、無紡布、HDPE玩具和HDPE洗滌劑包裝。
25.根據權利要求21的方法，其中所述基於聚丙烯的產品選自吸收製品、尿布和無紡布。
26.根據權利要求21的方法，其中所述基於聚乳酸的產品選自農產品和乳製品的包裝、塑料瓶、生物可降解產品和一次性用品。
27.根據權利要求21的方法，其中所述基於聚羥基鏈烷酸酯的產品選自農產品的包裝、塑料瓶、塗料紙、模塑或擠壓製品、女性衛生用品、棉塞施用器、吸收製品、一次性無紡布和溼巾、醫療外科服裝、粘合劑、彈性計、薄膜、塗料、水性分散劑、纖維、藥物和粘合劑的中間體。
28.根據權利要求18或19的方法，其中所述發酵產物包括乙醇、丁醇、異丁醇、脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪醇和生物柴油中的至少一個成員。
29.根據權利要求28的方法，包括加工所述發酵產物，以生產選自異丁烯縮合產物、噴氣燃料、汽油、含醇汽油、柴油燃料、替代型燃料、柴油燃料添加劑及其前體的至少一種產品。
30.根據權利要求29的方法，其中所述含醇汽油是富含乙醇的汽油或富含丁醇的汽油。
31.根據權利要求29的方法，其中所述產品選自柴油燃料、汽油、噴氣燃料和替代型燃料。
32.一種由根據權利要求18或19的發酵產物生產的消費產品、消費產品的前體或消費產品的成分。
33.一種消費產品、消費產品的前體或消費產品的成分，其包含至少一種通過根據權利要求18或19的方法生產的發酵產物，其中所述發酵產物選自羧酸和脂肪酸、二羧酸、羥基羧酸、羥基二羧酸、羥基-脂肪酸、丙酮醛、一元醇、二元醇或多元醇、烷烴、烯烴、芳烴、醛、酮、酯、生物聚合物、蛋白質、肽、胺基酸、維生素、抗生素和藥物。
34.根據權利要求33的消費產品，其中所述產品是富含乙醇的汽油、噴氣燃料或生物柴油。
35.根據權利要求33的消費產品、消費產品的前體或消費產品的成分，其中所述消費產品具有約2.0xlO-13或更大的碳-14:碳-12比例。
36.一種消費產品，包含根據權利要求32的成分和由木質纖維素材料以外的原材料生產的額外成分。
37.根據權利要求36的消費產品，其中所述成分和所述由木質纖維素材料以外的原材料生產的額外成分基本上具有相同的化學組成。
38.根據權利要求32的消費產品，以至少IOOppb的濃度包含標記分子。
39.根據權利要求38的消費產品，其中所述標記分子選自糠醛、羥基-甲基糠醛、糠醛或羥基-甲基糠醛的縮合產物、源自糖的焦糖化反應的有色化合物、乙醯丙酸、乙酸、甲醇、半乳糖醛酸和甘油。
40.一種方法，包括: (a)對包含總糖:(總糖+水)的比例>0.20重量比的酸水解產物進行脫酸，以生產具有的總糖與(總糖+水)的比例> 0.35的糖混合物；所述混合物包含單糖，所述混合物具有的二糖:總糖比例> 0.05 ;和 (b)用能夠催化所述混合物中a鍵的水解的酶對所述混合物進行酶水解，使得至少10%的所述二糖轉化成單糖；和 (C)將至少一部分所述糖轉化成轉化產物。
41.根據權利要求40的方法，其中所述糖混合物包含高級寡糖。
42.根據權利要求41的方法，其中至少10%的所述高級寡糖得到水解。
43.根據權利要求40的方法，其中所述酸水解產物是逆流水解的結果。
44.根據權利要求40的方法，其中所述酸水解產物是在低於25°C的溫度下進行的水解的結果。
45.根據權利要求40的方法，`其中所述脫酸包括用包含醇的萃取劑萃取。
46.根據權利要求40的方法，其中所述脫酸在低於80°C的溫度下進行。
47.根據權利要求40的方法，其中所述酶水解包括使用能夠催化P鍵的水解的酶。
48.根據權利要求40的方法，其中酶包括至少一種選自澱粉酶、纖維素酶、半纖維素酶、轉葡糖苷酶、葡糖澱粉酶、a -葡糖苷酶和支鏈澱粉酶的酶。
49.根據權利要求40的方法，其中所述酶水解包括使用固定化的酶。
50.根據權利要求40的方法，其中所述轉化的至少一部分與所述酶水解同時進行。
51.根據權利要求40的方法，其中所述酶水解期間總糖:(總糖+水)的比例>0.15。
52.根據權利要求40的方法，其中所述酶水解包括所述混合物和微生物一起孵育。
53.根據權利要求40的方法，其中所述轉化包括發酵。
54.根據權利要求40的方法，其中所述糖混合物包含至少一種戊糖，該戊糖與總糖的比例彡0.05。
55.根據權利要求40的方法，其中所述脫酸包括用包含SI溶劑的第一萃取劑萃取所述水解產物，以形成含有HCl的第一萃取物和排除HCl的糖溶液。
56.根據權利要求55的方法，包括色譜分離所述排除HCl的糖溶液，以產生富含單糖的單體部分以及富含二糖和高級寡糖的酸部分。
57.根據權利要求55的方法，包括後續用包含SI和第二溶劑(S2)的第二萃取劑萃取所述排除HCl的糖溶液。
58.根據權利要求57的方法，其中所述萃取和所述後續萃取的SI各自獨立地包括選自具有至少5個碳原子的醇、酮和醛及其組合的至少一個成員。
59.根據權利要求57的方法，其中所述第二萃取劑的特徵在於以下至少一項: 其S -P比所述第一萃取劑的5 -P至少大0.2MPa1/2 ;和 其S -H比所述第一萃取劑的S -H至少大0.2MPa1/2。
60.根據權利要求57的方法，其中S2包括選自C1-C4一元醇或多元醇、醛和酮的至少一個成員。
61.根據 權利要求40的方法，其中所述糖混合物中HCl:總糖的比例彡0.03重量比。
全文摘要
一種糖混合物，包含單糖；與總糖的比例≥0.06的寡糖；與總糖的比例≥0.05的二糖；與總糖的比例≥0.05的戊糖；至少一種α鍵合的二葡萄糖；和至少一種β鍵合的二葡萄糖。還公開了製備和/或使用此類混合物的方法。
文檔編號C13B50/00GK103201395SQ201180041427
公開日2013年7月10日 申請日期2011年6月26日 優先權日2010年6月26日
發明者阿哈龍·伊亞爾, 羅伯特·詹森, 阿瑟·維特納, 莉薇特麗·馬裡 申請人:威爾迪亞有限公司