发酵方法

文档序号:438295阅读:586来源:国知局

专利名称::发酵方法发酵方法发明领域本发明涉及用于从含淀粉材料中产生发酵产物的方法,其包括产生乙醇的方法。发明背景发酵方法用于制造大量的商业产品,包括醇(例如,乙醇、曱醇、丁醇、1,3-丙二醇);有才几酸(例如,柠檬酸、乙酸、衣康酸、葡糖酸、葡糖酸酯(gluconate)、乳酸、琥珀酸、2,5-二酮-D-葡糖酸);S同(例如,丙酮);氨基酸(例如,谷氨酸);气体(例如,H2和CO。,和更复杂的化合物,包括,例如,抗生素(例如,青霉素和四环素);酶;维生素(例如,核黄素、B12、P-胡萝卜素);激素,和难以通过合成生产的其它化合物。发酵方法通常还用于乳制品(例如,产生酸奶酪和干酪)、皮革和烟草工业中。工业上,发酵产物在能够储存多达IO立方米发酵培养基的大型发酵罐中产生。为了在发酵罐中建立合适的发酵生物群和浓度,发酵方法通常需要48-120小时的处理时间或者更多。因为罐的尺寸较大,而且发酵时间很长,所以很难保持发酵系统不受污染。有害的污染细菌常常是来自乳杆菌属的革兰氏阳性细菌,其将葡萄糖转化为乳酸和乙酸。已经知道革兰氏阴性细菌也会污染发酵方法。不幸的是,发酵条件通常是利于细菌生长的。如果发生细菌污染,必须将整个发酵罐倒空,清洁和灭菌,发酵培养基不可使用。这当然是耗费时间和金钱的。此外,很多细菌与发酵生物体竟争使用糖。这导致发酵产量下降。Bayrock等,2003,Appln.Microbiol.Biotechnol.62:498-502公开了通过持续或脉沖加入青霉素G,在连续燃料乙醇发酵中控制乳杆菌属污染。今天,抗生素、热和化学消毒剂用于杀死有害细菌和/或抑制有害细菌的生长。在发酵前或过程中向发酵中加入这些消毒剂。已知的抗菌剂,包括抗生素(如青霉素)有时是不期望的。因此,需要更多的方法在发酵过程中杀死有害的细菌和/或抑制有害细菌的生长。发明概述本发明的目的是提供发酵方法,或者包括发酵步骤的方法,其中将有害细菌杀死和/或抑制有害细菌的生长。在第一方面,本发明提供使用发酵生物体从含淀粉材料中产生发酵产物的方法,其中在发酵前和/或发酵过程中加入一种或多种抗菌剂。在第二方面,本发明涉及从含淀粉材料中产生发酵产物的方法,其包括如下步骤(a)液化含淀粉材料;(b)使用糖-源产生酶(carbohydratesourcegeneratingenzyme)糖化;(c)使用发酵生物体发酵,其中在发酵前和/或发酵过程中加入一种或多种抗菌剂。在第三方面,本发明涉及从含淀粉材料产生发酵产物的方法,其包括(a)在低于所述含淀粉材料的起始胶凝温度(initialgelatinizationtemperature)的温度糖化含淀粉材料,(b)使用发酵生物体发酵,其中在发酵前和/或发酵过程中加入一种或多种抗菌剂。最后,本发明还涉及用于杀死细菌和/或抑制细菌生长的抗菌剂在发酵产物生产方法中的用途。定义术语"抗菌活性"指能杀死细菌和/或抑制细菌生长的活性。"抗菌肽,,是能杀死细菌和/或抑制细菌生长的肽。用相似的方式,"抗菌多肽"和"抗菌酶"分別是能杀死细菌和/或抑制细菌生长的多肽和酶。在本发明的上下文中,术语"抑制微生物细菌的生长"特别表示非生长状态的细菌,即,它们不能繁殖。可以理解的是,"抗菌肽"或其类似物也能杀死其它微生物细胞和/或抑制其它微生物细胞的生长,如某些真菌细胞。当用于本文时,氨基酸序列、肽、多肽、酶等的"片段"表示子序列,其中从氨基和/或歡基末端缺失一个或多个氨基酸。优选从羧基末端缺失一个或多个氨基酸。片段还应该具有抗菌活性。本发明的方法中使用的抗菌肽、多肽、蛋白质、酶等可以是包含氨基酸序列,优选由氨基酸序列组成的"变体",所述氨基酸序列与亲代/野生氨基酸序列相比具有氨基酸的至少一个取代、缺失和/或插入。这种变体可以用本领域已知的任何技术构建,如通过定点/随机突变和结构域重排技术。在一个实施方案中,氨基酸改变(在变体中以及在亲代/野生序列中)对性质是不重要的,如保守氨基酸取代,其不显著影响分子的折叠和/或活性。通过参数"同一性"描述两个氨基酸序列之间或两个核普酸序列之间的术语"同源性"。两个氨基酸序列之间的"同一性"程度使用FASTA软件包2.0x版中包括的程序FASTA确定(参见W.R.PearsonandD.J.Lipman(1988),"ImprovedToolsforBiologicalSequenceAnalysis",PNAS85:2444-2448;andW.R.Pearson(1990)"RapidandSensitiveSequenceComparisonwithFASTPandFASTA",MethodsinEnzymology183:63-98)。使用的评分矩阵是BLOSUM50,缺口罚分是-12,而缺口延伸罚分是-2。使用如上所述的同样的算法和软件包确定两个核苷酸序列之间的同一性程度。使用的评分矩阵是同一性矩阵,缺口罚分是-16,而缺口延伸罚分是-4。术语"有害细菌(unwantedbacteria)"在本发明的上下文中表示不期望的细菌,它们可能以消极的方式影响发酵产物的生产,例如,通过将发酵生物体的底物转化成不期望的发酵产物。在例如醇生产包括乙醇生产中有害的污染细菌的实例是乳杆菌,其将葡萄糖转化成乳酸和乙酸。附图筒述图1表示在抗菌肽A的不同浓度,四种乳杆菌属菌林的混合物24小时的生长。图2表示在抗菌肽B的不同浓度,四种乳杆菌属菌林的混合物24小时的生长。图3表示在SSF方法0、24、48和72小时后乳杆菌属的总量。图4表示在48小时0-1000mg溶菌酶/L发酵培养勤于乳杆菌的抗菌效果。发明详述本发明的目的是提供发酵方法或包括发酵步骤的方法,其中杀死有害细菌和/或抑制有害细菌的生长。有害细菌本身和它们的代谢终产物,如乳酸和/或乙酸,导致发酵产量降低,使生产者遭受相当大的经济损失(参见Thomas等,2001,J.AppliedMicrobiology,90:819-828)。有害细菌与发酵生物体(例如酵母)竟争发酵培养基中的糖(碳源)。由有害细菌产生的乳酸和/或乙酸还可能对酵母生长具有负面影响。本发明的发明人发现,抗菌剂可以具有优势地用于杀死有害细菌和/或抑制有害细菌的生长,有害细菌已知会污染发酵过程。本发明的方法可以用作下述方法的替代方法,例如,向发酵方法加入抗生素,如特别是青霉素,其可能由于种种原因不期望使用。本发明的方法可能导致与不加入抗菌剂的相应方法获得的产量相比,发酵产量提高。根据本发明,特别是由乳酸和/或乙酸产生细菌引起的细菌污染可以避免和/或降低。已知乳酸和/或乙酸产生菌,特别是乳杆菌属的细菌,会污染发酵过程。已经发现会污染发酵过程的乳杆菌属菌种实例包括丘状菌落乳杆菌(丄acto6"ci!.〃w51co〃/wo/(iay)、-豆孝L4干菌(丄actoZ)a"7/wsZ)尸ev&)、发酵豸L^干菌(丄acto6ac/〃ws/^777ewfMm)、类干酪孝L才干菌(丄afctoZwc/〃wj/arafcose/)、才直物吝'L^亍菌(丄acto6acZ〃ws//a"tar画),和/或鼠李糖乳軒菌(Zacto6acz.〃wsr/zamwosm),或它们的混合物。本发明的方法在第一方面,本发明涉及使用发酵生物体从含淀粉材料产生发酵产物的方法,其中在发酵前和/或发酵过程中加入一种或多种抗菌剂。本发明的发酵方法包括,不限于,用于产生发酵产物的发酵方法,发酵产物包括醇(例如,乙醇、曱醇、丁醇、1,3-丙二醇);有机酸(例如,柠檬酸、乙酸、衣康酸、葡糖酸、葡糖酸酯、乳酸、琥珀酸、2,5-二酮-D-葡糖酸);酮(例如,丙酮);氨基酸(例如,谷氨酸);气体(例如,H2和C02),和更复杂的化合物,包括,例如,抗生素(例如,青霉素和四环素);酶;维生素(例如,核黄素、B12、(3-胡萝卜素);激素,和其它化合物。发酵方法还包括乳品工业(例如,发酵的乳制品)、皮革工业和烟草工业中使用的发酵方法。优选的发酵方法包括醇发酵方法,其在本领域中众所周知。优选的发酵方法是厌氧发酵方法。在实施方案中,本发明的发酵方法是进一步包含液化步骤和/或糖化步骤的方法的一部分。在优选实施方案中,发酵方法是同步糖化和发酵方法(SSF方法),或者未蒸煮的(uncooked)含淀粉材料的一步发酵方法(有时称为同步液化、糖化和发酵(LSF))中的步骤。一步方法的实例包括美国专利号4,316,956、US2004/0234649和WO2003/066816和WO2003.066826中公开的方法(所述文件全部通过引用并入本文)。在一个实施方案中,本发明的发酵方法可以在20-40。C,优选30-35。C,特别是约32。C的温度进行。当产生醇发酵产物,如乙醇,特别是燃料乙醇、可饮用乙醇和/或工业乙醇时通常为这种情况。在优选实施方案中,发酵方法中的pH可为4-7,优选5-6。在一个实施方案中,在液化和/或糖化过程中(即,发酵前)或在同步糖化发酵(SSF)过程中加入抗菌剂。在另一个实施方案中,向回流(backset)和/或通常循环至液化和/或发酵步骤的稀釜馏物(thinstillage)中加入抗菌剂。发酵方法通常以批式发酵进行,即,发酵由始至终在一个罐中进行,或者以连续发酵进行,即,不中断操作的稳态发酵系统,其中每阶段发酵都在发酵系统的单独部分进行,设定流速使其与需要的保留时间相对应。换句话说,包含本发明的发酵方法的过程中的各个方法步骤可以以批式或连续的方式进行。根据本发明,预期全部方法步骤都以批式进行,或者全部方法步骤都连续进行,或者其中一个或多个方法步骤以批式进行,而一个或多个方法步骤连续进行。串联方法是这样的实例,其中一个或多个方法步骤连续进行,如同本发明所预期的。要获取更多关于串联方法和其它特别的乙醇方法的资料,可以参考"TheAlcoholTextbook",Ethanolproductionbyfermentationanddistillation.Eds,T.P.Lyons,D.R.KesallandJ.E.Murtagh.NottinghamUniversityPress1995。在优选实施方案中,本发明的发酵方法是连续发酵产物产生方法的一部分。在优选实施方案中,在接种发酵生物体之前,使抗菌剂保持与发酵培养基接触1分钟-48小时,优选至少1小时,特别是至少24小时。本发明的方法可以进行1至250个小时,优选25至190个小时,更优选从30至180个小时,更优选从40至170个小时,甚至更优选从50至160个小时,还更优选/人60至150个小时,甚至还更优选/人70至140个小时,和最优选/人80至130个小时。发酵培养基"发酵培养基(fermentationmedia),,、"发酵培养基(fermentationmedium)"或"发酵液(fermentationbroth)"指发酵进行的环境,其中包括发酵底物,即,由发酵生物体代谢的糖源。发酵培养基,包括发酵底物和本发明的发酵方法使用的其它原材料,可以通过,例如,粉碎(milling)、液化和/或糖化或其它期望的步骤,在发酵方法之前或与发酵过程同时进行处理。因此,发酵培养基可以指加入发酵生物体之前的培养基,如液化和/或糖化中的或源自液化和/或糖化的培养基,以及包含发酵生物体的培养基,如同步糖化和发酵方法(SSF)或例如未蒸煮原材料的一步发酵(LSF)中使用的培养基。发酵生物体"发酵生物体"指适用于期望发酵方法中的任何生物体。根据本发明的合适的发酵生物体能发酵,即,直接或间接地将糖(如葡萄糖或麦芽糖)转化成期望的发酵产物。发酵生物体的实例包括真菌生物,如特别是酵母。优选酵母包括酵母属菌种OS^cc/zarawjcMspp.)的菌抹,和具体地酿酒酵母(Sacc/zaramycascerevWae)的菌抹。商业上可得到的酵母包括,例如ETHANOLrEDtm酵母(可从Fermentis/Lesaffre,USA获得)、FALI(可从Fleischmann,sYeast,USA获得)、SUPERSTART和THERMOSACCtm新鮮酵母(可从EthanolTechnology,WI,USA获得)、BIOFERMAFT和XR(可从NABC-NorthAmericanBioproductsCorporation,GA,USA获得)、GERTSTRAND(可/人GertStrandAB,Sweden获得)和FERMIOL(可从DSMSpecialties获得)。含淀粉材料任何合适的含淀粉材料(包括粒状淀粉(granularstarch))可以用作根据本发明的底物。材料通常根据期望的发酵产物选择。适用于本发明的方法的含淀粉材料包括块茎、根、茎、整谷粒、玉米、穗轴、小麦、大麦、黑麦、买罗高粱、西米、木薯(cassava)、木薯(tapioca)、高粱、甜高粱、稻、豌豆(pea)、豆(bean)或甘薯,或它们的混合物,或谷类、含糖原材料,如糖蜜、水果材料、甘蔗或糖用甜菜、马铃薯,和含纤维素材料(如木材或植物残余物)或它们的混合物。预期的材料是蜡质(waxy)和非蜡质(non-waxy)型的玉米和大麦。合适的底物还包括糖源,特别是能由发酵生物体代谢的小分子糖DPw,其可以通过直接向发酵培养基添加来提供。抗菌剂本发明的方法使用的抗菌剂优选聚合物分子,如由氨基酸序列组成的聚合物分子。氨基酸序列可以是肽、多肽、蛋白质或酶等。在优选实施方案中,抗菌剂是能杀死有害细菌和/或抑制有害细菌生长的肽、多肽、蛋白质、酶等,有害细菌优选革兰氏阳性细菌和/或革兰氏阴性细菌,特别是乳杆菌属的革兰氏阳性细菌。抗菌肽、多肽、蛋白质、酶等可以是微生物来源的,如真菌或细菌来源的,^f旦是也可以合成产生的。在优选实施方案中,抗菌剂是防卫素或防卫素-样肽。在优选实施方案中,抗菌肽是真菌防卫素,优选源自假黑盘菌(尸wwfifop/ectom'am'gre〃a),特别是假黑盘菌CBS444.97。特别期望的是作为WO2003/044049(通过引用并入本文)的SEQIDNO:2中氨基酸l-40公开的肽,或其具有抗菌活性的片段,或其具有抗菌活性的变体,所述变体与WO2003/044049中SEQIDNO:2中的氨基酸l-40具有至少80%,优选至少90%,更优选至少95%,甚至更优选至少97%,特别是至少99%的同一性。在具体的实施方案中,抗菌剂是肽Novispirin或选自作为WO2002/00839中SEQIDNO:1-37公开的组中的Novispirin变体,特别是作为WO2002/00839(通过引用并入本文)中的SEQIDNO:17公开的G10。在优选实施方案中,抗菌肽是NovispirinG10的变体(WO2005/105831中的SEQIDNO:1)。期望的变体包括作为WO2005/105831中的SEQIDNO:2-116公开的任何变体。在另一个优选实施方案中,抗菌剂是抗菌蛋白质或酶,如溶菌酶(Lysozyme)。)容菌酶可以是任何来源,如母鸡溶菌酶。加入抗菌剂的浓度足以杀死细菌细胞和/或抑制细菌细胞的生长,细菌细胞优选革兰氏阳性细菌和/或革兰氏阴性细菌细胞,特别是乳杆菌属的革兰氏阳性细菌细胞,包括短乳杆菌、丘状菌落乳杆菌、发酵乳杆菌、类干酪乳杆菌、植物乳杆菌,和/或鼠李糖树杆菌,或其中一种或多种的混合物。其它预期的抗菌肽包括Heliomicin(在WO1999/053053中7>开的抗真菌作用AMP)、Eurocin(WO2006/050737);Piceasin、Oystrisin、Virgisin和Gibbosin(WO2006/053565);Marinasin(WO2006/097110)。抗菌剂的其它实例包括WO2002/090384公开的抗真菌肽。将所有文件的全文并入本文。才艮据本发明,以0.1-1000mg/L发酵培养基,优选0.5-500mg/L发酵培养基,特别是1-100mg/L发酵培养基的浓度加入抗菌剂。从胶凝的含淀粉材料产生发酵产物在这个方面,本发明涉及从含淀粉材料产生发酵产物,特别是乙醇的方法,所述方法包括液化步骤和分别/顺序或同步进行的糖化和发酵步骤。因此,在这个方面,本发明涉及从含淀粉材料产生发酵产物的方法,所述方法包括步骤(a)液化含淀粉材料;(b)使用糖-源产生酶糖化;(c)使用发酵生物体发酵,其中在发酵前和/或发酵过程中加入一种或多种抗菌剂。发酵产物,如特别是乙醇,可以可选地在发酵后回收,例如,通过蒸馏回收。发酵步骤(c)可以是如本文所述的本发明的发酵方法。合适的含淀粉起始材料列于上面的"含淀粉材料"部分中。在优选实施方案中,使用a-淀粉酶进行液化步骤(a)。期望的酶和合适的浓度列于下面的"酶"部分中。发酵优选在酵母,优选酵母属的菌抹存在时进行。合适的发酵生物体列于上面的"发酵生物体"中。合适的抗菌剂的实例列于上面的"抗菌剂"部分中。还可以在液化和/或糖化的过程中,即,在开始发酵之前加入抗菌剂。可替换地,可将抗菌剂加入回流和/或循环至例如液化和/或发酵步骤的稀釜馏物中。在优选实施方案中,在接种发酵生物体前,使抗菌剂保持与发酵培养基接触至少1分钟-48小时,优选至少l小时,特别是至少24小时。通过加热至含淀粉材料的胶凝温度以上而进行液化。在优选实施方案中,步骤(b)和(c)同时进行(SSF方法)。在具体实施方案中,在步骤(a)之前,本发明的方法还包含步骤x)减小含淀粉材料的粒度,优选通过粉碎进行;y)形成包含含淀粉材料和水的浆料。浆料可以包括水和/或工艺水(processwater),如回流和/或稀爸馏物、洗涤水、蒸发器的冷凝物或蒸馏物、蒸馏中侧流汽提器(sidestripper)的水,或其它发酵产物工厂设备(plant)的工艺水。在优选实施方案中,通过干磨或湿磨减小含淀粉材料的粒度。然而,也可以使用其它粒度减小技术,如乳化技术、旋转脉动(rotarypulsation)。含水浆料可以包含从10-40wt%,优选25-35wt。/o含淀粉材料。将浆料加热至胶凝温度之上,并可以加入a-淀粉酶,优选细菌和/或酸性真菌a-淀粉酶,以开始液化(稀释)。在实施方案中,可将浆料喷射蒸煮Get-cook)以在经过步骤(a)的a-淀粉酶处理之前使浆料进一步胶凝。然而,可以理解的是,可进行液化而无喷射蒸煮步骤。更具体地,可以以三步热浆料方法进行液化。将浆料加热至60-95。C,优选80-85。C,并加入a-淀粉酶以开始液化(稀释)。然后可以在95-140。C,优选105-125。C的温度将浆料喷射蒸煮1-15分钟,优选3-10分钟,特别是约5分钟。将浆料冷却至60-95。C,并加入更多的a-淀粉酶以完成水解(二级液化)。可以在pH4.5-6.5,特别是在5-6的pH进行液化过程。磨制和液化的整谷粒称为醪(mash)。可以使用本领域众所周知的条件进行糖化步骤(b)。例如,完整的糖化方法可以持续约24小时至约72小时,然而,常见的是在30-65°C,通常约60。C的温度仅进行通常40-90分钟的预糖化,然后是同步糖化和发酵方法(SSF方法)的发酵过程中的完全糖化。糖化通常在30-65°C,通常约60。C的温度且在4-5的pH,通常在约pH4.5进行。在发酵产物产生方法(特别是乙醇产生中)使用最广泛的方法是同步糖化和发酵(SSF),其中没有糖化的保留阶段(holdingstage),表示发酵生物体(如酵母)和酶可以一起添加。SSF可以在20-40。C,优选30-35。C,特别是约32。C的温度进行。SSF过程中的pH通常为4-7,优选5-6。从未胶凝的/未蒸煮的含淀粉材料中产生发酵产物特别地,在使用未蒸煮的含淀粉材料作为起始材料的一步发酵方法中加入抗菌剂是有优势的,因为一步发酵方法在低于20-40。C的低温进行。例如,本发明的一步乙醇发酵方法通常在约32°C,使用酿酒酵母作为发酵生物体进行。因此,在这个方面,本发明涉及从含淀粉材料产生发酵产物的方法,其包括(a)在低于所述含淀粉材料的起始胶凝温度的温度糖化含淀粉材料,(b)使用发酵生物体发酵,其中在发酵前和/或发酵过程中加入一种或多种抗菌剂。发酵产物,如特别是乙醇,可任选地在发酵后回收,例如通过蒸馏回收。发酵步骤(b)可以是如本文所述的本发明的发酵方法。合适的含淀粉起始材料列于上面的"含淀粉材料"部分。在优选实施方案中,含淀粉材料是粒状淀粉。糖化步骤(a)和发酵步骤(b)可以顺序或同时进行。在优选实施方案中,方法作为一步发酵方法,即同步糖化和发酵进行。期望的一步发酵方法的实例,其中与依照本发明加入一种或多种抗菌剂有关,在例如美国专利号4,316,956;WO2003/066816、WO2003/066826、WO2004/081193、WO2004/080923、WO2005/008156和WO2005/118795中描述(通过引用并入本文)。在实施方案中,使用a-淀粉酶和/或糖-源产生酶,特别是葡糖淀粉酶,将未蒸煮的含淀粉材料水解成可发酵的糖。在优选实施方案中,a-淀粉酶是酸性a-淀粉酶,优选酸性真菌a-淀粉酶。期望的酶和合适的浓度列于下面的"酶"部分中。发酵优选在酵母,优选酵母属的菌抹存在时进行。合适的发酵生物体列于上面的"发酵生物体"部分中。合适的抗菌剂的实例列于上面的"抗菌剂"部分中。可以在开始发酵前的糖化过程中加入抗菌剂。可选地,可将抗菌剂加入循环至发酵步骤的稀釜馏物和/或回流中。在优选实施方案中,在接种发酵生物体之前,使抗菌剂保持与发酵培养基接触至少l分钟至48小时,优选至少1小时,特别是至少24小时。根据这个方面,进行本发明的方法而不进行含淀粉材料的胶凝。含淀粉材料保持未蒸煮。在一个实施方案中,在糖化和/或发酵过程中存在a-淀粉酶和/或糖-源产生酶,优选葡糖淀粉酶。根据本发明,可生产期望的所述发酵产物(如乙醇)而不将含淀粉材料在胶凝温度以上液化。术语"起始胶凝温度,,指使所述淀粉开始胶凝的最低温度。在水中加热的淀粉通常在50。C-70。C开始胶凝;胶凝的确切温度依赖于特定的淀粉,可以由技术人员容易地确定。因此,起始胶凝温度可以根据植物种类、植物种类的特定变种以及生长条件而不同。在本发明的上下文中,给出的含淀粉材料的起始胶凝温度是使用Gorinstein.S.andLii.C,Starch/Starke,Vol.44(12),pp.461-466(1992)所述的方法,5%的淀粉颗粒中双折射消失的温度。在步骤(a)前,可以制备含淀粉材料,如粒状淀粉的浆料,其含有20-55wt%的干固体,优选25-40wt。/。的干固体,更优选30-35%含淀粉材料的干固体。浆料可以包括水和/或工艺水,如回流和/或稀釜馏物、洗涤水、蒸馏器的浓缩物和蒸馏物、蒸馏中侧流汽提器的水,或其它发酵产物工厂装置的工艺水。因为本发明的这个方面的方法在胶凝温度以下进行,因此没有发生显著的粘度增加,如果期望的话可以使用高浓度的釜馏物。在实施方案中,含水浆料包含约1至约70voP/。的釜馏物,优选15-60vol。/。的釜馏物,特别是约30至50vol。/。的釜馏物。可以通过如下方法制备含淀粉材料将粒度(优选通过粉碎)减至0.05至3.0mm,优选0.1-0.5mm。在进行本发明的方法后,含淀粉材料的干固体中至少85°/。,至少86%,至少87%,至少88%,至少89%,至少90%,至少91%,至少92%,至少93%,至少94%,至少95°/。,至少96%,至少97%,至少98%,或优选至少99%转化成可溶淀粉水解物。进行步骤(a)的温度为30-75。C,优选45-60。C。在优选实施方案中,步骤(a)和步骤(b)作为同步糖化和发酵方法进行。在这种优选实施方案中,方法通常在20-4(TC,优选30-35。C,特别是约32""C的温度进行。根据本发明,可以在发酵过程中上调或下调温度。在实施方案中,进行同步糖化和发酵,使糖水平(如葡萄糖水平)保持在低水平,如低于6wt。/。,优选低于约3wt。/。,优选低于约2wt。/。,更优选低于约1wt%,甚至更优选低于约0.5%,或者甚至更优选0.25wt%,如低于约0.1wt%。通过筒单地使用调整量的酶和发酵生物体可以实现这样低水平的糖。这样低水平的糖避免了分解代谢抑制。本领域的技术人员可以容易地确定使用何种量的酶和发酵生物体。还可以选择酶和发酵生物体的使用量以保持发酵液中的麦芽糖的低浓度。例如,可将麦芽糖水平保持低于约0.5wt。/。或低于约0.2wt。/c)。本发明的方法可以在4-7,优选在5-6的pH进行。酵a-淀粉酶根据本发明,a-淀粉酶可为任何来源。优选真菌或细菌来源的a-淀粉酶。在优选实施方案中,a-淀粉酶是酸性a-淀粉酶,例如,真菌酸性a-淀粉酶或细菌酸性a-淀粉酶。术语"酸性a-淀粉酶,,是指以有效量加入的a-淀粉酶(E.C.3.2.1.1),其在3至7,优选3.5至6,或更优选4-5的pH具有最佳活性。细菌a-淀粉酶根据本发明,细菌a-淀粉酶可以优选源自芽孢杆菌属。在优选实施方案中,芽孢杆菌属a-淀粉酶源自地衣芽孢杆菌(Bacz7/us//c/ze"zj^r附&)、解;定4分芽孑包斥干菌(5ac/〃wsamy/o/^we^c/eMS)、4古草芽孑包4干菌CBac!7/Mrato7z'力或嗜热脂肪芽孢杆菌的菌抹,但是还可以源自其它芽孢杆菌属菌种。期望的a-淀粉酶的具体实例包括WO99/19467中SEQIDNO:4所示的地衣芽孢杆菌a-淀粉酶(BLA)、WO99/19467中SEQIDNO:5所示的解淀粉芽孢杆菌a-淀粉酶(BAN),和WO99/19467中SEQIDNO:3所示的嗜热脂肪芽孢杆菌a-淀粉酶(BSG)。在本发明的实施方案中,a-淀粉酶与WO99/19467中SEQIDNO:1、2、3、4或5分别所示的任何序列具有至少60%,优选至少70%,更优选至少80%,甚至更优选至少90%的同一性程度,如至少95%,至少96%,至少97%,至少98%,或至少99%同一性。芽孢杆菌属a-淀粉酶还可以是变体和/或杂合体,特别是WO96/23873、WO96/23874、WO97/41213、WO99/19467、WO00/60059和WO02/10355期望的a-淀粉酶变体在美国专利号6,093,562、6,297,038或美国专利号6,187,576中^^开(通过引用并入本文),而且包括在位置179至182缺失一个或两个氨基酸的嗜热脂肪芽孢杆菌a-淀粉酶(BSGa-淀粉酶)变体,优选WO1996/023873中公开的双缺失一参见例如,第20页,第l-10行(通过引用并入本文),优选与WO99/19467中公开的SEQIDNO:3所列的野生型BSGa-淀粉酶氨基酸序列相比对应于A(181-182),或缺失氨基酸179和180,使用WO99/19467中SEQIDNO:3的编号(通过引用并入本文)。甚至更优选的是芽孢杆菌属a-淀粉酶,特别是嗜热脂肪芽孢杆菌a-淀粉酶,其具有对应于A(181-182)的双缺失,而且与WO99/19467中SEQIDNO:3所列的野生型BSGa-淀粉酶氨基酸序列相比,还包含N193F取代(也表示为I181*+G182*+N193F)。a-淀粉酶也可以是产麦芽糖a-淀粉酶。"产麦芽糖a-淀粉酶"(葡聚糖1,4-a-麦芽水解酶,E.C.3.2丄133)能将直链淀粉和支链淀粉水解成a构型的麦芽糖。来自嗜热脂肪芽孢杆菌菌抹NCIB11837的产麦芽糖a-淀粉酶可从NovozymesA/S,Denmark购买得到。美国专利号4,598,048、4,604,355和6,162,628中描述了产麦芽糖a-淀粉酶,其通过引用并入本文。细菌杂合a-淀4分酶特别期望的杂合a-淀粉酶包含地衣芽孢杆菌a-淀粉酶(如WO99/19467中SEQIDNO:4所示)的445C末端氨基酸残基,和源自解淀粉芽孢杆菌的a-淀粉酶(如WO99/194676中SEQIDNO:3所示)的37N末端氨基酸残基,具有一种或多种(特别是全部)下述取代地衣芽孢杆菌编号)。还优选的是具有一个或多个下述突变(或在其它芽孢杆菌属a-淀粉酶骨架中的相应突变)的变体H154Y,A181T,N190F,A209V和Q264S和/或位置176和179之间的两个残基的缺失,优选缺失E178和G179(使用WO99/19467中SEQIDNO:5的编号方式)。可以以本领域众所周知的量加入细菌a-淀粉酶。当以KNU单位(在下面的"材料与方法,,部分描述)测量时,a-淀粉酶活性优选以0.5-5000NU/gDS的量,以1-500NU/gDS的量,或者更优选以5-1000NU/gDS的量,如10-100NU/gDS存在。真菌a-淀4分酶真菌酸性a-淀粉酶包括源自曲霉属0^/er^7/w力的菌抹的酸性a-淀粉酶,如米曲霉(Aypgr^'〃wso,—、黑曲霉(^5p^7'〃ws"/ger)、川地曲霉(A/ergz7/wsAra而c/zz7)a-淀粉酶。优选的酸性真菌a-淀粉酶是Fungamyl样a-淀粉酶,其优选源自米曲霉的菌抹。在本公开中,术语"Fungamyl样a-淀粉酶"表示与WO96/23874中SEQIDNO:10所示氨基酸序列的成熟部分显示高度同一性,即高于70%,高于75%,高于80%,高于85%,高于90%,高于95%,高于96%,高于97%,高于98%,高于99%,或者甚至100%同一性的a-淀粉酶。另一种优选的酸性a-淀粉酶源自黑曲霉菌株。在优选实施方案中,酸性真菌a-淀粉酶是来自黑曲霉的a-淀粉酶,其在Swiss-prot/TeEMBL数据库中以"AMYA_ASPNG,,公开,初级登录号为P56271,并在WO89/01969(实施例3)中更详细地进行了描述。酸性黑曲霉酸性a-淀粉酶还显示为WO2004/080923中的SEQIDNO:1(Novozymes),其通过引用并入本文。还期望与WO2004/080923中SEQIDNO:1具有至少70%同一性,如至少80%或甚至至少90%同一性,如至少95%,至少96%,至少97%,至少98%,或至少99%同一性的所述酸性真菌淀粉酶的变体。合适的商业上可得到的源自黑曲霉的酸性真菌a-淀粉酶是SP288(可从NovozymesA/S,Denmark获得)。在优选实施方案中,a-淀粉酶源自川地曲霉,由Kaneko等,J.Ferment.Bioeng.81:292-298(1996),"Molecular-cloninganddeterminationofthenucleotide-sequenceofageneencodinganacid-stablealpha-amylasefrom爿^e/^7'〃wsA:m^c/H7"A开;还作为EMBL:#AB0083707>开。真菌酸性a-淀粉酶还可以是包含糖结合模块(CBM)和a-淀粉酶催化域的野生型酶(即,非杂合),或其变体。在实施方案中,野生型酸性a-淀粉酶源自川地曲霉的菌林。真菌杂合a-淀4分酶在优选实施方案中,真菌酸性a-淀粉酶是杂合a-淀粉酶。真菌杂合a-淀粉酶的优选实例包括WO2005/003311或美国专利申请发明者兰迪·戴因哈默,赖克·M·费斯特森申请人:诺维信北美公司;诺维信公司
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