从纤维素生物质开始并包括解毒的釜馏物再循环的发酵方法

专利名称：从纤维素生物质开始并包括解毒的釜馏物再循环的发酵方法
技术领域：
本发明涉及用于由纤维素生物质制备目标化学品的方法，涉及由纤维素生物质制备目标化学品的系统和涉及野生型、突变体或重组体丝状真菌在解毒废纤维素水解产物中的用途。
背景技术：
全球变暖、石油枯竭和能源安全已经是开发可代替得自石油的燃料如汽油和柴油的可再生燃料的主要驱动力。乙醇目前是最普遍使用的可再生汽车燃料。其通过含糖或含淀粉原料如蔗糖、玉米和小麦的发酵大量产生。然而，这些作物的供给是相对有限的，并且它们中的许多可以被认为是人类食物资源。另一个缺点是，由大部分这些原料制造乙醇得到相对低的净能量增益(net energy gain)和低的可再生CO2效率，即当由这些材料制造乙醇时，通过生产链条制造的化石(X)2的量高。木质纤维素是更丰富和更廉价的原料，其具有得到较高的净能量增益的潜力。木质纤维素主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。纤维素是由几百到上万个连接的葡萄糖单元的多糖链组成的，而半纤维素是由木糖、其它戊糖和各种己糖组成的多糖。 纤维素和半纤维素与木质素(将纤维素和半纤维素聚合物连接在一起的多酚化合物)紧密相关，因此使木材具有刚性和机械强度。在由木质纤维素材料制造乙醇中，各种预处理和水解步骤用于将木质纤维素中的纤维素和半纤维素多糖降解为单糖。然后可使用微生物将所述单糖发酵为乙醇。代谢己糖的酵母即酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是最适合乙醇制造的微生物之一并且在工业过程中是有利的。然而，随着木质纤维素的降解，释放了多种物质，其中的一些可能是有毒的并抑制微生物例如用于乙醇发酵的酿酒酵母。此外，抑制性物质也可限制木质纤维素生物质的水解中所用酶的速率。抑制性物质的性质和量取决于木质纤维素原料的类型以及所用的预处理和水解工艺。抑制性物质的实例包括脂族酸如随着半纤维素级分降解而释放的乙酸、呋喃醛、糠醛和不同的酚类化合物。因此这样的抑制性物质的存在导致较低的乙醇产率和产量。而且，希望在乙醇制造厂中再循环工艺用水，例如以使新鲜水的加入最小化并由此使生产成本最小化和/或减少环境影响。然而，工艺用水的再循环可导致抑制性物质的积累及其浓度的增加，这是再利用工艺用水的障碍。存在若干避免与抑制剂相关的问题的方法，但是它们通常带来额外的工艺成本或其它问题。WO 01/60752公开了当由木质纤维素制造乙醇时对废水流出物进行处理以降低抑制性物质水平的方法。然而WO 01/60752涉及在再利用废水流出物之前利用产甲烷微生物的复杂的厌氧消化。Palmqvist 等人(Enzyme and Microbial Technology. 1997，20，第 286 293 页)公开了同时进行酶制造和半纤维素水解产物的解毒的方法。然而，该方法包括在乙醇发酵之前使用里氏木霉(Trichoderma reesei)进行解毒，这意味着己糖在发酵之前被里氏木霉消耗而不是用于乙醇制造；以及在发酵之前就开始了工艺用水的再循环，这意味着总工艺用水中只有小部分被再循环。总而言之，现有技术无法提供简单的并容许解毒和工艺用水再循环的有吸引力的用于制造乙醇的方法。

发明内容
本公开内容的一些方面的目的是提供减少目标化学品如乙醇的制造所需的新鲜水量和/或这种制造中形成的废水量。此外，本公开内容的一些方面的目的是提供用于由纤维素生物质制造目标化学品如乙醇的系统。而且，本公开内容的一些方面的目的是在目标化学品的制造期间减少来自工艺用水的毒性和/或抑制性的副产物。本发明由所附权利要求限定。本发明的一个方面提供用于制备至少一种得自纤维素生物质的目标化学品的、包括废水解产物的解毒的方法，其包括下列步骤a)提供纤维素生物质；b)使所述纤维素生物质经历至少一种水性预处理流体以提供经预处理的纤维素生物质；c)在经预处理的纤维素生物质的至少一部分水解为纤维素水解产物的条件下使所述经预处理的纤维素生物质经历至少一种任选地包含糖化酶的水性水解液，所述纤维素水解产物包含能发酵糖和抑制性物质；d)在所述能发酵糖的至少一部分发酵为主要(primary)目标化学品的条件下利用至少一种发酵生物催化剂使所述能发酵糖在水性液体中进行发酵；e)将所述主要目标化学品与所述经发酵的水解产物分离以提供包含抑制性物质的废水解产物；f)通过使用选自野生型、突变体和重组体丝状真菌的解毒生物催化剂降低至少一种抑制性物质的浓度使所述废水解产物解毒，以提供解毒的废水解产物；g)将解毒的废水解产物的至少一部分作为步骤b)、c)和d)中至少之一中提供的一部分水性液体再循环，所述再循环任选地在进一步纯化之后进行。在实施方式中，步骤d)的发酵生物催化剂是酵母，和步骤d)的主要目标化学品是乙醇。在实施方式中，所述发酵生物催化剂是野生型、突变体或重组体酿酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae)0在实施方式中，步骤a)的纤维素生物质选自木质材料、城市废纸、农业残渣如甘蔗渣、和能源作物。在实施方式中，步骤b)的水性预处理液体具有5以下的pH。在实施方式中，所述主要目标化学品在步骤e)中通过蒸馏与所述经发酵的水解产物分离。
在实施方式中，所述抑制性物质包含呋喃醛如糠醛和/或HMF、脂族酸和/或酚类化合物。在实施方式中，步骤f)的解毒生物催化剂是选自野生型、突变体或重组体曲霉 (Aspergillus)、木霉(Trichoderma)、根霉(Rhizopus)、毛霉(Mucor)、或它们的组合的真菌。在实施方式中，所述解毒生物催化剂是野生型、突变体或重组体黑曲霉素 (Aspergillus niger)。在实施方式中，所述解毒生物催化剂在步骤f)中的解毒期间产生酶。在实施方式中，所述酶是糖化酶。在实施方式中，将步骤f)中得到的糖化酶加入步骤C)中的水性水解液中。本发明的一个方面提供用于制造至少一种得自纤维素生物质的目标化学品的系统，其包括a)至少一个纤维素生物质预处理容器，其用于将提供的纤维素生物质的至少一部分预处理为经预处理的纤维素生物质，其与b)连接，b)水解容器，其用于将所述经预处理的纤维素生物质的至少一部分水解为纤维素水解产物，所述纤维素水解产物包含能发酵糖和抑制性物质，该水解容器进一步与c)连接，c)包含发酵生物催化剂的发酵容器，其用于发酵至少部分所述能发酵糖，提供包含主要目标化学品和抑制性物质的经发酵的水解产物，该发酵容器进一步与d)连接，d)第一分离装置，其用于将所述主要目标化学品与经发酵的水解产物分离和提供废水解产物，该第一分离装置进一步与e)连接，e)包含选自野生型、突变体和重组体丝状真菌的解毒生物催化剂的解毒容器，其用于通过减少至少一种抑制性物质对所述废水解产物进行解毒和用于提供解毒的废水解产物，该解毒容器进一步与f)连接，f)再循环装置，其用于将所述解毒的废水解产物的至少一部分再循环到a)的至少一个预处理容器、b)的水解容器和c)的发酵容器中的至少之一，其中所述水解容器和发酵容器可为相同的容器或两种不同的容器。在实施方式中，e)的解毒容器经由第二分离装置与再循环装置f)连接，所述第二分离装置用于将解毒生物催化剂与所述解毒的废水解产物的至少一部分分离。 本发明的另一方面提供野生型、突变体或重组体丝状真菌用于解毒废纤维素水解产物的用途。实施方式提供野生型、突变体或重组体黑曲霉素(Aspergillusniger)用于解毒废纤维素水解产物的用途。
具体实施例方式作为本发明的一方面，提供用于制备至少一种得自纤维素生物质的目标化学品的、包括废水解产物的解毒的方法，其包括下列步骤a)提供纤维素生物质；b)使所述纤维素生物质经历至少一种水性预处理流体以提供经预处理的纤维素生物质；
c)使所述经预处理的纤维素生物质在经预处理的纤维素生物质的至少一部分水解为纤维素水解产物的条件下经历至少一种任选地包含糖化酶的水性水解液，所述纤维素水解产物包含能发酵糖和抑制性物质；d)在所述能发酵糖的至少一部分发酵为主要目标化学品的条件下利用至少一种发酵生物催化剂使所述能发酵糖在水性液体中进行发酵；e)将所述主要目标化学品与所述经发酵的水解产物分离以提供包含抑制性物质的废水解产物；f)通过使用选自野生型、突变体和重组体丝状真菌的解毒生物催化剂降低至少一种抑制性物质的浓度使所述废水解产物解毒，以提供解毒的废水解产物；g)将解毒的废水解产物的至少一部分作为步骤b)、c)和d)的至少之一中提供的水性液体的一部分进行再循环，所述再循环任选地在进一步纯化之后进行。在本公开的内容中，得自纤维素生物质的目标化学品是指可通过化学反应得自或由纤维素生物质制造的化学品。得自纤维素的目标化学品的实例包括，醇类如乙醇和丁醇， 酸类，烷烃，烯烃，芳族化合物，醛类，酮类，生物聚合物，蛋白质，多肽，氨基酸，维生素，抗生素和其它药物。纤维素生物质是指由纤维素组成的生物材料。纤维素生物质可为木质纤维素生物质，即包含纤维素、半纤维素和木质素的生物质。纤维素生物质可作为研磨形式的纤维素生物质提供，例如研磨到1 100mm、如 1 80mm、如1 50mm尺寸的纤维素生物质。其它形式的纤维素生物质是本领域技术人员公知的。不限于此，步骤a)的纤维素生物质可选自木质材料、城市废纸、农业残渣如甘蔗渣、和能源作物。纤维素生物质的这些来源是丰富的原料，其具有提供高的净能量增益潜力并具有高的可再生CO2效率。所述木质材料可为林业残渣如木屑、锯木机或锯纸机废弃物。所述城市废纸可为再循环纸或纸板。农业残渣可为玉米秸秆、玉米纤维、小麦秆、甘蔗渣、甜菜浆、 水稻秆或大豆秸秆，并且能源作物可为快速生长的树或木质草。纤维素生物质的其它来源是本领域技术人员公知的。步骤b)可通过使所述纤维素生物质在纤维素生物质的至少一部分水解的条件下经历至少一种水性预处理流体而进行。如果使用糖化酶用于步骤c)中的水解，步骤b)可例如提高纤维素和半纤维素对糖化酶的接近性(accessibility)。步骤b)可在纤维素生物质预处理容器中进行。水性预处理流体可为液体、或气体、或液体与气体的混合物。可通过本领域技术人员已知的不同技术使纤维素生物质经历至少一种水性预处理流体。因此，步骤b)可涉及一个或多个预处理，例如，使用一种水性流体的预处理，随后使用另一种水性流体进行预处理。作为实例，预处理可包括预水解、浸渍、蒸煮、蒸汽爆发、或它们的任意组合。蒸煮是指用于从纤维素生物质中驱除空气以促进纤维素的进一步水解的工艺。蒸汽爆发是指将蒸汽、剪切力和水解组合以使纤维素纤维破碎的工艺。预处理流体可包含酸，从而使纤维素纤维中的纤维素对后续的水解步骤来说变得易接近。例如，预处理流体的PH可为 0. 5 5。作为进一步的实例，如果预处理是浸渍，则预处理液可为用再循环的解毒的废水解产物的至少一部分稀释的酸，从而使该预处理流体具有0. 5 5，如0. 5 2的pH。如果使用得自木材的纤维素生物质，则较低的PH间隔可为有利的。而且，预处理流体可例如在高温如50 220°C、优选100 220°C，在高压如高于大气压的压力下施加。典型地，如果预处理液体的温度为100°C或更高，则在高压下进行预处理。预处理流体也可为碱性液体或有机液体。如果使用木质纤维素生物质，则木质纤维素生物质的预处理可在使部分纤维素和半纤维素从木质素中释放出来的条件下通过使用流体进行。步骤b)的水性预处理流体可为具有5以下、如4以下、如3以下、如2以下的pH 的液体。已知低PH的液体，如酸性溶液有效地用于水解和溶解纤维素和半纤维素，因此容许纤维素对进一步水解的良好的接近性。作为实例，预处理可为纤维素生物质的浸渍，在这种情况下，水性预处理流体可包含再循环的解毒的废水解产物的至少一部分和酸。例如，这样的水性预处理流体的PH可为 0. 5 5，如0. 5 2。或者，在浸渍中，可将酸作为气体加入和将水性预处理流体作为液体加入，并且所述水性预处理流体包含再循环的解毒的废水解产物的至少一部分。在经预处理的纤维素生物质的至少一部分被水解的条件下使经预处理的纤维素生物质经历任选地包含糖化酶的水性水解液，这是指使经预处理的纤维素生物质经历水性水解液，从而使纤维素生物质的大部分多糖解聚为游离糖。如果使用木质纤维素生物质，也可从纤维素生物质中除去木质素。优选地，在该步骤期间所有木质素的至少95%与碳水化合物分离。所述游离糖为例如戊糖和己糖，即分别具有5个和6个碳原子的单糖。该步骤可在水解容器中进行。水性水解液可包含酶。酶可为糖化酶，即可将经预处理的纤维素生物质转化或水解为游离糖的酶。这样的糖化酶可为水解多糖的糖苷酶。糖苷酶的实例包括水解纤维素的糖苷酶，如纤维素酶、内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶、细胞生物水解酶和β-糖苷酶；水解半纤维素的糖苷酶，如木聚糖酶、木聚糖内切酶、木聚糖外切酶、β-木糖苷酶、阿拉伯木聚糖酶、甘露聚糖酶、半乳糖酶、果胶酶和葡萄糖醛酶；和水解淀粉的糖苷酶，如淀粉酶、α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、α-糖苷酶和异淀粉酶，或者见于EC 3.2. l.x(如EC 3. 2. 1. 4)中的多种酶中任意的酶，其中EC是酶学委员会号。例如，糖化酶可为红褐肉座菌(Hypocrea jecorina)内切葡聚糖酶Cel7B。或者，水性水解液可包含至少一种无机酸和/或亚硫酸，所述至少一种无机酸和/ 或亚硫可作为气体加入所述水性水解液。这样的水解液体适合生物质的酸性水解。例如， 无机酸可为硫酸、盐酸或硝酸。酸性水解可在一定的PH、一定的温度和一定的压力下在一定的时间内进行。经预处理的纤维素生物质的酸性水解是已确定的技术，并且本领域技术人员在其能力内调节pH，S卩加入酸的量、温度、压力和时间来实现令人满意的结果。例如，包含至少一种无机酸和/或的水性水解液的pH可为0 4。使经预处理的纤维素生物质经历水性水解液会产生包含能发酵糖和抑制性物质的纤维素水解产物。能发酵糖是指可以通过活性或非活性发酵进行转化的物质如己糖和戊糖。抑制性物质是指如果存在于制备目标化学品的方法中的一个或多个步骤中时会限制速率或有抑制性的物质。具体地，抑制性物质可为对步骤d)的发酵例如对酵母有抑制性的物质。当然，由抑制性物质引起的抑制程度取决于它们的浓度。例如，抑制性物质可选自在IOOmM的浓度下对步骤d)的发酵限制速率或有抑制性的物质。本领域技术人员认识到得自纤维素水解的这样的抑制性物质的实例。例如，他可在以下引用的Taherzadeh等人Q000)、Larsson等人(1999)和/或Larsson等人Q000)的文献中找到这样的实例。 抑制性物质可包含呋喃，如呋喃醛，其在30mM(或更高)的浓度下会有抑制性(Taherzadeh 等人，2000，Appl MicrobiolBiotechnol，53，第 701 708 页)；脂族酸，其在 IOOmM (或更高)的浓度下会有抑制性(Larsson 等人，1999，Enzyme Microb iTechnol, 24，第 151 159 页)；和/或酚类化合物，其在0. ImM (或更高)的浓度下会有抑制性(Larsson等人，2000， ApplBiochem Biotechnol，84-86，第617 632页)。已知这些化合物抑制酿酒酵母，这导致较低的乙醇产率和产量。呋喃醛的实例可为糠醛或5-羟甲基糠醛(HMF)，并且脂族酸可为醋酸。使能发酵糖在其中纤维素水解产物的至少一部分发酵为主要目标化学品的条件下利用至少一种发酵生物催化剂在水性液体中发酵，这是指使用至少一种发酵生物催化剂将游离糖发酵为本方法的主要目标化学品。因此，步骤d)的发酵可通过一种或多种类型的发酵生物催化剂进行。发酵生物催化剂是指使游离糖例如由于厌氧分解而分解为主要目标化学品的物质或微生物。该步骤可在发酵容器中进行。水性发酵可包含水性发酵液。水性发酵液可包含至少一种发酵生物催化剂。此外， 可将至少一种发酵生物催化剂固定化。步骤d)的发酵生物催化剂可为酵母，和步骤d)的主要目标化学品可为乙醇。在本公开的内容中，酵母是指真菌科的单细胞成员。已知酵母能够将糖发酵为许多单个分子。来自酵母菌属、毕赤酵母属和念珠菌属的酵母可用作发酵生物催化剂。乙醇是得自纤维素的化学品的实例并且可通过发酵由酵母制造。得自纤维素的目标化学品的其它实例包括其它醇类如丁醇、酸、烷烃、烯烃、芳族化合物、醛类、酮类、生物聚合物、蛋白质、 多肽、氨基酸、维生素、抗生素和其它药物。发酵生物催化剂可为野生型、突变体或重组体酿酒酵母。酿酒酵母是最适合由己糖制造乙醇的微生物之一并且在工业工艺中是受欢迎的。或者，或作为补充，发酵生物催化剂可在步骤d)的发酵之后与经发酵的水解产物分离。主要目标化学品和如果适用的发酵生物催化剂与经发酵的水解产物的分离是指从发酵的水解产物中除去主要目标化学品和如果适用的发酵生物催化剂。优选地，在这样的分离中除去至少95%的目标化学品和如果适用的发酵生物催化剂。该步骤可在第一分离装置中进行。经发酵的水解产物可包含主要目标化学品、未发酵的糖和抑制性物质。主要目标化学品可在步骤e)中通过蒸馏与经发酵的水解产物分离。蒸馏是指基于沸点的差异将液体混合物分离为其各组分。作为实例，如果目标化学品是乙醇，则蒸馏是将乙醇与经发酵的水解产物分离的优选方法，因为乙醇与经发酵的水解产物中包含的其它物质相比具有较低的沸点。由此，得到的水解产物可为包含如上抑制性物质的废水解产物。 作为实例，废水解产物可为釜馏物，即蒸馏之后的废流出物。对废水解产物进行至少一种抑制性物质的解毒是指使废水解产物经历处理，从而减少至少一种抑制性物质的水平或浓度。例如，至少一种抑制性物质的浓度可至少减少 50%。而且，至少一种抑制性物质的水平或浓度优选减少，使得在上述用于制备至少一种得自纤维素生物质的目标化学品的、包括废水解产物的解毒和解毒的水解产物的再循环的方法中，至少一种抑制性物质在该方法的步骤C)或d)中没有抑制性或限制速率。在步骤中 “没有抑制性或限制速率”可能使该步骤的产率下降或更少，如0.5%或更少，如0. 1% 或更少。然而，解毒的主要目的是防止在所述方法(其包括再循环)中累积。结果，解毒可降低至少一种抑制性物质的水平或浓度以防止该物质的累积。该解毒步骤可在解毒容器中进行。解毒生物催化剂选自野生型、突变体和重组体丝状真菌。丝状真菌是指作为形成菌丝体的多细胞丝(菌丝)生存的真菌。野生型丝状真菌是指丝状真菌的原始亲株，即天然或在野外发现的丝状真菌，而突变体丝状真菌是指通过一次或多次功能性突变而不同于野生型丝状真菌的，即在影响表现型的遗传材料中具有一个或多个永久性变化的丝状真菌。重组体丝状真菌是指含有一种或多种额外来源的DNA， 例如在基因组中加入相关DNA如细菌质粒的丝状真菌。提供的突变体或重组体真菌具有相应的野生型真菌的至少10%，优选至少50%如至少90%的消耗抑制性物质的能力。而且， 提供的突变体或重组体真菌与野生型相比具有较高的消耗抑制性物质的能力。这样的抑制性物质的实例如上。消耗抑制性物质的能力可例如根据以下实施例部分的化学分析进行。 本领域技术人员理解如何对野生型真菌的这种能力与突变体或重组体真菌的这种能力进行比较。本发明人注意到，丝状真菌代表一类生物体，其典型地特征在于在简单和廉价的基材上生长的能力、高的代谢多样性、与降解多种不同有机物质的能力相关的腐生生存方式、在好氧工艺中使用的适应性、和发达的分泌代谢产物和蛋白质的能力。由不同种类的丝状真菌共同享有的这些特征使它们成为适合以与曲霉属真菌证明的相同方式使用的一类生物体，其中曲霉属真菌可以被认为是丝状真菌中的模型生物体(Baker SE(2006)Medical Mycology 44，S17 S21)。步骤f)的解毒生物催化剂可为选自野生型、突变体或重组体曲霉、木霉、根霉、毛霉、或它们的组合的丝状真菌。在本公开内容中，曲霉显示出具有优异的解毒能力，并且所有测试的抑制剂都可用作曲霉的优异生长介质。木霉、根霉、毛霉是与曲霉享有相关特性的丝状真菌。例如，本发明人注意到，红褐肉座菌(经常称作Tricoderma reesei)在来自木质纤维素水解产物发酵的发酵液蒸馏的废釜馏物中生长良好。还发现真菌在其生长时产生酶活性(木聚糖酶活性)。总之，这表明了解毒活性。此外，这表明红褐肉座菌可用于还包括以下讨论的酶生产的实施方式。可使用的其它丝状真菌为栓菌、菌核、金担子菌属 (Aureobasidium)、裂褶菌、支顶孢菌、弯颈霉(Tolypocladium)、麦角菌、红曲霉、紫杉霉、镰刀菌和伞菌(Agaricus)。也可使用不同种类的丝状真菌组合，如来自曲霉和木霉的丝状真菌。丝状真菌可为野生型、突变体或重组体黑曲霉素。在本公开内容中，黑曲霉素显示出具有优异的解毒能力，并且所有测试的抑制剂都可作为黑曲霉素的优异生长介质。其它有利的曲霉种类可为野生型、突变体或重组体浅蓝灰曲霉、亮白曲霉、闪白曲霉、棒曲霉、弯头曲霉(A. deflectus)、黄曲霉、烟曲霉、灰绿曲霉、构巢曲霉、赭曲霉、米曲霉、寄生曲霉、帚状曲霉、局限曲霉、酱油曲霉、萨氏曲霉(A. sydowi)、溜曲霉(A. tamari)、土曲霉、焦曲霉或采色曲霉。
10
黑曲霉素可为表达红褐肉座菌内切葡聚糖酶Cel7B的菌株。在本公开内容中，表达红褐肉座菌内切葡聚糖酶Cel7B的黑曲霉素菌株显示出具有解毒能力，并且所有测试的抑制剂都可用作这种黑曲霉素菌株的优异生长介质。然而，这种菌株只是可用于本公开内容中的许多实例中的一个实例。解毒生物催化剂可在步骤f)的解毒期间产生酶。酶生产可为内切性的或可通过将任何酶的DNA插入解毒生物催化剂的基因组中，即使用重组体解毒生物催化剂而实现。 合适的酶可为任意工业上重要的酶，如木聚糖酶、淀粉酶、木质素酶、纤维素酶、纤维二糖酶或蛋白酶。酶可为糖化酶。糖化酶是指如上酶，即可将经预处理的纤维素生物质转化或水解为游离糖的酶。糖化酶可为红褐肉座菌内切葡聚糖酶。在本公开内容中，产生糖化酶的解毒生物催化剂呈现优异的解毒能力。而且，所有测试的抑制剂都可作为产生糖化酶的解毒生物催化剂的优异生长介质。产生的酶可以被纯化以及在不同的应用中利用。可将步骤f)中得到的糖化酶加入步骤C)中的水性水解液。再循环是指使用步骤 f)中得到的糖化酶的至少一部分作为步骤c)中包含糖化酶的水性水解液的一部分。这示意性地在图2中示出。当在发酵前水解纤维素和半纤维素时，所产生糖化酶的再循环是使外部酶的使用最小化的优异的方式。可将解毒生物催化剂固定化。或者，或作为补充，可将解毒生物催化剂与经解毒的废水解产物分离，这是指从水解产物中除去解毒生物催化剂。优选地，在这样的分离中至少除去95% w/w的解毒生物催化剂。该步骤可在第二分离装置中进行。作为实例，可使用各种过滤技术。可将分离的解毒生物催化剂进一步用于各种目的。作为实例，分离的解毒生物催化剂可用作各种产品中的蛋白质源，如家畜饲料的蛋白质源。而且，解毒生物催化剂可通过离心沉降的方式进行分离。将解毒的废水解产物的至少一部分再循环作为步骤b)、C)和d)中至少之一中提供的水性液体的一部分，其中所述再循环任选地在进一步纯化之后进行，这是指将步骤f) 中得到的经解毒的废水解产物的至少一部分作为步骤b)的水性预处理流体、步骤c)的水性水解液或步骤d)的水性发酵液的一部分再利用。该步骤可在再循环装置中进行。进一步纯化是指降低解毒的废水解产物的抑制性物质水平或浓度的进一步的方式。这样的进一步纯化可为不同的过滤和/或吸收步骤。解毒的废水解产物可作为上述水性液体的一部分再循环并且可在被再循环之前与新鲜水混合。本发明是基于以下认识使用丝状真菌在发酵之后对废水解产物解毒以提供目标化学品会导致抑制性物质的水平令人惊讶地低，使得解毒的水解产物可以再循环到方法的任意部分中。因此，发现丝状真菌利用各种各样的化合物作为抑制糖化酶和发酵生物催化剂的营养素和化合物，如实施例1 3中所示。因此，丝状真菌的使用除去了得自纤维素或得自木质纤维素的抑制性物质，因此促进了工艺用水的再循环。而且，废水解产物(即主要目标化学品与发酵的水解产物分离之后得到的水解产物)的解毒容许使用于制备目标化学品的方法中所用的大部分水再循环。而且，丝状真菌的使用使得得自纤维素生物质的目标化学品的制造中对新鲜水的需要最小化。此外，本公开方法有利地利用丝状真菌的有效好氧呼吸用于解毒，因此不需要效率较低的厌氧条件。
公开的制备方法如图1和图2所示，和使用丝状真菌的解毒在实施例1 5中举例说明，其说明了本公开发明的效率和优点。在实施方式中，提供用于制备至少一种得自木质纤维素生物质的目标化学品的方法，其包括下列步骤a)提供木质纤维素生物质；b)使木质纤维素生物质在木质纤维素生物质的至少一部分水解的条件下经历水性预处理液体，以提供经预处理的木质纤维素生物质；c)使经预处理的木质纤维素生物质在经预处理的木质纤维素生物质的至少一部分去木质化和进一步水解以提供木质素和木质纤维素水解产物的条件下经历任选地包含糖化酶的水性水解液，所述木质纤维素水解产物包含能发酵糖和抑制性物质；d)使木质纤维素水解产物在木质纤维素水解产物的至少一部分发酵为主要目标化学品的条件下经历水性发酵液，以提供包含主要目标化学品、抑制性物质和发酵生物催化剂的经发酵的水解产物；e)将发酵生物催化剂和主要目标化学品与经发酵的水解产物分离以提供包含抑制性物质的废水解产物；f)使用选自野生型、突变体和重组体丝状真菌的解毒生物催化剂通过减少至少一种抑制性物质对废水解产物进行解毒，以提供解毒的废水解产物；g)将解毒生物催化剂与解毒的水解产物分离以提供纯化的工艺用水；和h)将纯化的工艺用水的至少一部分作为步骤b)、c)和d)中至少之一的水性液体的一部分再循环。在优选的实施方式中，提供用于制备得自木质纤维素木质材料的乙醇的、包括废水解产物的解毒的方法，其包括下列步骤a)提供研磨为1 50mm的木质纤维素木质材料；b)使木质纤维素木质材料在100 220°C的温度下经历pH 1 5的水性预处理液体；C)使经预处理的木质材料在使经预处理的木质纤维素进一步水解的温度下经历包含糖化酶如纤维素酶的水性水解液，以提供木质素和包含游离己糖、戊糖以及抑制性物质如糠醛、呋喃醛、脂族酸和酚类化合物的木质纤维素水解产物；d)使木质纤维素水解产物在至少部分己糖和戊糖发酵为乙醇的条件下经历包含酵母如酿酒酵母的水性发酵液；e)使酵母与发酵的水解产物例如通过过滤分离，和使用蒸馏将乙醇与发酵的水解产物分离，以提供废水解产物；f)使用野生型、突变体或重组体黑曲霉素通过减少至少一种抑制性物质如糠醛、 呋喃醛、脂族酸和酚类化合物对废水解产物进行解毒，以提供解毒的水解产物；g)将黑曲霉素与解毒的水解产物分离以提供纯化的工艺用水；和h)将纯化的工艺用水的至少一部分作为步骤b)、c)和d)中至少之一的部分水性液体再循环。作为本发明的一个方面，提供用于制造至少一种得自纤维素生物质的目标化学品的系统，包括
a)至少一个纤维素生物质预处理容器，其用于将提供的纤维素生物质的至少一部分预处理为经预处理的纤维素生物质，其与b)连接，b)水解容器，其用于将经预处理的纤维素生物质的至少一部分水解为纤维素水解产物，所述纤维素水解产物包含能发酵糖和抑制性物质，该水解容器进一步与c)连接，c)包含发酵生物催化剂的发酵容器，其用于发酵能发酵糖的至少一部分，提供包含主要目标化学品和抑制性物质的经发酵的水解产物，该发酵容器进一步与d)连接，d)第一分离装置，其用于将主要目标化学品与经发酵的水解产物分离和提供废水解产物，该第一分离装置进一步与e)连接，e)包含选自野生型、突变体和重组体丝状真菌的解毒生物催化剂的解毒容器，其用于通过减少至少一种抑制性物质对废水解产物进行解毒和用于提供解毒的废水解产物， 该解毒容器进一步与f)连接，f)再循环装置，其用于将解毒的废水解产物的至少一部分再循环到a)的至少一个预处理容器、b)的水解容器和c)的发酵容器中的至少一个，其中水解容器和发酵容器可为相同的容器或两个不同的容器。如以上本公开内容可进行下列活动在纤维素生物质预处理容器中对提供的纤维素生物质的至少一部分进行预处理；在水解容器中对经预处理的纤维素生物质的至少一部分进行水解；在发酵容器中对能发酵糖的至少一部分进行发酵；在第一分离装置中将主要目标化学品分离；在解毒容器中对废水解产物进行解毒；在再循环装置中对解毒的废水解产物的至少一部分进行再循环。e)的解毒容器可经由第二分离装置与再循环装置f)连接，所述第二分离装置用于将解毒生物催化剂与解毒的废水解产物的至少一部分分离。解毒生物催化剂与解毒的废水解产物的至少一部分的分离活动可如以上本公开内容进行。作为本发明的一个方面，提供野生型、突变体或重组体丝状真菌用于对木质纤维素废水解产物进行解毒的用途。在大多数情况下，木质纤维素废水解产物是指得自水解木质纤维素发酵的发酵液蒸馏的釜馏物。这样的釜馏物的化学组成不同于得自常规含糖溶液如得自淀粉(例如大米或小麦)、甜菜或甘蔗糖发酵的发酵液蒸馏的釜馏物的化学组成。差异至少部分是由于在木质纤维素的水解期间形成/释放的物质引起的。可在木质纤维素的水解期间形成的物质的实例为呋喃、脂族酸和酚类化合物，其与本公开内容中的抑制性物质相同。因此，本方面的木质纤维素废水解产物或釜馏物与来自米酒(rice spirit)酿酒厂或其它酒精饮料制造的釜馏物不同。野生型、突变体或重组体丝状真菌是指在本文中如上所述的那些。野生型、突变体或重组体丝状真菌的使用除去了显著大量的抑制性物质，并且容许解毒的废水解产物再循环。此外，当由纤维素生物质制备目标化学品时，野生型、突变体或重组体丝状真菌的使用使新鲜水的使用最少。丝状真菌可为野生型、突变体或重组体黑曲霉素。在本公开内容中表明了，黑曲霉素的使用除去显著大量的抑制性物质，并且所有测试的抑制剂都可作为黑曲霉素的优异生长介质。可使用曲霉的其它成员，如本文的以上公开内容中提及的那些。


图1显示根据本公开内容由纤维素生物质制造目标化学品的方法。图2显示用于由纤维素生物质制造目标化学品的所公开的方法的实施方式，其中将产生的糖化酶再循环。图3显示实施例1的甘蔗渣废水解产物的解毒期间的内切葡聚糖酶活性。( ) 在甘蔗渣废水解产物上生长的黑曲霉素D15[egl]，(A)在标准介质上生长的黑曲霉素 D15[egl], (■)在甘蔗渣废水解产物上生长的黑曲霉素D15[pGT]，(X)在标准介质上生长的黑曲霉素D15[pGT]。内切葡聚糖酶活性作为两个单独培养物的活性测量的平均值。误差条表示标准偏差。图4显示实施例3中使用黑曲霉素从标准介质中除去抑制剂期间的内切葡聚糖酶活性。( )在含有5g/L乙酸的标准介质上生长的黑曲霉素D15 [egl]，( ■)在含有0. 5g/ L香草醛的标准介质上生长的黑曲霉素D15 [egl] ,(A)在含有0. 2g/L松白醛的标准介质上生长的黑曲霉素D15 [egl] ,(X)在标准介质上生长的黑曲霉素D15 [eg/Ι]，( □)在含有 2g/L HMF的标准介质上生长的黑曲霉素D15 [egl]，( )在含有lg/L糠醛的标准介质上生长的黑曲霉素D15 [egl]。内切葡聚糖酶活性作为两个单独培养物的活性测量的平均值。 误差条表示标准偏差。实施例以下非限制性实施例将进一步说明本发明。实施例1使用黑曲霉素的甘蔗渣废水解产物的解毒原料将甘蔗渣空气干燥至96%的干物质含量和研磨至通过2mm滤网。预处理将3X 180g干燥和研磨的原料与3X ISOOg稀释的硫酸在三个分开的各自总体积为2. 5L的不锈钢圆筒中混合。硫酸在浆料中的总浓度为2%。将圆筒附着到由控制装置 (Jaako Poyiy AB, Karlstad, Sweden)控制的聚乙二醇加热浴中的转子。预处理在122°C
进行60分钟。在完成预处理之后直接将圆筒在水浴中快速冷却至室温。经预处理浆料的固体和液体通过真空过滤进行分离。固体用3X5L去离子水洗涤和在70°C加热室中干燥 72小时。收集液体馏分(在下文中称作甘蔗渣预水解产物)并在4°C储存。水解将预处理的固体材料(80g干重，DW)与800g甘蔗渣预水解产物在2000ml用棉花塞封闭的爱伦美式玻璃烧瓶中混合(实验进行四组)。使用NaOH将浆料的pH调节为4. 8。 将纤维素酶和纤维二糖酶(Celluclast 1. 5L，供应商标称活性为700内切葡聚糖酶单位 (EGU)/g(Sigma-Aldrich, Steinheim, Germany)和标称活性为 250 纤维二糖酶单位(CBU)/ g的Novozyme 188 (Sigma-Aldrich))的市售制品分别以319E⑶/g固体(Dff)的负载和 23CBU/g固体(DW)的负载加入浆料。浆料以振动的状态在50°C和150rpm下温育72小时 (温育摇床，G25型，New Brunswick Scientific, Edison，新泽西，美国)。每10小时测量浆料的PH并且用NaOH重新调整为4.8。在水解期间，每10小时通过用血糖仪(Glucometer Elite XL,Bayer AG,Leverkusen,Germany)测量来监测浆料中释放的葡萄糖的量。在水解之后，将浆料过滤。使用HCl将液体馏分(在下文中称作甘蔗渣水解产物)的PH调节为pH 2.0，然后在4°C储存以防止储存期间的微生物生长。使用酿酒酵母发酵在发酵之前，使用NaOH将甘蔗渣水解产物的pH调节为5. 5。还使用营养素溶液补充水解产物，得到以下最终浓度0. 5g/L(NH4)2HPO4^O. 025g/LMgS04 · 7Η20、1· 38g/L NaH2PO4化20和lg/L酵母提取物。甘蔗渣水解产物的发酵在15个平行的装备有磁力搅拌器和用由用于除去CO2的插管刺穿的橡胶塞封闭的50mL玻璃烧瓶中进行。用发面酵母(酿酒酵母)(Jastbolaget AB, Rotebro, Sweden)温育烧瓶。对具有甘蔗渣水解产物的烧瓶给予接种物，得到lg/L(DW)的细胞群浓度。将烧瓶在30°C在具有磁力搅拌的水浴(IKA-Werke， Staufen, Germany)中温育5小时。通过用血糖仪连续测量监测发酵期间的葡萄糖水平。蒸馏在发酵之后，通过在1500g 和 4°C下离心(Sorvall RC26 Plus，Dupont，Newtown， CT，USA)6分钟从发酵的水解产物中除去酵母细胞。使用NaOH将经发酵的水解产物液体的 PH调节为7.0以防止蒸馏期间可能的糖降解。将经发酵的水解产物液体转移到圆底烧瓶并加入几滴消泡剂以避免在蒸馏期间形成过多的气泡。将标准蒸馏玻璃器具用于蒸馏装置和将聚乙二醇加热浴用作热源。进行蒸馏，直至所有的乙醇与经发酵的水解产物液体分离。 收集残留在圆底烧瓶中的非乙醇馏分(在下文中称作甘蔗渣废水解产物(SBH))并将其储存在4°C直至进一步使用。黑曲霉素重组体菌株使用表达红褐肉座菌Cel7B基因的重组体黑曲霉素D15转化体(菌株指定为黑曲霉素D15[egl])。Cel7B基因的表达在黑曲霉素的组成gpd启动子和泡盛曲霉(Aspergillus awamori.)的glaA终止子的转录控制下。将具有整合到染色体中的相同启动子和终止子而没有Cel7B基因的转化体用作阴性对照(菌株指定为黑曲霉素D15[pGT])。两种重组体菌株的构建描述于 Rose 和 van Zyl，2002 (Rose，S. H. andvan Zyl, W. H, Appl. Microbiol. Biotechnol. 2002, 58，第 461 468 页)。使用在甘蔗渣废水解产物上生长的黑曲霉素的解毒实验四个100-mL爱伦美式玻璃烧瓶(称作A D)填充有48ml SBHUml营养素溶液(25g/L(NH4)2HPO4U. 25g/L MgSO4 · 7H20、69g/L NaH2PO4 · H2O 和 50g/L 酵母提取物)、 0. 05mL 微量元素溶液(0. 22g/L ZnSO4 · 7Η20、0· llg/L H3BO3>0. 05g/LMnCl2 · 4Η20、0· 05g/ L FeSO4 · 7Η20、0· 017g/L CoCl2 · 6Η20、0· 016g/L CuSO4 · 5Η20、0· 015g/L Na2MoO4 · 2H20 和 0. 5g/L EDTA)并用棉花塞封闭。烧瓶A和B用0.95mL黑曲霉素D15[egl]孢子(最终孢子浓度为1X106孢子/mL介质)接种。烧瓶C和D用黑曲霉素D15[pGT]孢子以相等的浓度温育。为了比较，四个用棉花塞封闭的100-mL爱伦美式玻璃烧瓶(称作E H)填充有 49.05mL标准介质(5g/L酵母提取物、0. 4g/L MgSO4 · 7H20、10g/L葡萄糖、2g/L酪蛋白氨基酸、0. 5g/L KCI、1. 5g/LKH2P04、6g/L NaNO3 和 lmL/L 微量元素溶液)。烧瓶 E 和 F 用 0. 95mL 黑曲霉素D15[egl]孢子温育，且G和H烧瓶用0. 95mL黑曲霉素D15[pGT]孢子(最终孢子浓度为1 X IO6个孢子/mL介质)温育。将烧瓶在30°C和150rpm下在带振动的温育箱(温育摇床，G25型，New Brunswick Scientific)中温育11天。在发酵实验期间监测内切葡聚糖酶活性和在实验结束时测量生物质产量(参见以下所述)。
15
生物质测量为了确定黑曲霉素生物质的干重，将Miracloth片(Calbiochem， EMDBiosciences, La Jolla，CA, USA)在微波炉中干燥15分钟，此后将其放置在干燥器中。 2小时之后，将Miracloth片从干燥器中取出并以分析天平进行预称重。测量来自发酵实验的黑曲霉素培养物悬浮液体积，然后在抽吸下将该培养物悬浮液通过干燥的Miracloth进行过滤。每片带有生物质的Miracloth用50ml dH20洗涤，如前进行干燥，然后称重。酶活性测定和SDS-PAGE分析通过使用Bailey 等人，1992 (Bailey,M. J.等人，J. Biotechnol. 1992，23，第 257 270页)基于二硝基水杨酸的方法对内切葡聚糖酶活性进行监测。用于测定的缓冲液为柠檬酸盐(0.05M，pH 5. 5)，底物为羧甲基纤维素(Fluka，超低粘度，Sigma-Aldrich)(在 0. 05M、pH 5. 5的柠檬酸盐缓冲液中1 % )并在50°C进行测定。酶活性的单位为nkat/mL (产生还原糖nmol/mL/s)。将发酵实验的上清液用ClH2O稀释四倍并加载到10% SDS-PAGE凝胶上以确定细胞外蛋白质概况和Cel7B蛋白质的大小。在电泳之后，根据Weinberg等人，1996 (Weinberg， Τ. H.等人，Anal. Biochem. 1996，239，第 238 245 页)将凝胶用 Sypro Red 凝胶染料 (Molecular Probes, Eugene, OR, USA)染色。凝胶的分析用凝胶图像仪(ImageQuant 400， GE Healthcare, Piscataway，NJ, USA)进行。此外，如下测量Cel7B蛋白质浓度通过使作为标准蛋白质的牛血清清蛋白(Pierce，Rockford，IL, USA)和在SDS-PAGE凝胶上的Cel7B 上清液的浓度梯度运行，并使用软件ImageJ(http://rsb. info. nih. gov/ii/)比较Sypro Red染色带的强度。Cel7B蛋白质浓度作为来自单独的培养烧瓶的两个上清液的平均值来计算，所述两个上清液已作为四个复制品(即，在四个单独的凝胶上)进行了分析。Sypro Red染料由于其与SDS-PAGE凝胶中的蛋白质周围包覆的硫酸十二烷基酯的相互作用而在不同蛋白质类型染色中呈现低的差异性(Steinberg, Τ. H.，等人，Anal. Biochem. 1996 A 239，第223 237页)。报道的具体活性基于Cel7B蛋白质测量。对一个发酵实验中所有样品都在固定时间取出的样品上进行Cel7B蛋白质测量。测量时刻设定为每次发酵实验中记录到单次最高内切葡聚糖酶活性的时刻。化学分析乙酸的含量使用装备有电导率检测器的Dionex ICS-2000色谱仪系统进行定量。 在具有 IonPac AG15(50X4)前置柱(Dionex)的 IonPac AS 15 (250 X 4mm)柱子上进行分离。使用福林-西奥卡特(R)Iin-Ci0caIteu)法以香草醛作为标准确定酚类化合物的总浓度。通过HPLC确定糠醛和HM的浓度。在Shimadzu VP系列系统(Shimadzu，Kyoto，Japan) 中使用 XTerra MS C18 柱(5 μ m, 2. 1 X 150mm) (Waters, Milford, MA, USA)在 282nm 进行 UV 检测。根据 Martin 等人，2007 (Martin，C.等人，Appl. Biochem. Biotechnol. 2007，136-140， 第339 352页)进行洗脱。结果甘蔗渣预水解产物、使用酿酒酵母发酵之后的水解产物、SBH和使用黑曲霉素 D15[egl]发酵之后的SBH中的抑制剂含量在表1中示出。显然，在发酵11天之后，所有的乙酸、糠醛和HMF以及约30 %的酚类化合物被消耗或转化，如表1中SBHAF A所示。抑制剂浓度在解毒之前，如在预处理和用酿酒酵母发酵之后大致是恒定的，但是在用黑曲霉素解毒之后显著下降。因此，黑曲霉素对甘蔗渣废水解产物具有令人惊讶的高的解毒作用，几乎除去了所有的抑制剂。使用甘蔗渣废水解产物的发酵实验中的体积活性、Cel7B蛋白质浓度、特异Cel7b 活性和生物质产量如表2所示。SBH上生长的黑曲霉素D15[egl]达到9. 8g/L (Dff)的生物质浓度。作为对比，当使用的黑曲霉素D15[egl]菌株生长在标准介质上时，该菌株只达到 3. 4g/L (Dff)的生物质。SBH上生长的黑曲霉素D15[egl]在发酵10天之后给出0. 41mg/mL 的Cel7B蛋白质浓度，这几乎是标准介质上生长的相同菌株的四倍。而且，显然，SBH也可作为重组体黑曲霉素D15[egl菌株的优异生长介质(表2)。SBH上生长的黑曲霉素D15[pGT] 只达到6.8g/L(DW)的生物质。作为对比，当所用黑曲霉素D15[pGT]菌株在标准介质上生长时，该菌株只达到约4. lg/L(DW)的生物质。而且，在SBH中使用黑曲霉素D15[egl]的发酵导致内切葡聚糖酶活性增加10天，并且监测的最高活性为2100nkat/mL (图3)，而缺少产生内切葡聚糖酶的基因的黑曲霉素D15[pGT]如果在SBH上生长不会产生任何内切葡聚糖酶活性的增加。该实验表明，黑曲霉素既有使甘蔗渣废水解产物解毒的能力也具有在水解产物环境中极好地生长的能力，与在标准介质上生长相比甚至达到更高的生物质产量。而且，当使用能够产生内切葡聚糖酶的重组体黑曲霉素菌株时，具有高的酶量和高的酶活性。产生的酶量甚至高于在标准介质上生长的。因此，该实施例证明当制造乙醇时丝状真菌黑曲霉素适合用作解毒生物催化剂，因为其能够使废水解产物解毒并且同时产生酶。
表权利要求
1.用于制备至少一种得自纤维素生物质的目标化学品的方法，所述方法包括对废水解产物进行解毒，所述方法包括下列步骤a)提供纤维素生物质；b)使所述纤维素生物质经历至少一种水性预处理流体以提供经预处理的纤维素生物质；c)使所述经预处理的纤维素生物质在经预处理的纤维素生物质的至少一部分水解为纤维素水解产物的条件下经历至少一种任选地包含糖化酶的水性水解液，所述纤维素水解产物包含能发酵糖和抑制性物质；d)在所述能发酵糖的至少一部分发酵为主要目标化学品的条件下利用至少一种发酵生物催化剂使所述能发酵糖在水性液体中进行发酵；e)将所述主要目标化学品与所述经发酵的水解产物分离以提供包含抑制性物质的废水解产物；f)通过使用选自野生型、突变体和重组体丝状真菌的解毒生物催化剂降低至少一种抑制性物质的浓度使所述废水解产物解毒，以提供解毒的废水解产物；g)将解毒的废水解产物的至少一部分作为步骤b)、c)和d)的至少之一中提供的水性液体进行再循环，所述再循环任选地在进一步纯化之后进行。
2.权利要求1的方法，其中步骤d)的发酵生物催化剂是酵母，和步骤d)的主要目标化学品是乙醇。
3.权利要求2的方法，其中所述发酵生物催化剂是野生型、突变体或重组体酿酒酵母 (Saccharomyces cerevisiae)0
4.根据任意前述权利要求的方法，其中步骤a)的纤维素生物质选自木质材料、城市纸废物、农业残渣如甘蔗渣、和能源作物。
5.根据任意前述权利要求的方法，其中步骤b)的水性预处理液体具有5以下的pH。
6.根据任意前述权利要求的方法，其中步骤f)的解毒生物催化剂是选自野生型、突变体或重组体曲霉(Aspergillus)、木霉 CTrichoderma)、根霉(Rhizopus)、毛霉(Mucor)、或它们的组合的真菌。
7.权利要求6的方法，其中所述解毒生物催化剂是野生型、突变体或重组体黑曲霉素 (Aspergillus niger)或红褐肉座菌(Hypocrea jecorina)。
8.根据任意前述权利要求的方法，其中所述解毒生物催化剂在步骤f)中的解毒期间产生酶。
9.权利要求8的方法，其中所述酶是糖化酶。
10.权利要求9的方法，其中将步骤f)中得到的糖化酶加入步骤c)中的水性水解液中。
11.根据任意前述权利要求的方法，其中所述抑制性物质包括呋喃、脂族酸和/或酚类化合物。
12.用于制造至少一种得自纤维素生物质的目标化学品的系统，包括a)至少一个纤维素生物质预处理容器，其用于将提供的纤维素生物质的至少一部分预处理为经预处理的纤维素生物质，其与b)连接，b)水解容器，其用于将所述经预处理的纤维素生物质的至少一部分水解为纤维素水解产物，所述纤维素水解产物包含能发酵糖和抑制性物质，该水解容器进一步与c)连接，c)包含发酵生物催化剂的发酵容器，其用于发酵至少部分所述能发酵糖，提供包含主要目标化学品和抑制性物质的经发酵的水解产物，该发酵容器进一步与d)连接，d)第一分离装置，其用于将所述主要目标化学品与经发酵的水解产物分离和提供废水解产物，该第一分离装置进一步与e)连接，e)包含选自野生型、突变体和重组体丝状真菌的解毒生物催化剂的解毒容器，其用于通过减少至少一种抑制性物质对所述废水解产物进行解毒和用于提供解毒的废水解产物， 该解毒容器进一步与f)连接，f)再循环装置，其用于将所述解毒的废水解产物的至少一部分再循环到a)的至少一个预处理容器、b)的水解容器和c)的发酵容器中的至少之一，其中所述水解容器和发酵容器可为相同的容器或两种不同的容器。
13.根据权利要求12的系统，其中e)的解毒容器经由第二分离装置与再循环装置f) 连接，所述第二分离装置用于将解毒生物催化剂与所述解毒的废水解产物的至少一部分分1 O
14.野生型、突变体或重组体丝状真菌用于解毒木质纤维素废水解产物的用途。
15.根据权利要求14的用途，其中所述丝状真菌是野生型、突变体或重组体黑曲霉素 (Aspergillus niger)或红褐肉座菌(Hypocrea jecorina)。
16.根据权利要求14或15的用途，其中所述解毒包括除去选自呋喃、脂族酸和酚类化合物的至少一种抑制性物质。
全文摘要
本发明提供用于制备得自纤维素生物质的目标化学品的方法，该方法包括对废水解产物进行解毒。所述方法包括下列步骤提供纤维素生物质；使所述纤维素生物质在其中能发酵糖的至少一部分发酵为主要目标化学品的条件下进行水性预处理、水性水解和发酵；将所述主要目标化学品与所述经发酵的水解产物分离以提供包含抑制性物质的废水解产物；通过使用选自野生型、突变体和重组体丝状真菌的解毒生物催化剂降低至少一种抑制性物质的浓度使所述废水解产物解毒，和将解毒的废水解产物的至少一部分再循环，所述再循环任选地在进一步纯化之后进行。
文档编号C12P7/10GK102171353SQ200980138394
公开日2011年8月31日 申请日期2009年9月30日 优先权日2008年9月30日
发明者利夫.琼森, 比约恩.阿尔里克森 申请人:瑞典乙醇化工技术有限公司