Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ обработки лигноцеллюлозного материала, включающий контактирование указанного лигноцеллюлозного материала с композицией, содержащей два или несколько ферментов, где указанные ферменты являются целлюлазами и/или гемицеллюлазами, где композиция содержит эндоглюканазу, целлобиогидролазу и β-глюкозидазу, которые получены из Talaromvces emersonii, инкубацию в течение от около 1 до около 120 ч при температуре около 50°C или выше, в котором pH в ходе обработки равно 4,5 или ниже, и обработка проводится при содержании сухого вещества 15% или больше, для высвобождения по меньшей мере около 20% или более от количества имеющегося сахара, и где лигноцеллюлозный материал подвергают предварительной обработке перед контактированием с композицией, содержащей два или большее количество ферментов.

2. Способ по п.1, в котором pH в ходе обработки равен 4,0 или ниже.

3. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором ферменты являются термостабильными.

4. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором ферменты способны действовать при низком значении pH.

5. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором композиция содержит эндо-1,3(1,4)-β-глюканазы и эндо-β-1,4-глюканазы и оба фермента происходят из Talaromyces emersonii.

6. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором композиция содержит одну или несколько ксиланаз.

7. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором композиция содержит экспансии, экспансиноподобный белок, индуцируемый целлюлозой белок, интегрирующий на целлюлозу белок, скаффолдин или скаффолдиноподобный белок, необязательно полученные из Talaromyces emersonii.

8. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором обработка содержит деградацию, например, гидролиз и/или модификацию целлюлозы и/или гемицеллюлозы.

9. Способ получения сахара или сахаров из лигноцеллюлозного материала, включающий контактирование указанного лигноцеллюлозного материала с композицией, содержащей два или несколько ферментов, где указанные ферменты являются целлюлазами и/или гемицеллюлазами, в течение от около 1 ч до около 120 ч при температуре около 50°C или выше до высвобождения по меньшей мере около 20% или более от количества имеющегося сахара.

10. Способ по п.9, в котором сахара являются мономерными и/или мультимерными сахарами.

11. Способ по п.9 или 10, в котором по меньшей мере один из продуцируемых сахаров является ферментируемым сахаром.

12. Способ по п.11, в котором по меньшей мере один продуцируемый сахар является глюкозой, целлобиозой, ксилозой, арабинозой, галактозой, галактуроновой кислотой, глюкуроновой кислотой, маннозой, рамнозой, сахарозой или фруктозой.

13. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором предварительная обработка содержит воздействие на лигноцеллюлозный материал кислотой, такой как разбавленная кислота, основанием, растворителем, нагреванием, пероксидом, озоном, механическим измельчением, дроблением, перемалыванием или быстрым сбросом давления, или комбинацией любых двух или большего количества воздействий.

14. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором лигноцеллюлозным материалом является садовый грунт, чапаррель, отходы лесопильного производства, городские древесные отходы, городские отходы, отходы лесозаготовок, отходы, полученные при прореживании леса, деревянистые культуры с коротким циклом, индустриальный мусор, пшеничная солома, овсяная солома, рисовая солома, ячменная солома, ржаная солома, льняная солома, соевая шелуха, рисовая шелуха, рисовая солома, кукурузный глютеновый корм, овсяная шелуха, сахарный тростник, кукурузная солома, стебли кукурузы, стержни кукурузных початков, кукурузная шелуха, просо, мискант, сорго сахарное, стебли канолы, стебли сои, бородач, трипсакум, лисохвост, свекловичный жом, мякоть цитрусовых плодов, семенные оболочки, целлюлозосодержащие отходы животных, настриг с лужаек, хлопок, морские водоросли, деревья, мягкая древесина, твердая древесина, тополь, сосна, кустарники, травы, пшеница, пшеничная солома, жмых сахарного тростника, кукуруза, кукурузная шелуха, стержни кукурузных початков, кукурузные зерна, волокна из зерен, продукты и побочные продукты помола злаков мокрым или сухим способом, твердые городские отходы, макулатура, садовые отходы, травянистый материал, сельскохозяйственные отходы, отходы лесного хозяйства, твердые городские отходы, пульпа, отходы бумажного производства, ветки, кустарники, тростники, кукуруза, кукурузная шелуха, энергетическая сельскохозяйственная культура, лесоматериал, фрукты, цветы, зерно, трава, травянистые культуры, листья, кора, иглы, бревна, корни, саженцы, кусты, просо, деревья, овощи, фруктовая кожура, виноград, жом сахарной свеклы, пшеничная крупка, овсяная шелуха, твердое или мягкое дерево, материал органических отходов, полученный в ходе сельскохозяйственного процесса, древесные отходы лесного хозяйства, или комбинации любого из двух или нескольких из них.

15. Способ получения продукта ферментации, включающий получение ферментируемого сахара с помощью способа по любому из предыдущих пунктов и ферментацию полученного ферментируемого сахара, с тем, чтобы посредством этого получить продукт ферментации.

16. Способ по п.15, в котором продуктом ферментации являются этанол, бутанол, молочная кислота, пластмассы, органическая кислота, растворитель, добавка к корму для животных, лекарственное средство, витамин, аминокислота, фермент или химическое сырье.

17. Способ по п.15 или 16, в котором в ходе процесса не добавляются кислота или основание.

18. Применение целлюлазы и/или гемицеллюлазы, полученных из Talaromyces emersonii, при обработке лигноцеллюлозного материала.

19. Применение целлюлазы и/или гемицеллюлазы, полученных из Talaromyces emersonii, при получении сахара или сахаров из лигноцеллюлозного материала.

20. Применение по п.18 или 19, в котором лигноцеллюлозным материалом является материал по п.13.

Текст

Смотреть все

Настоящее изобретение описывает способ для обработки лигноцеллюлозного материала,включающий контактирование указанного лигноцеллюлозного материала с композицией,содержащей две или несколько ферментативных активностей, где указанные ферментативные активности являются активностями целлюлазы и/или гемицеллюлазы, в котором pH в ходе обработки равен 4,5 или ниже, и обработка проводится при содержании сухого вещества 15% или больше. Лат Де Вилхелмус Теодорус Антониус Мария (NL), Кумар Манодж (US),Шонефельд-Бергманс Маргот Элизабет Франсуаз (NL) Саломатина И.С. (RU)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ДСМ АйПи АССЕТС Б.В. (NL) Область техники, к которой относится изобретение Изобретение относится к способам деградации лигноцеллюлозного материала и к способам получения сахара или сахаров из такого материала. Изобретение также относится к способам получения продукта ферментации. Предшествующий уровень техники Углеводы являются наиболее распространенными органическим соединениями на земле. Однако,многие из этих углеводов депонируются в сложных полимерах, включая крахмал (основной запасающий углевод в семенах и зернах), и агрегатах углеводов и лигнина, известных как лигноцеллюлоза. Основными углеводными компонентами лигноцеллюлозы являются целлюлоза, гемицеллюлоза и пектины. Эти сложные полимеры часто упоминаются под общим названием лигноцеллюлоза. Биопревращение возобновляемой лигноцеллюлозной биомассы в поддающийся ферментации сахар,который впоследствии ферментируется с получением спирта (например, этанола), в качестве альтернативы жидкому топливу привлекло интенсивное внимание исследователей после 1970 гг., когда из-за снижения добычи нефти ОПЕК разразился нефтяной кризис. В течение последних двух десятилетий этанол широко используется в качестве топлива для автомобилей в виде 10% смеси с бензином (в США) или в чистом виде (в Бразилии). Совсем недавно применение Е 85, 85% этанольной смеси было осуществлено специально для приложений чистого города. Важность топливного биоэтанола будет расти параллельно с ростом цен на нефть и постепенным истощением ее источников. Кроме того, поддающиеся ферментации сахара применяются для получения пластмасс, полимеров и другой биопродукции и эта отрасль, как ожидается, будет в существенной степени расти, тем самым увеличивая спрос на распространенные дешевые ферментируемые сахара, которые могут быть использованы в качестве сырья вместо сырья на основе нефти. Депонирование таких больших количеств углеводов в растительной биомассе обеспечивает изобильный источник потенциальной энергии в виде как пятиуглеродных, так и шестиуглеродных сахаров,которые могут быть применены во множестве промышленных и сельскохозяйственных процессов. Однако огромный энергетический потенциал этих углеводов в настоящее время используется недостаточно,поскольку эти сахара блокированы в сложных полимерах и, следовательно, не являются легко доступными для ферментации. Способы, с помощью которых получают сахара из растительной биомассы,обеспечат изобильный, экономически конкурентоспособный источник ферментируемого сырья для химических соединений, пластмасс и топлива. Независимо от типа целлюлозного сырья стоимость и гидролитическая эффективность ферментов являются основными факторами, которые ограничивают коммерциализацию процессов биопревращения биомассы. Производственные затраты на микробно продуцируемые ферменты тесно связаны с продуктивностью фермент-продуцирующего штамма и выходом конечной активности в ферментационном бульоне. Несмотря на продолжающиеся в последние несколько десятилетий исследования, имеющие своей целью понимание ферментативной деградации лигноцеллюлозной биомассы и производство целлюлазы,желательным остается обнаружение или создание высокоактивных целлюлаз и гемицеллюлаз. Также было бы весьма желательно создать высокоэффективные ферментные композиции, способные осуществлять быструю и эффективную биодеградацию лйгноцеллюлозных материалов. Кроме того, доступные в настоящее время ферменты, обладающие целлюлазной активностью, которые, как правило, получают из Trichoderma, функционируют при мезофильных температурах, например от 45 до 50C и при pH 5,0. Такие условия, однако, могут привести к бактериальной инфекции,уменьшающей выход продукта, так что желательно проводить осахаривание при температуре 65C или выше. Кроме того, применение мезофильных температур увеличивает вязкость используемой биомассы,что ограничивает содержание используемого сухого материала. Также, при использовании в качестве субстрата предварительно обработанной кислотой биомассы, pH должно быть поднято до таких значений, при которых фермент может осахаривать сахара в биомассе. В контексте коммерчески жизнеспособной топливной этанольной промышленности это влечет за собой потребность, например, в гидроксиде натрия или сульфате кальция и потребность в производстве огромных количеств соответствующих солей, например, гипса, в случае гидроксида натрия. Соответственно, необходимо проводить осахаривание с помощью фермента, который может работать при pH 4,0 или ниже. Сущность изобретения Мы показали, что препарат фермента, полученный из Talaromyces emersonii, может чрезвычайно эффективно гидролизовать лигноцеллюлозный материал, например кукурузную или пшеничную солому,в мономерные сахара, которые могут быть затем превращены в полезный продукт, такой как этанол. Ферментный состав содержит активности целлюлазы и гемицеллюлазы. Данное изобретение неожиданно продемонстрировало, что указанный препарат фермента может быть применен для проведения высокоэффективного гидролиза лигноцеллюлозного субстрата (достигая более чем 90% превращения целлюлозы). Препарат имеет более высокую, по сравнению с другими доступными на рынке продуктами, удельную активность. Это очень важно в контексте коммерчески жизнеспособного производства топливного этанола из лигноцеллюлозной биомассы, поскольку потребуются меньшие количества фермента (по сравнению с доступными в настоящее время продуктами). Более того, этот гидролиз может быть проведен при высокой температуре, которая (i) уменьшает риск бактериальной инфекции и (ii) в результате дает менее вязкую пульпу биомассы. Эффект последнего является значительным, поскольку позволяет лучше смешивать ферменты, что приводит к улучшенной эксплуатации растительного сухого вещества и позволяет достичь более высокой концентрации этанола. Таким образом, снижается использование энергии, улучшается устойчивость и при маломощном ферментационном процессе снижаются капиталовложения. Также гидролиз может быт проведен при низком значении pH. Это необходимо, поскольку биомасса часто предварительно обработана кислотой. В биомассе, обработанной таким способом, не требуется корректировать pH, если ферменты, впоследствии используемые для осахаривания, способны действовать при низких значениях pH. Это подразумевает более низкую потребность, например, в гидроксиде натрия или сульфате кальция и подразумевает процесс, в котором отсутствует отработанная соль. Это имеет значение в процессе, в котором, например, производится топливный этанол, поскольку в таких процессах потребляются большие количества материала. Это позволяет проводить процесс, в котором не требуется корректировка pH, т.е. нет потребности в добавлении кислот или оснований. Таким образом,способ может быть проведен как безотходный процесс ("zero waste process") и/или процесс, в котором не требуется внесение неорганических химических веществ. Кроме того, было показано, что ферментная композиция может эффективно гидролизовать биомассу при использовании высокого содержания сухого вещества. Крайне необходимо, чтобы ферменты,применяемые в производстве, например, топливного этанола были способны функционировать в субстратах, обладающих высокой вязкостью (т.е. композицию с высоким содержанием сухой массы), поскольку это позволяет достичь более высоких количеств конечного продукта, например, топливного этанола. В соответствии с изобретением таким образом обеспечивается способ для обработки лигноцеллюлозного материала, включающий контактирование указанного лигноцеллюлозного материала с композицией, содержащей две или несколько ферментативных активностей, где указанные ферментативные активности являются активностями целлюлазы и/или гемицеллюлазы, в котором pH в ходе обработки равен 4,5 или ниже, и обработка проводится при содержании сухого вещества 15% или больше. Изобретение также обеспечивает способ для получения сахара или сахаров из лигноцеллюлозного материала, включающий контактирование указанного лигноцеллюлозного материала с композицией, как определено выше; способ получения продукта ферментации, включающий получение ферментируемого сахара с помощью способа, изложенного выше; и ферментирование полученного в результате ферментируемого сахара, с тем чтобы посредством этого получить продукт ферментации; применение композиции, как определено выше, при обработке лигноцеллюлозного материала и применение композиции, как определено выше, при производстве сахара или сахаров из лигноцеллюлозного материала. Краткое описание чертежей На фиг. 1 показано образование глюкозы из предварительно обработанной разведенной кислотой кукурузной соломы с помощью различных доз фермента при 50C, pH 4,5-5: фиг. 1 а = GC 220; фиг. 1b = FiltraseNL; и фиг. 1c = Laminex BG. На фиг. 2 и 3 представлены данные об удельной активности при образовании сахара из предварительно обработанной разведенной кислотой кукурузной соломы: На фиг. 2 а и 3 а = удельная активность через 21 ч; на фиг. 2b и 3b = удельная активность через 93 ч; и фиг. 2 с и 3c = удельная активность через 140 ч. На фиг. 4 представлено схематическое изображение одновременного осахаривания, ферментации и дистилляции. На фиг. 5 показано производство этанола из предварительно обработанной разведенной кислотой кукурузной соломы в экспериментах по одновременному осахариванию, ферментации и дистилляции с помощью FiltraseNL. На фиг. 6 показан выход гидролиза предварительно обработанной разведенной кислотой кукурузной соломы в экспериментах по одновременному осахариванию, ферментации и дистилляции с помощью FiltraseNL. На фиг. 7 показано образование сахара из пшеничной соломы, предварительно обработанной паром, при 60C, pH 3,8 с помощью FiltraseNL. На фиг. 8 показано получение глюкозы с помощью целлюлаз из Talaromyces. Подробное описание изобретения Во всем настоящем описании и в сопровождающих пунктах формулы изобретения слова содержать и включать и вариации, такие как содержит, содержащий, включая и включающий,должны толковаться включительно. Т.е. эти слова призваны передать идею возможного включения других элементов или специально не перечисленных целых там, где позволяет контекст. Артикли а и an применяются в данном документе для определения одного или более чем одного(т.е. одного или по меньшей мере одного) грамматического объекта с артиклем. К примеру, an element(элемент) может обозначать один элемент или больше чем один элемент. Настоящее изобретение относится к композиции, которая содержит целлюлазную и/или гемицеллюлазную ферментативную активность и которая обладает способностью модифицировать, например деградировать, некрахмальный углеводный материал. Некрахмальный углеводный материал является материалом, который состоит из или в существенной степени состоит из одного или нескольких некрахмальных углеводов. Углевод в данном контексте включает все сахариды, например полисахариды, олигосахариды, дисахариды или моносахариды. Композиция, описанная в данном документе, как правило,модифицирует некрахмальный углеводный материал химической модификацией такого материала. Химическая модификация углеводного материала может привести к деградации такого материала, например, гидролизом, окислением или другой химической модификацией, такой как действие лигазы. Некрахмальным углеводом, который подходит для модификации композицией, так как описано в данном документе, является лигноцеллюлоза. Основными полисахаридами, содержащими различные лигноцеллюлозные остатки, которые могут рассматриваться как потенциальный возобновляемый источник сырья, являются целлюлоза (глюканы), гемицеллюлозы (ксиланы, гетероксиланы и ксилоглюканы). Кроме того, некоторые гемицеллюлозы могут присутствовать в виде глюкоманнанов, например, в сырье,полученном из древесины. Ферментативный гидролиз этих полисахаридов на растворимые сахара, включая как мономеры, так и мультимеры, например, глюкозу, целлобиозу, ксилозу, арабинозу, галактозу,фруктозу, маннозу, рамнозу, рибозу, галактуроновую кислоту, глюкуроновую кислоту и другие гексозы и пентозы, включает действие различных ферментов, действующих совместно. Кроме того, пектины и другие пектиновые вещества, такие как арабинаны, могут составлять значительную долю сухой массы обычной клеточной стенки тканей недревесного растения (от около четверти до половины сухой массы может приходиться на пектины). Целлюлоза является линейным полисахаридом, состоящим из глюкозных остатков, связанных 1,4-связями. Линейная природа целлюлозных волокон, а также стехиометрия -связанной глюкозы (относительно -) образует структуры, которые более склонны к образованию водородных связей между цепями, чем сильно разветвленные -связанные структуры крахмала. Таким образом, целлюлозные полимеры, в общем, менее растворимы и образуют более тесно связанные волокна, чем волокна, обнаруженные в крахмале. Эндоглюканазы (ЭГ) и экзоцеллобиогидролазы (ЦБГ) катализируют гидролиз нерастворимой целлюлозы на целлоолигосахариды (целлобиоза как основной продукт), в то время как глюкозидазы (БГ) преобразуют олигосахариды, главным образом целлобиозу и целлотриозу, в глюкозу. Гемицеллюлоза является сложным полимером, и его композиция часто широко варьирует от организма к организму, и от одного типа ткани к другому. В общем, основным компонентом гемицеллюлозы является -1,4-связанная ксилоза, пятиуглеродный сахар. Однако эта ксилоза часто ветвиться в положениях 0-3 и/или 0-2 атома ксилозы и может быть заменена связями с арабинозой, галактозой, маннозой,глюкуроновой кислотой, галактуроновой кислотой или заменена этерификацией уксусной кислотой (и этерификацией ферруловой кислотой арабинозы). Гемицеллюлоза может также содержать глюкан, который является общим названием для -связанных шестиуглеродных сахаров (таких как -(1,3)(1,4) глюканы и гетероглюканы, упомянутые выше) и дополнительно глюкоманнаны (в которых в линейной каркасе присутствуют как глюкоза, так и манноза, связанные друг с другом -связями). Ксиланазы вместе с другими вспомогательными ферментами, например, с -Lарабинофуранозидазами, ферулоил- и ацетилксиланэстеразами, глюкуронидазами и -ксиланазами катализируют гидролиз гемицеллюлоз. Пектиновые вещества включают пектины, арабинаны, галактаны и арабиногалактаны. Пектины являются наиболее сложными полисахаридами в клеточной стенке растений. Они надстраиваются вокруг основной цепи из -(1,4)-связанных единиц -галактуроновой кислоты, чередующихся в определенном порядке с L-рамнозой. В любой клеточной стенке существует множество структурных единиц, которые соответствуют этому описанию, и, в общем, считается, что они являются отдельной пектиновой молекулой, в которой основные цепи и различные структурные единицы непрерывно следуют друг за другом. Основными типами структурных единиц являются галактоуронан (гомогалактоуронан), который может быть замещен метанолом по карбоксильной группе и ацетатом по 0-2 и 0-3; рамногалктоуронан I(RGI), в котором единицы галактуроновой кислоты чередуются с единицами рамнозы, несущими боковые цепи с (1,4)-связанным галактаном и (1,5)-связанным арабинаном. Арабинановые боковые цепи могут быть прикреплены напрямую к рамнозе или ненапрямую через галактановые цепи; ксилогалактуронан, с одиночными ксилозильными единицами на 0-3 галактуроновой кислоты (тесно ассоциированной сRGI); и рамногалактуронан II (RGII), особенно сложная минорная единица, содержащая необычные сахара, например, апиозу. Единица RGII может содержать два апиозильных остатка, которые в подходящих ионных условиях могут обратимо образовывать эфир с боратом. Композиция для применения в способе изобретения будет содержать ферментативные активности,как правило, полученные из сапрофитного грибного микроорганизма класса Penicillium и из рода Tala-3 020808romyces, например, из Talaromyces emersonii. Talaromyces emersonii также может называться Geosmithiaemersonii или Penicillium emersonii. Talaromyces emersonii также называют Talaromyces duponti и Penicillium duponti. Композиция для применения в способе изобретения содержит по меньшей мере две активности, хотя, как правило, композиция будет содержать более чем две активности, например три, четыре,пять, шесть, семь, восемь, девять или больше. Как правило, композиция изобретения может содержать по меньшей мере одну целлюлазу и по меньшей мере одну гемицеллюлазу. Однако композиция изобретения может содержать целлюлазы, но не ксиланазы. Кроме того, композиция изобретения может содержать дополнительную ферментативную активность, т.е. дополнительную активность, которая либо напрямую,либо косвенно приводит к деградации лигноцеллюлозы. Примеры таких вспомогательных активностей упомянуты в данном документе. Таким образом, композиция для применения изобретения может содержать эндоглюканазную активность, и/или целлобиогидролазную активность, и/или -глюкозидазную активность. Композиция для применения в изобретении может содержать более чем одну ферментативную активность из одного или нескольких этих классов. Например, композиция для применения в изобретении может содержать две эндоглюканазные активности, например, эндо-1,3(1,4)глюканазную активность и эндо 1,4 глюканазную активность. Такая композиция может также содержать одну или несколько ксиланазных активностей. Такая композиция может содержать вспомогательную ферментативную активность. Композиция для применения в изобретении может быть получена из Talaromyces emersonii. В изобретении предполагается, что основной набор (деградирующих лигноцеллюлозу) ферментативных активностей может быть получен из Talaromyces emersonii. Talaromyces emersonii может предоставить высокоэффективный набор активностей, как продемонстрировано в данном документе, для гидролиза лигноцеллюлозной биомассы. Такая активность может затем быть дополнена дополнительными ферментативными активностями из других источников. Такие дополнительные активности могут быть получены из классических источников и/или произведены генетически модифицированным организмом. Активности в композиции для применения в изобретении могут быть термостабильными. В данном документе это означает, что активность имеет температурный оптимум 40C или выше, например, около 50C или выше, например, около 60C или выше, например, около 70C или выше, например, около 75C или выше, например, около 80C или выше, например, 85C или выше. Активности в композиции для применения в изобретении, как правило, не будут иметь тот же температурный оптимум, но предпочтительно будут, тем не менее, термостабильными. Кроме того, ферментные активности в композиции для применения в изобретении способны работать при низком pH. Для целей этого изобретения низкое значение pH означает pH около 5,5 или ниже,около 5 или ниже, около 4,9 или ниже, около 4,8 или ниже, около 4,7 или ниже, около 4,6 или ниже, около 4,5 или ниже, около 4,4 или ниже, около 4,3 или ниже, около 4,2 или ниже, около 4,1 или ниже, около 4,0 или ниже, около 3,9 или ниже, около 3,8 или ниже, около 3,7 или ниже, около 3,6 или ниже или около 3,5 или ниже. Активности в композиции для применения в изобретении могут быть определены комбинацией любых значений вышеупомянутого температурного оптимума и pH. Композиция, примененная в способе изобретения, может содержать, в дополнение к активностям,полученным из Talaromyces, целлюлазу (например, полученную из источника, отличного от Talaromyces) и/или гемицеллюлазу (например, полученную из источника, отличного от Talaromyces), и/или пектиназу. Композиция для применения в изобретении может содержать один, два или три класса целлюлаз, например, один, два или все из перечисленных: эндоглюканазу (ЭГ), экзоцеллобиогидролазу (ЦБГ) и глюкозидазу (БГ). Композиция для применения в изобретении может содержать два или несколько этих классов целлюлаз. -Глюкозидазный фермент, присущий Talaromyces, как известно, является очень активным,значение Vmax для -глюкозидазы из Talaromyces Cel3a составляет 512 МЕ/мг, которое значительно выше,чем известные значения для -глюкозидаз из других грибных источников (P. Murray et al./Protein Expressionand PuriWcation 38 (2004) 248-257). Несмотря на высокую активность -гликозидазы в композициях по изобретению и достигнутые высокие уровни глюкозы, ингибирование глюкозой не происходит. Это выгодно,поскольку высокие активности и высокие уровни глюкозы могут быть объединены с помощью композиций по изобретению. Композиция изобретения может содержать активность, которая имеет другой тип целлюлазной и/или гемицеллюлазной и/или пектиназной активности, чем те, что обеспечивает композиция для применения в способе изобретения. Например, композиция изобретения может содержать один тип целлюлазной, и/или гемицеллюлазной, и/или пектиназной активности, предоставленной композицией, как описано в данном документе, и второй тип целлюлазной, и/или гемицеллюлазной, и/или пектиназной активности,предоставленной дополнительной целлюлазой/гемицеллюлазой/пектиназой. В данном документе целлюлаза является любым полипептидом, который способен деградировать или модифицировать целлюлозу. Полипептид, который способен деградировать целлюлозу, является полипептидом, который способен катализировать процесс разрушения целлюлозы на более мелкие единицы, либо частично, например, в целлодекстрины, либо полностью, в глюкозные мономеры. Целлюлаза по изобретению может дать смешанную популяцию олигосахаридов и сахарных мономеров при контак-4 020808 тировании с гемицеллюлазой. Такая деградация будет, как правило, проводится путем реакции гидролиза. В данном документе гемицеллюлаза является любым полипептидом, который способен деградировать или модифицировать гемицеллюлозу. Иначе говоря, гемицеллюлаза может быть способна деградировать или модифицировать один или несколько из представленного: ксилан, глюкуроноксилан, арабиноксилан, глюкоманнан и ксилоглюкан. Полипептид, который способен деградировать гемицеллюлозу,является ферментом, который способен катализировать процесс разрушения гемицеллюлозы на более мелкие полисахариды, либо частично, например, на олигосахариды, либо полностью на мономеры сахара, например, гексозный или пентозный сахарные мономеры. Гемицеллюлаза по изобретению может дать смешанную популяцию олигосахаридов и сахарных мономеров при контактировании с гемицеллюлозой. Такая деградация будет, как правило, проводиться путем реакции гидролиза. В данном документе пектиназа является любым полипептидом, который способен деградировать или модифицировать пектин. Полипептид, который способен деградировать пектин, является полипептидом, который способен катализировать процесс разрушения пектина на более мелкие единицы, либо частично, например, в олигосахариды, либо полностью в сахарные мономеры. Пектиназа по изобретению может дать смешанную популяцию олигосахаридов и сахарных мономеров при контактировании с пектиназой. Такая деградация будет, как правило, проводится путем реакции гидролиза. Соответственно,композиция изобретения может содержать любую целлюлазу, например, целлобиогидролазу, и эндо-1,4-глюканазу, -глюкозидазу или -(1,3)(1,4)-глюканазу. В данном документе целлобиогидролазой (ЕС 3.2.1.91) является любой полипептид, который способен катализировать гидролиз 1,4D-гликозидных связей в целлюлозе или целлотетраозе, высвобождая целлобиозу с концов цепей. Этот фермент может также называться целлюлазой, 1,4-целлобиозидазой, 1,4 целлобиогидролазой, 1,4D-глюканцеллобиогидролазой, авицелазой, экзо-1,4-D-глюканазой, экзоцеллобиогидролазой или экзоглюканазой. В данном документе эндо 1,4-глюканазой (ЕС 3.2.1.4) является любой полипептид, который способен катализировать эндогидролиз 1,4D-гликозидных связей в целлюлозе, лихенине или -Dглюканах зерновых. Такой полипептид также может быть способен гидролизовать 1,4-связи в -Dглюканах, также содержащих 1,3-связи. Этот фермент может также называться целлюлазой, авицелазой,-1,4-эндоглюкангидролазой, -1,4-глюканазой, карбоксиметилцеллюлазой, целлудекстриназой, эндо 1,4D-глюканазой, эндо-1,4D-глюканогидролазой, эндо-1,4 глюканазой или эндоглюканазой. В данном документе -глюкозидазой (ЕС 3.2.1.21) является любой полипептид, который способен катализировать гидролиз концевых, невосстановленных остатков -D-глюкозы с высвобождением -Dглюкозы. Такой полипептид может обладать широкой специфичностью по отношению к -D-глюкозидам и может также гидролизовать одно или несколько из представленных: -D-галактозид, -L-арабинозид,-D-ксилозид или -D-фукозид. Этот фермент может также называться амигдалазой, -Dглюкозидглюкогидролазой, целлобиазой или гентобиазой. В данном документе -(1,3)(1,4)-глюканазой (ЕС 3.2.1.73) является любой полипептид, который способен катализировать гидролиз 1,4-бета-D-гликозидных связей в бета-D-глюканах, содержащих 1,3- и 1,4-связи. Такие полипептиды могут действовать на лихенин и -D-глюканы зерновых, но не на -Dглюканы, содержащие только 1,3- или 1,4-связи. Этот фермент может также называться лихениназой,1,3-1,4D-глюкан-4-глюканогидролазой, -глюканазой, эндо 1,3-1,4-глюканазой, лихеназой или глюконазой смешанных связей. Альтернативой для этого типа фермента является ЕС 3.2.1.6, который описан как эндо-1,3(4)глюконаза. Этот тип фермента гидролизует 1,3- или 1,4-связи в -D-глюкане,если остаток глюкозы, чья восстанавливающая группа участвует в образовании гидролизуемой связи,самозамещается по С-3. Альтернативные названия включают эндо-1,3-бета-глюканазу, ламинариназу,1,3-(1,3;1,4)-бета-D-глюкан 3(4) глюканогидролазу; субстраты включают ламинарии, лихенин и бета-Dгликаны зерновых. Композиция изобретения может содержать любую гемицеллюлазу, например эндоксиланазу, ксилозидазу, -L-арабинофуранозидазу, -D-глюкуронидазу, ацетилксиланэстеразу, феруоилэстеразу,коумароилэстеразу, -галактозидазу, -галактозидазу, -маннаназу или -маннозидазу. В данном документе эндоксиланаза (ЕС 3.2.1.8) является ферментом, который способен катализировать эндогидролиз 1,4 галактозидных связей в ксиланах. Этот фермент также называют эндо-1,4-ксиланаза или 1,4D-ксиланксиланогидролаза. Альтернативой является ЕС 3.2.1.136, глюкоуроноарабиноксиланэндоксиланаза, фермент, который способен гидролизовать 1,4-ксилозидные связи в глюкуроноарабиноксиланах. В данном документе -ксилозидазой (ЕС 3.2.1.37) является любой полипептид, который способен катализировать гидролиз 1,4D-ксиланов, удалять последовательные остатки D-ксилозы на невосстановленных концах. Такие ферменты могут также гидролизовать ксилобиозу. Этот фермент также называется ксилан-1,4 ксилозидаза, 1,4D-ксиланксилогидролаза, экзо-1,4 ксилозидаза или ксилобиаза. В данном документе -L-арабинофуранозидазой (ЕС 3.2.1.55) является любой полипептид, который способен действовать на -L-арабинофуранозиды, -L-арабинаны, содержащие (1,2)-, и/или (1,3)-, и/или(1,5)-связи, арабиноксиланы и арабиногалактаны. Этот фермент может также называться -Nарабинофуранозидаза, арабинофуранозидаза или арабинозидаза. В данном документе -D-глюкуронидазой (ЕС 3.2.1.139) является любой полипептид, который способен катализировать реакцию следующего вида: альфа-D-глюкуронозид +H2O = спирт + D-глюкуронат. Этот фермент может также называться -глюкоронидазой или -гликозидуроназой. Эти ферменты могут также гидролизовать 4-O-метилированную глюкуроновую кислоту, которая также может присутствовать в качестве заместителя в ксиланах. Альтернативой является ЕС 3.2.1.131: ксилан 1,2-глюкуронозидаза,которая катализирует гидролиз альфа-1,2-(4-О-метил)глюкуронозильных связей. В данном документе ацетилксиланэстеразой (ЕС 3.1.1.72) является любой полипептид, который способен катализировать деацетилирование ксиланов и ксилоолигосахаридов. Такой полипептид может катализировать гидролиз ацетильных групп на полимерном ксилане, ацетилированной ксилозе, ацетилированной глюкозе, альфа-нафтил ацетат или р-нитрофенил ацетат, но, как правило, не на триацетилглицерине. Такой полипептид, как правило, не действует на ацетилированный маннан или пектин. В данном документе феруоилэстеразой (ЕС 3.1.1.73) является любой полипептид, который способен катализировать реакцию вида феруоил-сахарид+Н 2 О = ферулат + сахарид. Сахарид может быть, например, олигосахаридом или полисахаридом. Фермент может, как правило, катализировать гидролиз 4 гидрокси-3-метоксициннамоильной (феруоильной) группы на этерифицированном сахаре, которым обычно является арабиноза в естественных субстратах, р-нитрофенол ацетат и метил ферулат, как правило, являются более слабыми субстратами. Этот фермент также называют гидролазой циннамоилового эфира, эстеразой феруловой кислоты или гидроксициннамоилэстеразой. Он также может называться вспомогательным гемицеллюлазным ферментом, поскольку он может помогать ксиланазам и пектиназам разрушать гемицеллюлозу и пектин клеточной стенки растений. В данном документе кумароилэстеразой (ЕС 3.1.1.73) является любой полипептид, который способен катализировать реакцию вида кумароил-сахарид+Н 2 О = кумарат + сахарид. Сахарид может быть,например, олигосахаридом или полисахаридом. Этот фермент также называют транс-4 кумароилэстеразой, транс-р-кумароилэстеразой, р-кумароилэстеразой или эстеразой р-кумаровой кислоты. Этот фермент также входит в ЕС 3.1.1.73, так что также может называться ферруоилэстеразой. В данном документе -галактозидазой (ЕС 3.2.1.22) является любой полипептид, который способен катализировать гидролиз конечных, невосстановленных -D-галактозных остатков в -D-галактозидах,включая галактозные олигосахариды, галактоманнаны, галактаны и арабиногалактаны. Такой полипептид может быть способен гидролизовать -D-фукозиды. Этот фермент может также называться мелибиазой. В данном документе -галактозидазой (ЕС 3.2.1.23) является любой полипептид, который способен катализировать гидролиз концевых невосстановленных остатков -D-галактозы в -D-галактозидах. Такой полипептид может быть способен гидролизовать альфа-L-арабинозиды. Этот фермент также может упоминаться как экзо-(14)D-галактаназа или лактаза. В данном документе -маннаназой (ЕС 3.2.1.78) является любой полипептид, который способен катализировать гидролиз 1,4D-маннозидных связей в маннанах, галактоманнанах и глюкоманнанах. Этот фермент может также называться маннанэндо-1,4 маннозидазой или эндо-1,4-маннаназой. В данном документе -маннозидазой (ЕС 3.2.1.25) является любой полипептид, который способен катализировать гидролиз концевых невосстановленных остатков -D-маннозы в -D-маннозидах. Этот фермент может также называться манноназой или манназой. Композиция изобретения может содержать любую пектиназу, например, эндополигалактуроназу, пектинметилэстеразу, эндогалактаназу, бетагалактозидазу, пектинацетилэстеразу, эндопектинолиазу, пектатлиазу, альфа-рамнозидазу, экзогалактуроназу, экзполиглактуронатлиазу, рамногалактуронангидролазу, рамногалактуронанлиазу, рамногалактуронанацетилэстеразу, рамногалактуронангалактуроногидролазу и ксилогалактуроназу. В данном документе эндополигалактуроназа (ЕС 3.2.1.15) является любым полипептидом, который способен катализировать случайный гидролиз 1,4D-галактозидуроновых связей в пектате и других галактуронанах. Этот фермент может также называться полигалактуроназа, пектиндеполимераза, пектиназа,эндополигалактуроназа, пектолаза, пектингидролаза, пектинполигалактуроназа, поли 1,4-галактуронидгликангидролаза, эндогалактуроназа, эндо-D-галактуроназа или поли(1,4D-галактуронид) гликангидролаза. В данном документе пектинметилэстераза (ЕС 3.1.1.11) является любым ферментом, который способен катализировать реакцию пектин +nH2O = n метанол + пектат. Фермент может быть также известен как пектинэстераза, пектиндеметоксилаза, пектинметоксилаза, пектинметилэстераза, пектаза, пектиноэстераза или пектинпектилгидролаза. В данном документе эндогалактаназа (ЕС 3.2.1.89) является ферментом, который способен катализировать эндогидролиз 1,4 галактозидных связей в арабиногалактанах. Фермент может быть также известен как арабиногалактанэндо-1,4 галактозидаза, эндо-1,4 галактаназа, галактаназа, арабинога-6 020808 лактаназа или арабиногалактан-4D-галактаногидролаза. В данном документе пектинацетилэстераза определяется как любой фермент, который имеет ацетилэстеразную активность, которая катализирует деацетилирование ацетильных групп на гидроксильных группах остатков GalUA пектина. В данном документе эндопектинлиазой (ЕС 4.2.2.10) является любой фермент, способный катализировать элиминирующее расщепление (14)D-галактуронанметилового эфира для получения олигосахаридов с 4-деокси-6-О-метилD-галакт-4-энуронозиловых группами на их невосстановленных концах. Фермент также может быть известен как пектинлиаза, пектин-trans-элиминаза; эндопектинлиаза,полиметилгалактуроновая трансэлиминаза, пектинметилтрансэлиминаза, пектолиаза, PL, PNL или PMGL или (14)-6-О-метилD-галактуронанлиаза. В данном документе пектатлиаза (ЕС 4.2.2.2) является любым ферментом, способным катализировать элиминирующее расщепление (14)D-галактоуронана для получения олигосахаридов с 4-деоксиDгалакт-4-энуронозиловыми группами на их невосстановленных концах. Фермент может также быть известен как полигалактуроновая трансэлиминаза, трансэлиминаза пектиновой кислоты, полигалактуронатлиаза, эндопектинметилтрансэлиминаза, пектаттрансэлиминаза, эндогалактуронаттрансэлиминаза, лиаза пектиновой кислоты, пектиновая лиаза, лиаза -1,4-D-эндополигалактуроновой кислоты, PGA-лиаза, РРаза-N, лиаза эндо-1,4-полигалактуроновой кислоты; лиаза полигалактуроновой кислоты, пектин-trans-элиминаза, transэлиминаза полигалактуроновой кислоты или (14)D-галактуронанлиаза. В данном документе -рамнозидаза (ЕС 3.2.1.40) является любым полипептидом, который способен катализировать гидролиз концевых невосстановленных остатков -L-рамнозы в -L-рамнозидах или, в ином случае, в рамногалактоуронане. Этот фермент может быть также известен как -L-рамнозидаза Т,-L-рамнозидаза N- или -L-рамнозидрамногидролаза. В данном документе экзогалактуроназа (ЕС 3.2.1.82) является полипептидом, который способен гидролизовать пектиновую кислоту на невосстановленном конце, высвобождая дигалактуронат. Фермент также может быть известен как экзо-полигалактуронозидаза, экзополигалактуронозидаза или экзополигалактуранозидаза. В данном документе экзогалактуроназой (ЕС 3.2.1.67) является любой полипептид, который способен катализировать (1,4D-галактуронид)n + Н 2 О = (1,4D-галактуронид)n-i + D-галактуронат. Фермент может быть также известен как 1,4 галактуронидаза, экзополигалактуроназа, поли(галакуронат)гидролаза, экзо-D-галактуроназа, экзо-D-галактуронаназа, экзополи-D-галактуроназа или поли(1,4D-галактуронид)галактуроногидролаза. В данном документе экзополигалакуронатлиазой (ЕС 4.2.2.9) является любой полипептид, который способен катализировать элиминирующее расщепление 4-(4-дезоксиD-галакт-4-энуронозил)-D-галактуронат на восстановленном конце пектата, т.е. деэстерифицированного пектина. Этот фермент может быть известен как пектатдисахаридлиаза, пектатэкзолиаза, трансэлиминаза экзопектиновой кислоты, экзопектатлиаза, transэлиминаза экзополигалактуроновой кислоты, РАТЕ, экзо-РАТЕ, экзо-PGL или -дисахаридлиаза (14)Dгалактуронана восстановленного конца. В данном документе рамногалактуронангидролазой является любой полипептид, который способен гидролизовать связь между галактозилуроновой кислотой и рамнопиранозилом в любой эндоформе в строго переменных рамногалактуронановых структурах, состоящих из дисахарида [(1,2-альфа-Lрамноил-(1,4)-альфа-галактозилуроновой кислоты]. В данном документе рамногалактоуронанлиазой является полипептид, который является любым полипептидом, который способен расщеплять связи -L-Rhap-(14)D-GalpA эндо-способом в рамногалактоуронане посредстом бета-элиминации. В данном документе рамногалактоуронанацетилэстеразой является любой полипептид, который катализирует деацетилирование каркаса перемежающихся остатков рамнозы и галактуроновой кислоты в рамногалактуронане. В данном документе рамногалактоуронангалактуроногидролазой является любой полипептид, который способен гидролизовать экзо-способом галактуроновую кислоту из невосстановленного конца строго перемежающейся структуры рамногалактуронана. В данном документе ксилогалактуроназой является любой полипептид, который действует на ксилогалактуронан посредством расщепления -ксилозозамещенного каркаса из галактуроновой кислоты эндо-способом. Данный фермент также может быть известен как ксилогалактуронангидролаза. В данном документе -L-арабинофуранозидазой (ЕС 3.2.1.55) является любой полипептид, который способен действовать на -L-арабинофуранозиды, -L-арабинаны, содержащие (1,2)-, и/или (1,3)-, и/или(1,5)-связи, арабиноксиланы и арабиногалктаны. Этот фермент может также называться -Nарабинофуранозидаза, арабинофуранозидаза или арабинозидаза. В данном документе эндо-арабинозидазой (ЕС 3.2.1.99) является любой полипептид, который способен катализировать эндогидролиз 1,5 арабинофуранозидных связей в 1,5-арабинанах. Фермент может также известен как эндоарабиназа, арабинанэндо-1,5L-арабинозидаза, эндо-1,5L-арабинаназа,-7 020808 эндо 1,5-арабаназа; эндоарабаназа или 1,5L-арабинан-1,5L-арабинаногидролаза. Композиция по изобретению, как правило, будет содержать по меньшей мере одну целлюлазу,и/или по меньшей мере одну гемицеллюлазу, и/или по меньшей мере одну пектиназу (одна из которых является полипептидом по изобретению). Композиция изобретения может содержать целлобиогидролазу, эндоглюканазу и/или -гликозидазу. Такая композиция может также содержать одну или несколько гемицеллюлаз и/или одну или несколько пектиназ. Кроме того, в композиции изобретения могут присутствовать один или несколько (например, две,три, четыре или все) из перечисленных ферментов: амилаза, протеаза, липаза, лигниназа, гексозилтрансфераза, глюкуронидаза или экспансии или целлюлозоиндуцируемый белок, или интегрирующий на целлюлозе белок, или подобный белок (выше они называются вспомогательными активностями). Протеаза включает ферменты, которые гидролизуют пептидные связи (пептидазы), а также ферменты, которые гидролизуют связи между пептидами и другими составляющими, такими как сахара(гликопептидазы). Множество протеаз, которые характеризуются в соответствии с ЕС 3.4 и которые являются подходящими для применения в изобретении, включены в данный документ посредством ссылки. Некоторые специфичные типы протеаз включают цистеиновые протеазы, включая пепсин, папаин и сериновые протеазы, включая химотрипсины, карбоксипептидазы и металлоэндопептидазы. Липаза включает ферменты, которые гидролизуют липиды, жирные кислоты и ацилглицериды,включая фосфоглицериды, липопротеины, диацилглицерины и т.п. В растениях липиды используются в качестве структурных компонентов для ограничения потери воды и патогенных инфекций. Эти липиды включают воски, полученные из жирных кислот, а также кутин и суберин. Лигниназа включает ферменты, которые могут гидролизовать или разрушать структуру лигниновых полимеров. Ферменты, которые могут разрушить лигнин, включают лигнинпероксидазы, марганецпероксидазы, лакказы и феруоилэстеразы и другие ферменты, описанные в данной области, известные способностью деполимеризовать или, в ином случае, разрушать лигниновые полимеры. Также включенными являются ферменты, способные гидролизовать связи, образованные между гемицеллюлозными сахарами (в частности, арабинозой) и лигнином. Лигниназы включают, но не ограничиваются ими, следующие группы ферментов: лигнинпероксидазы (ЕС 1.11.1.14), марганецпероксидазы (ЕС 1.11.1.13),лакказы (ЕС 1.10.3.2) и феруоилэстеразы (ЕС 3.1.1.73). Гексозилтрансфераза (2.4.1-) включает ферменты, которые способны катализировать трансферазную реакцию, но которые могут также катализировать реакцию гидролиза, например, целлюлозы и/или продуктов деградации целлюлозы. Примером гексозилтрансферазы, которая может быть применена в изобретении, является -глюканозилтрансфераза. Такой фермент может быть способен катализировать деградацию (1,3)(1,4) глюкана и/или целлюлозы и/или продукта деградации целлюлозы. Глюкуронидаза включает ферменты, которые катализируют гидролиз глюкуронозида, например,-глюкуронозида, с получением спирта. Множество глюкуронидаз было охарактеризовано и могут быть подходящими для применения в изобретении, например, -глюкуронидаза (ЕС 3.2.1.31), гиалуроноглюкуронидаза (ЕС 3.2.1.36), глюкуронозил-дисульфглюкозаминглюкуронидаза (3.2.1.56), глицирризинат глюкуронидаза (3.2.1.128) или -D-глюкуронидаза (ЕС 3.2.1.139). Композиция для применения в изобретении может содержать экспансии или экспансиноподобный белок, такой как сволленин (см. Salheimo et al., Eur. J. Biohem. 269, 4202-4211, 2002) или своллениноподобный белок. Экспансины вовлечены в ослабление структуры клеточной стенки в ходе роста растительной клетки. Предполагается, что экспансины разрушают водородные связи между целлюлозой и другими полисахаридами клеточной стенки, не обладая гидролитической активностью. Таким образом, они, как считается, позволяют раздвинуть целлюлозные волокна и расширить клеточную стенку. Сволленин, экспансиноподобный белок, содержит домен N-концевого углеводсвязывающего модуля семейства I (CBD) и Сконцевой экспансиноподобный домен. Для целей изобретения, экспансиноподобный белок или своллениноподобный белок могут содержать один или оба таких домена и/или могут привести к разрушению клеточных стенок (например, нарушая структуру целлюлозы), необязательно без продуцирования детектируемых количеств восстановленных сахаров. Композиция для применения в изобретении может быть белком, индуцируемым целлюлозой, например, полипептидным продуктом генов cip1 или cip2 или аналогичных генов (см. Foreman et al., J. Biol.Chem. 278(34), 31988-31997, 2003), целлюлоза/целлюлосома интегрирующий белок, например, полипептидный продукт гена cipA или cipC, или скаффолдин или скаффолдиноподобный белок. Скаффолдины и белки, интегрирующие на целлюлозе, являются мультифункциональными интегрирующими субъединицами, которые могут организовать целлулолитические субъединицы в мультиферментный комплекс. Это достигается за счет взаимодействия двух комплементарных классов доменов, т.е. домена сцепления на скаффолдине и стыковочного домена на каждой ферментной единице. Субъединица скаффолдина также несет модуль связывания с целлюлозой (cellulose-binding module (CBM, который опосредует прикрепление целлюлосомы к ее субстрату. Скаффолдин или белок, интегрирующий на целлюлозе, для целей изобретения может содержать один или оба таких домена. Композиция для применения в способе изобретения может состоять из членов каждого класса ферментов, упомянутых выше, нескольких членов одного ферментного класса, или любой комбинации этих ферментных классов или вспомогательных белков (т.е. тех белков, которые упомянуты в данном документе, которые не имеют ферментативную активность как таковую, но, тем не менее, помогают при деградации лигноцеллюлозы). Композиция для применения в способе изобретения может состоять из ферментов, полученных (1) от коммерческих поставщиков; из (2) клонированных генов, экспрессирующих ферменты; (3) сложной жидкой питательной среды (такой, которая получается в результате роста микробного штамма в среде,где штаммы секретируют ферменты в среды); (4) клеточных лизатов штаммов, растущих как в (3); и/или из (5) растительного материала, экспрессирующего ферменты. Различные ферменты в композиции изобретения могут быть получены из различных источников. Ферменты могут быть получены экзогенно в микроорганизмах, дрожжах, грибах, бактериях или растениях, затем выделены и добавлены к лигноцеллюлозному сырью. В ином случае, ферменты продуцируют, но не выделяют, и среда ферментации с сырой клеточной массой или растительный материал (такой как кукурузная солома или пшеничная солома) и т.п. могут быть добавлены, например, в сырье. В ином случае, сырая клеточная масса или среда для продуцирования фермента или растительный материал могут быть обработаны для предотвращения дальнейшего микробного роста (например, нагреванием или добавлением антимикробных средств), а затем добавлены в сырье. Эти сырые ферментные смеси могут включать организм, продуцирующий фермент. В ином случае, фермент может быть получен при ферментации, в которой используется сырье(такое как кукурузная солома или пшеничная солома) для обеспечения питания организма, который продуцирует фермент(ы). Таким образом, растения, которые продуцируют ферменты, могут служить в качестве лигноцеллюлозного сырья и могут добавляться в лигноцеллюлозное сырье. В применениях и способах, описанных в данном документе, компоненты композиции, описанные выше, могут быть предоставлены одновременно (т.е. по сути, в качестве отдельной композиции) или отдельно, или последовательно. Изобретение, таким образом, относится к способам, в которых применяется описанная выше композиция, и к применениям композиции в промышленных процессах. В принципе, композиция изобретения может быть применена в любом способе, в котором требуется обработка материала, содержащего некрахмальный полисахарид. Таким образом, полипептид или композиция изобретения могут быть применены при обработке некрахмального полисахаридного материала. В данном документе полисахаридным материалом является материал, который содержит или состоит существенным образом из одного или, что чаще, более чем одного некрахмального полисахарида. Как правило, растения, грибы и материал полученный из них, содержат значительные количества некрахмального полисахаридного материала. Соответственно, полипептид изобретения может быть применен при обработке растительного или грибного материала или материала, полученного из такого материала. Важным компонентом растительного некрахмального полисахаридного материала является лигноцеллюлоза (которая в данном документе также называется лигноцеллюлозной биомассой). Лигноцеллюлоза является растительным материалом, который состоит из целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. Углеводные полимеры (целлюлоза и гемицеллюлоза) тесно связаны с лигнином водородными и ковалентными связями. Соответственно, полипептид изобретения может быть применен при обработке лигноцеллюлозного материала. В данном документе лигноцеллюлозным материалом является материал,который содержит или состоит из в основном из лигноцеллюлозы. Таким образом, в способе по изобретению для обработки некрахмального полисахарида некрахмальным полисахаридом может быть лигноцеллюлозный материал/биомасса. Соответственно, изобретение обеспечивает способ обработки некрахмального полисахарида, в котором обработка содержит деградацию и/или модификацию целлюлозы и/или гемицеллюлозы. Деградация в данном контексте означает, что обработка в результате дает образование продуктов гидролиза целлюлозы и/или гемицеллюлозы и/или пектинового вещества, т.е. как результат обработки появляются более короткие олигосахариды, чем присутствуют в аналогичном необработанном некрахмальном полисахариде. Таким образом, деградация в данном контексте может приводить к высвобождению олигосахаридов и/или сахарных мономеров. Все растения и грибы содержат некрахмальные полисахариды, как и практически все полисахаридные материалы, полученные из растений и грибов. Соответственно, в способе изобретения для обработки некрахмального полисахарида указанный некрахмальный полисахарид может быть предоставлен в виде растения или материала, полученного из растения или материала, содержащего растение или материал,полученный из растения, например растительную пульпу, растительный экстракт, пищевой продукт или его ингредиент, ткань, текстильное изделие или предмет одежды. Изобретение обеспечивает способ получения сахара из лигноцеллюлозного материала, включающий контактирование композиции, как описано в данном документе, с лигноцеллюлозным материалом. Такой способ позволяет получать свободные сахара (мономеры) и/или олигосахариды из лигноцеллюлозной биомассы. Эти способы включают преобразование лигноцеллюлозной биомассы в свободные сахара и малые олигосахариды с помощью полипептида или композиции изобретения. Процесс преобра-9 020808 зования сложного углевода, такого как лигноцеллюлоза, в сахара предпочтительно позволяет преобразовать в ферментируемые сахара. Такой процесс может называться осахариванием. Соответственно, способ изобретения может давать в результате освобождение одного или нескольких гексозных и/или пентозных сахаров, таких как один или несколько из перечисленного: глюкозы, целлобиозы, ксилозы, арабинозы, галактозы, галактуроновой кислоты, глюкуроновой кислоты, маннозы, рамнозы, сахарозы и фруктозы. Лигноцеллюлозная биомасса, подходящая для применения в изобретении, включает биомассу, может включать первичную биомассу и/или непервичную биомассу, такую как сельскохозяйственная биомасса, коммерческая органика, строительный и городской мусор, твердые бытовые отходы, макулатура и садовые отходы. Обычные формы биомассы включают деревья, кустарники и травы, пшеницу, пшеничную солому, жмых сахарного тростника, просо, мискант, кукурузу, кукурузную солому, листовую обертку початков кукурузы, стержни кукурузных початков, стебли канолы, стебли сои, сорго сахарное, зерна кукурузы, включая волокна из зерен, продукты и побочные продукты помола зерен, таких как кукуруза,пшеница или ячмень (включая влажный и сухой способы помола), часто называемые отруби или волокна, а также твердые бытовые отходы, макулатуру и садовые отходы. Биомасса может также быть, не являясь ограниченной перечисленным, травянистым материалом, отходами сельского хозяйства, отходами лесного хозяйства, твердыми бытовыми отходами, макулатурой, пульпой или отходами бумажного производства. Сельскохозяйственная биомасса включает ветки, кусты, тростники кукурузу и листовую обертку початков кукурузы, энергетические культуры, лесоматериал, фрукты, цветы, зерно, травянистые культуры, листья, кору, иголки, бревна, корни, саженцы, древенистые культуры с коротким оборотом,кустарники, просо, деревья, овощи, фруктовые корки, виноград, жом сахарной свеклы, пшеничную крупку, шелуху овса и твердую и мягкую древесины (не включая древесину с вредными материалами). Кроме того, сельскохозяйственная биомасса включает материалы органических отходов, образованных в ходе сельскохозяйственных процессов, включая фермерскую и лесоводческую активности, особенно включая древесные отходы лесного хозяйства. Сельскохозяйственная биомасса может быть отдельно любой из вышеизложенных или любой комбинацией или смесью. Помимо первичной биомассы или сырья, уже обработанного в пищевой, кормовой или бумажной и целлюлозной отраслях, биомасса/сырье может быть дополнительно обработано тепловой, механической и/или химической модификацией или любой комбинацией таких способов в целях усиления ферментативной деградации. Ферментируемые сахара могут быть преобразованы в полезные продукты с добавленной стоимостью, не ограничивающие примеры которых включают аминокислоты, витамины, лекарства, добавки к кормам для животных, химические продукты тонкого, органического синтеза, химическое сырье, пластмассы, растворители, топливо или другие органические полимеры, молочную кислоту и этанол, включая топливный этанол. Конкретные продукты с добавленной стоимостью, которые могут быть получены способами изобретения, включают, не являясь ограниченными перечисленным, биотопливо (включая этанол, бутанол и биогаз); молочную кислоту; пластмассы; химические продукты тонкого органического синтеза; органические кислоты, в том числе лимонную кислоту, янтарную кислоту, фумаровую кислоту, итаконовую кислоту и малеиновую кислоту; 3-гидрокси-пропионовую кислоту, акриловую кислоту, уксусную кислоту, 1,3-пропан-диол; этилен, глицерин; растворитель; добавку для питания животных, лекарство, такое как -лактамный антибиотик или цефалоспорин; витамины, аминокислоту, такая как лизин, метионин,триптофан, треонин, и аспарагиновую кислоту; промышленный фермент, такой как протеаза, целлюлаза,амилаза, глюканаза, лактаза, липаза, лиаза, оксидоредуктаза, трансфераза или ксиланаза; и химическое сырье. Композиция, природа заместителя и степень разветвленности гемицеллюлозы очень отличаются у двудольных растений (двудольных, т.е. растений, чьи семена имеют два котиледона или семядоли, такие как лимская фасоль, арахис, миндаль, горох, фасоль) по сравнению с однодольными растениями (однодольными; т.е. растениями, имеющими одиночный котиледон или семядолю, такие как кукуруза, пшеница, рис, травы, ячмень). У двудольных гемицеллюлоза состоит главным образом из ксилоглюканов, которые являются 1,4 связанными цепями глюкозы с 1,6 связанными ксилозильными боковыми цепями. В однодольных, включая большинство зерновых культур, основными компонентами гемицеллюлозы являются гетероксиланы. Они главным образом содержат 1,4 связанные ксилозные каркасные полимеры с 1,3 связями с арабинозой, галактозой, маннозой и глюкуроновой кислотой или 4-Ометилглюкуроновой кислотой, а также модифицированной уксусной кислотой ксилозой, связанной посредством эфирной связи. Также присутствуют -гликаны, содержащие 1,3- и 1,4 связанные гликозильные цепи. В однодольных целлюлоза, гетероксиланы и бета-глюканы могут присутствовать в примерно равных количествах, каждый из которых составляет около 15-25% сухого вещества клеточных стенок. Также, различные растения могут содержать различные количества и различные композиции пектиновых веществ. Например, сахарная свекла содержит около 19% пектина и около 21% арабинана в пересчете на сухое вещество. Соответственно, композиция изобретения может быть адаптирована с учетом определенного сырья,которое будет использоваться. Иными словами, спектр активностей композиции изобретения может ва- 10020808 рьировать в зависимости от рассматриваемого сырья. Ферментные комбинации или физические обработки могут быть проведены одновременно, или последовательно, или отдельно. Ферменты могут быть получены экзогенно из микроорганизмов, дрожжей,грибов, бактерий или растений, затем выделены и добавлены к лигноцеллюлозному сырью. В ином случае, ферменты продуцируют, но не выделяют, и среду ферментации с сырой клеточной массой или растительный материал (такой как кукурузная солома) и т.п. добавляют в сырье. В ином случае, сырая клеточная масса или среда для продуцирования фермента или растительный материал могут быть обработаны для предотвращения дальнейшего микробного роста (например, нагреванием или добавлением антимикробных средств), а затем добавлены к сырью. Эти сырые ферментные смеси могут включать организм, продуцирующий фермент. В ином случае, фермент может быть получен при ферментации, в которой для обеспечения питания организма, который продуцирует фермент(ы), используется сырье (такое как кукурузная солома). Таким образом, растения, которые продуцируют ферменты, могут служить в качестве лигноцеллюлозного сырья и могут добавляться в лигноцеллюлозное сырье. В способе изобретения фермент или комбинация ферментов действует на лигноцеллюлозный субстрат или на растительную биомассу, выступающую в качестве сырья, так что происходит преобразование этого сложного субстрата в простые сахара и олигосахариды для получения этанола или других полезных продуктов ферментации. Соответственно, другой аспект изобретения включает способы, которые используют композицию,описанную выше, вместе с дополнительными ферментами или с физическими обработками, такими как температура и pH, для преобразования лигноцеллюлозной растительной биомассы в сахара и олигосахариды. Хотя композиция обсуждалась в качестве отдельной смеси, следует признать, что ферменты могут быть добавлены последовательно, где температура, pH и другие условия могут быть изменены для увеличения активности каждого индивидуального фермента. В ином случае, для ферментной смеси могут быть определены оптимальные pH и температура. Композиция взаимодействует с субстратом при любых соответствующих условиях. Например,ферменты можно инкубировать при около 25C, около 30C, около 35C, около 37C, около 40C, около 45C, около 50C, или около 55C, около 60C, около 65C, около 70C, около 75C, около 80C, около 85C, около 90C или выше. То есть они могут быть инкубированы при температуре от около 20C до около 95C, например, в буферах с ионной силой от низкой до средней и/или при pH от низкого до нейтрального. Под средней ионной силой понимается буфер, который имеет концентрацию ионов около 200 миллимолярную (мМ) или менее для какого-либо одного ионного компонента. pH может быть в диапазоне от около 2,5, pH около 3,0, pH около 3,5, pH около 4,0, pH около 4,5, pH около 5,0, pH около 5,5,pH около 6,0, pH около 6,5, pH около 7,0, pH около 7,5, pH около 8,0, до около 8,5. Как правило, диапазонpH будет от около 3,0 до около 9,0. Как правило, реакция может быть проведена в условиях с низким pH, как определено выше. Таким образом, способ изобретения может быть проведен таким образом, при котором корректировка pH (т.е. корректировка до нейтрального pH) не потребуется. Иначе говоря, может быть использовано предварительно обработанное кислотой сырье. Сырье может быть отмыто до ожижения/гидролиза. Такой отмывкой может быть, например, вода. Инкубация композиции в этих условиях в результате дает высвобождение или освобождение значительных количеств сахара из лигноцеллюлозного материала. Под значительным количеством понимается по меньшей мере около 20%, по меньшей мере около 30%, по меньшей мере около 40%, по меньшей мере около 50%, по меньшей мере около 60%, по меньшей мере около 70%, по меньшей мере около 80%,по меньшей мере около 90%, по меньшей мере около 95% или более от количества имеющегося сахара. Может быть применена стадия ожижения/гидролиза или предварительного осахаривания, включающая инкубацию с ферментом или ферментной смесью. Эта стадия может быть осуществлена при различных температурах, но предпочтительным является, если предварительная обработка происходит при температуре, наиболее подходящей для тестируемой ферментной смеси или для прогнозируемого ферментного оптимума тестируемых ферментов. Температура предварительной обработки может находиться в диапазоне от около 10 до 80C, от около 20 до около 80C, от 30 до около 70C, от около 40 до около 60C, от около 37 до около 50C, предпочтительно от около 37 до около 80C, более предпочтительно около 50C. При отсутствии данных о температурном оптимуме предпочтительнее осуществлять реакции предварительной обработки вначале при 37C, а затем при более высокой температуре, такой как 50C. pH предварительно обработанной смеси может находиться в диапазоне от около 2,0 до около 10,0,но предпочтительно от около 3,0 до около 5,0. Опять же, может быть необходимо скорректировать pH до осахаривания, поскольку композиция для применения в изобретении, как правило, подходит для применения при низком pH, как описано в данном документе. Стадия ожижения/гидролиза или предварительного осахаривания может длиться в течение от нескольких минут до нескольких часов, например от около 1 до около 120 ч, предпочтительно от около 2 до около 48 ч, более предпочтительно от около 2 до около 24 ч, наиболее предпочтительно в течение от около 2 до около 6 ч. Обработка целлюлазой может длиться в течение от нескольких минут до несколь- 11020808 ких часов, например от около 6 до около 168 ч, предпочтительно от около 12 до около 96 ч, более предпочтительно от около 24 до около 72 ч, еще более предпочтительно в течение от около 24 до около 48 ч. Эти условия являются особенно подходящими в случае, если стадия ожижения/гидролиза или предварительного осахаривания проводится в режиме раздельного гидролиза и ферментации (Separate Hydrolyisand Fermentation (SHF. Режим SSF Для режима одновременного осахаривания и ферментации (Simultaneous Saccharification and Fermentation (SSF время реакции для стадии ожижения/гидролиза или предварительного осахаривания зависит от времени осуществления желаемого выхода, т.е. выхода реакции преобразования целлюлозы в глюкозу. Такой выход предпочтительно высок настолько, насколько это возможно, предпочтительно 60% и более, 65% и более, 70% и более, 75% и более, 80% и более, 85% и более, 90% и более, 95% и более, 96% и более, 97% и более, 98% и более, 99% и более, 99,5% и более, 99,9% и более. В соответствии с изобретением реализуются очень высокие концентрации сахаров в режиме SHF и очень высокие концентрации продукта (например, этанола) в режиме SSF. В процессе работы в режимеSHF концентрация глюкозы составляет 25 г/л и более, 30 г/л или более, 35 г/л и более, 40 г/л и более, 45 г/л и более, 50 г/л и более, 55 г/л и более, 60 г/л и более, 65 г/л и более, 70 г/л и более, 75 г/л и более, 80 г/л и более, 85 г/л и более, 90 г/л или больше, 95 г/л или более, 100 г/л или более, 110 г/л или более, 120 г/л или более или может быть, например, 25-250 г/л, 30-200 г/л, 40-200 г/л, 50-200 г/л, 60-200 г/л, 70-200 г/л, 80-200 г/л, 90 г/л, 80-200 г/л. Концентрация продукта в режиме SSF В процессе работы в режиме SSF концентрация продукта (г/л) зависит от количества продуцируемой глюкозы, но это не видно, поскольку в SSF сахара преобразуются в продукт, и концентрации продуктов могут быть связаны с лежащей в основе концентрацией глюкозы путем умножения на теоретический максимальный выход (Ypsmax в г продукта на г глюкозы). Теоретический максимальный выход (Ypsmax в г продукта на г глюкозы) продукта ферментации может быть получен из учебника биохимии. Для этанола 1 моль глюкозы (180 г) дает на выходе в соответствии с ферментационным путем нормального гликолиза в дрожжах 2 моля этанола (=246 = 92 г этанола). Теоретический максимальный выход этанола из глюкозы, следовательно, составляет 92/180 = 0,511 г этанола/г глюкозы. Для бутанола (Mw = 74 г/моль) или изобутанола теоретический максимальный выход составляет 1 моль бутанола на моль глюкозы. Так что Ypsmax для (изо)бутанола = 74/180 = 0,411 г (изо)бутанола/г глюкозы. Для молочной кислоты выход ферментации для гомомолочного брожения составляет 2 моль молочной кислоты (Mw = 90 г/моль) на моль глюкозы. В соответствии с этой стехиометрией Ypsmax = 1 г молочной кислоты/г глюкозы. Аналогичный расчет может быть проведен для других продуктов ферментации. Режим SSF В процессе работы в режиме SSF концентрация продукта составляет 25Yps г/л или более, 30Yps г/л или более, 35Yps г/л или более, 40Yps г/л или более, 45Yps г/л или более, 50Yps г/л или более, 55Yps г/л или более, 60Yps г/л или более, 65Yps г/л или более, 70Yps г/л или более, 75Yps г/л или более, 80Yps г/л - 200Yps г/л, 80Yps г/л - 200Yps г/л, 90 Yps г/л, 80Yps г/л - 200Yps г/л. Сахара, высвобождаемые из биомассы, могут быть преобразованы в полезные продукты ферментации, которые включают, не являясь ограниченными перечисленным, аминокислоты, витамины, лекарства, кормовые добавки для животных, химические продукты тонкого органического синтеза, химическое сырье, пластмассы, этанол, включая топливный этанол. В значительной степени способ изобретения может быть проведен при высоких концентрациях сухого вещества (лигноцеллюлозного материала) в реакции гидролиза. Таким образом, изобретение может быть проведено с содержанием сухого вещества около 5% или больше, около 8% или больше, около 10% или больше, около 11% или больше, около 12% или больше, около 13% или больше, около 14% или больше, около 15% или больше, около 20% или больше, около 25% или больше, около 30% или больше,около 35% или больше, около 40% или больше. Соответственно, изобретение обеспечивает способ для получения продукта ферментации, включающийb) ферментацию полученного материала для получения посредством этого продукта ферментации. Такой процесс может быть проведен без какой-либо потребности в корректировке pH в ходе процесса. Иначе говоря, процесс является процессом, который может быть проведен без добавления кислоты(от) или основания(ий). Однако это исключает стадию предварительной обработки, в которой может быть добавлена кислота. Суть в том, что композиция изобретения способна действовать при низком зна- 12020808 чении pH и, следовательно, нет необходимости в корректировке pH предварительно обработанного кислотой сырья для того, чтобы осахаривание имело место. Соответственно, способ изобретения может быть безотходным способом, использующим только органические продукты без необходимости в введении неорганических химических веществ. В соответствии с изобретением могут быть получены продукты ферментации, включая аминокислоты, витамины, лекарственные средства, добавки к кормам для животных, химические продукты тонкого химического синтеза, химическое сырье, пластмассы, растворители, топливо или другие органические полимеры, молочную кислоту, этанол, включая топливный этанол (под термином этанол понимается включение этилового спирта или смесей этилового спирта и воды). Конкретные продукты с добавленной стоимостью, которые могут быть получены способами изобретения, включают, не являясь ограниченными перечисленным, биотопливо (включая этанол и бутанол); молочную кислоту; 3-гидроксипропионовую кислоту, акриловую кислоту, уксусную кислоту, 1,3 пропандиол; этилен, глицерин, пластмассы; химические продукты тонкого органического синтеза; органические кислоты, в том числе лимонную кислоту, янтарную кислоту, фумаровую кислоту, растворитель; добавку к кормам для животных, лекарство, такое как -лактамный антибиотик или цефалоспорин; витамин, аминокислоту, такую как лизин, метионин, триптофан, треонин, и аспарагиновую кислоту; фермент, такой как протеаза, целлюлаза, амилаза, глюканаза, лактаза, липаза, лиаза, оксидоредуктаза,трансфераза или ксиланаза и химическое сырье или добавка к кормам для животных. Способ для получения продукта ферментации необязательно может содержать извлечение продукта ферментации. Такой процесс может быть проведен в аэробных или анаэробных условиях. Предпочтительно, если способ проводится в микроаэрофильных условиях или условиях с ограниченным кислородом. Способ анаэробной ферментации здесь определен как способ ферментации, запускаемый в отсутствие кислорода или в котором фактически не потребляется кислород, предпочтительно менее чем около 5,около 2,5 или около 1 ммоль/л/ч, и в котором органические молекулы служат как донорами электронов,так и акцепторами электронов. Процесс ферментации при ограничении кислорода является процессом, в котором потребление кислорода ограничивается переносом кислорода из газа в жидкость. Степень ограничения кислорода определяется количеством и композицией входящего потока газа, а также актуальными свойствами перемешивания/переноса массы в используемом для ферментации оборудовании. Предпочтительно, если процесс проводится в условиях с ограниченным кислородом и скорость потребления кислорода составляет по меньшей мере 5,5, более предпочтительно по меньшей мере 6, еще более предпочтительно по меньшей мере 7 ммоль/л/ч. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения Следующие примеры иллюстрируют изобретение. Пример 1. Осахаривание гидролизата кукурузной соломы с помощью различных целлюлаз Материалы и методы Оценивали способность трех различных препаратов целлюлазы осахаривать гидролизат кукурузной соломы. Ферментный продукт из Talaromyces emersonii, называемый FiltraseNL (DSM Food Specialties, Делфт, Нидерланды), сравнивали с Laminex(R) BG и GC 220 (Genencor-Danisco, Рочестер,США). Laminex (R) BG и GC 220 считаются эталонными ферментами среди имеющихся в настоящее время на рынке. Предварительно обработанную разведенной кислотой кукурузную солому, приготовленнуюNREL (National Renewable Energy Laboratory - Национальная лаборатория возобновляемой энергии),использовали в качестве субстрата для осахаривания, проводимого целлюлазными препаратами. Предварительно обработанную кукурузную солому хранили при 4C. Суспензия твердых частиц состояла из около 34% твердого вещества с около 17% нерастворимого твердого вещества. Композиция использованной кукурузной соломы для предварительной обработки представлена в табл. 1. Таблица 1. Композиция сырой соломы выглядит следующим образом среднеестандартное отклонение по 4 образцам рассчитанное значение Проверяли концентрацию сухого вещества, которая оказалась равной 32,8% сухого вещества пульпы (105C, 48 ч сушки). 60 г Волокон смешивали со 120 г воды и доводили значение pH от 1,9 до 5,0 с помощью 4N NaOH и после этого добавляли воды вплоть до 200 г для получения пульпы с содержанием сухого вещества 9,45%. 10 г Порции пульпы разделяли по 50 мл флаконам Schott и каждый ферментный состав добавляли в трех различных дозировках (20, 61 и 204 мкл, соответственно). Затем флаконы закрывали и инкубировали при 50C и 280 об/мин в течение 140 ч, отбирали образцы (по 3 мл) во временных точках 0, 21, 93 и 140 ч, центрифугировали с помощью центрифуги эппендорф, декантировали надосадочную жидкость в сосуд и анализировали на наличие глюкозы, арабинозы,ксилозы и галактозы с помощью ЯМР. Результаты и обсуждение В начале инкубации было ясно, что предварительная обработка разбавленной кислотой произвела действие на гемицеллюлозную фракцию, поскольку 24 г/л ксилозы уже присутствовали при теоретической концентрации 30 г/л. Сахарная композиция в начале осахаривания приведена в табл. 2; концентрация глюкозы в нулевой временной точке была равна значению около 4 г/л. Таблица 2. Сахарная композиция в начале осахариванияpH установили на значении 5,0 в момент t=0 и измеряли через 93 и 140 ч и в обоих случаях pH составлял 4,5, хотя концентрации органических кислот не увеличились значительно. На падение pH, возможно, оказала влияние деятельность фермента, хотя pH 4,5 является более идеальным для приложения,чем pH 5,0 (из-за более низкого риска бактериального загрязнения, при 50C). Таблица 3. Дозировка фермента примера 1 на мг белка фермента (Брэдфорд) на грамм сухого вещества кукурузной соломы (мг БФ/г сух. в-ва КС) для низкой, средней и высокой дозировки фермента На фиг. 1 а-1 с представлены результаты осахаривания для трех ферментных препаратов, использованных в этих экспериментах. Из данных, представленных на фиг. 1 а-1 с, ясно, что Laminex(R) BG имеет большое сходство с GC 220. Однако, препарат FiltraseNL из Talaromyces, по всей видимости,является очень активным, поскольку высвобождает больше сахаров в пересчете на белок фермента по сравнению с GC 220 или Laminex(R) BG. Содержание белка в ферментных смесях определяли посредством анализа концентрации белка по Брэдфорд и определили, что количество белка, примененное в экспериментах, было меньше для препарата FiltraseNL из Talaromyces по сравнению с GC 220 илиLaminex(R) BG (см. табл. 3). Это говорит о том, что удельная активность препарата FiltraseNL изTalaromyces выше, чем у других препаратов целлюлазы, использованных в сравнении. Удельная активность Удельную активность белка рассчитывали в соответствии со следующим уравнением: Производительность =[глюкоза+арабиноза+галактоза+ксилоза] (г мономерных сахаров) на момент времени X - [глюкоза+арабиноза+галактоза+ксилоза] (г мономерных сахаров) на момент времени 0]/[общее время инкубации (ч)]/[количество белка в инкубации (г белка)] в г ферментируемых сахаров/г белка фермента/ч. Данные об удельной активности были рассчитаны только для экспериментов, в которых продуцировалось более чем 34 г/л общего сахара по сравнению с изначально доступными 30 г/л сахара на момент времени 0, потому что небольшие погрешности измерений имеют большое влияние на удельные активности при низких уровнях чистого производства. Удельную активность проверяли для 3 препаратов ферментов в различных временных точках, а полученные результаты представлены на фиг. 2 а-2 с и на фиг. 3 а-3 с. С помощью результатов, полученных в этих экспериментах, показано, что ферментный препаратFiltraseNL превосходит другие эталонные коммерческие ферментные препараты при производстве сахара или глюкозы в пересчете на количество белка. GC 220 был сопоставим с Laminex (R) BG. Пример 2.SSF-эксперименты с FiltraseNL и Saccharomyces cerevisiae 237NG при использовании предварительно обработанной кукурузной соломы В качестве следующего шага эксперимента осахаривания, описанного в примере 1, проводили эксперименты по одновременному осахариванию, ферментации и дистилляции для получения целлюлозного этанола в 100-мл масштабе на кукурузной соломе, предварительно обработанной разбавленной кислотой с применением FiltraseNL и дрожжей (Saccharomyces cerevisiae 237NG). С помощью этой технологии ингибирующая глюкоза удаляется, после чего может быть получен, как предполагается, более высокий выход гидролиза по сравнению с гидролизом как таковым. Схема этих экспериментов представлена на фиг. 4. Материалы и методы Выход этанола в пересчете на входящую сухую массу биомассы и выход гидролиза рассчитывали следующим образом. 1. Сухое вещество на входе: определение сухой массы через 48 ч, 105C. 2. Выход этанола: мл этанола 100%, измеренного по DMA. 3. Содержание глюкана: образец NREL мы использовали данные, предоставленные NREL. 4. Сахара в промывочной жидкости определяли посредством ЯМР (сумма глюкозы, галактозы, ксилозы и арабинозы), а общие сахара, присутствующие в гидролизате, рассчитывали из баланса массы в процедуре промывки (концентрация сахаров, умноженная на измеренную массу промывочной жидкости). 5. Теоретический выход этанола из глюканов рассчитывали следующим образом:a) количество сухой массы волокон в 250-мл флаконе; точная (100,0 +/- 0,1 г) масса суспензии волокон на содержание сухого материала в начальном материале (г волокон на сух. в-во)100/330 (мы приготовили 3 флакона по 100 г запарки в каждом из 330 г препарата суспензии волокон после корректировки значения pH) значение около 10 г волокна в 100 г суспензии = 10% сух. в-ва;b) количество глюкана рассчитывали умножением значения содержания глюкана, полученного от поставщиков сырья, на содержание определенной нами сухой массы (3-4 г глюкана в случае без промывки/100 г суспензии волокон и 5-6 г глюкана в препаратах с промывкой волокон);c) количество потенциальной глюкозы рассчитывали умножением глюкана на 180/162 (химический коэффициент усиления при гидролизе глюкана (глюкан=целлюлоза= полимер глюкозы);d) количество потенциального этанола (при условии 0,79 г этанола/мл этанола 100%) рассчитывали умножением количества потенциального количества глюкозы при теоретическом максимальном выходе этанола из глюкозы, составляющем 0,511 г этанола/г глюкозы и при условии, что выход ферментации составляет 91,5% от теоретического максимума (промышленное среднее предполагается равным 91,5% +/-1,5% (это означает диапазон между 90 и 93%);e) (целлюлоза или глюкан) гидролиз% =100 количество произведенного этанола, г/теоретический максимум для этанола (г). Результаты и обсуждение При использовании различных дозировок ферментов, низкой, средней и высокой (1, 2 и 3 соответственно), было получено увеличение количества этанола. Теоретическое максимальное количество этанола, которое может быть произведено из 10,2% сухого вещества при 34% содержании глюкана (анализ NREL), составило бы 1020,34180/1620,910,511 = 17,9 г этанола/л среды. На фиг. 5 и 6 показано, что это количество этанола было достигнуто при наибольшей дозировке фермента, что говорит о том, что полное осахаривание является возможным сFiltraseNL. Удивительно, но этот термофильный фермент также оказался весьма эффективным при мезофильной температуре 33C. Пример 3. Осахаривание пшеничной соломы с помощью FiltraseNL Пшеничную солому предварительно обрабатывали паром при 195C в течение 12 мин, как описано (см. работу Jan Chem. Eng. Technol. 2008, 31, No.5, 1-9). Волокно гидролизовали с помощью FiltraseNL при 8% сухого вещества без какого-либо добавления кислоты или основания при pH 3,8 и при 60C, при встряхивании со скоростью 175 об/мин в термостатируемом шейкере. При содержании 50% глюкана в волокне максимум, что можно было бы ожидать, что в этом эксперименте будет произведено 40 г/л глюкозы, выход гидролиза составлял 85% и потенциальный общий этанол этого гидролизата будет 19 г/л при 92% выходе ферментации при общем сахаре 40 г/л. На фиг. 7 представлены результаты эксперимента, демонстрирующие, что это уровень глюкозы был достигнут. Таким образом, кислотные свойства ферментного препарата позволяют производство этанола без добавления кислоты или основания, поскольку pH 3,8 также является оптимальным для дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Пример 4. Осахаривание пшеничной соломы с помощью FiltraseNL В 10-л масштабе сырье в виде предварительно обработанной пшеничной соломы с 33-34% сухого вещества, как в примере 3, смешивали с водой и ферментным раствором, полученным из коммерческого препарата FiltraseNL диализом от глицерина (который присутствует в коммерческом продукте в качестве рецептурного средства) в воде с помощью диафильтрационного UF-устройства с порогом 10 кДа и концентрированием в 10 раз. Концентрация общего сухого вещества в препарате через 6 ч составляет 28% сухого вещества пшеничной соломы (см. табл. 4). Таблица 4. Осахаривание сырья в виде предварительно обработанной пшеничной соломы в подпитываемом периодическом процессе, обзор дозировок во временных точках t=1 ч, t=3 ч и t=6 ч при высокой дозировке фермента (высокая) и средней дозировке фермента (средняя)pH поддерживали при 5,0 +/- 0,2 с помощью 8N KOH и 4N H2SO4. Температуру поддерживали между 55C и 60C. Перемешивание проводили на скорости 700 об/мин с помощью стандартной турбины Раштона. Через один день можно было уже получить очень высокие концентрации глюкозы, 110 г/л, а через два дня инкубации, с помощью ЯМР-измерения сахаров в надосадочной жидкости после удаления оставшегося лигнинового твердого вещества посредством центрифугирования, получили концентрацию глюкозы, равную 128 г/л, что говорит о том, что фермент менее сильно ингибируется глюкозой, чем ожидалось из литературы (см. фиг. 8). Эта концентрация глюкозы является наивысшей концентрацией глюкозы среди когда-либо наблюдаемых в целлюлозных препаратах с Talaromyces, что позволяет осуществлять с помощью этого фермента коммерческие процессы SHF с достижением теоретического максимума 65 г/л этанола, если вся глюкоза будет преобразована в этанол (=0,511128 г/л). Теоретический максимальный выход Теоретический максимальный выход (Ypsmax в г продукта на г глюкозы) ферментации рассчитывали следующим образом. Для этанола 1 моль глюкозы (180 г) дает на выходе в соответствии с ферментационным путем нормального гликолиза в дрожжах 2 моля этанола (=246 = 92 г этанола). Теоретический максимальный выход этанола из глюкозы, следовательно, составляет 92/180 = 0,511 г этанола/г глюкозы. Для бутанола (Mw = 74 г/моль) или изобутанола теоретический максимальный выход составляет 1 моль бутанола на моль глюкозы. Так что Ypsmax для (изо)бутанола = 74/180 = 0,411 г (изо)бутанола/г глюкозы. Для молочной кислоты выход ферментации для гомомолочного брожения составляет 2 моля молочной кислоты (Mw = 90 г/моль) на моль глюкозы. В соответствии с этой стехиометрией Ypsmax = 1 г молочной кислоты/г глюкозы. Таблица 5. Достигаемые концентрации глюкозы в SHF и достигаемые концентрации продукта в SSF для продуктов с различными значениями Ypsmax (г/г) Нет ингибирования глюкозой В табл. 6 показано кинетическое сравнение бета-глюкозидаз. Из таблицы ясно видно, что Ki (глюкоза) бетаглюкозидазы из Talaromyces имеет очень низкое значение (0,045), что говорит о том, что композиция по изобретению не репрессируется глюкозой. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ обработки лигноцеллюлозного материала, включающий контактирование указанного лигноцеллюлозного материала с композицией, содержащей два или несколько ферментов, где указанные ферменты являются целлюлазами и/или гемицеллюлазами, где композиция содержит эндоглюканазу,целлобиогидролазу и -глюкозидазу, которые получены из Talaromvces emersonii, инкубацию в течение от около 1 до около 120 ч при температуре около 50C или выше, в котором pH в ходе обработки равно 4,5 или ниже, и обработка проводится при содержании сухого вещества 15% или больше, для высвобождения по меньшей мере около 20% или более от количества имеющегося сахара, и где лигноцеллюлозный материал подвергают предварительной обработке перед контактированием с композицией, содержащей два или большее количество ферментов. 2. Способ по п.1, в котором pH в ходе обработки равен 4,0 или ниже. 3. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором ферменты являются термостабильными. 4. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором ферменты способны действовать при низком значении pH. 5. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором композиция содержит эндо-1,3(1,4)-глюканазы и эндо 1,4-глюканазы и оба фермента происходят из Talaromyces emersonii. 6. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором композиция содержит одну или несколько ксиланаз. 7. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором композиция содержит экспансии, экспансиноподобный белок, индуцируемый целлюлозой белок, интегрирующий на целлюлозу белок, скаффолдин или скаффолдиноподобный белок, необязательно полученные из Talaromyces emersonii. 8. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором обработка содержит деградацию, например, гидролиз и/или модификацию целлюлозы и/или гемицеллюлозы. 9. Способ получения сахара или сахаров из лигноцеллюлозного материала, включающий контактирование указанного лигноцеллюлозного материала с композицией, содержащей два или несколько ферментов, где указанные ферменты являются целлюлазами и/или гемицеллюлазами, в течение от около 1 ч до около 120 ч при температуре около 50C или выше до высвобождения по меньшей мере около 20% или более от количества имеющегося сахара. 10. Способ по п.9, в котором сахара являются мономерными и/или мультимерными сахарами. 11. Способ по п.9 или 10, в котором по меньшей мере один из продуцируемых сахаров является ферментируемым сахаром. 12. Способ по п.11, в котором по меньшей мере один продуцируемый сахар является глюкозой,целлобиозой, ксилозой, арабинозой, галактозой, галактуроновой кислотой, глюкуроновой кислотой,маннозой, рамнозой, сахарозой или фруктозой. 13. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором предварительная обработка содержит воздействие на лигноцеллюлозный материал кислотой, такой как разбавленная кислота, основанием, растворителем, нагреванием, пероксидом, озоном, механическим измельчением, дроблением, перемалыванием или быстрым сбросом давления, или комбинацией любых двух или большего количества воздействий. 14. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором лигноцеллюлозным материалом является садовый грунт, чапаррель, отходы лесопильного производства, городские древесные отходы, городские отходы, отходы лесозаготовок, отходы, полученные при прореживании леса, деревянистые культуры с коротким циклом, индустриальный мусор, пшеничная солома, овсяная солома, рисовая солома, ячменная солома, ржаная солома, льняная солома, соевая шелуха, рисовая шелуха, рисовая солома, кукурузный глютеновый корм, овсяная шелуха, сахарный тростник, кукурузная солома, стебли кукурузы, стержни кукурузных початков, кукурузная шелуха, просо, мискант, сорго сахарное, стебли канолы, стебли сои,бородач, трипсакум, лисохвост, свекловичный жом, мякоть цитрусовых плодов, семенные оболочки,целлюлозосодержащие отходы животных, настриг с лужаек, хлопок, морские водоросли, деревья, мягкая древесина, твердая древесина, тополь, сосна, кустарники, травы, пшеница, пшеничная солома, жмых сахарного тростника, кукуруза, кукурузная шелуха, стержни кукурузных початков, кукурузные зерна, волокна из зерен, продукты и побочные продукты помола злаков мокрым или сухим способом, твердые городские отходы, макулатура, садовые отходы, травянистый материал, сельскохозяйственные отходы,отходы лесного хозяйства, твердые городские отходы, пульпа, отходы бумажного производства, ветки,- 17020808 кустарники, тростники, кукуруза, кукурузная шелуха, энергетическая сельскохозяйственная культура,лесоматериал, фрукты, цветы, зерно, трава, травянистые культуры, листья, кора, иглы, бревна, корни,саженцы, кусты, просо, деревья, овощи, фруктовая кожура, виноград, жом сахарной свеклы, пшеничная крупка, овсяная шелуха, твердое или мягкое дерево, материал органических отходов, полученный в ходе сельскохозяйственного процесса, древесные отходы лесного хозяйства, или комбинации любого из двух или нескольких из них. 15. Способ получения продукта ферментации, включающий получение ферментируемого сахара с помощью способа по любому из предыдущих пунктов и ферментацию полученного ферментируемого сахара, с тем, чтобы посредством этого получить продукт ферментации. 16. Способ по п.15, в котором продуктом ферментации являются этанол, бутанол, молочная кислота, пластмассы, органическая кислота, растворитель, добавка к корму для животных, лекарственное средство, витамин, аминокислота, фермент или химическое сырье. 17. Способ по п.15 или 16, в котором в ходе процесса не добавляются кислота или основание. 18. Применение целлюлазы и/или гемицеллюлазы, полученных из Talaromyces emersonii, при обработке лигноцеллюлозного материала. 19. Применение целлюлазы и/или гемицеллюлазы, полученных из Talaromyces emersonii, при получении сахара или сахаров из лигноцеллюлозного материала. 20. Применение по п.18 или 19, в котором лигноцеллюлозным материалом является материал по п.13.

МПК / Метки

МПК: C12P 7/10, C12P 19/02

Метки: деградация, лигноцеллюлозного, материала

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/22-20808-degradaciya-lignocellyuloznogo-materiala.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Деградация лигноцеллюлозного материала</a>

Похожие патенты