集成生物精制的制作方法
【專利摘要】本發明涉及使用木質纖維素生物質作為碳源制備生物燃料或可再生化學原料的生物精制操作。本發明提供在回收可發酵糖中預處理生物質纖維素生物質的成本有效的方法。更具體而言，本發明描述了由木質纖維素生物質有效回收和使用六碳和五碳糖與附加值寡糖如木糖型寡糖的集成方式，使得制備生物燃料或可再生化學原料的成本顯著降低。
【專利說明】集成生物精制
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2011年12月30日提交的序列號為61/631，268的美國臨時申請的優先權。
發明領域
[0003]本發明屬于使用生物催化劑制備生物燃料和可再生化學原料的領域，使所述生物催化劑經受基因工程以提高其利用可再生碳資源的能力。更具體地，本發明提供了一種操作集成生物精制的方法，其使用木質纖維素生物質制備生物燃料和可再生化學原料以及可用作營養物的附加值的木糖型寡糖(xylooligosaccharide)。
[0004]發明背景
[0005]對使用可再生資源開發替代運輸燃料和化學原料越來越感興趣。用于本發明中的術語替代運輸燃料(也稱為生物燃料)指通過微生物發酵使用可再生生物原料制備的包括乙醇和正丁醇在內的燃料醇。用于本發明中的術語可再生化學原料(也稱為可再生生物化學品或可再生化學品)指由生物質通過微生物發酵得到的碳源制備的化學品，與通過化學反應使用石化原料制備的相同種類化學品不同。
[0006]題為“Topvalue added chemicals from b1mass”的 2004 年美國能源部報告確定了 12種可由可再生原料制備的結構嵌段化學品。所述12種基于糖的結構嵌段化學品為1，4- 二酸(琥珀酸、富馬酸和馬來酸)，2，5-呋喃二羧酸，3-羥基丙酸，天冬氨酸，葡糖二酸，谷氨酸，衣康酸，乙酰丙酸，3-羥基丁內酯，甘油，山梨糖醇和木糖醇/阿拉伯糖醇。結構嵌段化學品為具有多個官能團的分子，其具有轉化為適用于化學合成聚合物的新種類有用分子的可能性。因此，這些12種結構嵌段可隨后轉化為大量高價值的生物基化學品或材料。
[0007]近年來，通過基因操作顯著提高了用于制備適于工業使用的單體化學化合物的微生物的效率。然而，目前通過生物發酵方法制備工業化學品的成本仍然非常高；與可再生原料相關的成本明顯歸因于制造方法。
[0008]用于制備生物燃料和可再生化學原料的第一代碳水化合物材料來自也是人和動物食物來源的谷物顆粒和糖類作物。糖類作物如甘蔗和糖用甜菜包含易于發酵的蔗糖。谷類作物如玉米和小麥包含淀粉作為其主要的碳水化合物材料并在糖發酵前要求預水解。然而，從長遠來看，由于對人類食品安全和土地使用問題的關注，在生物燃料和可再生化學原料的制備中連續使用第一代原料是不可持續的。嘗試開發將降低生物燃料和可再生化學品的制備成本的第二代原料。
[0009]在本發明中使用的術語第二代原料指非食品木質纖維素生物質。木質纖維素是地球上最豐富的可再生碳形式。用于生物燃料制備和可再生化學原料制造的木質纖維素生物質可分為兩類。(I)生物廢料，包括稻草、玉米殘留物(秸桿、纖維和芯)、木質廢料/碎屑、林業殘留物、舊紙/紙板、甘蔗渣、麥糟、城市固體廢料、農業殘留物(油籽漿、甜菜衆等)；(2)能量作物，包括但不限于短期輪作作物，例如蒿柳(Salix viminalis)、奇崗(Miscanthus giganteus)、苜猜(Medicago sativa)、柳枝稷(Panicum vigratum)、蘆竹(Arundo donax)、黑麥草等。
[0010]來自美國能源部的題為“U.S.Bill1n-Ton Update - B1mass supply for aB1energy and B1products Industry”的最新報道預計到2030年美國將具有11-16億噸用于工業生物加工的可持續生物質。生物加工工業面臨的挑戰是以成本有效方式由木質纖維素生物質回收可發酵糖。
[0011]制備生物燃料和工業化學品的發酵方法的成本可通過在發酵過程中使用木質纖維素生物質作為碳源而顯著降低。木質纖維素生物質約由40-50%己糖和10-30%戊糖組成。本領域已知己糖是C6糖。本領域已知戊糖是C5糖。在水解時，木質纖維素材料產生包括葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、甘露糖和半乳糖在內的糖的混合物。然而，目前用于制備生物燃料和工業化學品的發酵方法的大部分生物催化劑使用純葡萄糖作為它們生長和代謝的碳源。例如，描述于美國專利7，223，567中的用于發酵制備乳酸的大腸桿菌菌株使用補充有葡萄糖的豐富培養基作為碳源。Jantama等(2008a ;2008b)以及公開的PCT專利申請W0/2008/021141A2和W02010/115067A2中描述的用于制備琥珀酸的大腸桿菌菌株KJ122需要極少補充有葡萄糖的培養基。
[0012]微生物同時利用多種糖的能力受到某些生物化學調節系統存在的限制。微生物細胞中的這些生物化學調節系統具有遺傳基礎。目前，工業微生物在包含葡萄糖或蔗糖作為碳源的培養基中生長。葡萄糖在生長培養基中的存在抑制了其它糖在大腸桿菌和其它工業微生物物種中的使用。這些微生物對其它糖如木糖、戊糖的消耗僅在完全消耗生長培養基中的葡萄糖后才開始。與工業微生物中碳利用相關的該現象稱作分解代謝物阻抑或雙峰生長。在以商業規模制備工業化學品的過程中通過減輕分解代謝物阻抑使微生物同時利用不同的糖如C5和C6糖的方法對降低通過發酵制備的工業化學品的成本是關鍵的。或者，可以分開的料流回收來自木質纖維素水解產物的C5和C6糖，隨后在不同的時間供給生物催化劑，以最大程度地利用從木質纖維素生物質回收的C5和C6可發酵糖。因此，通過利用從木質纖維素原料回收的C5和C6糖，可顯著降低使用木質纖維素生物質制造生物燃料和可再生化學原料的成本。降低使用木質纖維素生物質制造生物燃料和可再生化學原料的成本的另一種方法為除了從木質纖維素生物質回收可發酵糖外，從木質纖維素生物質回收某些附加值的化學品。例如，除了可發酵糖外，可從木質纖維素水解產物回收有附加值的營養膳食纖維。
[0013]膳食纖維為耐受人體消化酶的消化的復雜碳水化合物。它們可分為不溶性纖維和可溶性纖維。天然存在于食品中的纖維稱為不溶性膳食纖維。富含纖維豐富的碳水化合物的膳食可改善葡萄糖和胰島素濃度，且還有助于具有II型糖尿病人群的血脂降低。然而，引起這些有益效果所需的纖維水平高(高達35g/天)，這對于人來說難以僅使用天然存在于食物中的不溶性纖維實現。為此，可溶膳食纖維(SDF)的開發越來越重要。
[0014]SDF包括果膠、葡聚糖、果聚糖、寡糖、某些半纖維素、瓜爾膠和樹膠。例如，聚右旋糖為葡萄糖的不能消化的合成聚合物。其用作食品成分，并被美國食品和藥物管理局(FDA)歸為可溶性纖維。作為降低卡路里的方式，其常用于代替糖。其為由右旋糖(葡萄糖)外加約10%山梨糖醇和1%檸檬酸合成的多用途食品成分。美國FDA在1981年批準了它。
[0015]不能消化的寡糖實際上是單糖和多糖之間的低分子量碳水化合物。它們的工業應用在最近幾年增加迅速。官能寡糖據報道具有冠心病風險降低、重量控制、糖尿病患者的葡萄糖控制、血清總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇濃度降低等的作用。
[0016]木糖型寡糖(XOS)為高價值物質，通常用作益生元物質或功能性食品組分(Aachary和Prapulla, 2011)。XOS可通過使存在于木質纖維素材料的半纖維素(木聚糖)分解而得到。XOS通常包含2-7個木糖分子。其甜度為蔗糖的0.4倍，且提供了增加的粘度，這使得口感改善。XOS具有高水分保持能力和低水活性，這防止了食品過度干燥，并有助于控制微生物生長。此外，XOS在低pH和高溫下比其它寡糖更穩定。其不能被口腔菌群使用，且因此可用作低生齲齒糖替代物。XOS不能被人體消化系統代謝，且因此合適用于甜的低卡路里抗肥胖膳食，和糖尿病個體的消耗。
[0017]作為膳食纖維，XOS用于預防便秘。不能消化的XOS可到達大腸，其中其被腸道菌群主要發酵為短鏈脂肪酸(SCFA)。制備SCFA具有許多健康益處，包括腸道功能、鈣吸收、月旨質代謝和降低結腸癌風險。XOS有助于抑制血液膽固醇水平，尤其是LDL-膽固醇，其通過在胃腸道中與由膽固醇構成的膽汁酸鍵合，并使其作為廢物排出體外。其也抑制了消化道中的脂質吸收。此外，SDF在結腸中的發酵產生丙酸，其可抑制膽固醇的合成。XOS提高雙歧桿菌種群的能力在所有目前可用的寡糖中是最好的。最近的報道顯示雙歧桿菌可用于促進胃腸的健康，防止可能的致病細菌和腐敗細菌的增殖，并增強免疫系統。還發現XOS顯示出抑制70%的人體白血病HL60細胞的DNA的合成，因此具有作為癌細胞凋亡誘導劑的可能用途。包含木糖和其它糖殘基如阿拉伯糖的寡糖據報道有益于人體健康。例如，包含阿拉伯糖基木聚糖的SDF據報道降低餐后葡萄糖并改善具有II型糖尿病的人群的代謝控制。
[0018]在食品和藥物工業中，對作為甜味劑、益生元、防齲齒化合物和免疫刺激劑的寡糖具有增加的市場需求。例如，通過引入Milky Way II, Mars成為嘗試得到或留住關注卡路里和脂肪的消費者的第一糖果制造商。Milky Way II中的部分糖被聚右旋糖，一種非常類似于纖維素衍生的寡糖的低卡路里碳水化合物(稱為纖維寡糖(COS))代替。所得糖果塊的總卡路里降低25%，且比原始的Milky Way的脂肪卡路里少50%。
[0019]木糖型寡糖(XOS)是一種新型寡糖，其提高雙歧桿菌種群的能力在所有目前可用的寡糖中是最好的。近年來，制備和消耗XOS經歷了快速增長。在日本，從1993年至2002年，XOS的市場需求的平均年增長超過76%。如果考慮在其他亞洲國家(中國、韓國等)和歐洲的消耗以及在南美的潛在市場，可預見對XOS具有持續的高需求。截止到2011年，取決于XOS制劑的純度在中國以$10/kg至$50/kg的銷售價格銷售的XOS產品多于200種。
[0020]XOS顯示出在人體內用作益生元。益生元通常為寡糖，其促進人體腸道中健康顯微菌群的生長，包括雙歧桿菌和乳酸桿菌。這些細菌有助于分解食物并吸收基本營養素。此外，XOS為消費者提供一系列其它膳食益處，包括纖維類似性能、降低膽固醇、改善鈣吸收和用作抗氧化劑。
[0021]發明概述
[0022]本發明提供了制備可用于人體營養物的木糖型低聚物以及可用于生物精制制造生物燃料和可再生化學品的可發酵糖的的集成方法。本發明集成方法使用衍生自農業廢物、林業廢物、城市固體廢物和能量農作物的木質纖維素生物質作為通過生物催化劑的發酵方法中的碳源。衍生自木質纖維素生物質的糖通過生物催化劑用于發酵制備生物燃料和可再生化學品。根據本發明適用于生物精制的生物催化劑包括天然存在以及基因修飾的酵母、真菌和細菌物質。除了獲得可用于在生物精制中制備生物燃料和化學原料的可發酵糖以外，本發明所述集成方法允許從木質纖維素生物質回收附加值的寡糖。除了來自木質纖維素生物質的可發酵糖，得到附加值化學品的能力允許制備生物燃料和可再生化學原料的生物精制的整個操作的成本顯著降低。
[0023]在一個實施方案中，本發明提供了兩階段水解方法以由木質纖維素生物質獲得木糖型寡糖(XOS)和可發酵糖。術語木糖低聚物和木糖型寡糖在本發明中互換使用。在第一階段水解方法中，對木質纖維素生物質進行熱或熱化學處理，以實現木質纖維素材料的半纖維素組分的解聚。任選地，起初的熱或熱化學處理之后為酶處理以由木質纖維素生物質回收剩余半纖維素組分。對由木質纖維素生物質的第一階段水解和/或酶處理得到的水相進行合適的分離方法(fract1nat1n processes)以回收XOS和木糖單體。由該組合的起初熱化學和酶水解反應得到的XOS為附加值產物，而木糖單體在生物燃料和可再生化學原料制備中用作可發酵糖。
[0024]在本發明的一個方面，對木質纖維素生物質進行脫木質方法，然后對其進行第一階段水解方法以回收木糖單體和XOS。
[0025]在本發明的優選實施方案中，對木質纖維素生物質進行機械研磨操作以實現尺寸降低，這將提高用于隨后水解反應的化學試劑的滲濾效率。
[0026]在由半纖維素釋放木糖和XOS的酶水解方法之后，木質纖維素生物質中的纖維素組分的解聚通過酶分解進行，導致產生可發酵葡萄糖。
[0027]在另一實施方案中，本發明提供了由衍生自木質纖維素生物質的木漿回收XOS的方法。在本發明的一個方面，至少部分漂白用于回收XOS的木漿。將部分漂白的木漿與堿性或苛性溶液合并，并在升高的溫度下對其進行處理。對所得溶液進行納濾且納濾膜排斥的半纖維素組分作為濃縮的半纖維素料流離開納濾系統。將半纖維素料流酸化以使半纖維素組分沉淀。對所得白色半纖維素糊狀物進行水解反應而獲得XOS和木糖單體。在本發明的一個方面，使用合適的水解酶可使通過酸沉淀回收的半纖維素完全水解而獲得木糖單體，其可在生物燃料和可再生化學原料制備中通過生物催化劑用作可發酵糖來源。在本發明的優選方面，使用內木聚糖酶(endo-xylanse)對白色半纖維素糊狀物進行酶水解而制備 X0S。
[0028]在本發明的另一優選實施方案中，在制漿之前可使粗纖維素原料增溶。增溶是有利的，這是因為這使木質纖維素材料內的半纖維素部分分解并使其分子量降低。與未經增溶的半纖維素相比，增溶的半纖維素更易于由纖維素纖維除去。
[0029]在本發明中，提出一種穩定的集成生物精制方法以從木質纖維素生物質有效和經濟地回收木糖單體和木糖低聚物與可發酵糖。在生物精制操作中隨后的下游工藝鏈的集成方法的改進導致XOS的回收，這與本領域已知用于由木質纖維素生物質回收XOS的方法差別很大。由木質纖維素生物質回收XOS和可發酵糖的本發明的新型集成方法提供了靈活性，提高方法穩定性并使使用木質纖維素生物質作為原料的生物精制的操作中的盈利最大。
[0030]在本發明的另一實施方案中，集成生物精制包括以高純度形成回收木質纖維素生物質的木素組分的工藝步驟，導致進一步降低基于木質纖維素生物質的生物精制的操作成本。
[0031]附圖簡述
[0032]包括以下附圖以說明本發明的某些方面，并不應認為是排外的實施方案。公開的主題可對本領域熟練技術人員而言存在顯著的改變、變化、組合，和形成和功能上的等價物且具有公開內容的益處。
[0033]圖1為由木質纖維素生物質回收XOS的方法。在一種途徑中，對木質纖維素生物質進行第一水解反應，其中對木質纖維素生物質進行熱或熱化學處理。該第一水解反應也稱為預處理。在由木質纖維素生物質回收XOS的第二種途徑中，預處理(第一水解)之后為木質纖維素生物質的酶分解。在由木質纖維素生物質回收XOS的第三種途徑中，直接對木質纖維素生物質進行酶分解而無需任何熱或熱化學水解步驟。在這三種回收XOS的不同途徑各自結束時，對衍生自木質纖維素生物質的水性提取物進行各種下游加工以獲得呈商業上合適的形式的X0S。
[0034]圖2為由木質纖維素材料(在這種情況為玉米芯粉)回收XOS并分離可用于發酵制備生物燃料和生物化學品的單體糖的集成方法。對玉米芯粉進行溫和的酸處理。將經酸處理的纖維素材料在140-170°C下保持20-40分鐘，然后在pH5.0和50°C下用內木聚糖酶進行酶分解24-48小時。在酶分解之后，過濾玉米芯粉懸浮液以除去包含C6糖的纖維素組分和木質纖維素生物質的木素組分。濾液包含X0S，進一步對其進行超濾和納濾。由納濾步驟排出的級分包含X0S，可使其通過精加工進一步純化且借助蒸發濃縮。包含單體糖如木糖和葡萄糖的滲透物可用于其它產品如生物燃料和生物化學品的發酵制備。
[0035]圖3為使用HPLC設備分離的木糖型寡糖的代表性特性。圖中所示的為木四糖、木三糖、木二糖、木糖、果糖、葡萄糖和阿拉伯糖的代表峰。括號中的相應數代表各個組分的保留時間。
[0036]圖4為在使用內木聚糖酶HTec2?的酶分解過程中各木糖型寡糖的釋放動力學。酶分解進行48小時。
[0037]優選實施方案的詳述
[0038]大量易于得到的木質纖維素生物質可用于本發明。理想的是使用已知具有顯著量半纖維素組分的木質纖維素生物質材料使得XOS和其它所需SDF的回收具有商業利潤。例如，農業的作物殘留物，甘蔗渣，硬木，玉米芯，大麥殼，酒糟，杏仁殼，玉米秸桿和玉米纖維，稻殼，亞麻纖維，麥桿和竹子據報道適合用于XOS制備且所有這些木質纖維素生物質材料也適合用于本發明集成生物精制的操作。在各種木質纖維素生物質來源中，玉米芯和玉米纖維對于本發明生物精制操作而言是希望的材料，這是因為這些來源據報道具有高半纖維素含量且預期得到商業上顯著量的X0S。在具有高水平的半纖維素含量的木質纖維素生物質中，最優選在半纖維素組分中具有高比例木糖的來源。玉米芯一般包含約35%半纖維素(主要包含木糖)和38%纖維素。來自濕磨裝置的玉米纖維包含約20%淀粉，15%纖維素和35%半纖維素(大部分為阿拉伯糖基木聚糖)。
[0039]半纖維素為由環狀5-碳和6-碳糖構成的線性聚合物。存在五種主要類型的半纖維素，即半乳糖基葡甘露聚糖、阿拉伯糖基葡糖醛酸木聚糖、阿拉伯半乳聚糖、葡糖醛酸木聚糖和葡甘露聚糖。在天然狀態中，硬木半纖維素具有約200的平均聚合度(DP)，且80-90%的基本單體組分為無水D-木糖。
[0040]在本發明中使用的術語木聚糖指天然存在的木糖，一種5-碳糖的聚合物。木聚糖也稱為戊聚糖。
[0041]纖維素為木材的主要組分，占總干質量的40-50%。如同半纖維素，纖維素為線性聚合物。然而，纖維素的DP高得多,通常為1，000-10，000,且纖維素鏈完全由無水d-葡萄糖單元組成。
[0042]木素為包含苯基-丙烷單體的網狀聚合物，即對相豆醇，松柏醇，和芥子醇，一般稱作肉桂醇，且通常稱為木素C9-單元。其占軟木、硬木和木質雜草干質量的約15-35%。木素沉積在各木纖維之間且用作細胞間粘合劑，使各木纖維粘合在一起。
[0043]木質纖維素生物轉化為燃料的關鍵步驟為尺寸降低、預處理、水解和燃料制備。在對木質纖維素生物質進行預處理方法之前，將生物質清潔并調節大小和水分含量。本領域已知許多機械方法用于將木質纖維素生物質的尺寸降至最佳尺寸使得作為隨后熱化學和酶處理的結果，實現由木質纖維素生物質回收XOS和可發酵糖最大化。例如刀磨和錘磨可用于降低生物質尺寸。
[0044]尺寸降低的木質纖維素材料的水性淤漿用作本發明的原料。將基于重量為總淤漿的5-30%的水加入木質纖維素材料。適量水取決于所用木質纖維素材料的性質和在預處理方法過程中由木質纖維素生物質釋放半纖維素組分使用的增溶技術類型。預處理方法的目的為提高生物質顆粒的多孔性以提高纖維素和其它多糖對水解酶可接近性(accessibility)。然而,大多數預處理方法也導致部分水解。最廣泛使用的預處理方法包括將木質纖維素生物質在稀酸如0.9% H2SO4中的水性淤漿加熱。在180°C下在0.9% H2SO4中處理持續短至一分鐘可導致高達90%木聚糖增溶。推測增溶與兩種類型的化學反應相關:(a)木聚糖水解為單體糖和寡糖，其具有比完整木聚糖更高的溶解性，和(b)木素-木聚糖或木聚糖-木聚糖酯和多糖上的乙酰基的水解。由于認為顯著量的木聚糖通過氫鍵鍵合于纖維素微纖維的表面，推測酸預處理在一定程度使纖維素微纖維暴露，通過木聚糖水解以及通過由通過與木聚糖的鏈接與纖維素間接締合釋放木素。其它方法如氨纖維膨脹引起類似效果。
[0045]本發明中使用的術語“增溶”指使木質纖維素生物質暴露于高的壓力和溫度并保持規定的時間，在催化添加劑下或在無催化添加劑下。一般而言，增溶通過在加壓容器中在至約250°C的升高溫度下在約7.0以下的pH下熱水提取實現，得到包含半纖維素組分的水性提取物。在優選實施方案中，對木質纖維素生物質進行蒸汽噴發(steam explos1n)。使木質纖維素生物質在100-250°C的溫度下加壓2-180分鐘。在優選實施方案中，使用蒸汽槍使生物質在100-250°C的溫度下經受蒸汽2-180分鐘。在某些優選的增溶程序中，可加入酸以提高來自生物質的半纖維素組分的增溶。在生物質在半纖維素糖上具有不足的乙酸酯殘基的情況下，可使用酸以充分酸化混合物。合適酸的實例包括乙酸，硫酸，硝酸，鹽酸，磷酸和碳酸。在預處理過程中也可加入堿以除去木素。在使用蒸汽槍的增溶過程中，在增溶結束時排出揮發物，并對水性淤漿進行分離方法，由此將水性級分與不溶相分離。在增溶步驟后，水相和不溶相的分離可通過任一本領域已知的方法實現。例如擠出機或離心機可用于分尚水相與不溶相。
[0046]由富含木聚糖的木質纖維素材料制備XOS通常包括化學方法，酶方法以及化學和酶方法的組合。使用化學方法制備XOS可通過蒸汽、無機酸的稀釋溶液或堿溶液進行。用蒸汽或酸提取木聚糖產生大量單糖和其脫水產物。木聚糖的蒸汽或水解的降解，稱為自動水解，包括木聚糖脫乙酰化而產生乙酸，其使半纖維素水解。該方法消除了用于木聚糖提取的腐蝕化學品的使用。然而，需要可在高溫下操作的特殊設備。使用包含木聚糖的材料的直接酶處理制備XOS為用于敏感性材料如柑橘皮的唯一合適的方法。為了使用化學和酶方法制備X0S，通常使用熱水或酸或堿性物質如KOH或NaOH從木質纖維素材料中提取木聚糖，并且使提取的木聚糖通過具有低外木聚糖酶和/或β-木糖苷酶活性的木聚糖酶轉化為X0S。與自動水解相反，酶方法是更希望的，這是因為不得到不希望的副產物或大量單糖且不要求特殊設備。
[0047]使用不同的膜通過超濾和納濾將由木質纖維素生物質得到的XOS產物分離。通過1kDa膜實現完成除去木聚糖酶和未水解的木聚糖而不損失具有5或更小的DP的任何寡糖。在兩步膜加工之后，得到主要包含寡糖的滲透物。
[0048]圖1中的途徑I和途徑2均具有優點和缺點。當自動水解用于XOS制備時，通常得到合適XOS產率要求>180°C。寬范圍DP的XOS存在于液體。單體(木糖)與長鏈低聚物(>10)共存。當化學品如稀H2SO4用作催化劑時，反應難以控制，且木糖和/或一定量的降解化合物如糠醛、HMF或甲酸將出現在水解產物中。這些降解產物與硫酸鹽需要額外的清潔處理。在途徑2中，將內木聚糖酶用于降解木聚糖。該酶非常有助于使DP達到合適范圍。但是加入內木聚糖酶也會提高制備成本。如果預處理步驟太溫和，則酶劑量必須大且水解持續時間將更長，這使得引起污染擔憂。如果預處理步驟嚴苛，則酶劑量可保持低，但將得到大量木糖，這象征著高XOS產率損失。最佳操作條件不易確定。折衷點對原料和操作設備的變化敏感。
[0049]為了確保所有半纖維素組分由木質纖維素生物質提取，第一熱化學水解步驟之后可為酶分解。該階段合適的酶的列舉包括各種內木聚糖酶，其能夠由木質纖維素生物質釋放木糖型寡糖。在該任選酶處理結束時，水相和不溶相使用一種或多種本領域熟知的技術分離。酶處理前后得到的水相可匯集在一起并經受一種或多種本領域已知回收XOS的熟知分離方法。合并的水相預期具有木聚糖、XOS和單體糖的混合物。
[0050]水相中的木聚糖可通過酸水解或酶處理分解為X0S。應記住酸處理具有某些潛在問題。XOS的產率在使用酸水解下最小，這是因為酸優選將木聚糖裂解為各木糖單元并產生幾種毒性化合物，包括糠醛。木聚糖的酶處理不產生毒性副產物，但仍產生顯著量的木糖。
[0051]本領域已知的各種木聚糖酶可用于根據本發明由木質纖維素生物質獲得X0S。適合用于本發明的內木聚糖酶可衍生自各種來源如真菌物質如neocallimastix frontalis和neocallimastix patriciarum。木聚糖酶的固定化形式可通過以100-500U木聚糖酶/Ig載體Eudergit C比例加入來自橄欖綠鏈霉菌(Streptomyces olivaceoviridis)E-86 (47kDa)的木聚糖酶溶液。將適量酶加入0.2-1.2mol/L磷酸鹽緩沖液(pH4.3-7.8)，均勻攪拌，加入Eudergit C,在4_25°C下固定12-60小時,過濾,并洗漆以獲得固定化木聚糖酶。來自海洋中溫菌(Glaciecola mesophila) KMM241的冷適應性β -木聚糖酶XynB也適用于本發明。該酶具有的最佳PH為6.0-7.0且最佳溫度為35°C。由嗜堿芽孢桿菌(Bacillushalodurans)得到的內木聚糖酶是可用于本發明的另一酶來源。來自木霉屬(Trichodermasp.)K9301的內木聚糖酶也適用于本發明。
[0052]所有本發明實施方案包括兩個水解步驟(圖2)。在第一水解步驟結束時，木質纖維素生物質的半纖維素組分作為單糖或寡糖回收。在優選實施方案中，在第一水解步驟結束時，木質纖維素生物質的原半纖維素組分作為寡糖混合物回收。在本發明最優選的實施方案中，在第一水解步驟結束時，存在于木質纖維素生物質中的原半纖維素組分作為可用于人體營養而無需進一步純化的高度富含木糖型寡糖的部分回收。對在第一水解步驟結束時得到的水性淤漿進行微濾方法以除去由主要存在于木質纖維素生物質的原纖維素組分代表的不溶性材料。來自微濾的濾液包含單體糖和木糖型寡糖的混合物。還對來自微濾步驟的濾液進行納濾方法以回收保留物中的木糖型寡糖和濾液中的可發酵糖單體。木糖型寡糖的含量和其組成通過使用離子交換層析和其它合適技術測定。
[0053]對由第一水解步驟得到的包含大多數存在于原木質纖維素材料的纖維素的不溶性材料進行第二水解步驟。目前，第二輪水解由可將纖維素和半纖維素同時水解為自由糖(free sugar)的酶催化。在本發明的一個優選方面，僅用纖維素酶進行第二水解步驟，使得在第二水解步驟結束時僅回收葡萄糖。
[0054]半纖維素的熱化學降解釋放出許多對發酵微生物呈毒性的抑制劑。例如，糠醛、5-羥甲基糠醛和弱酸如乙酸、甲酸和乙酰丙酸衍生自半纖維素的熱化學轉化。開發出許多策略如中和、灰處理過度(over liming)、活性炭、離子交換、乙基乙酸酯+灰處理過度、旋轉蒸發(roto-evaporat1n)、基于膜的分離方法以除去發酵抑制劑。借助于如下的兩階段水解，可消除與纖維素酶的抑制劑相關的問題。在第一階段中用較少量的酸除去半纖維素，可避免在較高酸濃度下存在的木糖至糠醛的降解。
[0055]在第二水解步驟中，首先使由第一水解步驟得到的不溶性部分的尺寸降低以提高表面積并進行酶水解。由第一水解步驟得到的不溶性部分富含纖維素且幾乎不含木糖、糠醛和羥甲基糠醛。木糖、糠醛和羥甲基糠醛抑制第二水解步驟中所用的纖維素酶。因此，本發明的兩步水解的優點涉及第二步驟中所用的纖維素酶的效率增加。使富含纖維素的不溶性部分與水解纖維素酶在合適的容器中混合并保持在適合纖維素酶活性的溫度下。在優選實施方案中，使來自第一水解步驟的不溶性部分與一種或多種纖維素酶在常規旋轉式水泥混合器(rotary cement mixer)中混合并保持在適合纖維素酶活性的40-45°C下。在規定溫育時間之后，終止第二水解步驟并將由纖維素水解得到的葡萄糖通過合適的分離程序回收并供于生物精制操作。或者，同時糖化和發酵方法借助在第二水解步驟開始之后的規定時間時加入合適的生物催化劑進行。
[0056]在不溶性纖維素部分的酶水解階段中，可將輔助酶如葡糖苷酶、木聚糖酶和纖維素酶輔助因子如GH61與纖維素酶一起加入以顯著提高纖維素酶混合物的水解效率。
[0057]在另一個實施方案中，衍生自木質纖維素生物質的紙漿材料用作回收XOS的原料。本發明中使用的術語制漿指以化學方式或機械方式釋放木材中的各纖維素的方法。硫酸鹽法制漿方法為主要的制漿方法，但是存在其它制漿方式如亞硫酸鹽法制漿、蒽醌燒堿法制漿，溶劑法制漿和機械法制漿。硫酸鹽法制漿是一種化學制漿方法，其中將碎木在高溫氫氧化鈉溶液和亞硫酸鈉蒸煮液中蒸煮或浸解。在蒸煮過程中，木素和半纖維素大分子斷裂并溶劑化，由此使木材纖維之間的分子間粘合破裂且允許漿料提取物料流與纖維素漿料分離。牛皮漿和堿法漿工廠為能量自足的且通常產生可由相關造紙廠使用的過量蒸汽和電力。
[0058]紙漿提取物為半纖維素來源且用苛性溶液在半纖維素提取系統中提取，導致產生半苛性溶液，其為含有溶解的半纖維素的水溶液。借助對半苛性溶液進行納濾而得到濃縮的半纖維素溶液。將濃縮的半纖維素溶液酸化而得到高度純化的半纖維素制劑的糊狀物。對高度純化的半纖維素制劑進行酶分解以得到木糖型寡糖。
[0059]用纖維素酶對高度富含纖維素的纖維素漿進行酶分解以獲得可在生物精制中用作有機碳源的葡萄糖。可在130°C下使纖維素部分溶于離子液體如1-丁基-3-甲基咪唑,鐵氯化物2h并然后用去離子水再生以在隨后使用纖維素酶的酶水解過程中提高葡萄糖產率。
[0060]在本發明的另一實施方案中，在制漿之前對粗木質纖維素原料進行增溶方法。增溶的半纖維素與未經預水解的半纖維素相比更易于由纖維素纖維中除去，由此導致半纖維素提取系統中的半纖維素提取加速。
[0061]為了制備食品級X0S，必須通過除去單糖和非糖化合物而對所得液體進行精制，以得到XOS含量盡可能高的濃度。商業XOS的通常濃度為70-95 %。市售XOS糖漿或粉末對聚合度(DP)有要求。通常70% XOS糖漿的DP值為X2-4≥50%和X2-7≥70%。對于95%的 XOS 粉末，DP 值為 X2-4 > 65% 和 X2-7 >95%。
[0062]可對XOS液進行許多精制策略如溶劑沉淀、溶劑提取、冷凍-干燥和脫蠟以得到所需濃度和純度。離子交換層析、膜過濾和活性碳處理也可用于純化X0S。納濾可用于分離木糖與X0S。納濾、離子交換和碳吸附的組合處理有效清潔和濃縮XOS糖漿。
[0063]用1% (v/v)硫酸的單階段酸水解玉米芯得到可發酵糖與各種發酵抑制劑如糠醛，酚類化合物和乙酸。酸水解產物可使用灰處理過度方法或灰處理過度和活性炭而脫毒。這些脫毒方法有效除去大部分糠醛和顯著量酚類化合物和乙酸。灰處理過度方法通過加入CaO至pH7.0并用亞硫酸鈉調節至pH5.0。活性炭處理通過在40°C下加入3%活性炭并通過以200rpm振擺I小時而進行。
[0064]在本發明的另一實施方案中，使木質纖維素生物質用有機溶劑提取從而以高純形式回收木素，其還可進一步轉化許多商業上重要的化合物，由此有助于生物精制操作的成本降低。可使脫木質的生物質根據本發明經受水解反應以回收X0S。
[0065]試驗部分
[0066]一般性說明
[0067]分析程序
[0068]按照美國能源部的國家可再生能量實驗室(NREL)提供的幾個實驗方案分析在本發明中得到的試驗樣品。
[0069]生物質淤漿和液體方法樣品中的水分含量、總固體含量和總溶解固體含量使用NREL在1994年7月5日發行的實驗室分析程序#102 (LAP-012)測定。
[0070]制備的樣品按照由NREL在2005年9月28日發行的題為“Pr印arat1n ofSamples for Composit1nal Analysis”(技術報告-NREL/TP-510-42620)的實驗室分析程序進行組分分析。
[0071]本發明的各生物質樣品的提取按照由NREL在2005年7月17日發行的題為“Determinat1n of extractives in B1mass”(技術報告 NREL/TP-510-42619)的實驗室分析程序提供的方案測定。
[0072]本發明的各生物質衍生的樣品中的灰分含量的測定按照由NREL在2005年7月17日發行的題為“Determinat1n of Ash in B1mass”(技術報告 NREL/TP-510-42622)的實驗室分析程序進行。
[0073]本發明的各生物質衍生的樣品中的結構碳水化合物和木素的測定按照由NREL在2005年8 月 25 日發行的題為“Determinat1n of Structural Carbohydrates and Ligninin B1mass”(技術報告NREL/TP-510-42618)的實驗室分析程序進行。
[0074]各試驗樣品中的木糖低聚物濃度使用高效液相色譜(HPLC)測定。將樣品用氫氧化鈉中和至PH5.5-7.5。將樣品用去離子(DI)水稀釋至10mg/ml糖濃度。使用具有B1Rad Aminex HPX-42A 柱和 B1Rad Microguard De-Ashing 陰離子和陽離子保護柱的AgilentllOOHPLC裝置。將DI水用作移動相且流速為0.6ml/分鐘。在50°C下使用折射率檢測儀。在該HPLC條件下，完全分離木四糖、木三糖、木二糖、木糖、果糖和阿拉伯糖，可得到這些糖組分各自的準確量。所有單體標樣來自Fisher Scientific或Sigma-Aldrich。木糖低聚物標樣購自Megazyme。
[0075]使用離子層析系統(ICS)測定樣品中的陰離子濃度。將具有D1nexASRS300 (4mm)抑制器、D1nex 1nPac ASl 1-HC 柱和 D1nex 1nPac AG11-HC 保護柱的D1nexllOO離子層析系統用于測定樣品中的陽離子濃度。將28mM氫氧化鈉用作洗脫劑。將約100ml高純水加入2000mL容量瓶中，將5.6mL10N氫氧化鈉溶液加入容量瓶中的水中，用高純水將容量瓶中的總流體體積達到2000ml，通過反轉充分混合并轉移至ICS中的洗脫劑瓶中。將多種元素的陰離子標樣用于得到校準曲線。將至少三種不同的校準標樣(20，10和Ippm)用于形成各離子的校準曲線。使用去離子水稀釋用于分析的液體樣品并濾過0.2 μ m過濾器。將固體樣品溶于合適體積的去離子水中并濾過0.2 μ m過濾器。在ICS運行中使用如下參數。流速:1.5mL/分鐘；柱溫:30°C ;池溫:35°C ;抑制器電流:104mA ;樣品傳輸速度:4ml/分鐘；分析時間:13分鐘；延遲體積:125ml ;沖洗因子:5 ;數據收集速率:5Hz。
[0076]使用離子層析系統(ICS)測定樣品中的陽離子濃度。將具有D1nexASRS300 (4mm)抑制器、D1nex 1nPac CS16-HC 柱和 D1nex 1nPac CG16-HC 保護柱的D1nexllOO離子層析系統用于測定樣品中的陽離子濃度。標樣應具有已知純度以準確計算樣品中的陽離子濃度。使用濃縮標樣，制備工作標樣。例如,借助將2.5mL1000ppm標樣溶于50mL去離子水中，制備50ppm的工作標樣。所有陽離子標樣可以組合到工作標樣中。將35mM甲磺酸用作洗脫劑。將約100ml高純水加入2000mL容量瓶中，將5.76g濃縮的甲磺酸溶液加入容量瓶中的水中，用高純水將容量瓶中的總流體體積達到2000ml，通過反轉充分混合并轉移至ICS中的洗脫劑瓶中。使用去離子水稀釋用于測試的所有液體樣品并濾過0.2μπι過濾器。將固體樣品使用去離子水稀釋并濾過0.2μπι過濾器。在ICS運行中使用如下參數。流速:1.0mL/分鐘；柱溫:40°C ;池溫:45°C ;抑制器電流:103mA ;分析時間:19分鐘；樣品傳輸速度:4mL/分鐘；延遲體積:125ml ;沖洗因子:5 ;數據收集速率:5Hz。在每10次注射后和運行完成時運行對照樣品和空白樣品以計算任何可能的漂移。綜合樣品和對照計算結果。
[0077]有機酸和醇使用具有如下參數的Agilentl200HPLC分析:移動相:0.008N硫酸；柱:B1Rad Aminex HPX-87H ;保護柱:B1Rad Microguard Cat1n H+ ;柱溫:50°C ;運行時間:55min ;檢測器=UV:21nm ;RI45°C;流速:0.6mL/min。使用HPLC方法使用C18柱和水/甲醇梯度以及設定為278nm的UV檢測器進行羥甲基糠醛(HMF)和糠醛的檢測。
[0078]實施例1
[0079]玉米芯材料組成
[0080]本發明所用兩種不同類型的玉米芯，即Corn Cob814和CornCobl014 (Grit-0’Cobs2040)獲自 Andersons, Inc.(Maumee, 0H43537, USA)且使用在以上部分中提供的合適試驗方案測定表1中所示的它們的化學組成。本發明用于回收具有經濟價值的木糖型寡糖中所用的玉米芯基于干重平均含有約30 %木聚糖。
[0081]實施例2
[0082]由玉米芯回收木糖型寡糖
[0083]對玉米芯粉進行機械研磨以獲得合適尺寸的顆粒。顆粒降低的目的為得到合適粒度，使得在工廠中不存在粉塵爆炸且不以太多困難實現固/液分離。
[0084]在合適的尺寸降低后，將玉米芯粉用稀硫酸(0.1%，即lg/L)在60°C下浸潰過夜(12h)或在100°C下在蒸汽浸潰器中持續45-90分鐘的較短時間。分批進行浸潰試驗。在各浸潰試驗中，將Ikg尺寸降低的玉米芯與9L0.1 %硫酸混合并在規定溫度下溫育規定時間。在浸潰結束時，測試淤漿的糖、離子、HMF、糠醛和木素的釋放。木素釋放通過測量浸潰樣品的水相在320nm下的吸收度監測。在用硫酸在規定溫度下浸潰規定時間之后，各玉米芯樣品的分析結果顯示在表1中。如表2中所示的結果所示，與使用硫酸在60°C下過夜進行的浸潰處理相比，在100°C下進行45-90分鐘的浸潰在由玉米芯釋放更多氯離子和木素材料方面有效。由于在升高的溫度下浸潰玉米芯材料更短時間具有明確的優點，因此在隨后的試驗中使用在100°C下進行45-90分鐘的浸潰處理且其認為是根據本發明的使用硫酸的浸潰方法的優選實施方案。
[0085]在使用硫酸在規定溫度下浸潰所述持續時間后，將硫酸由蒸汽溫育器中排出，將殘留的固體材料用等量去離子水洗滌三次，使去離子水排出并將所得半干材料負載于1LParr反應器以用于預處理。本發明中使用的術語“預處理”指由其對用稀硫酸浸潰的玉米芯材料進行熱化學水解以導致木糖型寡糖釋放的方法，木糖型寡糖可通過隨后下游加工步驟回收。
[0086]將約2.5-3kg具有約60%水含量的由浸潰步驟回收的半干材料負載于Parr反應器。將Parr反應器的溫度借助通過蒸汽循環加熱Parr反應器的夾套提高至80°C。一旦達到Parr反應器的溫度,將Parr反應器內的玉米芯材料的溫度進一步通過直接的蒸汽噴射提高。該直接的蒸汽噴射除了進一步提高溫度以外，還提高Parr反應器內的壓力。Parr反應器內的溫度為140-163°C，且壓力保持在75磅/平方英尺(psi)至145psi的范圍內。該熱化合物預處理的持續時間也為20-30分鐘。在用直接蒸汽噴射的預處理結束后，Parr反應器內的玉米芯材料的體積增加至5.0-6.0L。
[0087]對Corn Cob 1014和Corn Cob814均進行預處理。緊鄰預處理之后，通過在320nm下的吸收度測量對各樣品的葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、乙酸、HMF、糠醛、鉀、氯離子、磷酸鹽和木素釋放進行化學分析(表3和4)。
[0088] 將經預處理的玉米芯冷卻至50 °C并通過加入Ca0/Ca(0H)2或氨將pH調節至5-5.3。以1.0g酶/10g干玉米芯的劑量加入來自Novazymes的內木聚糖酶UTeef。酶水解持續48小時且在0、3、6、24、30和48小時取出樣品以測量在用內木聚糖酶分解時由浸潰和預處理的玉米芯釋放的木糖型寡糖的量。
[0089]本發明中使用的HPLC方法能夠清楚分辨由于內木聚糖處理由玉米芯釋放的幾種不同糖的峰，如圖3所示。表5提供了在用酶HTec2?溫育48小時過程中釋放的木四糖、木三糖、木二糖和木糖的量，表6提供了在用酶HTec2?溫育48小時過程中釋放的葡萄糖、果糖和阿拉伯糖的量。
[0090]表7提供了在用酶HTec2.?分解時各種經預處理的玉米芯樣品分解時的xos產率的數據。在該表中提供了在用內木聚糖酶分解時經預處理的玉米芯材料的體積和在酶分解之后經預處理的玉米芯材料中的總XOS濃度。總XOS濃度為由HPLC分析測定的木四糖、木三糖和木二糖的總和。由經預處理和酶分解的玉米芯材料的總體積和由HPLC分析得到的XOS濃度計算酶分解的XOS的總產率且顯示在表7的第四欄中。還在表7中顯示了可由經受浸潰、預處理和酶分解的玉米芯得到的XOS的理論產率。在計算表7的第5欄中顯示的XOS的理論產率時考慮起始玉米芯材料中的木聚糖的實際含量。如表1所示，起始玉米芯材料基于干重含有約30 %木聚糖。該起始玉米芯材料中的木聚糖含量，在浸潰、預處理和酶處理中所用玉米芯材料的量，酶結束時XOS的理論產率的測定在如下假設下計算:預處理之后的酶處理將作為XOS釋放所有存在于起始玉米芯材料中的木聚糖。各個預處理樣品的該計算的XOS的理論產率和在酶處理的玉米芯材料中檢測到的實際XOS濃度、XOS的產率百分數的計算如在表7的第6欄中所示。實質上，表7比較了由幾種不同預處理方法得到的XOS的產率。如表7所示，通過使用在75psi和140°C下30分鐘的預處理得到XOS的最大產率(產率為87.16% )0包括更高溫度和更高壓力的更嚴苛預處理得到較低XOS百分數。該較低產率可能是由于XOS在高壓高溫的更嚴苛條件下降解為木聚糖單體。
[0091]實施例3
[0092]在預處理和酶分解之后回收的XOS的下游加工
[0093]在酶處理之后，對所得淤漿進行一系列下游加工步驟以以具有降低量的木糖和其他單體糖的濃縮形式回收X0S。在該長的下游加工開始時，將由酶分解得到的淤漿通過粗濾布壓制以除去殘留的玉米芯粉。使來自該起始粗濾的濾液在水壓機中過濾。將來自水壓機的輸出料流供入壓濾機以使用約5微米的濾板除去細粉。將來自壓濾機的輸出物供入具有0.22 μ m Pellicon盒的Millipor微濾單元。將來自微濾單元的輸出料流供入具有I平方米的過濾面積的1kD Pellicon盒的Millipore超濾單元。表8提供了關于供入各個下游過濾單元的玉米芯衍生的材料的質量以及來自各個過濾單元的輸出料流中的XOS和單體的量的細節。
[0094]將來自超濾單元的輸出料流用作納濾單元的進料。納濾在GEA滑道(skid)上使用NF-245螺旋膜進行。如表9中所示，由納濾單元收集三種具有最小量XOS和顯著水平的單體的不同的滲透物部分，這表明XOS保留在具有300道爾頓的截留值的納濾單元中。將納濾單元中的保留物濃縮約4X，然后每次使用1L DI水進行兩次滲濾。滲濾的目標是除去雜質并將更多的單體糖攜帶至滲透物料流中。表9提供了滲濾前后XOS在納濾單元的保留物中的濃度。表9中還顯示在納濾之后各部分中的“泛黃指數”的值。
[0095]進一步對來自納濾單元的XOS部分進行分批碳處理和精加工步驟以進一步改善XOS制劑的品質。XOS品質的改善由表10和11中所示的泛黃指數降低而實現。
[0096]精加工步驟包括使富含XOS的部分通過四個不同柱以除去導致富含XOS的部分呈現暗色的雜質。在第一步驟中，在50°C下用(2.5-10%)活性炭處理XOS部分3-6小時。在接下來階段中，使包含XOS的材料以3個床體積/小時的流速通過Lanxess LewatitMonoPlus S108H陽離子樹脂。該步驟之后為以3個床體積/小時的流速通過包含LanXessA365陰離子樹脂的柱。最后，使富含XOS的部分以3個床體積/小時的流速通過包含活化的Calgon Carbon CPG的柱。在精加工步驟之后,使XOS制劑在Rotovap中蒸發以進一步濃縮XOS糖漿。
[0097]表12提供了在本發明精加工步驟結束時得到的XOS部分的化學組成。
[0098]參考文獻
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[0144]
【權利要求】
1.一種水解木質纖維素材料的方法，包括如下步驟: (a)在水性介質中在半纖維素解聚的最佳的溫度和壓力下對木質纖維素材料進行預處理步驟以產生淤漿而不對木質纖維素材料中的纖維素和木質組分產生任何顯著影響； (b)任選對經預處理的木質纖維素材料進行酶水解步驟； (C)對由步驟(a)得到的淤漿進行第一分離方法以得到含有由步驟(a)中的半纖維素的解聚得到的產物的水相和含有纖維素和木素的未溶解的材料； (d)加工步驟(C)中得到的水相以回收木糖型寡糖與木糖單體； (e)在有利于纖維素解聚為包含葡萄糖的淤漿的條件下對由步驟(C)得到的未溶解材料進行第二水解步驟； (f)對由步驟(e)得到的淤漿進行第二分離方法以得到含有葡萄糖的水相和包含主要木素的固體部分。
2.根據權利要求1的方法，其中所述木素纖維素材料選自農業廢物、林業廢物、城市廢物和能量作物。
3.根據權利要求1的方法，其中所述木素纖維素材料為硬木或軟木。
4.根據權利要求1的方法，其中所述木素纖維素材料選自玉米秸桿或玉米芯。
5.根據權利要求1的方法，其中所述方法進一步包括緊鄰預處理步驟之后的溫和酶處理。
6.根據權利要求1的方法，其中所述方法進一步包括使由第一分離方法得到的水相經受內木聚糖酶的作用而得到木糖型寡糖的步驟。
7.根據權利要求1的方法，其中所述木糖型寡糖包含其他單體糖殘留物。
8.根據權利要求1的方法，其中所述方法進一步包括將來自步驟(b)的不溶性部分溶于離子液體并用去離子水使不溶性部分再生的步驟。
9.一種水解木質纖維素材料的方法，包括如下步驟: (a)提供具有主要為木聚糖的半纖維素和木素含量小于lwt%的纖維素漿； (b)將半纖維素由步驟(a)中的漿料提取至苛性溶液，由此形成半苛性溶液和經洗滌的漿料； (C)將半苛性溶液分離為濃縮的半纖維素溶液和濃縮的苛性溶液； (d)將濃縮的半纖維素溶液酸化并以濃縮形式回收半纖維素； (e)對步驟(d)中回收的半纖維素進行酶水解以產生木糖型寡糖；和 (f)對步驟(b)中得到的經洗滌的漿料進行酶水解以產生葡萄糖。
10.根據權利要求9的水解木質纖維素材料的方法，其中漿料衍生自增溶的木質纖維素材料。
【文檔編號】C08B15/02GK104136466SQ201280070938
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2012年12月20日 優先權日:2011年12月30日
【發明者】汪斌, Z·威爾森, R·辛格 申請人:麥蘭特公司