MÉTODOS PARA DEGRADAR MATERIALES LIGNOCELULÓSICOS.
Método para degradar un material lignocelulósico, que comprende:
tratar el material lignocelulósico con una cantidad eficaz de una o más enzimas celulolíticas en la presencia de al menos un tensioactivo donde el tensioactivo es un alcohol etoxilado secundario, y donde la presencia del tensioactivo aumenta la degradación del material lignocelulósico en comparación con la ausencia del tensioactivo
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2005/001273.
Solicitante: NOVOZYMES, INC..
Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.
Dirección: 1445 DREW AVENUE DAVIS, CA 95616 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.
Inventor/es: XU, FENG, VLASENKO,ELENA, CHERRY,Joel.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 14 de Enero de 2005.
Clasificación Internacional de Patentes:
- C12P13/04 QUIMICA; METALURGIA. › C12 BIOQUIMICA; CERVEZA; BEBIDAS ALCOHOLICAS; VINO; VINAGRE; MICROBIOLOGIA; ENZIMOLOGIA; TECNICAS DE MUTACION O DE GENETICA. › C12P PROCESOS DE FERMENTACION O PROCESOS QUE UTILIZAN ENZIMAS PARA LA SINTESIS DE UN COMPUESTO QUIMICO DADO O DE UNA COMPOSICION DADA, O PARA LA SEPARACION DE ISOMEROS OPTICOS A PARTIR DE UNA MEZCLA RACEMICA. › C12P 13/00 Preparación de compuestos orgánicos que contienen nitrógeno. › alfa- o beta-Aminoácidos.
- C12P19/14 C12P […] › C12P 19/00 Preparación de compuestos que contienen radicales sacárido (ácido cetoaldónico C12P 7/58). › preparados por acción de una carbohidrasa, p. ej. por acción de la alfa-amilasa.
- C12P7/06 C12P […] › C12P 7/00 Preparación de compuestos orgánicos que contienen oxígeno. › Etanol como producto químico y no como bebida alcohólica.
Clasificación PCT:
- C07H21/04 C […] › C07 QUIMICA ORGANICA. › C07H AZUCARES; SUS DERIVADOS; NUCLEOSIDOS; NUCLEOTIDOS; ACIDOS NUCLEICOS (derivados de ácidos aldónicos o sacáricos C07C, C07D; ácidos aldónicos, ácidos sacáricos C07C 59/105, C07C 59/285; cianohidrinas C07C 255/16; glicales C07D; compuestos de constitución indeterminada C07G; polisacáridos, sus derivados C08B; ADN o ARN concerniente a la ingeniería genética, vectores, p. ej. plásmidos o su aislamiento, preparación o purificación C12N 15/00; industria del azúcar C13). › C07H 21/00 Compuestos que contienen al menos dos unidades mononucleótido que tienen cada una grupos fosfato o polifosfato distintos unidos a los radicales sacárido de los grupos nucleósido, p. ej. ácidos nucleicos. › con desoxirribosilo como radical sacárido.
- C11D3/00 C […] › C11 ACEITES, GRASAS, MATERIAS GRASAS O CERAS ANIMALES O VEGETALES; SUS ACIDOS GRASOS; DETERGENTES; VELAS. › C11D COMPOSICIONES DETERGENTES; UTILIZACION DE UNA SOLA SUSTANCIA COMO DETERGENTE; JABON O SU FABRICACION; JABONES DE RESINA; RECUPERACION DE LA GLICERINA. › Otros compuestos que entran en las composiciones detergentes cubiertas por C11D 1/00.
- C11D7/42 C11D […] › C11D 7/00 Composiciones de detergentes basadas esencialmente en compuestos no tensioactivos. › Preparaciones que contienen enzimas.
- C12N9/00 C12 […] › C12N MICROORGANISMOS O ENZIMAS; COMPOSICIONES QUE LOS CONTIENEN; PROPAGACION, CULTIVO O CONSERVACION DE MICROORGANISMOS; TECNICAS DE MUTACION O DE INGENIERIA GENETICA; MEDIOS DE CULTIVO (medios para ensayos microbiológicos C12Q 1/00). › Enzimas, p. ej. ligasas (6.); Proenzimas; Composiciones que las contienen (preparaciones para la limpieza de los dientes que contienen enzimas A61K 8/66, A61Q 11/00; preparaciones de uso médico que contienen enzimas A61K 38/43; composiciones detergentes que contienen enzimas C11D ); Procesos para preparar, activar, inhibir, separar o purificar enzimas.
Clasificación antigua:
- C07H21/04 C07H 21/00 […] › con desoxirribosilo como radical sacárido.
- C11D3/00 C11D […] › Otros compuestos que entran en las composiciones detergentes cubiertas por C11D 1/00.
- C11D7/42 C11D 7/00 […] › Preparaciones que contienen enzimas.
- C12N9/00 C12N […] › Enzimas, p. ej. ligasas (6.); Proenzimas; Composiciones que las contienen (preparaciones para la limpieza de los dientes que contienen enzimas A61K 8/66, A61Q 11/00; preparaciones de uso médico que contienen enzimas A61K 38/43; composiciones detergentes que contienen enzimas C11D ); Procesos para preparar, activar, inhibir, separar o purificar enzimas.
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.
PDF original: ES-2357037_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Métodos para degradar materiales lignocelulósicos.
Antecedentes de la invención
La presente invención se refiere a métodos para degradar materiales lignocelulósicos.
La mayoría de los carbohidratos en las plantas están en forma de lignocelulosa, que está compuesta principalmente de celulosa, hemicelulosa, pectina y lignina. La lignocelulosa se encuentra, por ejemplo, en los tallos, las hojas, el hollejo, las cáscaras y las mazorcas de plantas. La hidrólisis de estos polímeros libera una mezcla de azúcares neutros incluidos glucosa, xilosa, manosa, galactosa y arabinosa.
La celulosa es un polímero de la glucosa de azúcar simple unido covalentemente por enlaces beta-1-4. Muchos microorganismos producen enzimas que hidrolizan glucanos unidos por beta. Estas enzimas incluyen endoglucanasas, celobiohidrolasas, glucohidrolasas y beta-glucosidasas. Las endoglucanasas digieren el polímero de celulosa en lugares aleatorios, abriéndolo al ataque por parte de las celobiohidrolasas. Las glucohidrolasas liberan moléculas de glucosa a partir de los extremos del polímero de celulosa. Las celobiohidrolasas liberan consecutivamente moléculas de celobiosa de los extremos del polímero de celulosa. La celobiosa es un dímero de glucosa hidrosoluble de enlaces beta-1,4. Las beta-glucosidasas hidrolizan la celobiosa a glucosa.
Las hemicelulosas son heteropolisacáridos de cadena corta ramificada que están compuestas por varias hexosas (glucosa, manosa y galactosa), pentosas (D-xilosa y L-arabinosa), ácidos urónicos, ácido acético y otros azúcares menores. Similar a la degradación de celulosa, la hidrólisis de hemicelulosa requiere acción coordinada de muchas enzimas, que pueden colocarse en tres categorías generales: las enzimas endo activas que atacan los enlaces internos dentro de la cadena polisacárida, las enzimas exo activas que actúan de manera consecutiva desde el extremo reductor o no reductor de la cadena polisacárida, y las enzimas accesorias (acetilesterasas y esterasas que hidrolizan enlaces glucosídicos de lignina).
Los materiales lignocelulósicos, tales como la madera, el material herbáceo, los residuos agrícolas, la fibra de maíz, los desechos de papel, pulpa y los residuos de fábrica de papel, pueden utilizarse para producir etanol. Ningún organismo natural conocido puede rápidamente y eficazmente metabolizar todos los polímeros de carbohidrato en la biomasa lignocelulósica en etanol. La conversión de materias primas lignocelulósicas en etanol tiene las ventajas de la disponibilidad inmediata de cantidades grandes de materia prima, la conveniencia de evitar quemar los materiales o utilizarlos para relleno sanitario y la limpieza del combustible de etanol. Una vez que la celulosa se convierte en glucosa, la glucosa es fácilmente fermentada por la levadura en etanol.
No obstante, un obstáculo para la comercialización es el coste de las enzimas para convertir el material lignocelulósico en glucosa y otros azúcares fermentables. Hay una necesidad en la técnica de mejorar la capacidad de las enzimas celulolíticas para degradar materiales lignocelulósicos en productos orgánicos útiles o en productos intermedios a productos finales útiles.
Ericsson, T. et al., (2002) Enzyme and Microbial Technology, vol. 31, n.º 3:353-364 divulga que en la hidrólisis de tensioactivos no iónicos de abeto pretratado con vapor mejoró la hidrólisis enzimática en un 30-45%.
Es un objeto de la presente invención mejorar la capacidad de las enzimas celulolíticas para degradar materiales lignocelulósicos.
Resumen de la invención
La presente invención se refiere a métodos para degradar un material lignocelulósico, que comprende: tratar el material lignocelulósico con una cantidad eficaz de una o más enzimas celulolíticas en presencia de al menos un tensioactivo donde el tensioactivo es un alcohol etoxilado secundario, donde la presencia del tensioactivo aumenta la degradación de material lignocelulósico en comparación con la ausencia del tensioactivo.
La presente invención también se refiere a métodos para producir una sustancia orgánica, que comprende:
(a) sacarificar un material lignocelulósico con una cantidad eficaz de una o más enzimas celulolíticas en presencia de al menos un tensioactivo donde el tensioactivo es un alcohol etoxilado secundario, donde la presencia del tensioactivo aumenta la degradación de material lignocelulósico en comparación con la ausencia del tensioactivo;
(b) fermentar el material lignocelulósico sacarificado del paso (a) con uno o más microorganismos fermentativos; y
(c) recuperar la sustancia orgánica de la fermentación.
En una forma de realización preferida, la sustancia orgánica es alcohol.
Breve descripción de las figuras
La Figura 1 muestra un mapa de restricción de pAILo1.
La Figura 2 muestra un mapa de restricción de pMJ04.
La Figura 3 muestra un mapa de restricción de pCaHj527.
La Figura 4 muestra un mapa de restricción de pMT2188.
La Figura 5 muestra un mapa de restricción de pCaHj568.
La Figura 6 muestra un mapa de restricción de pMJ05.
La Figura 7 muestra la secuencia de ADN (SEC ID n.º: 26) y la secuencia de aminoácidos deducida (SEC ID n.º: 27) de la secuencia señal de secreción de una beta-glucosidasa de Aspergillus oryzae.
La Figura 8 muestra la secuencia de ADN (SEC ID n.º: 30) y la secuencia de aminoácidos deducida (SEC ID n.º: 31) de la secuencia señal de secreción de una endoglucanasa V de Humicola insolens.
La Figura 9 muestra un mapa de restricción de pSMai135.
Las Figuras 10A y 10B muestran la secuencia de ADN genómico y la secuencia de aminoácidos deducida de una beta-glucosidasa de Aspergillus fumigatus (SEC ID n.os: 36 y 37, respectivamente). El péptido señal predicho es subrayado y los intrones predichos aparecen en cursiva.
La Figura 11 muestra un mapa de restricción de pBANe10.
La Figura 12 muestra un mapa de restricción de pAlLo2.
La Figura 13 muestra un mapa de restricción de pEJG97.
La Figura 14 muestra un mapa de restricción de pMJ06.
La Figura 15 muestra un mapa de restricción de pMJ09.
La Figura 16 muestra un mapa de restricción de pJZHEG1.
La Figura 17 muestra el efecto del Softanol® 90 (0,1 ml/g PCS) en la hidrólisis de PCS (5%) por Celluclast 1,5L a 50ºC.
La Figura 18 muestra el efecto de Lutensol® AT80 (0,1 ml/g PCS) en la hidrólisis de PCS (5%) por Celluclast 1,5L a 50ºC.
La Figura 19 muestra el efecto del Softanol® 90 (0,2 ml/g PCS) en la hidrólisis de PCS (5%) por Celluclast 1,5L a 50ºC.
La Figura 20 muestra el efecto de Softanol® 90 (0,2 ml/g PCS) en la hidrólisis de PCS (5%) por Celluclast 1,5L a 55ºC.
La Figura 21 muestra la dependencia de dosis de Softanol® 90 para la hidrólisis de PCS (5%) por Celluclast 1,5L (2 mg/g PCS) a 50ºC.
La Figura 22 muestra el efecto de diferentes productos de Softanol® en la hidrólisis de PCS (5%) por Celluclast 1,5L (2 mg/g PCS) a 50ºC.
La Figura 23 muestra el efecto de Softanol® 90 (0,2 ml/g PCS) en la hidrólisis de PCS (5%) por Celluclast 1,5L (2 mg/g PCS) suplementada con beta-glucosidasa de Aspergillus oryzae (0,06 mg/g PCS) y caldo libre de célula de beta-glucosidasa de Aspergillus oryzae de expresión de Trichoderma reesei (2 mg/g PCS) a 50ºC.
La Figura 24 muestra el efecto de Softanol® 90 (0,1 ml/g PCS) en conversión de 24 horas de PCS molido/lavado con etanol (1%) por celobiohidrolasa I de Trichoderma reesei purificada (2-10 mg/g PCS) a 40-65ºC.
La Figura 25 muestra el efecto de Softanol® 90 (0,1 ml/g PCS) en conversión de 24 horas de PCS molido/ lavado con etanol (1%) por celobiohidrolasa I de Trichoderma reesei purificada (2-10 mg/g PCS) suplementado con 5% beta-glucosidasa de Aspergillus fumigatus (0,1-0,5 mg/g PCS) a 40-65ºC.
La Figura 26 muestra el efecto de Softanol® 90 (0,1 ml/g PCS) en conversión de 24 horas de PCS molido/lavado con etanol (1%) por celobiohidrolasa I de Trichoderma... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Método para degradar un material lignocelulósico, que comprende: tratar el material lignocelulósico con una cantidad eficaz de una o más enzimas celulolíticas en la presencia de al menos un tensioactivo donde el tensioactivo es un alcohol etoxilado secundario, y donde la presencia del tensioactivo aumenta la degradación del material lignocelulósico en comparación con la ausencia del tensioactivo.
2. Método según la reivindicación 1, donde el material lignocelulósico es seleccionado del grupo que consiste en material herbáceo, residuo agrícola, residuo forestal, desperdicios sólidos municipales, papel de desecho y pulpa y residuo de fábrica de papel.
3. Método según la reivindicación 1 o 2, donde la enzima o enzimas celulolíticas son seleccionadas del grupo que consiste en una celulasa, endoglucanasa, celobiohidrolasa y beta-glucosidasa.
4. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende además tratar el material lignocelulósico con una cantidad eficaz de una o más enzimas seleccionadas del grupo que consiste en una hemicelulasa, esterasa, proteasa, lacasa, peroxidasa o una mezcla de las mismas.
5. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde el método es un proceso de pretratamiento.
6. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde el método es un paso en un proceso simultáneo de sacarificación y fermentación (SSF).
7. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde el método es un paso en un proceso de hidrólisis híbrida y fermentación (HHF).
8. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende además la recuperación del material lignocelulósico degradado.
9. Método para la producción de una sustancia orgánica, que comprende:
10. Método según la reivindicación 9, donde el material lignocelulósico es seleccionado del grupo que consiste en material herbáceo, residuo agrícola, residuo forestal, desperdicios sólidos municipales, papel de desecho y pulpa y residuo de fábrica de papel.
11. Método según cualquiera de las reivindicaciones 9 o 10, donde la primera o más enzimas celulolíticas son seleccionadas del grupo que consiste en una celulasa, endoglucanasa, celobiohidrolasa y beta-glucosidasa.
12. Método según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, que comprende además tratar el material lignocelulósico con una cantidad eficaz de una o más enzimas seleccionadas del grupo que consiste en una hemicelulasa, esterasa, proteasa, lacasa, peroxidasa o una mezcla de las mismas.
13. Método según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, donde los pasos (a) y (b) se realizan simultáneamente en una sacarificación y fermentación simultáneas.
14. Método según cualquiera de reivindicaciones 9 a 13, donde la sustancia orgánica es un alcohol, ácido orgánico, cetona, aminoácido o gas.
15. Método según la reivindicación 14, donde el alcohol es arabinitol, butanol, etanol, glicerol, metanol, 1,3-propanodiol, sorbitol o xilitol.
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