Proceso de fermentación con polipéptidos GH61.

Proceso para la producción de un producto de fermentación a partir de un material que contiene lignocelulosa, que incluye las etapas de:

(a) pretratamiento del material que contiene lignocelulosa;

(b) hidrolizar el material de la etapa (a);

(c) fermentar con un organismo de fermentación en el que se añaden uno o varios polipéptidos GH61 tras completar la hidrólisis.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2011/044122.

Solicitante: NOVOZYMES NORTH AMERICA, INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 77 Perry Chapel Church Road P.O. Box 576 Franklinton, NC 27525 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: KANG,Zhengfang.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > BIOQUIMICA; CERVEZA; BEBIDAS ALCOHOLICAS; VINO; VINAGRE;... > PROCESOS DE FERMENTACION O PROCESOS QUE UTILIZAN... > Preparación de compuestos orgánicos que contienen... > C12P7/06 (Etanol como producto químico y no como bebida alcohólica)

PDF original: ES-2499590_T3.pdf

 

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Proceso de fermentación con polipéptidos GH61.
Proceso de fermentación con polipéptidos GH61.
Proceso de fermentación con polipéptidos GH61.

Fragmento de la descripción:

Proceso de fermentación con polipéptidos GH61 Campo técnico

[1] La presente invención se refiere a procesos de producción de productos de fermentación de materiales que contienen lignocelulosa. Específicamente, la invención se refiere a la mejora de la fermentación en los procesos de producción de etanol a partir de material lignocelulósico usando uno o varios polipéptidos GH61.

Estado de la técnica

[2] Hay un gran número de productos comerciales difíciles de producir sintéticamente y actualmente se producen mediante la fermentación de organismos. Tales productos, incluyendo alcoholes (por ejemplo, etanol, metanol, butanol, 1,3-propanodiol); ácidos orgánicos (por ejemplo, ácido cítrico, ácido acético, ácido itacónico, ácido láctico, ácido glucónico, gluconato, ácido láctico, ácido succlnico, 2,5- ácido dicetona-D-glucónico); cetonas (por ejemplo, acetona); aminoácidos (por ejemplo, ácido glutámico); gases (por ejemplo, H2 y C2), y compuestos más complejos, incluyendo, por ejemplo, antibióticos (por ejemplo, penicilina y tetraciclina); enzimas; vitaminas (por ejemplo, riboflavina, B12, beta- caroteno); y hormonas. La fermentación también se usa comúnmente en el alcohol para el consumo (por ejemplo, en la cerveza y el vino), en productos lácteos (por ejemplo, en la producción de yogur y queso), en el cuero, e industrias de tabaco.

[3] En la técnica se conocen un gran número de procesos de producción de productos de fermentación, como el etanol, mediante la fermentación de azúcares proporcionados por la degradación del almidón y/o el material que contiene lignocelulosa.

[4] No obstante, la producción de productos de fermentación, como el etanol, a partir de tales materiales vegetales sigue siendo demasiado costoso. Por lo tanto, existe la necesidad de suministrar procesos que puedan acortar el tiempo de fermentación, aumentar el índice de fermentación, o aumentar el rendimiento del producto de fermentación y así reducir los costes de producción.

Resumen de la invención

[5] En el primer aspecto, la invención se refiere a procesos de producción de productos de fermentación de materiales que contienen lignocelulosa, que incluye las etapas de:

1. (a) tratar previamente el material que contiene lignocelulosa;

2. (b) hidrolizar el material de la etapa (a);

3. (c) fermentar con un organismo termentador en el que se añaden uno o varios GH61 polipéptidos tras completar la hidrólisis.

[6] La invención también se refiere al uso de polipéptidos GH61 en los procesos de fermentación para aumentar el índice de fermentación durante la fermentación.

Breve descripción de las figuras

[7]

La Fig. 1 demuestra el efecto del polipéptido GH61a en el rendimiento de etanol durante la fermentación con el tiempo. Fig. 2 demuestra el efecto del polipéptido GH61a en la concentración de glucosa durante fermentación con el tiempo La Fig. 3 demuestra el efecto del polipéptido GH61 en la concentración de xilosa durante fermentación con el tiempo.

Descripción detallada de la invención

Familia glicósido hidrolasa 61 (GH61)

[8] Según la invención los polipéptidos GH61 son polipéptidos que se incluyen en la familia glicósido hidrolasa 61 según Henrissat B., 1991, A classification of glycosyl hydrolases based on amino-acid sequence similarities,

Biochem. J. 28: 39-316, y Henrissat B., y Bairoch un., 1996, Updating the sequence-based classification of glycosyl hydrolases, Biochem. J. 316: 695-696.

[9] WO 25/74647, WO 25/74656, y WO 21/138754 revelan los polipéptidos GH61 de Thielavia terrestris, Thermoascus aurantiacus, y Aspergillus fumigatus, respectivamente. Tales polipéptidos se caracterizan por su capacidad para mejorar actividad celulolitica. El término "mejora de la actividad celulolítica" hace referencia a una actividad biológica catalizada por un polipéptido GH61 que mejora la hidrólisis de un material celulósico por enzima con actividad celulolitica.

[1] La mejora de la actividad celulolitica se determina midiendo el aumento en azúcares reductores o el aumento total de celobiosa y glucosa de la hidrólisis de un material celulósico por enzima celulolítica bajo las siguientes condiciones: 1- 5 mg de proteína total/g de celulosa en PCS (pretratamiento ácido), en el que la proteína está compuesta de 5-99,5% p/p de proteína enzimática celulolitica y ,5-5% p/p proteína de un polipéptido GH61 con actividad de aumento celulolitico durante 1-7 dias a 5°C en comparación a una hidrólisis de control con la misma carga total de proteína sin actividad de aumento celulolitico (1-5 mg de proteína celulolítica/g de celulosa en PCS).

[11] Los polipéptidos GH61 con un aumento de la actividad celulolítica, mejoran la hidrólisis de un material celulósico catalizado por una enzima con actividad celulolítica, reduciendo la cantidad de enzima celulolitica requerida para alcanzar el mismo grado de hidrólisis.

[12] En Biochemistry 49 se describe el progreso reciente en lo que se refiere el uso de GH61: 335-3316, marzo 21, y Bioresource Technology 12: 8339-8342, junio 211.

[13] Sorprendentemente, los inventores han encontrado que los polipéptidos GH61 son capaces de aumentar la fermentación en la producción de productos de fermentación de azúcares fermentables derivados de material vegetal utilizando un organismo termentador. El material vegetal contiene lignocelulosa.

[14] La invención se refiere a un proceso para producir un producto de fermentación a partir de un material que contiene lignocelulosa, que incluye las etapas de:

1. (a) pretratamiento del material que contiene lignocelulosa;

2. (b) hidrolizar el material de la etapa (a);

3. (c) fermentar con un organismo termentador, en el cual se añaden uno o varios polipéptidos GH61 después de completar la hidrólisis.

[15] En una forma de realización, el polipéptido GH61 se dosifica en una concentración de ,1-1 mg-proteina/g-TS, preferiblemente de ,1-5 mg de proteína / g TS.

Organismo termentador

[16] La construcción "organismo termentador" hace referencia a cualquier organismo, incluyendo organismos fúngicos y bacterianos, adecuados para producir un deseado producto de fermentación. El organismo termentador puede ser un organismo termentador C6 y/o C5, o una combinación de los mismos. Ambos organismos termentadores C6 y/o C5 son conocidos en la técnica.

[17] Los organismos termentadores adecuados son capaces de fermentar, es decir, convertir los azúcares fermentables, tales como glucosa, fructosa, maltosa, xilosa, mañosa, galactosa y/o arabinosa, directo o indirectamente en el producto de fermentación deseado.

[18] Los ejemplos de organismos de fermentación incluyen organismos fúngicos, tales como la levadura. La levadura preferida incluye cepas del género Saccharomyces, en particular cepas de Saccharomyces cerevisiae o Saccharomyces uvarum; una cepa de Pichia, preferiblemente Pichia stipitis como Pichia stipitis CBS 5773 o Pichia pastoris; una cepa del género Candida, en particular una cepa de Candida utilis, Candida farabinofermentans, Candida diddensii, Candida sonorensis, Candida shehatae, Candida tropicalis, o Candida boidinii. Otros organismos de fermentación incluyen cepas de Hansenula, en particular de Hansenula polymorpha o Hansenula anómala; Kluyveromices, en particular Kluyveromyces fragilis o Kluyveromices marxianus; y Schizosaccharomyces, en particular Schizosaccharomyces pombe.

[19] Los organismos de fermentación bacteriano preferidos incluyen cepas de Escherichia, en particular Escherichia

coli, cepas de Zymomonas, en particular Zymomonas mobilis, cepas de Zimógeno, en particular Zimobacter palmae, cepas de Klebsiella... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Proceso para la producción de un producto de fermentación a partir de un material que contiene lignocelulosa, que incluye las etapas de:

(a) pretratamiento del material que contiene lignocelulosa;

(b) hidrolizar el material de la etapa (a);

(c) fermentar con un organismo de fermentación en el que se añaden uno o varios polipéptidos GH61 tras completar la hidrólisis.

2. Proceso según la reivindicación 1, en el que el material que contiene lignocelulosa se origina a partir de materiales seleccionados del grupo consistente en rastrojos de maíz, mazorcas de maíz, fibra de maíz, madera dura, madera de coniferas, paja de cereal, paja de trigo, pasto varilla, cáscaras de arroz, Miscanthus, residuos sólidos municipales, residuos orgánicos industriales, bagazo, y papel de oficina, o mezclas derivadas.

3. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, donde el material que contiene lignocelulosa es químicamente, mecánicamente o biológicamente pretratado en la etapa (a).

4. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde el organismo de fermentación es un organismo de fermentación C6 o C5.

5. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde el producto de fermentación es etanol.

6. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que el producto de fermentación se recupera por destilación.

7. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, donde el polipéptido GH61 se dosifica en una concentración de ,1-1 mg de proteína/g de sólidos totales (TS).

8. Uso de polipéptidos GH61 en un proceso de fermentación para aumentar el índice de fermentación durante la fermentación, donde se añaden uno o varios polipéptidos GH61 una vez que se completa la hidrólisis.

9. Uso según la reivindicación 8, donde el proceso de fermentación es un proceso para producir etanol.