PROCEDIMIENTOS PARA PRODUCIR PRODUCTOS FINALES A PARTIR DE SUSTRATOS DE CARBONO.

Un procedimiento para producir ácido láctico que comprende: poner en contacto una suspensión que comprende almidón granular con una glucoamilasa que puede hidrolizar tanto los enlaces glucosídicos lineales como ramificados de almidón,

una alfa-amilasa y un Lactobacillus productor de lactato en un procedimiento de sacarificación y fermentación simultáneo; en el que dicho almidón no está sometido a licuefacción ni gelatinización

Campo de la invención

La presente invención proporciona medios para la producción de láctico y a partir de almidón granular. Los procedimientos de la presente invención no requieren gelatinización ni licuefacción del sustrato.

Antecedentes de la invención

Las fermentaciones industriales usan predominantemente glucosa como materia prima para la producción de proteínas, enzimas y productos químicos. Estas fermentaciones son normalmente discontinuas, alimentadas discontinuas o continuas y operan bajo condiciones limitadas por sustrato y formadoras de subproductos mínimos. Éstas son condiciones de operación críticas que deben controlarse durante la fermentación con el fin de optimizar el tiempo, el rendimiento y la eficiencia de fermentación. Los procedimientos y materias primas actualmente usados tienen inconvenientes que reducen la eficiencia de los procedimientos de fermentación.

La glucosa es un compuesto natural basado en carbono que es útil en una multitud de aplicaciones sintéticas químicas y biológicas como sustrato de partida. Sin embargo, los jarabes que contienen niveles de pureza de glucosa superiores al 90% son relativamente caros. Además, la presencia de altas concentraciones de glucosa aumenta la susceptibilidad del sistema de fermentación a contaminación microbiana, produciéndose así un efecto adverso sobre la eficiencia de producción. Otra desventaja es que incluso la presencia de niveles bajos a moderados de glucosa en la fermentación puede afectar adversamente la conversión de la glucosa en el producto final deseado, por ejemplo, por inhibición enzimática y/o represión de catabolitos, y/o el crecimiento de microorganismos. Como resultado se ha intentado reducir los costes de la fermentación industrial, particularmente en la utilización de sustratos menos caros que la glucosa. Sin embargo, a pesar del desarrollo de numerosos enfoques, sigue existiendo una necesidad en la materia sustratos económicos utilizados eficazmente para la fermentación. De hecho, hay una gran necesidad en la materia de procedimientos que utilicen un material de partida menos caro que la glucosa para producir más eficazmente un producto final deseado.

Resumen de la invención

La invención proporciona un procedimiento para producir ácido láctico que comprende:

poner en contacto una suspensión que comprende almidón granular con una glucoamilasa que puede

hidrolizar tanto los enlaces glucosídicos lineales como ramificados del almidón, una alfa-amilasa y un

Lactobacillus productor de lactato en un procedimiento de sacarificación y fermentación simultáneo;

en el que dicho almidón no está sometido a licuefacción ni gelatinización.

El almidón granular puede derivarse de trigo, cebada, boniato, tapioca, grano, maíz, mandioca, sorgo, centeno, salvado o arroz.

La alfa-amilasa puede ser de una especie de Bacillus, por ejemplo, de Bacillus licheniformis, o puede ser de un organismo diferente tal como Aspergillus oryzae.

ponerse en contacto con la enzima hidrolizante de almidón. [0011] El pH del medio puede ser pH 5,0 a 9,0. [0012] La fermentación puede tener lugar a un intervalo de temperatura de 25ºC a 35ºC. [0013] El almidón granular puede estar presente en la suspensión en una concentración del 10% al 35% en

peso/volumen.

El procedimiento puede comprender adicionalmente la etapa de recuperar el ácido láctico producido.

Descripción de las figuras

La Figura 1 proporciona una gráfica que muestra la bioconversión de almidón granular en glucosa y lactato.

Descripción de la invención

Hay una gran necesidad en la materia de procedimientos en los que se usen materiales de partida menos caros que la glucosa para producir eficientemente ácido láctico Como se describe en mayor detalle en este documento, la presente invención proporciona procedimientos que usan almidón (por ejemplo, almidón de grano y de trigo) como sustrato.

El almidón es una fuente de carbono para la fermentación basada en plantas. El almidón de grano y el almidón de trigo son fuentes de carbono que son mucho más baratas que la materia prima de carbono glucosa para la fermentación. La conversión de almidón licuado en glucosa se conoce en la técnica y se lleva a cabo generalmente usando enzimas tales como alfa-amilasa, pululanasa y glucoamilasa. Se ha descrito un gran número de procedimientos para convertir almidón licuado en el monosacárido, la glucosa. La glucosa tiene valor propio y también como precursor para otros sacáridos tales como fructosa. Además, la glucosa también puede fermentarse a etanol u otros productos de fermentación. Sin embargo, la capacidad de la conversión enzimática de una primera fuente de carbono en el producto intermedio, especialmente la glucosa, puede alterarse por la presencia del producto intermedio.

Por ejemplo, los procedimientos típicos usados en la fabricación de sake japonés y la producción de alcohol usan almidón sin cocción. Sin embargo, estas técnicas requieren algunas operaciones especiales tales como acidificación del mosto (pH 3,5), que evita la contaminación de microorganismos perjudiciales. Además, estos procedimientos requieren un periodo de tiempo más largo para la sacarificación y fermentación que la presente invención. Además, estos procedimientos requieren complejas etapas de procedimiento tales como diálisis de un caldo fermentado y son demasiado enrevesadas como para utilizarlas en la producción general de productos mediante fermentación.

El uso de dextrinas solubles y glucosa como materia prima en fermentaciones tiene diversos inconvenientes que incluyen alto coste de procesamiento y problemas asociados con la viscosidad y la transferencia de oxígeno. Además, en comparación con la presente invención, estos procedimientos producen menores rendimientos de los productos deseados y más problemas asociados a la formación de subproductos. De hecho, los costes de convertir almidón o biomasa en dextrinas son sustanciales e implican un alto aporte de energía, tanques de reactor separados, más tiempo, una operación de bioproceso detallada, sacarificación incompleta, reacción inversa y enzimas asociadas a la etapa de sacarificación previa a la fermentación típica. Estos problemas han llevado a varios intentos por proporcionar procedimientos para la conversión directamente en almidón dentro de un recipiente de reacción o recipiente y a menores temperaturas. La biotransformación de una fuente de hidrato de carbono en 1,3-propanodiol en cultivos mixtos se describe en la patente de EE.UU. nº 5.599.689 (Haynie y col.). El procedimiento descrito por Haynie y col. implica mezclar un organismo productor de glicerol (es decir, un producto intermedio) con un organismo productor de diol (es decir, un producto final), poner en contacto el medio de cultivo mixto con un sustrato de carbono e incubar el medio de cultivo mixto para producir el producto final deseado, el 1,3propanodiol. En la patente de EE.UU. nº 4.514.496 Yoshizuma describe procedimientos que implican mantener la concentración del material de partida en la suspensión con respecto al líquido de maceración para producir alcohol por fermentación sin cocción (es decir, sin licuefacción a alta temperatura antes de la sacarización). Sin embargo, estos procedimientos carecen de la eficiencia y ventajas económicas proporcionadas por la presente invención.

Definiciones

A menos que se defina de otro modo en este documento, todos los términos técnicos y científicos usados en este documento tienen el mismo significado que comúnmente es entendido por un experto en la materia a la que pertenece la presente invención. Diversas referencias (véanse, por ejemplo, Singleton y col., DICTIONARY OF MICROBIOLOGY AND MOLECULAR BIOLOGY, 2ª ED., John Wiley and Sons, Nueva York [1994]; y Hale y Marham, THE HARPER COLLINS DICTIONARY OF BIOLOGY, Harper Perennial, NY [1991]) proporcionan definiciones generales de muchos de los términos usados en este documento.

Aunque en la práctica de la presente invención se usa cualquier procedimiento y... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para producir ácido láctico que comprende: poner en contacto una suspensión que comprende almidón granular con una glucoamilasa que puede hidrolizar tanto los enlaces glucosídicos lineales como ramificados de almidón, una alfa-amilasa y un Lactobacillus productor de lactato en un procedimiento de sacarificación y fermentación simultáneo; en el que dicho almidón no está sometido a licuefacción ni gelatinización.

2. El procedimiento de la reivindicación 1 en el que el almidón granular se deriva de trigo, cebada, boniato, tapioca, grano, maíz, mandioca, sorgo, centeno, salvado o arroz.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la alfa-amilasa es de la especie Bacillus.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la alfa-amilasa es de Bacillus licheniformis o Aspergillus oryzae.

5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la glucoamilasa es de las especies Humicola o Rhizopus.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho Lactobacillus es Lactobacillus amylovorus.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la glucoamilasa y la alfa-amilasa son ambas de Rhizopus.

8. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la suspensión que comprende el almidón granular se somete a pasteurización a 65ºC antes de ponerse en contacto con la enzima hidrolizante de almidón.

9. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el pH del medio es pH 5,0 a 9,0.

10. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la fermentación tiene lugar a un intervalo de temperatura de 25ºC a 35ºC.

11. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el almidón granular en la suspensión está en una concentración del 10% al 35% en peso/volumen.

12. El procedimiento de la reivindicación 1 que comprende además recuperar el ácido láctico.