Proceso para producir un hidrolizado de almidón soluble, comprendiendo el proceso el hecho de someter una suspensión acuosa de almidón granulado a una temperatura por debajo de la temperatura inicial de gelatinización de dicho almidón granulado a la acción de una primera enzima y una segunda enzima,

dicha primera enzima: (a) es un elemento de la familia 13 de glicósido hidrolasas; (b) tiene actividad de hidrólisis de alfa-1.4-glucosídico, y; (c) comprende un módulo de unión a carbohidratos (CBM) funcional de la familia 20 de CBM, dicho CBM tiene una secuencia de aminoácidos seleccionada del grupo que consiste en una secuencia de aminoácidos con al menos un 60% de homología con la SEC ID NO:1, una secuencia de aminoácidos con al menos un 75% de homología con la SEC ID NO:2, y una secuencia de aminoácidos con al menos un 90% de homología con la SEC ID NO:3; y dicha segunda enzima se selecciona de la lista que comprende una alfa-amilasa fúngica (EC 3.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un proceso para la hidrólisis de almidón granulado en un hidrolizado de almidón soluble a una temperatura por debajo de la temperatura inicial de gelatinización de dicho almidón granulado.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Un gran número de procesos han sido descritos para convertir almidón en hidrolizados de almidón, tales como jarabes de maltosa, glucosa o de especialidad, bien para uso como edulcorantes o como precursores para otros sacáridos tales como la fructosa. La glucosa puede también ser fermentada a etanol u otros productos de fermentación, tales como ácido cítrico, glutamato monosódico, ácido glucónico, gluconato sódico, gluconato cálcico, gluconato postásico, glucono delta lactona, eritorbato sódico, ácido itacónico, ácido láctico, ácido glucónico; cetonas; aminoácidos, ácido glutámico (monoglutaminato de sodio), penicilina, tetraciclina; enzimas; vitaminas, tales como riboflavina, B12, beta-caroteno u hormonas.

El almidón es un polímero de peso molecular alto que consiste en cadenas de unidades de glucosa. Normalmente consiste en aproximadamente un 80% de amilopectina y un 20% de amilosa. La amilopectina es un polisacárido ramificado en el que cadenas lineales de resíduos de alfa-1,4 D-glucosa se unen mediante enlaces glucosídicos alfa-1,6.

La amilosa es un polisacárido lineal formado por unidades de D-glucopiranosa unidas entre sí por enlaces glucosídicos alfa-1,4. En el caso de convertir el almidón en un hidrolizado de almidón soluble, el almidón es despolimerizado. El proceso de despolimerización convencional consiste en un paso de gelatinización y dos pasos de proceso consecutivos, es decir, un proceso de licuefacción y un proceso de sacarificación.

El almidón granulado consiste en gránulos microscópicos, que son insolubles en agua a temperatura ambiente. Cuando una suspensión acuosa de almidón se calienta, los gránulos se hinchan y finalmente estallan, dispersando las moléculas de almidón en la solución. Durante este proceso "gelatinización" se produce un aumento espectacular de la viscosidad. Como el nivel de sólidos es un 30-40% en un proceso típico industrial, el almidón tiene que ser diluido o "licuado" de modo que pueda ser manipulado. Esta reducción en la viscosidad se obtiene hoy en día principalmente mediante la degradación enzimática. Durante el paso de licuefacción, el almidón de cadena larga se degrada en unidades más pequeñas ramificadas y lineales (maltodextrinas) mediante una alfa-amilasa. El proceso de licuefacción se lleva a cabo típicamente a aproximadamente 105-110ºC durante aproximadamente 5 a 10 minutos, seguidos de 1-2 horas a aproximadamente 95ºC. La temperatura es luego disminuida a 60°C, se añaden una glucoamilasa o una betaamilasa y opcionalmente una enzima desramificante, tal como una isoamilasa o una pululanasa, y el proceso de sacarificación continúa durante aproximadamente de 24 a 72 horas.

A partir de la explicación anterior, será obvio que el proceso de conversión de almidón convencional consume mucha energía debido a los diferentes requisitos en cuanto a temperatura durante los distintos pasos. Por lo tanto, es deseable poder seleccionar las enzimas usadas en el proceso de modo que el proceso global pueda ser realizado sin tener que gelatinizar el almidón. Tales procesos son el tema de las patentes US4591560, US4727026 y US4009074 y EP0171218. El documento WO 02/068589 divulga una alfa-amilasa termoestable para la hidrólisis de almidón.

La presente invención se refiere a un proceso de un solo paso para convertir almidón granulado en hidrolizado de almidón soluble a una temperatura inferior a la temperatura de gelatinización inicial del almidón.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

En un primer aspecto, la invención proporciona un proceso para producir un hidrolizado de almidón soluble, comprendiendo el proceso el hecho de someter la suspensión acuosa de almidón granulado a una temperatura inferior a la temperatura de gelatinización inicial de dicho almidón granulado a la acción de una primera enzima y una segunda enzima, donde dicha primera enzima; (a) es un elemento de la familia 13 de glicósido hidrolasas; (b) tiene actividad de hidrólisis alfa-1.4-glucosídico, y; (c) comprende un módulo de unión a carbohidratos (CBM) funcional que pertenece a la familia 20 de CBM, dicho CBM tiene una secuencia de aminoácidos seleccionada del grupo que consiste en una secuencia de aminoácidos con al menos un 60% de homología con la SEC ID NO:1, una secuencia de aminoácidos con al menos un 75% de homología con la SEC ID NO:2, y una secuencia de aminoácidos con al menos un 90% de homología con la SEC ID NO:3; y dicha segunda enzima se selecciona de la lista que comprende una alfa-amilasa fúngica (EC 3.2.1.1), una beta-amilasa (E.C. 3.2.1.2), y una glucoamilasa (E.C.3.2.1.3). El proceso del primer aspecto de la invención se puede realizar como un proceso de un solo paso y/o como un proceso comprendiendo uno o más pasos.

En un segundo aspecto, la invención proporciona un proceso para la producción de jarabe de almidón rico en fructosa (HFSS), incluyendo el proceso los pasos de; (a) someter una suspensión acuosa de almidón granulado a una temperatura inferior a la temperatura de gelatinización inicial de dicho almidón granulado para la acción de una primera enzima y una segunda enzima, dicha primera enzima; (i) es un elemento de la familia 13 de glicósido hidrolasas (ii) tiene una actividad de hidrólisis alfa-1.4-glucosídico, y; (iii) comprende un módulo de unión a carbohidratos (CBM) funcional de la familia 20 de CBM, dicho CBM tiene una secuencia de aminoácidos seleccionada del grupo que consiste en una secuencia de aminoácidos con al menos un 60% de homología con la SEC ID NO:1, una secuencia de aminoácidos con al menos un 75% de homología con la SEC ID NO:2, y una secuencia de aminoácidos con al menos un 90% de homología con la SEC ID NO:3 y dicha segunda enzima se selecciona de la lista que comprende una alfa-amilasa fúngica (EC 3.2.1.1), una beta-amilasa (E.C. 3.2.1.2), y una glucoamilasa (E.C.3.2.1.3), para producir un hidrolizado de almidón soluble, (b) someter dicho hidrolizado de almidón soluble, para la conversión en jarabe de maíz rico en fructosa (HFCS).

En un tercer aspecto, la invención proporciona un proceso para la producción de un producto de fermentación, incluyendo el proceso los pasos de: (a) someter una suspensión acuosa de almidón granulado a una temperatura por debajo de la temperatura de gelatinización inicial de dicho almidón granulado a la acción de una primera enzima y una segunda enzima, dicha primera enzima; (i) es un elemento de la familia 13 de glicósido hidrolasas; (ii) tiene una actividad de hidrólisis alfa-1.4-glucosídico, y; (iii) comprende un módulo de unión a carbohidratos (CBM) funcional de la familia 20 de CBM, dicho CBM tiene una secuencia de aminoácidos seleccionada del grupo que consiste en una secuencia de aminoácidos con al menos un 60% de homología con la SEC ID NO:1, una secuencia de aminoácidos con al menos un 75% de homología con la SEC ID NO:2, y una secuencia de aminoácidos con al menos un 90% de homología con la SEC ID NO:3; y dicha segunda enzima se selecciona de la lista comprendiendo una alfa-amilasa fúngica (EC 3.2.1.1), una beta-amilasa (E.C. 3.2.1.2), y una glucoamilasa (E.C.3.2.1.3), para producir un hidrolizado de almidón soluble, (b) someter dicho hidrolizado de almidón soluble a fermentación en un producto de fermentación. En una forma de realización preferida del tercer aspecto el producto de fermentación es etanol.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Y REALIZACIONES PREFERIDAS

Definiciones

El término "almidón granulado" se entiende como almidón crudo no tratado, es decir, almidón que no ha sido sometido a una gelatinización. El almidón se forma en las plantas como gránulos minúsculos insolubles en agua. Estos gránulos se conservan en almidones a temperaturas inferiores a la temperatura inicial de gelatinización. Cuando se ponen en agua fría, puede que los granos absorban una pequeña cantidad del líquido. Hasta 50°C - 70°C el hinchamiento es reversible, el grado de reversibilidad depende del almidón en particular. Con temperaturas más altas, se inicia un hinchamiento irreversible llamado gelatinización.

El término "temperatura inicial de gelatinización" se entiende como la temperatura mínima a la que gelatinización del almidón comienza. El almidón... [Seguir leyendo]

1. Proceso para producir un hidrolizado de almidón soluble, comprendiendo el proceso el hecho de someter una suspensión acuosa de almidón granulado a una temperatura por debajo de la temperatura inicial de gelatinización de dicho almidón granulado a la acción de una primera enzima y una segunda enzima, dicha primera enzima:

(a) es un elemento de la familia 13 de glicósido hidrolasas;

(b) tiene actividad de hidrólisis de alfa-1.4-glucosídico, y;

(c) comprende un módulo de unión a carbohidratos (CBM) funcional de la familia 20 de CBM, dicho CBM tiene una secuencia de aminoácidos seleccionada del grupo que consiste en una secuencia de aminoácidos con al menos un 60% de homología con la SEC ID NO:1, una secuencia de aminoácidos con al menos un 75% de homología con la SEC ID NO:2, y una secuencia de aminoácidos con al menos un 90% de homología con la SEC ID NO:3;

y dicha segunda enzima se selecciona de la lista que comprende una alfa-amilasa fúngica (EC 3.2.1.1), una betaamilasa (E.C. 3.2.1.2), y una glucoamilasa (E.C.3.2.1.3).

2. Proceso según la reivindicación 1, donde la primera enzima comprende una secuencia de aminoácidos con al menos un 75% de homología con una secuencia de aminoácidos seleccionada del grupo que consiste en SEC ID NO:4, SEC ID NO:5, SEC ID NO:6, SEC ID NO: 7, SEC ID NO:8, SEC ID NO:9, SEC ID NO:10, SEC ID NO:11, SEC ID NO:12, SEC ID NO:13, SEC ID NO:14, SEC ID NO:15, SEC ID NO:16, SEC ID NO:17, y SEC ID NO:18.

3. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la primera enzima comprende una secuencia de aminoácidos con al menos un 75% de homología con una secuencia de aminoácidos seleccionada del grupo que consiste en SEC ID NO:19, SEC ID NO:20, SEC ID NO:21 y SEC ID NO:22.

4. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la suspensión de almidón tiene un 20-55% de sólidos secos de almidón granulado.

5. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde al menos un 85% de los sólidos secos del almidón granulado se convierten en un hidrolizado de almidón soluble.

6. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, comprendiendo el hecho de someter la suspensión de almidón granulado a la acción de una isoamilasa y/o una pululanasa.

7. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la temperatura es de al menos 58°C.

8. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el pH se encuentra en el intervalo de 3.0 a

7.0.

9. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el porcentaje de glucosa del total de sólidos secos solubilizados del hidrolizado de almidón soluble es al menos un 94,5%.

10. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el almidón granulado se obtiene de tubérculos, raíces, tallos, o grano entero.

11. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el almidón granulado se obtiene a partir de cereales.

12. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el almidón granulado se obtiene a partir de maíz, mazorcas, trigo, cebada, centeno, mijo, sagú, mandioca, tapioca, sorgo, arroz o patatas.

13. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el almidón granulado se obtiene a partir de la molienda en seco de grano entero o a partir de la molienda húmeda de grano entero o a partir de sémola de maíz molida.

14. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el proceso se lleva a cabo en un sistema de ultrafiltración y donde el concentrado se mantiene en recirculación en presencia de enzimas, almidón crudo y agua y donde el permeado es el hidrolizado de almidón soluble.

15. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el proceso se lleva a cabo en un reactor de membrana continuo con membranas de ultrafiltración y donde el concentrado se mantiene en recirculación en presencia de enzimas, almidón crudo y agua y donde el permeado es el hidrolizado de almidón soluble.

16. Proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el proceso se lleva a cabo en un reactor de membrana continuo con membranas de microfiltración y donde el concentrado se mantiene en recirculación en presencia de enzimas, almidón crudo y agua y donde el permeado es el hidrolizado de almidón soluble.

17. Proceso para la producción de jarabe a base de almidón rico en fructosa (HFSS), incluyendo el proceso los pasos de:

a) someter una suspensión acuosa de almidón granulado a una temperatura por debajo de la temperatura inicial de gelatinización de dicho almidón granulado a la acción de una primera enzima y una segunda enzima, dicha primera enzima:

(i) es un elemento de la familia 13 de glicósido hidrolasas;

(ii) tiene actividad de hidrólisis alfa-1.4-glucosídico, y;

(iii) comprende un módulo de unión a carbohidratos (CBM) funcional de la familia 20 de CBM, dicho CBM tiene una secuencia de aminoácidos seleccionada del grupo que consiste en una secuencia de aminoácidos con al menos un 60% de homología con la SEC ID NO:1, una secuencia de aminoácidos con al menos un 75% de homología con la SEC ID NO:2, y una secuencia de aminoácidos con al menos un 90% de homología con la SEC ID NO:3;

y dicha segunda enzima se selecciona de la lista que comprende una alfa-amilasa fúngica (EC 3.2.1.1), una beta-amilasa (E.C. 3.2.1.2), y una glucoamilasa (E.C.3.2.1.3),

para producir un hidrolizado de almidón soluble,

b) someter dicho hidrolizado de almidón soluble a una conversión en jarabe de maíz rico en fructosa (HFCS).

18. Proceso para la producción de un producto de fermentación, incluyendo el proceso los pasos de:

a) someter una suspensión acuosa de almidón granulado a una temperatura por debajo de la temperatura inicial de gelatinización de dicho almidón granulado a la acción de una primera enzima y una segunda enzima, dicha primera enzima:

(i) es un elemento de la familia 13 de glicósido hidrolasas;

(ii) tiene actividad de hidrólisis de alfa-1.4-glucosídico, y;

(iii) comprende un módulo de unión a carbohidratos (CBM) funcional de la familia 20 de CBM, dicho CBM tiene una secuencia de aminoácidos seleccionada del grupo que consiste en una secuencia de aminoácidos con al menos un 60% de homología con la SEC ID NO:1, una secuencia de aminoácidos con al menos un 75% de homología con la SEC ID NO:2, y una secuencia de aminoácidos con al menos un 90% de homología con la SEC ID NO:3;

y dicha segunda enzima se selecciona de la lista que comprende una alfa-amilasa fúngica (EC 3.2.1.1), una beta-amilasa (E.C. 3.2.1.2), y una glucoamilasa (E.C.3.2.1.3),

para producir un hidrolizado de almidón soluble,

b) someter dicho hidrolizado de almidón soluble a fermentación en un producto de fermentación.

19. Proceso según la reivindicación 18 donde el producto de fermentación es etanol.

20. Proceso según cualquiera de reivindicaciones 18 ó 19, donde el paso de fermentación se realiza de manera simultánea o separada/secuencial a la hidrólisis del almidón granulado.