Complemento nutricional para medio de fermentación alcohólica.

Utilización de un complemento nutricional en la fabricación de etanol a partir de una materia prima amilácea porsacarificación-fermentación,

siendo dicho complemento nutricional un complemento nutricional para medio defermentación alcohólica a partir de materas primas glucídicas, que comprende un principio activo, en forma bruta oextraída, procedente de la fermentación de un salvado de trigo con un moho seleccionado de entre las cepas deAspergillus niger ATCC 201202, ATCC 76060, ATCC 76061, MUCL 28815, MUCL 28816, NRRL 3112 o de entre lascepas de Aspergillus orizae ATCC 22788 y ATCC 42149

Complemento nutricional para medio de fermentación alcohólica.

La presente solicitud describe un complemento nutricional que favorece la producción industrial de etanol por fermentación alcohólica seguida en particular de un procedimiento de sacarificación-fermentación simultáneas, a partir de materia prima glucídica fermentable en etanol, eventualmente después de la sacarificación, tal como una materia primera amilácea en particular de cereales, en particular el trigo, y de subproductos (bagazo, salvado) . La solicitud describe asimismo unos bagazos procedentes de este procedimiento y un procedimiento de fabricación de levadura en aerobiosis.

Se conoce producir etanol a partir de una materia prima amilácea mediante un procedimiento enzimático que comprende una etapa de licuefacción del almidón por una alfa-amilasa que tiene como objetivo solubilizar e hidrolizar el almidón en dextrinas. Esta etapa está seguida clásicamente de una etapa de sacarificación por una glucoamilasa, también denominada amiloglucosidasa, que tiene como objetivo hidrolizar las dextrinas en glucosa. El contenido en glucosa al final de sacarificación es entonces sustancialmente del 100% del equivalente en glucosa que corresponde al almidón de dicha materia amilácea. Dicho de otro modo, todo el potencial en glucosa de la materia amilácea utilizada se ha transformado en glucosa.

La glucosa se fermenta entonces durante una etapa de fermentación durante la cual se transforma en etanol mediante una levadura en condiciones anaeróbicas.

Un eje de búsqueda para mejorar este tipo de procedimiento enzimático consistió en intentar fusionar las etapas de fermentación y de sacarificación. Los investigadores han intentado así realizar la fermentación y la sacarificación simultáneamente durante una etapa única denominada "sacarificación-fermentación", en inglés "simultaneous saccharification and fermentation" o SSF. El contenido en glucosa del medio al principio de esta etapa única, es decir a la salida de licuefacción, es entonces típicamente inferior al 3% del equivalente en glucosa que corresponde al almidón de dicha materia amilácea.

Se han efectuado también unos ensayos para limitar la duración de la etapa de sacarificación de manera que el contenido en glucosa a la salida de esta etapa sea inferior al 100% del equivalente en glucosa que corresponde al almidón de dicha materia amilácea. La etapa de sacarificación se califica entonces de "pre-sacarificación" o de "sacarificación parcial".

Tal como se verá más en detalle en la continuación de la descripción, los procedimientos de fabricación de etanol que comprenden una etapa de sacarificación incompleta, incluso ninguna etapa de sacarificación, a continuación denominados "procedimientos de sacarificación incompleta", implican unas obligaciones específicas. Unas soluciones técnicas adoptadas en el marco de procedimientos convencionales con sacarificación completa antes de la fermentación no puede por lo tanto a priori ser utilizadas con estos procedimientos.

En el marco de los procedimientos de sacarificación incompleta, se denomina "medio de sacarificaciónfermentación" un medio en el que se efectúa la fermentación y por lo menos una parte de la sacarificación.

El artículo de lin y Tanaka (2006) Appl. Microbiol. biotecnnol. 69:627-642 describe la utilización de la sacarificaciónfermentación simultánea en procedimientos de fermentación alcohólica. Sin embargo, la sacarificación-fermentación simultáneas se sugiere únicamente en procedimientos de fermentación a partir de materias primas celulósicas y no amiláceas.

La solicitud europea EP 1 022 329 describe un procedimiento de fabricación de etanol a partir de materias primas amiláceas que comprende una etapa de fermentación en presencia de un producto multienzimático, siendo dicho producto multienzimático introducido durante la etapa de hidrólisis del almidón, denominada "etapa de sacarificación", que es una etapa preliminar a la fermentación alcohólica por una levadura. No sugiere la utilización de este producto multienzimático durante una sacarificación-fermentación simultáneas.

Existe una necesidad permanente de mejorar el rendimiento en etanol de los procedimientos de producción de etanol, en particular de sacarificación incompleta.

La presente invención tiene por objetivo responder a esta necesidad.

Según la invención, se alcanza este objetivo mediante un complemento nutricional para medio de sacarificaciónfermentación en un procedimiento de fabricación de etanol por fermentación a partir de una materia prima amilácea que comprende, y preferentemente que está constituida por, un principio activo procedente de una fermentación con un enmohecimiento. Puede estar en forma líquida o sólida.

La presente invención se refiere así a la utilización de un complemento nutricional en la fabricación de etanol a partir de una materia prima amilácea por sacarificación-fermentación, siendo el complemento nutricional un complemento para medio de fermentación alcohólica a partir de materias primas glucídicas, que comprende un principio activo, en forma bruta o extraída, procedente de la fermentación de salvado de trigo con un moho seleccionado de entre las cepas de Aspergillus niger ATCC 201202, ATCC 76060, ATCC 76061, MUCL 28815, MUCL 28816, NRRL 3112 o entre las cepas de Aspergillus orizae ATCC 22788 y ATCC 42149.

Tal como se verá más en detalle en la continuación de la descripción, la presencia de un complemento nutricional de este tipo en un medio de sacarificación-fermentación fue particularmente para el crecimiento y la eficacia de la levadura. Resultó una mejora significativa del rendimiento del procedimiento de fabricación del etanol a partir de una materia prima amilácea.

Preferentemente, el procedimiento descrito en la solicitud comprende una, y más preferentemente varias, de las características opcionales siguientes:

- El complemento nutricional es una mezcla, sólida o líquida, de dicho principio activo y de por lo menos una

enzima útil. La noción de enzima útil incluye en particular una o más enzimas que tienen una actividad amilásica, en particular glucoamilásica, proteolítica o xilanásica, y sus combinaciones.

- El principio activo presente en el complemento nutricional descrito en la presente memoria está en forma bruta, es decir que comprende el sustrato utilizado durante la fermentación con dicho moho, o extraído, es decir que está aislado de dicho sustrato. Está eventualmente en mezcla con unas enzimas adicionales. Preferentemente, el sustrato es salvado de trigo.

- El principio activo se selecciona de entre el grupo formado por el ergosterol, la N-acetilglucosamina, las vitaminas, en particular la vitamina B, los ácidos nucleicos, los aminoácidos y, preferentemente, sus mezclas.

Entre los aminoácidos, se refiere en particular a uno o varios, preferentemente al conjunto de los aminoácidos siguientes: alanina, arginina, asparagina, ácido aspártico, valina, leucina, ácido glutámico. Entre las vitaminas, se nota la presencia de diferentes vitaminas B, por ejemplo B1, B2, B3, B6 e inositol, vitamina E, entre otras.

- El complemento nutricional presenta, durante su introducción en el medio de sacarificación-fermentación, en particular debido a la elección apropiada de dicho moho, las actividades enzimáticas siguientes:

- glucoamilásica: por lo menos 500 UG, preferentemente 750 UG, más preferentemente 1500 UG por

gramo de materia seca, y/o preferentemente, 35

- proteolítica: por lo menos 100 UP, preferentemente por lo menos 400 UP, por gramo de materia seca, y/o preferentemente,

- xilanásica: por lo menos 100 UX, preferentemente por lo menos 400 UX, por gramo de materia seca.

- El complemento nutricional resulta de una fermentación, preferentemente en medio sólido, de un sustrato, preferentemente salvado de trigo, con un moho seleccionado en particular de entre las cepas de Aspergillus niger, seleccionado preferentemente de entre las cepas ATCC 201202, ATCC 76060, ATCC 76061, MUCL 28815, MUCL 28816, NRRL 3112 o de entre las cepas de Aspergillus orizae, seleccionado preferentemente

de entre las cepas ATCC 22788 y ATCC 42149.

- El complemento nutricional se obtiene mediante un procedimiento según la invención que comprende las etapas siguientes:

i) coger salvado de trigo,

ii) humidificar, acidificar a un pH comprendido entre 4 y 5, preferentemente con el ácido nítrico (HNO3) y tratar térmicamente dicho salvado de manera que se pasteuriza o esteriliza, siendo el tratamiento térmico preferentemente posterior a la humidificación,... [Seguir leyendo]

1. Utilización de un complemento nutricional en la fabricación de etanol a partir de una materia prima amilácea por sacarificación-fermentación, siendo dicho complemento nutricional un complemento nutricional para medio de fermentación alcohólica a partir de materas primas glucídicas, que comprende un principio activo, en forma bruta o extraída, procedente de la fermentación de un salvado de trigo con un moho seleccionado de entre las cepas de Aspergillus niger ATCC 201202, ATCC 76060, ATCC 76061, MUCL 28815, MUCL 28816, NRRL 3112 o de entre las cepas de Aspergillus orizae ATCC 22788 y ATCC 42149.

2. Utilización de un complemento nutricional según la reivindicación 1, presentando dicho complemento nutricional por lo menos una de las actividades enzimáticas siguientes:

glucoamilásica: por lo menos 500 UG por gramo de materia seca, proteolítica: por lo menos 100 UP por gramo de materia seca, xilanásica: por lo menos 100 UX por gramo de materia seca.

3. Utilización de un complemento nutricional según la reivindicación 1 o 2, siendo dicho complemento nutricional susceptible de ser obtenido mediante un procedimiento que comprende las etapas siguientes:

i) coger salvado de trigo,

ii) humidificar, acidificar a un pH comprendido entre 4 y 5, y tratar térmicamente dicho salvado de manera que se pasteuriza o se esteriliza,

iii) inocular el salvado de trigo resultante por una cepa de Aspergillus niger, seleccionada de entre ATCC 201202, ATCC 76060, ATCC 76061, MUCL 28815, MUCL 28816, NRRL 3112, o por una cepa de Aspergillus orizae seleccionada de entre ATCC 22788 y ATCC 42149,

iv) hacer fermentar el salvado de trigo en el estado sólido en un reactor agitado periódicamente, a una temperatura de 28ºC a 38ºC, siendo la cantidad en humedad mantenida entre 45% y 65% en peso, en unas condiciones de aeración apropiadas para evitar una acumulación de dióxido de carbono permanente en el seno del salvado de trigo, hasta que el producto de fermentación presente los valores mínimos siguientes de actividades enzimáticas:

- glucoamilásica: por lo menos 500 UG por gramo de materia seca, y eventualmente,

- proteolítica: por lo menos 100 UP por gramo de materia seca,

- xilanásica: por lo menos 100 UX por gramo de materia seca.

4. Utilización de un complemento nutricional según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que la actividad glucoamilásica del complemento nutricional es de por lo menos 750 UG por gramo de materia seca.

5. Utilización de un complemento nutricional según la reivindicación 4, en la que la actividad glucoamilásica del complemento nutricional es de por lo menos 1500 UG por gramo de materia seca.

6. Utilización de un complemento nutricional según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, comprendiendo dicho complemento nutricional ergosterol, n-acetilglucosamina, vitaminas, ácidos nucleicos y aminoácidos.

7. Utilización de un complemento nutricional según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, comprendiendo dicho complemento nutricional vitamina B.

8. Utilización de un complemento nutricional según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, comprendiendo dicho complemento nutricional uno o unos aminoácidos seleccionados de entre: alanina, arginina, asparagina, ácido aspártico, valina, leucina, ácido glutámico.

9. Procedimiento de fabricación de etanol a partir de una materia glucídica que es una materia amilácea, que comprende una etapa de fermentación en presencia de un complemento nutricional, y que comprende, después de una etapa de licuefacción y eventualmente una etapa de pre-sacarificación, una etapa de sacarificaciónfermentación en un medio de sacarificación-fermentación cuyo contenido en glucosa al inicio de la etapa de sacarificación-fermentación es como máximo igual al 95% del equivalente en glucosa que corresponde al almidón de dicha materia amilácea,

en el que dicho complemento nutricional es un complemento nutricional, para medio de fermentación alcohólica a partir de materias primas glucídicas, que comprende un principio activo, en forma bruta o extraída, procedente de la fermentación de un salvado de trigo con un moho seleccionado de entre las cepas de Aspergillus niger ATCC 201202, ATCC 76060, ATCC 76061, MUCL 28815, MUCL 28816, NRRL 3112 o de entre las cepas de Aspergillus orizae ATCC 22788 y ATCC 42149,

caracterizado porque se introduce el complemento nutricional en el medio de sacarificación-fermentación.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que dicho procedimiento no comprende ninguna etapa de pre

sacarificación y el contenido en glucosa al inicio de la etapa de sacarificación-fermentación es como máximo igual al 3% del equivalente en glucosa que corresponde al almidón de dicha materia amilácea.

11. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que el contenido en glucosa al inicio de la etapa de sacarificación

fermentación es como máximo igual al 3% del equivalente en glucosa que corresponde al almidón de dicha materia 10 amilácea.

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, siendo el complemento nutricional introducido en forma bruta, en el que la cantidad de dicho complemento nutricional es superior o igual a 4 kg de materia seca y/o inferior o igual a 60 kg de materia seca por tonelada de almidón.

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en el que dicho complemento nutricional constituye la principal fuente nutricional para la levadura del medio de sacarificación-fermentación y/o la principal fuente de ergosterol y/o la principal fuente de nitrógeno y/o aminoácidos y/o de azufre y/o de vitaminas.

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en el que la sacarificación-fermentación se realiza totalmente en ausencia de aportación de aire o de oxígeno.

15. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en el que la sacarificación-fermentación comprende una fase inicial aerobia. 25

16. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en el que la sacarificación-fermentación se lleva a cabo en las condiciones siguientes:

-temperatura: de 30ºC a 35ºC, 30

- pH: ajustado al inicio de la etapa de sacarificación-fermentación entre aproximadamente 3, 5 y aproximadamente 5,

-inóculo de levadura: aproximadamente 108 a aproximadamente 5·108 UFC de levadura por ml de medio de 35 sacarificación-fermentación,

- 20% a 35% de MS,

-tiempo de estancia: 20 horas a 72 horas. 40

17. Residuos procedentes de un procedimiento de fabricación de etanol según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 16, que comprenden más de 5 g de ergosterol por tonelada de materias secas de residuos.

18. Residuos según la reivindicación 17, que comprenden más del 40%, preferentemente más del 50% de proteínas 45 en bruto, en porcentajes en base a la materia seca.

19. Residuos según la reivindicación 17, que comprenden más del 50% de proteínas en bruto, en porcentaje en base a la materia seca.

20. Procedimiento de fabricación de levadura en aerobiosis en un pre-fermentador, caracterizado porque se añade en dicho prefermentador unas vinazas obtenidas durante la realización de un procedimiento de fabricación de etanol según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 16.

21. Procedimiento de fabricación de levadura según la reivindicación 20, en el que las vinazas añadidas son unas 55 vinazas clarificadas y/o unas vinazas concentradas.

22. Procedimiento de fabricación de etanol según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 16, en el que se utilizan, para la fermentación etanólica, unas levaduras obtenidas mediante un procedimiento de fabricación de levadura según la reivindicación 20 o 21, utilizando el procedimiento unas vinazas que proceden de dicho procedimiento de 60 fabricación de etanol.

23. Procedimiento de fabricación de etanol según la reivindicación 22, en el que dichas vinazas son unas vinazas clarificadas y/o unas vinazas concentradas.