用于低钠淀粉液化的热稳定植酸酶的制作方法

用于低钠淀粉液化的热稳定植酸酶
1.交叉引用
2.本技术要求于2020年4月20日提交的美国临时申请号63/012323的权益，并且通过引用以其全文并入。
技术领域
3.公开了一种通过用热稳定植酸酶补充液化来减少在低钠条件下进行的淀粉液化所需的热稳定α-淀粉酶的量的方法。


背景技术：

4.苛性碱冲洗条件通常用于清洁制备燃料乙醇的干磨碾磨设施中的液化罐和相关设备。冲洗溶液的很大一部分可以保留在罐中，并结合到随后的液化中。当氢氧化钠用于冲洗时，大量的钠可以添加到液化中。
5.已知热稳定的α-淀粉酶被钙离子和钠离子两者稳定。通过氢氧化钠冲洗引入液化罐的钠有助于这些酶在液化过程中的稳定性。因此，非苛性碱冲洗剂的使用在为α-淀粉酶提供稳定环境方面引入了挑战，需要使用增加量的酶。虽然可以在液化过程中添加钠，但这典型地将需要添加阴离子，可能对下游加工产生不利影响。
6.需要抵消由于使用非苛性碱冲洗溶液而导致的α-淀粉酶稳定性的降低。


技术实现要素：

7.公开了一种通过用热稳定植酸酶补充液化来减少在低钠条件下的淀粉液化所需的热稳定α-淀粉酶的量的方法。本发明的组合物和方法的方面和实施例总结在以下分别编号的段落中：
8.1.在一方面，在一种使用酸和/或过酸代替氢氧化钠冲洗干磨乙醇设施内表面的方法中，提供了一项改进，其包括在液化过程中添加一定量的热稳定植酸酶以足以抵消液化过程中存在的钠的减少量所需要的α-淀粉酶量的增加。
9.2.在相关方面，在一种使用酸和/或过酸冲洗干磨乙醇设施内表面的方法中，提供了一项改进，其包括向淀粉液化中添加一定量的热稳定植酸酶以足以抵消在使用苛性氢氧化钠冲洗的设施中，在其他方面相同的淀粉液化中，与所述热稳定α-淀粉酶稳定性相比，所述热稳定α-淀粉酶稳定性的降低。
10.3.在段落1或2所述的方法的一些实施例中，所述酸和/或过酸选自由以下组成的组：磷酸、甲酸、乙酸、辛酸、过氧乙酸、过氧辛酸及其组合。
11.4.在段落1-3中任一项所述的方法的一些实施例中，所述热稳定植酸酶衍生自选自由以下组成的组的生物体：布丘氏菌属物种(buttiauxella sp.)、柠檬酸杆菌属物种(citrobacter sp)、埃希氏杆菌属物种(escherichia sp.)、隔孢伏革菌属物种(peniophora sp.)或肥杆菌属物种(obesumbacterium sp)。
12.5.在段落1-3中任一项所述的方法的一些实施例中，所述热稳定植酸酶是
phy或
13.6.在段落1-5中任一项所述的方法的一些实施例中，所述热稳定α-淀粉酶衍生自选自由以下组成的组的生物体：嗜热脂肪芽孢杆菌(bacillus stearothermophilus)、地衣芽孢杆菌(b.licheniformis)、解淀粉芽孢杆菌(b.amyloliquifaciens)、噬纤维菌属物种(cytophaga sp.)或衍生自其杂交分子。
14.7.在段落1-5中任一项所述的方法的一些实施例中，所述热稳定α-淀粉酶是-aa、-alpha、-ethyl、-fred、-xtra知-rsl、clarase
tm l、gzyme
tm 997、gc356、termamyl
tm 120-l、termamyl
tm lc、termamyl
tm sc、termamyl
tm supra、liquozyme
tm x、sant
m super、和fuelzyme
tm lf。
15.8.在段落1-7中任一项所述的方法的一些实施例中，液化是在蛋白酶的存在下进行的。
16.9.在段落1-7中任一项所述的方法的一些实施例中，液化是在或amp的存在下进行的。
17.从以下说明书和所附的实例中，本发明的组合物和方法的这些及其他方面和实施例将是清楚的。
具体实施方式
18.1.定义和缩写
19.根据这一详细说明，以下缩写和定义适用。应当注意单数形式“一个/一种(a/an)”和“该(the)”包括复数个指示物，除非上下文中另有清楚地指示。因此，例如提及“酶”包括多个此类酶，并且提及“该酶”包括提及一种或多种酶以及本领域普通技术人员已知的其等同物，等等。
20.将本文件组织成若干部分以便于阅读；然而，读者将领会的是，在一个部分中进行的陈述可能适用于其他部分。以这种方式，用于本公开的不同部分的标题不应被解释为限制。
21.除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本领域普通技术人员通常所理解的相同的含义。为了清楚起见，以下术语定义如下。
22.1.1.缩写和首字母缩略词
23.除非另外说明，以下缩写/首字母缩略词具有以下含义：[将删除不需要的内容]
[0024]
℃
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
摄氏度
[0025]
dh2o或di
ꢀꢀ
去离子水
[0026]
g或gm
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
克
[0027]
hr
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
小时
[0028]
kg
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
千克
[0029]mꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
摩尔的
[0030]
mg
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
毫克
[0031]
min(s)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
分钟
[0032]
ml和ml
ꢀꢀꢀꢀꢀ
毫升
[0033]
mm
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
毫米
[0034]
mm
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
毫摩尔的
[0035]
mw
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
分子量
[0036]
sec
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
秒
[0037]uꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
单位
[0038]
v/v
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
体积/体积
[0039]
w/v
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
重量/体积
[0040]
w/w
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
重量/重量
[0041]
wt％
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
重量百分比
[0042]
1.2.定义
[0043]
如本文所使用的，术语“淀粉”是指由植物的复合多糖碳水化物组成的任何材料，所述复合多糖碳水化物由具有式(c6h
10
o5)
x
(其中x可以是任何数目)的直链淀粉和/或支链淀粉构成。特别地，术语是指任何基于植物的材料，包括但不限于谷物、草、块茎、和根，并且更具体地是小麦、大麦、玉米、黑麦、水稻、高粱、豆类、木薯、粟、马铃薯、甘薯、和树薯。从其他植物成分中纯化出复合多糖碳水化合物后，它被称为“精制淀粉”。
[0044]
如本文所使用的，术语“植酸酶”是指能够催化植酸盐(植酸)水解为肌醇和磷酸盐或水解为肌醇的单-、二-、三-、四-和/或五-磷酸盐以及无机磷酸盐的蛋白质。植酸酶具有酶委员会ec编号3.1.3.8和3.1.3.26。
[0045]
如本文所使用的，术语“α-淀粉酶”是指除其他事项之外，能够催化淀粉的降解的酶。α-淀粉酶是裂解淀粉中α-d-(1
→
4)o-糖苷键的水解酶。通常，α-淀粉酶(ec 3.2.1.1；α-d-(1
→
4)-葡聚糖葡聚糖水解酶)被定义为内切作用的酶，其以随机方式裂解淀粉分子内的α-d-(1
→
4)o-糖苷键，产生含有三个或更多个(1-4)-α-连接的d-葡萄糖单元的多糖。
[0046]
关于酶的术语“热稳定的”和“热稳定性”是指酶在暴露于升高的温度后保持活性的能力。酶(如淀粉酶)的热稳定性通过以分钟、小时或天给出的其半衰期(t
1/2
)来测量，在此期间酶活性的一半在限定条件下丧失。半衰期可以通过测量暴露于(即，受挑战于)升高的温度后的残余α-淀粉酶活性来计算。
[0047]
术语“比活性”是指在特定条件下每单位时间通过酶或酶制剂可转化为产物的底物的摩尔数。比活性通常表示为单元(u)/mg蛋白质。
[0048]
2.用于低钠淀粉液化的热稳定植酸酶
[0049]
干磨乙醇研磨机经常使用苛性碱溶液冲洗罐和设备。当用氢氧化钠冲洗液化罐时，一定量的冲洗溶液残留在罐中，并为随后的液化提供钠。用于淀粉液化的热稳定α-淀粉酶由冲洗溶液提供的钠来稳定。
[0050]
作为苛性碱溶液如氢氧化钠的替代物，一些干磨乙醇研磨机使用酸和过酸，如磷酸、甲酸、乙酸、辛酸、过氧乙酸、过氧辛酸及其组合。虽然这些冲洗溶液可能提供一些优于苛性碱的优点，但它们通常不提供钠来液化，这可能意味着需要额外的α-淀粉酶来实现相同程度的淀粉液化。
[0051]
本发明的方法通过向液化中添加热稳定植酸酶解决了在减少钠条件下α-淀粉酶稳定性降低的问题。已知植酸酶水解植酸，植酸是α-淀粉酶的抑制剂。因此，已知植酸酶活性间接增加了α-淀粉酶的活性。然而，迄今为止还不知道植酸酶能抵消在低钠条件下进行
液化时α-淀粉酶稳定性的损失。
[0052]
可以将热稳定植酸酶在添加热稳定α-淀粉酶之前、添加α-淀粉酶的同时或添加α-淀粉酶后不久添加到液化中。优选地，植酸酶以多酶组合物的形式与α-淀粉酶同时添加。此种产品的可商购实例是-rsl，其含有工程化的芽孢杆菌α-淀粉酶和工程化的巴氏杆菌植酸酶。
[0053]
在一些实施例中，其他热稳定酶被添加到液化中，包括蛋白酶。
[0054]
3.用于低钠液化的酶
[0055]
用于低钠液化的可商购α-淀粉酶包括但不限于热稳定α-淀粉酶，其先前已被描述用于湿磨和干磨碾磨。此类酶包括细菌酶，如-aa、-alpha、-ethyl、-fred、-xtra知-rsl、clarase
tm l、gzyme
tm 997和gc356(杜邦公司(dupont))、termamyl
tm 120-l、termamyl
tm lc和termamyl
tm sc和supra、liquozyme
tm x、san
tm super、和(诺维信公司(novozymes a/s))和fuelzyme
tm lf(戴文公司(diversa))。在一些实施例中，热稳定α-淀粉酶将衍生自嗜热脂肪芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、噬纤维菌属物种，或衍生自基于这些酶或其他酶中的一种或多种的杂交分子。可商购的热稳定真菌淀粉酶包括来自白曲霉(aspergillus kawachii)的(杜邦公司)。
[0056]
可商购的热稳定植酸酶包括phy(杜邦公司)和(诺维信公司)。在一些实施例中，热稳定植酸酶将衍生自生物体，如布丘氏菌属物种、柠檬酸杆菌属物种、埃希氏杆菌属物种、隔孢伏革菌属物种或肥杆菌属物种。
[0057]
可商购的热稳定蛋白酶包括(杜邦公司)和amp(诺维信公司)。在一些实施例中，热稳定蛋白酶将衍生自生物体，如嗜热双岐菌属物种(thermobifida sp.)、拟诺卡氏菌属物种(nocardiopsis sp.)、嗜热球菌属物种(thermococcus sp.)、链霉菌属物种(streptomyces sp.)或火球菌属物种(pyrococcus sp.)。典型的热稳定蛋白酶是嗜热菌蛋白酶，通过革兰氏阳性细菌嗜热溶蛋白芽孢杆菌(bacillus thermoproteolyticus)生产的中性金属蛋白酶。
[0058]
出于所有目的，本文引用的所有参考文献均通过引用以其全文并入本文。