C5およびC6オリゴ糖を含む組成物

申请号 JP2014550308 申请日 2012-12-03 公开(公告)号 JP2015503559A 公开(公告)日 2015-02-02
申请人 レンマティックス,インコーポレイテッドRenmatix,Inc.; 发明人 クレイ フロイド,ダニエル; クレイ フロイド,ダニエル; エル. カダム,キラン; エル. カダム,キラン; キラムビ,シュリニヴァ;
摘要 様々な重合度のC5およびC6サッカリド、および硫黄、窒素もしくは金属を含有する化合物など低レベルの不要な不純物を含む組成物が開示される。【選択図】図1
权利要求
  • 少なくとも1種類の水溶性C6オリゴ糖加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C6単糖加水分解産物;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して合計で約5250重量ppm未満の元素;
    を含む組成物において、
    前記元素が、Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、P、Pb、S、Sb、Se、Si、Sn、Sr、Ti、Tl、V、およびZnであることを特徴とする、組成物。
  • 請求項1に記載の組成物において、
    前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物が、重合度約2〜約15を有するC6オリゴ糖を含むことを特徴とする、組成物。
  • 請求項1に記載の組成物において、
    前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物が、重合度約2〜約13を有するC6オリゴ糖を含むことを特徴とする、組成物。
  • 請求項1に記載の組成物において、
    前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物が、重合度約2〜約10を有するC6オリゴ糖を含むことを特徴とする、組成物。
  • 請求項1に記載の組成物において、
    前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物が、重合度約2〜約6を有するC6オリゴ糖を含むことを特徴とする、組成物。
  • 請求項1に記載の組成物において、
    少なくとも1種類の水溶性C6単糖加水分解産物をさらに含むことを特徴とする、組成物。
  • 請求項6に記載の組成物において、
    前記水溶性C6単糖加水分解産物が、グルコース、ガラクトース、マンノース、フルクトース、またはその混合物であることを特徴とする、組成物。
  • 請求項1に記載の組成物において、
    前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量と、前記元素との比が、約45:1を超えることを特徴とする、組成物。
  • 請求項1に記載の組成物において、
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して、さらに約10重量ppm未満のアルミニウムを含むことを特徴とする、組成物。
  • 請求項1に記載の組成物において、
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して、さらに約3000重量ppm未満のカルシウムを含むことを特徴とする、組成物。
  • 請求項1に記載の組成物において、
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して、さらに約350重量ppm未満の鉄を含むことを特徴とする、組成物。
  • 請求項1に記載の組成物において、
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して、さらに約1000重量ppm未満の硫黄を含むことを特徴とする、組成物。
  • 請求項1に記載の組成物において、
    前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物が、超臨界、亜臨界、または近臨界流体抽出、またはその組み合わせを用いてリグノセルロース系バイオマスから処理されることを特徴とする、組成物。
  • 請求項1に記載の組成物において、
    前記元素のレベルが、誘導結合プラズマ発光分析によって測定されることを特徴とする、組成物。
  • 請求項1に記載の組成物において、
    水溶性C6サッカリドの全重量の1kg当たりに約1500mg未満の窒素をさらに含むことを特徴とする、組成物。
  • 請求項1に記載の組成物において、
    前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物および前記水溶性C6単糖加水分解産物中に存在する、水素と窒素の総質量と、炭素の質量との重量比が、約0.14未満であることを特徴とする、組成物。
  • 少なくとも1種類の水溶性C6オリゴ糖加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C6単糖加水分解産物;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約10重量ppm未満のアルミニウム;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約3000重量ppm未満のカルシウム;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約350重量ppm未満の鉄;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約1000重量ppm未満の硫黄;
    を含むことを特徴とする、組成物。
  • 請求項17に記載の組成物において、
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して合計で約5250重量ppm未満の元素;
    をさらに含み、
    前記元素が、Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、P、Pb、S、Sb、Se、Si、Sn、Sr、Ti、Tl、V、およびZnであることを特徴とする、組成物。
  • 少なくとも1種類の水溶性C6オリゴ糖加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C6単糖加水分解産物;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約10重量ppm未満のアルミニウム;
    を含むことを特徴とする、組成物。
  • 請求項19に記載の組成物において、
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して合計で約5250重量ppm未満の元素;
    をさらに含み、
    前記元素が、Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、P、Pb、S、Sb、Se、Si、Sn、Sr、Ti、Tl、V、およびZnであることを特徴とする、組成物。
  • 少なくとも1種類の水溶性C6オリゴ糖加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C6単糖加水分解産物;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約3000重量ppm未満のカルシウム;
    を含むことを特徴とする、組成物。
  • 請求項21に記載の組成物において、
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して合計で約5250重量ppm未満の元素;
    をさらに含み、
    前記元素が、Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、P、Pb、S、Sb、Se、Si、Sn、Sr、Ti、Tl、V、およびZnであることを特徴とする、組成物。
  • 少なくとも1種類の水溶性C6オリゴ糖加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C6単糖加水分解産物;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約350重量ppm未満の鉄;
    を含むことを特徴とする、組成物。
  • 請求項23に記載の組成物において、
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して合計で約5250重量ppm未満の元素;;
    をさらに含み、
    前記元素が、Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、P、Pb、S、Sb、Se、Si、Sn、Sr、Ti、Tl、V、およびZnであることを特徴とする、組成物。
  • 少なくとも1種類の水溶性C6オリゴ糖加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C6単糖加水分解産物;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約1000重量ppm未満の硫黄;
    を含むことを特徴とする、組成物。
  • 請求項25に記載の組成物において、
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して合計で約5250重量ppm未満の元素;
    をさらに含み、
    前記元素が、Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、P、Pb、S、Sb、Se、Si、Sn、Sr、Ti、Tl、V、およびZnであることを特徴とする、組成物。
  • 請求項1、17、19、21、23、または25に記載の組成物において、
    前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物が:
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して、約10〜約25重量%のC6二糖と;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して、約10〜約25重量%のC6三糖と;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して、約10〜約25重量%のC6四糖と;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して、約10〜約25重量%のC6五糖と;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して、約10〜約50重量%の少なくとも約6の重合度を有するC6サッカリドと;
    を含むことを特徴とする、組成物。
  • 請求項27に記載の組成物において、
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して、さらに約7.5〜約20重量%のC6単糖を含むことを特徴とする、組成物。
  • 前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して、約10〜約25重量%のC6二糖と;
    前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して、約10〜約25重量%のC6三糖と;
    前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して、約10〜約25重量%のC6四糖と;
    前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して、約10〜約25重量%のC6五糖と;
    前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して、約10〜約50重量%の少なくとも約6の重合度を有するC6サッカリドと;
    含むことを特徴とする、組成物。
  • 請求項29に記載の組成物において、
    前記C6二糖が、前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して約10〜約20重量%のレベルで存在することを特徴とする、組成物。
  • 請求項29に記載の組成物において、
    前記C6三糖が、前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して約10〜約20重量%のレベルで存在することを特徴とする、組成物。
  • 請求項29に記載の組成物において、
    前記C6四糖が、前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して約10〜約20重量%のレベルで存在することを特徴とする、組成物。
  • 請求項29に記載の組成物において、
    前記C6五糖が、前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して約10〜約20重量%のレベルで存在することを特徴とする、組成物。
  • 請求項29に記載の組成物において、
    少なくとも約6の重合度を有する前記C6サッカリドが、前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して約10〜約20重量%のレベルで存在することを特徴とする、組成物。
  • 請求項29に記載の組成物において、
    前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して、さらに約5〜約20重量%のC6単糖を含むことを特徴とする、組成物。
  • 請求項29に記載の組成物において、
    水をさらに含むことを特徴とする、組成物。
  • 前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して、約80〜約95重量%の水溶性C6オリゴ糖を含み;
    前記水溶性C6オリゴ糖が、重合度約2〜約15を有することを特徴とする、組成物。
  • 請求項37に記載の組成物において、
    前記水溶性C6オリゴ糖が、前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して約80〜約92.5重量%のレベルで存在することを特徴とする、組成物。
  • 請求項37に記載の組成物において、
    前記水溶性C6オリゴ糖が、重合度約2〜約6を有することを特徴とする、組成物。
  • 請求項37に記載の組成物において、
    前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して、さらに約5〜約20重量%のC6単糖を含むことを特徴とする、組成物。
  • 請求項37に記載の組成物において、
    水をさらに含むことを特徴とする、組成物。
  • 说明书全文

    関連出願の相互参照 本出願は、その開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、
    2011年12月30日出願の米国特許出願第61/581,890号明細書;
    2011年12月30日出願の米国特許出願第61/581,878号明細書;
    2011年12月30日出願の米国特許出願第61/581,907号明細書;
    2011年12月30日出願の米国特許出願第61/581,922号明細書;
    2012年10月11日出願の米国特許出願第13/649,343号明細書;
    2012年10月11日出願の米国特許出願第13/649,294号明細書;
    2012年10月11日出願の米国特許出願第13/649,395号明細書;
    2012年10月11日出願の米国特許出願第13/649,437号明細書;
    の利益を主張する。

    本発明は概して、様々な重合度のC5およびC6サッカリドを含み、かつ/または硫黄、窒素、または金属を含有する化合物など、最大レベルの不要な不純物を含有する組成物、特に、超臨界、亜臨界、および/または近臨界流体抽を用いてリグノセルロース系バイオマスから処理される組成物に関する。

    様々な発酵性糖の液体ストリームへとリグノセルロース系バイオマスを変換するプロセスが多く存在する。 特定の好ましいプロセスは、超臨界(SCW)または加圧熱水(HCW)技術に基づき、高い処理量、混合供給原料の使用、糖の分離、および濃酸、生物培養物、および酵素の回避などのいくつかの利点を提供する。 加圧熱水を使用するプロセスは、2つの別々の作業:予備処理およびセルロース加水分解を有し得る。 予備処理プロセスでは、リグノセルロース系バイオマスのヘミセルロース成分を加水分解し、セルロース加水分解(CH)プロセスでは、その名の通りセルロース繊維を加水分解する。 得られた5炭素(C5)および6炭素(C6)糖のストリームが別々に回収される。 主にリグニンからなる残存する固形物は好ましくは、濾過などによって回収され、燃料として使用して、そのプロセス自体に、または他のプロセスのための熱エネルギーを提供することができる。

    その多くの用途の中で、糖を栄養源とする酵母または細菌を使用した発酵によって、糖ストリームをエタノールへと変換してもよい。 糖が消費されると、エタノールと二酸化炭素が生成される。

    本発明は、これらの組成物、ならびに他の重要な目的に関する。

    一実施形態において、本発明は:
    少なくとも1種類の水溶性C6オリゴ糖加水分解産物、特に亜臨界または近臨界流体抽出を用いてリグノセルロース系バイオマスから処理されるその加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C6単糖加水分解産物;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して合計で約5250重量ppm未満の元素;
    を含む組成物に関し、
    前記元素は、Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、P、Pb、S、Sb、Se、Si、Sn、Sr、Ti、Tl、V、およびZnである。

    他の実施形態において、本発明は:
    少なくとも1種類の水溶性C6オリゴ糖加水分解産物、特に亜臨界または近臨界流体抽出を用いてリグノセルロース系バイオマスから処理されるその加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C6単糖加水分解産物;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約10重量ppm未満のアルミニウム;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約3000重量ppm未満のカルシウム;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約350重量ppm未満の鉄;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約1000重量ppm未満の硫黄;
    を含む組成物に関する。

    他の実施形態において、本発明は:
    少なくとも1種類の水溶性C6オリゴ糖加水分解産物、特に亜臨界または近臨界流体抽出を用いてリグノセルロース系バイオマスから処理されるその加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C6単糖加水分解産物;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約10重量ppm未満のアルミニウム;
    を含む組成物に関する。

    更なる実施形態において、本発明は:
    少なくとも1種類の水溶性C6オリゴ糖加水分解産物、特に亜臨界または近臨界流体抽出を用いてリグノセルロース系バイオマスから処理されるその加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C6単糖加水分解産物;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約3000重量ppm未満のカルシウム;
    を含む組成物に関する。

    さらに他の実施形態において、本発明は:
    少なくとも1種類の水溶性C6オリゴ糖加水分解産物、特に亜臨界または近臨界流体抽出を用いてリグノセルロース系バイオマスから処理されるその加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C6単糖加水分解産物;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約350重量ppm未満の鉄;
    を含む組成物に関する。

    他の実施形態において、本発明は:
    少なくとも1種類の水溶性C6オリゴ糖加水分解産物、特に亜臨界または近臨界流体抽出を用いてリグノセルロース系バイオマスから処理されるその加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C6単糖加水分解産物;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約1000重量ppm未満の硫黄;
    を含む組成物に関する。

    さらに他の実施形態において、本発明は:
    前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して約10〜約25重量%のC6二糖
    前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して約10〜約25重量%のC6三糖;
    前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して約10〜約25重量%のC6四糖;
    前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して約10〜約25重量%のC6五糖;
    前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して、約10〜約50重量%の少なくとも約6の重合度を有するC6サッカリド;
    含む組成物に関する。

    更なる実施形態において、本発明は:
    前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して約80〜約95重量%の水溶性C6オリゴ糖;
    を含む組成物に関し、
    前記水溶性C6オリゴ糖は、重合度約2〜約15を有する。

    他の実施形態において、本発明は:
    少なくとも1種類の水溶性C5オリゴ糖加水分解産物、特に亜臨界または近臨界流体抽出を用いてリグノセルロース系バイオマスから処理されるその加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C5単糖加水分解産物;
    前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して合計で約3700重量ppm未満の元素;
    を含む組成物に関し、
    前記元素は、Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、P、Pb、S、Sb、Se、Si、Sn、Sr、Ti、Tl、V、およびZnである。

    一実施形態において、本発明は:
    少なくとも1種類の水溶性C5オリゴ糖加水分解産物、特に亜臨界または近臨界流体抽出を用いてリグノセルロース系バイオマスから処理されるその加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C5単糖加水分解産物;
    前記組成物におけるC5サッカリド加水分解産物の全重量に対して約10重量ppm未満のアルミニウム;
    前記組成物におけるC5サッカリド加水分解産物の全重量に対して約2300重量ppm未満のカルシウム;
    前記組成物におけるC5サッカリド加水分解産物の全重量に対して約50重量ppm未満の鉄;
    前記組成物におけるC5サッカリド加水分解産物の全重量に対して約150重量ppm未満の硫黄;
    を含む組成物に関する。

    更なる実施形態において、本発明は:
    少なくとも1種類の水溶性C5オリゴ糖加水分解産物、特に亜臨界または近臨界流体抽出を用いてリグノセルロース系バイオマスから処理されるその加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C5単糖加水分解産物;
    前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して約10ppm未満のアルミニウム;
    を含む組成物に関する。

    更なる実施形態において、本発明は:
    少なくとも1種類の水溶性C5オリゴ糖加水分解産物、特に亜臨界または近臨界流体抽出を用いてリグノセルロース系バイオマスから処理されるそれらの加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C5単糖加水分解産物;
    前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して約2300重量ppm未満のカルシウム;
    を含む組成物に関する。

    他の実施形態において、本発明は:
    少なくとも1種類の水溶性C5オリゴ糖加水分解産物、特に亜臨界または近臨界流体抽出を用いてリグノセルロース系バイオマスから処理されるその加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C5単糖加水分解産物;
    前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して約50重量ppm未満の鉄;
    を含む組成物に関する。

    さらに他の実施形態において、本発明は:
    少なくとも1種類の水溶性C5オリゴ糖加水分解産物、特に亜臨界または近臨界流体抽出を用いてリグノセルロース系バイオマスから処理されるその加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C5単糖加水分解産物;
    前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して約150重量ppm未満の硫黄;
    を含む組成物に関する。

    特定の実施形態において、本発明は、平均重合度約2〜約15、好ましくは約2〜約10、さらに好ましくは約2〜約6を有する第1水溶性C6サッカリドを、前記第1水溶性C6サッカリドの前記平均重合度よりも低い平均重合度を有する第2水溶性C6サッカリドへと酵素的に加水分解するのに必要な酵素のレベルを低減する方法であって:
    前記第1水溶性C6サッカリドと、前記組成物における水溶性C6サッカリド加水分解産物の全重量に対して合計で約5250ppm未満の元素と、を含む加水分解産物を提供する工程を含み、
    前記元素が、Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、P、Pb、S、Sb、Se、Si、Sn、Sr、Ti、Tl、V、およびZnである、方法に関する。

    特定の実施形態において、本発明は、平均重合度約2〜約28、好ましくは約2〜約15、さらに好ましくは約2〜約13、またさらに好ましくは約2〜約6を有する第1水溶性C5サッカリドを、前記第1水溶性C5サッカリドの前記平均重合よりも低い平均重合度を有する第2水溶性C5サッカリドへと酵素的に加水分解するのに必要な酵素のレベルを低減する方法であって:
    前記第1水溶性C5サッカリドと、前記組成物における水溶性C5サッカリド加水分解産物の全重量に対して合計で約3700ppm未満の元素と、を含む加水分解産物を提供する工程を含み、
    前記元素が、Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、P、Pb、S、Sb、Se、Si、Sn、Sr、Ti、Tl、V、およびZnである、方法に関する。

    本発明の更なる理解を提供するために包含され、かつ本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を例証し、明細書と共に本発明の原理を説明するのに役立つ。

    図1Aは、本発明の一実施形態のC6オリゴ糖組成物の、電気化学検出器を備えたDIONEX高圧液体クロマトグラフィー装置からのスキャンである。

    図1Bは、本発明の一実施形態のC6オリゴ糖組成物の、電気化学検出器を備えたDIONEX高圧液体クロマトグラフィー装置からのスキャンである。

    図2Aは、本発明の一実施形態のC5オリゴ糖組成物の、電気化学検出器を備えたDIONEX高圧液体クロマトグラフィー装置からのスキャンである。

    図2Bは、本発明の一実施形態のC5オリゴ糖組成物の、電気化学検出器を備えたDIONEX高圧液体クロマトグラフィー装置からのスキャンである。

    上記および開示内容全体を通して用いられる、以下の用語は、別段の指定がない限り、以下の意味を有すると理解されるべきである。

    本明細書で使用される、単数形「1つ(a)」、「1種類(an)」および「その(the)」は、文脈で特にはっきりと示されていない限り、複数形を包含する。

    本発明は様々な形態で具体化することができるが、本発明の開示内容が本発明の例証としてみなされ、かつ例証される特定の実施形態に本発明を限定することを意図するものではないという理解のために、いくつかの実施形態の以下の説明がなされている。 表題は単に便宜上提供されており、本発明を限定するものと解釈すべきではない。 いずれかの表題の下に説明される実施形態は、他の表題の下で説明される実施形態と組み合わせてもよい。

    特に明確に指定されていない限り、本出願で指定される様々な定量的値の数値の使用は、指定の範囲内の最小値および最大値の前にあたかも「約」という単語がつけられているかのごとく、近似値として述べられる。 このように、指定値のわずかなバリエーションを用いて、指定値と実質的に同じ結果を達成することができる。 また、範囲の開示は、記載の最小値と最大値の間のすべての値を含む連続的範囲として、ならびにかかる値によって形成されるあらゆる範囲として意図される。 記載の数値を他の記載の数値へと割ることによって形成される、いずれかの比およびすべての比(およびかかるいずれかの比の範囲)も、本明細書に開示される。 したがって、当業者は、多くのかかる比、範囲、および比の範囲が、本明細書に示される数値から明らかに誘導することができ、すべての場合において、かかる比、範囲、および比の範囲が本発明の種々の実施形態を表すことを理解されよう。

    本明細書で使用される、「実質的に含有しない」というフレーズは、その成分を含有する組成物の全重量に対して、成分を約1重量%以下、好ましくは約0.5重量%未満、さらに好ましくは約0.1重量%未満有することを意味する。

    超臨界流体は、その臨界温度を超える温度にて、かつその臨界圧を超える圧力にて流体である。 超臨界流体は、液体および蒸気(気体)相が互いに平衡状態で存在し得る、最高温度および圧力のポイントである、その「臨界点」にて、またはそれを超えて存在する。 臨界圧力および臨界温度を超えると、液相と気相の境界がなくなる。 超臨界流体は、液体の溶媒特性と同時に、ほぼ気体の透過特性を有する。 したがって、超臨界流体抽出は、高い透過性および良好な溶媒和の利点を有する。

    報告される臨界温度および圧力は:純水に関して、臨界温度約374.2℃、および臨界圧力約221バール;二酸化炭素に関して、臨界温度約31℃および臨界圧力約72.9気圧(約1072psig)を含む。 近臨界水は、約300℃以上および水の臨界温度未満(374.2℃)の温度、およびすべての流体が液相中に確実に存在するのに十分に高い圧力を有する。 亜臨界水は、約300℃未満の温度およびすべての流体が液相中に確実に存在するのに十分に高い圧力を有する。 亜臨界水温度は、約250℃を超え、かつ約300℃未満であってもよく、多くの場合には、亜臨界水は、約250℃〜約280℃の温度を有する。 「加圧熱水」という用語は本明細書において、その臨界状態にある、またはその臨界状態を超える状態にある、または本明細書において近臨界または亜臨界として定義される、または亜臨界未満であるが約50℃を超える他の温度(好ましくは、少なくとも約100℃)および水が液体状態であるような圧力での、水に対して同義で使用される。

    本明細書で使用される、超臨界である「流体」(例えば、超臨界水、超臨界CO 等)は、所定の温度および圧力条件下で純粋な形で存在する場合に超臨界であると考えられる流体を意味する。 例えば、「超臨界水」は、水が純水であろうと、混合物(例えば、水とエタノール、水とCO 等)として存在しようと、少なくとも約374.2℃の温度および少なくとも約221バールの圧力で存在する水を意味する。 したがって、例えば、「亜臨界水と超臨界二酸化炭素との混合物」は、超臨界相が水を含有するかどうかにかかわらず、かつ水相が二酸化炭素を含有するかどうかにかかわらず、二酸化炭素の臨界点を超えるが、水の臨界点未満の温度および圧力での、水と二酸化炭素の混合物を意味する。 例えば、亜臨界水と超臨界CO の混合物は、約250℃〜約280℃の温度と少なくとも約225バールの圧力を有し得る。

    本明細書で使用される、「リグノセルロース系バイオマスまたはその構成部分」とは、様々な資源からのセルロース、ヘミセルロース、およびリグニンを含有する植物バイオマス、限定されないが、(1)農業残留物(トウモロコシの茎およびサトウキビバガス)、(2)専用エネルギー作物、(3)木の残留物(堅木、軟木、製材工場および製紙工場の廃材など)、および(4)地方自治体廃棄物、およびその構成部分、限定されないが、リグノセルロースバイオマス自体、リグニン、C サッカリド(セルロース、セロビオース、C オリゴ糖、C 単糖など)、C サッカリド(ヘミセルロース、C オリゴ糖、およびC 単糖など)、およびその混合物を意味する。

    本明細書で使用される、「灰」とは、試料を燃焼した後に残り、かつ主に金属酸化物からなる非水性残留物を意味する。 灰含有率は、ASTM標準法No. E1755−01「Method for the Determination of Ash in Biomass」に準拠して測定され得る。 この試験法は、550〜600℃で乾燥酸化した後に残る残留物のパーセンテージとして表される灰の決定を含む。 すべての結果が、試料の105℃オーブン乾燥重量に対して報告される。 その全体がどちらも参照により本明細書に組み込まれる、http://www. nrel. gov/biomass/pdfs/42622. pdfおよびhttp://www. astm. org/Standards/ E1755. htmも参照されたい。

    本明細書で使用される、「重合度」とは、高分子またはポリマーまたはオリゴマー分子におけるモノマー単位の数、例えば同一ではないモノマー単位(異なるモノマー残基を有するオリゴマーなどにおける)の数を意味する。 本発明の組成物における様々なサッカリドの重合度(DP)は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)、高圧液体クロマトグラフィー(HPLC)、例えば電気化学検出器を備えたDIONEX、マトリックス支援レーザー脱離/イオン化飛行時間型(MALDI−TOF)質量分析、または他の従来の分子量決定法を用いて測定される。

    C6サッカリド したがって、一実施形態において、本発明は、C6サッカリドを含む組成物に関する。 特定の実施形態において、組成物は:
    少なくとも1種類の水溶性C6オリゴ糖加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C6単糖加水分解産物;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して合計で約5250重量ppm未満の元素;
    を含み、
    前記元素は、Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、P、Pb、S、Sb、Se、Si、Sn、Sr、Ti、Tl、V、およびZnである。 特定の実施形態において、元素は、前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して合計で約5100重量ppm未満のレベルで存在する。

    他の実施形態において、本発明は:
    少なくとも1種類の水溶性C6オリゴ糖加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C6単糖加水分解産物;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約10重量ppm未満のアルミニウム;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約3000重量ppm未満のカルシウム;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約350重量ppm未満の鉄;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約1000重量ppm未満の硫黄;
    を含む組成物に関する。 特定の好ましい実施形態において、かかる組成物はさらに:
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して合計で約5250重量ppm未満の元素;
    を含み、
    前記元素は、Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、P、Pb、S、Sb、Se、Si、Sn、Sr、Ti、Tl、V、およびZnである。

    他の実施形態において、本発明は:
    少なくとも1種類の水溶性C6オリゴ糖加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C6単糖加水分解産物;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約10重量ppm未満のアルミニウム;
    を含む組成物に関する。 特定の好ましい実施形態において、かかる組成物はさらに:
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して合計で約5250重量ppm未満の元素;
    を含み、
    前記元素は、Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、P、Pb、S、Sb、Se、Si、Sn、Sr、Ti、Tl、V、およびZnである。

    更なる実施形態において、本発明は:
    少なくとも1種類の水溶性C6オリゴ糖加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C6単糖加水分解産物;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約3000重量ppm未満のカルシウム;
    を含む組成物に関する。 特定の好ましい実施形態において、かかる組成物はさらに:
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して合計で約5250重量ppm未満の元素;
    を含み、
    前記元素は、Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、P、Pb、S、Sb、Se、Si、Sn、Sr、Ti、Tl、V、およびZnである。

    さらに他の実施形態において、本発明は:
    少なくとも1種類の水溶性C6オリゴ糖加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C6単糖加水分解産物;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約350重量ppm未満の鉄;
    を含む組成物に関する。 特定の好ましい実施形態において、かかる組成物はさらに:
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して合計で約5250重量ppm未満の元素;
    を含み、
    前記元素は、Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、P、Pb、S、Sb、Se、Si、Sn、Sr、Ti、Tl、V、およびZnである。

    他の実施形態において、本発明は:
    少なくとも1種類の水溶性C6オリゴ糖加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C6単糖加水分解産物;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約1000重量ppm未満の硫黄;
    を含む組成物に関する。 特定の好ましい実施形態において、かかる組成物はさらに:
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して合計で約5250重量ppm未満の元素;
    を含み、
    前記元素は、Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、P、Pb、S、Sb、Se、Si、Sn、Sr、Ti、Tl、V、およびZnである。

    特定の実施形態において、水溶性C6オリゴ糖加水分解産物は、重合度約2〜約15を有する。 他の実施形態において、水溶性C6オリゴ糖加水分解産物は、重合度約2〜約13を有する。 他の実施形態において、水溶性C6オリゴ糖加水分解産物は、重合度約2〜約10を有する。 他の実施形態において、水溶性C6オリゴ糖加水分解産物は、重合度約2〜約6を有する。

    特定の実施形態において、組成物はさらに、少なくとも1種類の水溶性C6単糖加水分解産物を含む。

    特定の実施形態において、水溶性C6単糖加水分解産物は、グルコース、ガラクトース、マンノース、フルクトース、またはその混合物である。

    特定の実施形態において、組成物はさらに、前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約10重量ppm未満のアルミニウム、好ましくは前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約5重量ppm未満のアルミニウムを含む。

    特定の実施形態において、組成物はさらに、前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約3000重量ppm未満のカルシウム、好ましくは前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約2950重量ppm未満のカルシウムを含む。

    特定の実施形態において、組成物はさらに、前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約350重量ppm未満の鉄、好ましくは前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約325重量ppm未満の鉄を含む。

    特定の実施形態において、組成物はさらに、前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約1000重量ppm未満の硫黄、好ましくは前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約975重量ppm未満の硫黄を含む。

    特定の実施形態において、前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産の全重量と、前記元素との比は、約45:1を超え、好ましくは約47:1を超える。

    特定の実施形態において、前記元素のレベルは、誘導結合プラズマ発光分析によって測定される。

    他の実施形態において、組成物、水溶性C6サッカリドの全重量の1kg当たりに窒素を約1500mg未満、好ましくは窒素を約1450mg未満。 窒素は、燃焼および還元後に熱伝導率検出によって測定され得る。

    組成物のさらに他の実施形態において、前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物中に存在する、水素と窒素の総質量と、炭素の質量との重量比は、約0.14未満である。 炭素、水素、および窒素のレベルは、燃焼および還元後に熱伝導率検出によって測定され得る。

    特定の他の実施形態において、C6サッカリドを含む組成物はさらに、以下に示す表において、個々に、または組み合わせて、元素のいずれかを最大値未満で含む:

    他の実施形態において、組成物は:
    前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して約80〜約95重量%の水溶性C6オリゴ糖;
    を含み、
    前記水溶性C6オリゴ糖は、重合度約2〜約15を有する。 特定の実施形態において、前記水溶性C6オリゴ糖は、前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して約80〜約92.5重量%のレベルで存在する。 組成物の特定の実施形態において、前記水溶性C6オリゴ糖は、重合度約2〜約13、好ましくは約2〜約10、さらに好ましくは約2〜約6を有する。 特定の実施形態において、組成物はさらに、前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して約5〜約20重量%のC6単糖を含む。

    本明細書に記載の組成物の特定の実施形態において、前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物は:
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約10〜約25重量%のC6二糖;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約10〜約25重量%のC6三糖;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約10〜約25重量%のC6四糖;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約10〜約25重量%のC6五糖;
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して、約10〜約50重量%の少なくとも約6の重合度を有するC6サッカリド;
    を含む。 特定の実施形態において、組成物はさらに:
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約5〜約20重量%のC6単糖を含む。 特定の実施形態において、組成物はさらに:
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対して約7.5〜約20重量%のC6単糖を含む。

    他の実施形態において、組成物は:
    前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して約10〜約25重量%のC6二糖;
    前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して約10〜約25重量%のC6三糖;
    前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して約10〜約25重量%C6四糖;
    前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して約10〜約25重量%のC6五糖;
    前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して、約10〜約50重量%の少なくとも約6の重合度を有するC6サッカリド;
    を含む。

    組成物の他の実施形態において、前記C6二糖は、前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して約10〜約20重量%のレベルで存在する。

    組成物の他の実施形態において、前記C6三糖は、前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して約10〜約20重量%のレベルで存在する。

    組成物の他の実施形態において、前記C6四糖は、前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して約10〜約20重量%のレベルで存在する。

    組成物の他の実施形態において、前記C6五糖は、前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して約10〜約20重量%のレベルで存在する。

    組成物の他の実施形態において、少なくとも約6の重合度を有する前記C6サッカリドは、前記組成物に存在するC6サッカリドの全重量に対して約10〜約20重量%のレベルで存在する。

    他の実施形態において、組成物はさらに:
    前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対してC6単糖を約5〜約20重量%含む。 特定の実施形態において、組成物はさらに、前記組成物における前記水溶性C6オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C6単糖加水分解産物の全重量に対してC6単糖を約7.5〜約20重量%含む。

    他の実施形態において、組成物はさらに水を含む。

    特定の実施形態において、水溶性C6オリゴ糖加水分解産物および水溶性C6単糖加水分解産物は、超臨界、亜臨界、または近臨界流体抽出、またはその組み合わせを用いてリグノセルロース系バイオマスから処理される。

    C5サッカリド したがって、一実施形態において、本発明は、C5オリゴ糖を含む組成物に関する。 特に、組成物は:
    少なくとも1種類の水溶性C5オリゴ糖加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C5単糖加水分解産物;
    前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して合計で約3700重量ppm未満の元素;
    を含み、
    前記元素は、Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、P、Pb、S、Sb、Se、Si、Sn、Sr、Ti、Tl、V、およびZnである。

    一実施形態において、本発明は:
    少なくとも1種類の水溶性C5オリゴ糖加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C5単糖加水分解産物;
    前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して約10重量ppm未満のアルミニウム;
    前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して約2300重量ppm未満のカルシウム;
    前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して約50重量ppm未満の鉄;
    前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して約150重量ppm未満の硫黄;
    を含む組成物に関する。 特定の実施形態において、元素は、前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して合計で約3610重量ppm未満のレベルで存在する。

    更なる実施形態において、本発明は:
    少なくとも1種類の水溶性C5オリゴ糖加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C5単糖加水分解産物;
    前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して約10重量ppm未満のアルミニウム;
    を含む組成物に関する。

    また更なる実施形態において、本発明は:
    少なくとも1種類の水溶性C5オリゴ糖加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C5単糖加水分解産物;
    前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して約2300重量ppm未満のカルシウム;
    を含む組成物に関する。

    他の実施形態において、本発明は:
    少なくとも1種類の水溶性C5オリゴ糖加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C5単糖加水分解産物;
    前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して約50重量ppm未満の鉄;
    を含む組成物に関する。

    さらに他の実施形態において、本発明は:
    少なくとも1種類の水溶性C5オリゴ糖加水分解産物;
    任意選択で、少なくとも1種類の水溶性C5単糖加水分解産物;
    前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して約150重量ppm未満の硫黄;
    を含む組成物に関する。

    特定の実施形態において、本明細書に記載の組成物はさらに:
    前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して合計で約3700重量ppm未満の元素を含み、
    前記元素は、Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、P、Pb、S、Sb、Se、Si、Sn、Sr、Ti、Tl、V、およびZnである。

    特定の実施形態において、水溶性C5オリゴ糖加水分解産物は、少なくとも約2〜約28の重合度を有する。 他の実施形態において、水溶性C5オリゴ糖加水分解産物は、少なくとも約2〜約15の重合度を有する。 他の実施形態において、水溶性C5オリゴ糖加水分解産物は、少なくとも約2〜約10の重合度を有する。 他の実施形態において、水溶性C5オリゴ糖加水分解産物は、少なくとも約2〜約6の重合度を有する。

    特定の実施形態において、組成物はさらに:
    少なくとも1種類の水溶性C5単糖加水分解産物を含む。

    特定の実施形態において、水溶性C5単糖加水分解産物は、キシロース、アラビノース、リキソース、リボース、またはその混合物である。

    特定の実施形態において、組成物はさらに、前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して、約10重量ppm未満のアルミニウム、好ましくは前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して、約5重量ppm未満のアルミニウムを含む。

    特定の実施形態において、組成物はさらに、前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して、約2300重量ppm未満のカルシウム、好ましくは前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して、約2250重量ppm未満のカルシウムを含む。

    特定の実施形態において、組成物はさらに、前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して、約50重量ppm未満の鉄、好ましくは前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して、約30重量ppm未満の鉄を含む。

    特定の実施形態において、組成物はさらに、前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して、約150重量ppm未満の硫黄、好ましくは前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して、約140重量ppm未満の硫黄を含む。

    特定の実施形態において、前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量と、前記元素との比が、約75:1を超え、好ましくは約80:1を超える。

    特定の実施形態において、水溶性C5オリゴ糖加水分解産物は、超臨界、亜臨界、または近臨界流体抽出、またはその組み合わせを用いてリグノセルロース系バイオマスから処理される。

    特定の実施形態において、前記元素のレベルは、誘導結合プラズマ発光分析によって測定される。

    他の実施形態において、組成物は、水溶性C5サッカリドの全重量の1kg当たりに窒素を約350ppm未満、好ましくは水溶性C6サッカリドの全重量の1kg当たりに窒素を約325ppm未満含む。 窒素は、燃焼および還元後に熱伝導率検出によって測定され得る。

    組成物のさらに他の実施形態において、前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物中に存在する、水素と窒素の総質量と、炭素の質量との重量比は、約0.14未満である。 炭素、水素、および窒素のレベルは、燃焼および還元後に熱伝導率検出によって測定され得る。

    特定の他の実施形態において、C5サッカリドを含む組成物はさらに、以下に示す表において、個々に、または組み合わせて、元素のいずれかを最大値未満で含む:

    他の実施形態において、組成物は:
    前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して水溶性C5オリゴ糖を約75〜約90重量%;
    含み、
    前記水溶性C5オリゴ糖は、重合度約2〜約28を有する。 特定の実施形態において、前記水溶性C5オリゴ糖は、前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して約80重量%〜約90重量%のレベルで存在する。 組成物の特定の実施形態において、前記水溶性C5オリゴ糖は、重合度約2〜約16、好ましくは約2〜約10、さらに好ましくは約2〜約5を有する。 特定の実施形態において、組成物はさらに、前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対してC5単糖を約10〜約25重量%含む。

    本明細書に記載の組成物の特定の実施形態において、前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物は:
    前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対してC5二糖を約15〜約30重量%;
    前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対してC5三糖を約10〜約20重量%;
    前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対してC5四糖を約5〜約20重量%;
    前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対してC5五糖を約2〜約20重量%;
    前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して、少なくとも約6の重合度を有するC5サッカリドを約10〜約35重量%;
    含む。

    組成物の特定の実施形態において、前記水溶性C5オリゴ糖は、重合度約2〜約16、好ましくは約2〜約10、さらに好ましくは約2〜約5を有する。 特定の実施形態において、組成物はさらに、前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して、C5単糖を約10〜約25重量%含む。 特定の実施形態において、組成物はさらに、前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して、C5単糖を約12.5〜約20重量%含む。

    本明細書に記載の組成物の特定の実施形態において、前記C5二糖は、前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して約17.5〜約25重量%のレベルで存在する。

    本明細書に記載の組成物の特定の実施形態において、前記C5三糖は、前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して約12.5〜約17.5重量%のレベルで存在する。

    本明細書に記載の組成物の特定の実施形態において、前記C5四糖は、前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して約10〜約20重量%のレベルで存在する。

    本明細書に記載の組成物の特定の実施形態において、前記C5五糖は、前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して約2.5〜約15重量%のレベルで存在する。

    本明細書に記載の組成物の特定の実施形態において、少なくとも約6の重合度を有する前記C5サッカリドは、前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して約12.5〜約30重量%のレベルで存在する。

    特定の実施形態において、本明細書に記載の組成物はさらに、前記組成物における前記水溶性C5オリゴ糖加水分解産物と前記水溶性C5単糖加水分解産物の全重量に対して、C5単糖を約10〜約25重量%含む。

    特定の実施形態において、本明細書に記載の組成物はさらに、水を含む。

    特定の実施形態において、水溶性C6オリゴ糖加水分解産物および水溶性C6単糖加水分解産物は、超臨界、亜臨界、または近臨界流体抽出、またはその組み合わせを用いてリグノセルロース系バイオマスから処理される。

    更なる実施形態 特定の実施形態において、本発明は、平均重合度約2〜約15、好ましくは約2〜約10、さらに好ましくは約2〜約6を有する第1水溶性C6サッカリドを、前記第1水溶性C6サッカリドの前記平均重合度よりも低い平均重合度を有する第2水溶性C6サッカリドへと酵素により加水分解するのに必要な酵素のレベルを低減する方法であって:前記第1水溶性C6サッカリドと、前記組成物における水溶性C6サッカリド加水分解産物の全重量に対して合計で約5250ppm未満の元素と、を含む加水分解産物を提供することを含み、
    前記元素が、Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、P、Pb、S、Sb、Se、Si、Sn、Sr、Ti、Tl、V、およびZnである、方法に関する。 特定の実施形態において、C6サッカリドは、リグノセルロース系バイオマスから抽出される。 他の実施形態において、C6サッカリドは、超臨界、亜臨界、または近臨界流体抽出、またはその組み合わせを用いてリグノセルロース系バイオマスから処理される。

    特定の実施形態において、本発明は、平均重合度約2〜約28、好ましくは約2〜約15、さらに好ましくは約2〜約13、またさらに好ましくは約2〜約6を有する第1水溶性C5サッカリドを、前記第1水溶性C5サッカリドの前記平均重合度よりも低い平均重合度を有する第2水溶性C5サッカリドへと酵素により加水分解するのに必要な酵素のレベルを低減する方法であって:前記第1水溶性C5サッカリドと、前記組成物における水溶性C5サッカリド加水分解産物の全重量に対して合計で約3700ppm未満の元素と、を含む加水分解産物を提供することを含み、
    前記元素が、Al、As、B、Ba、Be、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mg、Mn、Mo、Na、Ni、P、Pb、S、Sb、Se、Si、Sn、Sr、Ti、Tl、V、およびZnである、方法に関する。

    更なる実施形態において、組成物はさらに、水混和性低級脂肪族C 〜C アルコール(例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、t−ブタノール)を含むアルコールなどの有機溶媒を、前記C5サッカリドまたはC6サッカリドの全重量に対して約0.5重量%未満含む。 好ましい実施形態において、組成物は、前記C5サッカリドまたはC6サッカリドの全重量に対して有機溶媒を約0.1重量%未満含有する。 さらに好ましい実施形態において、組成物は実質的に有機溶媒を含有しない。

    本発明の組成物は好ましくは、超臨界、亜臨界、および/または近臨界水を用いたプロセスによって、好ましくは酸を添加することなく、バイオマスから製造される。 このプロセスは、セルロースおよびリグニンからC5糖(モノマーおよび/またはオリゴマー)を分離するための超臨界または近臨界水を使用した1つまたは複数の前処理工程を含み得る。 前処理工程において、適切な温度は約130℃〜約250℃であり、適切な圧力は約4バール〜約100バールであり、適切な滞留時間は約0.5分〜約5時間である。 このプロセスは、リグニンからセルロース(処理されて、C6モノマーおよび/またはオリゴマー糖が形成される)を分離するための超臨界または近臨界水を使用した1つまたは複数のセルロース加水分解工程も含み得る。 加水分解工程において、適切な温度は約250℃〜約450℃であり、適切な圧力は約40バール〜約260バールであり、適切な滞留時間は約0.1秒〜約3分である。 組成物は、限定されないが、管型反応器、蒸煮がま(垂直、水平、または傾斜)等のいずれかの適切な反応器内で製造され得る。 適切な蒸煮がまとしては、その開示内容全体が参照により組み込まれる、米国特許第8,057,639号明細書に記載される、蒸煮がまと蒸気爆発ユニットを含む、蒸煮がまシステムが挙げられる。

    C5サッカリドまたはC6サッカリドを含む本発明の組成物は、C5およびC6糖が従来から用いられている多種多様な用途、限定されないが、発酵、酵素、触媒および非触媒(例えば、熱分解)プロセスを用いた様々な化学製品および燃料の製造などで用いることができる。 かかるプロセスは、以下の非網羅的なリスト:
    燃料(ガソリン、ジェット燃料、ブタノール等);
    化学物質(酢酸、無水酢酸、アセトン、アクリル酸、アジピン酸、ベンゼン、エタノール、エチレン、エチレングリコール、エチレンオキシド、メタノール、ポリプロピレン、テレフタル酸、トルエン、キシレン、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール等);
    薬剤および食品(アセトイン、アラニン、アラビトール、アスコルビン酸、アスパラギン酸、クエン酸、クマル酸、フマル酸、グリセロール、グリシン、コウジ酸、乳酸、リジン、マロン酸、プロリン、プロピオン酸、セリン、ソルビトール、コハク酸、トレオニン、キシリトール、糖酸(グルカル酸、グルコン酸、キシロン酸)等);
    特殊化学物質(アコニット酸、グルタミン酸、リンゴ酸、シュウ酸等);
    繊維分野(ギ酸等);および 工業中間体(アセトアルデヒド、3−ヒドロキシプロピオン酸、2,5−フランジカルボン酸、フルフラール、グルタル酸、イタコン酸、レブリン酸等);
    を製造するための供給原料の製造に有用である。

    本発明はさらに、以下の実施例で定義され、別段の指定がない限り、すべての部およびパーセンテージは重量によるものである。 これらの実施例は、本発明の好ましい実施形態を示すが、単に実例として示されており、限定するものとして解釈すべきではないことを理解されたい。 上記の記述およびこれらの実施例から、当業者は本発明の本質的な特徴を把握することができ、その精神および範囲から逸脱することなく、本発明に様々な変更および修正を加えて、様々な用途および条件にそれを適合させることができる。

    実施例1:オリゴ糖組成物の製造 2段階プロセスにおいて、超臨界、亜臨界、および近臨界水抽出を用いて、本発明のC5オリゴ糖およびC6オリゴ糖組成物を製造した。 140メッシュ以下の混合硬木チップからなる粒状リグノセルロース系バイオマスを水と混合して、スラリー(固形分約20重量%)を形成した。 約170〜245℃の温度にスラリーを加熱して、次いで、水を液相中に維持するのに十分な圧力下にて前処理反応器にスラリーを約1〜120分間供給した。 次いで、前処理されたスラリーをわずかな圧力(約10バール未満)下にて、または圧力をかけずに、約100℃未満の温度に冷却した。 次いで、フィルタープレスを使用して、液体ストリームから、前処理された固形分を分離した。 代替方法としては、遠心フィルタープレスを使用して固形分が分離される。 次いで、前処理された固形分を水と混合してスラリーを形成し、スラリーを約150〜250℃の温度に加熱した。 次いで、加水分解反応器内で約374〜600℃の超臨界水に、約0.05〜10秒間、圧力約230〜300バール下にてスラリーをさらした。 加水分解反応器を出た後、加水分解スラリーを水で急冷し、次いでおよそ周囲温度および周囲圧力までフラッシュし、水を除去した。 次いで、遠心デカンターを使用して、液体ストリームからリグニン固形分を分離し、空気乾燥させた。

    C5オリゴ糖ストリームおよびC6オリゴ糖ストリームを最初に、約200g/Lに濃縮し、約pH3〜4に調節し、0.45ミクロンのフィルターで濾過した。

    実施例2:誘導結合プラズマを用いた、オリゴ糖組成物の分析 誘導結合プラズマ発光分析を用いて、実施例1のC5およびC6オリゴ糖を含有する乾燥組成物を分析した。 その結果を以下の表に示す。

    実施例3:ゲル浸透クロマトグラフィーを用いたオリゴ糖組成物の分析 本発明のC5オリゴ糖およびC6オリゴ糖組成物は、実施例1に記載の2段階プロセスにおいて、超臨界、亜臨界、および近臨界水抽出を用いて製造された。 次いで、試料を10倍希釈した。 重合度を定性的に、つまり各オリゴマーの量を定量化するのではなく、ゲル浸透クロマトグラフィーを用いて、決定した。

    図1Aおよび1Bから分かるように、重合度(DP)は少なくともDP13まで検出され、C6オリゴ糖組成物に関してはDP13を超える小さなピークが認識可能であった。 図2Aおよび2Bから分かるように、重合度(DP)は少なくともDP28まで検出され、C5オリゴ糖組成物に関してはDP28を超える小さなピークが認識可能であった。

    実施例4:ゲル浸透クロマトグラフィーを用いたC6サッカリド組成物の分析 本発明のC6サッカリド組成物は、実施例1に記載の2段階プロセスにおいて、超臨界、亜臨界、および近臨界水抽出を用いて製造された。 供給材料源(管型反応器)、反応器温度(348.2〜383.4℃)、反応器滞留時間(0.19〜1.48秒)、および供給水性スラリー濃度(6.4〜14.77%)の極限/可能性を区分する代表的な試料が選択された。

    ゲル浸透クロマトグラフィーを用いて、代表的な試料を分析した。 各ピーク下の面積(サッカリドにおける個々のマー(mer)単位を意味する)を測定して、試料中に存在するC6サッカリドの全重量に対する各マー単位の重量%を計算した。 以下の表に結果を示す:

    実施例5:ゲル浸透クロマトグラフィーを用いたC5サッカリド組成物の分析 本発明のC5サッカリド組成物は、実施例1に記載の2段階プロセスの第1段階において、超臨界、亜臨界、および近臨界水抽出を用いて製造された。 反応器供給濃度(10.66〜13.78重量%)、反応器温度(249〜261℃)、反応器滞留時間(2〜3分)の極限/可能性を区分する代表的な試料が選択された。

    ゲル浸透クロマトグラフィを用いて、その代表的な試料を分析した(以下に詳細を示す)。

    各ピーク下の面積(サッカリドにおける個々のマー(mer)単位を意味する)を測定して、試料中に存在するC5サッカリドの全重量に対する各マー単位の重量%を計算した。 以下の表に結果を示す:

    実施例6:電気化学検出器と共にPLCを用いた5およびC6サッカリド組成物の分析 本発明のC5およびC6サッカリド組成物は、実施例1に記載の2段階プロセスにおいて、超臨界、亜臨界、および近臨界水抽出を用いて製造された。 代表的な試料が選択された。

    DIONEX HPLCを使用して、代表的な試料を分析した(以下に詳細を示す)。

    結果を平均化し、以下の表に示す:

    分子量などの物理的性質、または化学式などの化学的性質に関して本明細書で範囲が用いられる場合、本明細書における具体的な実施形態の範囲のすべてのコンビネーションおよびサブコンビネーションが包含されることが意図される。

    この文書に記載または記述される、各特許、特許出願、および出版物の開示内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

    当業者であれば、本発明の好ましい実施形態に多くの変更および修正を加えることができ、かつかかる変更および修正が本発明の精神から逸脱することなく加えられることは理解されよう。 したがって、添付の特許請求の範囲が、本発明の真の趣旨および範囲内に含まれるとして、すべてのかかる均等な変形形態を含むことが意図される。

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