JPS60251897A - セルロ−ス質材酵素加水分解の前処理方法 - Google Patents
セルロ−ス質材酵素加水分解の前処理方法Info
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- JPS60251897A JPS60251897A JP11046884A JP11046884A JPS60251897A JP S60251897 A JPS60251897 A JP S60251897A JP 11046884 A JP11046884 A JP 11046884A JP 11046884 A JP11046884 A JP 11046884A JP S60251897 A JPS60251897 A JP S60251897A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）技術分野
この発明はセルロース質材酵素加水分解の前処理方法に
関するものである。
関するものである。
（ロ）技術背狽
近年、自然界に豊富に存在Ｊるセルロースを分解し、エ
ネルギー、食締、工業原料の資源となるグルコースを生
産しようという試みが広く行なわれている。
ネルギー、食締、工業原料の資源となるグルコースを生
産しようという試みが広く行なわれている。
セルロースをグルコースに分解する方法としては、酵素
加水分解方法が穏かな圧力、温度条件下で反応が進行し
、特異的で二次分解も起らないという利点から用いられ
ようとしている。
加水分解方法が穏かな圧力、温度条件下で反応が進行し
、特異的で二次分解も起らないという利点から用いられ
ようとしている。
しかしながら、木材、稲ワラ、小麦ワラ、トウモロコシ
の茎、葉、バガスおよび紙類などに含まれる天然のセル
ロースは、一般に結晶性が高く、またリグニン、灰分な
どと混在しているため、酵素加水分解に対して強い抵抗
性を示し、反応速度は遅く、分解率は低いという欠点が
ある。
の茎、葉、バガスおよび紙類などに含まれる天然のセル
ロースは、一般に結晶性が高く、またリグニン、灰分な
どと混在しているため、酵素加水分解に対して強い抵抗
性を示し、反応速度は遅く、分解率は低いという欠点が
ある。
この欠点を取除くため、酵素加水分解を行なう前に爆砕
、ボールミルなどによる機械的粉砕、高温加熱粉砕、γ
線照射による破壊などセルロースの非晶性を高めたり、
反応表面積を増大させる物理的前処理や、リン酸、硫酸
、塩化亜鉛、カドキセンおよび水酸化ナトリウムなどの
試薬によりセルロースの結晶構造を破壊したり、リグニ
ンを溶解除去するなどの化学的方法が前処理として行な
われている。
、ボールミルなどによる機械的粉砕、高温加熱粉砕、γ
線照射による破壊などセルロースの非晶性を高めたり、
反応表面積を増大させる物理的前処理や、リン酸、硫酸
、塩化亜鉛、カドキセンおよび水酸化ナトリウムなどの
試薬によりセルロースの結晶構造を破壊したり、リグニ
ンを溶解除去するなどの化学的方法が前処理として行な
われている。
上記のような前処理方法は、稲ワラ、小麦ワラ、バガス
などの草本類やブナ、ナラなどの広葉樹材には効果があ
り、粉砕時間、温度、圧力、照射量、濃度などを適当に
与えてやれば、含有セルロースのほぼ１００％の酵素加
水分解を得ることができる。
などの草本類やブナ、ナラなどの広葉樹材には効果があ
り、粉砕時間、温度、圧力、照射量、濃度などを適当に
与えてやれば、含有セルロースのほぼ１００％の酵素加
水分解を得ることができる。
しかし、杉、松などの針葉樹材は物理的構造、リグニン
種およびセルロースの重合度、結晶化度の違いなどの理
由により、草本類、広葉樹材に比べて酵素加水分解に対
して強い抵抗惟を示し、単なる物理的または化学的前処
理を行なっても分解率を向上させることは困難である。
種およびセルロースの重合度、結晶化度の違いなどの理
由により、草本類、広葉樹材に比べて酵素加水分解に対
して強い抵抗惟を示し、単なる物理的または化学的前処
理を行なっても分解率を向上させることは困難である。
この発明は、上記の観点から、杉、松などの針葉樹材に
対する酵素加水分解率を向上せしめる前処理方法につい
て検討した結果得られたものである。
対する酵素加水分解率を向上せしめる前処理方法につい
て検討した結果得られたものである。
（ハ）発明の開示
即ち、この発明は杉、松などの針葉樹材に対し、予め電
子線またはγ線を１０’ｒ ａ ６以上１０”ｒ ａ
ｄ以下照射したのち、ハロゲンま、たはハロゲン化合物
によって処理を行ない、その後アルカリ水溶液によって
脱リグニン処理を行なうことを特徴とするセルロース質
材酵素加水分解の前処理方法であり、この前処理によっ
て杉、松などの針葉樹材の酵素加水分解率を高めること
ができるのである。
子線またはγ線を１０’ｒ ａ ６以上１０”ｒ ａ
ｄ以下照射したのち、ハロゲンま、たはハロゲン化合物
によって処理を行ない、その後アルカリ水溶液によって
脱リグニン処理を行なうことを特徴とするセルロース質
材酵素加水分解の前処理方法であり、この前処理によっ
て杉、松などの針葉樹材の酵素加水分解率を高めること
ができるのである。
木材のようなリグニンを含むセルロース質材に対するハ
ロゲン処理は、リグニンの芳香核にハロゲン化が起り、
アルカリによってリグニンが溶解するようになることは
公知である。
ロゲン処理は、リグニンの芳香核にハロゲン化が起り、
アルカリによってリグニンが溶解するようになることは
公知である。
特にハロゲンが塩素であるときその効果は大きく、リグ
ニンの塩素水、次亜塩素酸およびその塩等による塩素化
が知られており、主反応である芳香核Ｃ７およびＣ８位
での塩素置換とともに０１位においても塩素置換が起り
、また脱メチル反応およびフェニルエーテルの加水分解
も起る。このように分解が起ったリグニンはアルカリ水
溶液によって溶解除、去できることが知られている。
ニンの塩素水、次亜塩素酸およびその塩等による塩素化
が知られており、主反応である芳香核Ｃ７およびＣ８位
での塩素置換とともに０１位においても塩素置換が起り
、また脱メチル反応およびフェニルエーテルの加水分解
も起る。このように分解が起ったリグニンはアルカリ水
溶液によって溶解除、去できることが知られている。
この塩素化反応は室温においても進行し得る。
Ｅ記のような塩素化を十分行なうことにより、その塩素
化リグニンの一部をアルカリ水溶液によって溶解除去す
れば、酵素加水分解率が飛躍的に増大しうる。
化リグニンの一部をアルカリ水溶液によって溶解除去す
れば、酵素加水分解率が飛躍的に増大しうる。
このときの脱リグニン処理には水酸化すＩ−リウム水溶
液、水酸化カリウム水溶液、アンモニア水溶液などのア
ルカリ水溶液を用いることができる。
液、水酸化カリウム水溶液、アンモニア水溶液などのア
ルカリ水溶液を用いることができる。
しかしながら、高濃度糖液を得るに必要となる酵素加水
分解の際のへ基質濃度化のため、および酵素回収に対し
て障害となる糖化終了後の基質残漬への酵素の吸着を除
去するためには、できるだけ基質に含まれる非加水分解
物質、即ち、リグニンや灰分を除去しておくことが望ま
しい。
分解の際のへ基質濃度化のため、および酵素回収に対し
て障害となる糖化終了後の基質残漬への酵素の吸着を除
去するためには、できるだけ基質に含まれる非加水分解
物質、即ち、リグニンや灰分を除去しておくことが望ま
しい。
このためには、高温でのアルカリ処理が、必要であり、
十分にリグニンが塩素化されている杉、松などの針葉樹
材のセルロース質材においても、１００℃以上でのアル
カリ水溶液による脱リグニン処理を行なわないと、基質
に対する７０％以上の酵素加水分解率を得ることはでき
ない。
十分にリグニンが塩素化されている杉、松などの針葉樹
材のセルロース質材においても、１００℃以上でのアル
カリ水溶液による脱リグニン処理を行なわないと、基質
に対する７０％以上の酵素加水分解率を得ることはでき
ない。
本発明者らは、予め１０’ｒ ａ ６以上１０”ｒ ａ
ｄ以下の電子線を杉、松などの針葉樹材に照射してお
くことにより、ハロゲンまたはハロゲン化合物による処
理の後、室温付近という低温におけるアルカリ水溶液に
よる脱リグニン処理という前処理によって、基質に対し
て７０％以上の酵素加水分解率が得られることを見出し
たものである。
ｄ以下の電子線を杉、松などの針葉樹材に照射してお
くことにより、ハロゲンまたはハロゲン化合物による処
理の後、室温付近という低温におけるアルカリ水溶液に
よる脱リグニン処理という前処理によって、基質に対し
て７０％以上の酵素加水分解率が得られることを見出し
たものである。
セルロース質材のクラーソンリグニン量は、１０’ｒ
ａ ６以上の電子線またはγ線の照射により若干低下す
ることが報告されてい・るが、クラーソンリグニン量の
低減は、セルロース質材中に含まれるリグニンが電子線
またはγ線の照射により、その反応性が高められること
を示しており、この発明はこの電子線またはγ線の照射
によるリグニンの反応性の向上を利用したものである。
ａ ６以上の電子線またはγ線の照射により若干低下す
ることが報告されてい・るが、クラーソンリグニン量の
低減は、セルロース質材中に含まれるリグニンが電子線
またはγ線の照射により、その反応性が高められること
を示しており、この発明はこの電子線またはγ線の照射
によるリグニンの反応性の向上を利用したものである。
セル【］−ス質材中のセルロースも電子線またはγ線の
照射により結晶化度の低下や重合度の低下が起るが、１
♂ｒａｄ以下の照射量での影響は少なく、塩素処理およ
びアルカリ処理を通じてリグニンの方が反応性が高く、
条件を適当に選んでやることによって、リグニンのみを
除去することができ、元のセルロース質材中に含まれて
いたセルロース分のほとんどを酵素加水分解に供するこ
とは可能である。
照射により結晶化度の低下や重合度の低下が起るが、１
♂ｒａｄ以下の照射量での影響は少なく、塩素処理およ
びアルカリ処理を通じてリグニンの方が反応性が高く、
条件を適当に選んでやることによって、リグニンのみを
除去することができ、元のセルロース質材中に含まれて
いたセルロース分のほとんどを酵素加水分解に供するこ
とは可能である。
しかしながら、セルロース質材の６０％以上がハロゲン
またはハロゲン化合物による処理に続くアルカリ水溶液
による脱リグニン処理によって溶解除去される条件では
、セルロース質材中に含まれるリグニンや灰分などの非
加水分解物質の含有量以上が溶解除去されることになり
、即ち、セルロース質材中のセルロース分も一部溶解除
去されることになり、酵素加水分解において、元のセル
ロース質材に含まれるセルロース分の酵素加水分解率は
低下してしまう。元のセルロース質材に含まれるセルロ
ース分の殆んどが酵素加水分解され、かつ酵素加水分解
においてできるだけ残渣が残存しないようにするため、
ハロゲンまたはハロゲン化合物による処理に続くアルカ
リ水溶液による脱リグニン処理において、溶解除去され
る重量が元のセルロース質材の４０〜６０％であること
が望ましい。
またはハロゲン化合物による処理に続くアルカリ水溶液
による脱リグニン処理によって溶解除去される条件では
、セルロース質材中に含まれるリグニンや灰分などの非
加水分解物質の含有量以上が溶解除去されることになり
、即ち、セルロース質材中のセルロース分も一部溶解除
去されることになり、酵素加水分解において、元のセル
ロース質材に含まれるセルロース分の酵素加水分解率は
低下してしまう。元のセルロース質材に含まれるセルロ
ース分の殆んどが酵素加水分解され、かつ酵素加水分解
においてできるだけ残渣が残存しないようにするため、
ハロゲンまたはハロゲン化合物による処理に続くアルカ
リ水溶液による脱リグニン処理において、溶解除去され
る重量が元のセルロース質材の４０〜６０％であること
が望ましい。
以下この発明の実施例を比較例とともに説明する。
比較例
予め２〜３ｃｍのカンナ屑とした杉を１ ｍｍφ丸孔ス
クリーンを用いてハンマーミル粉砕したのち、篩によっ
て４２〜８０メツシュ分を分粒したものを処理の試料と
し、試料２２と晒粉３．４７を水２００ｙｆ中に入れ、
これに０．８厭の硫酸を加えることにより、塩素を発生
させながら１０分間の撹拌を行なった後、２００メツシ
ユのステンレススクリーンによって濾過し、十分に水で
洗浄した。
クリーンを用いてハンマーミル粉砕したのち、篩によっ
て４２〜８０メツシュ分を分粒したものを処理の試料と
し、試料２２と晒粉３．４７を水２００ｙｆ中に入れ、
これに０．８厭の硫酸を加えることにより、塩素を発生
させながら１０分間の撹拌を行なった後、２００メツシ
ユのステンレススクリーンによって濾過し、十分に水で
洗浄した。
ステンレススクリーン上に残った試料を５０ν！の０．
２，０．５および１．０規定の水酸化ナトリウム水溶液
に各温度において浸漬して処理を行ない、１時間が経過
したら当量の１０％酢酸水溶液を加えて中和して反応を
止め、再度２００メツシユのステンレススクリーンにて
濾過水洗を行なった。
２，０．５および１．０規定の水酸化ナトリウム水溶液
に各温度において浸漬して処理を行ない、１時間が経過
したら当量の１０％酢酸水溶液を加えて中和して反応を
止め、再度２００メツシユのステンレススクリーンにて
濾過水洗を行なった。
得られた試料の重量および含水率を測定し、元の試料か
ら前処理によって除去された重量の割合、除去率を算出
した。
ら前処理によって除去された重量の割合、除去率を算出
した。
以上の前処理を行なった試料を１００ ｗｌマイヤーフ
ラスコに入れ、絶乾重量で２％となるよう＋１ Ｈ４，
９の０．１モル酢酸緩衝液を加え、セルロース加水分解
酵素（商品名、セルラーゼオノズカＲ−１０）を１％と
なるよう加えて、４５℃とした往復式培養振盪機中で酵
素加水分解を行ない、４８時間後の反応溶液中の生成グ
ルコース量を測定し、対基質酵素加水分解率および対試
料酵素加水分解率を算出した。
ラスコに入れ、絶乾重量で２％となるよう＋１ Ｈ４，
９の０．１モル酢酸緩衝液を加え、セルロース加水分解
酵素（商品名、セルラーゼオノズカＲ−１０）を１％と
なるよう加えて、４５℃とした往復式培養振盪機中で酵
素加水分解を行ない、４８時間後の反応溶液中の生成グ
ルコース量を測定し、対基質酵素加水分解率および対試
料酵素加水分解率を算出した。
生成グルコース重量
対基質酵素加水分解率＝ Ｘ１００（％）基質絶乾重母
生成グルコース重量
対試料酵素加水分解率−ｘｌｏｏ（％）処理前試料絶乾
重量 なお、反応溶液中のグルコース量は、固定化酵素膜を用
いたグルコース測定装置（イエロースプリングインスト
ルメントＹ Ｓ Ｉ ｍｏｄｅｌ ２３Ａ ）によって
測定した。
重量 なお、反応溶液中のグルコース量は、固定化酵素膜を用
いたグルコース測定装置（イエロースプリングインスト
ルメントＹ Ｓ Ｉ ｍｏｄｅｌ ２３Ａ ）によって
測定した。
得られた結果は第１表の通りである。
実施例
予め２〜３３のカンナ屑とした杉に対し、コツククロフ
ト型電子線加速器（３，０，Ｍ、Ｖ 、３３１１１Ａ
＞を用いて２４および４８Ｍ ｒａｄの電子線照射を行
ない、これを１ ｍｍφ丸孔スクリーンを用いたハンマ
ーミル粉砕ののち、篩によって４２〜８０メツシュ分を
分粒したものを処理の試料としたほかは比較例と同様に
して前処理および酵素加水分解を行なった。
ト型電子線加速器（３，０，Ｍ、Ｖ 、３３１１１Ａ
＞を用いて２４および４８Ｍ ｒａｄの電子線照射を行
ない、これを１ ｍｍφ丸孔スクリーンを用いたハンマ
ーミル粉砕ののち、篩によって４２〜８０メツシュ分を
分粒したものを処理の試料としたほかは比較例と同様に
して前処理および酵素加水分解を行なった。
その結果は第１表に示した。
第 １ 表
上表から比較例の未照射の試料を用いた場合には、７０
％以上の対基質酵素加水分解率を得るのに１００℃以上
のアルカリ処理温度が必要であるのに対し、２４Ｍ ｒ
ａｄの電子線照射を行なった場合には７０〜９０℃の温
度で、４８Ｍ ｒａｄの電子線照射を行なった場合には
３０〜５０℃という室温付近でのアルカリ処理温度によ
って７０％以上の対基質酵素加水分軽率が得られ、電子
線照射の効果が明らかに認められた。
％以上の対基質酵素加水分解率を得るのに１００℃以上
のアルカリ処理温度が必要であるのに対し、２４Ｍ ｒ
ａｄの電子線照射を行なった場合には７０〜９０℃の温
度で、４８Ｍ ｒａｄの電子線照射を行なった場合には
３０〜５０℃という室温付近でのアルカリ処理温度によ
って７０％以上の対基質酵素加水分軽率が得られ、電子
線照射の効果が明らかに認められた。
特許出願人 新燃料油開発技術研究組合代 理 人 弁
理士 和 １） 昭
理士 和 １） 昭
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）予め電子線またはγ線を１０’ｒ ａ ６以上１
１ｒａｄ以下照躬したセルロース質材にハロゲンまたは
ハロゲン化合物による処理を施したのち、アルカリ水溶
液によって脱リグニン処理を行なうことを特徴と、する
セルロース質材酵素加水分解の前処理方法。 、（２） ハロゲンまたはハロゲン化合物が塩素水であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセルロ
ース質材酵素加水分解の前処一方法。 （３） ハロゲンまたはハロゲン化合物が晒粉と硫酸と
の反応にて発生する塩素であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載のセルロース質材酵素加水分解の前
処理方法。 （４） セルロース質材が杉、松などの針葉樹材である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項の
何れかの項に記載のセルロース質材酵素加水分解の前処
理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11046884A JPS60251897A (ja) | 1984-05-29 | 1984-05-29 | セルロ−ス質材酵素加水分解の前処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11046884A JPS60251897A (ja) | 1984-05-29 | 1984-05-29 | セルロ−ス質材酵素加水分解の前処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60251897A true JPS60251897A (ja) | 1985-12-12 |
| JPH0217157B2 JPH0217157B2 (ja) | 1990-04-19 |
Family
ID=14536469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11046884A Granted JPS60251897A (ja) | 1984-05-29 | 1984-05-29 | セルロ−ス質材酵素加水分解の前処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60251897A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006519606A (ja) * | 2003-03-07 | 2006-08-31 | アセニクス コーポレイション | リグノセルロース分解性酵素の活性を促進するための方法 |
| JP2008035853A (ja) * | 2006-07-12 | 2008-02-21 | National Agriculture & Food Research Organization | 多糖を含む素材からの低分子糖質等の製造法 |
| JP2012515549A (ja) * | 2009-01-26 | 2012-07-12 | キシレコ インコーポレイテッド | バイオマスの加工方法 |
| CN105746915A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-07-13 | 广州甘蔗糖业研究所 | 一种适用肉牛不同育肥阶段的全价日粮及其调配方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5886095A (ja) * | 1981-11-12 | 1983-05-23 | Res Assoc Petroleum Alternat Dev<Rapad> | セルロ−ス質材酵素加水分解の前処理方法 |
| JPS5971700A (ja) * | 1982-10-15 | 1984-04-23 | Res Assoc Petroleum Alternat Dev<Rapad> | セルロ−ス質材酵素加水分解の前処理方法 |
-
1984
- 1984-05-29 JP JP11046884A patent/JPS60251897A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5886095A (ja) * | 1981-11-12 | 1983-05-23 | Res Assoc Petroleum Alternat Dev<Rapad> | セルロ−ス質材酵素加水分解の前処理方法 |
| JPS5971700A (ja) * | 1982-10-15 | 1984-04-23 | Res Assoc Petroleum Alternat Dev<Rapad> | セルロ−ス質材酵素加水分解の前処理方法 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006519606A (ja) * | 2003-03-07 | 2006-08-31 | アセニクス コーポレイション | リグノセルロース分解性酵素の活性を促進するための方法 |
| JP2008035853A (ja) * | 2006-07-12 | 2008-02-21 | National Agriculture & Food Research Organization | 多糖を含む素材からの低分子糖質等の製造法 |
| JP2012515549A (ja) * | 2009-01-26 | 2012-07-12 | キシレコ インコーポレイテッド | バイオマスの加工方法 |
| US9388432B2 (en) | 2009-01-26 | 2016-07-12 | Xyleco, Inc. | Processing biomass |
| US9920335B2 (en) | 2009-01-26 | 2018-03-20 | Xyleco, Inc. | Processing biomass |
| US10612050B2 (en) | 2009-01-26 | 2020-04-07 | Xyleco, Inc. | Processing biomass |
| CN105746915A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-07-13 | 广州甘蔗糖业研究所 | 一种适用肉牛不同育肥阶段的全价日粮及其调配方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0217157B2 (ja) | 1990-04-19 |
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