BR112016014736B1

BR112016014736B1 - METHOD FOR PRODUCING A SUGAR LIQUID

Info

Publication number: BR112016014736B1
Application number: BR112016014736-7A
Authority: BR
Inventors: Shigeyuki Funada; Hiroyuki Kurihara; Katsushige Yamada
Original assignee: Toray Industries, Inc
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2023-07-11

Abstract

MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE UM LÍQUIDO DE AÇÚCAR A presente invenção se refere a um método para a produção de um líquido de açúcar a partir da biomassa que contém a celulose, que compreende: a etapa (1) da hidrólise da biomassa que contém a celulose por uma celulase derivada a partir de fungos filamentosos; e a etapa (2) de filtragem de um hidrolisado obtido na etapa (1) através de uma membrana de ultrafiltração para recuperar a celulase derivada a partir de fungos filamentosos como um não permeado e para se obter um líquido de açúcar como um permeado, em que a biomassa que contém a celulose é tratada com uma ou mais enzimas selecionadas a partir do grupo que consiste em pectinase, glucoamilase e lipase, em um estágio anterior para a etapa (1) ou na etapa (1). O método da presente invenção, de maneira mais eficiente, pode reduzir o consumo de enzima de sacarifi-cação na hidrólise da biomassa que contém a celulose do que os métodos convencionais.-METHOD FOR PRODUCING A SUGAR LIQUID The present invention relates to a method for producing a sugar liquid from cellulose-containing biomass, which comprises: step (1) of hydrolysis of the cellulose-containing biomass by a cellulase derived from filamentous fungi; and the step (2) of filtering a hydrolyzate obtained in step (1) through an ultrafiltration membrane to recover cellulase derived from filamentous fungi as a non-permeate and to obtain a sugar liquid as a permeate, in that the cellulose-containing biomass is treated with one or more enzymes selected from the group consisting of pectinase, glucoamylase and lipase, at a stage prior to step (1) or in step (1). The method of the present invention can more efficiently reduce the consumption of saccharification enzyme in the hydrolysis of cellulose-containing biomass than conventional methods.

Description

FIELD OF INVENTION

[001] A presente invenção se refere aos métodos para a produção de um líquido de açúcar, o qual é utilizável, por exemplo, em um material bruto de fermentação a partir da biomassa que contém a celulose.[001] The present invention relates to methods for producing a sugar liquid, which is usable, for example, in a raw fermentation material from biomass containing cellulose.

BACKGROUND OF THE INVENTION

[002] Os processos para a produção fermentativa para as substâncias químicas utilizando um açúcar como o material bruto são utilizados na produção de diversos materiais brutos industriais. Como açúcares que servem como materiais brutos para a fermentação, aqueles que são derivados a partir de materiais brutos comestíveis, tais como a cana de açúcar, amido e beterraba de açúcar são industrialmente utilizados no presente. No entanto, em vista do aumento dos preços dos materiais brutos comestíveis, devido ao aumento da população mundial no futuro ou a partir do aspecto ético da concorrência com a utilização comestível, a construção de processos para a produção de maneira eficiente de um líquido de açúcar a partir de um recurso não comestível renovável, isto é, a biomassa que contém a celulose ou os processos para converter, de maneira eficiente, o líquido de açúcar resultante em um material bruto industrial como o material bruto de fermentação é uma tarefa futuro.[002] Processes for the fermentative production of chemical substances using sugar as the raw material are used in the production of various industrial raw materials. Like sugars that serve as raw materials for fermentation, those that are derived from edible raw materials such as sugar cane, starch and sugar beet are industrially used at present. However, in view of the increasing prices of edible raw materials, due to the increase in world population in the future or from the ethical aspect of competition with edible utilization, the construction of processes for efficiently producing a sugar liquid from a renewable non-edible resource, i.e. cellulose-containing biomass, or processes to efficiently convert the resulting sugar liquid into an industrial raw material such as fermentation raw material is a future task.

[003] Como um método para a produção de líquido de açúcar a partir de um biomassa que contém a celulose, é conhecido um método para a produção de um líquido de açúcar através de hidrólise da biomassa que contém a celulose por um grande número de ácido sulfúrico diluído rebocado por um outro tratamento enzimático com a celulase ou similar (Documento de não Patente 1), em adição ao método para a produção de um líquido de açúcar através de hidrólise ácida de celulose e hemicelulose e por meio de um ácido sulfúrico normalmente conhecido concentrado. Como métodos sem a utilização de um ácido, está descrito um método para a produção de um líquido de açúcar através de um tratamento de água subcrítica da biomassa que contém a celulose em uma ebulição de 250 a 500°C, seguido por um tratamento enzimático de sacarificação adicional (Documento de Patente 1); e um método para a produção de um líquido de açúcar através de hidrólise da biomassa que contém a celulose por água quente pressurizada de 240 a 280°C, seguido por um tratamento enzimático de sacarificação adicional (Documento de Patente 2). Entre esses métodos, no momento são amplamente estudados os métodos para a hidrólise da biomassa, especialmente através da utilização de uma enzima de sacarificação, que fornece menos consumo de energia e apresente menos impactos ambientais, bem como mais rendimento de líquido de açúcar. Tais métodos com uma enzima de sacarificação, no entanto, envolvem desvantagens tais como o custo elevado de enzima.[003] As a method for producing sugar liquid from a cellulose-containing biomass, a method for producing a sugar liquid through hydrolysis of cellulose-containing biomass by a large amount of acid is known. dilute sulfuric acid towed by another enzymatic treatment with cellulase or similar (Non-Patent Document 1), in addition to the method for producing a sugar liquid through acid hydrolysis of cellulose and hemicellulose and by means of a commonly known sulfuric acid focused. As methods without the use of an acid, a method for producing a sugar liquid through a subcritical water treatment of cellulose-containing biomass at a boil of 250 to 500°C, followed by an enzymatic treatment of additional saccharification (Patent Document 1); and a method for producing a sugar liquid through hydrolysis of cellulose-containing biomass by pressurized hot water at 240 to 280°C, followed by an additional enzymatic saccharification treatment (Patent Document 2). Among these methods, methods for the hydrolysis of biomass are currently widely studied, especially through the use of a saccharification enzyme, which provides less energy consumption and presents fewer environmental impacts, as well as a greater yield of sugar liquid. Such methods with a saccharification enzyme, however, involve disadvantages such as high enzyme cost.

[004] Para resolver o problema tecnológico mencionado acima envolvido nos métodos para a produção de líquido de açúcar através de um tratamento com a enzima de sacarificação, foram sugeridos os métodos para a recuperação para reutilizar a enzima de sacarificação utilizada na hidrólise. Por exemplo, estão descritos um método que compreende a realização da separação sólido-líquido contínua por meio de um filtro de centrifugação e filtragem do líquido de açúcar resultante através de uma membrana de ultrafiltração para recuperar uma enzima (Documento de Patente 3); e um método que compreende a introdução de um tensoativo para um estágio de sacarificação enzimática para a inibição da absorção da enzima, por conseguinte, aprimorando a eficiência de recuperação (Documento de Patente 4).[004] To solve the above-mentioned technological problem involved in the methods for producing sugar liquid through a saccharification enzyme treatment, methods for recovery to reuse the saccharification enzyme used in hydrolysis have been suggested. For example, a method is described which comprises carrying out continuous solid-liquid separation by means of a centrifuge filter and filtering the resulting sugar liquid through an ultrafiltration membrane to recover an enzyme (Patent Document 3); and a method comprising introducing a surfactant to an enzymatic saccharification stage for inhibiting enzyme absorption, thereby improving recovery efficiency (Patent Document 4).

PREVIOUS PATENT STATUS REFERENCES PATENT DOCUMENTS

[005] Documento de Patente 1: Publicação Aberta do Pedido de Patente Japonesa 2001-95597; - Documento de Patente 2: Patente Japonesa 30 + 1.380; - Documento de Patente 3: Publicação Aberta do Pedido de Patente Japonesa 2006-87319; e - Documento 4: Publicação Aberta do Pedido de Patente Japonesa 563-87994[005] Patent Document 1: Open Publication of Japanese Patent Application 2001-95597; - Patent Document 2: Japanese Patent 30 + 1,380; - Patent Document 3: Open Publication of Japanese Patent Application 2006-87319; and - Document 4: Open Publication of Japanese Patent Application 563-87994

NON-PATEN DOCUMENT

[006] Documento de não Patente 1: “Lignocellulosic Biomass to Ethanol Process Design and Economics Utilizing Co-Current Dilute Acid Prehydrolysis and Enzymatic Hydrolysis for Corn Stover “NREL Relatório Técnico (2002).[006] Non-Patent Document 1: “Lignocellulosic Biomass to Ethanol Process Design and Economics Utilizing Co-Current Dilute Acid Prehydrolysis and Enzymatic Hydrolysis for Corn Stover” NREL Technical Report (2002).

BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

[007] Os métodos para a hidrólise da biomassa que contém a celulose utilizando uma enzima de sacarificação foram desenvolvidos conforme descrito acima, mas ainda são insatisfatoriamente eficientes do ponto de vista de reduzir o consumo de enzima de sacarificação. Por conseguinte, um objeto da presente invenção é o desenvolvimento de processos para a produção de um líquido de açúcar capaz de reduzir, de maneira mais eficiente, o consumo da enzima de sacarificação na hidrólise da biomassa que contém a celulose do que os métodos convencionais.[007] Methods for hydrolysis of cellulose-containing biomass using a saccharification enzyme have been developed as described above, but are still unsatisfactorily efficient from the point of view of reducing the consumption of saccharification enzyme. Therefore, an object of the present invention is the development of processes for the production of a sugar liquid capable of more efficiently reducing the consumption of the saccharification enzyme in the hydrolysis of cellulose-containing biomass than conventional methods.

[008] A presente invenção engloba uma estrutura que consiste nos seguintes de [1] a [7] [1] Um método para a produção de um líquido de açúcar a partir da biomassa que contém a celulose, que compreende: - a etapa (1) da hidrólise da biomassa que contém a celulose por uma celulase derivada a partir de fungos filamentosos; e - a etapa (2) de filtragem de um hidrolisado obtido na etapa (1) através de uma membrana de ultrafiltração para recuperar a celulase derivada a partir de fungos filamentosos como um não permeado e para se obter um líquido de açúcar como um permeado, - em que a biomassa que contém a celulose é tratada com uma ou mais enzimas selecionadas a partir do grupo que consiste em pectinase, glucoamilase e lipase, em um estágio anterior para a etapa (1) ou na etapa (1); [2] O método para a produção de um líquido de açúcar, de acordo com [1], em que dita biomassa que contém a celulose é uma ou mais biomassas selecionadas a partir do grupo que consiste em biomassa de casca de grãos, palha e bagaço; [3] O método para a produção de um líquido de açúcar, de acordo com [2], em que dita biomassa de casca de grãos é uma ou mais biomassas selecionadas a partir do grupo que consiste em uma casca de milho, uma casca de soja, e uma casca de trigo; [4] O método para a produção de um líquido de açúcar, de acordo com qualquer uma de [1] a [3], em que o peso de ditas uma ou mais enzimas selecionadas a partir do grupo que consiste em pectinase, glucoamilase, e lipase é de 1/10 ou inferior com base no peso da celulase derivada a partir de fungos filamentosos; [5] O método para a produção de um líquido de açúcar, de acordo com qualquer um de [1] a [4], em que a biomassa que contém a celulose é tratada com as três enzimas, pectinase, glucoamilase, e lipase no estágio anterior à etapa (1) ou na etapa (1); [6] O método para a produção de um líquido de açúcar, de acordo com qualquer um de [1] a [5], em que a etapa (2) é uma etapa de filtração, através de uma membrana de ultrafiltração, um componente da solução obtida através de submeter o hidrolisado obtido na etapa (1) para a separação sólido-líquido; e [7] O método para a produção de um líquido de açúcar, de acordo com [6], em que dita separação sólido-líquido é realizada por meio de filtração por prensa.[008] The present invention encompasses a structure consisting of the following from [1] to [7] [1] A method for producing a sugar liquid from biomass containing cellulose, comprising: - the step ( 1) hydrolysis of biomass containing cellulose by a cellulase derived from filamentous fungi; and - the step (2) of filtering a hydrolyzate obtained in step (1) through an ultrafiltration membrane to recover cellulase derived from filamentous fungi as a non-permeate and to obtain a sugar liquid as a permeate, - wherein the cellulose-containing biomass is treated with one or more enzymes selected from the group consisting of pectinase, glucoamylase and lipase, at a stage prior to step (1) or in step (1); [2] The method for producing a sugar liquid according to [1], wherein said cellulose-containing biomass is one or more biomasses selected from the group consisting of grain husk biomass, straw and bagasse; [3] The method for producing a sugar liquid according to [2], wherein said grain husk biomass is one or more biomasses selected from the group consisting of a corn husk, a corn husk, a soybeans, and a wheat husk; [4] The method for producing a sugar liquid according to any one of [1] to [3], wherein the weight of said one or more enzymes selected from the group consisting of pectinase, glucoamylase, and lipase is 1/10 or less based on the weight of cellulase derived from filamentous fungi; [5] The method for producing a sugar liquid according to any one of [1] to [4], in which the cellulose-containing biomass is treated with the three enzymes, pectinase, glucoamylase, and lipase in the stage before stage (1) or in stage (1); [6] The method for producing a sugar liquid according to any one of [1] to [5], wherein step (2) is a filtration step, through an ultrafiltration membrane, a component of the solution obtained by subjecting the hydrolyzate obtained in step (1) to solid-liquid separation; and [7] The method for producing a sugar liquid, according to [6], wherein said solid-liquid separation is carried out by means of press filtration.

[009] De acordo com a presente invenção, é possível aprimorar a quantidade da enzima de sacarificação para ser recuperada a partir das etapas de produção do líquido de açúcar utilizando a biomassa que contém a celulose como o material bruto.[009] According to the present invention, it is possible to improve the amount of saccharification enzyme to be recovered from the sugar liquid production steps using biomass containing cellulose as the raw material.

DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[010] Cada uma das etapas da presente invenção será individualmente descrita abaixo.[010] Each of the steps of the present invention will be individually described below.

STEP 1

[011] A etapa (1) é uma etapa de hidrólise da biomassa que contém a ceIuIose através de uma ceIulase derivada a partir de fungos filamentosos.[011] Step (1) is a stage of hydrolysis of the biomass containing cellulose through a cellulase derived from filamentous fungi.

[012] A biomassa que contém a celulose utilizada na etapa (1) se refere aos biorecursos que contêm, pelo menos, a celulose. Os exemplos específicos da biomassa que contém a celulose incluem a biomassa herbácea como o bagaço, gramíneas do gênero Panicum (switchgrass), grama napier, Erianthus, palha ou forragem de milho (palha de arroz, palha de trigo / cevada); biomassa de madeira tais como as árvores e arbustos ou materiais de resíduos de construção; biomassa derivada do meio aquático, tais como as algas ou ervas marinhas; e biomassa de casca de grãos, tais como as cascas de milho, cascas de trigo, casca de soja ou cascas de arroz. A biomassa de casca de grãos, palha e bagaço são mais eficientes e, de preferência, são utilizadas.[012] The biomass containing cellulose used in step (1) refers to bioresources that contain at least cellulose. Specific examples of cellulose-containing biomass include herbaceous biomass such as bagasse, grasses of the genus Panicum (switchgrass), napier grass, Erianthus, straw or corn fodder (rice straw, wheat/barley straw); wood biomass such as trees and shrubs or construction waste materials; biomass derived from the aquatic environment, such as algae or seagrass; and grain husk biomass, such as corn husks, wheat husks, soy husks or rice husks. Biomass from grain husks, straw and bagasse are more efficient and are preferably used.

[013] A hidrólise da biomassa que contém a celulose pretende reduzir o peso molecular da celulose para a produção de monossacarídeos ou oligossacarídeos. Na hidrólise da biomassa que contém a celulose, um componente da hemicelulose, tais como o xilano, manano ou um rabinano também é hidrolisado simultaneamente. Nesta etapa, uma ceIulase derivada a partir de fungos filamentosos é utilizada como uma enzima de sacarídeo para a hidrólise da biomassa que contém a celulose.[013] The hydrolysis of biomass containing cellulose aims to reduce the molecular weight of cellulose to produce monosaccharides or oligosaccharides. In the hydrolysis of cellulose-containing biomass, a hemicellulose component such as xylan, mannan or rabinane is also hydrolyzed simultaneously. In this step, a cellulase derived from filamentous fungi is used as a saccharide enzyme for the hydrolysis of cellulose-containing biomass.

[014] A ceIulase derivada a partir de fungos filamentosos é uma composição de enzima que possui uma atividade de hidrólise de celulose para a sacarificação e contém uma pluralidade de componentes de enzima, tais como a celobiohidrolase, endoglucanase, exoglucanase, β-glucosidase, xiIanase e xilosidase. A ceIulase derivada a partir de fungos filamentosos pode realizar a hidrólise eficiente da celulose através dos efeitos de concerto ou efeitos complementares da pluralidade de componentes de enzimas na degradação da celulose.[014] Cellulase derived from filamentous fungi is an enzyme composition that has cellulose hydrolysis activity for saccharification and contains a plurality of enzyme components, such as cellobiohydrolase, endoglucanase, exoglucanase, β-glucosidase, xyIanase and xylosidase. Cellulase derived from filamentous fungi can carry out efficient hydrolysis of cellulose through the concerted effects or complementary effects of the plurality of enzyme components in cellulose degradation.

[015] Os exemplos da celulase derivada a partir de fungos filamentosos incluem as celulases derivadas a partir do gênero Trichoderma, gênero Aspergillus, gênero Cellulomonas, gênero Chlostridium, gênero Streptomyces, gênero Humicola, gênero Acremonium, do gênero Irpex, gênero Mucor, gênero Talaromyces, gênero Phanerochaete, fungo de podridão branca, e fungo de podridão marrom. Entre estas celulases derivadas de fungos filamentosos, a celulase derivada a partir do gênero Trichoderma que possui uma atividade de degradação elevada de celulose, de preferência, é utilizada.[015] Examples of cellulase derived from filamentous fungi include cellulases derived from the genus Trichoderma, genus Aspergillus, genus Cellulomonas, genus Chlostridium, genus Streptomyces, genus Humicola, genus Acremonium, genus Irpex, genus Mucor, genus Talaromyces , genus Phanerochaete, white rot fungus, and brown rot fungus. Among these cellulases derived from filamentous fungi, the cellulase derived from the genus Trichoderma which has a high cellulose degradation activity is preferably used.

[016] A celulase derivada a partir do gênero Trichoderma é uma composição de enzima que contém a celulase derivada a partir de microrganismos do gênero Trichoderma, como um componente principal. Os microrganismos do gênero Trichoderma não são especialmente restritos, e, de preferência, são o Trichoderma reesei, e seus exemplos específicos podem incluir o Trichoderma reesei Q 19414, Trichoderma reesei QM9 123, Eric / moderno um reesei RUTC-30, Trichoderma reesei PC3 -7, Trichoderma reesei, CL-847, Trichoderma reesei MCG77, Trichoderma reesei MCG80, e Trichoderma viride gM9123. As cepas mutantes com produtividade aprimorada de celulase através de submeter os microrganismos mencionados acima derivados a partir do gênero Trichoderma para a mutagenesis utilizando um mutagênio, irradiação UV, ou similares podem ser utilizadas.[016] Cellulase derived from the genus Trichoderma is an enzyme composition that contains cellulase derived from microorganisms of the genus Trichoderma as a main component. Microorganisms of the genus Trichoderma are not especially restricted, and preferably are Trichoderma reesei, and specific examples may include Trichoderma reesei Q 19414, Trichoderma reesei QM9 123, Eric/modern a reesei RUTC-30, Trichoderma reesei PC3 - 7, Trichoderma reesei, CL-847, Trichoderma reesei MCG77, Trichoderma reesei MCG80, and Trichoderma viride gM9123. Mutant strains with improved cellulase productivity by subjecting the above-mentioned microorganisms derived from the genus Trichoderma to mutagenesis using a mutagen, UV irradiation, or the like can be used.

[017] A celobiohidrolase é um termo geral para as enzimas caracterizadas pela hidrólise de celulose, na unidade de celobiose, a partir da sua porção terminal, e os dois tipos seguintes são conhecidos: a Celobiohidrolase I, que inicia a clivagem a partir da redução do lado terminal da cadeia de celulose e Celobiohidrolase II, que realiza a partir do lado terminal não redutor. O grupo de enzimas pertencentes à celobiohidrolase está descrito como o número EC: EC3. 2. 1. 91.[017] Cellobiohydrolase is a general term for enzymes characterized by the hydrolysis of cellulose, in the cellobiose unit, from its terminal portion, and the following two types are known: Cellobiohydrolase I, which initiates cleavage from reduction from the terminal side of the cellulose chain and Cellobiohydrolase II, which carries out from the non-reducing terminal side. The group of enzymes belonging to cellobiohydrolase is described as EC number: EC3. 2. 1. 91.

[018] A endoglucanase é um termo geral para as enzimas caracterizadas pela hidrólise de celulose de maneira aleatória a partir da porção central de uma cadeia molecular de celulose. O grupo de enzimas pertencentes à endoglucanase está descrito como o número EC: EC3. 2.1.4, EC3. 2.1.6, EC3. 2.1.39 ou EC3.2. 1,73.[018] Endoglucanase is a general term for enzymes characterized by the hydrolysis of cellulose in a random manner from the central portion of a cellulose molecular chain. The group of enzymes belonging to endoglucanase is described as EC number: EC3. 2.1.4, EC3. 2.1.6, EC3. 2.1.39 or EC3.2. 1.73.

[019] A exoglucanase é um termo geral para as enzimas caracterizadas pela hidrólise de celulose de maneira aleatória a partir da extremidade terminal de uma cadeia molecular celulose. O grupo de enzimas pertencentes à exoglucanase está descrito como o número EC: EC3. 2. 1.7 ou EC3. 2. 1.58.[019] Exoglucanase is a general term for enzymes characterized by the hydrolysis of cellulose in a random manner from the terminal end of a cellulose molecular chain. The group of enzymes belonging to exoglucanase is described as EC number: EC3. 2. 1.7 or EC3. 2. 1.58.

[020] A β-glucosidase é um termo geral para as enzimas caracterizadas pela ação em celo oligossacarídeos ou celobiose. O grupo de enzimas pertencentes à β-glucosidase está descrito como o número EC: EC3. 2.1.21.[020] β-glucosidase is a general term for enzymes characterized by action on cello oligosaccharides or cellobiose. The group of enzymes belonging to β-glucosidase is described as EC number: EC3. 2.1.21.

[021] A xilanase é um termo geral para as enzimas caracterizadas pela ação em hemicelulose ou, em especial, o xilano. O grupo de enzimas pertencentes à xilanase está descrito como o número EC: EC3. 2. 1.8.[021] Xylanase is a general term for enzymes characterized by action on hemicellulose or, in particular, xylan. The group of enzymes belonging to xylanase is described as EC number: EC3. 2. 1.8.

[022] A xilosidase é um termo geral para as enzimas caracterizadas pela ação em xilo-oligossacarídeos. O grupo de enzimas pertencentes à xilosidase está descrito como o número EC: EC3.2. 1,37.[022] Xylosidase is a general term for enzymes characterized by action on xylo-oligosaccharides. The group of enzymes belonging to xylosidase is described as EC number: EC3.2. 1.37.

[023] As enzimas brutas, de preferência, são utilizadas, como a celulase derivada a partir de fungos filamentosos. A enzima bruta é derivada a partir do sobrenadante da cultura do meio em que o microrganismo é cultivado durante qualquer período de tempo, o meio sendo preparado de tal maneira que o fungo filamentoso produz a celulase. Os componentes do meio utilizados não são especialmente restritos; e um meio com a celulose sendo adicionada, em geral, pode ser utilizado, para promover a produção de celulase. Por conseguinte, como a enzima bruta, um líquido de cultura, como é ou o sobrenadante da cultura obtido apenas através da remoção do corpo do fungo, de preferência, é utilizada.[023] Crude enzymes are preferably used, such as cellulase derived from filamentous fungi. The crude enzyme is derived from the culture supernatant of the medium in which the microorganism is cultivated for any period of time, the medium being prepared in such a manner that the filamentous fungus produces cellulase. The medium components used are not especially restricted; and a medium with cellulose being added can generally be used to promote cellulase production. Therefore, as the crude enzyme, a culture liquid such as is or the culture supernatant obtained only by removing the fungal body is preferably used.

[024] Uma proporção em peso de cada componente de enzima na enzima bruta não é especialmente restrita. Por exemplo, um líquido de cultura derivado a partir de Trichoderma reesei contém de 50 a 95% em peso de celobiohidrolase; e os componentes restantes incluem a endoglucanase, β- glucosidase, e similares. O gênero de microrganismos Trichoderma produz os componentes de celulase fortes em um líquido de cultura. Por outro lado, em relação à β-glucosidase, a enzima é mantida na parte interna da célula ou nas camadas de superfície da célula e, por conseguinte, a atividade de β-glucosidase é baixa no líquido de cultura. Em vista disto, a β-glucosidase de diferentes espécies ou da mesma espécie ainda pode ser adicionada à enzima bruta. Como a β-glucosidase de diferentes espécies, a β-glucosidase derivada a partir do gênero Aspergillus, de preferência, pode ser utilizada. Os exemplos de β- glucosidase derivada a partir do gênero Aspergillus incluem a Novozyme 188, que está comercialmente disponível de Novozymes A / S. A β-gIucosidase a partir de espécies diferentes ou das mesmas espécies pode ser adicionada à enzima bruta através de um método que compreende a introdução de um gene para o gênero de microrganismos Trichoderma, a cultura de microrganismo do gênero Trichoderma que é geneticamente modificada para produzir o produto do gene em um líquido de cultura e isolando o líquido de cuItura.[024] A proportion by weight of each enzyme component in the crude enzyme is not especially restricted. For example, a culture liquid derived from Trichoderma reesei contains 50 to 95% by weight cellobiohydrolase; and the remaining components include endoglucanase, β-glucosidase, and the like. The genus of microorganisms Trichoderma produces the strong cellulase components in a culture liquid. On the other hand, in relation to β-glucosidase, the enzyme is maintained in the internal part of the cell or in the surface layers of the cell and, therefore, β-glucosidase activity is low in the culture liquid. In view of this, β-glucosidase from different species or the same species can still be added to the crude enzyme. Like β-glucosidase from different species, β-glucosidase derived from the genus Aspergillus can preferably be used. Examples of β-glucosidase derived from the Aspergillus genus include Novozyme 188, which is commercially available from Novozymes A/S. β-glucosidase from different species or the same species can be added to the crude enzyme via a method which comprises the introduction of a gene for the genus of microorganisms Trichoderma, the culture of microorganisms of the genus Trichoderma that is genetically modified to produce the gene product in a culture liquid and isolating the culture liquid.

[025] A biomassa que contém a celulose, de preferência, é pré- tratada, para aprimorar a eficiência de hidrólise, antes da sua hidrólise pela celulase derivada a partir de fungos filamentosos. Um método de pré-tratamento da biomassa que contém a celulose não é especialmente restrito; e seus exemplos específicos incluem um tratamento com o ácido, um tratamento com o ácido sulfúrico, um tratamento com o ácido sulfúrico diluído, um tratamento alcalino, um tratamento com o hidróxido de sódio, um tratamento com a amônia, um tratamento hidrotérmico, um tratamento água subcrítica, um tratamento de pulverização, e um tratamento de vapor. Um tratamento hidrotérmico e um tratamento com o ácido sulfúrico diluído são, de preferência, na presente invenção.[025] The biomass containing cellulose is preferably pre-treated, to improve hydrolysis efficiency, before its hydrolysis by cellulase derived from filamentous fungi. A method of pretreatment of cellulose-containing biomass is not especially restricted; and specific examples thereof include an acid treatment, a sulfuric acid treatment, a dilute sulfuric acid treatment, an alkali treatment, a sodium hydroxide treatment, an ammonia treatment, a hydrothermal treatment, a subcritical water, a spray treatment, and a steam treatment. A hydrothermal treatment and a dilute sulfuric acid treatment are preferably in the present invention.

[026] Um tratamento hidrotérmico é realizado a uma temperatura de 100 a 400°C durante de 1 segundo a 60 minutos após a adição de água de maneira que a concentração de sólidos da biomassa alcança de 0,1 a 50% em peso. O tratamento sob tal condição de temperatura provoca a hidrólise da celulose ou hemicelulose. Especialmente, uma temperatura que varia a partir de 100 a 250°C é de preferência; e, de preferência, é um período de tempo para o tratamento que varia a partir de 5 a 30 minutos. O número de vezes do tratamento não é especialmente restrito; e é suficiente para realizar o tratamento, pelo menos, uma vez. Especialmente quando o tratamento é realizado duas vezes ou mais, o primeiro e segundo tratamentos e os tratamentos posteriores podem ser realizados sob condições diferentes.[026] A hydrothermal treatment is carried out at a temperature of 100 to 400°C for 1 second to 60 minutes after adding water so that the solids concentration of the biomass reaches 0.1 to 50% by weight. Treatment under such temperature condition causes hydrolysis of cellulose or hemicellulose. Especially, a temperature ranging from 100 to 250°C is preferred; and preferably there is a period of time for treatment that varies from 5 to 30 minutes. The number of times of treatment is not particularly restricted; and it is enough to carry out the treatment at least once. Especially when the treatment is carried out twice or more, the first and second treatments and subsequent treatments may be carried out under different conditions.

[027] No tratamento hidrotérmico, pode ser adicionado o ácido sulfúrico para um tratamento com o ácido sulfúrico diluído. A quantidade de ácido sulfúrico para ser adicionada, de preferência, é de 0,1 a 150 mg por g (peso) de biomassa que contém a celulose.[027] In hydrothermal treatment, sulfuric acid can be added for a treatment with diluted sulfuric acid. The amount of sulfuric acid to be added is preferably 0.1 to 150 mg per g (weight) of biomass containing cellulose.

[028] As condições para uma reação de hidrólise de uma celulase derivada a partir de fungos filamentosos não se restringem desde que a hidrólise seja realizada de acordo com as condições de reação de preferência para a celulase derivada a partir de fungos filamentosos. No caso em que a celulase derivada a partir de fungos filamentosos é utilizada, a temperatura de reação, em geral, de preferência, está em um intervalo a partir de 15 a 100°C, de maior preferência, em um intervalo a partir de 40 a 60°C e, de preferência ainda, de 50°C. O pH da hidrólise, de preferência, está em um intervalo a partir de pH 3 a 9, de maior preferência, em um intervalo a partir de pH de 4 a 5, 5 e, de maior preferência ainda, de 5. Deve ser observado que o pH pode ser ajustado através da adição de um ácido ou um alcalino, para alcançar o pH desejado; e um tampão pode ser utilizado de maneira adequada. Além disso, para promover o contato entre a biomassa que contém a celulose e a enzima de sacarificação e para tornar a concentração de açúcar do hidrolisado uniforme, a mistura com agitação, de preferência, é realizada. A água é adicionada para que a concentração de sólidos de celulose, de preferência, esteja em um intervalo a partir de 1 a 25% em peso e, de maior preferência, em um intervalo a partir de 5 a 20% em peso.[028] The conditions for a hydrolysis reaction of a cellulase derived from filamentous fungi are not restricted as long as the hydrolysis is carried out in accordance with the preferred reaction conditions for cellulase derived from filamentous fungi. In the case where cellulase derived from filamentous fungi is used, the reaction temperature is generally preferably in a range from 15 to 100°C, more preferably in a range from 40°C. at 60°C and, even preferably, at 50°C. The pH of the hydrolysis is preferably in a range from pH 3 to 9, more preferably in a range from pH 4 to 5.5, and even more preferably 5. It must be observed that the pH can be adjusted by adding an acid or an alkaline to achieve the desired pH; and a tampon can be used appropriately. Furthermore, to promote contact between the cellulose-containing biomass and the saccharification enzyme and to make the sugar concentration of the hydrolyzate uniform, mixing with stirring is preferably carried out. Water is added so that the concentration of cellulose solids is preferably in a range from 1 to 25% by weight and, more preferably, in a range from 5 to 20% by weight.

STEP 2

[029] A etapa (2) envolve a filtração de um hidrolisado obtido na etapa (1) através de uma membrana de ultrafiltração para recuperar a celulase derivada a partir de fungos filamentosos como um não permeado e para obter um líquido de açúcar como um permeado. A enzima recuperada como o permeado não pode ser reutilizada na etapa (1); e o consumo de enzima na etapa (1) pode ser reduzido.[029] Step (2) involves filtering a hydrolyzate obtained in step (1) through an ultrafiltration membrane to recover cellulase derived from filamentous fungi as a non-permeate and to obtain a sugar liquid as a permeate . The enzyme recovered as the permeate cannot be reused in step (1); and the enzyme consumption in step (1) can be reduced.

[030] O peso molecular de cisalhamento da membrana de ultrafiltração utilizado na presente invenção não é especialmente restrito, desde que possibilite a passagem de, pelo menos, um monossacarídeo, isto é, a glicose (peso molecular 180) e a xilose (peso molecular 150) e possa bloquear a ceIulase derivada a partir de fungos filamentosos. De preferência, de ser um peso molecular de cisalhamento 500 a 50.000. Do ponto de vista, da separação das substâncias estranhas que exibem as ações inibidoras para a reação enzimática a partir da enzima, o peso molecular de cisalhamento, de maior preferência, está em um intervalo a partir de 5.000 a 50.000 e, de preferência ainda, em um intervalo a partir de 10.000 a 30.000.[030] The shear molecular weight of the ultrafiltration membrane used in the present invention is not particularly restricted, as long as it allows the passage of at least one monosaccharide, that is, glucose (molecular weight 180) and xylose (molecular weight 150) and can block cellulase derived from filamentous fungi. Preferably, it should be a shear molecular weight of 500 to 50,000. From the point of view of separating foreign substances that exhibit inhibitory actions towards the enzymatic reaction from the enzyme, the shear molecular weight is most preferably in a range from 5,000 to 50,000 and, most preferably, in a range from 10,000 to 30,000.

[031] Como materiais da membrana de ultrafiltração, a sulfona de poliéter (PES), polissulfona (PS), poliacrilonitrilo (PAN), difluoreto de polivinilideno (PVDF), celulose regenerada, celulose, éster de celulose, polissulfona sulfonada, sulfona sulfonada de poliéter, poliolefina, álcool de polivinila, polimetacrilato de metila, tetrafluoreto de polietileno, e similares podem ser utilizados. Devido à celulose regenerada, celulose, e éster de celulose serem submetidos à degradação por celulase, as membranas de ultrafiltração, com os polímeros sintéticos, tais como o PES ou PVDF como um material, de preferência, são utilizados.[031] As ultrafiltration membrane materials, polyether sulfone (PES), polysulfone (PS), polyacrylonitrile (PAN), polyvinylidene difluoride (PVDF), regenerated cellulose, cellulose, cellulose ester, sulfonated polysulfone, sulfonated sulfone polyether, polyolefin, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyethylene tetrafluoride, and the like can be used. Because regenerated cellulose, cellulose, and cellulose ester are subjected to degradation by cellulase, ultrafiltration membranes, with synthetic polymers such as PES or PVDF as a material, are preferably used.

[032] Como um método de filtração com a membrana de ultrafiltração, a filtração sem saída e a filtração de fluxo cruzado estão disponíveis com a filtração de fluxo cruzado sendo de preferência do ponto de vista da inibição de entupimento da membrana.[032] As a filtration method with the ultrafiltration membrane, dead-end filtration and cross-flow filtration are available with cross-flow filtration being preferable from the point of view of inhibiting membrane clogging.

[033] Como uma forma de membrana da membrana de ultrafiltração, aquelas em uma forma adequada, tais como um tipo de membrana plana, um tipo em espiral, um tipo tubular, ou um tipo de fibra oca podem ser utilizadas. Os seus exemplos específicos incluem o tipo G-5, tipo G-10, tipo G- 20, tipo G-50, tipo PW, e tipo HWSU F, que estão disponíveis a partir de Desal; HFN-180, HFND-183, HFM-251, HFM-300, HFK-131, HFK-328, MPT-U20, MPS- U20P e NPS-U20 S, que estão disponíveis a partir de KOCH; SPE1, SPE3, SPE5, SPE10, SPE30, SPV5, SPV50 e SOW30, que estão disponíveis a partir de Synder; aqueles que correspondem a um peso molecular de cisalhamento de 3.000 a 10.000, em Microza (marca registada) da série F que é fabricado pela Asahi Kasei Corporation; e NTR7410 e NTR7450, que são fabricados pela Nitto Denko Corporation.[033] As a membrane form of the ultrafiltration membrane, those in a suitable shape such as a flat membrane type, a spiral type, a tubular type, or a hollow fiber type can be used. Specific examples include type G-5, type G-10, type G-20, type G-50, type PW, and type HWSU F, which are available from Desal; HFN-180, HFND-183, HFM-251, HFM-300, HFK-131, HFK-328, MPT-U20, MPS-U20P and NPS-U20 S, which are available from KOCH; SPE1, SPE3, SPE5, SPE10, SPE30, SPV5, SPV50 and SOW30, which are available from Synder; those corresponding to a shear molecular weight of 3,000 to 10,000, in Microza (registered trademark) F series which is manufactured by Asahi Kasei Corporation; and NTR7410 and NTR7450, which are manufactured by Nitto Denko Corporation.

TREATMENT WITH ONE OR MORE ENZYMES SELECTED FROM THE GROUP CONSISTING OF PECTINASE, GLUCOAMYLASE AND LIPASE

[034] A presente invenção é caracterizada através do tratamento da biomassa que contém a celulose com uma ou mais enzimas selecionadas a partir do grupo que consiste em pectinase, glucoamilase e lipase, em um estágio anterior para a etapa (1) ou na etapa (1). O tratamento da biomassa que contêm a celulose com uma ou mais enzimas selecionadas a partir do grupo que consiste em pectinase, glucoamilase e lipase, em um estágio anterior para a etapa (1) ou na etapa (1) fornece o efeito de aumento na quantidade da celulase derivada a partir de fungos filamentosos que pode ser recuperada na etapa (2), quando comparada para o caso em que esse tratamento não é realizado e, em especial, o efeito de aumento notável na quantidade de celobiohidrolase a ser recuperada, a celobiohidrolase sendo um componente enzimático principal na hidrólise da biomassa que contém a celulose, entre os componentes de enzima contidas na celulase derivada a partir de fungos filamentosos.[034] The present invention is characterized by treating biomass containing cellulose with one or more enzymes selected from the group consisting of pectinase, glucoamylase and lipase, at a stage prior to step (1) or in step ( 1). Treatment of cellulose-containing biomass with one or more enzymes selected from the group consisting of pectinase, glucoamylase and lipase, at a stage prior to step (1) or in step (1) provides the effect of increasing the amount of cellulase derived from filamentous fungi that can be recovered in step (2), when compared to the case in which this treatment is not carried out and, in particular, the effect of notable increase in the amount of cellobiohydrolase to be recovered, cellobiohydrolase being a major enzymatic component in the hydrolysis of cellulose-containing biomass, among the enzyme components contained in cellulase derived from filamentous fungi.

[035] A pectinase se refere a uma enzima que possui a atividade de degradação da pectina. A pectina é um polissacarídeo complexo que consiste em vegetais e contém como componente principal um ácido poligalacturônico incluindo os ácidos α-1,4-galacturônicos ligados. A pectinase é definida como incluindo as espécies de enzimas, pelo menos, envolvidas na hidrólise da pectina, tais como a poligalacturonase (EC3.2.1.15), liase de pectina (EC4.2.2.10), liase de pectato (EC4.2.2.2), e esterase de pectato de metila (EC3.1. 1.11).[035] Pectinase refers to an enzyme that has pectin degradation activity. Pectin is a complex polysaccharide that consists of vegetables and contains as its main component a polygalacturonic acid including linked α-1,4-galacturonic acids. Pectinase is defined as including the enzyme species at least involved in the hydrolysis of pectin, such as polygalacturonase (EC3.2.1.15), pectin lyase (EC4.2.2.10), pectate lyase (EC4.2.2 .2), and methyl pectate esterase (EC3.1. 1.11).

[036] A glucoamilase (EC3.2.1.3) se refere a uma enzima que possui a atividade de hidrólise em uma ligação α-1,4 na extremidade terminal não redutora de amido.[036] Glucoamylase (EC3.2.1.3) refers to an enzyme that has hydrolysis activity in an α-1,4 bond at the non-starch reducing terminal end.

[037] A lipase se refere a uma enzima que hidrolisa os lipídeos, em especial, uma enzima (EC3.1.1.3) que possui a atividade de ligações de éster hidrolizantes de ácidos graxos e triglicerídeos.[037] Lipase refers to an enzyme that hydrolyzes lipids, in particular, an enzyme (EC3.1.1.3) that has the activity of hydrolyzing ester bonds of fatty acids and triglycerides.

[038] A pectinase, glucoamilase ou lipase utilizada na presente invenção de preferência, é derivada a partir do gênero Aspergillus. Os exemplos do gênero Aspergillus pode incluir o Aspergillus nigar, Aspergillus orizae, Aspergillus awamori,e Aspergillus acretus. As enzimas derivadas do gênero Aspergillus mostram a atividade enzimática máxima a uma temperatura de reação ideal de cerca de 50°C e, por conseguinte, podem ser utilizadas à mesma temperatura, quando utilizadas em combinação com a celulase derivada a partir de fungos filamentosos conforme será descrito abaixo.[038] The pectinase, glucoamylase or lipase used in the present invention is preferably derived from the Aspergillus genus. Examples of the Aspergillus genus may include Aspergillus nigar, Aspergillus orizae, Aspergillus awamori, and Aspergillus acretus. Enzymes derived from the genus Aspergillus show maximum enzymatic activity at an ideal reaction temperature of about 50°C and can therefore be used at the same temperature when used in combination with cellulase derived from filamentous fungi as will be discussed below. Described below.

[039] O procedimento que a biomassa que contém a celulose é tratada com uma ou mais enzimas selecionadas a partir do grupo que consiste em pectinase, glucoamilase, e lipase, em um estágio anterior para a etapa (1) ou na etapa (1) especificamente é uma etapa de hidrólise da biomassa que contém a celulose, na etapa (1) por uma ou mais enzimas selecionadas a partir do grupo que consiste em pectinase, glucoamilase e lipase antes ou durante a hidrólise pela celulase derivada a partir de fungos filamentosos na etapa (1). Este processo também inclui uma etapa de hidrólise do hidrolisado obtido na etapa (1) por uma ou mais enzimas selecionadas a partir do grupo que consiste em pectinase, glucoamilase e lipase. A biomassa que contém a celulose na etapa (1) pode ser tratada com uma ou mais enzimas selecionadas a partir do grupo que consiste em pectinase, glucoamilase e lipase isoladamente ou em combinação, antes ou durante a hidrólise com a celulase na etapa (1); e o tratamento enzimático, de preferência, é realizado, pelo menos, durante a hidrólise com a celulase na etapa (1).[039] The procedure in which cellulose-containing biomass is treated with one or more enzymes selected from the group consisting of pectinase, glucoamylase, and lipase, at a stage prior to step (1) or in step (1) specifically is a step of hydrolysis of cellulose-containing biomass, in step (1) by one or more enzymes selected from the group consisting of pectinase, glucoamylase and lipase before or during hydrolysis by cellulase derived from filamentous fungi in step 1). This process also includes a step of hydrolyzing the hydrolyzate obtained in step (1) by one or more enzymes selected from the group consisting of pectinase, glucoamylase and lipase. The cellulose-containing biomass in step (1) may be treated with one or more enzymes selected from the group consisting of pectinase, glucoamylase and lipase alone or in combination, before or during hydrolysis with cellulase in step (1). ; and the enzymatic treatment is preferably carried out at least during the hydrolysis with cellulase in step (1).

[040] A quantidade de uma ou mais enzimas selecionadas a partir do grupo que consiste em pectinase, glucoamilase, e lipase a ser adicionada no estágio anterior à etapa (1) ou na etapa (1) não é especialmente restrita, e, de preferência, é de 1/10 ou inferior, em uma proporção em peso da celulase derivada a partir de fungos filamentosos do ponto de vista de reduzir o custo da enzima. Deve ser observado que a quantidade de enzimas a ser adicionada referida no presente, é uma quantidade total de uma ou mais enzimas selecionadas a partir do grupo que consiste em pectinase, gIucoamilase, e Iipase no estágio anterior à etapa (1) ou na etapa (1). O limite inferior da quantidade de enzimas a ser adicionada não é especialmente restrito, desde que os efeitos da presente invenção sejam obtidos, e é de 0,001 mg/g da biomassa, em uma proporção em peso da enzima a ser introduzida no peso da biomassa que contêm a celulose.[040] The amount of one or more enzymes selected from the group consisting of pectinase, glucoamylase, and lipase to be added in the stage prior to step (1) or in step (1) is not especially restricted, and, preferably , is 1/10 or less in proportion by weight of cellulase derived from filamentous fungi from the standpoint of reducing the cost of the enzyme. It should be noted that the amount of enzymes to be added referred to herein is a total amount of one or more enzymes selected from the group consisting of pectinase, gIukoamylase, and Iipase in the stage preceding step (1) or in step ( 1). The lower limit of the amount of enzymes to be added is not especially restricted, as long as the effects of the present invention are obtained, and is 0.001 mg/g of the biomass, in a proportion by weight of the enzyme to be introduced to the weight of the biomass that contain cellulose.

[041] A constituição de uma ou mais enzimas selecionadas a partir do grupo que consiste em pectinase, glucoamilase, e lipase a ser adicionada no estágio anterior à etapa (1) ou na etapa (1) pode ser a pectinase, glucoamilase, e lipase, respectivamente, isoladamente ou uma combinação de duas ou mais destas. Uma combinação de duas ou mais das enzimas é de preferência; e uma combinação das três enzimas é de maior preferência.[041] The constitution of one or more enzymes selected from the group consisting of pectinase, glucoamylase, and lipase to be added in the stage prior to step (1) or in step (1) may be pectinase, glucoamylase, and lipase , respectively, alone or a combination of two or more of these. A combination of two or more of the enzymes is preferred; and a combination of the three enzymes is most preferred.

OTHER STEPS

[042] Além disso, o hidrolisado obtido na etapa (1), de preferência, é submetido a uma separação sólido-líquido. A separação sólido-líquido pretende separar o hidrolisado em um componente da solução (a seguir também designada como “solução de açúcar aquoso”) que contém os açúcares e um resíduo sólido de sacarificação), por conseguinte, assegurando a separação efetiva e a recuperação do líquido de açúcar e da celulase derivada a partir de fungos filamentosos na etapa (2).[042] Furthermore, the hydrolyzate obtained in step (1) is preferably subjected to solid-liquid separation. Solid-liquid separation aims to separate the hydrolyzate into a solution component (hereinafter also referred to as “aqueous sugar solution”) which contains the sugars and a solid saccharification residue), thereby ensuring effective separation and recovery of the sugar liquid and cellulase derived from filamentous fungi in step (2).

[043] Um método para a separação sólido-líquido não é especialmente restrito; e o hidrolisado pode ser submetido à separação sólido- líquido através da centrifugação com um decantador de parafuso ou através da filtração por prensa com prensa de filtro ou uma prensa de correia. A filtração por prensa com a prensa de filtro ou uma prensa de correia é de preferência, e fornece um componente da solução que contém os sólidos menos insolúveis e as substâncias menos turvos, quando comparado com a centrifugação. As substâncias menos turvas também, de preferência, são do ponto de vista da inibição da incrustação da membrana de ultrafiltração em um estágio posterior. Quando a separação sólido-líquido é realizada através de filtração por prensa por meio de uma prensa de filtro ou uma prensa de correia, um período de tempo para o tratamento para a separação sólido-Iíquido pode ser reduzida, de maneira eficiente, através do tratamento com uma ou mais enzimas selecionadas a partir do grupo que consiste em pectinase, glucoamilase e lipase no estágio anterior à etapa (1) ou na etapa (1). ][043] A method for solid-liquid separation is not especially restricted; and the hydrolyzate can be subjected to solid-liquid separation through centrifugation with a screw decanter or through press filtration with a filter press or a belt press. Press filtration with the filter press or a belt press is preferred, and provides a solution component containing less insoluble solids and less turbid substances, when compared to centrifugation. Less turbid substances are also preferably from the point of view of inhibiting the fouling of the ultrafiltration membrane at a later stage. When solid-liquid separation is carried out through press filtration by means of a filter press or a belt press, a treatment time for solid-liquid separation can be efficiently reduced through the treatment. with one or more enzymes selected from the group consisting of pectinase, glucoamylase and lipase in the stage prior to step (1) or in step (1). ]

[044] A solução aquosa de açúcar obtida pela separação de sólido-líquido, de preferência, é filtrada através de uma membrana de microfiltração antes de ser submetida à etapa (2). Uma vez que a filtração através de uma membrana de microfiltração possibilita a remoção de teor de sólidos, que não poderia ser completamente separada através da separação sólido-líquido, a etapa (2) pode ser realizada de maneira mais eficiente.[044] The aqueous sugar solution obtained by solid-liquid separation is preferably filtered through a microfiltration membrane before being subjected to step (2). Since filtration through a microfiltration membrane allows the removal of solid content, which could not be completely separated through solid-liquid separation, step (2) can be carried out more efficiently.

[045] A membrana de microfiltração é uma membra que possui um diâmetro de poro fino médio de 0,01 μm a 5 μm. O material da membrana de microfiltração não é especialmente restrito desde que possa remover os teores de sólidos que não poderiam ser completamente separados pela separação sólido-líquido mencionada acima; e os seus exemplos incluem os materiais orgânicos tais como a celulose, éster de celulose, polissulfona, sulfona de poliéter, polietileno clorinado, polipropileno, poliolefina, álcool de polivinila, polimetilmetacrilato, fluoreto de polivinilideno, e tetrafluoreto de polietileno; metais, tais como o aço inoxidável; e materiais inorgânicos tais como a cerâmica.[045] The microfiltration membrane is a membrane that has an average fine pore diameter of 0.01 μm to 5 μm. The microfiltration membrane material is not especially restricted as long as it can remove solid contents that could not be completely separated by the solid-liquid separation mentioned above; and examples thereof include organic materials such as cellulose, cellulose ester, polysulfone, polyether sulfone, chlorinated polyethylene, polypropylene, polyolefin, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyvinylidene fluoride, and polyethylene tetrafluoride; metals, such as stainless steel; and inorganic materials such as ceramics.

[046] O líquido de açúcar obtido pela presente invenção é utilizável como um material bruto de fermentação; e as substâncias químicas podem ser produzidas por cultura de microrganismos. Os exemplos específicos da substância química podem incluir as substâncias produzidas em massa na indústria de fermentação, tais como os álcoois, ácidos orgânicos, amino ácidos e ácidos nucleicos. Por exemplo, podem ser listados os álcoois, tais como o etanol, 1,3-propanodiol, 1,4-butanodiol, ou glicerol; ácidos orgânicos tais como o ácido acético, ácido lático, ácido pirúvico, ácido succínico, ácido málico, ácido itacônico, ou ácido cítrico; nucleosídeos tais como a inosina ou guanosina; os nucleotídeos, tais como o ácido inosínico ou ácido guanílico; e os compostos de aminas, tal como a cadaverina. Além disso, o líquido de açúcar pode ser aplicado à produção deenzimas, antibióticos, proteínas recombinantes, ou similares.[046] The sugar liquid obtained by the present invention is usable as a raw fermentation material; and chemical substances can be produced by culturing microorganisms. Specific examples of the chemical substance may include substances mass-produced in the fermentation industry, such as alcohols, organic acids, amino acids, and nucleic acids. For example, alcohols such as ethanol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, or glycerol may be listed; organic acids such as acetic acid, lactic acid, pyruvic acid, succinic acid, malic acid, itaconic acid, or citric acid; nucleosides such as inosine or guanosine; nucleotides, such as inosinic acid or guanylic acid; and amine compounds, such as cadaverine. Furthermore, the sugar liquid can be applied to the production of enzymes, antibiotics, recombinant proteins, or the like.

EXAMPLES

[047] A título de Exemplos, a presente invenção será especificamente descrita abaixo. A presente invenção, no entanto, não está limitada aos Exemplos.[047] By way of Examples, the present invention will be specifically described below. The present invention, however, is not limited to the Examples.

REFERENCE EXAMPLE 1 METHOD FOR PREPARING CELLULASE DERIVED FROM FILAMENTOUS FUNGI (CULTURE LIQUID)

[048] A celulase derivada a partir de fungos filamentosos (líquido de cultura) foi preparada através do método seguinte.[048] Cellulase derived from filamentous fungi (culture liquid) was prepared using the following method.

PRECULTURE

[049] 5% (p/vol) de licor de infusão de milho, 2% (p/vol) de glicose, 0,37% (p/vol) de tartarato de amônio, 0,14% (p/vol) de sulfato de amônio, 2,0% (p/vol) de fosfato de diidrogênio de potássio, 0,03% (p/vol) de cloreto de cálcio diidratado, 0,03% (p/vol) de heptaidrato de sulfato de magnésio, 0,02% (p/vol) de cloreto de zinco, 0,01% (p/vol) de cloreto de hexaidratado de ferro (III), 0,004% (p/vol) de pentaidrato de sulfato de cobre (II), 0,0008% (p/vol) de cloreto de tetraidrato de manganês, 0,0006% (p/vol) de ácido bórico, e 0,0026% (p/vol) de tetraidrato de heptamolibdato de hexaamônio foram adicionados à água destilada; e 100 mL da solução foram carregados em um balão de Erlenmeyer de 500 mL com um deflector e submetidos à esterilização em autoclave, a uma temperatura de 121°C durante 15 minutos. Em seguida, a solução foi deixada resfriar, PE-M e Tween 80, cada um, foi esterilizado por autoclave a uma temperatura de 121°C durante 15 minutos em separado, foi adicionado em uma quantidade de 0,01% (p/vol) cada. A Trichoderma reesei ATCC66589 foi plantada a 1 x 105 fungos/mL neste meio de pré-cultura, e agitada em cultura em uma temperatura de 28°C e 180 rpm durante 72 horas para preparar uma pré-cultura (agitador: BIO-AGITADOR BR-40 LF fabricado por TAITEC).[049] 5% (w/vol) corn infusion liquor, 2% (w/vol) glucose, 0.37% (w/vol) ammonium tartrate, 0.14% (w/vol) ammonium sulfate, 2.0% (w/vol) potassium dihydrogen phosphate, 0.03% (w/vol) calcium chloride dihydrate, 0.03% (w/vol) potassium sulfate heptahydrate magnesium, 0.02% (wt/vol) zinc chloride, 0.01% (w/vol) iron(III) chloride hexahydrate, 0.004% (w/vol) copper(II) sulfate pentahydrate ), 0.0008% (wt/vol) manganese tetrahydrate chloride, 0.0006% (wt/vol) boric acid, and 0.0026% (wt/vol) hexaammonium heptamolybdate tetrahydrate were added to the distilled water; and 100 mL of the solution were loaded into a 500 mL Erlenmeyer flask with a deflector and subjected to sterilization in an autoclave at a temperature of 121°C for 15 minutes. Then, the solution was allowed to cool, PE-M and Tween 80, each, were sterilized by autoclaving at a temperature of 121°C for 15 minutes separately, were added in an amount of 0.01% (wt/vol ) each. Trichoderma reesei ATCC66589 was planted at 1 x 105 fungi/mL in this pre-culture medium, and shaken in culture at a temperature of 28°C and 180 rpm for 72 hours to prepare a pre-culture (shaker: BIO-AGITADOR BR -40 LF manufactured by TAITEC).

MAIN CULTURE

[050] 5% (p/vol) de licor de infusão de milho, 2% de glicose, 10% (p/vol) de celulose (AviceI), 0,37% (p/vol) de tartarato de amônio, 0,14% (p/vol) de suIfato de amônio, 0,2% (p/vol) de fosfato de diidrogênio de potássio, 0,03% (p/vol) de cloreto de cálcio diidratado, 0,03% (p/vol) de heptaidrato de sulfato de magnésio, 0,02% (v/vol) de cloreto de zinco, 0,01% (v/v) de cloreto de hexaidratado de ferro (III), 0,004% (p/vol) de pentaidrato de sulfato de cobre (II), 0,0008% (p/vol) de cloreto de tetraidrato de manganês, 0,0006% (p/vol) de ácido bórico, e 0,0026% (p/vol) de tetraidrato de heptamolibdato de hexaamônio foram adicionados à água destilada; e 2,5 L da solução foram carregados em um frasco de agitação de 5 L de volume (DPC- 2A fabricado por Able) e submetidos à esterilização em autoclave, a uma temperatura de 121°C durante 15 minutos. Em seguida, a solução foi deixada resfriar, PE-II e Tween 80, cada um, foi esterilizado em autoclave, a uma temperatura de 121°C durante 15 minutos, em separado, cada um foi adicionado em uma quantidade igual a 0,1%. 250 m L de Trichoderma reesei, ATCC66589, que foi precuIturada no meio líquido através do método mencionado acima, foram inoculados, e em seguida, agitados em cultura sob as condições: uma temperatura de 28°C; 87 horas; 300 rpm; e uma quantidade de aeração: 1 vvm. Após a centrifugação, um sobrenadante foi submetido à filtração por membrana (Stericup-GV fabricado pela Millipore Corporation; material: PVDF). O liquido de cultura controlado sob as condições descritas acima foi utilizado como uma celulase derivada a partir de fungos filamentosos nos seguintes Exemplos.[050] 5% (wt/vol) corn infusion liquor, 2% glucose, 10% (wt/vol) cellulose (AviceI), 0.37% (wt/vol) ammonium tartrate, 0 .14% (wt/vol) ammonium sulfate, 0.2% (wt/vol) potassium dihydrogen phosphate, 0.03% (wt/vol) calcium chloride dihydrate, 0.03% (wt /vol) magnesium sulfate heptahydrate, 0.02% (v/vol) zinc chloride, 0.01% (v/v) iron (III) chloride hexahydrate, 0.004% (w/vol) of copper(II) sulfate pentahydrate, 0.0008% (wt/vol) of manganese tetrahydrate chloride, 0.0006% (wt/vol) of boric acid, and 0.0026% (wt/vol) of hexaammonium heptamolybdate tetrahydrate were added to distilled water; and 2.5 L of the solution were loaded into a 5 L shake flask (DPC-2A manufactured by Able) and subjected to autoclave sterilization at a temperature of 121°C for 15 minutes. Then, the solution was allowed to cool, PE-II and Tween 80, each, were sterilized in an autoclave, at a temperature of 121°C for 15 minutes, separately, each was added in an amount equal to 0.1 %. 250 ml of Trichoderma reesei, ATCC66589, which was precuIturated in the liquid medium by the method mentioned above, were inoculated, and then stirred in culture under the conditions: a temperature of 28°C; 87 hours; 300rpm; and an amount of aeration: 1 vvm. After centrifugation, a supernatant was subjected to membrane filtration (Stericup-GV manufactured by Millipore Corporation; material: PVDF). The culture liquid controlled under the conditions described above was used as a cellulase derived from filamentous fungi in the following Examples.

REFERENCE EXAMPLE 2 MEASUREMENT OF SUGAR CONCENTRATION

[051] A concentração de glicose e xilose que estava contida em um líquido de açúcar foi quantificada sob as condições de HPLC descritas abaixo, através da comparação com uma amostra padrão. - Coluna: Luna NHz (fabricada por Phenomenex) - Fase móvel: Nilli-Q: acetonitrila = 25:75 (taxa de fluxo de 0,6 mL/min) - Solução de reação: nenhuma - Método de detecção: RI (índice de refração diferencial) - Temperatura: 30°C[051] The concentration of glucose and xylose that was contained in a sugar liquid was quantified under the HPLC conditions described below, by comparison with a standard sample. - Column: Luna NHz (manufactured by Phenomenex) - Mobile phase: Nilli-Q: acetonitrile = 25:75 (flow rate 0.6 mL/min) - Reaction solution: none - Detection method: RI (index differential refraction) - Temperature: 30°C

REFERENCE EXAMPLE 3 METHOD FOR MEASUREMENT OF CELLULASE ACTIVITIES DERIVED FROM FILAMENTOUS FUNGI

[052] Tal como para as atividades de celulase, foram determinadas as atividades de celobiohidrolase e endoglucanase na degradaçã da celulose a partir da atividade de degradação (1) 4-nitrofenil-β-D- lactopiranoside (pNP-Lac); a atividade de β-gIucosidase a partir da atividade de degradação (2) 4-nitrofenil-β- D-glucopiranósido (pNP-CIV); e as atividades de endoxilanase e xilosidase envolvida na degradação de xilana como um componente principal da hemicelulose da atividade de degradação (3) 4-nitrofenil- β-D-xilopiranoside (pNP-XiI). Deve ser observado que os substratos de (1) a (3) acima coletivamente se referem aos açúcares pNP.[052] As for cellulase activities, cellobiohydrolase and endoglucanase activities in cellulose degradation were determined from the degradation activity of (1) 4-nitrophenyl-β-D-lactopyranoside (pNP-Lac); the activity of β-gIucosidase from the degradation activity of (2) 4-nitrophenyl-β- D-glucopyranoside (pNP-CIV); and the endoxylanase and xylosidase activities involved in the degradation of xylan as a main component of the hemicellulose degradation activity (3) 4-nitrophenyl- β-D-xylopyranoside (pNP-XiI). It should be noted that substrates (1) to (3) above collectively refer to pNP sugars.

[053] A 0,9 mL de tampão de ácido acético a 100 mM (pH 5,0) contendo cada substrato a uma concentração de 1 mM cada, 0,1 mL de líquido de enzima foi adicionado e deixado reagir a 30°C. O tempo de reação foi fixado em 60 min quando o substrato era o PNP-Lac, 10 minutos para o pNP-Glc, e 30 minutos para o pNP-Xil. Após a reação, 0,1 mL de solução aquosa de carbonato de sódio a 2 M foi adicionado para terminar a reação e a absorvância a 405 nm foi medida (ODtest). A absorvância a 405 nm também foi medida da mesma maneira conforme descrito acima para, como um branco, preparado através da adição de, na ordem mencionada, uma solução de carbonato de sódio aquoso a 2 N e o líquido de enzima para a solução de substrato (ODblank). A quantidade de enzima que gera um μmol de 4-nitrofenol durante um minuto é definida como 1 U no sistema de reação acima, e um valor de atividade (U/mL) foi calculado de acordo com a seguinte Fórmula. Deve ser observado que o coeficiente de extinção molecular milimolar de 4-nitrofenoI no sistema de reação acima é de 17,2 L/mmol/cm. A atividade de degradação de pNP-Lac (U/mL) = (ODtest - ODblank) x 1,1 (mL) x proporção de diluição da enzima} / 17,2 x 60 (minutos) x 0,1 (mL)}. - A atividade de degradação de pNP-GIc (U/mL) = {(ODtest - ODblank) x 1,1 (mL) proporção de diluição da enzima / 17, 2 x 10 (minutos) x 0,1 (mL)} - A atividade de degradação de pNP-XiI (U/mL) = (ODtest - ODblank) x 1,1 (m L) x proporção de diluição da enzima / {17,2 x 60 (minutos) x 0,1 (mL)[053] To 0.9 mL of 100 mM acetic acid buffer (pH 5.0) containing each substrate at a concentration of 1 mM each, 0.1 mL of enzyme liquid was added and allowed to react at 30°C . The reaction time was set at 60 min when the substrate was PNP-Lac, 10 min for pNP-Glc, and 30 min for pNP-Xyl. After the reaction, 0.1 mL of 2 M aqueous sodium carbonate solution was added to terminate the reaction and the absorbance at 405 nm was measured (ODtest). The absorbance at 405 nm was also measured in the same manner as described above for, as a blank, prepared by adding, in the order mentioned, a 2 N aqueous sodium carbonate solution and the enzyme liquid to the substrate solution. (ODblank). The amount of enzyme that generates one μmol of 4-nitrophenol during one minute is defined as 1 U in the above reaction system, and an activity value (U/mL) was calculated according to the following Formula. It should be noted that the millimolar molecular extinction coefficient of 4-nitrophenI in the above reaction system is 17.2 L/mmol/cm. The degradation activity of pNP-Lac (U/mL) = (ODtest - ODblank) x 1.1 (mL) x enzyme dilution ratio} / 17.2 x 60 (minutes) x 0.1 (mL)} . - The degradation activity of pNP-GIc (U/mL) = {(ODtest - ODblank) x 1.1 (mL) enzyme dilution ratio / 17.2 x 10 (minutes) x 0.1 (mL)} - The degradation activity of pNP-XiI (U/mL) = (ODtest - ODblank) x 1.1 (m L) x enzyme dilution ratio / {17.2 x 60 (minutes) x 0.1 (mL )

EXAMPLE 1

[054] Como a biomassa que contém a celulose, (1) uma casca de milho), (2) uma casca de soja, (3) palha, e (4) bagaço foram utilizados. O pré-tratamento da biomassa que contém a celulose antes da hidrólise pela celulase derivada a partir de fungos filamentosos foi realizado sob condições de pré-tratamento que eram diferentes dependendo do material bruto como a seguir.[054] As the biomass containing cellulose, (1) a corn husk), (2) a soybean husk, (3) straw, and (4) bagasse were used. Pretreatment of cellulose-containing biomass prior to hydrolysis by cellulase derived from filamentous fungi was carried out under pretreatment conditions that were different depending on the raw material as follows.

(1) CORN SHELL (PRE-TREATMENT CONDITION: DILUTE SUIFURIC ACID TREATMENT)

[055] Um produto de casca de milho seco produzido na China foi utilizado (adquirido de GODO Co., Ltd.). 2,3 kg de 13 g/L de água de ácido sulfúrico foram adicionados a 1 kg de uma casca de milho (seco), de maneira que o teor de água alcançou 70% (30 mg de ácido sulfúrico / g de casca de milho). A casca de milho com a água do ácido sulfúrico a ser adicionada foi submetida a um tratamento hidrotérmico utilizando uma autoclave a 120°C durante 30 minutos. Após a autoclavagem, a água de amônia foi adicionada para o produto de pré-tratamento para ajustar o pH a 5. Este produto foi definido como um produto de pré-tratamento 1.[055] A dried corn husk product produced in China was used (purchased from GODO Co., Ltd.). 2.3 kg of 13 g/L sulfuric acid water was added to 1 kg of a corn husk (dry) so that the water content reached 70% (30 mg sulfuric acid/g corn husk ). The corn husk with the sulfuric acid water to be added was subjected to a hydrothermal treatment using an autoclave at 120°C for 30 minutes. After autoclaving, ammonia water was added to the pretreatment product to adjust the pH to 5. This product was defined as a pretreatment product 1.

(2) SOY SHELL (PRE-TREATMENT CONDITION: TREATMENT WITH DILUTE SULFURIC ACID

[056] Um produto de casca de soja seca produzido na China foi utilizado (adquirido de GODO Co., Ltd.). 2,3 kg de 65 g/L de água de ácido sulfúrico foram adicionados a 1 kg de uma casca de soja (seca) de maneira que o teor de água alcançou 70% (150 mg de ácido sulfúrico / g de casca de soja). A casca de soja com a água de ácido sulfúrico sendo adicionada foi submetida a um tratamento hidrotérmico utilizando uma autoclave a 120°C durante 30 minutos. Após a autoclavagem, a água de amônia foi adicionada para o produto de pré-tratamento para ajustar o pH a 5. Este produto foi definido como um produto de pré-tratamento 2.[056] A dried soybean hull product produced in China was used (purchased from GODO Co., Ltd.). 2.3 kg of 65 g/L sulfuric acid water was added to 1 kg of a soybean hull (dry) so that the water content reached 70% (150 mg sulfuric acid / g of soybean hull). . The soybean hulls with the sulfuric acid water being added were subjected to a hydrothermal treatment using an autoclave at 120°C for 30 minutes. After autoclaving, ammonia water was added to the pretreatment product to adjust the pH to 5. This product was defined as a pretreatment product 2.

(3) STRAW (PRE-TREATMENT CONDITION: HYDROTHERMAL TREATMENT)

[057] Um produto de palha seca (palha de arroz) produzido no Japão foi utilizado (oferecido por um agricultor). A palha foi moída em um moinho cortador rotativo RCM-400 (malha de 8 mm) fabricado por NARA Machinery Co., LTD. a uma velocidade de rotação de 420 rpm e, em seguida, submetida a um tratamento hidrotérmico. Um dispositivo de jateamento (tamanho do reator de 2 L) fabricado pela Nihon Dennetsu Co., Ltd. foi utilizado. Como um gerador de vapor, foi utilizada uma caldeira elétrica de 40 kW. Uma vez que a temperatura de tratamento inequivocamente é determinada quando a pressão de tratamento é definida, o tratamento foi realizado sob as condições de reação: 215°C e 5 minutos. Sob estas condições, a 200 g de palha moída foram introduzidos de cada vez, em um total de cinco vezes. O teor de sólidos contendo a água de jateamento foi agitado enquanto 2 L de água foram adicionados, e separados em uma matéria líquida e sólida hidrotermicamente tratada utilizando uma centrífuga para a utilização em laboratório “HimacCF7D2”, fabricada por Hitachi Koki Co., Ltd. a 5.000 rpm. O teor de água da matéria sólida foi ajustado para 70%, e água de amônia foi utilizada para ajustar o pH a 5. Este produto foi definido como um produto de pré-tratamento 3.[057] A dry straw product (rice straw) produced in Japan was used (offered by a farmer). The straw was ground in an RCM-400 rotary cutter mill (8 mm mesh) manufactured by NARA Machinery Co., LTD. at a rotation speed of 420 rpm and then subjected to hydrothermal treatment. A blasting device (2 L reactor size) manufactured by Nihon Dennetsu Co., Ltd. was used. As a steam generator, a 40 kW electric boiler was used. Since the treatment temperature is unambiguously determined when the treatment pressure is set, the treatment was carried out under the reaction conditions: 215°C and 5 minutes. Under these conditions, 200 g of ground straw were introduced at a time, a total of five times. The solid content containing blasting water was stirred while 2 L of water was added, and separated into a hydrothermally treated liquid and solid using a laboratory-grade centrifuge “HimacCF7D2”, manufactured by Hitachi Koki Co., Ltd. at 5,000 rpm. The water content of the solid matter was adjusted to 70%, and ammonia water was used to adjust the pH to 5. This product was defined as a pretreatment 3 product.

(4) BAGASSE (PRE-TREATMENT CONDITION: TREATMENT WITH DILUTE SULFURIC ACID)

[058] Um produto de bagaço seco produzido em Taiwan foi utilizado (adquirido de Taito-Nosan). O bagaço foi moído em um moinho cortador rotativo RCN-400 (malha de 20 mm), fabricado por NARA Machinery CO., LTD. a uma velocidade de rotação de 420 rpm. 2,3 kg de 13 g/L de ácido sulfúrico a água foram adicionados a 1 kg de bagaço (seco) de maneira que o teor de água alcançou 70% (30 mg de ácido sulfúrico / g de bagaço). O bagaço com a água de ácido sulfúrico sendo adicionado foi submetido a um tratamento hidrotérmico utilizando uma autoclave a 120°C durante 30 minutos. Após a autoclavagem, a água de amônia foi adicionada para o produto de pré-tratamento para ajustar o pH a 5. Este produto foi definido como um produto de pré-tratamento 4.[058] A dried pomace product produced in Taiwan was used (purchased from Taito-Nosan). The bagasse was ground in an RCN-400 rotary cutter mill (20 mm mesh), manufactured by NARA Machinery CO., LTD. at a rotation speed of 420 rpm. 2.3 kg of 13 g/L sulfuric acid in water were added to 1 kg of bagasse (dry) so that the water content reached 70% (30 mg sulfuric acid / g of bagasse). The bagasse with the sulfuric acid water being added was subjected to a hydrothermal treatment using an autoclave at 120°C for 30 minutes. After autoclaving, ammonia water was added to the pretreatment product to adjust the pH to 5. This product was defined as a pretreatment product 4.

[059] Para os produtos de pré-tratamento de 1 a 4, a água foi adicionada para alcançar uma concentração de teor de sólidos de 10%. Além disso, a celulase derivada a partir de fungos filamentosos, que foi preparada no Exemplo de Referência 1, foi adicionada à hidrólise. A quantidade de celulase derivada a partir de fungos filamentosos adicionada foi: 2 mg/g do produto de pré-tratamento 1; 4 mg/g do produto de pré-tratamento 2; 8 mg/g do produto de pré-tratamento 3; e 8 mg/g do produto de pré-tratamento 4 e, em seguida, a hidrólise foi iniciada. A reação de hidrólise foi realizada a 50°C durante 48 horas.[059] For pretreatment products 1 to 4, water was added to achieve a solids content concentration of 10%. Furthermore, cellulase derived from filamentous fungi, which was prepared in Reference Example 1, was added to the hydrolysis. The amount of cellulase derived from filamentous fungi added was: 2 mg/g of pretreatment product 1; 4 mg/g of pretreatment product 2; 8 mg/g of pretreatment product 3; and 8 mg/g of pretreatment product 4, and then hydrolysis was started. The hydrolysis reaction was carried out at 50°C for 48 hours.

[060] Na hidrólise na etapa (1), a pectinase (“Pectinase PL Amano”, fabricada por Amano Enzyme Inc.), a glucoamilase (“Amiloglucosidase” fabricada por Megazyme), e lipase (“Lipase AS Amano”, fabricada por Amano Enzyme Inc.) foram adicionadas em cada combinação indicada na Tabela 1 (a quantidade de enzima(s) adicionada foi: 0. 2 mg/g do produto de pré-tratamento quando uma das enzimas foi adicionada; 0,1 mg/g de cada produto de pré- tratamento quando duas das enzimas foram adicionadas em combinação; 0,06 mg/g de cada produto de pré-tratamento quando três enzimas foram adicionadas em combinação) para o tratamento enzimático. O caso em que nenhuma de pectinase, Glucoamilase e lipase foi adicionada foi definido como o Exemplo Comparativo 1.[060] In the hydrolysis in step (1), pectinase (“Pectinase PL Amano”, manufactured by Amano Enzyme Inc.), glucoamylase (“Amyloglucosidase” manufactured by Megazyme), and lipase (“Lipase AS Amano”, manufactured by Amano Enzyme Inc.) were added in each combination indicated in Table 1 (the amount of enzyme(s) added was: 0.2 mg/g of pretreatment product when one of the enzymes was added; 0.1 mg/g of each pre-treatment product when two of the enzymes were added in combination; 0.06 mg/g of each pre-treatment product when three enzymes were added in combination) for the enzymatic treatment. The case in which none of pectinase, glucoamylase and lipase was added was defined as Comparative Example 1.

[061] 8 kg dos respectivos materiais tratados enzimaticamente obtidos na etapa acima foram prensados em uma prensa de filtro fabricada por Yabuta Kikai Co., Ltd. em 0,2 MPa para a separação sólido-líquido. Um tecido T2731C (fabricado de poliéster, pano duplo), fabricado por Yabuta Kikai Co., Ltd. foi utilizado como um pano de filtro. A prensagem pneumática foi conduzida a uma pressão de 0,3 MPa; e um líquido prensado foi recuperado a partir da biomassa submetida à separação sólido-líquido. Este líquido foi misturado com o líquido separado através da separação sólido-líquido; e 6 kg de uma solução aquosa de açúcar foram recuperados como um componente da solução. A Tabela 1 indica um período de tempo necessário para a separação sólido-líquido.[061] 8 kg of the respective enzymatically treated materials obtained in the above step were pressed in a filter press manufactured by Yabuta Kikai Co., Ltd. at 0.2 MPa for solid-liquid separation. A T2731C fabric (made of polyester, double cloth) manufactured by Yabuta Kikai Co., Ltd. was used as a filter cloth. Pneumatic pressing was conducted at a pressure of 0.3 MPa; and a pressed liquid was recovered from the biomass subjected to solid-liquid separation. This liquid was mixed with the liquid separated through solid-liquid separation; and 6 kg of an aqueous sugar solution were recovered as a component of the solution. Table 1 indicates a period of time required for solid-liquid separation.

TABLE 1 PERIOD OF TIME REQUIRED TO COMPLETE THE SOLID-LIQUID SEPARATION OF 8 KG OF SUGAR LIQUID THROUGH THE FILTER PRESS

[062] Após a filtração de toda a quantidade de 6 kg das respectivas soluções aquosas de açúcar recuperadas através de uma membrana de microfiltração que possui um diâmetro de poro de 0,22 μm, o permeado obtido ainda foi filtrado através de uma membrana de ultrafiltração. Como a membrana de ultrafiltração, o HFU (fabricado por Toray Membrane EUA; material: flúor de polivinilideno; peso molecular de cisalhamento: 150.000) foi utilizado. A ultrafiltração foi realizada através da utilização da unidade de filtração da membrana plana “SEPA-II” (fabricada por GE Osmonics) sob as condições: uma velocidade linear da superfície da membrana de 20 cm/seg e uma pressão de filtração de 3 MPa, até que a quantidade do líquido recuperado a partir do lado do não permeação atingiu 0,6 L. A(s) enzima(s) no não permeado obtida(s) após o tratamento de ultrafiltração foi(foram) definida(s) como enzima(s) recuperada(s), e as atividades da(s) enzima(s) recuperada(s) foram medidas através do método de medição das atividades de celulase derivada a partir de fungos filamentosos no Exemplo de Referência 3. As Tabelas de 2 a 5 indicam as atividades da(s) enzima(s) recuperada(s) em relação à introdução da celulase derivada a partir de fungos filamentosos. TABELA 2 ATIVIDADES DA(S) ENZIMA(S) RECUPERADA(S) DO HIDROLISADO DERIVADO A PARTIR DA CASCA DE MILHO TABELA 3 ATIVIDADES DA(S) ENZIMA(S) RECUPERADA(S) DO HIDROLISADO DERIVADO A PARTIR DA CASCA DE SOJA TABELA 4 ATIVIDADES DA(S) ENZIMA(S) RECUPERADA(S) DO HIDROLISADO DERIVADO A PARTIR DA PALHA (ARROZ) TABELA 5 ATIVIDADES DA(S) ENZIMA(S) RECUPERADA(S) DO HIDROLISADO DERIVADO A PARTIR DO BAGAÇO APLICABILIDADE INDUSTRIAL O método para a produção de um Iíquido de açúcar na presente invenção envolve a utilização da biomassa que contém a celulose como um material bruto, e o líquido de açúcar obtido pode ser utilizado como uma fermentação do material bruto para diversas substâncias químicas.[062] After filtering the entire amount of 6 kg of the respective aqueous sugar solutions recovered through a microfiltration membrane having a pore diameter of 0.22 μm, the permeate obtained was further filtered through an ultrafiltration membrane . As the ultrafiltration membrane, HFU (manufactured by Toray Membrane USA; material: polyvinylidene fluoride; shear molecular weight: 150,000) was used. Ultrafiltration was carried out using the “SEPA-II” flat membrane filtration unit (manufactured by GE Osmonics) under the conditions: a membrane surface linear velocity of 20 cm/sec and a filtration pressure of 3 MPa, until the amount of liquid recovered from the non-permeate side reached 0.6 L. The enzyme(s) in the non-permeate obtained after the ultrafiltration treatment was(were) defined as enzyme (s) recovered, and the activities of the recovered enzyme(s) were measured by the method of measuring cellulase activities derived from filamentous fungi in Reference Example 3. Tables of 2 to 5 indicate the activities of the recovered enzyme(s) in relation to the introduction of cellulase derived from filamentous fungi. TABLE 2 ACTIVITIES OF ENZYME(S) RECOVERED FROM HYDROLYZATE DERIVED FROM CORN SHELL TABLE 3 ACTIVITIES OF ENZYME(S) RECOVERED FROM HYDROLYZATE DERIVED FROM SOYBEAN SHELLS TABLE 4 ACTIVITIES OF ENZYME(S) RECOVERED FROM HYDROLYZATE DERIVED FROM STRAW (RICE) TABLE 5 ACTIVITIES OF THE ENZYME(S) RECOVERED FROM THE HYDROLYZATE DERIVED FROM THE POGASS INDUSTRIAL APPLICABILITY The method for producing a sugar liquid in the present invention involves the use of biomass containing cellulose as a raw material, and the sugar liquid obtained can be used as a fermentation of the raw material for various chemical substances.

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING A SUGAR LIQUID, from biomass containing cellulose, characterized by comprising: - step (1) hydrolysis of the biomass containing cellulose by a cellulase derived from filamentous fungi; and - step (2) filtering a hydrolyzate obtained in step (1) through an ultrafiltration membrane to recover cellulase derived from filamentous fungi as a non-permeate and to obtain a sugar liquid as a permeate, - wherein the cellulose-containing biomass is treated with one or more enzymes selected from (i) a combination of lipase and pectinase, and (ii) a combination of lipase, pectinase and glucoamylase, at a stage prior to step (1) or in step (1).

2. METHOD, according to claim 1, characterized in that said cellulose-containing biomass is one or more biomasses selected from the group consisting of grain husk, straw and bagasse biomass.

3. METHOD, according to claim 2, characterized in that said grain husk biomass is one or more biomasses selected from the group consisting of a corn husk, a soy husk, and a wheat husk.

4. METHOD according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the weight of said one or more enzymes is 1/10 or less based on the weight of cellulase derived from filamentous fungi.

5. METHOD, according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the biomass containing cellulose is treated with the three enzymes pectinase, gIukoamylase and lipase, in the stage prior to step (1) or in step (1).

6. METHOD, according to any one of claims 1 to 5, characterized in that step (2) is a step of subjecting the hydrolyzate obtained in step (1) to solid-liquid separation to obtain a solution component, and filtering the component of the solution through the ultrafiltration membrane.

7. METHOD, according to claim 6, characterized in that said solid-liquid separation is carried out by means of press filtration.