JP2006141244A - Method for saccharifying lignocellulose and the resultant saccharide - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リグノセルロースの酵素処理による糖化方法に関し、更に詳しくは、リグニン、ヘミセルロース及びセルロースよりなるリグノセルロースを酵素を使って分解する前段階でオゾン処理を行うリグノセルロースの糖化方法に関し、またその糖化方法によって得られた糖に関する。 The present invention relates to a method for saccharification of lignocellulose by enzymatic treatment, and more particularly, to a method for saccharification of lignocellulose in which ozone treatment is performed prior to the decomposition of lignocellulose comprising lignin, hemicellulose and cellulose using an enzyme. The present invention relates to a sugar obtained by a saccharification method.
木材チップ、木粉、稲ワラ、モミ殻等のいわゆるバイオマスを有効利用する技術が開発されてきている。
バイオマスは廃材として存在するため極めて安価であり、しかも、リグニン、ヘミセルロース、セルロース等を含んでいることから、これらの成分を出発原料として種々の物質が生産されるようになっている。
中でも、ここのところアルコール発酵技術の需要にともない、バイオマスから特に糖(例えば、キシロオリゴ糖、セロオリゴ糖、キシロース、グリコース等)を製造する技術の開発が着目されてきている。
Technologies for effectively using so-called biomass such as wood chips, wood flour, rice straw, and fir shells have been developed.
Biomass is extremely cheap because it exists as a waste material, and since it contains lignin, hemicellulose, cellulose, etc., various substances are produced using these components as starting materials.
Among these, development of technology for producing sugar (eg, xylooligosaccharide, cellooligosaccharide, xylose, glycolose, etc.) from biomass has been attracting attention recently due to the demand for alcoholic fermentation technology.
例えばリグノセルロースを糖化する方法としては、無水酢酸や濃硫酸を使った化学的方法があるが、乾燥工程が必要であり、且つセルロースの加水分解が激しく行われるために反応系の設備が複雑となる。
また設備全体として酸による腐食が起き易く、また硫酸回収にも余分なコストが発生する。
更にまた、生成された糖の収率も低いものとなっている。
一方、このような欠点を解消するため、緩和な条件で加水分解を行うことができる酵素学的方法が発案されている。
For example, as a method for saccharification of lignocellulose, there is a chemical method using acetic anhydride or concentrated sulfuric acid, but a drying process is required, and the hydrolysis of cellulose is intense, and the equipment of the reaction system is complicated. Become.
Moreover, the entire equipment is easily corroded by acid, and extra cost is required for recovery of sulfuric acid.
Furthermore, the yield of the produced sugar is low.
On the other hand, in order to eliminate such drawbacks, an enzymatic method capable of performing hydrolysis under mild conditions has been devised.
この方法は、酵素(例えばセルラーゼ)を使って加水分解するものであり、装置的にも耐圧性、耐酸性を有する反応容器を必要としないだけでなく、環境汚染も少ない。 This method hydrolyzes using an enzyme (for example, cellulase), and does not require a reaction vessel having pressure resistance and acid resistance in terms of apparatus, and also has little environmental pollution.
しかも、前記の化学的方法より収率が高いことも利点である。
このような酵素を使った糖化方法としては、例えば、特許文献1,特許文献2等が提案されている。
As a saccharification method using such an enzyme, for example,
しかしながら、一般に、バイオマスを原料としたリグノセルロースは、リグニン、ヘミセルロース、及びセルロースを含んでおり、このリグニンが糖化の大きな障害となっている。
すなわち、リグノセルロースは、リグニンによりヘミセルロース及びセルロースが糊着された状態で固まっており、このリグニンの存在のために、ヘミセルロース及びセルロースの加水分解の効率が大きく低下し糖化率が極めて低いものとなるのである。
さらに、多くのバイオマスは100 %以上の含水率を持つ湿潤状態で供給されるため、乾燥工程を必要としない処理法の開発が求められている。
本発明はかかる技術的背景をもとになされた。
すなわち、本発明は、リグニンを含むリグノセルロースの糖化を効率よく行える糖化方法を提供するものである。
またその糖化方法によって得られた糖を提供するものである。
However, in general, lignocellulose using biomass as a raw material contains lignin, hemicellulose, and cellulose, and this lignin is a major obstacle to saccharification.
That is, lignocellulose is solidified in a state in which hemicellulose and cellulose are glued by lignin, and the presence of this lignin greatly reduces the efficiency of hydrolysis of hemicellulose and cellulose, resulting in a very low saccharification rate. It is.
Furthermore, since most biomass is supplied in a wet state with a moisture content of 100% or more, development of a treatment method that does not require a drying step is required.
The present invention has been made based on such technical background.
That is, the present invention provides a saccharification method capable of efficiently saccharifying lignocellulose containing lignin.
Moreover, the sugar obtained by the saccharification method is provided.
本発明者らは、上記問題的について鋭意研究を行った結果、ヘミセルロース及びセルロースの糖化を水熱処理で行う場合に、それを固めているリグニンを、まず、オゾンにより分解することにより、このような問題点を解決できることも見出した。 As a result of diligent research on the above problems, the present inventors, when hemicellulose and saccharification of cellulose are performed by hydrothermal treatment, the lignin that solidifies the lignin is first decomposed with ozone, so that I also found that the problem could be solved.
すなわち本発明は、(1)、リグニン、ヘミセルロース及びセルロースよりなるリグノセルロースを酵素を使って分解し糖化する方法であって、酵素を使って分解する前段階で、オゾン処理を行ってリグニンを分解させることを特徴とするリグノセルロースの糖化方法に存する。 That is, the present invention is (1) a method for decomposing and saccharifying lignocellulose comprising lignin, hemicellulose and cellulose using an enzyme, and decomposing lignin by performing ozone treatment before the decomposition using the enzyme. A method for saccharification of lignocellulose, characterized in that
また、本発明は、(2)、リグニン、ヘミセルロース及びセルロースよりなるリグノセルロースを含む水懸濁液にオゾンガスを吹き込みリグニンを分解し、次に、該水懸濁液を濾過して得られたホロセルロースのうちヘミセルロースを加熱水で可溶化させ、該加熱水を濾過してセルロースを取り出し、その後、該セルロースを加熱水に可溶化させ、酵素により加水分解してセロオリゴ糖及び/又はグリコースを得ることを特徴とするリグノセルロースの糖化方法に存する。 The present invention also provides (2) a holo obtained by blowing ozone gas into an aqueous suspension containing lignocellulose composed of lignin, hemicellulose and cellulose to decompose lignin, and then filtering the aqueous suspension. Among cellulose, hemicellulose is solubilized with heated water, the heated water is filtered to remove the cellulose, then the cellulose is solubilized in heated water, and hydrolyzed with an enzyme to obtain cellooligosaccharide and / or glycolose. A method for saccharification of lignocellulose characterized by
また、本発明は、(3)、リグニン、ヘミセルロース及びセルロースよりなるリグノセルロースを含む水懸濁液にオゾンガスを吹き込みリグニンを分解し、次に、該水懸濁液を濾過して得られたホロセルロースのうちヘミセルロースを加熱水で可溶化させ、該加熱水を濾過してセルロースを除去し、その後、該ヘミセルロースを酵素により加水分解してキシロオリゴ糖及び/又はキシロースを得ることを特徴とするリグノセルロースの糖化方法に存する。 The present invention also relates to (3), a holo obtained by blowing ozone gas into an aqueous suspension containing lignocellulose composed of lignin, hemicellulose and cellulose to decompose lignin and then filtering the aqueous suspension. Lignocellulose characterized in that hemicellulose of cellulose is solubilized with heated water, the heated water is filtered to remove cellulose, and then the hemicellulose is hydrolyzed with an enzyme to obtain xylooligosaccharide and / or xylose. Saccharification method.
また、本発明は、(4)、ヘミセルロースを可溶化させるための加熱 温度は140〜200℃であることを特徴とする上記2又は3記載のリグノセルロースの糖化方法に存する。 The present invention also resides in (4) the lignocellulose saccharification method according to 2 or 3 above, wherein the heating temperature for solubilizing hemicellulose is 140 to 200 ° C.
また、本発明は、(5)、セルロースを可溶化させたるための加熱水の温度は190℃〜250℃であることを特徴とする上記2記載のリグノセルロースの糖化方法に存する。 The present invention also resides in (5) the method for saccharification of lignocellulose as described in 2 above, wherein the temperature of the heated water for solubilizing the cellulose is 190 ° C to 250 ° C.
また、本発明は、(6)、ヘミセルロースを加水分解するための酵素としてキシラナーゼを使用することを特徴とする上記2記載のリグノセルロースの糖化方法に存する。 The present invention also resides in (6) the lignocellulose saccharification method according to the above 2, characterized in that xylanase is used as an enzyme for hydrolyzing hemicellulose.
また、本発明は、(7)、セルロースを加水分解するための酵素としてセルラーゼを使用することを特徴とする上記2記載のリグノセルロースの糖化方法に存する。 The present invention also resides in (7) the method for saccharification of lignocellulose as described in 2 above, wherein cellulase is used as an enzyme for hydrolyzing cellulose.
また、本発明は、(8)、上記1〜7のいづれか1記載の糖化方法によって製造された糖。 The present invention also relates to (8) a sugar produced by the saccharification method according to any one of 1 to 7 above.
なお、本発明の目的に沿ったものであれば、上記(1)から(8)を適宜組み合わせた構成も採用可能である。 In addition, as long as the objective of this invention is followed, the structure which combined said (1) to (8) suitably is also employable.
本発明は、リグニン、ヘミセルロース及びセルロースよりなるリグノセルロースを酵素を使って分解する前段階で、オゾン処理を行ってリグニンを分解させるために、ヘミセルロース及びセルロースの加水分解が効率良く行われ、糖の収率も大きく向上する。
具体的には、オゾン処理を行うことで、オゾン処理を行わない場合に比べて、ヘミセルロースやセルロースを可溶化するための熱処理温度が低くなり熱効率も良くなる。
The present invention is a stage before decomposing lignocellulose composed of lignin, hemicellulose and cellulose using an enzyme, and in order to decompose lignin by performing ozone treatment, hemicellulose and cellulose are efficiently hydrolyzed. The yield is also greatly improved.
Specifically, by performing ozone treatment, the heat treatment temperature for solubilizing hemicellulose and cellulose is lowered and heat efficiency is improved as compared with the case where ozone treatment is not performed.
本発明は、リグニン、ヘミセルロース及びセルロースよりなるリグノセルロースを酵素を使って分解し糖化する方法において、酵素を使って分解する前段階で、オゾン処理を行ってリグニンを分解させることが大きな特徴である。
図1はオゾン処理を示した工程図であり、また図2は熱水処理及び糖化を示す工程図である。
The present invention is characterized in that in a method for decomposing and saccharifying lignocellulose comprising lignin, hemicellulose, and cellulose using an enzyme, the lignin is decomposed by performing ozone treatment before the decomposition using the enzyme. .
FIG. 1 is a process diagram showing ozone treatment, and FIG. 2 is a process diagram showing hot water treatment and saccharification.
〔オゾン処理〕
リグノセルロースは、ヘミセルロース及びセルロースがリグニンにより固化状態となっているものであり、この状態では、水熱処理(水による加熱処理)でヘミセルロースやセルロースを可溶化させようとしても効率が悪い。
そのため、水による加熱処理の前に温度熱、このリグニンをオゾン処理して分解する。
具体的には、先ず、リグノセルロースを粉末化したものに水を加えて攪拌すると固形分を含む水懸濁液ができる。
[Ozone treatment]
Lignocellulose is one in which hemicellulose and cellulose are solidified by lignin, and in this state, the efficiency is low even if it is attempted to solubilize hemicellulose or cellulose by hydrothermal treatment (heat treatment with water).
Therefore, before heat treatment with water, thermal heat, this lignin is decomposed by ozone treatment.
Specifically, first, when water is added to a powdered lignocellulose and stirred, an aqueous suspension containing a solid content is formed.
この水懸濁液をオゾン処理するのであるが、具体的には、例えば、容器内の水懸濁液にオゾンを吹き込んで固形分のリグノセルロースに含まれるリグニンを分解させる。
リグニンは室温で一定時間、オゾン処理を行うことによって酸化分解し、没食子酸、シュウ酸、酢酸、ギ酸等の有機酸に分解され、この有機酸は、水に溶解した状態となる。
The aqueous suspension is subjected to ozone treatment. Specifically, for example, ozone is blown into the aqueous suspension in the container to decompose lignin contained in the solid lignocellulose.
Lignin is oxidatively decomposed by performing ozone treatment at room temperature for a certain period of time and decomposed into organic acids such as gallic acid, oxalic acid, acetic acid, formic acid, etc., and this organic acid is dissolved in water.
この水懸濁液の中には有機酸と固形分のホロセルロース(ヘミセルロース及びセルロース)が含まれていることとなる。
このような水懸濁液から有機酸とホロセルロースとを分離するために、水懸濁液を濾過して固形分であるホロセルロースを取り出す。
残った液は有機酸溶液となり、他に有効利用することができる。
濾過して取り出したホロセルロースは水洗い後、湿潤状態のまま、あるいは、乾燥させてもよい。
This aqueous suspension contains organic acid and solid content of holocellulose (hemicellulose and cellulose).
In order to separate the organic acid and the holocellulose from such an aqueous suspension, the aqueous suspension is filtered to take out the holocellulose as a solid content.
The remaining liquid becomes an organic acid solution and can be used effectively for others.
The holocellulose taken out by filtration may be kept in a wet state or dried after washing with water.
〔セルロースの糖化方法〕
(ヘミセルロースの可溶化)
オゾン処理工程を経てリグニンが除去されたホロセルロースを、今度は加熱水によって処理しホロセルロースのうちのヘミセルロースを可溶化させる(熱水処理)。
通常、この加熱水の加熱温度は、ヘミセルロースを主に可溶化させる観点から、140℃〜200℃が好ましい。
セルロースは溶けてなく固形物のままであるため、濾過してヘミセルロースから分離させて、濾過物として取り出す。
[Method of saccharification of cellulose]
(Solubilization of hemicellulose)
The holocellulose from which the lignin has been removed through the ozone treatment step is then treated with heated water to solubilize the hemicellulose in the holocellulose (hot water treatment).
Usually, the heating temperature of this heated water is preferably 140 ° C. to 200 ° C. from the viewpoint of mainly solubilizing hemicellulose.
Since cellulose does not dissolve and remains as a solid, it is filtered and separated from hemicellulose and taken out as a filtrate.
(セルロースの可溶化)
取り出したセルロースを加熱水によって可溶化させる(熱水処理)。
この場合、加熱水の加熱温度は、セルロースを可溶化させる観点から、190℃〜250℃が好ましい。
(Solubilization of cellulose)
The taken-out cellulose is solubilized with heated water (hot water treatment).
In this case, the heating temperature of the heated water is preferably 190 ° C. to 250 ° C. from the viewpoint of solubilizing cellulose.
(セルロースの糖化)
加熱水に可溶化したセルロースを酵素によって加水分解させて、セロオリゴ糖及び/又はグリコースを得る。
ここでセルロースを加水分解する酵素としては、セルラーゼ、グルコアミラーゼ、タンナーゼ、フィターゼ、プロテアーゼ、キチナーゼ等が、適宜、単数又は複数選択して採用される。
酵素による加水分解は、室温よりやや高い温度、例えば40〜60℃で行うことが好ましい。
(Saccharification of cellulose)
Cellulose solubilized in heated water is hydrolyzed by enzymes to obtain cellooligosaccharides and / or glycolose.
Here, cellulase, glucoamylase, tannase, phytase, protease, chitinase, etc. are appropriately selected and used as the enzyme that hydrolyzes cellulose.
The enzymatic hydrolysis is preferably performed at a temperature slightly higher than room temperature, for example, 40 to 60 ° C.
〔ヘミセルロースの糖化方法〕
(ヘミセルロースの可溶化)
オゾン処理工程を経てリグニンを除去されたホロセルロースを、今度は加熱水によって処理しホロセルロースのうちのヘミセルロースを可溶化させる(熱水処理)。
この加熱水の加熱温度は、上述したようにヘミセルロースのみを可溶化させる観点から、140℃〜200℃が好ましい。
セルロースは溶けておらず固形物のままであるため、濾過して分離し、取り出す。
[Method for saccharification of hemicellulose]
(Solubilization of hemicellulose)
The holocellulose from which the lignin has been removed through the ozone treatment step is then treated with heated water to solubilize the hemicellulose in the holocellulose (hot water treatment).
The heating temperature of this heated water is preferably 140 ° C. to 200 ° C. from the viewpoint of solubilizing only hemicellulose as described above.
Since cellulose is not dissolved and remains a solid, it is separated by filtration and taken out.
(ヘミセルロースの糖化)
セルロースが除去されたヘミセルロース可溶化液を酵素によって加水分解させて、キシロオリゴ糖及び/又はキシロースを得る。
ここでヘミセルロースを加水分解する酵素としては、キシラナーゼ、ヘミセルラーゼ、セルラーゼ等が、適宜、単数又は複数選択して採用される。
酵素による加水分解は、上述したセルロースの場合と同じような室温よりやや高い温度、例えば40〜60℃で行うことが好ましい。
以下、実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明は次に述べるような実施例にのみ限定されるものではない。
(Saccharification of hemicellulose)
The hemicellulose solubilized solution from which the cellulose has been removed is hydrolyzed by an enzyme to obtain xylooligosaccharide and / or xylose.
Here, as the enzyme that hydrolyzes hemicellulose, xylanase, hemicellulase, cellulase, or the like is appropriately selected and used.
The enzymatic hydrolysis is preferably performed at a temperature slightly higher than room temperature, for example, 40 to 60 ° C., as in the case of cellulose described above.
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated based on an Example, this invention is not limited only to an Example described below.
〔実施例1〕
ここではオゾン処理の有効性について実験した。
スギおが屑2.5g(4塊)を用意し、それらをビーカ内で1リットルの水中で攪拌して個々の水懸濁液を作成した。
この水懸濁液にオゾン(具体的にはオゾンを含んだ酸素)を吹き込んで供給した。
オゾンの供給量は0.5リットル/分とした。
スギおが屑の主成分は、リグニン、ヘミセルロース及びセルロースよりなるリグノセルロースであり、このうちリグニンをオゾンにより酸化させて分解した。
このオゾン処理は、0時間、2時間、4時間(2回)、及び8時間と4つのケースで行った。
その際、水懸濁液に可溶化した全炭素量により残留固形物(リグニン、ヘミセルロース、セルロース)がこの順序で分解されていく状態が分かる。
[Example 1]
Here, the effectiveness of ozone treatment was tested.
Sugi sawdust (2.5 g, 4 lumps) was prepared and stirred in 1 liter of water in a beaker to create individual water suspensions.
Ozone (specifically, oxygen containing ozone) was blown into and supplied to this water suspension.
The supply amount of ozone was 0.5 liter / min.
The main component of cedar sawdust is lignocellulose composed of lignin, hemicellulose, and cellulose, among which lignin was oxidized by ozone and decomposed.
This ozone treatment was performed in four cases: 0 hours, 2 hours, 4 hours (twice), and 8 hours.
At that time, it can be seen that the residual solids (lignin, hemicellulose, cellulose) are decomposed in this order by the total amount of carbon solubilized in the aqueous suspension.
図3は、その結果を示す。
反応時間(オゾン処理時間)、水懸濁液の全炭素量(TCo)に対する可溶化した炭素量(TC)の割合、水懸濁液のpH、及び残留固形分(重量%)を示した。
FIG. 3 shows the result.
The reaction time (ozone treatment time), the ratio of the solubilized carbon amount (TC) to the total carbon amount (TCo) of the aqueous suspension, the pH of the aqueous suspension, and the residual solid content (% by weight) are shown.
〔実施例2〕
(熱水処理)
実施例1のような実験によりオゾン処理を4時間行った水懸濁液を濾過乾燥させて固形分0.5gを作成した。
この固形分を熱水流通型反応装置(時間と共に装置内の反応容器の温度を上昇させることができる)によって分解を行った。
反応容器内の圧力は10MPaとした。
分解液の採取を10分間隔で行い、それぞれ20mLの反応液を得た。
反応液についてはpH、全炭素量を測定した。
[Example 2]
(Hot water treatment)
The aqueous suspension that had been subjected to ozone treatment for 4 hours in the experiment as in Example 1 was filtered and dried to prepare 0.5 g of a solid content.
This solid content was decomposed by a hot water flow type reactor (the temperature of the reaction vessel in the device can be increased with time).
The pressure in the reaction vessel was 10 MPa.
The decomposition solution was collected at 10-minute intervals to obtain 20 mL of reaction solution.
About the reaction liquid, pH and total carbon amount were measured.
図4はその結果を示す。
縦軸に加熱温度(反応温度)、水に可溶化した全炭素量(mg/20mL)を、また横軸に反応時間(分)を示す。
FIG. 4 shows the result.
The vertical axis represents the heating temperature (reaction temperature), the total amount of carbon solubilized in water (mg / 20 mL), and the horizontal axis represents the reaction time (minutes).
(酵素による糖化処理)
pH及び全炭素量を測定した後の反応液に酵素としてセルラーゼ(HBI社製セルロシンT2)を3mg/5mL添加して、50℃で20時間反応させた。
反応液中のグルコース量はグルコーステストワコー試薬(和光純薬工業製)によって測定した。
(Glycation treatment with enzymes)
3 mg / 5 mL of cellulase (Cellulosin T2 manufactured by HBI) was added as an enzyme to the reaction solution after measuring the pH and the total amount of carbon, and reacted at 50 ° C. for 20 hours.
The amount of glucose in the reaction solution was measured with a glucose test Wako reagent (manufactured by Wako Pure Chemical Industries).
図5はその結果を示す。
縦軸にグルコース生成量(mg/20mL)及びpH、また横軸に反応時間(分)を示す。
FIG. 5 shows the result.
The vertical axis shows the amount of glucose produced (mg / 20 mL) and pH, and the horizontal axis shows the reaction time (minutes).
〔比較例1〕
ここではオゾン処理を行わない場合について実験した。
[Comparative Example 1]
Here, it experimented about the case where ozone treatment is not performed.
(熱水処理)
スギおが屑の固形分0.5gを用意した。
この固形分を熱水流通型反応装置(時間と共に装置内の反応容器の温度を上昇させることができる)によって分解を行った。
反応容器内の圧力は10MPaとした。
分解液の採取を10分間隔で行い、それぞれ20mLの反応液を得た。
反応液についてはpH、全炭素量を測定した。
図6はその結果を示す。
(Hot water treatment)
A solid content of 0.5 g of cedar sawdust was prepared.
This solid content was decomposed by a hot water flow type reactor (the temperature of the reaction vessel in the device can be increased with time).
The pressure in the reaction vessel was 10 MPa.
The decomposition solution was collected at 10-minute intervals to obtain 20 mL of reaction solution.
About the reaction liquid, pH and total carbon amount were measured.
FIG. 6 shows the result.
(酵素による糖化処理)
pH及び全炭素量を測定した後の反応液に酵素としてセルラーゼ(HBI社製セルロシンT2)を3mg/5mL添加して、50℃で20時間反応させた。
反応液中のグルコース量はグルコーステストワコー装置(和光純薬工業製)によって測定した。
図7はその結果を示す。
(Glycation treatment with enzymes)
3 mg / 5 mL of cellulase (Cellulosin T2 manufactured by HBI) was added as an enzyme to the reaction solution after measuring the pH and the total amount of carbon, and reacted at 50 ° C. for 20 hours.
The amount of glucose in the reaction solution was measured with a glucose test Wako device (manufactured by Wako Pure Chemical Industries).
FIG. 7 shows the result.
〔実施例3〕
実施例1のような実験によりオゾン処理を行った個々の水懸濁液を濾過乾燥させて固形分1gを作成した。
これを40mLの加熱水(150℃)に4時間放置してヘミセルロースを可溶化させて上澄み液10mLを採取した。
この上澄み液10mLにキシラナーゼ(HBI社製セルロシHC100)を3mg/5mL添加して、50℃で24時間反応させた。
反応液中の糖類の分析にはイオンクロマトグラフ(DIONEX社製)を用いた。
また糖の濃度はピーク面積で代用した。
図8はその結果を示す。
Example 3
Individual water suspensions that had been subjected to ozone treatment by experiments as in Example 1 were filtered and dried to produce 1 g of a solid content.
This was left in 40 mL of heated water (150 ° C.) for 4 hours to solubilize hemicellulose, and 10 mL of the supernatant was collected.
3 mg / 5 mL of xylanase (Helcer Cellulose HC100) was added to 10 mL of the supernatant and reacted at 50 ° C. for 24 hours.
An ion chromatograph (manufactured by DIONEX) was used for analysis of saccharides in the reaction solution.
The sugar concentration was substituted by the peak area.
FIG. 8 shows the result.
〔評価〕
(実施例1における知見)
反応時間が2時間では、残留固形分が70重量%に下がっていることから、2時間の反応でリグニン(通常、リグノセルロースの30重量%を占める)が分解されていることが分かる。
オゾン耐久性は、リグニン、ヘミセルロース、セルロースの順序で順次強くなるものであるから、反応時間が4時間ではヘミセルロースの分解(セルロースも有機酸に分解)が始まっていることが確認できた。
このことから、反応時間は2時間程度で十分であることが分かる。
[Evaluation]
(Knowledge in Example 1)
When the reaction time is 2 hours, the residual solid content is reduced to 70% by weight, indicating that lignin (usually occupying 30% by weight of lignocellulose) is decomposed by the reaction for 2 hours.
Since the ozone durability gradually increases in the order of lignin, hemicellulose, and cellulose, it was confirmed that the decomposition of hemicellulose (cellulose is also decomposed into an organic acid) started at a reaction time of 4 hours.
This shows that a reaction time of about 2 hours is sufficient.
(実施例2における知見)
ヘミセルロースは、140℃から溶け始め190℃でほぼ全量可溶化し、一方、セルロースは、190℃で溶け始めて220℃でほぼ全量可溶化した。
また、250℃を越えるとヘミセルロース又はセルロースが過分解することが分かった。
なお、過分解した後は、例えばヒドロキシメチルフルフラールとなる。
(Knowledge in Example 2)
Hemicellulose started to melt from 140 ° C. and was almost completely solubilized at 190 ° C., while cellulose began to melt at 190 ° C. and almost all was solubilized at 220 ° C.
Moreover, it turned out that hemicellulose or a cellulose will decompose excessively when it exceeds 250 degreeC.
In addition, after overdecomposition, it becomes, for example, hydroxymethylfurfural.
(比較例1における知見)
ヘミセルロースは、150℃から溶け始め、180℃でほぼ全量可溶化し、一方、セルロースは225℃で溶け始めて、250℃でほぼ全量可溶化した。
(Knowledge in Comparative Example 1)
Hemicellulose began to melt at 150 ° C and solubilized almost at 180 ° C, while cellulose began to melt at 225 ° C and solubilized almost at 250 ° C.
(実施例3における知見)
オゾン処理を行った場合はオゾン処理を行わない場合と較べてキシロオリゴ糖の収率が大きいことが分かる。
特に、オゾン処理を2時間、行った場合は、効率的にキシロオリゴ糖を得ることができる。
(Knowledge in Example 3)
It can be seen that the yield of xylo-oligosaccharide is greater when ozone treatment is performed than when ozone treatment is not performed.
In particular, when ozone treatment is performed for 2 hours, xylo-oligosaccharide can be obtained efficiently.
(実施例2と比較例1との比較)
図4と図6との比較から、ヘミセルロースもセルロースも、オゾン処理を行った場合、可溶化のための熱処理温度は、オゾン処理を行わない場合と較べて低くなっている。
そのため、熱的にも効率良く可溶化でき、結果的に糖化が効率良く行われることが分かる。
図5と図7の比較から、グルコースの収率は、オゾン処理を行った場合、オゾン処理を行わない場合と較べて数倍の収率を発揮することが分かった。
(Comparison between Example 2 and Comparative Example 1)
From the comparison between FIG. 4 and FIG. 6, when both hemicellulose and cellulose are subjected to ozone treatment, the heat treatment temperature for solubilization is lower than when ozone treatment is not performed.
Therefore, it can be understood that it can be efficiently solubilized also thermally, and as a result, saccharification is efficiently performed.
From the comparison between FIG. 5 and FIG. 7, it was found that the yield of glucose was several times higher when the ozone treatment was performed than when the ozone treatment was not performed.
Claims (8)
A sugar produced by the saccharification method according to any one of claims 1 to 7.
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