JP2011502526A - Lipid production method - Google Patents

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Abstract

本発明は、セルロース、ヘミセルロース、デンプン、非デンプン多糖、これらの任意の混合物またはこれらの分解産物を含有する有機原料から、脂質または脂質混合物を生産する方法に関する。本発明方法によると、該有機原料は、水、酸の水溶液またはアルカリの水溶液を用いて1回または複数回処理され、沈殿物と濾液が分離される。上述の処理により得られる沈殿物を機械的または熱機械的に粉砕しもよく、または該沈殿物を強酸で処理してもよく、あるいは該沈殿物は酸性化した後、機械的または熱機械的に粉砕してもよい。該処理の後、沈殿物と濾過物を分離する。培地中で、脂質を生産する微生物と、該有機原料または得られた濾液とを接触させることにより、微生物細胞に脂質の生産を開始させ、次いで該脂質を回収する。The present invention relates to a method for producing lipids or lipid mixtures from organic raw materials containing cellulose, hemicellulose, starch, non-starch polysaccharides, any mixtures thereof or degradation products thereof. According to the method of the present invention, the organic raw material is treated one or more times with water, an aqueous solution of an acid, or an aqueous solution of an alkali, and a precipitate and a filtrate are separated. The precipitate obtained by the above treatment may be mechanically or thermomechanically ground, or the precipitate may be treated with a strong acid, or the precipitate is acidified and then mechanically or thermomechanically. You may grind into. After the treatment, the precipitate and the filtrate are separated. In the medium, the microorganism producing lipid is brought into contact with the organic raw material or the obtained filtrate to cause the microorganism cell to start producing lipid, and then the lipid is recovered.

Description

本発明は、請求項1の前文に記載の有機原料から脂質または脂質混合物を生産する方法に関する。また、本発明は、該方法により生産される脂質または脂質混合物を、請求項18に記載の生物燃料と共に請求項17に記載の生物燃料として使用することに関する。さらに、本発明は、請求項19に記載の都市の下水を浄化する方法にも関する。   The present invention relates to a method for producing a lipid or lipid mixture from an organic raw material according to the preamble of claim 1. The invention also relates to the use of a lipid or lipid mixture produced by the method as a biofuel according to claim 17 together with a biofuel according to claim 18. The invention further relates to a method for purifying urban sewage as claimed in claim 19.

化石原料から製造される輸送燃料の使用は極めて多岐にわたり、該燃料の消費量が継続的に増加していることは一般に知られている。従って、化石エネルギー資源に関する妥当性と、環境効果と、環境に優しい持続可能な開発の局面は、欠くことのできない地球規模の難題として極めて当然のごとく浮上している。この視点において、輸送燃料の再生可能な代替原料が高まる関心の一対象として注目されている。   It is generally known that the use of transportation fuels produced from fossil raw materials is extremely diverse and that the consumption of these fuels is continuously increasing. Therefore, the adequacy of fossil energy resources, environmental effects, and the aspect of sustainable development that are friendly to the environment are quite obvious as an indispensable global challenge. From this point of view, it is attracting attention as an object of increasing interest in renewable raw materials for transportation fuels.

再生可能な天然資源に依存して燃料を生産することの第一歩は、少なくとも部分的に化石原料を有機原料に置き換えることを試みることである。しかし、このやり方でも、解決するにはかなり困難な問題が生じることを想像できる。例え化石原料のごく一部が置き換えられたとしても、現在の化石原料の消費量に比例して、必要となる有機原料の量は極めて多量になる。これに関する幾つかの点に関連して言えば、この目的のための有機天然資源の一面だけからの大規模な消費または耕作地の開拓が、天然の生物の多様性と食料の一次生産のバランスに影響をもたらすことがすでに観察されており、このような問題を解決することは困難となるであろう。また、有機物質をエネルギー効率のよい方法で輸送燃料の製造に使用できる形態に変換することも、技術的な困難を伴う。   The first step in producing fuels that rely on renewable natural resources is to attempt to at least partially replace fossil feeds with organic feeds. However, you can imagine that even this approach creates problems that are quite difficult to solve. Even if only a small part of the fossil raw material is replaced, the amount of the organic raw material required becomes extremely large in proportion to the current consumption of the fossil raw material. In connection with some of this, large-scale consumption or exploitation of cultivated land from only one aspect of organic natural resources for this purpose is a balance between natural biodiversity and primary food production. Has already been observed to have an impact on this, and it will be difficult to solve such problems. It is also technically difficult to convert the organic material into a form that can be used to produce transportation fuels in an energy efficient manner.

輸送燃料のための特に好ましい原料源は有機脂肪、特にトリアシルグリセロールである。この理由は、有機脂肪のエネルギー含量は、例えば、対応する炭水化物またはアルコールのエネルギー含量に比べて著しく高いからである。さらに、有機脂肪を、比較的効率的な化学的方法によって輸送燃料、例えばディーゼル燃料、バイオディーゼル燃料または再生可能なディーゼル燃料などの成分に変換できることがよく知られている。しかしながら、天然脂肪原料の貯蔵量の不足は、この方法の限定要因となる。現在の脂肪性資源に基づけば、不十分ながらも生物燃料を工業的に生産することはある程度可能である。したがって、脂肪の貯蔵量を増加させるためには、脂肪分の多い植物の栽培量を大幅に増加させる必要がある。脂肪分の多い植物の栽培に関する生産部門におけるこのような大きな変化は、世界市場における食料経済のバランスに強い影響をもたらす。この必要性は、推測の範囲に過ぎないが、食料および飼料原料の価格の大暴騰となって、すでに現れている。   A particularly preferred raw material source for transportation fuels is organic fats, especially triacylglycerol. The reason for this is that the energy content of organic fats is, for example, significantly higher than the energy content of the corresponding carbohydrate or alcohol. Furthermore, it is well known that organic fats can be converted into components such as transportation fuels, such as diesel fuel, biodiesel fuel or renewable diesel fuel, by relatively efficient chemical methods. However, the shortage of natural fat raw material is a limiting factor in this method. Based on current fatty resources, it is possible to some extent to produce biofuels industrially, albeit insufficiently. Therefore, in order to increase the amount of stored fat, it is necessary to greatly increase the amount of cultivation of a plant rich in fat. This major change in the production sector for the cultivation of fatty plants has a strong impact on the balance of the food economy in the global market. This need is only speculative, but has already emerged as the prices of food and feed ingredients have soared.

天然における再生可能な有機マスの総量は極めて大きく、該総量は、炭素の量として算出される場合、輸送燃料としての化石炭素の年間使用量よりもかなり大きい。しかしながら、これらの再生可能なマスの大部分(約60%)は相当な量の酸素を含む化合物で構成されるので、これらのマスの燃料としての価値はきわめて低い。   The total amount of renewable organic mass in nature is very large, and when calculated as the amount of carbon, the total amount is significantly greater than the annual use of fossil carbon as transportation fuel. However, the majority of these renewable masses (about 60%) are composed of compounds containing a significant amount of oxygen, so their value as fuel is very low.

既知の従来技術に基づくと、比較的エネルギー含有量の低い炭水化物を利用して、より短い炭化水素鎖を有する高エネルギー化合物を、特に化学的な方法(例えば、極めて多量のエネルギーを消費する方法である気化技術など)によって得ることが理論的に知られているが、この場合の供給と収率の間の全効率は低い(R.アグラワル、N.R.シング、F.H.リベイロおよびW.N.デラガス著、2007年、「輸送部門のための持続的に利用可能な燃料」、PNAS、第104巻:第4828頁〜第4833頁、および国際特許出願公開2006/117317号明細書)。
対応するする根本的な問題は、炭水化物に含まれているヘキソース糖を高エネルギー化合物に変換させる際に使用する既知の技術による生物工学プロセスにも関連する。この例としては、アルコールの生成、特にエタノールの生成が挙げられ、このような例は、米国特許出願公開2002/0185447号明細書、米国特許第5637502号明細書および国際特許出願公開03/038067号明細書などに記載されている。
Based on known prior art, high energy compounds with shorter hydrocarbon chains can be obtained using chemicals with relatively low energy content, especially in chemical methods (eg, methods that consume very large amounts of energy). It is theoretically known to be obtained by certain vaporization techniques, etc., but in this case the overall efficiency between feed and yield is low (R. Agrawal, N. R. Sing, F. H. Ribeiro and W. N. Delagas, 2007, “Sustainably Available Fuels for the Transportation Sector”, PNAS , 104: 4828-4833, and International Patent Application Publication No. 2006/117317). .
Corresponding underlying problems also relate to biotechnological processes by known techniques used in converting hexose sugars contained in carbohydrates to high energy compounds. Examples of this include the production of alcohols, in particular ethanol, such examples being disclosed in US 2002/0185447, US 5537502 and WO 03/038067. It is described in the description.

米国特許出願公開2004/0231661号明細書は、リグノセルロースを含有する物質を水抽出および酸抽出し、その後加水分解をおこなうことで、エタノールの調製に使用可能なキシロースとグルコースが生成される処理法を開示する。米国特許第5221357号明細書は、ヘミセルロースおよびセルロースを含有する物質を酸加水分解し、固形層を機械的に処理して酸加水分解をおこない、エタノールの調製に使用可能な単糖、例えばペントースおよびヘキソース糖を生成する処理法を開示する。米国特許第4752579号明細書は、トウモロコシの種外皮を、酸および/またはアルカリ、および酵素加水分解によって単糖を分離する処理法を開示する。   US Patent Application Publication No. 2004/0231661 discloses a process for producing xylose and glucose that can be used for ethanol preparation by subjecting a substance containing lignocellulose to water extraction and acid extraction, followed by hydrolysis. Is disclosed. US Pat. No. 5,221,357 describes the hydrolysis of hemicellulose and materials containing cellulose, mechanical treatment of the solid layer to effect acid hydrolysis, and monosaccharides that can be used to prepare ethanol, such as pentose and Disclosed is a process for producing hexose sugars. US Pat. No. 4,752,579 discloses a process for separating corn seed husks from monosaccharides by acid and / or alkali and enzymatic hydrolysis.

幾つかの明細書では、種々の有機物質から微生物発酵法を用いて、脂質を生産する方法を開示する。米国特許第4368056号明細書は、ブタノール発酵における産業廃棄物中に低含有量で存在する炭水化物の使用およびバイオディーゼル燃料の生産中に、発酵により生じる微生物によるグリセリドの使用を提案する。ダイらによる刊行物(ダイ,C、タオ,J.、シェ,F.、ダイ,Yおよびツァオ,M著「キシロース同化能を有する油性酵母ロドトルラ・グルチニス(Rhodotorula glutinis)からのバイオディーゼル燃料の生成」Afr.J.バイオテクノロジ、第6巻(第18号)、第2130頁〜第2134頁、2007年9月19日)は、ロドトルラ酵母により脂質を生産するための原料として、植物性素材のわら(例えば、トウモロコシの茎、木の葉および稲)に含まれる炭水化物を、粉砕および酸処理によって抽出する方法、および該処理によって得られた濾液と洗浄水を、ロドトルラ酵母を用いて脂質を製造するときの原料として使用することを開示する。微生物から得られる脂質は、バイオディーゼル燃料の生産に使用される。アンガーバウアーらは、リポマイセス酵母による脂質の生産に廃水汚泥を利用することと共に、アルカリおよび酸によって廃水汚泥を処理し、該汚泥をバイオディーゼル燃料用の原料に変換することを開示する(アンガーバウアー,C.、サーベンホファー,M、ミッテルバッハ,M、グービッツ,G.M著「バイオディーゼル燃料を生産するための、リポマイセス・スターケイ(Lipomyces starkeyi)による汚泥の脂質への変換」、バイオリソーステクノロジー、第99巻(2008年)第3051頁〜第3056頁参照)。   Some specifications disclose methods of producing lipids from various organic materials using microbial fermentation methods. U.S. Pat. No. 4,368,056 proposes the use of carbohydrates present in low levels in industrial waste in butanol fermentation and the use of glycerides by microorganisms produced by fermentation during the production of biodiesel fuel. Publication by Dai et al. (Dai, C, Tao, J., Chef, F., Dai, Y and Tsao, M, “Generation of biodiesel fuel from oily yeast Rhodotorula glutinis with xylose assimilation ability” Afr. J. Biotechnology, Vol. 6 (No. 18), pages 2130 to 2134, September 19, 2007), is a plant material as a raw material for producing lipids by Rhodotorula yeast. A method of extracting carbohydrates contained in straw (for example, corn stalks, leaves of leaves and rice) by grinding and acid treatment, and using the filtrate and washing water obtained by the treatment to produce lipids using Rhodotorula yeast It is disclosed that it is used as a raw material. Lipids obtained from microorganisms are used in the production of biodiesel fuel. Angerbauer et al. Disclose utilizing wastewater sludge for the production of lipids by Lipomyces yeast, treating wastewater sludge with alkali and acid, and converting the sludge into a raw material for biodiesel fuel (Angerbauer, C., Sabenhofer, M, Mittelbach, M, Goubitz, GM, "Conversion of sludge to lipids by Lipomyces starkeyi to produce biodiesel fuel," BioResource Technology, Volume 99 (2008) See pages 3051 to 3056).

国際特許出願公開2006/117317号明細書International Patent Application Publication No. 2006/117317 米国特許出願公開2002/0185447号明細書US Patent Application Publication No. 2002/0185447 米国特許第5637502号明細書US Pat. No. 5,637,502 国際特許出願公開03/038067号明細書International Patent Application Publication No. 03/038067 米国特許出願公開2004/0231661号明細書US Patent Application Publication No. 2004/0231661 米国特許第5221357号明細書US Pat. No. 5,221,357 米国特許第4752579号明細書US Pat. No. 4,752,579 米国特許第4368056号明細書US Pat. No. 4,368,056

R.アグラワル、N.R.シング、F.H.リベイロおよびW.N.デラガス著、2007年、「輸送部門のための持続的に利用可能な燃料」、PNAS、第104巻:第4828頁〜第4833頁R. Agrawal, N.A. R. Sing, F.M. H. Ribeiro and W.C. N. Delagas, 2007, “Sustainably Available Fuels for the Transportation Sector”, PNAS, 104: 4828-4833. ダイ,C、タオ,J.、シェ,F.、ダイ,Yおよびツァオ,M著「キシロース同化能を有する油性酵母ロドトルラ・グルチニス(Rhodotorula glutinis)からのバイオディーゼル燃料の生成」Afr.J.バイオテクノロジ、第6巻(第18号)、第2130頁〜第2134頁、2007年9月19日Dai, C, Tao, J., Chef, F., Dai, Y and Tsao, M, “Production of Biodiesel Fuel from Oily Yeast Rhodotorula glutinis with Xylose Assimilation Capability” Afr. J. Bio Technology, Vol. 6 (No. 18), pp. 2130-2134, September 19, 2007 アンガーバウアー,C.、サーベンホファー,M、ミッテルバッハ,M、グービッツ,G.M著「バイオディーゼル燃料を生成するための、リポマイセス・スターケイ(Lipomyces starkeyi)による汚泥の脂質への変換」、バイオリソーステクノロジー、第99巻(2008年)第3051頁〜第3056頁Angerbauer, C.I. Sabenhofer, M, Mittelbach, M, Goubitz, G. M, “Conversion of sludge to lipids by Lipomyces starkeyi to produce biodiesel fuel”, BioResource Technology, Vol. 99 (2008), pages 3051-3056

上述の方法において生じる問題には、微生物が利用することができる糖の収率が低いという事実、およびこれらの方法は大規模生産の需要に対してあまり重要ではない原料としてバイオマテリアルの使用に適用されるということが含まれる。生物燃料の製造に関する量的目標が、上述した方法および該方法において使用される原料を用いることによって達成できないことは明らかである。   The problems that arise in the above methods include the fact that the yield of sugars that can be utilized by microorganisms is low, and these methods apply to the use of biomaterials as raw materials that are less important for the demands of large-scale production. Is included. It is clear that the quantitative goals for the production of biofuels cannot be achieved by using the method described above and the raw materials used in the method.

従って、地球に埋蔵される再生可能な有機炭水化物を、その化学的または構造的な組成に関係なく、より高いエネルギー含量を有する化合物へ変換することに使用できる新規の技術的な解決策、特に、以前と比べてより広範囲に適用できる解決策が依然として強く要求されている。様々な有機物質中に存在する炭水化物を、より高いエネルギー含量を有する化合物、例えば、輸送燃料としての使用または該使用のための原料に対してより適合性のある脂肪などへどのようにすれば効率的に変換できるか、という問題を解決することは、特に重要である。   Thus, new technical solutions that can be used to convert renewable organic carbohydrates buried in the earth into compounds with higher energy content, regardless of their chemical or structural composition, There is still a strong need for solutions that can be applied more broadly than before. How can carbohydrates present in various organic substances be converted to compounds with higher energy content, such as fats that are more compatible with use as transportation fuels or raw materials for such use It is particularly important to solve the problem of whether or not it can be converted automatically.

要旨
本発明の目的は、有機バイオマテリアルを、より高いエネルギー含量を有する化合物へどのようにすれば変換できるか、という問題に対する新規の解決策を提供することである。
SUMMARY An object of the present invention is to provide a new solution to the problem of how organic biomaterials can be converted to compounds with higher energy content.

特に、本発明の目的は、有機バイオマテリアルから得ることができる炭水化物成分を、バイオディーゼル燃料の生産に適する脂質へどのようにすれば変換できるか、という問題に対する解決策を提供することである。   In particular, the object of the present invention is to provide a solution to the problem of how carbohydrate components obtainable from organic biomaterials can be converted into lipids suitable for the production of biodiesel fuel.

より正確には、本発明による方法は、請求項1の特徴部分に記載される事項によって特徴づけられる。   More precisely, the method according to the invention is characterized by what is stated in the characterizing part of claim 1.

同様に、本発明による使用は、請求項17において記載される事項によって特徴づけられ、また、本発明による生物燃料は、請求項18において記載される事項によって特徴づけられる   Similarly, the use according to the invention is characterized by what is stated in claim 17, and the biofuel according to the invention is characterized by what is stated in claim 18.

本発明による都市の下水をの浄化方法は、請求項19において記載される事項によって特徴づけられる。   The method for purifying urban sewage according to the invention is characterized by what is stated in claim 19.

本発明は、セルロースおよびヘミセルロースフラクションを回収するための種々の方法においてバイオマスを処理した際、該フラクション中において、微生物集団がより急速に出現すると、セルロースおよびヘミセルロースフラクションが更に分解されたという観察に基づく。驚くべきことに、上述した炭水化物フラクション中において、ATPクエン酸リアーゼ酵素(EC2.3.3.8;以前のEC4.1.3.8)を有する微生物も増殖し、該微生物が該酵素を利用して脂質、特にトリアシルグリセロールを細胞内に捕集することが発見された。これらの観察に基づいて、本発明によれば、バイオマテリアルを処理してその中に含有されるセルロースおよびヘミセルロースをバイオマテリアルの残余成分から分離した後、加水分解処理に付すことによって、加水分解生成物が、脂質を捕集する微生物の増殖と脂質の生産にとって適合した加水分解生成物を得るバイオマテリアルの処理方法、およびバイオディーゼル燃料の製造における原料としての上記のようにして形成される脂質の使用を開発した。   The present invention is based on the observation that when biomass is treated in various ways to recover cellulose and hemicellulose fractions, the cellulose and hemicellulose fractions are further degraded when microbial populations appear more rapidly in the fractions. . Surprisingly, a microorganism with ATP citrate lyase enzyme (EC 2.3.3.8; formerly EC 4.1.3.8) also grows in the carbohydrate fraction described above, and the microorganism utilizes the enzyme. Thus, it was discovered that lipids, particularly triacylglycerol, are collected in cells. Based on these observations, according to the present invention, after the biomaterial is processed and the cellulose and hemicellulose contained therein are separated from the remaining components of the biomaterial, it is subjected to hydrolysis treatment, thereby producing a hydrolysis product. Of biomaterials to obtain hydrolysis products suitable for the growth of microorganisms that capture lipids and the production of lipids, and the lipids formed as described above as raw materials in the production of biodiesel fuel Developed use.

本発明の説明によると、脂質合成性微生物に利用されるのに適している炭水化物は、種々の材料源を起源とする有機原料より生成されることができ、および/または微生物により脂質が生産され得る炭水化物フラクションを生成させることができる。本発明によると、このような炭水化物は、特に、ヘミセルロース、セルロース、デンプンまたは非デンプン多糖を含有するバイオマテリアルから生産することができる。微生物による利用に適する炭水化物は、特に、ヘキソース糖とペントース糖を共に含有する単糖およびオリゴ糖である。炭水化物ポリマーを利用できる脂質生産性微生物が選択される場合、炭水化物は重合型にすることができる。   According to the description of the present invention, carbohydrates suitable for use in lipid-synthesizing microorganisms can be produced from organic raw materials originating from various sources and / or lipids are produced by microorganisms. The resulting carbohydrate fraction can be generated. According to the present invention, such carbohydrates can be produced in particular from biomaterials containing hemicellulose, cellulose, starch or non-starch polysaccharides. Carbohydrates suitable for use by microorganisms are in particular monosaccharides and oligosaccharides containing both hexose sugars and pentose sugars. If a lipid-producing microorganism is selected that can utilize a carbohydrate polymer, the carbohydrate can be polymerized.

様々な形態の木材は、現在回収できる再生可能なバイオマスを最も多く保有する。木材の使用、特に木材の機械的または熱機械的処理または木材からの機械的マスの製造もしくは生産は大規模に行われ、その過程で多量の炭水化物含有副流が生産される。ごく僅かな経済的付加価値が、木材精製産業で生じる裁断片(side cut)に関して見出されている。多くの場合、この種の裁断片は付加的コストをもたらす。何故ならば、該裁断片により引き起される環境負荷は軽減されなければならないからである。技術的な難題として、特に、この種の裁断片のような副流には問題がある。該副流は多量に発生するが、炭水化物の含有量は一般的に少ない。希薄な水性炭水化物溶液は、化学的手段により溶液中の炭水化物を使用することを目的とする工程にとって、あまり適当ではない。   Various forms of wood hold the most renewable biomass that can be recovered at present. The use of wood, especially the mechanical or thermomechanical treatment of wood or the production or production of mechanical mass from wood, takes place on a large scale, in the process producing large amounts of carbohydrate-containing sidestreams. Very little economic added value has been found for the side cuts that occur in the wood refining industry. In many cases, this type of slicing introduces additional costs. This is because the environmental load caused by the fragment must be reduced. As a technical challenge, there is a problem especially with sidestreams like this kind of snippet. Although the side stream is generated in large quantities, the carbohydrate content is generally low. Dilute aqueous carbohydrate solutions are less suitable for processes aimed at using carbohydrates in solution by chemical means.

したがって、本発明の目的は、費用のかかる精製手段を目下必要とするかあるいは現在の方法では完全には利用されていないが、エネルギー源としての潜在的な可能性を有するバイオマテリアルを含有する大規模に発生する産業副流を、どのように利用するかという問題の解決策も提供する。   Accordingly, the object of the present invention is to provide a biomaterial containing biomaterials that currently requires expensive purification means or is not fully utilized in current methods but has potential as an energy source. It also provides a solution to the problem of how to use industrial substreams generated on a scale.

本発明による方法においては、セルロース、ヘミセルロース、デンプン、これら全ての混合物、これらの一部の混合物、またはこれらの分解産物、あるいは、デンプンまたは非デンプン炭水化物自体、またはセルロース若しくはヘミセルロースと結合した該炭水化物を含有する有機原料が処理される。該原料は、機械的、熱機械的、物理的、化学的もしくは生物学的な前処理、またはこれらの併用処理に付すことができ、あるいは該原料をそのまま使用することが適当な場合もある。重合型の炭水化物を含有する原料の場合、水、酸またはアルカリ、またはこれらの混合物を用いて処理することが好ましい。本明細書に記載の方法によるこれらの予備処理の後、混合物は濾液と固形物に分離される。すなわち、沈殿物(図1)および濾液または両フラクションが回収される。水、酸またはアルカリ、またはこれらの混合物を用いる原料の処理を繰り返して行い、沈殿物を分離した後に濾液を混合することが好ましい。アルカリを含む処理において得られる濾液は、そのままの状態または上述の反復処理に付した後の状態の該濾液中において、可溶性単糖の量を増加させるために原料の酸処理をおこなって混合物にすることが好ましい。これらの処理において生成されるいずれかの濾液または沈殿物、原料自体、原料と該濾液若しくは沈殿物との混合物、あるいは複数の濾液または沈殿物は、適切な前処理、例えば中和、脱色および濾過などに付した後に、単細胞脂質の生産に使用される。濾液は、単細胞脂質を生産する微生物にとって適当な単糖の含量と組成を得るために、混合処理、希釈処理または濃縮処理に付すことができる。   In the process according to the invention, cellulose, hemicellulose, starch, a mixture of all of these, a mixture of parts thereof, or their degradation products, or starch or non-starch carbohydrate itself, or the carbohydrate combined with cellulose or hemicellulose. The organic raw material to contain is processed. The raw material can be subjected to mechanical, thermomechanical, physical, chemical or biological pretreatment, or a combination thereof, or it may be appropriate to use the raw material as it is. In the case of a raw material containing a polymerized carbohydrate, it is preferable to treat with water, acid or alkali, or a mixture thereof. After these pretreatments by the methods described herein, the mixture is separated into filtrate and solids. That is, the precipitate (FIG. 1) and the filtrate or both fractions are recovered. It is preferable to repeat the treatment of the raw material using water, acid or alkali, or a mixture thereof and separate the precipitate, and then mix the filtrate. The filtrate obtained in the treatment containing an alkali is subjected to acid treatment of the raw material in order to increase the amount of soluble monosaccharides in the state of the filtrate as it is or after being subjected to the above-mentioned repeated treatment to form a mixture. It is preferable. Any filtrate or precipitate produced in these processes, the raw material itself, a mixture of the raw material and the filtrate or precipitate, or a plurality of filtrates or precipitates may be subjected to suitable pretreatments such as neutralization, decolorization and filtration. It is used for the production of single cell lipids. The filtrate can be subjected to a mixing treatment, a dilution treatment or a concentration treatment in order to obtain a monosaccharide content and composition suitable for a microorganism producing a single cell lipid.

処理が水を用いておこなわれるかあるいは酸またはアルカリの存在下でおこなわれるかに応じて、原料の選択可能な処理によって、多様な組成を有する沈殿物が生成される。糖の収率を増加させるために、好ましくは、沈殿物は、そのままの状態、あるいは水、酸またはアルカリの存在した状態で機械粉砕処理に付され、該機械粉砕処理から濾液および沈殿物が再度得られる。濾液、沈殿物またはこれらの混合物は、単細胞脂質を生産するために使用され、所望の場合には、好ましくは、沈殿物は強酸で処理される。酸処理の結果として、濾液および沈殿物が再度生成され、該濾液もしくは沈殿物またはこれらの混合物は単細胞脂質の生産に使用することができる。沈殿物は、比較的高い酸濃度条件下での粉砕を伴う処理に付すことができる。この処理の結果として生成された濾液、沈殿物またはこれらの混合物は、単細胞脂質の生産に使用される。沈殿物は、分離して焼却することができ、あるいは別の方法による生物燃料またはその前駆体の生成に使用することができる。濾液フラクション、沈殿物または原料はそれぞれ、単細胞脂質を生産するために単独で使用することができるが、種々の混合物として使用することもできる。前述の工程段階から得られる沈殿物は、本明細書において記載される早期または後期の工程段階で再度処理することができる。したがって、糖の収率を増加させるために、沈殿物を、先行する処理で用いた酸またはアルカリよりも強い酸またはアルカリで処理することが好ましい。   Depending on whether the treatment is carried out with water or in the presence of an acid or alkali, a selectable treatment of the raw material produces precipitates having various compositions. In order to increase the yield of sugar, preferably the precipitate is subjected to a mechanical grinding process as it is or in the presence of water, acid or alkali, and the filtrate and the precipitate are again removed from the mechanical grinding process. can get. The filtrate, precipitate or mixture thereof is used to produce single cell lipids, and if desired, preferably the precipitate is treated with a strong acid. As a result of the acid treatment, a filtrate and a precipitate are produced again, and the filtrate or precipitate or a mixture thereof can be used for the production of single cell lipids. The precipitate can be subjected to treatment involving grinding under relatively high acid concentration conditions. The filtrate, precipitate or mixture thereof produced as a result of this treatment is used for the production of single cell lipids. The precipitate can be separated and incinerated or can be used to produce biofuels or their precursors by other methods. Each of the filtrate fractions, precipitates or raw materials can be used alone to produce single cell lipids, but can also be used as various mixtures. The precipitate obtained from the foregoing process steps can be processed again at an earlier or later process step as described herein. Therefore, it is preferred to treat the precipitate with an acid or alkali stronger than the acid or alkali used in the previous treatment in order to increase the sugar yield.

さらに、酵素処理または微生物発酵を異なる工程段階の間でおこなうことができる。   Furthermore, enzyme treatment or microbial fermentation can take place between different process steps.

本発明は、使用済みのアルカリおよび酸を上記方法において再循環させる方法にも関する。   The invention also relates to a process for recycling spent alkali and acid in the above process.

本発明は、生産された脂質が回収されている場合、上記方法において使用された単細胞バイオマスを、本発明に係るバイオマテリアルとして再循環させる方法にも関する。   The present invention also relates to a method of recirculating the single cell biomass used in the above method as the biomaterial according to the present invention when the produced lipid is recovered.

経済的に利用できる成分は、本発明方法によっておこなわれる処理により得られる沈殿物から回収することができる。また、濾液は、脂質の生産以外の他の微生物学的方法にも使用できる。   The economically available components can be recovered from the precipitate obtained by the treatment performed by the method of the present invention. The filtrate can also be used in other microbiological methods other than lipid production.

本明細書に記載の方法は、どのようにすれば、バイオマスの炭水化物内に含有されるヘキソース単糖およびペントース単糖を、脂質合成性微生物が脂質を生産するためにより効率的に利用できるフラクションであって、比較的多量の単量体糖ユニットを含有するより小さなフラクションへと徐々に変化させることができるか、という問題の解決策を提供する。不溶性物質(沈殿物)が可溶性物質から分離されると共に、濾液が得られる任意の工程段階と関連して言えば、該濾液中に含有されるヘキソース糖およびペントース糖は、そのままの状態、あるいは必要な前処理の後に得られる単細胞脂質を生産するための濾液混合物状態で、単細胞脂質を生産するために使用できる。濾液のほかに、沈殿物、または濾液と沈殿物との混合物も、単細胞脂質を生産するために使用できる。   The method described herein can be used to fractionate hexose and pentose monosaccharides contained in biomass carbohydrates in a fraction that can be more efficiently utilized by lipid-synthesizing microorganisms to produce lipids. It provides a solution to the problem of whether it can be gradually changed into smaller fractions containing relatively large amounts of monomeric sugar units. In connection with any process step in which insoluble material (precipitate) is separated from soluble material and a filtrate is obtained, the hexose and pentose sugars contained in the filtrate are either intact or necessary. It can be used to produce single cell lipids in a filtrate mixture for producing single cell lipids obtained after various pretreatments. In addition to the filtrate, a precipitate, or a mixture of filtrate and precipitate, can be used to produce single cell lipids.

本発明の総合的な利点は、エネルギー含有量の少ない生物学的起源の化合物、例えば、ヘキソース糖およびペントース糖またはこれらによって生成されるオリゴマー、並びにこれらの混合物などから、高エネルギーの化合物(即ち、脂質)を生産するために、エネルギー効率的で環境に配慮した形式で、すでに工業的に使用されている単位操作と単純な方法を適用できることである。   The overall advantage of the present invention is that high energy compounds (ie, hexose sugars and pentose sugars or oligomers produced thereby, and mixtures thereof, such as low energy content biological origin compounds (ie, In order to produce lipids, unit operations and simple methods already used industrially can be applied in an energy efficient and environmentally friendly manner.

本発明による方法においては、水、あるいは種々の濃度の酸またはアルカリで再度処理できる有機物質の、機械的または熱機械的粉砕によって該有機物質の新しい面が常に露出するようにすることが特に好ましく、これによって、溶液と該溶液中の沈殿物が調製され、該溶液と沈殿物、特に溶液から、微生物の脂質生産に使用可能な糖をより多く得ることができる。   In the process according to the invention, it is particularly preferred that the new surface of the organic material is always exposed by mechanical or thermomechanical grinding of the organic material that can be treated again with water or various concentrations of acid or alkali. As a result, a solution and a precipitate in the solution are prepared, and more saccharides that can be used for lipid production of microorganisms can be obtained from the solution and the precipitate, particularly the solution.

溶液と沈殿物の分離を数回おこなう場合、単相の加水分解法と比べて、大幅に高められたヘキソース糖とペントース糖の収率が、機械的または熱機械的粉砕により得られる。   When the solution and the precipitate are separated several times, significantly higher yields of hexose and pentose sugars are obtained by mechanical or thermomechanical grinding compared to single-phase hydrolysis methods.

本発明による方法においては、酸処理およびアルカリ処理から得られる濾液を混合することにより、または濾液と沈殿物を混合することによって、種々の処理から得られる処理流は、相互に中和される。したがって、濾液もしくは沈殿物またはこれらの混合物は、酸性度を調整することなくそのままで使用でき、少なくとも、酸性度の調整の必要性は低い。数種の異なるバイオマスおよび異なる起源に由来するバイオマスを相互に混合することも有効である。   In the process according to the invention, the treatment streams obtained from the various treatments are neutralized with each other by mixing the filtrates obtained from the acid treatment and the alkali treatment or by mixing the filtrate and the precipitate. Therefore, the filtrate or the precipitate or a mixture thereof can be used as it is without adjusting the acidity, and at least the necessity for adjusting the acidity is low. It is also effective to mix several different biomass and biomass from different sources with each other.

脂質の生産に使用できる糖であって、アルコールなどの他の化合物を生成するために、完全にまたは部分的に微生物学的に利用できる該糖が生産されるような方法を開発することが特に強調されている。   It is particularly desirable to develop a process that produces sugars that can be used for the production of lipids and that can be used fully or partially microbiologically to produce other compounds such as alcohols. It is emphasized.

本発明に特有の利点は、木材の機械的処理および熱機械的処理による副流または主流を利用することに加えて、脂質を生産するための炭水化物を放出する別のバイオマテリアルの利用にも適していることである。   The unique advantages of the present invention are suitable for the use of alternative biomaterials that release carbohydrates to produce lipids, in addition to utilizing sidestreams or mainstreams of mechanical and thermomechanical treatment of wood. It is that.

さらに、本発明は、本発明方法に従って、熱機械的処理およびアルカリまたは酸による処理において生成される繊維を再度循環させることで生成される混合物から、脂質または脂質混合物を形成させる方法に関する   Furthermore, the present invention relates to a method for forming a lipid or lipid mixture from a mixture produced by recirculating fibers produced in thermomechanical treatment and alkali or acid treatment according to the method of the invention.

本発明により、ヘキソース糖とペントース糖、またはこれらによって形成されるオリゴマーに変換処理でき、微生物によってこれらの糖等から脂質へと変換できる別の有機原料であって、大規模な利用が困難である別の有機原料は、例えば、新聞紙、テンサイから得られるビートパルプ、籾殻およびエン麦などのわらの再生利用から得られる再生繊維、栽培植物と類似の、おがくず、精砕機械パルプ、わら、および泥炭(特に若干分解された泥炭)である。現在のところほとんど利用されていない他の有機物質は、沼地または水面下のバイオマス、セルロース工場の集水域からのバイオマス、および都市の廃棄物からの活性汚泥プラントに存在するバイオマス、または堆積地域または焼却に関係するその他の有機廃棄物である。これらの材料中に含有される炭水化物が、単細胞バイオマスと脂質とを生産する微生物にとって有用な状態に変換されるように、本発明方法の様々な態様を変更させることによって、これらの有機物質を処理してもよい。例えば、都市の廃水は本発明方法を用いて処理されてもよく、これによって、特に有害な微生物を処理中に死滅させる利点が得られる。   According to the present invention, it is another organic raw material that can be converted into hexose sugar and pentose sugar, or an oligomer formed by them, and can be converted from these sugars to lipids by microorganisms, and is difficult to use on a large scale. Other organic raw materials are, for example, newspaper, beet pulp obtained from sugar beet, recycled fiber obtained from straw recycling such as rice husk and oats, sawdust, pulverized mechanical pulp, straw, and peat, similar to cultivated plants (Especially slightly decomposed peat). Other organic materials that are rarely used at present are biomass in swamps or subsurface biomass, biomass from cellulosic catchments, and biomass present in activated sludge plants from municipal waste, or sedimentary areas or incineration Other organic waste related to These organic materials are treated by modifying various aspects of the method of the present invention so that the carbohydrates contained in these materials are converted to a state useful for microorganisms that produce single cell biomass and lipids. May be. For example, municipal wastewater may be treated using the method of the present invention, which provides the advantage of killing particularly harmful microorganisms during treatment.

本発明の重要な点は、単細胞脂質を生産することに適している単量体のヘキソース糖および/またはペントース糖、あるいはこれらのオリゴマーが炭水化物から得られるように、有機原料の起源に関係無く、炭水化物を含有するバイオマテリアルが処理されることである。2種またはそれよりも多くの処理法を組み合わせて該処理をおこなうことが好ましい。   An important aspect of the present invention is that regardless of the origin of the organic raw material, such that monomeric hexose sugars and / or pentose sugars, or oligomers thereof, suitable for producing single cell lipids are derived from carbohydrates, Biomaterials containing carbohydrates are to be processed. It is preferable to perform the treatment by combining two or more treatment methods.

生物燃料を大量生産するために必要な規模において適切な本発明による方法を使用して、脂質生産性微生物の細胞マスの生産および脂質の生産において使用できる原料を、様々な異なるバイオマスから同時に生産させることができる。微生物の脂質生産に適当な成分は、バイオマスの組成、入手可能性および構造に関係なく生産できる。また、本発明による方法を用いることでもたらされる本発明の大きな利点は、有効な糖を高い収率で生産でき、酸性度の調整に必要な化学薬品の消費量を低減できることである。   Using the method according to the present invention suitable for the scale required for mass production of biofuels, the production of cell mass of lipid producing microorganisms and the raw materials that can be used in the production of lipids are produced simultaneously from a variety of different biomass be able to. Ingredients suitable for microbial lipid production can be produced regardless of biomass composition, availability and structure. Also, the great advantage of the present invention brought about by using the method according to the present invention is that an effective sugar can be produced in a high yield and the consumption of chemicals necessary for adjusting the acidity can be reduced.

常套の先行技術と比較して、本明細書に記載される本発明は、セルロースとヘミセルロースとを共に含むバイオマテリアルを、使用に適したヘキソース糖とペントース糖とに変換することを組合せる、画期的な技術を提供する。同じ実施態様によると、本発明は、バイオマテリアル中に含有されるデンプンおよび非デンプンの単糖ユニットを、単細胞脂質の生産に有用な糖に変換するために使用することも可能にする。特に本発明は、再生可能な天然資源が起源である材料、または産業施設または自治体などから排出される価値の低い該天然資源の副流が起源である材料に対して、工業規模で適用できるように実行される。本発明による方法は、単細胞脂質の生産において、安全な微生物によって使用され得る単細胞脂質の前駆体が生成されるように制御された方法でセルロースとヘミセルロースを含有する材料を処理することにも利用できる。   Compared to conventional prior art, the invention described herein combines the conversion of biomaterials containing both cellulose and hemicellulose into hexose and pentose sugars suitable for use. Provide innovative technology. According to the same embodiment, the present invention also allows starch and non-starch monosaccharide units contained in biomaterials to be used to convert sugars useful for the production of single cell lipids. In particular, the present invention can be applied on an industrial scale to materials originating from renewable natural resources, or materials originating from substreams of natural resources that are less valuable from industrial facilities or municipalities. To be executed. The method according to the invention can also be used in the production of single cell lipids to treat materials containing cellulose and hemicellulose in a controlled manner so that precursors of single cell lipids that can be used by safe microorganisms are generated. .

以下において、本発明は、添付の図面と詳細な説明を用いてより詳しく説明される。   In the following, the invention will be described in more detail with the aid of the accompanying drawings and detailed description.

図1は、本発明による方法の主要な作業工程を示す。FIG. 1 shows the main working steps of the method according to the invention. 図2は、細胞マスおよび脂質を生産するために、ヘキソース糖およびペントース糖をそのままで、または混合状態で使用することを示す。FIG. 2 shows that hexose sugars and pentose sugars are used as such or in a mixed state to produce cell mass and lipids. 図3は、アルカリ処理が施された籾殻と、そこから得られた濾液の10%酸加水分解から生成された混合物が、脂質を生産するための炭素源として、添加された培地における、酵母の増殖と脂質の生産を示すグラフである。FIG. 3 shows that the mixture of the rice husks subjected to alkali treatment and the filtrate obtained from the 10% acid hydrolysis was added as a carbon source for the production of lipids in yeast. 2 is a graph showing growth and lipid production. 図4は、炭素源として市販のペントース糖が添加された培地における、酵母の増殖を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing yeast growth in a medium supplemented with a commercially available pentose sugar as a carbon source.

「炭水化物」は、アルデヒド基、酸根またはケト基および複数個のヒドロキシル基を有する有機分子を意味する。従って、炭水化物の範囲は、単糖、オリゴ糖、多糖、糖、セルロース、ヘミセルロース、デンプンおよび非デンプン炭水化物などの用語で記載される化合物を含む。   “Carbohydrate” means an organic molecule having an aldehyde group, an acid radical or keto group and a plurality of hydroxyl groups. Accordingly, the range of carbohydrates includes compounds described in terms such as monosaccharides, oligosaccharides, polysaccharides, sugars, cellulose, hemicellulose, starch and non-starch carbohydrates.

「セルロース」は、グルコースのβ−1−4結合により形成されるポリマーからなる一次構造を有する長鎖状の多糖である。   “Cellulose” is a long-chain polysaccharide having a primary structure composed of a polymer formed by β-1-4 bonds of glucose.

「デンプン」は、主にα−1−4およびα−1−6グルコース単位からなる長鎖状の多類である。   “Starch” is a long-chain variety consisting mainly of α-1-4 and α-1-6 glucose units.

「使用できる糖」は、本発明の場合、微生物が増殖する際に使用する糖であって、脂質およびアルコール生産性微生物が、脂質またはアルコールの生産に使用できる糖を意味する。   In the present invention, “usable sugar” means a sugar that is used when a microorganism grows, and that can be used by lipid- and alcohol-producing microorganisms to produce lipid or alcohol.

「ヘミセルロース」は、複数の異なるヘキソース糖とペントース糖、例えばガラクトース、マンノース、グルコース、キシロースおよびアラビノースからなる化合物群を意味する。   “Hemicellulose” means a group of compounds consisting of a plurality of different hexose sugars and pentose sugars such as galactose, mannose, glucose, xylose and arabinose.

「単糖」は、一般的に3〜9個の炭素原子からなり、1個または複数個の炭素原子において立体化学的な相違点を有する、(C−HO)nで表される炭水化物のモノマー単位である。これらは、6個の炭素原子を有するヘキソース、例えばグルコース、ガラクトース、マンノース、フルクトースなど、および5個の炭素原子を有するペントース、例えばキシロース、リボースおよびアラビノースなどを含む。 A “monosaccharide” is a carbohydrate represented by (C—H 2 O) n, generally consisting of 3 to 9 carbon atoms and having a stereochemical difference at one or more carbon atoms. Monomer unit. These include hexoses with 6 carbon atoms such as glucose, galactose, mannose, fructose and the like, and pentoses with 5 carbon atoms such as xylose, ribose and arabinose.

「オリゴ糖」は、O−グリコシド結合によって、2個またはそれよりも多くの単糖から生成される炭水化物を意味する。   “Oligosaccharide” means a carbohydrate produced from two or more monosaccharides by O-glycoside linkages.

「ペントース糖」は、5個の炭素原子を含有する単糖を意味する。   “Pentose sugar” means a monosaccharide containing 5 carbon atoms.

「ヘキソース糖」は、6個の炭素原子を含有する単糖を意味する。   “Hexose sugar” means a monosaccharide containing 6 carbon atoms.

「加水分解」は、炭素−炭素結合、炭素−酸素結合、炭素−窒素結合、または炭素−硫黄結合が、該反応における水の関与とは関係なしに、水、酸またはアルカリの影響を受けて切断されることを意味する。酵素加水分解の場合、対応する切断反応は酵素によって触媒される。加水分解は、例えば、炭水化物の単糖間のO−グリコシド結合、またはタンパク質のアミノ酸間のペプチド結合が切断される反応である。   “Hydrolysis” means that a carbon-carbon bond, carbon-oxygen bond, carbon-nitrogen bond, or carbon-sulfur bond is affected by water, acid or alkali, regardless of the water participation in the reaction. Means to be disconnected. In the case of enzymatic hydrolysis, the corresponding cleavage reaction is catalyzed by the enzyme. Hydrolysis is, for example, a reaction in which an O-glycoside bond between monosaccharides of carbohydrates or a peptide bond between amino acids of proteins is cleaved.

「水、酸またはアルカリを用いる処理」は、この明細書において、有機物質そのもの、または有機物質から誘導される生成物が、水、酸またはアルカリの存在下において、抽出され、機械的または熱機械的に処理されるか、あるいはこれらの処理を組み合わせて行うことを意味する。ブロンステッド・ローリーの酸アルカリ理論によると、酸は、水素イオン(プロトン)を供与できる化学物質、分子またはイオンを意味し、アルカリは、水素イオン(プロトン)を受容することができる物質、分子またはイオンを意味する。酸は、電子対を受容することができる、いわゆるルイス酸とも称され、アルカリは、塩基対を供与することができる、いわゆるルイスアルカリと称される。これらの定義によると、酸またはアルカリとしての物質の活量は、水溶液に限定されない。本明細書においては、これらの定義による用語「酸」および「アルカリ」は、酸触媒およびアルカリ触媒も意味する。本明細書において、酸は、酸として機能する成分を含む任意の酸性相、例えば気相、固相、または液相(例えば、水溶液)も意味する。これに対応して、アルカリは、アルカリとして機能する成分を含む任意のアルカリ性相、例えば気相、固相、または液相(例えば、水溶液)を意味する。   “Treatment with water, acid or alkali” means in this specification that the organic substance itself or a product derived from the organic substance is extracted in the presence of water, acid or alkali, and is mechanical or thermomechanical. Means that these processes are performed in combination, or a combination of these processes. According to Bronstead Raleigh's acid-alkali theory, acid means a chemical substance, molecule or ion that can donate a hydrogen ion (proton), and alkali means a substance, molecule or ion that can accept a hydrogen ion (proton). I mean ion. The acid is also called a so-called Lewis acid capable of accepting an electron pair, and the alkali is called a so-called Lewis alkali capable of donating a base pair. According to these definitions, the activity of the substance as acid or alkali is not limited to an aqueous solution. As used herein, the terms “acid” and “alkali” according to these definitions also mean acid and alkaline catalysts. As used herein, acid also refers to any acidic phase, including a gas phase, solid phase, or liquid phase (eg, an aqueous solution) that includes a component that functions as an acid. Correspondingly, alkali means any alkaline phase containing a component that functions as an alkali, such as the gas phase, the solid phase, or the liquid phase (eg, an aqueous solution).

「有機原料」は、本明細書において、生物によって生産される任意の有機物を意味する。本明細書において、該有機原料はバイオマテリアルとも称される。   “Organic raw material” as used herein means any organic matter produced by a living organism. In the present specification, the organic raw material is also referred to as biomaterial.

特に、有機原料は多糖を含有する有機物質を意味する。「多糖」は、単糖以外の化合物も含有できる単糖から形成される炭水化物ポリマーを意味する。例えば、多糖は、セルロース、ヘミセルロースおよびデンプンである。多糖は、とりわけ、アルギナート、グルカン、イヌリンおよびアラビアゴムも含有する。他の多糖の中から、マンナンが例示される。有機原料は、多糖をそのままで、または混合物として含有していてもよく、あるいはこれらの分解産物を含有していてもよい。   In particular, the organic raw material means an organic substance containing a polysaccharide. "Polysaccharide" means a carbohydrate polymer formed from monosaccharides that can also contain compounds other than monosaccharides. For example, polysaccharides are cellulose, hemicellulose and starch. Polysaccharides also contain, among other things, alginate, glucan, inulin and gum arabic. Among other polysaccharides, mannan is exemplified. The organic raw material may contain the polysaccharide as it is or as a mixture, or may contain these degradation products.

「非デンプン多糖」は、デンプンに特有のα−1−4結合が欠けている分子構造、または該結合が少ない分子構造を有する炭水化物を意味する。非デンプン多糖は、例えばグルカン、アルギネート、イヌリンおよびアラビアゴムである。また、非デンプン多糖は、ヘミセルロースおよびセルロースも含有する。他の非デンプン多糖としては、例えば、藻類に含まれる炭水化物ポリマーが挙げられる。   “Non-starch polysaccharide” means a carbohydrate having a molecular structure that lacks α-1-4 bonds that are characteristic of starch, or a molecular structure with few such bonds. Non-starch polysaccharides are, for example, glucan, alginate, inulin and gum arabic. Non-starch polysaccharides also contain hemicellulose and cellulose. Examples of other non-starch polysaccharides include carbohydrate polymers contained in algae.

「栽培植物」は、栽培のために準備される土壌において、有益な目的のために植え付けられるか、播種される植物を意味する。   “Cultivated plant” means a plant that is planted or sown for beneficial purposes in soil prepared for cultivation.

「脂質」という用語は、一般に、分子の一部として、有機溶媒に溶解するが水にはほとんど溶解しない脂肪族炭化水素鎖を含有する脂肪性物質を意味する。   The term “lipid” generally refers to an aliphatic substance that contains an aliphatic hydrocarbon chain as part of a molecule that dissolves in an organic solvent but hardly dissolves in water.

本発明において、微生物において生成される脂質は、主にトリ−、ジ−のまたはモノ−アシルグリセロール、あるいはステロールエステルであるが、他の脂質、例えばリン脂質、遊離脂肪酸、ステロール、ポリプレノール、スフィンゴ脂質、糖脂質およびジホスファチジルグリセロールなども微生物の細胞内で生成される。   In the present invention, lipids produced in microorganisms are mainly tri-, di- or mono-acylglycerols or sterol esters, but other lipids such as phospholipids, free fatty acids, sterols, polyprenol, sphingos. Lipids, glycolipids and diphosphatidylglycerol are also produced in the cells of microorganisms.

本発明は、バイオディーゼル燃料または再生可能なディーゼル燃料の製造に使用できる。   The invention can be used for the production of biodiesel or renewable diesel fuel.

EU−指令2003/30/EYによると、「バイオディーゼル燃料」は「生物燃料として使用するディーゼル燃料品質を有する植物油または動物油から生産されるメチル−エステル」を意味する。   According to EU-Direction 2003/30 / EY, “biodiesel fuel” means “methyl-ester produced from vegetable or animal oils with diesel fuel quality for use as biofuel”.

再生可能なディーゼル燃料は、動物、植物または微生物起源の水素処理された脂質を意味し、微生物脂質は、バクテリア、酵母、カビ類、藻類または他の微生物起源であってもよい。   Renewable diesel fuel refers to hydrogenated lipids of animal, plant or microbial origin, which may be of bacterial, yeast, mold, algae or other microbial origin.

本発明による方法に用いる原料は、セルロース、ヘミセルロースおよびバイオマスであってもよく、好ましくは、機械的もしくは熱機械的な方法またはその他の物理的方法、または化学的、酵素的もしくは微生物学的な方法、あるいはこれらの方法の組み合わせによって生成されるバインダーを含有することもある木材パルプである。デンプンを含有する植物性の原料、例えば、ジャガイモ、ジャガイモの種々の部位、栽培可能な農作物の種子、トウモロコシ、稲、テンサイ、さらに、同種の植物に含有される非デンプン多糖を含有するテンサイのパルプは、本発明方法を変更することなしに、本発明による方法の原料として使用できる。βグルカンなどの非デンプン多糖を含有する植物の種々の部位も、原料として適当である。また、本発明方法は、単細胞生物が起源であるアルギネートなどの炭水化物を原料として使用するために適している。また、上述した原料組成物は、脂質合成微生物の増殖と脂質生成のための原料としても使用できるタンパク質および脂質を種々の割合で含有する。   The raw materials used in the method according to the invention may be cellulose, hemicellulose and biomass, preferably mechanical or thermomechanical methods or other physical methods, or chemical, enzymatic or microbiological methods. Or a wood pulp that may contain a binder produced by a combination of these methods. Plant raw materials containing starch, for example, potato, various parts of potato, cultivatable crop seeds, corn, rice, sugar beet, and sugar beet pulp containing non-starch polysaccharides contained in similar plants Can be used as a raw material for the process according to the invention without modification of the process according to the invention. Various parts of plants containing non-starch polysaccharides such as β-glucan are also suitable as raw materials. In addition, the method of the present invention is suitable for using as a raw material a carbohydrate such as alginate that originates from a unicellular organism. Moreover, the raw material composition mentioned above contains the protein and lipid which can be used also as a raw material for the proliferation of a lipid synthesis microorganism and lipid production in various ratios.

また、本発明による方法に用いる原料は、例えば、新聞紙の再利用から得られる再生繊維(古紙パルプ)、テンサイパルプおよびエン麦などの穀類の籾殻、おがくず、精砕機械パルプ、泥炭及びわらであってもよい。本発明による方法において有用である別の原料は、例えば、単細胞バイオマスなどの微生物マス、藻類および肉微小藻類を含む沼地または水中のバイオマス、セルロース工場の集水域からのバイオマス、都市の下水から活性汚泥プラントへ移動するバイオマス、または生物学的成合を含む都市廃棄物であって、該廃棄物中に含有される炭素を二酸化炭素として広範囲に放出する焼却法、堆肥化法または他の方法において現在使用されている該都市廃棄物である。   The raw materials used in the method according to the present invention are, for example, recycled fiber (waste paper pulp) obtained from recycling of newspaper, husks of cereals such as sugar beet pulp and oats, sawdust, refined mechanical pulp, peat and straw. May be. Other raw materials useful in the method according to the invention include, for example, microbial masses such as single-cell biomass, biomass in marshes or water containing algae and meat microalgae, biomass from the catchment area of a cellulose factory, activated sludge from municipal sewage Currently used in incineration, composting, or other methods that move to plants or municipal wastes that contain biological composites that release carbon contained in the waste as carbon dioxide over a wide range It is the municipal waste that has been.

本発明の好ましい実施態様による方法は、本発明方法によって1種または複数種の有機物質から得られる濾液、濾液混合物、沈殿物または沈殿物混合物が、脂質の生産が行われる混合物中へ導入される少なくとも1つの工程を含む。本発明方法の別の実施態様は、微生物の増殖と脂質の生成に関して、どのような単糖組成が、濾液、濾液混合物、沈殿物、沈殿物混合物、あるいは濾液と沈殿物の混合物において好ましいかという基準で選択できる。従って、濾液または沈殿物、好ましくは、以下の(i)〜(iii)を含む群から選択される物質でバイオマテリアルを処理し:
(i)水、
(ii)酸、および
(iii)アルカリ、
次いで、繊維を含有する沈殿物と、繊維を含有しない濾液を分離することにより生成される群から選択される。
According to a preferred embodiment of the present invention, the filtrate, filtrate mixture, precipitate or precipitate mixture obtained from one or more organic substances according to the method of the present invention is introduced into the mixture in which the production of lipids takes place. Including at least one step. Another embodiment of the method of the present invention is that what monosaccharide composition is preferred in the filtrate, filtrate mixture, precipitate, precipitate mixture, or filtrate and precipitate mixture in terms of microbial growth and lipid production. Can be selected by criteria. Accordingly, the biomaterial is treated with a filtrate or precipitate, preferably a material selected from the group comprising (i) to (iii) below:
(I) water,
(Ii) an acid, and (iii) an alkali,
It is then selected from the group produced by separating the precipitate containing the fiber and the filtrate containing no fiber.

必要に応じて、沈殿物はさらに1回または複数回、任意の物質(i)、(ii)または(iii)による処理に付され、好ましくは、得られた沈殿物は、機械的または熱機械的粉砕処理に付され、該沈殿物と濾液は分離される。   If desired, the precipitate is further subjected to treatment with any substance (i), (ii) or (iii) one or more times, preferably the resulting precipitate is mechanical or thermomechanical. Subjected to a mechanical grinding process, the precipitate and filtrate are separated.

使用するバイオマテリアルの種類、および所望の単糖に応じて、バイオマテリアルは、水、酸またはアルカリで処理され、好ましくは酸またはアルカリで処理され、一般的に、酸またはアルカリの水溶液により処理される。必要な場合、該処理を複数回おこなってもよい。同じバイオマテリアルは、複数種の異なる溶液により逐次的に処理されてもよく、炭水化物の分離および加水分解を促進する化合物を水に添加してもよい。   Depending on the type of biomaterial used and the desired monosaccharide, the biomaterial is treated with water, acid or alkali, preferably with acid or alkali, generally treated with an aqueous solution of acid or alkali. The If necessary, the processing may be performed a plurality of times. The same biomaterial may be treated sequentially with multiple different solutions, and compounds that promote carbohydrate separation and hydrolysis may be added to water.

以下のグループIのリストに記載される原料は、第一工程において水で処理することができ、処理効果を向上させる場合には、水と酸の混合物で処理される。   The raw materials described in the following list of Group I can be treated with water in the first step, and are treated with a mixture of water and acid in order to improve the treatment effect.

グループIIのバイオマテリアルは、好ましくは、第一工程において酸で処理される。   Group II biomaterials are preferably treated with acid in the first step.

グループIIIのバイオマテリアルは、好ましくは、第一工程においてアルカリで処理される。沈殿物と濾液がすでに回収されている場合、濾液は酸で再び処理することができる。   Group III biomaterials are preferably treated with alkali in the first step. If the precipitate and filtrate are already recovered, the filtrate can be treated again with acid.

グループI
木材の機械的、熱機械的、酵素的または微生物学的な処理によって得られるバイオマテリアル、またはこれらの処理法の併用によって得られるバイオマテリアル、あるいは栽培植物から得られるバイオマテリアル。
Group I
Biomaterials obtained by mechanical, thermomechanical, enzymatic or microbiological treatment of wood, biomaterials obtained by a combination of these treatment methods, or biomaterials obtained from cultivated plants.

グループII
再生繊維、ビートパルプ、籾殻、わら、ふすま、穀物の顆粒、全ての栽培植物、栽培植物、TMPパルプ、MDFパルプ、あるいはデンプンまたは非デンプン多糖を含有する原料。
Group II
Recycled fiber, beet pulp, rice husk, straw, bran, grain granules, all cultivated plants, cultivated plants, TMP pulp, MDF pulp, or raw materials containing starch or non-starch polysaccharides.

グループIII
おがくず、精砕機械パルプ、籾殻、わら、植物の木質部位、TMPパルプ、MDFパルプ、ビートパルプ、種々の量のデンプンを含有していてもよい栽培植物。
Group III
Sawdust, refined mechanical pulp, rice husk, straw, plant wood parts, TMP pulp, MDF pulp, beet pulp, cultivated plants that may contain various amounts of starch.

例えば、該処理は、1種または複数種の酵素を処理溶液、好ましくは、水性処理溶液中に添加することにより促進できる。酵素処理または微生物発酵処理を種々の工程段階の間に介在させることができる。   For example, the treatment can be facilitated by adding one or more enzymes into the treatment solution, preferably an aqueous treatment solution. Enzymatic treatment or microbial fermentation treatment can be interposed between the various process steps.

続く工程において、脂質生産性微生物を、培地中の任意の濾液、沈殿物またはこれらの混合物と接触させ、該微生物の細胞に脂質を生産させ、次いで該脂質が回収される。   In a subsequent step, the lipid-producing microorganism is contacted with any filtrate, precipitate, or mixture thereof in the medium, causing the cells of the microorganism to produce lipid, which is then recovered.

また、好ましくは、上述のバイオマテリアル処理工程より得られる繊維を含有する沈殿物は、該繊維を含有する沈殿物が機械的に粉砕されて繊維質を含有する沈殿物と繊維不含濾液が分離される方法を使用して処理される。   Preferably, the precipitate containing the fiber obtained from the above-described biomaterial treatment step is separated from the precipitate containing the fiber and the fiber-free filtrate by mechanically grinding the precipitate containing the fiber. Will be processed using the method.

さらに、機械的な粉砕から得られる繊維を含有する沈殿物を強酸で処理し、次いで繊維を含有する沈殿物と繊維を含まない濾液を分離することができる。酸処理の後、該沈殿物は再び機械的な粉砕処理に付すことができ、または上述のように、該沈殿物は微生物を使用する脂質の生産に使用することができる。   Furthermore, the fiber-containing precipitate obtained from mechanical grinding can be treated with a strong acid, and then the fiber-containing precipitate and the fiber-free filtrate can be separated. After acid treatment, the precipitate can be subjected to mechanical grinding again, or as described above, the precipitate can be used for lipid production using microorganisms.

さらに、バイオマテリアルを酸性化処理に付した後、機械的または熱機械的に粉砕することができ、次いで繊維を含有する沈殿物と繊維を含まない濾液を分離することができる。   In addition, the biomaterial can be acidified and then mechanically or thermomechanically pulverized, and then the fiber-containing precipitate and fiber-free filtrate can be separated.

上述した任意の処理から得られる濾液または沈殿物、あるいはこれらの混合物は、脂質生産性微生物用の培地に添加できる。   The filtrate or precipitate obtained from any of the treatments described above, or a mixture thereof can be added to the medium for the lipid-producing microorganism.

一般的に、濾液中の糖の総量は0.5〜10重量%である。このうち、バイオマスおよび脂質の生産に使用可能な糖は、一般に少なくとも0.5重量%、好ましくは少なくとも3重量%、より好ましくは4〜5重量%である。例えば、バイオマテリアルを粉砕した後、再抽出することで、より多くの糖をバイオマテリアルから分離でき、このようにして、糖の量をより有効な量へと増加できる。しかしながら、濾液中の糖の量は、好ましくは30重量%未満、より好ましくは、20重量%未満である。   Generally, the total amount of sugar in the filtrate is 0.5 to 10% by weight. Of these, sugars that can be used for biomass and lipid production are generally at least 0.5 wt%, preferably at least 3 wt%, more preferably 4-5 wt%. For example, after the biomaterial is pulverized and then re-extracted, more sugar can be separated from the biomaterial, thus increasing the amount of sugar to a more effective amount. However, the amount of sugar in the filtrate is preferably less than 30% by weight, more preferably less than 20% by weight.

脂質を生産できる微生物は、該微生物がまずバイオマスを生産し、次いで脂質を生産するか、またはバイオマスと脂質の両方を同時に生産するように増殖させることができる。   Microorganisms capable of producing lipids can be grown such that they first produce biomass and then produce lipids or produce both biomass and lipids simultaneously.

バイオマテリアルの起源と該バイオマテリアルの処理方法(水、酸またはアルカリを用いる処理方法)に応じて、ヘキソース単糖、ペントース単糖または両者の種々の割合の混合物を、図2で示されるように、得ることができる。一部のバイオマテリアルからは、主にヘキソース糖を得ることができ、他のバイオマテリアルからは、主にペントース糖を得ることができる。脂質を生産できる微生物を適当に選択することによって、主にヘキソース糖を含有する濾液、沈殿物またはこれらの混合物を細胞マスの生産に使用し、次いで、主にペントース糖を含有する濾液、沈殿物またはこれらの混合物を、細胞マス内で脂質を生産させることに使用できる。あるいは、脂質は、ヘキソースから細胞マス中で生産させることができる。細胞マスと脂質をヘキソースから生産できる。これに対応して、脂質を生産できる微生物の適当な選択により、主にペントース糖を含有する濾液、沈殿物またはこれらの混合物を、細胞マスの生産に使用でき、次いで、主にヘキソース糖を含有する濾液、沈殿物またはこれらの混合物を、細胞マス内で脂質を生産させることに使用できる。あるいは、脂質は、ペントースから細胞マス内で生産させることができ、または細胞マスと脂質はペントースから生産させることができる。細胞マスと脂質は共に、ペントースとヘキソースの混合物から生産させることができる。   Depending on the origin of the biomaterial and the treatment method of the biomaterial (treatment method using water, acid or alkali), hexose monosaccharides, pentose monosaccharides or mixtures of various proportions as shown in FIG. ,Obtainable. From some biomaterials, hexose sugars can be obtained mainly, and from other biomaterials, pentose sugars can be obtained mainly. By appropriately selecting microorganisms capable of producing lipids, filtrates, precipitates or mixtures thereof mainly containing hexose sugars are used for the production of cell mass, and then filtrates, precipitates mainly containing pentose sugars Alternatively, a mixture of these can be used to produce lipids in the cell mass. Alternatively, lipids can be produced in cellular mass from hexoses. Cell mass and lipid can be produced from hexose. Correspondingly, by appropriate selection of microorganisms capable of producing lipids, filtrates, precipitates or mixtures thereof containing mainly pentose sugars can be used for the production of cell mass and then mainly containing hexose sugars. The filtrate, precipitate or mixture thereof can be used to produce lipids in the cell mass. Alternatively, lipids can be produced in the cell mass from pentose, or cell masses and lipids can be produced from pentose. Both cellular mass and lipids can be produced from a mixture of pentose and hexose.

バイオマテリアルの処理
以下においては、本発明の好ましい実施態様によるバイオマテリアルの処理が記載される。一般的に、該処理は2種またはそれよりも多種の処理法の併用によって行われる。
In the following, the processing of biomaterials according to a preferred embodiment of the invention will be described. In general, the treatment is carried out by a combination of two or more treatment methods.

好ましくは、原料は90〜100℃の温度で抽出される。酸抽出の有利な実施態様においては、5〜10%の硫酸などの鉱酸、または有機酸、例えばクエン酸または酢酸を使用し、アルカリ抽出の場合、好ましくは0.5〜2.0MのNaOHを使用する。処理時間は幅広く設定でき、好ましくは1〜10時間、一般的に2〜8時間、最も適当には2〜4時間である。別の処理、例えば酵素、微生物、酸化剤または還元剤を用いる処理、またはこれらの処理の組み合わせは、好ましくは水抽出と組み合わせられる。   Preferably, the raw material is extracted at a temperature of 90-100 ° C. In a preferred embodiment of the acid extraction, a mineral acid such as 5-10% sulfuric acid or an organic acid such as citric acid or acetic acid is used, preferably 0.5-2.0 M NaOH for alkaline extraction. Is used. The treatment time can be set widely, preferably 1 to 10 hours, generally 2 to 8 hours, most suitably 2 to 4 hours. Another treatment, such as treatment with enzymes, microorganisms, oxidizing agents or reducing agents, or a combination of these treatments, is preferably combined with water extraction.

該方法によると、抽出において生成される沈殿物は、好ましくは100〜210℃、一般的に150〜200℃の温度で、好ましくは2〜20分間、一般的には5〜11分間、機械的に粉砕することができる。好ましくは、圧力は6〜8barである。生成されたマスは濾過され、濾液は、単細胞脂質の生産に適当となるように上述の方法を使用して処理される。沈殿物は、強酸で酸処理することができ、好ましくは40〜72%の硫酸、適当には65〜70%の硫酸で処理される。通常、処理時間は2〜8時間、好ましくは2〜4時間である。該方法は、プロトン触媒的加水分解をもたらす任意の酸で実施することができる。適当な酸は、例えば強鉱酸、リン酸、硫酸、または硫黄、窒素、塩素、臭素およびヨウ素の酸素酸である。   According to the method, the precipitate formed in the extraction is preferably mechanical at a temperature of 100-210 ° C., generally 150-200 ° C., preferably 2-20 minutes, generally 5-11 minutes. Can be crushed. Preferably, the pressure is 6-8 bar. The mass produced is filtered and the filtrate is processed using the methods described above to make it suitable for the production of single cell lipids. The precipitate can be acid treated with a strong acid, preferably 40-72% sulfuric acid, suitably 65-70% sulfuric acid. Usually, the treatment time is 2 to 8 hours, preferably 2 to 4 hours. The process can be performed with any acid that results in proton-catalyzed hydrolysis. Suitable acids are for example strong mineral acids, phosphoric acid, sulfuric acid or oxygen acids of sulfur, nitrogen, chlorine, bromine and iodine.

加水分解の生成物は、単細胞脂質の生産に適するように処理される濾液と沈殿物に分離され、該沈殿物は好ましくは5〜10%の硫酸溶液などの希釈酸性溶液中に導入され、170〜200℃の温度と6〜10barの圧力下で、10〜20分間粉砕することができる。混合物は、濾液と沈殿物とに分離され、濾液は単細胞脂質の生産に適するように処理され、沈殿物は取り除くことができる。   The product of the hydrolysis is separated into a filtrate and a precipitate that are processed to make it suitable for the production of single cell lipids, which precipitate is preferably introduced into a dilute acidic solution such as 5-10% sulfuric acid solution, 170 It can be ground for 10-20 minutes at a temperature of ~ 200 ° C and a pressure of 6-10 bar. The mixture is separated into a filtrate and a precipitate, the filtrate is processed to suit the production of single cell lipids, and the precipitate can be removed.

前述の方法の実施態様は、原料中に存在する炭水化物を、単細胞脂質の生産のために全体的に使用することを目的とする。しかしながら、原料の抽出方法から開始する場合、該方法は、例えば、沈殿物中の繊維材料を別の目的にも使用する場合のように、処理物の一部のみを選択して実行することができる。本発明による方法は、好ましくは、前述の全ての手順を含有することを特徴とするが、本発明方法の1または複数の工程を実施することから、基本的な方法を逸脱する範囲までは制限されず、または単位操作の順番は制限されない。また、本発明方法は、単細胞脂質の生産におけるこれらの操作により生産される単糖フラクションの使用には限定されない。原料から得られる単糖を含有するフラクションが、脂質の他に、単細胞バイオマスまたはエタノールを生産するために使用される工程段階も本発明による方法に付随させることができる。   Embodiments of the foregoing method are directed to the overall use of carbohydrates present in the feedstock for the production of single cell lipids. However, when starting from a raw material extraction method, the method may be performed by selecting only a portion of the treated product, for example, when the fiber material in the precipitate is also used for another purpose. it can. The method according to the invention is preferably characterized in that it contains all the above-mentioned procedures, but is limited to the extent that it deviates from the basic method by carrying out one or more steps of the method according to the invention. Or the order of unit operations is not limited. Further, the method of the present invention is not limited to the use of the monosaccharide fraction produced by these operations in the production of single cell lipids. In addition to lipids, the process steps in which the fractions containing monosaccharides obtained from the raw material are used to produce single cell biomass or ethanol can also be associated with the method according to the invention.

以下の説明において、本発明の好ましい実施態様による数種類の方法を開示する。該方法は、説明中に記載される原料以外の原料にも適用できる   In the following description, several methods according to preferred embodiments of the present invention are disclosed. The method can be applied to raw materials other than the raw materials described in the explanation.

I.
本発明の好ましい実施態様によると、粉砕された木部を含有する木部繊維、TMPパルプ、おがくずまたは機械パルプは、以下の構成工程により処理される:
A. 100gの木部繊維を、1リットルの水中において90〜100℃で2〜4時間(好ましくは2時間)抽出する。沈殿物を濾過によって溶液から分離し、該溶液を回収する。該溶液中における炭水化物の収率は、木部繊維の製造方法に応じて2%〜5%の範囲であり、一般的に高い処理温度(170℃以上)のTMP繊維に対して4〜5%である。
B. 炭水化物の収率を増加させるために、繊維フラクションを、pHが約1で5〜10%(好ましくは5%)の酸(例えば鉱酸)の溶液1リットル中において、90〜100℃の温度で、2〜4時間(好ましくは2時間)加水分解させる。残存する沈殿物を溶液から分離し、該溶液を回収する。
C.過剰の酸を、沈殿物からデカントし、該沈殿物を蒸煮解繊機(例えば翼式または円板式精砕機)において再度粉砕する。好ましくは、1分間事前蒸煮することにより沈殿物の温度を上昇させ、混合物中に凝縮物を保つことが好ましい。翼式精砕機を使用する場合、温度を150〜200℃(好ましくは170℃)に上昇させ、圧力を6〜8barとする。粉砕時間は、木材の種類に応じて2〜15分の範囲より選択される。沈殿物を濾過によって溶液から分離し、溶液を回収する。
D.40〜72%の強酸(硫酸)を沈殿物フラクションに添加し、室温で2〜4時間(好ましくは2時間)該フラクションに強酸を吸着させる。過剰な酸をデカントして取り除き、沈殿物を蒸煮解繊機(例えば翼式または円板式精砕機)において再度粉砕する。凝縮物が排出されないように1分間事前蒸煮することによって、沈殿物の温度を増加させることが好ましい。翼式精砕機を使用する場合、温度を150〜200℃(好ましくは170℃)に上昇させ、圧力を6〜8barとする。粉砕時間は、木材の種類に応じて2〜15分間の範囲より選択される。混合物を濾過し、沈殿物を溶液から分離する。溶液を回収し、沈殿物を燃料として使用する。
I.
According to a preferred embodiment of the present invention, xylem fibers, TMP pulp, sawdust or mechanical pulp containing ground xylem are treated by the following constituent steps:
A. 100 g of xylem fibers are extracted in 1 liter of water at 90-100 ° C. for 2-4 hours (preferably 2 hours). The precipitate is separated from the solution by filtration and the solution is recovered. The yield of carbohydrate in the solution is in the range of 2% to 5% depending on the method for producing xylem fibers, and is generally 4-5% for TMP fibers at higher processing temperatures (above 170 ° C.). It is.
B. In order to increase the yield of carbohydrates, the fiber fraction is obtained at a temperature of 90-100 ° C. in 1 liter of a solution of an acid (for example mineral acid) with a pH of about 1 and 5-10% (preferably 5%). For 2 to 4 hours (preferably 2 hours). The remaining precipitate is separated from the solution and the solution is recovered.
C. Excess acid is decanted from the precipitate and the precipitate is ground again in a steaming defibrator (eg, a wing or disc type pulverizer). Preferably, it is preferable to increase the temperature of the precipitate by pre-cooking for 1 minute to keep the condensate in the mixture. When using a blade type pulverizer, the temperature is increased to 150 to 200 ° C. (preferably 170 ° C.), and the pressure is set to 6 to 8 bar. The grinding time is selected from the range of 2 to 15 minutes depending on the type of wood. The precipitate is separated from the solution by filtration and the solution is recovered.
D. 40-72% strong acid (sulfuric acid) is added to the precipitate fraction and the strong acid is adsorbed to the fraction at room temperature for 2-4 hours (preferably 2 hours). Excess acid is decanted off and the precipitate is ground again in a steaming and defibrating machine (for example a wing or disc type pulverizer). It is preferred to increase the temperature of the precipitate by pre-cooking for 1 minute so that no condensate is discharged. When using a blade type pulverizer, the temperature is increased to 150 to 200 ° C. (preferably 170 ° C.), and the pressure is set to 6 to 8 bar. The grinding time is selected from a range of 2 to 15 minutes depending on the type of wood. The mixture is filtered and the precipitate is separated from the solution. The solution is collected and the precipitate is used as fuel.

任意の構成工程A〜Dから得られる溶液フラクションは、脱色法、pHの調製法、および水の除去など微生物の増殖を促進する別の手段を用いて、さらなる処理に付すことができる。得られる溶液を微生物の培地において使用することによって、該微生物に脂質を生産させることができる。構成工程A〜Dを組合せることにより、40〜65%の木部繊維原料を、原料として使用される繊維から可溶化物に変換できる。溶解炭水化物は、グルコース単位、ガラクトース単位、マンノース単位、キシロース単位およびアラビノース単位を含有し、これらの単位の相互割合は使用される木材の種類に応じて典型的な値である。   The solution fraction obtained from any of the constituent steps AD can be subjected to further processing using other means of promoting microbial growth, such as decolorization, pH adjustment, and water removal. By using the resulting solution in a microbial medium, the microorganism can produce lipids. By combining the constituent steps A to D, 40 to 65% of the xylem fiber raw material can be converted from the fiber used as the raw material into a solubilized product. Dissolved carbohydrates contain glucose units, galactose units, mannose units, xylose units and arabinose units, the mutual proportion of these units being typical values depending on the type of wood used.

II.
本発明の別の好ましい実施態様によると、100gの木部繊維、粉砕された木材、再生繊維、TMPパルプ、おがくずまたは機械パルプが使用され、これらの原料は4〜8%のアルカリ溶液(好ましくは1MのNaOH溶液)1リットル中において90〜100℃の温度で2〜4時間(好ましくは3時間)抽出される。沈殿物を室温で濾過して溶液から分離し、両方のフラクションを回収する。原料繊維の処理に応じて、溶液中の炭水化物の収率は5〜8%の範囲内である。好ましくは、この溶液は、以下に記載の任意の構成工程により処理される:
A. 前述の方法によって、後続の繊維バッチの抽出工程において、バット溶液をそのまま再利用し、その後溶液を回収する。
B. バット溶液を、前述の実施態様の任意の工程B〜Dにより酸で加水分解させることによって、溶液中に溶解しているリグニン、オリゴ糖および多糖を処理する。
C. 工程Aで再利用されるバット溶液を、実施態様Iの工程Bに従って使用する。
II.
According to another preferred embodiment of the invention, 100 g of xylem fibers, ground wood, recycled fibers, TMP pulp, sawdust or mechanical pulp are used, these raw materials being 4-8% alkaline solution (preferably 1M NaOH solution) is extracted in 1 liter at a temperature of 90-100 ° C. for 2-4 hours (preferably 3 hours). The precipitate is filtered from the solution at room temperature and both fractions are collected. Depending on the treatment of the raw fiber, the yield of carbohydrate in the solution is in the range of 5-8%. Preferably, this solution is treated by any of the constituent steps described below:
A. By the above-described method, the vat solution is reused as it is in the subsequent fiber batch extraction step, and then the solution is recovered.
B. The lignin, oligosaccharide and polysaccharide dissolved in the solution are treated by hydrolyzing the vat solution with an acid according to any of the steps BD of the previous embodiments.
C. The vat solution recycled in step A is used according to step B of embodiment I.

単糖の収率を増加させるために、好ましくは、アルカリ処理において回収される沈殿物は、任意の以下の方法またはこれらの組み合わせを用いて処理される:
D. 沈殿物は、前述の実施態様Iの任意の工程B、C、Dを使用して、またはこれらの工程を全て用いて処理される。混合物は濾過され、溶液は中和され、次いで沈殿物と溶液が共に回収される。
E. 実施態様IIの工程Aから得られた残存している沈殿物はアルカリで再処理される。この場合、好ましくは、当該混合物は、温度170℃、圧力4〜10bar(好ましくは8bar)で2〜8分間(好ましくは6分間)粉砕される条件の下で再処理される。濾過が行われ、溶液は中和後に回収される。この追加の粉砕手段によって、溶解物質の量を、原料中の繊維の初期量の27%まで増加させることができる。
In order to increase the yield of monosaccharides, preferably the precipitate recovered in the alkaline treatment is treated using any of the following methods or combinations thereof:
D. The precipitate is treated using any of Steps B, C, D of Embodiment I above, or all of these steps. The mixture is filtered, the solution is neutralized, and then both the precipitate and the solution are collected.
E. The remaining precipitate obtained from step A of embodiment II is retreated with alkali. In this case, preferably the mixture is reprocessed under conditions of grinding at a temperature of 170 ° C. and a pressure of 4-10 bar (preferably 8 bar) for 2-8 minutes (preferably 6 minutes). Filtration is performed and the solution is recovered after neutralization. With this additional grinding means, the amount of dissolved material can be increased to 27% of the initial amount of fiber in the raw material.

各構成工程A〜Eにおいて生成される溶液であって、グルコース単位、ガラクトース単位、マンノース単位、キシロース単位およびアラビノース単位を含有する炭水化物を含む該溶液は、例えば、脱色法、pHの調製法、あるいは溶液から水を除去する方法によって、微生物による脂質生産のために適当な状態に調製される。該溶液を微生物のための培地または培地の一部として使用することによって、微生物に脂質を生産させる。   The solution produced in each of the constituent steps A to E, which contains a carbohydrate containing a glucose unit, a galactose unit, a mannose unit, a xylose unit and an arabinose unit, is, for example, a decolorization method, a pH adjustment method, or By the method of removing water from the solution, it is prepared in a suitable state for lipid production by microorganisms. The solution is used as a culture medium or part of the culture medium for the microorganism to cause the microorganism to produce lipids.

III.
本発明の第三の好ましい実施態様によると、木部繊維、粉砕された木材、TMPパルプ、おがくず、機械パルプ、再生繊維(または上述の工程Bにおいて調製される中和抽出物)が使用され、これらの原料は5〜10%(好ましくは5%)の濃度を有する酸で加水分解される。該加水分解は、加水分解される材料100gに対して、前述の酸(例えば鉱酸)の溶液を1リットル添加して、pH約1で、90〜100℃の温度で2〜4時間(好ましくは2時間)おこなわれる。沈殿物は濾過によって溶液から分離される。該溶液は、原料の繊維量から計算される炭水化物の4〜14%を含有する。沈殿物は、繊維として使用されてもよく、または単糖の収率を増加させるために、前述した第1の実施態様の工程CまたはD、あるいはこれらの両方を使用して、さらに処理されてもよい。溶液は沈殿物から分離され、中和され、濾過され、その後、そのままの状態または濃縮された状態で微生物の培地またはその一部として使用することによって、微生物に脂質を生産させる。
III.
According to a third preferred embodiment of the present invention, xylem fibers, ground wood, TMP pulp, sawdust, mechanical pulp, recycled fibers (or neutralized extract prepared in step B above) are used, These raw materials are hydrolyzed with an acid having a concentration of 5-10% (preferably 5%). The hydrolysis is performed by adding 1 liter of the above-mentioned acid (for example, mineral acid) solution to 100 g of the material to be hydrolyzed, at a pH of about 1, and at a temperature of 90 to 100 ° C. for 2 to 4 hours (preferably 2 hours). The precipitate is separated from the solution by filtration. The solution contains 4-14% of the carbohydrate calculated from the fiber content of the raw material. The precipitate may be used as a fiber or further processed using steps C or D of the first embodiment described above, or both, to increase the yield of monosaccharides. Also good. The solution is separated from the precipitate, neutralized, filtered, and then allowed to produce lipids by using the microorganism as is or concentrated as a microorganism medium or part thereof.

IV.
本発明の第4の好ましい実施態様によると、100gの木部繊維、粉砕された木材、TMPパルプ、おがくず、機械パルプ、あるいは実施態様Iの工程A〜Cまたは実施例IIの工程Aから得られた残存沈殿物が使用される。これらの原料にpHが約1の5〜10%の酸(例えば鉱酸)の溶液が添加され、酸を2〜4時間(好ましくは2時間)吸収させる。過剰な酸はデカンテーションにより取り除かれ、沈殿物は、蒸煮解繊機(例えば翼式または円板式精砕機)において再度粉砕される。好ましくは、沈殿物の温度は、1分間事前蒸煮することにより上昇させ、濃縮物が流出しないようにする。翼式精砕機を使用する場合、温度を150〜200℃(好ましくは170℃)に上昇させ、圧力を6〜8barとする。粉砕時間は、木材の種類に応じて2〜15分間の範囲より選択される。沈殿物を濾過によって溶液から分離する。残留する沈殿物は、燃料として使用することができ、あるいは溶液中の単糖の収率を増加させるために、上述した手順により再度粉砕することができる。溶液は、中和され、濾過され、その後、そのままの状態または濃縮された状態で使用され、また、実施態様I〜IIIに記載される方法によって使用される。
IV.
According to a fourth preferred embodiment of the present invention, it is obtained from 100 g xylem fibers, ground wood, TMP pulp, sawdust, mechanical pulp, or steps A to C of embodiment I or step A of example II. Remaining precipitate is used. To these raw materials is added a solution of 5 to 10% acid (eg, mineral acid) having a pH of about 1, and the acid is absorbed for 2 to 4 hours (preferably 2 hours). Excess acid is removed by decantation, and the precipitate is ground again in a steaming defibrator (eg, a wing or disc type pulverizer). Preferably, the temperature of the precipitate is increased by pre-cooking for 1 minute so that the concentrate does not flow out. When using a blade type pulverizer, the temperature is increased to 150 to 200 ° C. (preferably 170 ° C.), and the pressure is set to 6 to 8 bar. The grinding time is selected from a range of 2 to 15 minutes depending on the type of wood. The precipitate is separated from the solution by filtration. The remaining precipitate can be used as a fuel or can be ground again by the procedure described above to increase the yield of monosaccharides in solution. The solution is neutralized, filtered, and then used as is or concentrated and is used by the methods described in embodiments I-III.

V.
本発明の第5の好ましい実施態様によると、100gの木部繊維、粉砕された木材、TMPパルプ、おがくず、機械パルプ、あるいは任意の実施態様I〜IVによって得られた沈殿物が使用される。これらの原料に40〜72%の酸(例えば硫酸)の溶液が添加され、酸を室温にて2〜4時間(好ましくは2時間)吸収させる。過剰な酸はデカンテーションにより取り除かれ、沈殿物は、蒸煮解繊機(例えば翼式または円板式精砕機)において再度粉砕される。沈殿物の温度は、1分間事前蒸煮することにより上昇させ、濃縮物が流出しないようにする。翼式精砕機を使用する場合、温度を150〜200℃(好ましくは170℃)に上昇させ、圧力を6〜8barとする。粉砕時間は、木材の種類に応じて2〜15分の範囲より選択される。炭水化物混合物は濾過され、沈殿物が溶液から分離される。原料として使用される沈殿物からの溶解物の量は、40〜65%の範囲である。残留する沈殿物は燃料として使用することができ、あるいは単糖の収率を増加させるために再度粉砕することができる。溶液は中和され、濾過され、その後、任意の実施態様I〜IVに従って処理される。
V.
According to a fifth preferred embodiment of the present invention, 100 g xylem fibers, ground wood, TMP pulp, sawdust, mechanical pulp, or a precipitate obtained by any of embodiments I-IV is used. A 40-72% acid (for example, sulfuric acid) solution is added to these ingredients and the acid is absorbed at room temperature for 2-4 hours (preferably 2 hours). Excess acid is removed by decantation, and the precipitate is ground again in a steaming defibrator (eg, a wing or disc type pulverizer). The temperature of the precipitate is raised by pre-cooking for 1 minute so that the concentrate does not flow out. When using a blade type pulverizer, the temperature is increased to 150 to 200 ° C. (preferably 170 ° C.), and the pressure is set to 6 to 8 bar. The grinding time is selected from the range of 2 to 15 minutes depending on the type of wood. The carbohydrate mixture is filtered and the precipitate is separated from the solution. The amount of lysate from the precipitate used as raw material ranges from 40 to 65%. The remaining precipitate can be used as a fuel or can be ground again to increase the yield of monosaccharides. The solution is neutralized, filtered, and then treated according to any embodiment I-IV.

あるいは、40〜72%の濃硫酸を、室温で1〜3時間(好ましくは1.5時間)、沈殿物中に吸収させる。その後、酸を5%まで希釈し、得られる混合物を大気圧下、100℃で4時間煮沸する。さらなる処理は上述の通りである。   Alternatively, 40-72% concentrated sulfuric acid is absorbed into the precipitate at room temperature for 1-3 hours (preferably 1.5 hours). The acid is then diluted to 5% and the resulting mixture is boiled at 100 ° C. for 4 hours under atmospheric pressure. Further processing is as described above.

微生物を使用する脂質の生産
本発明は、上記の種々の構成工程において生成される濾液の組み合わせを介して得られる、原料中に含まれる炭水化物並びにヘキソース単糖およびペントース単糖が、微生物学的手法を用いる脂質および単細胞バイオマスの生産に対して広範囲に使用されることを可能にする。回収される各濾液は、予備処理、例えば、洗浄、中和、脱色など、またはその他の後処理に付された後、単細胞脂質を生産するためにそのまま使用されてもよく、あるいは種々の水性フラクションと組み合わせて使用されてもよい。本発明の一部である原料処理方法に起因して、本発明はエタノールの生産にも適用できる。
Production of lipids using microorganisms The present invention provides a microbiological method for carbohydrates, hexose monosaccharides and pentose monosaccharides contained in raw materials, obtained through a combination of filtrates produced in the various constituent steps described above. Can be used extensively for the production of lipids and single-cell biomass. Each recovered filtrate may be used directly to produce single-cell lipids after being subjected to pretreatment such as washing, neutralization, decolorization, or other post-treatment, or various aqueous fractions. May be used in combination. Due to the raw material processing method which is a part of the present invention, the present invention can also be applied to ethanol production.

濾液、すなわち水性フラクション、または濾液の任意の混合物を、微生物が接種されているまたは接種される微生物培地に添加することによって、微生物に脂質を生産させる。該脂質は微生物マスの形態で回収されるか、または該脂質は前記マスから分離され、脂質および脂質から分離された微生物マスは共に回収される。脂質は、細胞から脂質を取り出すか、または細胞を崩壊させる周知の方法を使用して回収できる。脂質は、有機溶媒を使用して崩壊した細胞から抽出することができる。本発明に適用できる脂質の回収方法は、例えばZ.ヤコブ著「酵母脂質:抽出、品質分析、および受容性」、Critical Reviews in Biotechnology、第12巻(5/6);第463頁〜第491頁(1992年)の刊行物に開示されている。脂質を回収するための好ましい方法は、相分離法である。微生物において生成される脂質を脂肪酸エステルに変換する処理は、微生物細胞を事前に均一化しそれに続く脂肪の分離を施さずにおこなうことができる。   The microorganisms are made to produce lipids by adding the filtrate, ie the aqueous fraction, or any mixture of filtrates to the microorganism medium inoculated or inoculated with the microorganisms. The lipid is recovered in the form of a microbial mass, or the lipid is separated from the mass, and the lipid and the microbial mass separated from the lipid are recovered together. Lipids can be recovered using well-known methods of removing lipids from cells or disrupting cells. Lipids can be extracted from disrupted cells using organic solvents. Examples of lipid recovery methods applicable to the present invention include Z. Jacob, “Yeast Lipids: Extraction, Quality Analysis and Acceptability”, Critical Reviews in Biotechnology, Vol. 12 (5/6); pages 463-491 (1992). A preferred method for recovering lipids is the phase separation method. The treatment of converting lipids produced in microorganisms into fatty acid esters can be carried out without prior homogenization of microbial cells and subsequent fat separation.

本発明の好ましい実施態様は、単量体状またはオリゴマー状のヘキソース糖およびペントース糖を含有する有機原料の処理において生成される炭水化物混合物から、脂質または脂質混合物を生成する方法に関する。この方法によると、炭水化物を含有する混合物は、脂質生産性微生物が培養される水性の培地に添加され、該培地には微生物の増殖に必要な栄養素が補給され、該培地には微生物が接種される。該微生物を培養させ、該微生物に脂質を生産させ、細胞マスが回収される。脂質または脂質混合物が、細胞または脂肪含有細胞から分離され、あるいは、これらの成分がそのまま利用される。   A preferred embodiment of the present invention relates to a method for producing lipids or lipid mixtures from a carbohydrate mixture produced in the processing of organic raw materials containing monomeric or oligomeric hexose sugars and pentose sugars. According to this method, the carbohydrate-containing mixture is added to an aqueous medium in which the lipid-producing microorganism is cultured, the medium is supplemented with nutrients necessary for the growth of the microorganism, and the medium is inoculated with the microorganism. The The microorganisms are cultured, the microorganisms produce lipids, and the cell mass is recovered. Lipids or lipid mixtures are separated from the cells or fat-containing cells, or these components are used as is.

本発明による方法は、微生物学的な脂質生産にとって際だった融通性をもたらす。ヘキソース糖とペントース糖とを共に含有するフラクションは、様々な脂質生産性微生物に対する天然炭素源である。したがって、該方法も、例えば、脂質生産能力、バイオマスの収率、培養の方法または培養条件などに基づいて、幅広い範囲から選択される微生物を利用できるという利点を有する。微生物が生産する脂質以外の別の成分は、様々な異なる方法において高いエネルギー効率で使用できるので、本発明による方法の全体的な経済的効果を改善する。脂質を含まない微生物マスを使用する好ましい方法は、該マスを加水分解して脂質生産性微生物の培地内で再循環させる方法、あるいは飼料または栄養素として使用する方法である。脂質を含まない微生物マスから、様々な成分、例えば、特定の糖、着色剤、β−グルカン、ステロール、ステロールエステルまたはタンパク質などを分離することも可能である。   The method according to the present invention provides outstanding flexibility for microbiological lipid production. The fraction containing both hexose and pentose sugars is a natural carbon source for various lipid producing microorganisms. Therefore, this method also has an advantage that microorganisms selected from a wide range can be used based on, for example, lipid production capacity, biomass yield, culture method or culture conditions. Other components other than lipids produced by microorganisms can be used with high energy efficiency in a variety of different processes, thus improving the overall economic effect of the process according to the invention. A preferred method of using a lipid-free microbial mass is a method of hydrolyzing the mass and recycling it in the medium of a lipid-producing microorganism, or a method of use as a feed or nutrient. It is also possible to separate various components such as certain sugars, colorants, β-glucans, sterols, sterol esters or proteins from lipid-free microbial masses.

微生物は、天然のまたは遺伝子操作された脂肪蓄積性微生物、好ましくは酵母類、カビ類、バクテリアおよび藻類、より好ましくは酵母類、カビ類、最も好ましくは酵母類から選択される。使用される微生物が、ヘキソース糖またはペントース糖または両方から、脂質を生産できることが必須条件である。したがって、本発明は、ATP:クエン酸リアーゼ活性(EC.2.3.3.8)に基づいて脂質を蓄積する全ての微生物を包含する。   The microorganism is selected from natural or genetically engineered fat-accumulating microorganisms, preferably yeasts, molds, bacteria and algae, more preferably yeasts, molds, most preferably yeasts. It is a prerequisite that the microorganisms used can produce lipids from hexose sugars or pentose sugars or both. Accordingly, the present invention encompasses all microorganisms that accumulate lipids based on ATP: citrate lyase activity (EC 2.3.3.8).

本発明に適用できる脂質合成性酵母属は以下の属を含む:カンジダ属(Candida)、ヤロウイア属(Yarrowia)、リポマイセス属(Lipomyces)、ロドトルラ(Rhodotorula)属またはクリプトコッカス属(Cryptococcus)。この種の酵母にはペントース糖であるキシロースを合成して脂質に変換する菌株、例えば、カンジタ・クルバタ(Candida curuvata)(D)(エバンス、C.Tおよびラトレッジ著、1983年、「連続的培養とバッチ培養において、異なる炭素源上で増殖させた油性酵母「カンジダ・クルバタ」の比較検討」、Lipids、第18巻、第623頁〜第629頁参照)、ロドトルラ・グラシリス(Rhodotorula gracilis)(ヤン,S.、リム,J.、チョイ,S.、リュウ,D.およびリー,J.、1982年、「ロドトルラ・グラシリスの脂質生産に対する炭素源および窒素源の効果」、J.Ferment.Technol.、第60巻、第243頁〜第246頁参照)、ロドスポリジウム・トルロイデス(Rhodosporidium toruloides)、ロドトルラ・グルチニス(Rhodotorula glutinis)、ロドトルラ・グラミニス(Rhodotorula graminis) 、リポマイセス・スターケイ(Lipomyces starkeyi)、リポマイセス・リポファー(Lipomyces lipofer)、カンジダ・リポリティカ(Candida lipolytica)、クリプトコッカス、クリプトコッカス・アルビダス(Cryptococcus albidus)、トリコスポロン・クタネウム(Trichosporon cutaneum)およびトリコスポロン・プルランズ(Trichosporon pullulans)(フォール,R.、フェルプス,P.およびスピンドラー,D.著、1984年、「油脂が豊富な酵母による、キシランからトリグリセリドへの生物変換反応」、Appl.Environ.Mircobiol.、第47巻、第1130頁〜第1134頁参照)並びに、ペントース糖であるアラビノースを合成して脂質に変換する菌株、例えば、リポマイセス・スターケイ(Lipomyces starkeyi)(ナガヌマ,T.、ウズカ,Y.およびタナカ.K著、1985年.「酵母「リポマイセス・スターケイ」の総細胞数および脂質含量に影響をおよぼす生理学的因子、」、J.Gen.Appl.Microbiol.、第31巻、第29頁〜第37頁参照)が包含される。   Lipid synthesizing yeast genera that can be applied to the present invention include the following genera: Candida, Yarrowia, Lipomyces, Rhodotorula, or Cryptococcus. For this type of yeast, strains that synthesize xylose, a pentose sugar, and convert it into lipids, such as Candida curuvata (D) (by Evans, CT and Ratledge, 1983, “continuous culture”). And comparative study of oleaginous yeast "Candida cruvata" grown on different carbon sources in batch culture ", Lipids, Vol. 18, pp. 623-629), Rhodotorula gracilis (Yan , S., Rim, J., Choi, S., Ryu, D. and Lee, J., 1982, "Effects of carbon and nitrogen sources on lipid production in Rhodotorula gracilis", J. Ferment. Technol. 60, pp. 243-246), Rhodosporidium toruloides, Rhodotorula glutinis Rhodotorula graminis, Lipomyces starkeyi, Lipomyces lipofer, Candida lipolytica, Cryptococcus, Cryptococcus albidus Trichosporon pullulans (Fall, R., Phelps, P. and Spindler, D., 1984, “Biotransformation of xylan to triglycerides by oil-rich yeast”, Appl. Environ. Mircobiol. 47, pages 1130 to 1134) and strains that synthesize pentose sugar arabinose and convert it into lipids, such as Lipomyces starkeyi (Naganuma, T , Uzuka, Y. and Tanaka K., 1985. “Physiological factors affecting the total cell number and lipid content of the yeast“ Lipomyces starkei ”,” J. Gen. Appl. Microbiol., 31st. Volume, pages 29-37).

同様にして、本発明に適用できる脂肪蓄積性カビ属は、とりわけ以下の属を含む:
−アスペルギルス属(Aspergillus)
−カエトミウム属(Chaetomium)
−クロドスポリジウム属(Clodosporidium)
−クンニングハメラ属(Cunninghamella)
−エメリセラ属(Emericella)
−フサリウム属(Fusarium)
−モルティエラ属(Mortierella)
−ムコール属(Mucor)
−ペニシリウム属(Penicillium)
−ピチウム属(Pythium)
−リゾパス属(Rhizopus)
−トリコデルマ属(Trichoderma)。
Similarly, the fat-accumulating molds applicable to the present invention include, among others, the following genera:
-Aspergillus
-Chaetomium
-Clodosporidium
-Cunninghamella
-Emericella
-Fusarium
-Mortierella
-Mucor
-Penicillium
-Pythium
-Rhizopus
-Trichoderma.

同様にして、本発明に適用できる脂肪蓄積性バクテリア属は、とりわけ以下の属を含む:
−アシネトバクター属(Acinetobacter)
−アクチノバクター属(Actinobacter)
−アナベナ属(Anabaena)
−アルスロバクター属(Arthrobacter)
−バシラス属(Bacillus)
−クロストリジウム属(Clostridium)
−フレキシバクテリウム属(Flexibacterium)
−ミクロコッカス属(Micrococcus)
−マイコバクテリウム属(Mycobacterium)
−ノカルジア属(Nocardia)
−ノストック属(Nostoc)
−オスシラトリア属(Oscillatoria)
−シュードモナス属(Pseudomonas)
−ロドコッカス属(Rhodococcus)
−ロドミクロビウム属(Rhodomicrobium)
−ロドシュードモナス属(Rhodopseudomonas)
−スワネラ属(Shewanella)
−ストレプトマイセス属(Streptomyces)
−ビブリオ属(Vibrio)。
Similarly, the fat accumulating bacterial genera that can be applied to the present invention include, among others, the following genera:
-Acinetobacter
-Actinobacter
-Anabaena
-Arthrobacter
-Bacillus
-Clostridium
-Flexibacterium
-Micrococcus
-Mycobacterium
-Nocardia
-Nostoc
-Oscillatoria
-Pseudomonas
-Rhodococcus
-Rhodomicrobium
-Rhodopseudomonas
-Swanella
-Streptomyces
-Vibrio.

同様にして、本発明に適用できる脂肪蓄積性肉微小藻類は、とりわけ以下のものを含む:
−ボトリオコッカス属(Botryococcus)
−ブラチオモナス属(Brachiomonas)
−クラミドモナス属(Chlamydomonas)
−クロレラ属(Chlorella)
−クリプトテコディニウム属(Crypthecodinium)
−ドゥナリエラ属(Dunaliella)
−ユーグレナ属(Euglena)
−ナンノクロリス属(Nannochloris)
−ナンノクロプシス属(Nannochloropsis)
−ナビキュラ属(Navicula)
−ニチェチア属(Nitzschia)
−シゾチトリウム属(Schizochytrium)
−セレトネーマ属(Sceletonema)
−セネデスモス属(Scenedesmus)
−テトラセルミス属(Tetraselmis)
−サラウストチトリウム属(Thraustochytrium)
−ウルケニア属(Ulkenia)。
Similarly, fat accumulating meat microalgae applicable to the present invention include, among others:
-Botryococcus
-Brachiomonas
-Chlamydomonas
-Chlorella
-Crypthecodinium
-Dunaliella
-Euglena
-Nannochloris
-Nannochloropsis
-Navicula
-Nitzschia
-Schizochytrium
-Sceletonema
-Scenedesmus
-Tetraselmis
-Thraustochytrium
-Ulkenia.

本発明の好ましい実施態様によると、好ましくは細胞の乾燥重量の12〜65重量%の割合で、脂肪酸を含有する脂質を細胞内で合成する微生物が、脂質の合成に使用される。   According to a preferred embodiment of the present invention, microorganisms that synthesize lipids containing fatty acids intracellularly, preferably in a proportion of 12 to 65% by weight of the dry weight of the cells, are used for lipid synthesis.

本発明の特に好ましい実施態様によると、本発明において微生物にとって適当な方法で処理されて生成される脂質を含まないバイオマスは、培地における栄養素として使用される。これらの成分に加えて、培地へ、使用される微生物にとって好ましい成分を補給することができる。脂質を生産するために、一般に微生物は、とりわけ炭素源(本発明においては原料から入手される)、窒素源、例えば、無機アンモニウム塩(例えば、硫酸アンモニウム)または有機窒素源(例えば、アミノ窒素、酵母抽出物または加水分解された細胞マス)および微量栄養素、例えば、リン酸塩、硫酸塩、塩化物、ビタミンまたはカチオン源(例えば、Mg、K、Na、Ca、FeまたはCuイオン源)などを必要とする。したがって、これらの成分は必要に応じて培地に添加できる。本発明の方法が適用される場合、細胞中の脂質濃度は、好ましくは40重量%、より好ましくは65重量%である。   According to a particularly preferred embodiment of the present invention, lipid-free biomass produced in the present invention by being processed in a manner suitable for microorganisms is used as a nutrient in the medium. In addition to these components, the medium can be supplemented with components preferred for the microorganisms used. In order to produce lipids, microorganisms generally include carbon sources (obtained from raw materials in the present invention), nitrogen sources, such as inorganic ammonium salts (eg, ammonium sulfate) or organic nitrogen sources (eg, amino nitrogen, yeast, among others). Extract or hydrolyzed cell mass) and micronutrients such as phosphate, sulfate, chloride, vitamin or cation source (eg Mg, K, Na, Ca, Fe or Cu ion source) etc. And Therefore, these components can be added to the medium as needed. When the method of the present invention is applied, the lipid concentration in the cells is preferably 40% by weight, more preferably 65% by weight.

生物燃料の製造
微生物由来の脂質に含まれる脂肪酸エステルは、任意の既知の方法を用いて、バイオディーゼル燃料として適するように処理することができる。1つの好ましい方法は、短鎖アルコール(好ましくはメタノール)でエステル交換反応をおこなって脂肪酸のアルコールエステルを得る方法である。
Production of Biofuel The fatty acid ester contained in the microorganism-derived lipid can be processed to be suitable as a biodiesel fuel using any known method. One preferred method is a method in which a transesterification reaction is performed with a short-chain alcohol (preferably methanol) to obtain an alcohol ester of a fatty acid.

アルコール化合物、例えばグリセロールまたは非エステル化脂肪酸塩を含み、エネルギー効率のよい方法で有効に利用することが困難な不純な副流であって、エステル交換反応によるバイオディーゼル燃料または再生可能なディーゼル燃料の製造において生成される該副流は、そのまま使用されるか、または生物起源の別のグリセロ脂質含有物質中へ再循環される単細胞脂質を生産するために再利用できる。   An impure sidestream containing an alcohol compound, such as glycerol or a non-esterified fatty acid salt, which is difficult to use effectively in an energy efficient manner, and is a biodiesel fuel or renewable diesel fuel by transesterification The side stream produced in production can be used as is or reused to produce single cell lipids that are recycled into another glycerolipid-containing material of biological origin.

本発明の利点
本発明の利点には、本発明方法に必要な装置は簡単なものであり、製造と操作に関連する技術は既知であるということが含まれる。本発明による方法は、特定の生産規模に限定されず、炭水化物の含有量と処理される原料の量に応じて、規模の増減を容易に実施することができる。脂質を生産する本発明方法を実施するためには、エネルギーを消費する加熱と、加圧単位操作と、酸接触、アルカリ触媒または酵素触媒以外の別の化学触媒とを必要としない。該方法は、本発明による方法の内部サイクルまたは前述のようなバイオマテリアルの加工処理に組み込まれる化学薬品の使用のみを必要とする。また、本発明方法においては、微生物培地内でそのまま使用するか、または微生物培地としてそのまま使用するためには炭水化物の希釈溶液が適当であるので、使用可能な糖溶液からのコスト増加をもたらす水分除去処理を必要としない。本発明方法の全体的な経済的効果は、次の事実によって改善される。即ち、該方法において生成される脂質を含まないバイオマスは、内部サイクルにおける用途の他に、多くの異なる用途、例えば、個別の有機成分を生産するための用途、飼料または飼料原料としての用途、あるいは微生物を生産するための補給培地としての用途を有する。また、該方法は、単細胞バイオマスとエタノールの生産にも適する。
Advantages of the present invention The advantages of the present invention include that the equipment required for the method of the present invention is simple and that the techniques related to manufacturing and operation are known. The method according to the present invention is not limited to a specific production scale, and the scale can be easily increased or decreased according to the carbohydrate content and the amount of raw material to be processed. In order to carry out the method of the invention for producing lipids, no energy consuming heating, pressure unit operation, and no other chemical catalyst other than acid contact, alkaline catalyst or enzyme catalyst is required. The method only requires the use of chemicals incorporated into the internal cycle of the method according to the invention or the processing of biomaterials as described above. In the method of the present invention, since a diluted carbohydrate solution is suitable for use as it is in a microbial medium or as a microbial medium, it removes water from the usable sugar solution, resulting in an increase in cost. No processing is required. The overall economic effect of the method according to the invention is improved by the following facts. That is, the lipid-free biomass produced in the process can be used in many different applications in addition to its use in internal cycles, such as for producing individual organic components, for use as feed or feed ingredients, or It has use as a supplemental medium for producing microorganisms. The method is also suitable for the production of single cell biomass and ethanol.

本発明によるバイオマスの段階的な処理法の利点は、従来技術と比較して、有機物質をより包括的に加水分解できること、および単細胞脂質を生産するための有機物質の使用適正がより良好なことである。さらに、酸処理およびアルカリ処理から得られる濾液または沈殿物は相互に中和されるので、中和に必要な化学薬品の使用量を低減する。   The advantages of the stepwise treatment of biomass according to the present invention are that the organic material can be more comprehensively hydrolyzed and the organic material is better used to produce single cell lipids compared to the prior art. It is. Furthermore, the filtrates or precipitates obtained from the acid treatment and alkali treatment are neutralized with each other, thereby reducing the amount of chemicals required for neutralization.

先行技術の解決法は、エタノールを生産するために、炭水化物を含有する物質が原料として、そのままでまたは単糖に変換されて使用される微生物工程を含む方法を開示する。また、特許出願公開US2002/0185447および米国特許US5637502は、例えば、酸またはアルカリを用いる処理方法のような、炭水化物の処理方法を開示する。これらの処理の後にはアルコール発酵がおこなわれる。微生物学的な処理に関して、前記方法はいずれも、多糖から生成されるヘキソース糖を使用するエタノールの生産に限定される。特許出願公開US2003/0096385においては、微生物を使用してプレニルアルコール(アルコールのグラニル誘導体およびファルネシル誘導体)が生産される方法が開示されている。特許出願公開WO03/038067は、真菌微生物のゲノムを改質することによって、ペントース糖を利用できる微生物を生産する方法を開示する。該公開公報は、エタノールの生産のみを目的とする。   Prior art solutions disclose a method comprising a microbial process in which a carbohydrate-containing substance is used as a raw material, either directly or converted to a monosaccharide, to produce ethanol. Patent application publication US 2002/0185447 and US Pat. No. 5,637,502 also disclose carbohydrate processing methods such as, for example, processing methods using acids or alkalis. After these treatments, alcohol fermentation is performed. With respect to microbiological processing, all of the above methods are limited to the production of ethanol using hexose sugars produced from polysaccharides. Patent application publication US 2003/0096385 discloses a method in which prenyl alcohol (granyl and farnesyl derivatives of alcohol) is produced using microorganisms. Patent application publication WO 03/038067 discloses a method for producing microorganisms that can utilize pentose sugars by modifying the genome of fungal microorganisms. The publication is only for the production of ethanol.

本発明は、特にパルプおよび製紙産業においておこなわれる熱機械的な木材の加工処理により生じる比較的重要な水性副流を、特に輸送燃料の原料として利用するための、新たな解決法を提供する。本発明は、砕木パルプの製造と関連して生成される炭水化物を含む副流の生物学的負荷および廃水処理のエネルギーコストを減少させる。具体的な態様において、本発明は、例えば、TMP工程または対応する木材の機械的な処理において生成される炭水化物含有希釈水性フラクションから、輸送燃料用、バイオディーゼル燃料用または再生可能なディーゼル燃料用の原料を生産するための環境にやさしい解決策を提供する脂質の生産方法に関する。   The present invention provides a new solution for utilizing the relatively important aqueous side stream generated by thermomechanical wood processing, particularly in the pulp and paper industry, particularly as a feedstock for transportation fuels. The present invention reduces the side-stream biological burden including carbohydrates produced in connection with the production of groundwood pulp and the energy costs of wastewater treatment. In a specific embodiment, the present invention is for transport fuels, biodiesel fuels or renewable diesel fuels from, for example, a carbohydrate containing diluted aqueous fraction produced in a TMP process or corresponding mechanical processing of wood. The present invention relates to a lipid production method that provides an environmentally friendly solution for producing raw materials.

該方法は、別の原料を利用するための別の解決策も提供する。該方法によると、再生繊維、例えば印刷紙、包装材料およびセルロースを基材とする類似材料が原料として使用できる。   The method also provides another solution for utilizing another raw material. According to the method, recycled fibers such as printing paper, packaging materials and similar materials based on cellulose can be used as raw materials.

従って、従来技術と比較して、本発明は、脂質原料の入手可能性を高めると共に、他の原料から生成される有機脂質に対する総需要量を減少させることによって、持続可能な開発原理に従うことになる。従って、本発明は、再生可能な天然資源に基づく生物燃料用の原料の入手可能性を向上させ、これらの生産コストを最終消費者に受け入れられる程度まで低減させることに貢献する。   Therefore, compared to the prior art, the present invention is based on the principles of sustainable development by increasing the availability of lipid raw materials and reducing the total demand for organic lipids produced from other raw materials. Become. Thus, the present invention contributes to increasing the availability of raw materials for biofuels based on renewable natural resources and reducing their production costs to an extent acceptable to the end consumer.

原料の全使用に関しては、本発明は、原料に含有される炭水化物を全て使用することのみに限定されない。本発明方法は、回収される木材原料中の抽出フラクションの脂質成分を回収する工程も含む。原料が水で処理される場合、濾液は、当業者において周知の方法により水溶液から回収することができる脂質成分を分離する。原料を酸処理する結果、抽出フラクション中の脂質は、Ca++塩等の不溶性のアルカリ土類金属塩の形態で濾液から分離される遊離脂肪酸を生産する。沈殿物を分離した後に、遊離脂肪酸はアルコールエステルにエステル交換される。これに対応して、原料のアルカリ抽出によって、抽出フラクションからは、水溶性であるために濾液中に混合される脂肪酸塩が生成される。本発明において、該塩は水に不溶な塩(例えばCa++塩等)の形態に変換され、沈殿物は水性相から分離され、脂肪酸アルコールエステルを製造するために使用される。 For all uses of raw materials, the present invention is not limited to using all the carbohydrates contained in the raw materials. The method of the present invention also includes a step of recovering the lipid component of the extracted fraction in the recovered wood raw material. When the feed is treated with water, the filtrate separates the lipid components that can be recovered from the aqueous solution by methods well known to those skilled in the art. As a result of the acid treatment of the raw material, the lipids in the extraction fraction produce free fatty acids that are separated from the filtrate in the form of insoluble alkaline earth metal salts such as Ca ++ salts. After separating the precipitate, the free fatty acid is transesterified to an alcohol ester. Correspondingly, fatty acid salts that are mixed in the filtrate because of water solubility are produced from the extracted fraction by alkaline extraction of the raw material. In the present invention, the salt is converted into the form of a water-insoluble salt (such as Ca ++ salt), and the precipitate is separated from the aqueous phase and used to produce a fatty acid alcohol ester.

以下の実施例は本発明を例示的に説明することを目的とし、本発明の範囲を何ら限定するものではない。また、本発明は、使用した微生物の菌株に限定されるものではない。本発明は、使用した菌株のみを使用するのではなく、同一の種または属の別の菌株、他の微生物属または種の菌株、あるいは遺伝子操作がされた微生物菌株を用いて実施することができる。脂質生産性微生物は一般に入手可能であり、この種の微生物は複数の菌株寄託機関、例えば、ATCC,DSMなどから入手できる。脂質生産性微生物と、微生物(藻類も含む)を使用する脂質の生産方法は、例えば、次の刊行物に記載されている:「単細胞オイル」、Z.コーヘンおよびC.ラトレッジ編、AOCSプレス、2005年、および「微生物脂質」、C.ラトレッジおよびS.Gウィルキンソン編、第1巻および2巻、アカデミックプレス、1988年、   The following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention. Further, the present invention is not limited to the microorganism strain used. The present invention can be carried out using another strain of the same species or genus, a strain of another microbial genus or species, or a genetically engineered microbial strain, rather than using only the used strain. . Lipid-producing microorganisms are generally available, and this type of microorganism is available from multiple strain deposit agencies, such as ATCC, DSM, and the like. Lipid-producing microorganisms and methods for producing lipids using microorganisms (including algae) are described, for example, in the following publications: “Single Cell Oil”, edited by Z. Cohen and C. Latledge, AOCS Press, 2005, and “microbial lipids”, edited by C. Latledge and S. G Wilkinson, Volumes 1 and 2, Academic Press, 1988.

実施例1
各100gの木部繊維と、粉砕木材と、TMPパルプと、おがくずと、機械パルプとを、1リットルの沸騰水(90〜100℃)内で2時間貯蔵した。溶液を繊維質物質(以下、沈殿物という)から濾過して分離した。沈殿物を回収し、実施例4または5において記載される別の方法のうちの一方法に従って処理し、単糖の収率を上昇させた。溶液の炭水化物の収率は、原料に応じて2%〜6%の範囲であった。なお、高温(170℃以上で)で粉砕されるトウヒ繊維が原料として使用された場合、一般的に収率は4%である。一部の溶液を次の繊維質バッチを抽出するために、事前蒸発に付すことなく再利用し、一部の溶液を、約20重量%の乾燥物質含量が得られるまで蒸発させ、濃縮させた。濃縮された濾液を、単細胞脂質を生産するために回収した。溶解した炭水化物は、抽出処理に付した樹木種に特有のものであり、該炭水化物はヘキソースとペントースに分離した。
Example 1
Each 100 g of wood fiber, ground wood, TMP pulp, sawdust and mechanical pulp were stored in 1 liter of boiling water (90-100 ° C.) for 2 hours. The solution was separated from the fibrous material (hereinafter referred to as precipitate) by filtration. The precipitate was collected and treated according to one of the other methods described in Example 4 or 5 to increase the yield of monosaccharides. The carbohydrate yield of the solution ranged from 2% to 6% depending on the raw material. In addition, when the spruce fiber ground at high temperature (above 170 ° C.) is used as a raw material, the yield is generally 4%. A portion of the solution was reused without pre-evaporation to extract the next fiber batch, and a portion of the solution was evaporated and concentrated until a dry matter content of about 20% by weight was obtained. . The concentrated filtrate was collected to produce single cell lipids. Dissolved carbohydrate is characteristic of the tree species subjected to the extraction process, and the carbohydrate separated into hexose and pentose.

実施例2
木部繊維と、粉砕木質と、再生繊維と、TMPパルプと、おがくずと、機械パルプとを、5%アルカリ溶液(NaOH)1リットルにそれぞれ投入し、90℃〜100℃で3時間攪拌した。常温で濾過をおこない、沈殿物を、実施例4に従って単糖を生産するために別の処理に付した。抽出溶液の一部を、次の繊維バッチを処理する場合に再利用し、一部の溶液を中和し、また、アルカリ抽出溶液中にリグニンがオリゴ糖と多糖と共に溶解していたので、一部の溶液を実施例4に従って加水分解処理に付した。前述のアルカリ処理によって異なる原料から得られた溶液は、平均5重量%の原料を保有していた。
Example 2
Wood fiber, ground wood, regenerated fiber, TMP pulp, sawdust and mechanical pulp were each put into 1 liter of 5% alkaline solution (NaOH) and stirred at 90 ° C. to 100 ° C. for 3 hours. Filtration at room temperature and the precipitate was subjected to another treatment to produce monosaccharides according to Example 4. A portion of the extraction solution was reused when processing the next fiber batch to neutralize a portion of the solution and the lignin was dissolved with the oligosaccharide and polysaccharide in the alkaline extraction solution. Part of the solution was subjected to hydrolysis according to Example 4. The solutions obtained from different raw materials by the alkali treatment described above retained an average of 5% by weight of raw materials.

また、最初のアルカリ処理において得られた沈殿物を、前述のアルカリ処理を繰り返すことによりアルカリで再度処理し、次いで、圧力8bar、温度170℃で6分間粉砕した。このさらなる粉砕処理によって、アルカリ溶液中に溶解する物質の量は、原料の初期量の平均27%まで増加できた。溶液は黒色になり、該溶液を中和処理、加水分解処理および濃縮処理した後、活性炭と脱色用のイオン交換体で処理した。混合物を回収し、該混合物を単細胞脂質の生産に使用した。   Further, the precipitate obtained in the first alkali treatment was treated again with alkali by repeating the alkali treatment described above, and then pulverized for 6 minutes at a pressure of 8 bar and a temperature of 170 ° C. By this further grinding treatment, the amount of substance dissolved in the alkaline solution could be increased to an average of 27% of the initial amount of raw material. The solution turned black, and the solution was neutralized, hydrolyzed, and concentrated, and then treated with activated carbon and an ion exchanger for decolorization. The mixture was collected and used for the production of single cell lipids.

実施例3
各100gの木部繊維と、粉砕木質と、TMPパルプまたはMDFパルプと、おがくずと、機械パルプと、再生繊維と、実施例2により調製された中和抽出物とを、pH1の、5%鉱酸溶液1リットル中において90〜100℃で3時間、加水分解した。沈殿物を濾過によって溶液から分離した。該溶液は、原料に対して平均10%の単糖を含有した。一部の溶液を中和し、濾過した後に約20重量%の単糖が得られるまで蒸発により濃縮し、該濃縮溶液を、単細胞脂質を生産するために回収した。溶液の一部を、この実施例において記載される原料のその後のバッチを加水分解するためにそのまま再利用した。以下の実施例5に従って沈殿物をさらに処理することにより、単糖の収率を増加させた。
Example 3
Each 100 g xylem fiber, ground wood, TMP pulp or MDF pulp, sawdust, mechanical pulp, regenerated fiber, and neutralized extract prepared according to Example 2, 5% mineral at pH 1 Hydrolysis was carried out at 90-100 ° C. for 3 hours in 1 liter of acid solution. The precipitate was separated from the solution by filtration. The solution contained an average of 10% monosaccharides relative to the raw material. Some solutions were neutralized and concentrated by evaporation until about 20% by weight monosaccharide was obtained after filtration, and the concentrated solution was collected to produce single cell lipids. A portion of the solution was reused as is to hydrolyze subsequent batches of raw materials described in this example. Further processing of the precipitate according to Example 5 below increased the monosaccharide yield.

実施例4
各125gの木部繊維と、粉砕木質と、TMPパルプと、MDFパルプと、おがくずと、機械パルプと、わらと、穀物殻および実施例1〜3による沈殿物を、10%濃度の硫酸溶液に投入し、該酸を2時間吸収させた。過剰な酸をデカンテーションにより取り除き、混合物を翼式精砕機に導入し、濃縮物が流出しないようにして11分間事前蒸煮することにより、温度を上昇させた。その後、温度を160℃、圧力を8barにし、翼式精砕機を使用する粉砕処理をおこなった。トウヒ繊維のために、混合物を11分間の粉砕処理に付した。粉砕処理の後、沈殿物を溶液から分離した。混合物を分割し、一部の沈殿物を灰化に使用し、一部の沈殿物を、以下の実施例5に従い単糖の収率を増加させるために再度粉砕処理に付した。これに対応して、溶液を中和し、濾過した後に単糖の濃度が約20%に達成するまで蒸発により濃縮した。これらの溶液を、単細胞脂質を生産するために回収した。
Example 4
125 g of xylem fibers, ground wood, TMP pulp, MDF pulp, sawdust, mechanical pulp, straw, cereal shells and precipitates according to Examples 1 to 3 in 10% strength sulfuric acid solution The acid was charged and absorbed for 2 hours. Excess acid was removed by decantation, the temperature was raised by introducing the mixture into a wing-type pulverizer and pre-cooking for 11 minutes so that the concentrate did not escape. Thereafter, the temperature was set to 160 ° C., the pressure was set to 8 bar, and a pulverization process using a blade type pulverizer was performed. For the spruce fiber, the mixture was subjected to a grinding process for 11 minutes. After grinding, the precipitate was separated from the solution. The mixture was divided, some of the precipitate was used for ashing, and some of the precipitate was subjected to grinding again to increase the yield of monosaccharides according to Example 5 below. Correspondingly, the solution was neutralized and, after filtration, concentrated by evaporation until a monosaccharide concentration of about 20% was achieved. These solutions were collected to produce single cell lipids.

実施例5
各125gの木部繊維と、粉砕木質と、TMPパルプと、おがくずと、機械パルプと、わらと、穀物繊維および実施例1〜4による残留沈殿物を、40%硫酸溶液に投入し、該酸を室温で2時間吸収させた。過剰な酸をデカンテーションにより取り除き、濃縮物が流出しないようにして11分間事前蒸煮して沈殿物の温度が上昇するように、沈殿物を翼式蒸煮解繊機で粉砕した。その後、温度を170℃に上昇させ、圧力を8barとした。わらおよび穀物繊維の最も適当な粉砕時間は11分間であった。沈殿物を溶液から分離した。溶解物質の割合は、平均して原料の50%より大きかった。溶液を中和し、濾過した後に蒸発により濃縮し、単細胞脂質を生産するために回収した。沈殿物(すなわち、残存繊維)の一部を灰化し、一部を本実施例に従い再度粉砕することによって、単糖の収率を増加させた。
Example 5
125 g of wood fiber, ground wood, TMP pulp, sawdust, mechanical pulp, straw, cereal fiber and residual precipitates from Examples 1 to 4 were charged into a 40% sulfuric acid solution and the acid Was absorbed at room temperature for 2 hours. Excess acid was removed by decantation, and the precipitate was pulverized with a wing-type steaming defibrator so that the temperature of the precipitate increased by pre-cooking for 11 minutes so that the concentrate did not flow out. The temperature was then raised to 170 ° C. and the pressure was 8 bar. The most suitable grinding time for straw and grain fibers was 11 minutes. The precipitate was separated from the solution. The percentage of dissolved material on average was greater than 50% of the raw material. The solution was neutralized, filtered and then concentrated by evaporation and collected to produce single cell lipids. The yield of monosaccharides was increased by ashing a portion of the precipitate (ie, residual fiber) and pulverizing a portion again according to this example.

また、高濃度の硫酸(72%)を、上述した原料内に単独で吸収させた(室温での処理時間:2時間)。続いて、該酸を5%まで希釈し、常圧および100℃で4時間煮沸した。別の処理および生成したフラクションの使用は、上記と同様にしておこなった。   Moreover, high concentration sulfuric acid (72%) was absorbed in the above-mentioned raw material alone (treatment time at room temperature: 2 hours). Subsequently, the acid was diluted to 5% and boiled at normal pressure and 100 ° C. for 4 hours. Other treatments and use of the generated fractions were performed as described above.

実施例6
単細胞脂質の生産に適当な単糖は、籾殻、わらおよび穀物殻を、5%の酸を使用して直接的に加水分解して生産してもよく、またはより強い酸に含浸させて5%の溶液中で加水分解して生産してもよく、あるいは予めアルカリで処理し、5%の溶液中で加水分解して生産してもよく、ヘミセルロースおよびセルロースを、上記実施例と同様にしてそれぞれ加水分解してもよい。これらの処理は酸またはアルカリの含浸処理を組み合わせておこなってもよく、次いで、翼式または円板式精砕機により繰り返し粉砕し、熱機械パルプを生産してもよい。しかしながら、本実施例においては、籾殻、わらおよび穀物殻(各125g)を、8barの圧力で11分間事前蒸煮し、翼式精砕機を使用して、170℃の温度で処理して熱機械パルプとした。生成した熱機械パルプを、5%の酸(硫酸)溶液1リットル中で加水分解した(90〜100℃、常圧で4時間)。溶液フラクションを濾過によって分離して、中和した。続いて、溶液を濃縮し、単細胞脂質を生産するために回収した。単糖の収率は、平均して原料の50%であった。炭水化物の収率を増加させるために、濾過後に残存する沈殿物を実施例5に従い熱機械的に再処理し、一部を灰化に付した。
Example 6
Monosaccharides suitable for the production of single cell lipids may be produced by directly hydrolyzing rice husk, straw and cereal husks using 5% acid, or impregnated with stronger acid to give 5% It may be produced by hydrolysis in a solution of the above, or may be produced by treatment with an alkali in advance and hydrolysis in a solution of 5%. It may be hydrolyzed. These treatments may be performed in combination with an acid or alkali impregnation treatment, and then repeatedly pulverized by a blade type or disc type pulverizer to produce a thermomechanical pulp. However, in this example, rice husk, straw and cereal husk (125 g each) were pre-cooked for 11 minutes at a pressure of 8 bar and processed at a temperature of 170 ° C. using a wing-type pulverizer to produce thermomechanical pulp. It was. The resulting thermomechanical pulp was hydrolyzed in 1 liter of 5% acid (sulfuric acid) solution (90-100 ° C., 4 hours at normal pressure). The solution fraction was separated by filtration and neutralized. Subsequently, the solution was concentrated and collected to produce single cell lipids. The yield of monosaccharides was 50% of the raw material on average. In order to increase the yield of carbohydrates, the precipitate remaining after filtration was thermomechanically reprocessed according to Example 5 and partly subjected to ashing.

実施例7
籾殻、わらおよび穀物殻(各16kg)を、それぞれ100リットルのアルカリ溶液(1.2M NaOH)中において、90〜100℃で4時間処理した。混合物を沈殿物と溶液に分離した。平均して49〜57%の供給原料の乾燥物質が溶液中に残存した。アルカリ溶液を、硫酸を使用して5%の酸性溶液とした後、実施例6と同様にして加水分解した。少量のグルコースとガラクトースも含有するキシロースおよびアラビノースの混合物が主に生成した。溶液の単糖含有量は、供給原料の23〜33%であった。溶液の色は、単細胞脂質を生産するために溶液を回収する前に施される活性炭処理によって、薄くなった。
Example 7
Rice husk, straw and cereal husk (16 kg each) were each treated in 90 liters of alkaline solution (1.2 M NaOH) at 90-100 ° C. for 4 hours. The mixture was separated into a precipitate and a solution. On average 49-57% of the feed dry matter remained in solution. The alkaline solution was made into a 5% acidic solution using sulfuric acid, and then hydrolyzed in the same manner as in Example 6. A mixture of xylose and arabinose, which also contains a small amount of glucose and galactose, mainly formed. The monosaccharide content of the solution was 23-33% of the feedstock. The color of the solution was thinned by the activated carbon treatment that was applied before collecting the solution to produce single cell lipids.

濾過により得られた沈殿物を5%の酸(硫酸)溶液中に含浸し、圧力6bar、温度150℃で11分間、翼式精砕機内で粉砕した。中和および濾過した後に、単細胞脂質を生産するために回収される沈殿物を、水溶性の炭水化物(主に、グルコースとガラクトース)に分解した。酸加水分解の後におこなわれた濾過の後に残留する沈殿物の一部を、再度粉砕し、次いで実施例4に従い10%酸溶液で加水分解した。これらの処理の後、原料に対して合計55〜65%の単糖類を含有する溶液を得た。該溶液を、単細胞脂質を生産するために回収した。   The precipitate obtained by filtration was impregnated in a 5% acid (sulfuric acid) solution and pulverized in a blade type pulverizer at a pressure of 6 bar and a temperature of 150 ° C. for 11 minutes. After neutralization and filtration, the precipitate recovered to produce single cell lipids was broken down into water soluble carbohydrates (mainly glucose and galactose). A portion of the precipitate remaining after filtration performed after acid hydrolysis was ground again and then hydrolyzed with a 10% acid solution according to Example 4. After these treatments, a solution containing a total of 55 to 65% monosaccharides with respect to the raw material was obtained. The solution was collected to produce single cell lipids.

実施例8
蒸気乾燥したビートパルプをタブに投入し、ビートパルプを覆うために充分な量の沸騰水をタブの上部に注いだ。デカンテーションにより固形物から水を分離する前に、溶液を冷却させた。3.6mg/molの乾燥物質が水中に溶解していた。水性フラクションの一部を新たなバッチ処理に使用し、一部の水性フラクションを濃縮した後に、単細胞脂質を生産するために回収した。得られた固体フラクション(沈殿物)は748グラムであり、16.7%の乾燥物質を含有した。該乾燥物質として対応する125gの乾燥ビートパルプを、室温で18時間、0.4Mのリン酸溶液(HPO、500ml)に含浸させた。過剰な酸溶液をデカンテーションにより取り除き、熱機械的な粉砕を開始する前に11分間事前蒸煮に付した。混合物を、翼式精砕機を使用して11分間粉砕した。粉砕の間、圧力を8barに保ち、初期温度を172℃とし、粉砕時間が10分を経過したとき温度を162℃にした。混合物を叩解機から取りだし、次いで濾過した。溶液フラクションは2.26リットルであり、2.75%の乾燥物質を含有した。粉砕処理に付された50%の乾燥物質が、濾過後の溶液中に存在した。該溶液は主に、単糖と、グルコースと、ガラクトースとアラビノースとキシロースとを含有した。さらに、500〜3000の範囲の分子量であるオリゴ糖と、より高い分子量の化合物が少量観察された。溶液フラクションを中和し濃縮して、単細胞脂質を生産するために回収した。
Example 8
Steam-dried beet pulp was added to the tub, and a sufficient amount of boiling water was poured over the tub to cover the beet pulp. The solution was allowed to cool before separating the water from the solid by decantation. 3.6 mg / mol dry substance was dissolved in water. A portion of the aqueous fraction was used for new batch processing, and after concentrating some of the aqueous fraction, it was collected to produce single cell lipids. The resulting solid fraction (precipitate) weighed 748 grams and contained 16.7% dry matter. The corresponding 125 g of dried beet pulp as the dry substance was impregnated with 0.4 M phosphoric acid solution (H 3 PO 4 , 500 ml) at room temperature for 18 hours. Excess acid solution was removed by decantation and pre-cooked for 11 minutes before starting thermomechanical grinding. The mixture was ground for 11 minutes using a wing-type refiner. During the grinding, the pressure was maintained at 8 bar, the initial temperature was 172 ° C., and the temperature was 162 ° C. when the grinding time was 10 minutes. The mixture was removed from the beater and then filtered. The solution fraction was 2.26 liters and contained 2.75% dry matter. 50% of the dry substance that was subjected to the grinding treatment was present in the solution after filtration. The solution mainly contained monosaccharides, glucose, galactose, arabinose and xylose. Further, a small amount of oligosaccharide having a molecular weight in the range of 500 to 3000 and a compound having a higher molecular weight were observed. The solution fraction was neutralized and concentrated and collected to produce single cell lipids.

ビートパルプの上記処理より得られた固体の繊維質パルプ[沈殿物(125gの乾燥物質)]を室温で4時間、15%塩酸中に含浸させた。過剰な酸溶液をデカンテーションにより取り除き、パルプを同一条件下で再度粉砕した。濾過工程の後、さらに28%の単糖が溶液層に取り込まれたことが観察された。沈殿物を廃棄した。   Solid fiber pulp [precipitate (125 g dry matter)] obtained from the above treatment of beet pulp was impregnated in 15% hydrochloric acid at room temperature for 4 hours. Excess acid solution was removed by decantation and the pulp was ground again under the same conditions. After the filtration step, it was observed that an additional 28% monosaccharide was incorporated into the solution layer. The precipitate was discarded.

実施例9
原料は、熱機械的に処理され46.8gの重量(約1リットルの体積)を備えたトウヒ繊維であり、原料上部に0.2NのNaOHを添加し、そこへさらに5.6gのNaCOと、1.3gのMgSO6HO(500ml)とを添加した。該混合物を50℃まで加熱し、溶液中に少量のグルコースと、キシロースと、ガラクトースと、アラビノースと、マンノース、さらにオリゴマーとを生成させた。溶液のpHは約11であり、該溶液を濾過し水で洗浄した。洗浄液と濾液とを混合し、溶液を320mlまで蒸発させた。溶解した物質の量は、原料の4.5%(乾燥物質)であった。単糖の量を増加させるために、酸を溶液に添加し沈殿物を生じさせた。該沈殿物を溶液から分離し、後者を回収し、単細胞脂質を生産するために使用した。該沈殿物を、実施例3において記載された5%酸により、単糖へと加水分解した。加水分解を用いることで、1%の単糖が沈殿物マスからから生成され、該単糖類を溶液に導入し、脱色処理の後、単細胞脂質を生産するために回収した。
Example 9
The raw material was spruce fiber that was thermomechanically processed and weighed 46.8 g (volume of about 1 liter), with 0.2N NaOH added to the top of the raw material, to which 5.6 g Na 2 was added. CO 3 and 1.3 g MgSO 4 6H 2 O (500 ml) were added. The mixture was heated to 50 ° C. to produce a small amount of glucose, xylose, galactose, arabinose, mannose, and oligomers in the solution. The pH of the solution was about 11, and the solution was filtered and washed with water. The washing liquid and the filtrate were mixed and the solution was evaporated to 320 ml. The amount of dissolved substance was 4.5% (dry substance) of the raw material. In order to increase the amount of monosaccharide, acid was added to the solution to form a precipitate. The precipitate was separated from the solution and the latter was collected and used to produce single cell lipids. The precipitate was hydrolyzed to monosaccharides with the 5% acid described in Example 3. By using hydrolysis, 1% monosaccharides were produced from the precipitate mass, the monosaccharides were introduced into the solution and recovered after the decolorization treatment to produce single cell lipids.

実施例10
熱機械的に処理されたトウヒ繊維の45gバッチ(約1リットル)を計量し、該繊維の上部に0.2NのNaOH溶液を添加し、そこへさらに5.6gのNaCOと、1.3gのMgSO6HO(500ml)とを添加した。該混合物を50℃まで加熱し、濾過した後、沈殿物を水で洗浄した。洗浄液と濾過溶液とを混合した。単糖の量を増加させるために、混合した濾液に酸を添加して、実施例3に従い加水分解をおこなった。中和した後、加水分解生成物を、単細胞脂質を生産するために回収した。洗浄した沈殿物を300mlまで濃縮し、1リットルのクエン酸緩衝液(pH4.8)を添加し、セルラーゼ酵素を添加した。混合物内でオリゴマーとグルコースを生成させた。酵素処理された混合物を、そのままおよび分離された濾液(溶液)として回収し、単細胞脂質の生産に使用した。
Example 10
A 45 g batch (about 1 liter) of thermomechanically treated spruce fiber is weighed and a 0.2 N NaOH solution is added to the top of the fiber, to which another 5.6 g Na 2 CO 3 and 1 0.3 g MgSO 4 6H 2 O (500 ml) was added. After the mixture was heated to 50 ° C. and filtered, the precipitate was washed with water. The washing solution and the filtration solution were mixed. In order to increase the amount of monosaccharide, acid was added to the mixed filtrate and hydrolysis was carried out according to Example 3. After neutralization, the hydrolysis product was recovered to produce single cell lipids. The washed precipitate was concentrated to 300 ml, 1 liter of citrate buffer (pH 4.8) was added, and cellulase enzyme was added. Oligomer and glucose were produced in the mixture. The enzyme treated mixture was collected as is and as a separated filtrate (solution) and used for the production of single cell lipids.

実施例11
125gのエン麦の籾殻バッチを準備し、該バッチを、170℃、圧力8barで2時間、熱機械的に粉砕した。該処理の後、沈殿物を濾過により溶液から分離した。溶液を、単細胞脂質を生産に使用するために回収した。7gの沈殿物(繊維質)バッチを使用し、該バッチを19%の濃度の硫酸に添加して4時間還流した。処理物を分析した結果、単糖が溶液中に原料の56%の割合で存在し、大部分はキシロース、マンノース、グルコース、ガラクトースおよびアラビノースであった。該溶液を単細胞脂質の生産で使用するために回収した。
Example 11
A batch of 125 g of oat husk was prepared and the batch was thermomechanically ground at 170 ° C. and a pressure of 8 bar for 2 hours. After the treatment, the precipitate was separated from the solution by filtration. The solution was collected for single cell lipid use for production. A 7 g precipitate (fibrous) batch was used and the batch was added to 19% strength sulfuric acid and refluxed for 4 hours. As a result of analyzing the treated product, monosaccharides were present in the solution at a ratio of 56% of the raw material, and most were xylose, mannose, glucose, galactose and arabinose. The solution was recovered for use in single cell lipid production.

実施例12
エン麦の籾殻400gを計量し、3リットルの水と、200gのNaOHとを添加した。混合物を、90〜96℃の温度で2時間攪拌しながら維持した。該混合物を、布を介して濾過し、繊維質を分離した。該濾液フラクション(50ml)を中和し、クエン酸緩衝液(40ml)でpHを4.8に調整した。その後マルチフェクト(multifect)キシラナーゼ(10ml)を添加し、該混合物を50℃の恒温条件下で維持した。糖が溶液中に放出され、その中でも25.2%がキシロースであり、11.8%がアラビノースであった。また、反応時間が50時間を経過した後、溶液中にオリゴマーも存在した。単細胞脂質の生産で使用するために、混合物を全て回収した。
Example 12
400 g of oat chaff was weighed and 3 liters of water and 200 g NaOH were added. The mixture was maintained with stirring at a temperature of 90-96 ° C. for 2 hours. The mixture was filtered through a cloth to separate the fibers. The filtrate fraction (50 ml) was neutralized and the pH was adjusted to 4.8 with citrate buffer (40 ml). Multifect xylanase (10 ml) was then added and the mixture was maintained under isothermal conditions at 50 ° C. Sugar was released into the solution, of which 25.2% was xylose and 11.8% was arabinose. In addition, oligomers were also present in the solution after 50 hours of reaction time. All mixtures were recovered for use in the production of single cell lipids.

実施例13
125gのビートパルプを0.4Mの硫酸に含浸させ、12時間後、過剰な酸をデカンテーションにより取り除いた。該パルプを翼式精砕機に投入し、該翼式精砕機内で4分間事前蒸煮し、150℃、圧力6barで11分間粉砕した。混合物を中和し、pH値が4になるまでクエン酸を添加した。10mlのペクチナーゼ4450U(すなわち、178mg/mlのタンパク質(Sigma社製))を添加し、反応を25℃で24時間継続させた。反応後、混合物の一部を単細胞脂質の生産用に回収し、混合物の一部を濾過した。濾過により得られた沈殿物を粉砕段階に戻し、この処理よりもたらされる溶液フラクションを活性炭(2g/リットル)で処理し、次いで、陰イオン交換カラムへ導入した。カラムから得られる単糖溶液を、乾燥物質の割合が20%の濃度になるまで蒸発させ、単細胞脂質を生産するために回収した。
Example 13
125 g of beet pulp was impregnated with 0.4 M sulfuric acid, and after 12 hours, excess acid was removed by decantation. The pulp was put into a wing-type pulverizer, pre-cooked for 4 minutes in the wing-type pulverizer, and pulverized for 11 minutes at 150 ° C. and a pressure of 6 bar. The mixture was neutralized and citric acid was added until the pH value was 4. 10 ml of pectinase 4450U (ie 178 mg / ml protein (Sigma)) was added and the reaction was continued at 25 ° C. for 24 hours. After the reaction, a part of the mixture was recovered for production of single cell lipids, and a part of the mixture was filtered. The precipitate obtained by filtration was returned to the grinding stage and the solution fraction resulting from this treatment was treated with activated carbon (2 g / l) and then introduced into an anion exchange column. The monosaccharide solution obtained from the column was evaporated to a dry substance ratio of 20% and collected to produce single cell lipids.

実施例14
エン麦の籾殻を実施例7に従って処理し、23.8g/Lのグルコースと、93.3g/Lのキシロースと、37.1g/Lのアラビノースと、9.0g/Lのガラクトースとを、含有する混合物を生産した。この混合物を脂質合成酵母用の培地として添加した。なお、脂質合成酵母である、ヤロワイア・リポリティカ(Yarrowia lipolytica)ATCC20373とロドトルラ・グルチニス(Rhodotorula glutinis)TKK3031をそのまま1:1に希釈し、対応する希釈物に11g/Lのグルコースを補充した。培養時間を68時間とし、温度28℃、250rpmで振盪し、培養液量を50mlとした。図3で示されるように、該酵母は、他の栄養素を必要とすることなく、増殖し脂質を合成できることが判明した。
Example 14
The oat chaff is treated according to Example 7 and contains 23.8 g / L glucose, 93.3 g / L xylose, 37.1 g / L arabinose, and 9.0 g / L galactose. To produce a mixture. This mixture was added as a medium for lipid synthesis yeast. The lipid synthesis yeasts Yarrowia lipolytica ATCC 20373 and Rhodotorula glutinis TKK3031 were diluted 1: 1 as they were, and 11 g / L glucose was supplemented to the corresponding dilution. The culture time was 68 hours, the mixture was shaken at a temperature of 28 ° C. and 250 rpm, and the volume of the culture solution was 50 ml. As shown in FIG. 3, it was found that the yeast can grow and synthesize lipids without the need for other nutrients.

実施例15
3種類の酵母、ロドトルラ・グルチニスと、ヤロワイア・リポリティカと、クルイベロマイセス・マルシアヌス(Kluyveromyces marxianus)(アナム.カンジダ・ケフィール(Anam.Candida kefyl))ATCC42265とを、もっぱら、炭素源としてのキシロースで培養した。培地は、20g/Lのキシロースと、10g/Lの酵母エキスと、20g/Lのペプトンとを含有する。培養を、50mlの培養液量、温度25℃、200rpmで振盪させておこなった。図4は、全3種の菌株が炭素源としてペントースを使用できることを示す。
Example 15
Three yeasts, Rhodotorula glutinis, Yarrowia lipolytica and Kluyveromyces marxianus (Anam. Candida kefyl) ATCC 42265, exclusively with xylose as carbon source Cultured. The medium contains 20 g / L xylose, 10 g / L yeast extract, and 20 g / L peptone. The culture was carried out by shaking at a volume of 50 ml of culture solution, a temperature of 25 ° C. and 200 rpm. FIG. 4 shows that all three strains can use pentose as a carbon source.

Claims (19)

セルロース、ヘミセルロース、デンプン、これら全ての混合物もしくは、これらの任意の混合物またはこれらの分解産物および非デンプン多糖を含有する群から選択される多糖を含有する有機原料から、脂質または脂質混合物を生産する方法であって、
以下工程のa)〜c)を含むことを特徴とする該方法:
a)該有機原料を、
i) 水、
ii) 酸および
iii)アルカリ
から選択される物質で処理し、
該処理の後、沈殿物と濾液とを分離し、
次いで、該処理から得られた該沈殿物を、そのままの状態、または水、酸もしくはアルカリの存在下で機械的または熱機械的に粉砕した後、沈殿物と濾液とを分離するか、あるいは、該沈殿物をi)水、ii)酸またはiii)アルカリのいずれかの物質を用いる処理および/または該物質の存在下での粉砕処理に1回または複数回付し、
b)培地中で、脂質生産性微生物を、上記工程で得られた1種の濾液もしくは複数種の濾液、該沈殿物、またはこれらの任意の混合物および所望による該有機原料と接触させることにより、該微生物の細胞に脂質の生産を開始させ、次いで
c)脂質を回収する。
Method for producing lipids or lipid mixtures from cellulose, hemicellulose, starch, a mixture of all of these or any mixture thereof or organic raw materials containing polysaccharides selected from the group comprising degradation products and non-starch polysaccharides Because
The method comprising the following steps a) to c):
a) The organic raw material
i) water,
ii) acids and
iii) treating with a substance selected from alkalis;
After the treatment, the precipitate and the filtrate are separated,
The precipitate obtained from the treatment is then either neat or mechanically or thermomechanically ground in the presence of water, acid or alkali and then the precipitate and filtrate are separated, or Subjecting the precipitate to one or more treatments with any of i) water, ii) acid or iii) alkali and / or grinding in the presence of the substance;
b) contacting the lipid-producing microorganism in the medium with one or more filtrates obtained in the above step, the precipitate, or the precipitate, or any mixture thereof and optionally the organic raw material, Let the cells of the microorganism start producing lipids, then c) recover the lipids.
沈殿物の処理を、必要に応じて、1または複数の以下に記載の工程d)〜g)を含む方法も使用しておこなうことを特徴とする請求項1に記載の方法:
d)工程a)から得られた沈殿物を強酸で処理した後、沈殿物と濾液を分離し、あるいは、
e)工程a)またはd)から得られた沈殿物を酸性化し、該酸性化物を機械的または熱機械的に粉砕した後、沈殿物と濾液を分離し、または必要に応じて、
工程a)、d)またはe)のいずれかから得られた沈殿物の処理を、工程a)、d)またはe)のいずれかによる方法を任意の順番で使用して、1回または複数回おこない、
f)培地中で、脂質生産性微生物を、工程a)、d)またはe)から得られた濾液もしくは沈殿物、またはこれらの工程から得られた濾液および沈殿物の任意の混合物、および必要に応じた有機原料と接触させることにより、該微生物の細胞に脂質の生産を開始させ、次いで
g)脂質を回収する。
The process according to claim 1, characterized in that the treatment of the precipitate is also carried out using a process comprising one or more of the following steps d) to g) as required:
d) after treating the precipitate obtained from step a) with a strong acid and then separating the precipitate from the filtrate, or
e) after acidifying the precipitate obtained from step a) or d) and mechanically or thermomechanically grinding the acidified product, separating the precipitate from the filtrate or, if necessary,
Treatment of the precipitate obtained from any of steps a), d) or e) once or more times using the method according to any of steps a), d) or e) in any order. Do it,
f) In the medium, the lipid-producing microorganisms are filtered or precipitated from steps a), d) or e), or any mixture of filtrates and precipitates obtained from these steps, and if necessary By contacting the corresponding organic raw material, the cells of the microorganism are started to produce lipid, and then g) the lipid is recovered.
原料が、木材を機械的または熱機械的に処理したものまたは栽培植物を起源とすることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。   3. The method according to claim 1 or 2, wherein the raw material originates from a material obtained by mechanically or thermomechanically treating wood or a cultivated plant. 原料が水または酸で処理されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the raw material is treated with water or an acid. 原料が、再生繊維、テンサイパルプ、籾殻、わら、ふすま、穀物粒、全ての栽培可能な作物、栽培植物、TMPパルプおよびMDFパルプを含む群から選択される原材を起源とすることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。   The raw material originates from a raw material selected from the group comprising recycled fiber, sugar beet pulp, rice husk, straw, bran, grain, all culturable crops, cultivated plants, TMP pulp and MDF pulp The method according to claim 1 or 2. 原料が酸で処理されることを特徴とする請求項1、2または5に記載の方法。   6. Process according to claim 1, 2 or 5, characterized in that the raw material is treated with an acid. 原料が、おがくず、精砕機械パルプ、籾殻、わら、TMPパルプ、MDFパルプ、テンサイパルプおよびデンプンを実質上含まない栽培植物を含む群から選択される原材を起源とすることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。   The raw material originates from a raw material selected from the group comprising sawdust, refined mechanical pulp, rice husk, straw, TMP pulp, MDF pulp, sugar beet pulp and cultivated plants substantially free of starch Item 3. The method according to Item 1 or 2. 原料がアルカリで処理されることを特徴とする請求項1、2または7に記載の方法。   The method according to claim 1, 2 or 7, wherein the raw material is treated with an alkali. 原料が、微生物マス、沼地または水中のバイオマス、セルロース工場の集水域からのバイオマス、都市の廃棄物からのバイオマスおよび都市の下水からのバイオマスを含む群から選択される原料を起源とすることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。   The feedstock originates from a feedstock selected from the group comprising microbial mass, swamp or underwater biomass, biomass from a cellulose factory catchment, biomass from municipal waste and biomass from municipal sewage The method according to claim 1 or 2. 濾液が、脂質の生産において利用可能な糖を少なくとも0.5〜1重量%、20〜30重量%まで、好ましくは4〜5重量%含有することを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の方法。   10. The filtrate according to claim 1, wherein the filtrate contains at least 0.5 to 1% by weight, 20 to 30% by weight, preferably 4 to 5% by weight, of sugars available in the production of lipids. The method described in 1. 工程a)、d)またはe)のいずれかの処理が1回または複数回おこなわれることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein the process in any one of steps a), d) or e) is performed once or a plurality of times. 原料が、工程a)のアルカリiii)で処理される場合、得られた沈殿物が酸で再処理され、次いで、沈殿物と濾液が分離されることを特徴とする請求項1に記載の方法。   The process according to claim 1, characterized in that when the raw material is treated with the alkali iii) of step a), the resulting precipitate is retreated with acid and then the precipitate and filtrate are separated. . 繊維質を含有する沈殿物が強酸で処理される場合、得られた沈殿物が機械的または熱機械的に再度粉砕されることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。   3. A process according to claim 1 or 2, characterized in that when the fiber-containing precipitate is treated with a strong acid, the resulting precipitate is ground again mechanically or thermomechanically. 1種または複数種の酵素が、バイオマテリアルの処理溶液に添加されることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の方法。   The method according to claim 1, wherein one or more enzymes are added to the biomaterial treatment solution. いずれかの工程から得られた濾液が、該濾液を微生物の増殖により適した状態に導く方法、例えば、脱色法、pH調整法および/または水の除去法もしくは添加法などを使用して、さらに処理されることを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載の方法。   Using a method wherein the filtrate obtained from any step leads the filtrate to a more suitable state for microbial growth, such as decolorization, pH adjustment and / or water removal or addition, The method according to claim 1, wherein the method is processed. 原料が、機械的処理、熱機械的処理、物理的処理、化学的処理、生物学的処理またはこれらの任意の併用処理によって、予め処理されることを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の方法。   16. The raw material is pretreated by mechanical treatment, thermomechanical treatment, physical treatment, chemical treatment, biological treatment, or any combination thereof. The method described in 1. 請求項1〜16のいずれかに記載の方法を使用して生産される脂質または脂質混合物の生物燃料の製造原料としての使用。   Use of a lipid or lipid mixture produced using a method according to any of claims 1 to 16 as a raw material for the production of biofuels. 請求項1〜16のいずれかに記載の方法を使用して生産される脂質を使用して生産されることを特徴とする生物燃料。   A biofuel produced using a lipid produced using the method of any of claims 1-16. 都市の下水が、請求項1〜16のいずれかに記載の方法を使用して処理されることを特徴とする都市の下水の浄化方法。   A method for purifying urban sewage, wherein the city sewage is treated using the method according to any one of claims 1 to 16.
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