JP2013230142A - Method for producing organic acid - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for removing fermentation inhibitors and efficiently producing an organic acid by a safe and simple method.SOLUTION: A method for producing an organic acid includes the following steps (a)-(d): (a) a step of crushing lignocellulose biomass containing cellulose having more than 30% of a cellulose I degree of crystallization shown by calculation formula (1) wherein the degree of crystallization (%)=[(I-I)/Ic]×100 (1), Irepresents the diffracted intensity of the lattice plane (002) (lattice spacing=22.4 nm) in x-ray diffraction and Irepresents the diffracted intensity of the amorphous portion (lattice spacing=27.3 nm), and decreasing the cellulose I degree of crystallization to 0-30%; (b) a step of washing a crushed product obtained in the step (a) with water; (c) a step of obtaining a saccharified product from the solid obtained in the step (b) using a hydrolase; and (d) a step of fermenting the saccharified product obtained in the step (c) by filamentous fungi and obtaining an organic acid.

Description

本発明は、バイオマスからの有機酸の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing an organic acid from biomass.

バイオマスから燃料や化学品の原料を生産しようとする、バイオリファイナリーの研究・開発が注目を集めている。しかし、工業化されているバイオリファイナリーでは、主にトウモロコシやサトウキビなどの穀物に含まれるデンプン質または糖質を原料とするため、食糧の供給への影響が懸念されている。そこで、サトウキビバガスやイナワラ等の植物の非可食部に含まれるリグノセルロース系バイオマスが原料として注目され始めている。   Research and development of biorefinery to produce fuel and chemical raw materials from biomass attracts attention. However, industrialized biorefinery uses starch or sugar contained in grains such as corn and sugarcane as raw materials, and there is concern about the impact on food supply. Therefore, lignocellulosic biomass contained in non-edible parts of plants such as sugarcane bagasse and rice straw has begun to attract attention as a raw material.

リグノセルロース系バイオマスは主に植物の葉や茎に含まれており、セルロースにリグニン及びヘミセルロースが強固に結合する構造を有する。そのため加水分解反応の効率が著しく低く、加水分解は、化学的には強アルカリまたは強酸を用いて行う必要がある。
環境負荷の大きい強酸または強アルカリの使用を回避する方法として、リグノセルロース系バイオマスを粉砕後、加水分解酵素で加水分解する方法が知られている。しかし得られた糖液を原料として、有用物を発酵生産する場合、変換率の低下やラグタイムの発生等の阻害が起きるためその回避策が望まれている。その原因の一つとして、多糖類とエステルを形成している酢酸等の有機酸が知られている(例えば、特許文献1参照)。
Lignocellulosic biomass is mainly contained in the leaves and stems of plants, and has a structure in which lignin and hemicellulose are firmly bound to cellulose. Therefore, the efficiency of the hydrolysis reaction is extremely low, and the hydrolysis must be performed chemically using a strong alkali or a strong acid.
As a method for avoiding the use of a strong acid or strong alkali having a large environmental load, a method is known in which lignocellulosic biomass is pulverized and then hydrolyzed with a hydrolase. However, in the case of producing a useful product by fermentation using the obtained sugar solution as a raw material, a decrease in the conversion rate and inhibition of the occurrence of lag time and the like are desired to avoid the problem. As one of the causes, an organic acid such as acetic acid forming an ester with a polysaccharide is known (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1は、バイオマスを、アンモニアを含有する水溶液と接触させて固液分離し、酢酸等の阻害要因を分離し、残存固形物をその後の工程に使用するエタノール等のバイオマス生産物の製造方法を開示している。特許文献2は、バイオマスを糖化した後、膜ろ過により低分子の発酵阻害物質を除去する方法を開示している。また特許文献3は、糸状菌を菌体集合体のペレットとして培養し、乳酸を生産する方法を開示している。この方法では、発酵後、菌体と培地の分離が容易である旨を記載している。   Patent Document 1 discloses a method for producing a biomass product such as ethanol, in which biomass is brought into contact with an aqueous solution containing ammonia, solid-liquid separation is performed, an inhibitory factor such as acetic acid is separated, and the remaining solid is used in a subsequent process. Is disclosed. Patent Document 2 discloses a method of removing a low-molecular fermentation inhibitor by membrane filtration after saccharification of biomass. Patent Document 3 discloses a method for producing lactic acid by culturing filamentous fungi as a pellet of cell aggregates. This method describes that it is easy to separate the bacterial cells and the medium after fermentation.

特表2010−536376号公報Special table 2010-536376 国際公開第2010/067785号パンフレットInternational Publication No. 2010/067785 Pamphlet 特開平6−253871号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-253871

しかしながら、特許文献1の方法では、危険なアンモニアを必要とするだけでなく、有機酸を目的とした場合、発酵後の有機酸の収量も十分ではない。特許文献2では、発酵阻害物質の分離に膜ろ過を必要とし、生産性が低い。さらに特許文献3では、発酵阻害物質を除去することについての記載は全くない。   However, in the method of Patent Document 1, not only dangerous ammonia is required, but when an organic acid is intended, the yield of the organic acid after fermentation is not sufficient. In Patent Document 2, membrane filtration is required for separation of the fermentation inhibitor, and productivity is low. Furthermore, in patent document 3, there is no description about removing a fermentation inhibitor.

バイオマス生産物として有機酸を工業的に大量生産するためには、安全で、簡便な方法で発酵阻害物質を除去する必要がある。
従って、本発明は、安全で簡便な手段で、発酵阻害物質を除去し、効率良く有機酸を製造する方法を提供することに関する。
In order to industrially mass-produce organic acids as biomass products, it is necessary to remove fermentation inhibitors by a safe and simple method.
Accordingly, the present invention relates to providing a method for removing an fermentation inhibitor and efficiently producing an organic acid by a safe and simple means.

そこで本発明者は、セルロース系バイオマスを酵素で加水分解し、次いで発酵を行う選択的な有機酸の製造法について検討してきたところ、セルロース系バイオマスを酵素加水分解に付す前の粉砕工程でセルロース結晶化度を30%以下に低減するまで強力に粉砕すれば、その後のセルロースの加水分解が効率的に進行することを見出した。ところが、加水分解後の糖化物を発酵して有機酸の生産を行ったところ、有機酸の選択性が低く、多量のアルコールが副生してしまうことが判明した。
そこで発酵工程の有機酸の選択性を向上させるべく種々検討した結果、前記粉砕工程でセルロースの結晶化度を低下させると糖化反応は効率が向上するが、発酵工程の有機酸選択率は、高くなく、この特殊な粉砕工程の後に粉砕物を水で洗浄する工程を加えれば、全く意外にも有機酸の選択性が飛躍的に向上することを見出した。
Therefore, the present inventor has studied a selective organic acid production method in which cellulosic biomass is hydrolyzed with an enzyme and then fermented. Cellulose crystals are subjected to a pulverization step before subjecting the cellulosic biomass to enzymatic hydrolysis. It has been found that if cellulose is pulverized strongly until the degree of conversion is reduced to 30% or less, the subsequent hydrolysis of cellulose proceeds efficiently. However, when the saccharified product after hydrolysis was fermented to produce an organic acid, it was found that the selectivity of the organic acid was low and a large amount of alcohol was by-produced.
Therefore, as a result of various studies to improve the selectivity of the organic acid in the fermentation process, the efficiency of the saccharification reaction is improved when the crystallinity of cellulose is reduced in the pulverization process, but the organic acid selectivity in the fermentation process is high. However, it was found that the selectivity of the organic acid was drastically improved by adding a step of washing the pulverized product with water after this special pulverization step.

すなわち、本発明は、下記工程(a)〜(d)を含む有機酸の製造方法を提供するものである。
(a):下記計算式(1)で示されるセルロースI型結晶化度が30%を超えるセルロースを含有するリグノセルロース系バイオマスを粉砕し、当該セルロースI型結晶化度を0〜30%に低減する工程
結晶化度(%)=〔(Ic−Ia)/Ic〕×100 (1)
〔Icは、X線回折における格子面(002)(格子面間隔=22.4nm)の回折強度、及びIaは、アモルファス部(格子面間隔=27.3nm)の回折強度を示す〕
(b):(a)工程で得られる粉砕物を水で洗浄する工程
(c):(b)工程で得られる固形物を加水分解酵素により加水分解して糖化物を得る工程
(d):(c)工程で得られる糖化物を糸状菌で発酵させて有機酸を得る工程
That is, this invention provides the manufacturing method of the organic acid containing following process (a)-(d).
(A): Lignocellulosic biomass containing cellulose having a cellulose I-type crystallinity of more than 30% represented by the following formula (1) is pulverized, and the cellulose I-type crystallinity is reduced to 0-30%. Step of Crystallinity (%) = [(I c −I a ) / I c ] × 100 (1)
[I c is the diffraction intensity of the lattice plane (002) (lattice plane spacing = 22.4 nm) in X-ray diffraction, and I a is the diffraction intensity of the amorphous portion (lattice plane spacing = 27.3 nm)]
(B): Step of washing the pulverized product obtained in step (a) with water (c): Step of obtaining a saccharified product by hydrolyzing the solid obtained in step (b) with a hydrolase (d): (C) A step of fermenting the saccharified product obtained in the step with a filamentous fungus to obtain an organic acid

本発明によれば、リグノセルロース系バイオマス由来の糖液から糸状菌を用いて、高い変換率、変換速度で安全、かつ簡便に有機酸を得ることができる。   According to the present invention, an organic acid can be obtained safely and simply at a high conversion rate and conversion rate using filamentous fungi from a lignocellulosic biomass-derived sugar solution.

本発明は、リグノセルロース系バイオマスを原料として有機酸を製造する方法であり、次の(a)工程〜(d)工程を含む。
(a):下記計算式(1)で示されるセルロースI型結晶化度が30%を超えるセルロースを含有するリグノセルロース系バイオマスを粉砕し、当該セルロースI型結晶化度を0〜30%に低減する工程
結晶化度(%)=〔(Ic−Ia)/Ic〕×100 (1)
〔Icは、X線回折における格子面(002)(格子面間隔=22.4nm)の回折強度、及びIaは、アモルファス部(格子面間隔=27.3nm)の回折強度を示す〕
(b):(a)工程で得られた粉砕物を水で洗浄する工程
(c):(b)工程で得られた固形物を加水分解酵素により加水分解して糖化物を得る工程
(d):(c)工程で得られる糖化物を糸状菌で発酵させて有機酸を得る工程
The present invention is a method for producing an organic acid using lignocellulosic biomass as a raw material, and includes the following steps (a) to (d).
(A): Lignocellulosic biomass containing cellulose having a cellulose I-type crystallinity of more than 30% represented by the following formula (1) is pulverized, and the cellulose I-type crystallinity is reduced to 0-30%. Step of Crystallinity (%) = [(I c −I a ) / I c ] × 100 (1)
[I c is the diffraction intensity of the lattice plane (002) (lattice plane spacing = 22.4 nm) in X-ray diffraction, and I a is the diffraction intensity of the amorphous portion (lattice plane spacing = 27.3 nm)]
(B): A step of washing the pulverized product obtained in step (a) with water (c): a step of hydrolyzing the solid obtained in step (b) with a hydrolase to obtain a saccharified product (d ): A step of fermenting the saccharified product obtained in step (c) with a filamentous fungus to obtain an organic acid.

<原料のリグノセルロース系バイオマス>
本発明において、「リグノセルロース系バイオマス」とは、セルロース、ヘミセルロース、及びリグニンを主成分とするバイオマスを意味する。リグノセルロース系バイオマスとしては、上記成分を主成分として含むバイオマスであれば特に制限なく用いることができる。具体例としては、イナワラ、籾殻、麦わら、バガス、ヤシ殻、コーンコブ、雑草、木材、空果房等のパーム残渣並びにそれらから製造されたパルプ、及び紙などが挙げられる。さらに、食品産業、建築業、家庭から排出される廃棄物なども含まれうる。
本発明に用いられるリグノセルロース系バイオマスは、セルロース含有量が20質量%以上、好ましくは40質量%以上、より好ましくは60質量%以上のものである。本発明におけるセルロース含有量は、リグノセルロース系バイオマスから水を差し引いた残余の成分中のセルロース量及びヘミセルロース量の合計量を意味する。
市販のパルプの場合、セルロース含有量は、一般には75〜99質量%であり、他の成分はリグニン等を含む。また、市販のシート状パルプのセルロースI型結晶化度は、通常60%以上である。
これらのリグノセルロース系バイオマスに含まれるセルロースのセルロースI型結晶化度は30%を超えるものである。
<Lignocellulosic biomass as raw material>
In the present invention, “lignocellulose-based biomass” means biomass mainly composed of cellulose, hemicellulose, and lignin. Any lignocellulosic biomass can be used without particular limitation as long as it contains the above-mentioned components as main components. Specific examples include palm residues such as rice straw, rice husk, straw, bagasse, coconut husk, corn cob, weed, wood, empty fruit bunch, pulp produced from them, and paper. It can also include food industry, building industry, household waste, etc.
The lignocellulosic biomass used in the present invention has a cellulose content of 20% by mass or more, preferably 40% by mass or more, more preferably 60% by mass or more. The cellulose content in the present invention means the total amount of cellulose and hemicellulose in the remaining components obtained by subtracting water from lignocellulosic biomass.
In the case of commercially available pulp, the cellulose content is generally 75 to 99% by mass, and other components include lignin and the like. Moreover, the cellulose I type crystallinity degree of a commercially available sheet-like pulp is 60% or more normally.
Cellulose I-type crystallinity of cellulose contained in these lignocellulosic biomass exceeds 30%.

また、本発明に用いられるリグノセルロース系バイオマスの水分量は、次の(a)粉砕工程によりセルロースのセルロースI型結晶化度を容易に低下させることができ、その後の糖化物及び有機酸の生産を効率よく行うことできる観点から、20質量%以下が好ましく、15質量%以下がより好ましく、10質量%以下が更に好ましい。   Moreover, the water content of the lignocellulosic biomass used in the present invention can easily reduce the cellulose I type crystallinity of cellulose by the following (a) pulverization step, and the subsequent production of saccharified products and organic acids Is preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, and still more preferably 10% by mass or less.

<(a)粉砕工程>
本発明においては、前記のリグノセルロース系バイオマスを粉砕し、リグノセルロース系バイオマスに含まれるセルロースのセルロースI型結晶化度(「結晶化度」ともいう)を0〜30%に低減する。
<(A) Grinding step>
In the present invention, the lignocellulosic biomass is pulverized, and the cellulose type I crystallinity (also referred to as “crystallinity”) of the cellulose contained in the lignocellulosic biomass is reduced to 0 to 30%.

〔セルロースI型結晶化度〕
本発明において調製される非晶化セルロースは、セルロースI型結晶化度を30%以下に低下させたものである。セルロースI型結晶化度は、X線回折法による回折強度値からSegal法により算出したもので、下記計算式(1)により定義される。
セルロースI型結晶化度(%)=〔(Ic−Ia)/Ic〕×100 (1)
〔Icは、X線回折における格子面(002面)(格子面間隔=22.4nm)の回折強度、Iaは、アモルファス部(格子面間隔=27.3nm)の回折強度を示す〕
結晶化度が30%以下であれば、セルロースの化学反応性が向上し、(c)工程の加水分解が進行しやすくなる。この観点から、粉砕物の結晶化度としては、25%以下が好ましく、20%以下がより好ましく、10%以下がより好ましく、分析でセルロースI型結晶が検出されない0%が更に好ましい。なお、計算式(1)で定義されたセルロースI型結晶化度では計算上マイナスの値になる場合があるが、マイナスの値の場合のセルロースI型結晶化度は0%とする。
ここで、セルロースI型結晶化度とは、セルロースの結晶領域量の全量に対する割合のことである。また、セルロースI型とは、天然セルロースの結晶形のことである。セルロースI型結晶化度は、セルロースの物理的、化学的性質とも関係し、その値が小さいほど、セルロースの結晶性が低く、非結晶部分が多い。そのため、本発明者の考察によれば、セルロースI型結晶化度を低下させることで、セルロースの伸び、柔軟性、水や溶媒に対する溶解性、化学反応性は上昇すると共に、次工程(b)によりリグノセルロース系バイオマスから発酵阻害物質が除去されやすくなると考えられている。
[Cellulose type I crystallinity]
The non-crystallized cellulose prepared in the present invention has a cellulose I type crystallinity reduced to 30% or less. Cellulose type I crystallinity is calculated by the Segal method from the diffraction intensity value by the X-ray diffraction method, and is defined by the following calculation formula (1).
Cellulose type I crystallinity (%) = [(I c −I a ) / I c ] × 100 (1)
[I c is the diffraction intensity of the lattice plane (002 plane) (lattice plane spacing = 22.4 nm) in X-ray diffraction, and I a is the diffraction intensity of the amorphous portion (lattice plane spacing = 27.3 nm)]
If the crystallinity is 30% or less, the chemical reactivity of cellulose is improved, and hydrolysis in the step (c) is likely to proceed. From this viewpoint, the crystallization degree of the pulverized product is preferably 25% or less, more preferably 20% or less, more preferably 10% or less, and further preferably 0% in which cellulose I-type crystals are not detected by analysis. The cellulose I type crystallinity defined by the calculation formula (1) may be a negative value in calculation, but the cellulose I type crystallinity in the case of a negative value is 0%.
Here, the cellulose I type crystallinity is the ratio of the amount of crystal region of cellulose to the total amount. Cellulose type I is a crystalline form of natural cellulose. Cellulose type I crystallinity is also related to the physical and chemical properties of cellulose. The smaller the value, the lower the crystallinity of cellulose and the more non-crystalline parts. Therefore, according to the inventor's consideration, decreasing the cellulose I-type crystallinity increases the elongation, flexibility, solubility in water and solvent, and chemical reactivity, and the next step (b). It is considered that the fermentation inhibitor is easily removed from lignocellulosic biomass.

このようにリグノセルロース系バイオマスに含まれるセルロースのセルロースI型結晶化度を低下させるには、公知の粉砕機を用いて行うことができる。用いられる粉砕機に特に制限はなく、セルロース原料を小粒子径化することができる装置であればよい。
粉砕機の具体例としては、高圧圧縮ロールミルや、ロール回転ミルなどのロールミル、リングローラーミル、ローラーレースミル又はボールレースミルなどの竪型ローラーミル、転動ボールミル、振動ボールミル、振動ロッドミル、振動チューブミル、遊星ボールミル又は遠心流動化ミルなどの容器駆動媒体ミル、塔式粉砕機、攪拌槽式ミル、流通槽式ミル又はアニュラー式ミルなどの媒体攪拌式ミル、高速遠心ローラーミルやオングミルなどの圧密せん断ミル、乳鉢、石臼、マスコロイダー、フレットミル、エッジランナーミル、ナイフミル、ピンミル、カッターミルなどが挙げられる。これらの中では、リグノセルロース系バイオマスの粉砕効率及び生産性の向上の観点から、容器駆動式媒体ミル又は媒体攪拌式ミルが好ましく、容器駆動式媒体ミルがより好ましく、振動ボールミル、振動ロッドミル又は振動チューブミルなどの振動ミルが更に好ましく、振動ロッドミルが更に好ましい。
Thus, in order to reduce the cellulose I type crystallinity degree of the cellulose contained in lignocellulosic biomass, it can carry out using a well-known grinder. There is no restriction | limiting in particular in the grinder used, What is necessary is just an apparatus which can make a particle size of a cellulose raw material small.
Specific examples of the pulverizer include a high pressure compression roll mill, a roll mill such as a roll rotating mill, a vertical roller mill such as a ring roller mill, a roller race mill or a ball race mill, a rolling ball mill, a vibration ball mill, a vibration rod mill, and a vibration tube. Container driven media mills such as mills, planetary ball mills or centrifugal fluidization mills, tower crushers, stirring tank mills, medium stirring mills such as flow tank mills or annular mills, compaction such as high-speed centrifugal roller mills and angling mills Examples include a shear mill, a mortar, a stone mortar, a mass collider, a fret mill, an edge runner mill, a knife mill, a pin mill, and a cutter mill. Among these, from the viewpoint of improving the grinding efficiency and productivity of lignocellulosic biomass, a container-driven medium mill or a medium stirring mill is preferable, a container-driven medium mill is more preferable, a vibration ball mill, a vibration rod mill, or a vibration A vibration mill such as a tube mill is more preferable, and a vibration rod mill is more preferable.

本発明の好ましい振動ロッドミルは、円柱形の空間を有し、該円柱形の空間の中心軸が略水平になるように配置され、かつ、該中心軸に対し略垂直な面内方向に振動可能に保持された容器(A)と、該円柱形の空間の中心軸と略平行になるようにかつ振動可能に配置された1又は2本以上の棒状媒体であるロッド(B)とを備える。また、振動ボールミルは、1又は2個以上の球状媒体であるボール(C)を備える。   A preferable vibrating rod mill of the present invention has a cylindrical space, is arranged so that the central axis of the cylindrical space is substantially horizontal, and can vibrate in an in-plane direction substantially perpendicular to the central axis. And a rod (B) which is one or more rod-shaped mediums arranged so as to be able to vibrate so as to be substantially parallel to the central axis of the cylindrical space. The vibrating ball mill includes one or more balls (C) that are spherical media.

ロッド(B)又はボール(C)の材質としては、特に制限はなく、例えば、鉄、ステンレス、アルミナ、ジルコニア、炭化珪素、チッ化珪素、ガラス等が挙げられる。
ロッド(B)又はボール(C)の外径としては、好ましくは0.5〜200mm、より好ましくは1〜100mm、更に好ましくは5〜50mmの範囲である。
また、ロッド(B)としては、断面が四角形、六角形等の多角形、円形、楕円形等のものを用いることができる。
ロッド(B)の長さとしては、粉砕機の容器の長さよりも短いものであれば特に限定されない。ロッド(B)の大きさが上記の範囲であれば、所望の粉砕力が得られるとともに、ロッド(B)のかけら等が混入して粉末セルロースが汚染されることなく効率的にセルロースを非晶化させることができる。
There is no restriction | limiting in particular as a material of a rod (B) or a ball | bowl (C), For example, iron, stainless steel, an alumina, a zirconia, silicon carbide, silicon nitride, glass etc. are mentioned.
The outer diameter of the rod (B) or ball (C) is preferably in the range of 0.5 to 200 mm, more preferably 1 to 100 mm, and still more preferably 5 to 50 mm.
Further, as the rod (B), those having a cross section of a quadrangle, a polygon such as a hexagon, a circle, an ellipse or the like can be used.
The length of the rod (B) is not particularly limited as long as it is shorter than the length of the pulverizer container. If the size of the rod (B) is within the above range, the desired pulverizing force can be obtained, and the cellulose can be efficiently made amorphous without contaminating the powdered cellulose by mixing fragments of the rod (B). It can be made.

ロッド(B)又はボール(C)の充填率は、振動ミルの機種により好適な範囲が異なるが、好ましくは10〜97体積%、より好ましくは15〜95体積%の範囲である。充填率がこの範囲内であれば、セルロースとロッド又はボールとの接触頻度が向上するとともに、媒体の動きを妨げずに、粉砕効率を向上させることができる。ここで充填率とは、容器(A)内部の円柱形の空間の容積に対するロッド(B)又はボール(C)の見かけの体積をいう。   The filling ratio of the rod (B) or the ball (C) is preferably in a range of 10 to 97% by volume, more preferably 15 to 95% by volume, although a suitable range varies depending on the type of vibration mill. When the filling rate is within this range, the contact frequency between the cellulose and the rod or ball is improved, and the grinding efficiency can be improved without hindering the movement of the medium. Here, the filling rate refers to the apparent volume of the rod (B) or ball (C) relative to the volume of the cylindrical space inside the container (A).

本発明で用いられる振動ロッドミルとしては、中央化工機株式会社製の振動ミル、株式会社吉田製作所製の小型振動ロッドミル1045型、ドイツのフリッチュ社製の振動カップミルP−9型、日陶科学株式会社製の小型振動ミルNB−O型等を用いることができる。
また、振動ボールミルとしては、振動ロッドミルと同様の装置、例えば中央化工機株式会社製の振動ミルなどを用いることができる。処理方法としては、バッチ式、連続式のどちらでもよい。
粉砕処理がバッチ処理の場合、媒体をスムーズに振動させる観点から、容器(A)内部の円柱形の空間に充填された被粉砕原料の体積が、当該空間の体積からロッド(B)又はボール(C)の体積を除いた容積(以下、粉砕容器内実体積と呼ぶ)の99体積%以下であることが好ましく、95体積%以下であることがより好ましく、90体積%以下であることが更に好ましく、80体積%以下であることが更に好ましい。
一方、被粉砕原料が少ないと、粉砕に関係のない容器(A)及びロッド(B)又はボール(C)、並びにロッド(B)又はボール(C)同士の衝突が増え、粉砕効率が低下する。よって粉砕効率を向上させる観点から、充填された被粉砕原料の体積は、容器内実体積の1体積%以上であることが好ましく、2体積%以上であることがより好ましく、3体積%以上であることが更に好ましい。
ここで、容器(A)内部の円柱形の空間に充填された被粉砕原料の体積とは、充填された被粉砕原料の重量を、該原料の見かけ比重で除して得られた体積を意味する。
粉砕処理が連続処理である場合には、被粉砕原料の容器(A)内部の円柱形の空間の滞留量の好ましい様態は、粉砕処理がバッチ処理である場合の「被粉砕原料の充填量」を「被粉砕原料の、容器(A)内部の円柱形の空間の滞留量」に、「充填された被粉砕原料の体積」を「容器(A)内部の円柱形の空間に滞留している被粉砕原料の体積」に読み替えることを除き、同様である。
粉砕処理時の容器(A)の振動数、振幅は特に限定されないが、振動数と振幅を増加させることで、容器(A)及びロッド(B)又はボール(C)に与えられる加速度を大きくすることができ、被粉砕原料の粉砕速度を高めることができる。
粉砕速度を高める観点から、容器(A)の振動数は、8Hz以上であることが好ましく、10Hz以上であることがより好ましく、12Hz以上であることが更に好ましい。また、容器(A)の振幅は、5mm以上であることが好ましく、6mm以上であることがより好ましく、7mm以上であることが更に好ましい。
一方、装置負荷の観点から、容器(A)の振動数は40Hz以下であることが好ましく、35Hz以下であることがより好ましく、30Hz以下であることが更に好ましい。また、容器(A)の振幅は、25mm以下であることが好ましく、20mm以下であることがより好ましく、18mm以下であることが更に好ましい。
The vibration rod mill used in the present invention includes a vibration mill manufactured by Chuo Kako Co., Ltd., a small vibration rod mill model 1045 manufactured by Yoshida Manufacturing Co., Ltd., a vibration cup mill P-9 model manufactured by Fritsch, Germany, and Nichito Kagaku Co., Ltd. A small vibration mill NB-O type or the like made from can be used.
In addition, as the vibrating ball mill, a device similar to the vibrating rod mill, for example, a vibrating mill manufactured by Chuo Kakoki Co., Ltd. can be used. The processing method may be either a batch type or a continuous type.
When the pulverization process is a batch process, from the viewpoint of smoothly vibrating the medium, the volume of the material to be crushed filled in the cylindrical space inside the container (A) is changed from the volume of the space to the rod (B) or ball ( It is preferably 99% by volume or less, more preferably 95% by volume or less, and still more preferably 90% by volume or less of the volume excluding the volume of C) (hereinafter referred to as the actual volume in the grinding container). 80% by volume or less is more preferable.
On the other hand, when the raw material to be crushed is small, the collision between the container (A) and the rod (B) or ball (C), and the rod (B) or ball (C) that are not related to pulverization increases, and the pulverization efficiency decreases. . Therefore, from the viewpoint of improving the grinding efficiency, the volume of the filled raw material to be ground is preferably 1% by volume or more of the actual volume in the container, more preferably 2% by volume or more, and 3% by volume or more. More preferably.
Here, the volume of the material to be crushed filled in the cylindrical space inside the container (A) means the volume obtained by dividing the weight of the material to be crushed by the apparent specific gravity of the material. To do.
In the case where the pulverization process is a continuous process, a preferable aspect of the retention amount of the cylindrical space inside the container (A) of the material to be pulverized is “filling amount of material to be pulverized” when the pulverization process is a batch process. Is stored in the cylindrical space inside the container (A) of the raw material to be crushed, and the volume of the raw material to be crushed is retained in the cylindrical space inside the container (A). It is the same except that it reads as “volume of raw material to be crushed”.
The frequency and amplitude of the container (A) during the pulverization process are not particularly limited, but the acceleration given to the container (A) and the rod (B) or ball (C) is increased by increasing the frequency and amplitude. And the pulverization speed of the material to be pulverized can be increased.
From the viewpoint of increasing the grinding speed, the frequency of the container (A) is preferably 8 Hz or more, more preferably 10 Hz or more, and further preferably 12 Hz or more. Further, the amplitude of the container (A) is preferably 5 mm or more, more preferably 6 mm or more, and further preferably 7 mm or more.
On the other hand, from the viewpoint of apparatus load, the frequency of the container (A) is preferably 40 Hz or less, more preferably 35 Hz or less, and further preferably 30 Hz or less. Further, the amplitude of the container (A) is preferably 25 mm or less, more preferably 20 mm or less, and still more preferably 18 mm or less.

振動ロッドミル又は振動ボールミルの処理時間としては、振動ロッドミル又は振動ボールミルの種類、ロッド又はボールの種類、大きさ及び充填率等により一概に決定できないが、結晶化度を低下させる観点から、好ましくは0.01〜50hr、より好ましくは0.05〜20hr、更に好ましくは0.1〜10hrである。処理温度は、特に制限はないが、熱による劣化を防ぐ観点から、好ましくは5〜250℃、より好ましくは10〜200℃である。   The processing time of the vibrating rod mill or the vibrating ball mill cannot be determined unconditionally depending on the type of the vibrating rod mill or the vibrating ball mill, the type, size and filling rate of the rod or ball, but is preferably 0 from the viewpoint of reducing the crystallinity. 0.01 to 50 hr, more preferably 0.05 to 20 hr, still more preferably 0.1 to 10 hr. Although processing temperature does not have a restriction | limiting in particular, From a viewpoint of preventing deterioration by a heat | fever, Preferably it is 5-250 degreeC, More preferably, it is 10-200 degreeC.

また、本工程では、セルロースI型結晶化度を低下させ、その後の糖化物及び有機酸の生産を効率良く行うことができる観点から、アルカリを添加することが好ましい。好ましいアルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化カルシウムが挙げられ、より好ましくは、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムであり、更に好ましくは水酸化ナトリウムである。
本工程で添加するアルカリの態様としては粉状、粒状、塊状、溶媒に溶解させた溶液、又は溶媒に分散させた分散液が挙げられ、好ましくは粉状、粒状、又は塊状である。
アルカリの使用量は、セルロースI型結晶化度を低下させ、その後の糖化物及び有機酸の生産を効率良く行うことができる観点から、リグノセルロース系バイオマス100質量部に対して、好ましくは1〜50質量部であり、より好ましくは3〜30質量部であり、更に好ましくは5〜10質量部である。
Moreover, in this process, it is preferable to add an alkali from a viewpoint which can reduce a cellulose I type crystallinity and can perform subsequent saccharification thing and organic acid production efficiently. Preferable alkali includes sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, and calcium hydroxide, more preferably sodium hydroxide and potassium hydroxide, and still more preferably sodium hydroxide.
Examples of the alkali added in this step include powder, granules, lumps, solutions dissolved in a solvent, or dispersions dispersed in a solvent, preferably powders, granules, or lumps.
The amount of alkali used is preferably 1 to 100 parts by mass of lignocellulosic biomass from the viewpoint of reducing cellulose I-type crystallinity and efficiently producing saccharified products and organic acids thereafter. It is 50 mass parts, More preferably, it is 3-30 mass parts, More preferably, it is 5-10 mass parts.

上記の粉砕方法により、原料のリグノセルロース系バイオマスから、セルロースI型結晶化度が30%以下の非晶化セルロースである粉砕物を効率よく得ることができ、振動ミル処理の際に、ミル内部に粉砕物が固着せずに、乾式にて処理することができる。
得られる粉砕物の平均粒径は、この粉砕物を(c)工程での原料として用いる際の化学反応性及び取扱い性の観点から、好ましくは20〜150μm、より好ましくは25〜150μm、より好ましくは30〜100μmである。特に平均粒径が25μm以上であれば、非晶化セルロースを水等の液体と接触させたときに「ママコ」になることを抑えることができる。
なお、粉砕物の平均粒径は、レーザー回折散乱法により体積基準に従って求められる平均値をいう。
By the above pulverization method, a pulverized product of amorphous cellulose having a cellulose I-type crystallinity of 30% or less can be efficiently obtained from the raw lignocellulosic biomass. The pulverized material does not adhere to the surface, and can be processed by a dry method.
The average particle size of the pulverized product obtained is preferably 20 to 150 μm, more preferably 25 to 150 μm, more preferably from the viewpoint of chemical reactivity and handleability when the pulverized product is used as a raw material in step (c). Is 30-100 μm. In particular, when the average particle size is 25 μm or more, it is possible to suppress the occurrence of “maco” when the non-crystalline cellulose is brought into contact with a liquid such as water.
The average particle size of the pulverized product refers to an average value obtained by the laser diffraction scattering method according to the volume standard.

また、本発明における振動ミル処理には、ロッド又はボールを充填した振動ミルでの粉砕、非晶化をより効率的に行う観点から、嵩密度が100kg/m3以上のリグノセルロース系バイオマスを用いることが好ましく、120kg/m3以上がより好ましく、150kg/m3以上が更に好ましい。この嵩密度が100kg/m3以上であれば、原料のリグノセルロース系バイオマスが適度な容積を有するために取扱い性が向上する。また、振動ミルへの原料仕込み量を多くすることができるので、処理能力が向上する。一方、この嵩密度の上限としては、取扱い性及び生産性の観点から、好ましくは500kg/m3以下、より好ましくは400kg/m3以下、更に好ましくは350kg/m3以下である。これらの観点から、この嵩密度としては、好ましくは100〜500kg/m3、より好ましくは120〜400kg/m3、更に好ましくは150〜350kg/m3である。 Further, in the vibration mill treatment in the present invention, lignocellulosic biomass having a bulk density of 100 kg / m 3 or more is used from the viewpoint of more efficiently performing pulverization and amorphousization with a vibration mill filled with rods or balls. It is preferably 120 kg / m 3 or more, more preferably 150 kg / m 3 or more. When the bulk density is 100 kg / m 3 or more, the raw material lignocellulosic biomass has an appropriate volume, so that handleability is improved. Moreover, since the raw material preparation amount to the vibration mill can be increased, the processing capacity is improved. On the other hand, the upper limit of the bulk density is preferably 500 kg / m 3 or less, more preferably 400 kg / m 3 or less, and still more preferably 350 kg / m 3 or less from the viewpoint of handleability and productivity. From these viewpoints, the bulk density is preferably 100 to 500 kg / m 3 , more preferably 120 to 400 kg / m 3 , and still more preferably 150 to 350 kg / m 3 .

本発明では、振動ミルに供給するリグノセルロース系バイオマスを前処理することが好ましい場合もある。そのような場合は、例えば、リグノセルロース系バイオマスを押出機で処理することで、リグノセルロース系バイオマスの嵩密度を、前述の好ましい範囲にすることができる。
リグノセルロース系バイオマスを押出機に投入する前には粗粉砕しておくことが好ましい。粗粉砕物の大きさとしては、好ましくは1〜50mm、より好ましくは1〜30mmである。1〜50mmに粗粉砕することにより、押出機処理を効率良く容易に行うことができ、粉砕に要する負荷を軽減することができる。
In the present invention, it may be preferable to pretreat lignocellulosic biomass to be supplied to the vibration mill. In such a case, for example, by processing lignocellulosic biomass with an extruder, the bulk density of the lignocellulosic biomass can be brought into the preferred range described above.
It is preferable to coarsely pulverize the lignocellulosic biomass before feeding it into the extruder. The size of the coarsely pulverized product is preferably 1 to 50 mm, more preferably 1 to 30 mm. By roughly pulverizing to 1 to 50 mm, the extruder treatment can be performed efficiently and easily, and the load required for pulverization can be reduced.

<(b)洗浄工程>
(b)洗浄工程では、(a)工程で得られた粉砕物を水で洗浄する。水は、水溶性溶媒を含む水溶液、酸性水溶液、アルカリ水溶液であってもよい。
水溶性溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類;エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール等の多価アルコール類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;ポリエチレングリコール等のポリエーテル類;超臨界二酸化炭素等が挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて使用でき、溶媒を変えて繰り返し行うことも可能である。
なかでも、(d)工程で糸状菌の成長及び代謝を阻害する阻害要因を除去する観点、及びその他の阻害要因を除去する観点から、水が好ましい。
<(B) Cleaning step>
(B) In the washing step, the pulverized product obtained in the step (a) is washed with water. The water may be an aqueous solution containing a water-soluble solvent, an acidic aqueous solution, or an alkaline aqueous solution.
Examples of the water-soluble solvent include alcohols such as methanol, ethanol, propanol and butanol; polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol and butylene glycol; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; polyethers such as polyethylene glycol; Examples include critical carbon dioxide. These may be used alone or in combination of two or more, and may be repeated by changing the solvent.
Among these, water is preferable from the viewpoint of removing an inhibitory factor that inhibits the growth and metabolism of filamentous fungi in step (d) and from the viewpoint of removing other inhibitory factors.

本工程で用いる水のpHは(d)工程で糸状菌の成長及び代謝を阻害する阻害要因を除去する観点から、好ましくは4以上であり、より好ましくは6以上である。一方、安全性の観点から好ましくは14以下、より好ましくは9以下、更に好ましくは8以下である。
本工程で用いる水のpHは、好ましくは4〜14であり、より好ましくは4〜9であり、更に好ましくは6〜8である。
pHの調整には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物;炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等の炭酸アルカリ、炭酸水素アルカリ;水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属水酸化物;炭酸カルシウム等の炭酸アルカリ土類金属等の無機アルカリ;塩酸、リン酸、硝酸、硫酸等の無機酸、乳酸等の有機酸が好ましい。
The pH of the water used in this step is preferably 4 or more, more preferably 6 or more, from the viewpoint of removing an inhibitory factor that inhibits the growth and metabolism of filamentous fungi in the step (d). On the other hand, from the viewpoint of safety, it is preferably 14 or less, more preferably 9 or less, and still more preferably 8 or less.
The pH of the water used in this step is preferably 4 to 14, more preferably 4 to 9, and further preferably 6 to 8.
For pH adjustment, alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide; alkali carbonates such as sodium carbonate and sodium bicarbonate; alkali hydrogen carbonates; alkaline earth metal hydroxides such as calcium hydroxide; Inorganic alkalis such as alkaline earth metal carbonates such as calcium; inorganic acids such as hydrochloric acid, phosphoric acid, nitric acid and sulfuric acid, and organic acids such as lactic acid are preferred.

(b)工程の洗浄処理の程度は、水溶性成分残存率によって管理するのが好ましい。水溶性成分残存率とは、洗浄工程後の粉砕物中の水溶性成分の質量を、洗浄工程前の粉砕物中の水溶性成分の質量で割った値を云う。(a)工程で得られた粉砕物の洗浄は、当該水溶性成分残存率が十分に小さくなるまで行うのが好ましい。
例えば、(a)工程で得られた粉砕物を回分式撹拌槽などで洗浄する方法では、回分式撹拌槽などに入れた水中に粉砕物を分散し、分散液からろ過又は遠心分離により、ろ液又は上清を分離し、固形分を得る。好ましくは、固形分を再び回分式撹拌槽などで水中に分散し、上記の固液分離を行う操作を1〜n回繰り返す。各回で加えた水、及びろ液又は上清の質量から下記式(2)により水溶性成分残存率を算出できる。
水溶性成分残存率 = (v1/w1)×(v2/(v1+w2))×・・・×(vn/(vn-1+wn)) (2)
ここで、wnは洗浄n回目に添加した水の質量、vnは洗浄n回目の固液分離操作後の沈殿画分に存在している液の質量である。vnは洗浄n回目の固液分離操作後によって除去された液画分の質量をmnとすると、vn=vn-1+wn−mnとして計算される(ただしv0=0)。
式(2)は、粉砕物中の水溶性成分が沈殿物への分配や吸着することなく全て水相に溶解するという理想的な状態を仮定したときの洗浄効率を表している。本発明における阻害物質のすべてが当てはまるとは限らないが、この値によって概ね制御される。
また、(a)工程で得られた粉砕物をフィルタープレス等で連続して洗浄する方法では、水中に粉砕物を分散し、分散液をろ過してフィルターに残った固形分へ水を供給する操作を繰り返す。連続して洗浄する方法においては式(2)での計算が困難であるため、粉砕物中に含まれる水溶性成分をトレーサー物質として下記式(2’)より水溶性成分残存率を算出できる。この場合、水性成分が飽和溶解度や吸着、化学結合などにより完全に溶解していない場合には不適切であるため、別途可溶性のトレーサー物質を添加することで水溶性成分残存率を算出してもよい。水溶性成分の分析方法は、共存物質に影響を受けず且つその水溶性成分の分析方法に適していればどんな方法でもよく、吸光度、液体クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー、電気伝導度などがあげられる。
水溶性成分残存率(連続して洗浄する場合) = 洗浄後のトレーサー物質質量/洗浄後のトレーサー物質質量 (2’)
The degree of the washing treatment in the step (b) is preferably managed by the water-soluble component remaining rate. The water-soluble component remaining rate is a value obtained by dividing the mass of the water-soluble component in the pulverized product after the washing step by the mass of the water-soluble component in the pulverized product before the washing step. The pulverized product obtained in the step (a) is preferably washed until the water-soluble component remaining rate is sufficiently small.
For example, in the method of washing the pulverized product obtained in step (a) with a batch-type agitation tank or the like, the pulverized product is dispersed in water placed in a batch-type agitation tank or the like, and filtered or centrifuged from the dispersion. The liquid or supernatant is separated to obtain a solid content. Preferably, the solid content is dispersed again in water using a batch-type stirring tank or the like, and the above-described solid-liquid separation is repeated 1 to n times. From the water added each time and the mass of the filtrate or supernatant, the water-soluble component residual ratio can be calculated by the following formula (2).
Water-soluble component residual ratio = (v 1 / w 1 ) × (v 2 / (v 1 + w 2 )) ×... × (v n / (v n−1 + w n )) (2)
Here, w n is the mass of water added to the washed n-th, v n is the mass of the liquid present in the precipitated fraction after solid-liquid separation of washed n-th. v n is calculated as v n = v n−1 + w n −m n , where m n is the mass of the liquid fraction removed after the nth solid-liquid separation operation (where v 0 = 0). .
Formula (2) represents the washing efficiency when assuming an ideal state in which the water-soluble components in the pulverized product are all dissolved in the aqueous phase without being distributed or adsorbed on the precipitate. Not all of the inhibitors in the present invention are true, but are generally controlled by this value.
In the method of continuously washing the pulverized material obtained in step (a) with a filter press or the like, the pulverized material is dispersed in water, the dispersion is filtered, and water is supplied to the solid content remaining in the filter. Repeat the operation. In the method of continuous washing, since it is difficult to calculate with the formula (2), the water-soluble component remaining rate can be calculated from the following formula (2 ′) using the water-soluble component contained in the pulverized product as a tracer substance. In this case, it is inappropriate if the aqueous component is not completely dissolved due to saturation solubility, adsorption, chemical bonding, etc., so even if a soluble tracer substance is added separately, the residual ratio of the water-soluble component can be calculated. Good. The water-soluble component analysis method may be any method as long as it is not affected by the coexisting substance and is suitable for the water-soluble component analysis method, and examples thereof include absorbance, liquid chromatography, gas chromatography, and electrical conductivity. .
Water-soluble component residual ratio (when continuously washed) = Tracer substance mass after washing / Tracer substance mass after washing (2 ')

本発明において、水溶性成分残存率は、(d)工程で糸状菌の成長及び代謝を阻害する物質を除去し、有機酸の生産性を高める観点から、好ましくは0.5以下であり、より好ましくは0.4以下であり、更に好ましくは0.2以下であり、更に好ましくは0.1以下ある。一方、水溶性成分残存率は、水の使用量を抑制することによる環境負荷及び経済的観点から、好ましくは0.001以上である。
また、水溶性成分残存率は、好ましくは0.001〜0.5であり、より好ましくは0.001〜0.4であり、更に好ましくは0.001〜0.2であり、更に好ましくは0.001〜0.1である。
In the present invention, the water-soluble component residual rate is preferably 0.5 or less from the viewpoint of removing substances that inhibit the growth and metabolism of filamentous fungi in step (d) and increasing the productivity of organic acids, Preferably it is 0.4 or less, More preferably, it is 0.2 or less, More preferably, it is 0.1 or less. On the other hand, the water-soluble component residual ratio is preferably 0.001 or more from the environmental load and economical viewpoint by suppressing the amount of water used.
Further, the water-soluble component residual ratio is preferably 0.001 to 0.5, more preferably 0.001 to 0.4, still more preferably 0.001 to 0.2, and still more preferably. 0.001 to 0.1.

より好ましい水溶性成分残存率にするには、(a)工程で得られた粉砕物の固形分1質量部に対し合計で1質量部以上の水で洗浄するのが好ましく、更に3質量部以上、更に5質量部以上、更に10質量部以上の水で洗浄するのが好ましい。一方、環境負荷、及び経済的観点から、(a)工程で得られた粉砕物の固形分1質量部に対し合計で100質量部以下の水で洗浄するのが好ましく、更に50質量部以下、更に40質量部以下、更に30質量部以下の水で洗浄するのが好ましい。
また、(b)洗浄工程では、(a)工程で得られた粉砕物の固形分1質量部に対し合計で1〜100質量部、更に3〜50質量部、更に5〜40質量部、更に10〜30質量部の水で洗浄するのが好ましい。
In order to obtain a more preferable residual ratio of water-soluble components, it is preferable to wash with 1 part by mass or more of water in total with respect to 1 part by mass of the solid content of the pulverized product obtained in step (a), and further 3 parts by mass or more Further, it is preferable to wash with 5 parts by mass or more and further 10 parts by mass or more of water. On the other hand, from the environmental load and economical viewpoint, it is preferable to wash with 100 parts by mass or less of water in total with respect to 1 part by mass of the solid content of the pulverized product obtained in the step (a), and further 50 parts by mass or less. Furthermore, it is preferable to wash with 40 parts by mass or less, and further with 30 parts by mass or less of water.
Moreover, in (b) washing | cleaning process, 1-100 mass parts in total with respect to 1 mass part of solid content of the ground material obtained at the (a) process, Furthermore, 3-50 mass parts, Furthermore, 5-40 mass parts, Furthermore, It is preferable to wash with 10 to 30 parts by mass of water.

本工程においては、(d)工程で糸状菌の成長及び代謝を阻害する物質を除去し、有機酸の生産性を高める観点から、(a)工程で得られた粉砕物と水からなる分散液の温度は、好ましくは0℃以上であり、より好ましくは10℃以上であり、更に好ましくは20℃以上である。また、エネルギー効率の観点から、好ましくは100℃以下であり、より好ましくは90℃以下であり、更に好ましくは80℃以下である。
また、(a)工程で得られた粉砕物と水からなる分散液の温度は、好ましくは0〜100℃であり、より好ましくは10〜90℃であり、更に好ましくは20〜80℃である。
In this step, from the viewpoint of removing substances that inhibit the growth and metabolism of filamentous fungi in step (d) and increasing the productivity of organic acid, a dispersion comprising pulverized material and water obtained in step (a) The temperature is preferably 0 ° C. or higher, more preferably 10 ° C. or higher, and still more preferably 20 ° C. or higher. Moreover, from a viewpoint of energy efficiency, Preferably it is 100 degrees C or less, More preferably, it is 90 degrees C or less, More preferably, it is 80 degrees C or less.
Moreover, the temperature of the dispersion liquid consisting of the pulverized product and water obtained in the step (a) is preferably 0 to 100 ° C, more preferably 10 to 90 ° C, and further preferably 20 to 80 ° C. .

<(c)加水分解酵素を用いて糖化物を得る工程>
(c)工程では、(b)工程で得られた固形物を加水分解酵素により加水分解して糖化物を得る。
本発明において(c)工程に使用される加水分解酵素としては、セルロースやヘミセルロースに対して加水分解活性を有する酵素であれば特に制限はない。例えば、市販のセルラーゼ製剤やヘミセルラーゼ製剤、動物、植物、微生物由来のセルラーゼやヘミセルラーゼを使用することができる。
セルラーゼとしては、例えば、Cellic Ctec、Cellic Ctec2、Celluclast 1.5L(ノボザイムズ社)、Accellerase 1000、Accellerase 1500、Accellerase DUET(ジェネンコア社)等のトリコデルマ リーゼ(Trichoderma reesei)由来のセルラーゼ、バチルス エスピー(Bacillus sp.)KSM−N145(FERM P−19727)株由来のセルラーゼ、バチルス エスピー(Bacillus sp.)KSM−N252(FERM P−17474)株由来のセルラーゼ、バチルス エスピー(Bacillus sp.)KSM−N115(FERM P−19726)株由来のセルラーゼ、バチルス エスピー(Bacillus sp.)KSM−N440(FERM P−19728)株由来のセルラーゼ、バチルス エスピー(Bacillus sp.)KSM−N659(FERM P−19730)株由来のセルラーゼ、トリコデルマ ビリデ(Trichoderma viride)、アスペルギルス アクレアタス(Aspergillus acleatus)、クロストリジウム サーモセラム(Clostridium thermocellum)、クロストリジウム ステルコラリウム(Clostridium stercorarium)、クロストリジウム ジョスイ(Clostridium josui)、セルロモナス フィミ(Cellulomonas fimi)、アクレモニウム セルロリティクス(Acremonium celluloriticus)、イルペックス ラクテウス(Irpex lacteus)、アスペルギルス ニガー(Aspergillus niger)、フミコーラ インソレンス(Humicola insolens)由来のセルラーゼ混合物、パイロコッカス ホリコシ(Pyrococcus horikoshii)由来の耐熱性セルラーゼ等が挙げられる。
これらのなかで、効率良く糖を得ることができる点から、トリコデルマ リーゼ(Trichoderma reesei)由来のセルラーゼ、トリコデルマ ビリデ(Trichoderma viride)由来のセルラーゼ、フミコーラ インソレンス(Humicola insolens)由来のセルラーゼが好ましく、トリコデルマ リーゼ(Trichoderma reesei)由来のセルラーゼがより好ましく、Cellic Ctec、Cellic Ctec2(ノボザイムズ社)、Accellerase DUET(ジェネンコア社)、TP−60(明治製菓株式会社)、あるいはウルトラフロL(ノボザイムズ社)が更に好ましい。
<(C) Step of obtaining a saccharification product using a hydrolase>
In step (c), the solid obtained in step (b) is hydrolyzed with a hydrolase to obtain a saccharified product.
In the present invention, the hydrolase used in step (c) is not particularly limited as long as it is an enzyme having hydrolytic activity with respect to cellulose or hemicellulose. For example, commercially available cellulase preparations and hemicellulase preparations, cellulases and hemicellulases derived from animals, plants and microorganisms can be used.
Cellulases include, for example, Trichoderma reease (Trichoderma luses luciferase) from Cellic Ctec, Cellic Ctec2, Celluclast 1.5L (Novozymes), Accelerase 1000, Accelerase 1500, Accelerase DUET (Genencore), etc. .) Cellulase from KSM-N145 (FERM P-19727) strain, Bacillus sp. Cellulase from KSM-N252 (FERM P-17474) strain, Bacillus sp. KSM-N115 (FERM P -19726) strain-derived cellulase, Bacillus SP s sp.) Cellulase derived from KSM-N440 (FERM P-19728) strain, cellulase derived from Bacillus sp. KSM-N659 (FERM P-19730) strain, Trichoderma viride, Aspergillus sp. acletus, Clostridium thermocellum, Clostridium stercoralium, Clostridium josui, Cellulomonas flocculus Iticus), Irupekkusu Rakuteusu (Irpex lacteus), Aspergillus niger (Aspergillus niger), Humicola insolens (Humicola insolens) derived cellulase mixture, Pyrococcus horikoshii (Pyrococcus horikoshii) heat resistance cellulase derived thereof.
Among these, cellulase derived from Trichoderma reesei, cellulase derived from Trichoderma vilide, cellulase derived from Humicola insolens, and cellulase derived from Humicola insolens are preferable. Cellulase derived from (Trichoderma reesei) is more preferable, and Cellic Ctec, Cellic Ctec2 (Novozymes), Accelerase DUET (Genencore), TP-60 (Meiji Seika Co., Ltd.), or Ultraflo L (Novozymes) is more preferable.

また、ヘミセルラーゼとしては、例えば、バチルス エスピー(Bacillus sp.)KSM−N546(FERM P−19729)株由来のキシナラーゼ、アスペルギルス ニガー(Aspergillus niger)、トリコデルマ ビリデ(Trichoderma viride)、フミコーラ インソレンス(Humicola insolens)、又はバチルス アルカロフィルス(Bacillus alcalopHilus)由来のキシラナーゼ、サーモマイセス(Thermomyces)、オウレオバシジウム(Aureobasidium)、ストレプトマイセス(Streptomyces)、クロストリジウム(Clostridium)、サーモトガ(Thermotoga)、サーモアスクス(Thermoascus)、カルドセラム(Caldocellum)、又はサーモモノスポラ(Thermomonospora)属由来のキシラナーゼ等が挙げられる。
また、上記のセルラーゼ混合物中に含まれるヘミセルラーゼ活性を持つ酵素を利用することもできる。
Examples of the hemicellulase include, for example, a xylanase derived from the Bacillus sp. KSM-N546 (FERM P-19729) strain, Aspergillus niger, Trichoderma violol, H. Or xylanase from Bacillus alcalophilus, Thermomyces, Aureobasidium, Streptomyces, Clostridium thermother, T ASCUS), Karudoseramu (Caldocellum), or Thermo mono Supora (Thermomonospora) genus xylanase like from like.
Moreover, the enzyme which has hemicellulase activity contained in said cellulase mixture can also be utilized.

加水分解酵素は、単独で用いることもできるが、更に効率的な糖の製造にはこれら酵素を組み合わせて用いることが効果的である。また、これらの酵素に対してβ−グルコシダーゼ等の特定のセルラーゼ成分を更に添加することによって糖製造の効率を向上させることもできる。添加するβ−グルコシダーゼの例としてはアスペルギルス ニガー(Aspergillus niger)由来の酵素(例えば、ノボザイムズ社製ノボザイム188やメガザイム社製β−グルコシダーゼ)やトリコデルマ リーゼ(Trichoderma reesei)由来の酵素、ペニシリウム エメルソニイ(Penicillium emersonii)由来の酵素等が挙げられる。   Hydrolytic enzymes can be used alone, but it is effective to use these enzymes in combination for more efficient sugar production. Moreover, the efficiency of sugar production can be improved by further adding a specific cellulase component such as β-glucosidase to these enzymes. Examples of β-glucosidase to be added include enzymes derived from Aspergillus niger (for example, Novozymes 188 and Megazyme β-glucosidase), enzymes derived from Trichoderma reesei, Penicillium eri ) Derived enzymes and the like.

(c)工程は、まず、(b)工程で得られた固形物を水性媒体に懸濁して懸濁液を調製する。水性媒体は加水分解酵素が失活しない範囲においては特に制限はないが、水、緩衝液、酸性水溶液、又はアルカリ性水溶液を用いることが好ましい。   In the step (c), first, the solid obtained in the step (b) is suspended in an aqueous medium to prepare a suspension. The aqueous medium is not particularly limited as long as the hydrolase is not deactivated, but water, a buffer solution, an acidic aqueous solution, or an alkaline aqueous solution is preferably used.

(c)工程の反応条件は、使用する酵素の特性に合わせて選択することが可能であるが、糖化物及び有機酸の生産性の観点から、基質濃度が5〜200(g/L)の基質懸濁液に対して、加水分解酵素を、好ましくは0.01〜10体積%相当、更に0.1〜2体積%相当となるように添加するのが好ましい。
また、pHは、2〜10、更にpH3〜7、更に4〜6が好ましい。
また、反応温度は、好ましくは10〜90℃、より好ましくは20〜70℃、更に好ましくは40〜60℃である。また、反応時間は、30分〜7日間、好ましくは0.5〜5日間である。
The reaction conditions for step (c) can be selected according to the characteristics of the enzyme used. From the viewpoint of the productivity of saccharified products and organic acids, the substrate concentration is 5 to 200 (g / L). It is preferable to add hydrolase to the substrate suspension so that it preferably corresponds to 0.01 to 10% by volume, more preferably 0.1 to 2% by volume.
The pH is preferably 2 to 10, more preferably 3 to 7, and further preferably 4 to 6.
Moreover, reaction temperature becomes like this. Preferably it is 10-90 degreeC, More preferably, it is 20-70 degreeC, More preferably, it is 40-60 degreeC. The reaction time is 30 minutes to 7 days, preferably 0.5 to 5 days.

加水分解反応終了後の糖化物は、糖化物中の不溶物を適宜ろ過してもよいし、そのままの状態で次の工程(d)に供しても構わない。   As for the saccharified product after completion of the hydrolysis reaction, insolubles in the saccharified product may be appropriately filtered, or may be subjected to the next step (d) as it is.

工程(c)によって製造される糖化物に含まれる単糖の質量(以下、「全糖量」とも称する)は、有機酸の収率向上の観点から、加水分解反応に供した洗浄後のリグノセルロース系バイオマスの粉砕物の全質量に対して、好ましくは10〜90質量%であり、より好ましくは、20〜80質量%であり、更に好ましくは、30〜70質量%である。
単糖としては、例えば、グルコース、フルクトース、マンノース、ガラクトース、キシロース、アラビノース等が挙げられる。
The mass of the monosaccharide contained in the saccharified product produced in the step (c) (hereinafter also referred to as “total sugar amount”) is the ligno after washing subjected to the hydrolysis reaction from the viewpoint of improving the yield of the organic acid. Preferably it is 10-90 mass% with respect to the total mass of the ground material of a cellulose biomass, More preferably, it is 20-80 mass%, More preferably, it is 30-70 mass%.
Examples of monosaccharides include glucose, fructose, mannose, galactose, xylose, and arabinose.

<(d)糖化物を発酵させて有機酸を得る工程>
(d)工程では、(c)工程で得られた糖化物を糸状菌で発酵させる。
(d)工程で用いる培地は、(c)工程で製造された糖化物を含む。
培地は、一般的には、炭素源、窒素源、および無機塩を含むが、(c)工程で製造された糖化物中に培養に必要なこれらの栄養源が十分に含まれている場合には、適宜濃度を調節した上記糖化物のみを用いることもできるし、必要によって、糖化物のほかに栄養源を添加することによって培地を調製してもよい。
<(D) Step of fermenting a saccharified product to obtain an organic acid>
In step (d), the saccharified product obtained in step (c) is fermented with filamentous fungi.
The medium used in step (d) includes the saccharified product produced in step (c).
The medium generally contains a carbon source, a nitrogen source, and an inorganic salt, but when the saccharified product produced in step (c) sufficiently contains these nutrient sources necessary for culture. Can use only the above-mentioned saccharified product, the concentration of which is appropriately adjusted, and if necessary, a medium may be prepared by adding a nutrient source in addition to the saccharified product.

本工程では、上記培地に、有機酸を産生し得る糸状菌を添加し、培養することによって有機酸を生産する。本発明に係る有機酸は、酸性基としてカルボキシル基を有する化合物である。このような有機酸としては、例えば、乳酸、フマル酸、イタコン酸、リンゴ酸、ピルビン酸、酒石酸、コハク酸、マレイン酸、グルタル酸、レブリン酸、プロピオン酸、グルコン酸、アスコルビン酸、クエン酸、コウジ酸、ジピコリン酸、及びアコニット酸が挙げられる。このうち、乳酸、フマル酸が好ましい。
上記有機酸はこれらを産生しうる糸状菌を培養することによって製造されうる。これらの糸状菌としては、リゾプス属(Rhizopus)に属する微生物が挙げられる。具体的には、L−乳酸やフマル酸を多量に生産する観点からリゾプス・オリザエ(Rhizopus oryzae)、リゾプス・デレマー(Rhizopus delemar)が好ましい。
In this step, an organic acid is produced by adding and culturing a filamentous fungus capable of producing an organic acid to the medium. The organic acid according to the present invention is a compound having a carboxyl group as an acidic group. Examples of such organic acids include lactic acid, fumaric acid, itaconic acid, malic acid, pyruvic acid, tartaric acid, succinic acid, maleic acid, glutaric acid, levulinic acid, propionic acid, gluconic acid, ascorbic acid, citric acid, Examples include kojic acid, dipicolinic acid, and aconitic acid. Of these, lactic acid and fumaric acid are preferred.
The organic acid can be produced by culturing filamentous fungi capable of producing them. Examples of these filamentous fungi include microorganisms belonging to the genus Rhizopus. Specifically, Rhizopus oryzae and Rhizopus delemar are preferable from the viewpoint of producing a large amount of L-lactic acid and fumaric acid.

培養温度は、好ましくは20〜40℃、より好ましくは30〜37℃である。また、培地のpHは、菌体の生育や、有機酸の生産性の観点から、好ましくは2〜7であり、より好ましくは4〜6である。pH制御は、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、炭酸カルシウム、アンモニア、硫酸や塩酸などを用いて行うことが好ましい。   The culture temperature is preferably 20 to 40 ° C, more preferably 30 to 37 ° C. In addition, the pH of the medium is preferably 2 to 7, more preferably 4 to 6, from the viewpoint of bacterial cell growth and organic acid productivity. The pH control is preferably performed using calcium hydroxide, sodium hydroxide, calcium carbonate, ammonia, sulfuric acid, hydrochloric acid, or the like.

培養方法は、嫌気的条件および好気的条件のいずれかの培養方法を適宜採用することができる。培養に用いる培養槽は、従来公知のものを適宜採用することができる。具体的には、通気撹拌型培養槽、気泡塔型培養槽、流動床培養槽、及び充填床培養槽などが挙げられる。有機酸の生産速度の向上のためには、通気撹拌型培養槽、気泡塔型培養槽、及び流動床培養槽が好ましい。
また、発酵後の培地からの有機酸の分離が容易で、かつ連続的な生産が可能であるとの観点から、糸状菌はペレット(菌糸塊)を形成させて培養することが好ましい。
ペレット状の糸状菌の培養方法は、公知の方法を採用することができるが、例えば、糸状菌の胞子を液体培地に植菌後、胞子を発芽させて菌糸とし、その菌糸から菌体を形成させペレット化させる。培養後、糸状菌ペレットは、培養液と共に培養槽から抜き出して、培地からろ別、遠心分離等の操作により分離回収し(d)工程に使用することができる。また、培養槽に糸状菌ペレットを残し、同一培養槽で(d)工程を行うことも可能である。
As the culture method, any one of anaerobic conditions and aerobic conditions can be appropriately employed. A conventionally well-known thing can be employ | adopted suitably for the culture tank used for culture | cultivation. Specific examples include an aeration and stirring type culture tank, a bubble column type culture tank, a fluidized bed culture tank, and a packed bed culture tank. In order to improve the production rate of the organic acid, an aeration stirring type culture tank, a bubble column type culture tank, and a fluidized bed culture tank are preferable.
Further, from the viewpoint that the organic acid can be easily separated from the culture medium after fermentation and continuous production is possible, the filamentous fungus is preferably cultivated by forming a pellet (mycelium mass).
As a method for culturing pellet-like filamentous fungi, known methods can be employed. For example, after inoculating filamentous fungal spores in a liquid medium, the spores are germinated to form hyphae, and the cells are formed from the hyphae. And pelletized. After culturing, the filamentous fungal pellet can be extracted from the culture tank together with the culture solution, separated and recovered from the medium by operations such as filtration and centrifugation, and used in step (d). It is also possible to leave the filamentous fungus pellet in the culture tank and perform the step (d) in the same culture tank.

当該培養によれば通常、有機酸以外にアルコールが副生する。しかし、本発明によれば(a)工程と(b)工程を組み合わせることにより、有機酸が選択的に得られ、副生アルコール量が低減する。   According to the culture, alcohol is usually by-produced in addition to the organic acid. However, according to the present invention, by combining the steps (a) and (b), an organic acid is selectively obtained, and the amount of by-product alcohol is reduced.

(d)工程の後、当該(d)工程で得られた生成物を原料としてエステルを製造し、得られたエステルを蒸留する工程を行ってもよい。当該蒸留工程により、(d)工程で得られた生成物から、有機酸以外の物を除去することができる。   After step (d), an ester may be produced using the product obtained in step (d) as a raw material, and the resulting ester may be distilled. By the distillation step, substances other than the organic acid can be removed from the product obtained in the step (d).

(d)工程で得られる有機酸とアルコールの質量比(有機酸/アルコール)は、有機酸の収量の観点から、好ましくは1.3以上であり、より好ましくは2.0以上であり、更に好ましくは3.0以上であり、更に好ましくは4.0以上である。   The mass ratio (organic acid / alcohol) of the organic acid and alcohol obtained in the step (d) is preferably 1.3 or more, more preferably 2.0 or more, from the viewpoint of the yield of the organic acid. Preferably it is 3.0 or more, More preferably, it is 4.0 or more.

上述した実施形態に関し、本発明はさらに以下の製造方法を開示する。   In relation to the above-described embodiment, the present invention further discloses the following manufacturing method.

<1>下記工程(a)〜(d)を含む有機酸の製造方法。
(a):下記計算式(1)で示されるセルロースI型結晶化度が30%を超えるセルロースを含有するリグノセルロース系バイオマスを粉砕し、当該セルロースI型結晶化度を0〜30%に低減する工程
結晶化度(%)=〔(Ic−Ia)/Ic〕×100 (1)
〔Icは、X線回折における格子面(002)(格子面間隔=22.4nm)の回折強度、及びIaは、アモルファス部(格子面間隔=27.3nm)の回折強度を示す〕
(b):(a)工程で得られる粉砕物を水で洗浄する工程
(c):(b)工程で得られる固形物を、加水分解酵素により加水分解して糖化物を得る工程
(d):(c)工程で得られる糖化物を糸状菌で発酵させて有機酸を得る工程
<1> A method for producing an organic acid comprising the following steps (a) to (d).
(A): Lignocellulosic biomass containing cellulose having a cellulose I-type crystallinity of more than 30% represented by the following formula (1) is pulverized, and the cellulose I-type crystallinity is reduced to 0-30%. Step of Crystallinity (%) = [(I c −I a ) / I c ] × 100 (1)
[I c is the diffraction intensity of the lattice plane (002) (lattice plane spacing = 22.4 nm) in X-ray diffraction, and Ia is the diffraction intensity of the amorphous portion (lattice plane spacing = 27.3 nm)]
(B): Step of washing the pulverized product obtained in step (a) with water (c): Step (d) of obtaining a saccharified product by hydrolyzing the solid obtained in step (b) with a hydrolase : (C) Step of fermenting the saccharified product obtained in the step with a filamentous fungus to obtain an organic acid

<2>リグノセルロース系バイオマスのセルロース含有量が、好ましくは20質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは60質量%以上である<1>に記載の有機酸の製造方法。
<3>(a)工程が、好ましくは竪型ローラーミル、容器駆動媒体ミル、媒体攪拌式ミル及び圧密せん断ミルから選ばれる粉砕機、より好ましくは容器駆動媒体ミル又は媒体攪拌式ミル、更に好ましくは容器駆動媒体ミル、更に好ましくはロッド又はボールを充填した振動ミルを用いて行なわれる前記<1>又は<2>に記載の有機酸の製造方法。
<4>(a)工程でアルカリを添加する前記<1>〜<3>のいずれかの有機酸の製造方法。
<5>アルカリの使用量が、好ましくはリグノセルロース系バイオマス100質量部に対して1〜50質量部、より好ましくは3〜30質量部、更に好ましくは5〜10質量部である前記<4>に記載の有機酸の製造方法。
<6>アルカリが、好ましくは水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム又は水酸化カルシウム、より好ましくは水酸化ナトリウム又は水酸化カリウム、更に好ましくは水酸化ナトリウムである前記<4>又は<5>に記載の有機酸の製造方法。
<7>(a)工程の粉砕後のセルロースI型結晶化度が、好ましくは25%以下、より好ましくは20%以下、更に好ましくは10%以下、更に好ましくは0%である前記<1>〜<6>のいずれかの有機酸の製造方法。
<8>(b)工程において、粉砕物の水溶性成分残存率が、好ましくは0.5以下、より好ましくは0.4以下、更に好ましくは0.2以下、更に好ましくは0.1以下になるまで水で洗浄する前記<1>〜<7>のいずれかの有機酸の製造方法。
<9>(b)工程において、粉砕物の水溶性成分残存率が、好ましくは0.001以上になるまで水で洗浄する前記<1>〜<8>のいずれかの有機酸の製造方法。
<10>(b)工程において、粉砕物の水溶性成分残存率が、好ましくは0.001〜0.5、より好ましくは0.001〜0.4、更に好ましくは0.001〜0.2、更に好ましくは0.001〜0.1になるまで水で洗浄する前記<1>〜<7>のいずれかの有機酸の製造方法。
<11>(b)工程において、(a)工程で得られる粉砕物の固形分1質量部に対し合計で、好ましくは1質量部以上、より好ましくは3質量部以上、更に好ましくは5質量部以上、更に好ましくは10質量部以上の水で洗浄する、前記<1>〜<10>のいずれかの有機酸の製造方法。
<12>(b)工程において、(a)工程で得られる粉砕物の固形分1質量部に対し合計で、好ましくは100質量部以下、より好ましくは50質量部以下、更に好ましくは40質量部以下、更に好ましくは30質量部以下の水で洗浄する、前記<1>〜<11>のいずれかの有機酸の製造方法。
<13>(b)工程の洗浄処理において、(a)工程で得られる粉砕物の固形分1質量部に対し合計で、好ましくは1〜100質量部、より好ましくは3〜50質量部、更に好ましくは5〜40質量部、更に好ましくは10〜30質量部の水で洗浄する、前記<1>〜<10>のいずれかの有機酸の製造方法。
<14>(b)工程において、(a)工程で得られる粉砕物と水からなる分散液の温度が、好ましくは0℃以上であり、より好ましくは10℃以上であり、更に好ましくは20℃以上である、前記<1>〜<13>のいずれかの有機酸の製造方法。
<15>(b)工程において、(a)工程で得られる粉砕物と水からなる分散液の温度が好ましくは100℃以下であり、より好ましくは90℃以下であり、更に好ましくは80℃以下である、前記<1>〜<14>のいずれかの有機酸の製造方法。
<16>(b)工程において、(a)工程で得られる粉砕物と水からなる分散液の温度が好ましくは0〜100℃であり、より好ましくは10〜90℃であり、更に好ましくは20〜80℃である、前記<1>〜<13>のいずれかの有機酸の製造方法。
<17>水が、好ましくは水、水溶性溶媒を含む水溶液、酸性水溶液又はアルカリ水溶液であり、より好ましくは水又は水溶性溶媒を含む水溶液であり、更に好ましくは水である、前記<1>〜<16>のいずれかの有機酸の製造方法。
<18>(c)工程の加水分解酵素がセルラーゼである前記<1>〜<17>のいずれかの有機酸の製造方法。
<19>(c)工程のセルラーゼが、好ましくはトリコデルマ リーゼ(Trichoderma reesei)由来のセルラーゼ、バチルス エスピー(Bacillus sp.)KSM−N145(FERM P−19727)株由来のセルラーゼ、バチルス エスピー(Bacillus sp.)KSM−N252(FERM P−17474)株由来のセルラーゼ、バチルス エスピー(Bacillus sp.)KSM−N115(FERM P−19726)株由来のセルラーゼ、バチルス エスピー(Bacillus sp.)KSM−N440(FERM P−19728)株由来のセルラーゼ、バチルス エスピー(Bacillus sp.)KSM−N659(FERM P−19730)株由来のセルラーゼ、トリコデルマ ビリデ(Trichoderma viride)、アスペルギルス アクレアタス(Aspergillus acleatus)、クロストリジウム サーモセラム(Clostridium thermocellum)、クロストリジウム ステルコラリウム(Clostridium stercorarium)、クロストリジウム ジョスイ(Clostridium josui)、セルロモナス フィミ(Cellulomonas fimi)、アクレモニウム セルロリティクス(Acremonium celluloriticus)、イルペックス ラクテウス(Irpex lacteus)、アスペルギルス ニガー(Aspergillus niger)、フミコーラ インソレンス(Humicola insolens)由来のセルラーゼ混合物、又はパイロコッカス ホリコシ(Pyrococcus horikoshii)由来の耐熱性セルラーゼであり、より好ましくはトリコデルマ リーゼ(Trichoderma reesei)由来のセルラーゼ、トリコデルマ ビリデ(Trichoderma viride)由来のセルラーゼ、又はフミコーラ インソレンス(Humicola insolens)由来のセルラーゼであり、更に好ましくはトリコデルマ リーゼ(Trichoderma reesei)由来のセルラーゼである前記<18>の有機酸の製造方法。
<20>有機酸が、好ましくは乳酸、フマル酸、イタコン酸、リンゴ酸、ピルビン酸、酒石酸、コハク酸、マレイン酸、グルタル酸、レブリン酸、プロピオン酸、グルコン酸、アスコルビン酸、クエン酸、コウジ酸、ジピコリン酸又はアコニット酸であり、より好ましくは乳酸又はフマル酸である、前記<1>〜<19>のいずれかの有機酸の製造方法。
<21>糸状菌が、好ましくはリゾプス属(Rhizopus)に属する微生物であり、より好ましくはリゾプス・オリザエ(Rhizopus oryzae)又はリゾプス・デレマー(Rhizopus delemar)であり、更に好ましくはリゾプス・オリザエ(Rhizopus oryzae)である、前記<1>〜<20>のいずれかの有機酸の製造方法。
<2> The method for producing an organic acid according to <1>, wherein the cellulose content of the lignocellulosic biomass is preferably 20% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, and still more preferably 60% by mass or more.
<3> Step (a) is preferably a pulverizer selected from a vertical roller mill, a container drive medium mill, a medium agitation mill and a compaction shear mill, more preferably a container drive medium mill or a medium agitation mill, and more preferably Is a method for producing an organic acid according to <1> or <2>, which is performed using a container drive medium mill, more preferably a vibration mill filled with rods or balls.
<4> The method for producing an organic acid according to any one of <1> to <3>, wherein an alkali is added in the step (a).
<5> The above <4>, wherein the amount of alkali used is preferably 1 to 50 parts by mass, more preferably 3 to 30 parts by mass, and even more preferably 5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of lignocellulosic biomass. The manufacturing method of the organic acid as described in any one of.
<6> The above <4>, wherein the alkali is preferably sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate or calcium hydroxide, more preferably sodium hydroxide or potassium hydroxide, still more preferably sodium hydroxide. Or the manufacturing method of the organic acid as described in <5>.
<1> The cellulose I type crystallinity after pulverization in the step <7> (a) is preferably 25% or less, more preferably 20% or less, still more preferably 10% or less, and further preferably 0%. <1> The manufacturing method of the organic acid in any one of <6>.
<8> In the step (b), the water-soluble component residual ratio of the pulverized product is preferably 0.5 or less, more preferably 0.4 or less, still more preferably 0.2 or less, and further preferably 0.1 or less. The method for producing an organic acid according to any one of <1> to <7>, wherein the organic acid is washed with water until it becomes.
<9> The method for producing an organic acid according to any one of <1> to <8>, wherein in the step (b), the pulverized product is washed with water until the water-soluble component remaining ratio is preferably 0.001 or more.
<10> In the step (b), the water-soluble component residual ratio of the pulverized product is preferably 0.001 to 0.5, more preferably 0.001 to 0.4, and still more preferably 0.001 to 0.2. More preferably, the method for producing an organic acid according to any one of <1> to <7>, wherein the organic acid is washed with water until 0.001 to 0.1.
<11> In the step (b), the total amount is preferably 1 part by mass, more preferably 3 parts by mass or more, still more preferably 5 parts by mass with respect to 1 part by mass of the solid content of the pulverized product obtained in the step (a). As mentioned above, The manufacturing method of the organic acid in any one of said <1>-<10> wash | cleaned with 10 mass parts or more of water more preferably.
<12> In the step (b), the total amount is preferably 100 parts by mass or less, more preferably 50 parts by mass or less, still more preferably 40 parts by mass with respect to 1 part by mass of the solid content of the pulverized product obtained in the step (a). Hereinafter, the method for producing an organic acid according to any one of <1> to <11>, wherein the organic acid is more preferably washed with 30 parts by mass or less of water.
<13> In the washing treatment in step (b), the total amount is preferably 1 to 100 parts by weight, more preferably 3 to 50 parts by weight, more preferably 1 part by weight of the solid content of the pulverized product obtained in step (a) The method for producing an organic acid according to any one of <1> to <10>, wherein the organic acid is preferably washed with 5 to 40 parts by mass, more preferably 10 to 30 parts by mass of water.
<14> In the step (b), the temperature of the dispersion comprising the pulverized product and water obtained in the step (a) is preferably 0 ° C. or higher, more preferably 10 ° C. or higher, and further preferably 20 ° C. The method for producing an organic acid according to any one of the above items <1> to <13>.
<15> In the step (b), the temperature of the dispersion obtained from the pulverized product and water obtained in the step (a) is preferably 100 ° C. or lower, more preferably 90 ° C. or lower, and further preferably 80 ° C. or lower. The method for producing an organic acid according to any one of <1> to <14>.
<16> In the step (b), the temperature of the dispersion comprising the pulverized product and water obtained in the step (a) is preferably 0 to 100 ° C., more preferably 10 to 90 ° C., and still more preferably 20 The manufacturing method of the organic acid in any one of said <1>-<13> which is -80 degreeC.
<17> The water is preferably water, an aqueous solution containing a water-soluble solvent, an acidic aqueous solution or an alkaline aqueous solution, more preferably water or an aqueous solution containing a water-soluble solvent, and further preferably water. The manufacturing method of the organic acid in any one of <16>.
<18> The method for producing an organic acid according to any one of <1> to <17>, wherein the hydrolase in step (c) is cellulase.
<19> The cellulase in step (c) is preferably a cellulase derived from Trichoderma reesei, a cellulase derived from a strain of Bacillus sp. KSM-N145 (FERM P-19727), or a Bacillus sp. ) Cellulase derived from KSM-N252 (FERM P-17474) strain, Bacillus sp. Cellulase derived from KSM-N115 (FERM P-19726) strain, Bacillus sp. KSM-N440 (FERM P-) 19728) strain-derived cellulase, Bacillus sp. KSM-N659 (FERM P-19730) strain-derived cellulase, Trichoderma bili (Trichoderma viride), Aspergillus Akureatasu (Aspergillus acleatus), Clostridium thermocellum (Clostridium thermocellum), Clostridium stercorarium (Clostridium stercorarium), Clostridium josui (Clostridium josui), Cellulomonas Fimi (Cellulomonas fimi), Acremonium cell Lori caustics (Acremonium celluloriticus ), Irpex lacteus, Aspergillus niger, Humicola insolens A heat-resistant cellulase derived from Pyrococcus horikoshii, more preferably a cellulase derived from Trichoderma reesei, a cellulase derived from Trichoderma viride, or an insulase derived from Trichoderma viride. The method for producing an organic acid according to <18>, which is a cellulase derived from Trichoderma reesei.
<20> The organic acid is preferably lactic acid, fumaric acid, itaconic acid, malic acid, pyruvic acid, tartaric acid, succinic acid, maleic acid, glutaric acid, levulinic acid, propionic acid, gluconic acid, ascorbic acid, citric acid, koj The method for producing an organic acid according to any one of <1> to <19>, which is an acid, dipicolinic acid or aconitic acid, more preferably lactic acid or fumaric acid.
<21> The filamentous fungus is preferably a microorganism belonging to the genus Rhizopus, more preferably Rhizopus oryzae or Rhizopus delemar, and more preferably Rhizopus oryzae (Rhizpus). The method for producing an organic acid according to any one of <1> to <20>.

<分析方法>
[結晶化度の算出]
株式会社リガク製の「Rigaku RINT 2500VC X−RAY diffractometer」を用いて以下の条件で測定し、上記計算式(1)に基づいてセルロースI型結晶化度を算出した。
測定条件は、X線源:Cu/Kα−radiation(波長λ=0.154056nm),管電圧:40kv,管電流:120mA,測定範囲:2θ=5〜45°で測定した。測定用サンプルは面積320mm2×厚さ1mmのペレットを圧縮し作製した。X線のスキャンスピードは10°/minで測定した。
cはとしては2θ=22.6°での回折強度、Iaとしては2θ=18.5°での回折強度を用いた。
<Analysis method>
[Calculation of crystallinity]
It measured on condition of the following using "Rigaku RINT 2500VC X-RAY diffractometer" made from Rigaku Corporation, and calculated cellulose I type crystallinity based on the above-mentioned calculation formula (1).
The measurement conditions were X-ray source: Cu / Kα-radiation (wavelength λ = 0.154056 nm), tube voltage: 40 kv, tube current: 120 mA, measurement range: 2θ = 5-45 °. The measurement sample was prepared by compressing a pellet having an area of 320 mm 2 × thickness of 1 mm. The X-ray scan speed was measured at 10 ° / min.
As is I c diffraction intensity at 2θ = 22.6 °, as I a using the diffraction intensity at 2θ = 18.5 °.

[高速液体クロマトグラフ(HPLC)による各種成分の測定]
発酵液を0.0085N硫酸水溶液で適宜希釈し、孔径が0.22μmのセルロースアセテート製メンブレンフィルター(ADVANTEC社製)を用いて濾過を行い、HPLC分析用サンプルとした。HPLCの分析条件は、カラム:ICSep ICE−ION−300、溶離液:0.0085N 硫酸、0.4mL/min、検出法:RI(HITACHI、L−2490)、カラム温度:40℃、注入液量:20μL、保持時間:40分であった。この分析系における各成分の保持時間は、グルコース:16分、キシロース:17分、乳酸:23分、フマル酸:27分、エタノール:34分であった。
[Measurement of various components by high-performance liquid chromatograph (HPLC)]
The fermentation broth was appropriately diluted with a 0.0085N sulfuric acid aqueous solution and filtered using a cellulose acetate membrane filter (ADVANTEC) having a pore size of 0.22 μm to obtain a sample for HPLC analysis. The HPLC analysis conditions were as follows: Column: ICSep ICE-ION-300, eluent: 0.0085N sulfuric acid, 0.4 mL / min, detection method: RI (HITACHI, L-2490), column temperature: 40 ° C., injection volume : 20 μL, retention time: 40 minutes. The retention time of each component in this analytical system was glucose: 16 minutes, xylose: 17 minutes, lactic acid: 23 minutes, fumaric acid: 27 minutes, ethanol: 34 minutes.

[水分量の測定]
水分量の測定は、電子式水分計(MOISTUREBALANCE MOC−120H(島津製作所社製))を使用した。上記水分計に試料を設置して測定を開始し、設定温度である120℃に昇温して、その後120℃で保持した。30秒間における試料の質量変化が0.05%未満になった時を測定終了時とした。測定開始時から測定終了時までの質量減少率を水分量とした。
[Measurement of water content]
The moisture content was measured using an electronic moisture meter (MOISTUREBALANCE MOC-120H (manufactured by Shimadzu Corporation)). A sample was placed on the moisture meter and measurement was started. The temperature was raised to 120 ° C., which was a preset temperature, and then held at 120 ° C. The time when the change in the mass of the sample in 30 seconds was less than 0.05% was regarded as the end of measurement. The mass reduction rate from the start of measurement to the end of measurement was taken as the amount of water.

[水溶性成分残存率の算出]
粉砕物の洗浄を1〜3回行い、上記計算式(2)に基づいて水溶性成分残存率を算出した。
[Calculation of residual ratio of water-soluble components]
The pulverized product was washed 1 to 3 times, and the residual ratio of water-soluble components was calculated based on the above formula (2).

<ペレット化糸状菌の調製>
[胞子懸濁液の調製]
菌株は独立行政法人 製品評価技術基盤機構(NITE)より入手した糸状菌R.oryzae NBRC5384を使用した。糸状菌は、試験管内に形成させた斜面状寒天培地(Difco Potato Dextrose Agar、Becton, Dickinson and Company)上に菌体を画線/塗布し、室温にて静置培養し、定期的に継代を行った。菌体使用時には菌体増殖した試験管に10mLの滅菌蒸留水を添加後、タッチミキサにて4分間撹拌することで胞子を回収し、さらに無菌の蒸留水を添加して希釈することで1×106spores/mLに調整したものを胞子懸濁液とした。
<Preparation of pelletized filamentous fungus>
[Preparation of spore suspension]
The strain is a filamentous fungus R. cerevisiae obtained from the National Institute of Technology and Evaluation (NITE). oryzae NBRC5384 was used. Filamentous fungi are streaked / coated on slanted agar medium (Difco Potato Dextrose Agar, Becton, Dickinson and Company) formed in a test tube, and statically cultured at room temperature, and periodically passaged. Went. When using bacterial cells, add 10 mL of sterilized distilled water to the test tube in which the cells have grown, then collect the spores by stirring for 4 minutes with a touch mixer, and then add and dilute by adding sterile distilled water. A solution adjusted to 10 6 spores / mL was used as a spore suspension.

[糸状菌のペレット化]
ペレット化糸状菌の調製は以下の2段階の培養にて行った。
1段目の培養は、60mLのPDB培地(Difco Potato Dextrose Broth、Becton,Dickinson and Company)を仕込んだ200mL容バッフル付き三角フラスコを滅菌し、前述の方法で調製した胞子懸濁液を1×104個−胞子/mLとなるように植菌して27℃,100r/m(PRECI社、PRXYg−98R)の培養条件にて3日間行った。
2段目の培養は、ペレット形成培地(グルコース(試薬)10質量%、硫酸マグネシウム7水和物0.025質量%、硫酸亜鉛7水和物0.009質量%、硫酸アンモニウム0.1質量%、リン酸二水素カリウム0.06質量%)100mLを仕込んだ500mL容三角フラスコを滅菌し、5.0gの炭酸カルシウム、並びに1段目の培養液4mLを植菌して27℃、170r/m(PRECI社、PRXYg−98R)の培養条件にて1.5日間行った。
[Pelletization of filamentous fungi]
The pelleted filamentous fungus was prepared by the following two-stage culture.
In the first stage culture, a 200 mL baffled Erlenmeyer flask charged with 60 mL of PDB medium (Difco Potato Dextrose Broth, Becton, Dickinson and Company) was sterilized, and the spore suspension prepared by the above method was 1 × 10 The cells were inoculated so as to have 4 spores / mL, and cultured for 3 days under a culture condition of 27 ° C. and 100 r / m (PRECI, PRXYg-98R).
In the second stage of culture, pellet formation medium (glucose (reagent) 10% by mass, magnesium sulfate heptahydrate 0.025% by mass, zinc sulfate heptahydrate 0.009% by mass, ammonium sulfate 0.1% by mass, Sterilize a 500 mL Erlenmeyer flask charged with 100 mL of potassium dihydrogen phosphate (0.06% by mass), inoculate 5.0 g of calcium carbonate and 4 mL of the first stage culture solution at 27 ° C., 170 r / m ( (PRECI, PRXYg-98R) for 1.5 days.

[ペレットの回収]
上記で得られた糸状菌ペレット培養液を、ガーゼにてろ液のドリップが落ち着くまで1分程度ろ過し、ウエット状態の糸状菌ペレットを得た。得られたペレットは速やかに発酵性の評価に供した。
[Collecting pellets]
The filamentous fungus pellet culture obtained above was filtered with gauze for about 1 minute until the filtrate drip settled to obtain a wet filamentous fungus pellet. The obtained pellet was immediately subjected to fermentability evaluation.

<発酵性の評価>
[培養方法]
リグノセルロース系バイオマスの酵素糖化液100mL、並びに各種微量成分(硫酸マグネシウム7水和物0.025質量%、硫酸亜鉛7水和物0.009質量%、硫酸アンモニウム0.1質量%、リン酸二水素カリウム0.06質量%、炭酸カルシウム5.0質量%:いずれも終濃度として)を滅菌済の500mL容三角フラスコに添加し、続いて<ペレット化糸状菌の調製>で調製した糸状菌ペレット12.5g(ウエット状態)を添加した。その直後に培養0時間目のサンプリングを行った後、35℃、170r/m(PRECI社、PRXYg−98R)の培養条件にて培養を行った。48時間目に再度サンプリングを行った。
<Evaluation of fermentability>
[Culture method]
Enzymatic saccharified solution of lignocellulosic biomass 100 mL and various minor components (magnesium sulfate heptahydrate 0.025% by mass, zinc sulfate heptahydrate 0.009% by mass, ammonium sulfate 0.1% by mass, dihydrogen phosphate 0.06% by mass of potassium and 5.0% by mass of calcium carbonate (both as final concentrations) were added to a sterilized 500 mL Erlenmeyer flask, followed by filamentous fungal pellet 12 prepared in <Preparation of pelleted filamentous fungus>. .5 g (wet state) was added. Immediately after that, sampling was performed at 0 hour of culture, and then cultured under the culture conditions of 35 ° C. and 170 r / m (PRECI, PRXYg-98R). Sampling was performed again at 48 hours.

[評価方法]
0時間目、及び48時間目の分析値から、(1)糖から乳酸への変換率(P[%])、(2)糖からエタノールへの変換率(Q[%])、(3)生成される乳酸とエタノールの比率(R[%])、(4)糖からフマル酸への変換率(P’[%])、の4項目を評価軸とした。各項目の算出式を表1及び式(3)〜(6)に示す。
[Evaluation method]
From the analysis values at 0 hour and 48 hours, (1) conversion rate from sugar to lactic acid (P [%]), (2) conversion rate from sugar to ethanol (Q [%]), (3) The four items of the ratio of lactic acid and ethanol produced (R [%]) and (4) conversion rate from sugar to fumaric acid (P ′ [%]) were used as evaluation axes. The calculation formula of each item is shown in Table 1 and formulas (3) to (6).

Figure 2013230142
Figure 2013230142

糖から乳酸への変換率
P[%]=(L48−L0)/(G0+X0)×100 (3)
糖からエタノールへの変換率
Q[%]=(E48−E0)/(G0+X0)×100 (4)
糖から生成する乳酸とエタノールの比率
R[%]=(L48−L0)/(E48−E0)×100 (5)
糖からフマル酸への変換率
P’[%]=(F48−F0)/(G0+X0)×100 (6)
Conversion rate from sugar to lactic acid
P [%] = (L 48 −L 0 ) / (G 0 + X 0 ) × 100 (3)
Conversion rate from sugar to ethanol
Q [%] = (E 48 -E 0) / (G 0 + X 0) × 100 (4)
Ratio of lactic acid and ethanol produced from sugar
R [%] = (L 48 -L 0) / (E 48 -E 0) × 100 (5)
Conversion rate from sugar to fumaric acid P ′ [%] = (F 48 −F 0 ) / (G 0 + X 0 ) × 100 (6)

(実施例1〜5) 乾式粉砕サトウキビバガスの水洗の効果
〔バイオマスの乾燥処理〕
サトウキビバガスを80℃にて一晩乾燥させ、水分6質量%の乾燥サトウキビバガスを得た。サトウキビバガスのセルロース含有量は38%、結晶化度は37%であった。
(Examples 1-5) Effect of water-washing of dry-pulverized sugarcane bagasse [drying treatment of biomass]
Sugar cane bagasse was dried at 80 ° C. overnight to obtain dry sugar cane bagasse having a moisture content of 6% by mass. The cellulose content of sugarcane bagasse was 38% and the crystallinity was 37%.

〔(a)リグノセルロース系バイオマスを粉砕する工程〕
〔乾式粉砕処理〕
上記乾燥工程で得られた乾燥サトウキビバガスを振動ミル(中央化工機株式会社製、「MB−1」、容器全容量3.58L)に50g投入し、ロッドとして、外径30mm、長さ211mm、材質ステンレス、断面形状が円形のロッド13本を振動ミルに充填(充填率58体積%)して、振幅8mm、円回転1200r/mの条件で、0.5時間処理を行った。また、得られた粉砕物の温度は、処理に伴う発熱により、65℃であった。
処理終了後、振動ミル内の壁面や底部にパルプの固着物等はみられなかった。得られた粉砕物を前記振動ミルから取り出した。粉砕物の結晶化度は6%であった。また、体積基準の平均粒径は25μmであった。
[(A) Step of grinding lignocellulosic biomass]
(Dry grinding process)
50 g of the dried sugarcane bagasse obtained in the drying step was put into a vibration mill (Chuo Kako Co., Ltd., “MB-1”, total vessel capacity 3.58 L), and the rod had an outer diameter of 30 mm, a length of 211 mm, A stainless steel material, 13 rods having a circular cross-sectional shape, were filled in a vibration mill (filling rate: 58% by volume) and processed for 0.5 hours under conditions of an amplitude of 8 mm and a circular rotation of 1200 r / m. The temperature of the obtained pulverized product was 65 ° C. due to heat generated by the treatment.
After completion of the treatment, no pulp sticking matter was found on the wall or bottom of the vibration mill. The obtained pulverized product was taken out from the vibration mill. The crystallinity of the pulverized product was 6%. The average particle size based on volume was 25 μm.

〔(b)粉砕物を洗浄する工程〕
実施例ごとに、粉砕物に対して1〜3回の洗浄操作を実施した。
洗浄1回目:粉砕された粉末50gに蒸留水(W1 単位:グラム)を加え、室温にて10分混合撹拌した。粉砕物と蒸留水からなる分散液の温度は室温であった。続いて遠心分離(遠心分離機:HITACHI HIMAC CR22GIII、ローター:R9A、7000r/m、5〜10分)にて固形物を沈降させた後上清(W2)を捨てた。
洗浄2回目:洗浄1回目で得られた沈殿画分に、洗浄1回目で捨てた上清と同重量(W2)の蒸留水を添加して再び混合撹拌した後に1回目と同条件にて遠心分離を行い、上清(W3)を捨てた。
洗浄3回目:洗浄2回目で得られた沈殿画分に、洗浄2回目で捨てた上清と同重量(W3)の蒸留水を添加して再び混合撹拌した後に1回目と同条件にて遠心分離を行い、上清(W4)を捨てた。
実施例1〜5におけるW1〜W4の値を表2示す。また、これらの値から算出された水溶性成分残存率を表3に示す。
[(B) Step of washing the pulverized product]
For each example, the pulverized product was washed 1 to 3 times.
First wash: Distilled water (W 1 unit: gram) was added to 50 g of the pulverized powder, and mixed and stirred at room temperature for 10 minutes. The temperature of the dispersion consisting of the pulverized product and distilled water was room temperature. Subsequently, the solid was precipitated by centrifugation (centrifuge: HITACHI HIMAC CR22GIII, rotor: R9A, 7000 r / m, 5 to 10 minutes), and then the supernatant (W 2 ) was discarded.
Second wash: After adding the same weight (W 2 ) of distilled water as the supernatant discarded in the first wash to the precipitate fraction obtained in the first wash, mixing and stirring again, the same conditions as in the first wash Centrifugation was performed and the supernatant (W 3 ) was discarded.
Wash 3rd: Add distilled water of the same weight (W 3 ) as the supernatant discarded in the 2nd wash to the precipitate fraction obtained in the 2nd wash and mix and stir again. Centrifugation was performed and the supernatant (W 4 ) was discarded.
Table 2 shows values of W 1 to W 4 in Examples 1 to 5. In addition, Table 3 shows the residual ratio of water-soluble components calculated from these values.

Figure 2013230142
Figure 2013230142

〔(c)洗浄工程で得られた固形物を加水分解酵素により加水分解して糖化物を得る工程〕
洗浄工程にて得られた沈殿画分(固形物)に総重量が250gとなるまで蒸留水を添加した後、糖化酵素(Cellic Ctec2、ノボザイム社、2.5mL)を添加し、50℃、150r/m(PRECI社、PRXYg−98R)にて4.5日間糖化反応を行った。糖化反応終了液はろ紙(no.2、ADVANTEC社)と孔径0.22μmのメンブレンフィルタシステム(IWAKI、Cat no.8030−001)にてろ過した。得られた液をHPLCにて分析を行った。得られた糖化物中のグルコースとキシロースの濃度の合計(G0+X0)を表3に示す。
[(C) Step of obtaining a saccharified product by hydrolyzing the solid obtained in the washing step with a hydrolase]
Distilled water was added to the precipitate fraction (solid matter) obtained in the washing step until the total weight reached 250 g, and then saccharifying enzyme (Cellic Ctec2, Novozyme, 2.5 mL) was added, and the temperature was 50 ° C. and 150 r. / M (PRECI, PRXYg-98R) for 4.5 days for saccharification reaction. The saccharification reaction completion liquid was filtered with a filter paper (no.2, ADVANTEC) and a membrane filter system (IWAKI, Cat no. 8030-001) having a pore diameter of 0.22 μm. The obtained liquid was analyzed by HPLC. Table 3 shows the total concentration (G 0 + X 0 ) of glucose and xylose in the obtained saccharified product.

〔(d)糸状菌による糖化物の発酵工程〕
<発酵性の評価>で示した方法にて発酵性の評価を行った。結果を表3に示す。洗浄の度合いを変化させることにより乳酸とエタノールの生産割合が大きく変化し、洗浄度合いが高いほど乳酸生産の増加が認められた。
[(D) Fermentation process of saccharified product by filamentous fungi]
Fermentability was evaluated by the method shown in <Evaluation of fermentability>. The results are shown in Table 3. By changing the degree of washing, the production ratio of lactic acid and ethanol changed greatly, and an increase in lactic acid production was recognized as the degree of washing increased.

(比較例1)(b)洗浄工程を行わずに、乾式粉砕サトウキビバガスを酵素糖化して得られた糖含有液の発酵
(b)工程を行わない以外は、実施例1と同じ操作を行った。
(c)工程後、得られた液をHPLCにて分析を行った。得られた糖化物中のグルコースとキシロースの濃度の合計(G0+X0)を表3に示す。
(d)工程後に得られた結果を表3に示す。実施例1に比べて、乳酸への変換率とエタノールへの変換率の合計が低く、Rは小さかった。
(Comparative Example 1) (b) Fermentation of sugar-containing liquid obtained by enzymatic saccharification of dry-milled sugarcane bagasse without washing step (b) The same operation as in Example 1 was performed except that step (b) was not carried out. It was.
(C) After the step, the obtained liquid was analyzed by HPLC. Table 3 shows the total concentration (G 0 + X 0 ) of glucose and xylose in the obtained saccharified product.
Table 3 shows the results obtained after the step (d). Compared with Example 1, the total of the conversion rate to lactic acid and the conversion rate to ethanol was low, and R was small.

(比較例2)
下記のようにサトウキビバガスのシュレッダー処理を行い、得られた破砕サトウキビバガスの水洗工程、及び水洗して得られたサトウキビバガスを乾燥する工程を行った。
次いで、サトウキビバガスに対して、実施例1〜5と同じく、(a)工程、(c)工程、及び(d)工程を行った。なお、(a)工程後に(b)工程は行わなかった。
(Comparative Example 2)
The shredder treatment of sugarcane bagasse was performed as described below, and the step of washing the obtained crushed sugarcane bagasse and the step of drying the sugarcane bagasse obtained by washing with water were performed.
Subsequently, (a) process, (c) process, and (d) process were performed with respect to sugarcane bagasse similarly to Examples 1-5. In addition, the (b) process was not performed after the (a) process.

〔シュレッダー処理工程〕
サトウキビバガスをシュレッダー(COMIX、クロスカットシュレッダーS330)にかけて破砕した。
〔水洗工程〕
前記シュレッダー処理工程で得られた破砕サトウキビバガスに対して合計3回の洗浄操作を実施した。
洗浄1回目:サトウキビバガス50gに蒸留水500gを加え、室温にて10分混合撹拌した。続いてガーゼを引いたヌッチェ上にてスラリーを吸引ろ過し、薬さじで押さえることにより285gの液体を分離し捨てた。
洗浄2回目:洗浄1回目で得られたケーク画分に、500gの蒸留水を添加して再び混合撹拌した後に1回目と同条件にてろ過を行い、480gの液体を分離し捨てた。
洗浄3回目:洗浄2回目で得られたケーク画分に、500gの蒸留水を添加して再び混合撹拌した後に1回目と同条件にてろ過分離を行い、480gの液体を分離し捨てた。
算出された水溶性成分残存率を表3に示す。
〔乾燥工程〕
上記水洗工程で得られたサトウキビバガスを80℃にて一晩乾燥させ、水分6質量%の乾燥サトウキビバガスを得た。
(c)工程及び(d)工程で得られた結果を表3に示す。実施例1〜5に比べ、乳酸への変換率とエタノールへの変換率の合計が低く、エタノールの生産が高く、乳酸の生産が低く、Rは小さかった。
[Shredder treatment process]
Sugar cane bagasse was crushed by a shredder (COMIX, cross-cut shredder S330).
[Washing process]
A total of three washing operations were performed on the crushed sugarcane bagasse obtained in the shredder treatment step.
First wash: 500 g of distilled water was added to 50 g of sugarcane bagasse, and mixed and stirred at room temperature for 10 minutes. Subsequently, the slurry was suction filtered on a Nutsche with a gauze drawn, and 285 g of liquid was separated and discarded by pressing with a spoon.
Second wash: 500 g distilled water was added to the cake fraction obtained in the first wash and mixed and stirred again, followed by filtration under the same conditions as the first, and 480 g of liquid was separated and discarded.
3rd washing: 500 g of distilled water was added to the cake fraction obtained in the 2nd washing and mixed and stirred again, followed by filtration and separation under the same conditions as the first, and 480 g of liquid was separated and discarded.
Table 3 shows the calculated water-soluble component residual ratio.
[Drying process]
The sugar cane bagasse obtained in the water washing step was dried at 80 ° C. overnight to obtain a dry sugar cane bagasse having a moisture content of 6% by mass.
Table 3 shows the results obtained in steps (c) and (d). Compared with Examples 1-5, the sum total of the conversion rate to lactic acid and the conversion rate to ethanol was low, ethanol production was high, lactic acid production was low, and R was small.

(実施例6) 乾式アルカリ混合粉砕サトウキビバガスの水洗の効果
(a)工程、(b)工程及び(c)工程を以下のように行った以外は実施例1〜5と同じ操作を行った。
[(a)リグノセルロース系バイオマスを粉砕する工程]
〔乾式アルカリ混合粉砕処理〕
乾燥サトウキビバガス50gと水酸化ナトリウム(和光純薬工業社製)4.4gを振動ミル(中央化工機株式会社製、「MB−1」、容器全容量3.58L)に50g投入し、ロッドとして、外径30mm、長さ211mm、材質ステンレス、断面形状が円形のロッド13本を振動ミルに充填(充填率58体積%)して、振幅8mm、円回転1200r/mの条件で、1時間処理を行った。処理終了後、得られた粉砕物を前記振動ミルから取り出した。粉砕物の結晶化度は2%であった。また、体積基準の平均粒径は36μmであった。
(Example 6) Effect of water washing of dry alkali mixed pulverized sugarcane bagasse (a) The same operation as in Examples 1 to 5 was performed except that the step (b) and the step (c) were performed as follows.
[(A) Step of grinding lignocellulosic biomass]
[Dry alkali mixed pulverization]
50 g of dried sugarcane bagasse and 4.4 g of sodium hydroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are put into a vibration mill (manufactured by Chuo Kako Co., Ltd., “MB-1”, total capacity 3.58 L) as a rod. , 30 mm outer diameter, 211 mm length, stainless steel, 13 rods with a circular cross-sectional shape are filled into a vibration mill (filling rate 58% by volume) and processed for 1 hour under conditions of amplitude 8 mm and circular rotation 1200 r / m. Went. After completion of the treatment, the obtained pulverized product was taken out from the vibration mill. The crystallinity of the pulverized product was 2%. The volume-based average particle size was 36 μm.

〔(b)粉砕物を洗浄する工程〕
得られた粉砕物に対し3回の洗浄操作を実施した。
洗浄1回目:粉砕された粉末60gに蒸留水540gを加え、室温にて10分混合撹拌した。粉砕物と蒸留水からなる分散液の温度は室温であった。続いて遠心分離(遠心分離機:HITACHI HIMAC CR22GIII、ローター:R9A、7000r/m、5〜10分)にて固形物を沈降させた後上清を360g捨てた。
洗浄2回目:洗浄1回目で得られた沈殿画分に500gの蒸留水を添加して再び混合撹拌した後に1回目と同条件にて遠心分離を行い、上清を502g捨てた。
洗浄3回目:洗浄2回目で得られた沈殿画分に、500gの蒸留水を添加して再び混合撹拌した後に1回目と同条件にて遠心分離を行い、上清を498g捨てた。算出された水溶性成分残存率を表3に示す。
[(B) Step of washing the pulverized product]
The obtained pulverized product was washed three times.
First wash: 540 g of distilled water was added to 60 g of the pulverized powder, and mixed and stirred at room temperature for 10 minutes. The temperature of the dispersion consisting of the pulverized product and distilled water was room temperature. Subsequently, the solid was settled by centrifugation (centrifuge: HITACHI HIMAC CR22GIII, rotor: R9A, 7000 r / m, 5 to 10 minutes), and then 360 g of the supernatant was discarded.
Second wash: 500 g of distilled water was added to the precipitate fraction obtained in the first wash and the mixture was stirred again, then centrifuged under the same conditions as the first, and 502 g of the supernatant was discarded.
3rd washing: 500 g of distilled water was added to the precipitate fraction obtained in the 2nd washing and the mixture was stirred again, then centrifuged under the same conditions as in the first, and 498 g of the supernatant was discarded. Table 3 shows the calculated water-soluble component residual ratio.

[(c)洗浄工程で得られた固形物に加水分解酵素を用いて糖化物を得る工程]
洗浄工程にて得られたケークに蒸留水添加し合計で250g弱とし、塩酸にてpHを5.0へ調整した後に総重量が250gになるように蒸留水を添加した。ついで糖化酵素(Cellic Ctec2、ノボザイム社、2.5mL)を添加し、50℃、100r/m(PRECI社、PRXYg−98R)にて4日間糖化反応を行った。糖化反応終了液はろ紙(no.2、ADVANTEC社)と孔径0.22μmのメンブレンフィルタシステム(IWAKI、Cat no.8030−001)にてろ過し、無菌的な液を得た。なお得られた液をHPLCにて分析を行った。得られた糖化物中のグルコースとキシロースの濃度の合計(G0+X0)を表3に示す。
また、<発酵性の評価>で示した方法にて発酵性の評価を行った結果を表3に示す。
[(C) Step of obtaining a saccharified product using a hydrolase on the solid obtained in the washing step]
Distilled water was added to the cake obtained in the washing step to make it a little less than 250 g, and after adjusting the pH to 5.0 with hydrochloric acid, distilled water was added so that the total weight was 250 g. Subsequently, a saccharification enzyme (Cellic Ctec2, Novozyme, 2.5 mL) was added, and a saccharification reaction was performed at 50 ° C. and 100 r / m (PRECI, PRXYg-98R) for 4 days. The saccharification reaction completion liquid was filtered with a filter paper (no.2, ADVANTEC) and a membrane filter system (IWAKI, Cat no. 8030-001) having a pore diameter of 0.22 μm to obtain an aseptic liquid. The obtained liquid was analyzed by HPLC. Table 3 shows the total concentration (G 0 + X 0 ) of glucose and xylose in the obtained saccharified product.
Table 3 shows the results of fermentability evaluation performed by the method shown in <Fermentation Evaluation>.

(比較例3) 乾式アルカリ混合粉砕サトウキビバガスを酵素糖化して得られた糖含有液の発酵
(b)工程を行わない以外は、実施例6と同じ操作を行った。
(c)工程及び(d)工程で得られた結果を表3に示す。実施例6に比べ、乳酸への変換率とエタノールへの変換率の合計が低く、エタノールの生産が高く、乳酸の生産が低く、Rは小さかった。
(Comparative Example 3) Fermentation of sugar-containing liquid obtained by enzymatic saccharification of dry alkali mixed pulverized sugarcane bagasse (b) The same operation as in Example 6 was performed except that the step was not performed.
Table 3 shows the results obtained in steps (c) and (d). Compared with Example 6, the total of the conversion rate to lactic acid and the conversion rate to ethanol was low, ethanol production was high, lactic acid production was low, and R was small.

(比較例4) サトウキビバガスを水洗後、乾式アルカリ混合粉砕を行い酵素糖化して得られた糖含有液の発酵
サトウキビバガスの水洗工程、及び水洗して得られたサトウキビバガスを乾燥する工程を以下のように(a)工程の前に行った。
次いで、サトウキビバガスに対して、実施例6と同じく、(a)工程、(c)工程、及び(d)工程を行った。なお、(a)工程後に(b)工程は行わなかった。
(Comparative Example 4) Fermentation of sugar-containing liquid obtained by washing sugarcane bagasse with water, followed by dry alkaline mixed pulverization and enzymatic saccharification The steps of washing sugarcane bagasse with water and drying the sugarcane bagasse obtained with water As before (a).
Next, as in Example 6, the steps (a), (c), and (d) were performed on sugarcane bagasse. In addition, the (b) process was not performed after the (a) process.

〔水洗工程〕
(a)工程前のサトウキビバガスに対して合計3回の洗浄操作を実施した。
洗浄1回目:サトウキビバガス60gに蒸留水540gを加え、室温にて約10分混合撹拌した。粉砕物と蒸留水からなる分散液の温度は室温であった。続いて遠心分離(遠心分離機:HITACHI HIMAC CR22GIII、ローター:R9A、7000r/m、5〜10分)にて固形物を沈降させた後ガーゼを通して上清203gを捨てた。
洗浄2回目:洗浄1回目で得られた沈殿画分とガーゼ上の固形物とに、540gの蒸留水を添加して再び混合撹拌した後に1回目と同条件にて遠心分離を行い、ガーゼを通して上清527gを捨てた。
洗浄3回目:洗浄2回目で得られた沈殿画分とガーゼ上の固形物とに、540gの蒸留水を添加して再び混合撹拌した後に1回目と同条件にて遠心分離を行い、ガーゼを通して上清527gを捨てた。算出された水溶性成分残存率を表3に示す。
〔乾燥工程〕
上記水洗工程で得られたサトウキビバガスを80℃にて一晩乾燥させ、水分6質量%の乾燥サトウキビバガスを得た。
(c)工程及び(d)工程で得られた結果を表3に示す。実施例6に比べ、乳酸への変換率とエタノールへの変換率の合計が低く、エタノールの生産が高く、乳酸の生産が低く、Rは小さかった。
[Washing process]
(A) A total of three washing operations were performed on sugarcane bagasse before the process.
First wash: Distilled water (540 g) was added to sugarcane bagasse (60 g), and the mixture was stirred at room temperature for about 10 minutes. The temperature of the dispersion consisting of the pulverized product and distilled water was room temperature. Subsequently, solids were settled by centrifugation (centrifuge: HITACHI HIMAC CR22GIII, rotor: R9A, 7000 r / m, 5 to 10 minutes), and then 203 g of the supernatant was discarded through gauze.
Second wash: 540 g of distilled water was added to the precipitate fraction obtained in the first wash and the solid matter on the gauze, mixed and stirred again, then centrifuged under the same conditions as the first, and passed through the gauze. 527 g of supernatant was discarded.
Third wash: 540 g of distilled water was added to the precipitate fraction obtained in the second wash and the solid matter on the gauze, mixed and stirred again, then centrifuged under the same conditions as the first, and passed through the gauze. 527 g of supernatant was discarded. Table 3 shows the calculated water-soluble component residual ratio.
[Drying process]
The sugar cane bagasse obtained in the water washing step was dried at 80 ° C. overnight to obtain a dry sugar cane bagasse having a moisture content of 6% by mass.
Table 3 shows the results obtained in steps (c) and (d). Compared with Example 6, the total of the conversion rate to lactic acid and the conversion rate to ethanol was low, ethanol production was high, lactic acid production was low, and R was small.

(実施例7) 乾式粉砕EFB(パームの実を取った後の果房)に対する水洗の効果
〔バイオマスの乾燥処理〕
シュレッダー処理(COMIX、クロスカットシュレッダーS330)したEFBを80℃にて一晩乾燥させ、水分5質量%の乾燥EFBを得た。EFBのセルロース含有量は36%、結晶化度は40%であった。
(Example 7) Effect of water washing on dry pulverized EFB (fruit bunch after removing palm fruit) [drying treatment of biomass]
Shredder-treated (COMIX, cross-cut shredder S330) EFB was dried at 80 ° C. overnight to obtain a dry EFB with a moisture content of 5 mass%. The cellulose content of EFB was 36%, and the crystallinity was 40%.

〔(a)リグノセルロース系バイオマスを粉砕する工程〕
〔乾式粉砕処理〕
得られた乾燥EFBを振動ミル(中央化工機株式会社製、「MB−1」、容器全容量3.58L)に50g投入し、ロッドとして、外径30mm、長さ211mm、材質ステンレス、断面形状が円形のロッド13本を振動ミルに充填(充填率58体積%)して、振幅8mm、円回転1200r/mの条件で、1.0時間処理を行った。また、得られた粉砕物の温度は、処理に伴う発熱により、70℃であった。
処理終了後、振動ミル内の壁面や底部にパルプの固着物等はみられなかった。得られた粉砕物を前記振動ミルから取り出した。粉砕物の結晶化度は0%であった。また、体積基準の平均粒径は20μmであった。
[(A) Step of grinding lignocellulosic biomass]
(Dry grinding process)
50 g of the obtained dry EFB was put into a vibration mill (manufactured by Chuo Kako Co., Ltd., “MB-1”, container total capacity 3.58 L), and as a rod, an outer diameter of 30 mm, a length of 211 mm, a stainless steel material, a cross-sectional shape Were filled in a vibration mill (filling rate: 58% by volume) and processed for 1.0 hour under conditions of an amplitude of 8 mm and a circular rotation of 1200 r / m. The temperature of the obtained pulverized product was 70 ° C. due to heat generated by the treatment.
After completion of the treatment, no pulp sticking matter was found on the wall or bottom of the vibration mill. The obtained pulverized product was taken out from the vibration mill. The crystallinity of the pulverized product was 0%. The volume-based average particle size was 20 μm.

〔(b)粉砕物を洗浄する工程〕
得られた粉砕物に対し3回の洗浄操作を実施した。
洗浄1回目:粉砕された粉末50gに蒸留水500gを加え、室温にて10分混合撹拌した。粉砕物と蒸留水からなる分散液の温度は室温であった。続いて遠心分離(遠心分離機:HITACHI HIMAC CR22GIII、ローター:R9A、7000r/m、5〜10分)にて固形物を沈降させた後上清365gを捨てた。
洗浄2回目:洗浄1回目で得られた沈殿画分に、洗浄1回目で捨てた上清と同重量(365g)の蒸留水を添加して再び混合撹拌した後に1回目と同条件にて遠心分離を行い、上清362gを捨てた。
洗浄3回目:洗浄2回目で得られた沈殿画分に、洗浄2回目で捨てた上清と同重量(362g)の蒸留水を添加して再び混合撹拌した後に1回目と同条件にて遠心分離を行い、上清361gを捨てた。
算出された水溶性成分残存率を表3に示す。
[(B) Step of washing the pulverized product]
The obtained pulverized product was washed three times.
First wash: 500 g of distilled water was added to 50 g of the pulverized powder, and mixed and stirred at room temperature for 10 minutes. The temperature of the dispersion consisting of the pulverized product and distilled water was room temperature. Subsequently, solids were precipitated by centrifugation (centrifuge: HITACHI HIMAC CR22GIII, rotor: R9A, 7000 r / m, 5 to 10 minutes), and then 365 g of the supernatant was discarded.
Second wash: To the precipitate fraction obtained in the first wash, distilled water of the same weight (365 g) as the supernatant discarded in the first wash was added, mixed and stirred again, and centrifuged under the same conditions as the first wash. Separation was performed and 362 g of the supernatant was discarded.
3rd washing: Add the same weight (362 g) of distilled water as the supernatant discarded in the 2nd washing to the precipitate fraction obtained in the 2nd washing, mix and stir again, then centrifuge under the same conditions as the 1st Separation was performed and 361 g of the supernatant was discarded.
Table 3 shows the calculated water-soluble component residual ratio.

〔(c)洗浄工程で得られた固形物に加水分解酵素を用いて糖化物を得る工程〕
洗浄処理にて得られた沈殿画分に総重量が280gとなるまで蒸留水を添加した後、糖化酵素(Cellic Ctec2、ノボザイム社、2.5mL)を添加し、50℃、150r/m(PRECI社、PRXYg−98R)にて4.5日間糖化反応を行った。糖化反応終了液はろ紙(no.2、ADVANTEC社)と孔径0.22μmのメンブレンフィルタシステム(IWAKI、Cat no.8030−001)にてろ過した。なお得られた液をHPLCにて分析を行った。得られた糖化物中のグルコースとキシロースの濃度の合計(G0+X0)を表3に示す。
[(C) Step of obtaining a saccharified product using a hydrolase to the solid obtained in the washing step]
Distilled water was added to the precipitate fraction obtained by the washing treatment until the total weight became 280 g, saccharification enzyme (Cellic Ctec2, Novozyme, 2.5 mL) was added, and 50 ° C., 150 r / m (PRECI) The saccharification reaction was carried out for 4.5 days using the company PRXYg-98R). The saccharification reaction completion liquid was filtered with a filter paper (no.2, ADVANTEC) and a membrane filter system (IWAKI, Cat no. 8030-001) having a pore diameter of 0.22 μm. The obtained liquid was analyzed by HPLC. Table 3 shows the total concentration (G 0 + X 0 ) of glucose and xylose in the obtained saccharified product.

〔(d)糸状菌による糖化物の発酵工程〕
<発酵性の評価>で示した方法にて発酵性の評価を行った。結果を表3に示す。
[(D) Fermentation process of saccharified product by filamentous fungi]
Fermentability was evaluated by the method shown in <Evaluation of fermentability>. The results are shown in Table 3.

(比較例5)
(b)工程を行わない以外は、実施例7と同じ操作を行った。
(c)工程後、得られた液をHPLCにて分析を行った。得られた糖化物中のグルコースとキシロースの濃度の合計(G0+X0)を表3に示す。
(d)工程後に得られた結果を表3に示す。実施例7に比べて、乳酸への変換率とエタノールへの変換率の合計が低く、Rは小さかった。
(Comparative Example 5)
(B) The same operation as Example 7 was performed except not performing a process.
(C) After the step, the obtained liquid was analyzed by HPLC. Table 3 shows the total concentration (G 0 + X 0 ) of glucose and xylose in the obtained saccharified product.
Table 3 shows the results obtained after the step (d). Compared with Example 7, the total of the conversion rate to lactic acid and the conversion rate to ethanol was low, and R was small.

(実施例8) 乾式粉砕イナワラに対する水洗の効果
〔バイオマスの乾燥処理〕
鋏で5cm長に切断したイナワラを80℃にて一晩乾燥させ、水分6質量%の乾燥イナワラを得た。イナワラのセルロース含有量は40%、結晶化度は54%であった。
(Example 8) Effect of water washing on dry pulverized inowara [drying treatment of biomass]
The rice bran cut into 5 cm long pieces with a scissors was dried at 80 ° C. overnight to obtain a dry rice bran having a moisture content of 6% by mass. Inowara had a cellulose content of 40% and a crystallinity of 54%.

[(a)リグノセルロース系バイオマスを粉砕する工程]
〔乾式粉砕処理〕
上記乾燥工程で得られた乾燥イナワラを振動ミル(中央化工機株式会社製、「MB−1」、容器全容量3.58L)に50g投入し、ロッドとして、外径30mm、長さ211mm、材質ステンレス、断面形状が円形のロッド13本を振動ミルに充填(充填率58体積%)して、振幅8mm、円回転1200r/mの条件で、0.5時間処理を行った。また、得られた粉砕物の温度は、処理に伴う発熱により、65℃であった。
処理終了後、振動ミル内の壁面や底部にパルプの固着物等はみられなかった。得られた粉砕物を前記振動ミルから取り出した。粉砕物の結晶化度は7%であった。また、体積基準の平均粒径は25μmであった。
[(A) Step of grinding lignocellulosic biomass]
(Dry grinding process)
50 g of the dried inowara obtained in the above drying process is put into a vibration mill (Chuo Kako Co., Ltd., “MB-1”, container total capacity 3.58 L), and the rod has an outer diameter of 30 mm, a length of 211 mm, and a material. Thirteen rods with a circular cross-sectional shape made of stainless steel were filled in a vibration mill (filling rate: 58% by volume), and the treatment was performed for 0.5 hour under conditions of an amplitude of 8 mm and a circular rotation of 1200 r / m. The temperature of the obtained pulverized product was 65 ° C. due to heat generated by the treatment.
After completion of the treatment, no pulp sticking matter was found on the wall or bottom of the vibration mill. The obtained pulverized product was taken out from the vibration mill. The crystallinity of the pulverized product was 7%. The average particle size based on volume was 25 μm.

〔(b)粉砕物を洗浄する工程〕
得られた粉砕物に対し3回の洗浄操作を実施した。
洗浄1回目:粉砕された粉末50gに蒸留水500gを加え、室温にて10分混合撹拌した。粉砕物と蒸留水からなる分散液の温度は室温であった。続いて遠心分離(遠心分離機:HITACHI HIMAC CR22GIII、ローター:R9A、7000r/m、5〜10分)にて固形物を沈降させた後上清410gを捨てた。
洗浄2回目:洗浄1回目で得られた沈殿画分に、洗浄1回目で捨てた上清と同重量(410g)の蒸留水を添加して再び混合撹拌した後に1回目と同条件にて遠心分離を行い、上清406gを捨てた。
洗浄3回目:洗浄2回目で得られた沈殿画分に、洗浄2回目で捨てた上清と同重量(406g)の蒸留水を添加して再び混合撹拌した後に1回目と同条件にて遠心分離を行い、上清410gを捨てた。
算出された水溶性成分残存率表3に示す。
[(B) Step of washing the pulverized product]
The obtained pulverized product was washed three times.
First wash: 500 g of distilled water was added to 50 g of the pulverized powder, and mixed and stirred at room temperature for 10 minutes. The temperature of the dispersion consisting of the pulverized product and distilled water was room temperature. Subsequently, the solid was settled by centrifugation (centrifuge: HITACHI HIMAC CR22GIII, rotor: R9A, 7000 r / m, 5 to 10 minutes), and then 410 g of the supernatant was discarded.
Second wash: The same amount (410 g) of distilled water as the supernatant discarded in the first wash was added to the precipitate fraction obtained in the first wash, mixed and stirred again, and then centrifuged under the same conditions as the first wash. Separation was performed and 406 g of the supernatant was discarded.
3rd washing: Add the same weight (406 g) of distilled water as the supernatant discarded in the 2nd washing to the precipitate fraction obtained in the 2nd washing, mix and stir again, then centrifuge under the same conditions as the 1st Separation was performed, and 410 g of the supernatant was discarded.
The calculated water-soluble component residual ratio is shown in Table 3.

〔(c)洗浄工程で得られた固形物に加水分解酵素を用いて糖化物を得る工程〕
実施例1〜5に記載の(c)工程と同じ操作を行った。なお得られた液をHPLCにて分析を行った。得られた糖化物中のグルコースとキシロースの濃度の合計(G0+X0)を表3に示す。
[(C) Step of obtaining a saccharified product using a hydrolase to the solid obtained in the washing step]
The same operation as step (c) described in Examples 1 to 5 was performed. The obtained liquid was analyzed by HPLC. Table 3 shows the total concentration (G 0 + X 0 ) of glucose and xylose in the obtained saccharified product.

〔(d)糸状菌による糖化物の発酵工程〕
<発酵性の評価>で示した方法にて発酵性の評価を行った。結果を表3に示す。
[(D) Fermentation process of saccharified product by filamentous fungi]
Fermentability was evaluated by the method shown in <Evaluation of fermentability>. The results are shown in Table 3.

(比較例6)
(b)工程を行わない以外は、実施例8と同じ操作を行った。
(c)工程後、得られた液をHPLCにて分析を行った。得られた糖化物中のグルコースとキシロースの濃度の合計(G0+X0)を表3に示す。
(d)工程後に得られた結果を表3に示す。実施例8に比べて、乳酸への変換率とエタノールへの変換率の合計が低く、Rは小さかった。
(Comparative Example 6)
(B) The same operation as in Example 8 was performed except that the step was not performed.
(C) After the step, the obtained liquid was analyzed by HPLC. Table 3 shows the total concentration (G 0 + X 0 ) of glucose and xylose in the obtained saccharified product.
Table 3 shows the results obtained after the step (d). Compared with Example 8, the total of the conversion rate to lactic acid and the conversion rate to ethanol was low, and R was small.

実施例1乃至5と比較例1の結果から、(a)工程後に(b)洗浄工程を行い、(c)工程及び(d)工程を行うと糖の乳酸への変換率が高くなることが分かった。
実施例1乃至5と比較例2の結果から、(a)工程前ではなく、(a)工程後に(b)洗浄工程を行うと糖の乳酸への変換率が高くなることが分かった。
From the results of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1, the conversion rate of sugar to lactic acid increases when the (b) washing step is performed after the (a) step and the (c) step and (d) step are performed. I understood.
From the results of Examples 1 to 5 and Comparative Example 2, it was found that the conversion rate of sugar to lactic acid was increased when the (b) washing step was performed after the (a) step, not before the (a) step.

(実施例9) 乾式粉砕サトウキビバガスの水洗の効果(粉砕媒体の影響)
〔バイオマスの乾燥処理〕
サトウキビバガスを80℃にて一晩乾燥させ、水分5質量%の乾燥サトウキビバガスを得た。サトウキビバガスのセルロース含有量は38%、結晶化度は37%であった。
(Example 9) Effect of water-washing of dry pulverized sugarcane bagasse (effect of pulverization medium)
[Biomass drying treatment]
Sugar cane bagasse was dried at 80 ° C. overnight to obtain dry sugar cane bagasse having a moisture content of 5 mass%. The cellulose content of sugarcane bagasse was 38% and the crystallinity was 37%.

〔(a)リグノセルロース系バイオマスを粉砕する工程〕
〔乾式粉砕処理〕
上記乾燥工程で得られた乾燥サトウキビバガスを振動ミル(中央化工機株式会社製、「MB−1」、容器全容量3.58L)に50g投入し、粉砕媒体として、外径10mm、材質ステンレスの球15.4kgを振動ミルに充填(充填率58体積%)して、振幅8mm、円回転1200r/mの条件で、1.0時間処理を行った。
処理終了後、振動ミル内の壁面や底部にパルプの固着物等はみられなかった。得られた粉砕物を前記振動ミルから取り出しした。粉砕物の結晶化度は0%であった。また、体積基準の平均粒径は36μmであった。
[(A) Step of grinding lignocellulosic biomass]
(Dry grinding process)
50 g of the dried sugarcane bagasse obtained in the above drying step is put into a vibration mill (Chuo Kako Co., Ltd., “MB-1”, container total capacity 3.58 L), and the grinding medium has an outer diameter of 10 mm and is made of stainless steel. 15.4 kg of spheres were filled in a vibration mill (filling rate: 58% by volume) and treated for 1.0 hour under conditions of an amplitude of 8 mm and a circular rotation of 1200 r / m.
After completion of the treatment, no pulp sticking matter was found on the wall or bottom of the vibration mill. The obtained pulverized product was taken out from the vibration mill. The crystallinity of the pulverized product was 0%. The volume-based average particle size was 36 μm.

〔(b)粉砕物を洗浄する工程〕
得られた粉砕物に対し3回の洗浄操作を実施した。
洗浄1回目:粉砕された粉末50gに蒸留水500gを加え、室温にて10分混合撹拌した。粉砕物と蒸留水からなる分散液の温度は室温であった。続いて遠心分離(遠心分離機:HITACHI HIMAC CR22GIII、ローター:R9A、7000r/m、10分)にて固形物を沈降させた後上清373gを捨てた。
洗浄2回目:洗浄1回目で得られた沈殿画分に、洗浄1回目で捨てた上清と同重量(373g)の蒸留水を添加して再び混合撹拌した後に1回目と同条件にて遠心分離を行い、上清373gを捨てた。
洗浄3回目:洗浄2回目で得られた沈殿画分に、洗浄2回目で捨てた上清と同重量(373g)の蒸留水を添加して再び混合撹拌した後に1回目と同条件にて遠心分離を行い、上清372gを捨てた。
算出された水溶性成分残存率を表3に示す。
[(B) Step of washing the pulverized product]
The obtained pulverized product was washed three times.
First wash: 500 g of distilled water was added to 50 g of the pulverized powder, and mixed and stirred at room temperature for 10 minutes. The temperature of the dispersion consisting of the pulverized product and distilled water was room temperature. Subsequently, the solid was precipitated by centrifugation (centrifuge: HITACHI HIMAC CR22GIII, rotor: R9A, 7000 r / m, 10 minutes), and then 373 g of the supernatant was discarded.
Second wash: The same amount (373 g) of distilled water as the supernatant discarded in the first wash was added to the precipitate fraction obtained in the first wash, mixed and stirred again, and then centrifuged under the same conditions as in the first wash. Separation was performed and 373 g of the supernatant was discarded.
3rd washing: Add the same weight (373 g) of distilled water as the supernatant discarded in the 2nd washing to the precipitate fraction obtained in the 2nd washing, mix and stir again, and then centrifuge under the same conditions as the 1st Separation was performed and 372 g of the supernatant was discarded.
Table 3 shows the calculated water-soluble component residual ratio.

〔(c)洗浄工程で得られた固形物に加水分解酵素を用いて糖化物を得る工程〕
洗浄工程にて得られた沈殿画分に総重量が250gとなるまで蒸留水を添加した後、糖化酵素(Cellic Ctec2、ノボザイム社、2.5mL)を添加し、50℃、100r/m(PRECI社、PRXYg−98R)にて4.5日間糖化反応を行った。糖化反応終了液はろ紙(no.2、ADVANTEC社)と孔径0.22μmのメンブレンフィルタシステム(IWAKI、Cat no.8030−001)にてろ過した。なお得られた液をHPLCにて分析を行った。得られた糖化物中のグルコースとキシロースの濃度の合計(G0+X0)を表3に示す。
[(C) Step of obtaining a saccharified product using a hydrolase to the solid obtained in the washing step]
Distilled water was added to the precipitate fraction obtained in the washing step until the total weight reached 250 g, saccharification enzyme (Cellic Ctec2, Novozyme, 2.5 mL) was added, and 50 ° C., 100 r / m (PRECI) The saccharification reaction was carried out for 4.5 days using the company PRXYg-98R). The saccharification reaction completion liquid was filtered with a filter paper (no.2, ADVANTEC) and a membrane filter system (IWAKI, Cat no. 8030-001) having a pore diameter of 0.22 μm. The obtained liquid was analyzed by HPLC. Table 3 shows the total concentration (G 0 + X 0 ) of glucose and xylose in the obtained saccharified product.

〔(d)糸状菌による糖化物の発酵工程〕
<発酵性の評価>で示した方法にて発酵性の評価を行った。結果を表3に示す。実施例9の結果から、粉砕媒体がボールであっても(c)洗浄工程の導入により糖の乳酸への変換率が高くなることが分かった。
[(D) Fermentation process of saccharified product by filamentous fungi]
Fermentability was evaluated by the method shown in <Evaluation of fermentability>. The results are shown in Table 3. From the results of Example 9, it was found that the conversion rate of sugar to lactic acid was increased by the introduction of the (c) washing step even when the grinding medium was a ball.

(実施例10) 乾式粉砕サトウキビバガスの水洗の効果(粉砕程度の影響)
〔バイオマスの乾燥処理〕
サトウキビバガスを80℃にて一晩乾燥させ、水分5質量%の乾燥サトウキビバガスを得た。サトウキビバガスのセルロース含有量は38%、結晶化度は37%であった。
(Example 10) Effect of washing dry crushed sugarcane bagasse (influence of pulverization degree)
[Biomass drying treatment]
Sugar cane bagasse was dried at 80 ° C. overnight to obtain dry sugar cane bagasse having a moisture content of 5 mass%. The cellulose content of sugarcane bagasse was 38% and the crystallinity was 37%.

[(a)リグノセルロース系バイオマスを粉砕する工程]
〔乾式粉砕処理〕
上記乾燥工程で得られた乾燥サトウキビバガスを振動ミル(中央化工機株式会社製、「MB−1」、容器全容量3.58L)に50g投入し、粉砕媒体として、外径30mm、長さ211mm、材質ステンレス、断面形状が円形のロッド13 本を振動ミルに充填(充填率58体積%)して、振幅8mm、円回転1200r/mの条件で、0.17時間処理を行った。
処理終了後、振動ミル内の壁面や底部にパルプの固着物等はみられなかった。得られた粉砕物を前記振動ミルから取り出しした。粉砕物の結晶化度は21%であった。また、体積基準の平均粒径は38μmであった。
[(A) Step of grinding lignocellulosic biomass]
(Dry grinding process)
50 g of the dried sugarcane bagasse obtained in the above drying step was put into a vibration mill (Chuo Kako Co., Ltd., “MB-1”, container total capacity 3.58 L), and the outer diameter was 30 mm and the length was 211 mm as a grinding medium. Then, 13 rods with a stainless steel material and a circular cross section were filled in a vibration mill (filling rate: 58% by volume), and the treatment was performed for 0.17 hours under the conditions of an amplitude of 8 mm and a circular rotation of 1200 r / m.
After completion of the treatment, no pulp sticking matter was found on the wall or bottom of the vibration mill. The obtained pulverized product was taken out from the vibration mill. The crystallinity of the pulverized product was 21%. The average particle size based on volume was 38 μm.

〔(b)粉砕物を洗浄する工程〕
得られた粉砕物に対し3回の洗浄操作を実施した。
洗浄1回目:粉砕された粉末50gに蒸留水500gを加え、室温にて10分混合撹拌した。粉砕物と蒸留水からなる分散液の温度は室温であった。続いて遠心分離(遠心分離機:HITACHI HIMAC CR22GIII、ローター:R9A、7000r/m、10分)にて固形物を沈降させた後上清380gを捨てた。
洗浄2回目:洗浄1回目で得られた沈殿画分に、洗浄1回目で捨てた上清と同重量(380g)の蒸留水を添加して再び混合撹拌した後に1回目と同条件にて遠心分離を行い、上清379gを捨てた。
洗浄3回目:洗浄2回目で得られた沈殿画分に、洗浄2回目で捨てた上清と同重量(379g)の蒸留水を添加して再び混合撹拌した後に1回目と同条件にて遠心分離を行い、上清380gを捨てた。算出された水溶性成分残存率を表3に示す。
[(B) Step of washing the pulverized product]
The obtained pulverized product was washed three times.
First wash: 500 g of distilled water was added to 50 g of the pulverized powder, and mixed and stirred at room temperature for 10 minutes. The temperature of the dispersion consisting of the pulverized product and distilled water was room temperature. Subsequently, the solid was precipitated by centrifugation (centrifuge: HITACHI HIMAC CR22GIII, rotor: R9A, 7000 r / m, 10 minutes), and then 380 g of the supernatant was discarded.
Second wash: The same amount (380 g) of distilled water as the supernatant discarded in the first wash was added to the precipitate fraction obtained in the first wash, mixed and stirred again, and centrifuged under the same conditions as in the first wash. Separation was performed and 379 g of the supernatant was discarded.
3rd washing: Add the same weight (379 g) of distilled water as the supernatant discarded in the 2nd washing to the precipitate fraction obtained in the 2nd washing, mix and stir again, then centrifuge under the same conditions as the 1st Separation was performed and 380 g of the supernatant was discarded. Table 3 shows the calculated water-soluble component residual ratio.

〔(c)洗浄工程で得られた固形物に加水分解酵素を用いて糖化物を得る工程〕
洗浄工程にて得られた沈殿画分に総重量が250gとなるまで蒸留水を添加した後、糖化酵素(Cellic Ctec2、ノボザイム社、2.5mL)を添加し、50℃、100r/m(PRECI社、PRXYg−98R)にて4.5日間糖化反応を行った。糖化反応終了液はろ紙(no.2、ADVANTEC社)と孔径0.22μmのメンブレンフィルタシステム(IWAKI、Cat no.8030−001)にてろ過した。なお得られた液をHPLCにて分析を行った。得られた糖化物中のグルコースとキシロースの濃度の合計(G0+X0)を表3に示す。
[(C) Step of obtaining a saccharified product using a hydrolase to the solid obtained in the washing step]
Distilled water was added to the precipitate fraction obtained in the washing step until the total weight reached 250 g, saccharification enzyme (Cellic Ctec2, Novozyme, 2.5 mL) was added, and 50 ° C., 100 r / m (PRECI) The saccharification reaction was carried out for 4.5 days using the company PRXYg-98R). The saccharification reaction completion liquid was filtered with a filter paper (no.2, ADVANTEC) and a membrane filter system (IWAKI, Cat no. 8030-001) having a pore diameter of 0.22 μm. The obtained liquid was analyzed by HPLC. Table 3 shows the total concentration (G 0 + X 0 ) of glucose and xylose in the obtained saccharified product.

〔(d)糸状菌による糖化物の発酵工程〕
<発酵性の評価>で示した方法にて発酵性の評価を行った。結果を表3に示す。実施例10の結果から、粉砕後の結晶化度が30%以下であれば糖の乳酸への変換率が高いことが分かった。
[(D) Fermentation process of saccharified product by filamentous fungi]
Fermentability was evaluated by the method shown in <Evaluation of fermentability>. The results are shown in Table 3. From the results of Example 10, it was found that if the crystallinity after pulverization was 30% or less, the conversion rate of sugar to lactic acid was high.

Figure 2013230142
Figure 2013230142

(実施例11) 乾式粉砕サトウキビバガスの水洗の効果(フマル酸生産への影響)
〔バイオマスの乾燥処理〕
サトウキビバガスを80℃にて一晩乾燥させ、水分6質量%の乾燥サトウキビバガスを得た。サトウキビバガスのセルロース含有量は38%、結晶化度は37%であった。
(Example 11) Effect of washing dry milled sugarcane bagasse with water (influence on fumaric acid production)
[Biomass drying treatment]
Sugar cane bagasse was dried at 80 ° C. overnight to obtain dry sugar cane bagasse having a moisture content of 6% by mass. The cellulose content of sugarcane bagasse was 38% and the crystallinity was 37%.

[(a)リグノセルロース系バイオマスを粉砕する工程]
〔乾式粉砕処理〕
上記乾燥工程で得られた乾燥サトウキビバガスを振動ミル(中央化工機株式会社製、「MB−1」、容器全容量3.58L)に50g投入し、粉砕媒体として、外径30mm、長さ211mm、材質ステンレス、断面形状が円形のロッド13 本を振動ミルに充填(充填率58体積%)して、振幅8mm、円回転1200r/mの条件で、0.5時間処理を行った。
処理終了後、振動ミル内の壁面や底部にパルプの固着物等はみられなかった。得られた粉砕物を前記振動ミルから取り出しした。粉砕物の結晶化度は13%であった。また、体積基準の平均粒径は25μmであった。
[(A) Step of grinding lignocellulosic biomass]
(Dry grinding process)
50 g of the dried sugarcane bagasse obtained in the above drying step was put into a vibration mill (Chuo Kako Co., Ltd., “MB-1”, container total capacity 3.58 L), and the outer diameter was 30 mm and the length was 211 mm as a grinding medium. In addition, 13 rods with a material of stainless steel and a circular cross section were filled in a vibration mill (filling rate: 58% by volume), and the treatment was performed for 0.5 hours under the conditions of an amplitude of 8 mm and a circular rotation of 1200 r / m.
After completion of the treatment, no pulp sticking matter was found on the wall or bottom of the vibration mill. The obtained pulverized product was taken out from the vibration mill. The crystallinity of the pulverized product was 13%. The average particle size based on volume was 25 μm.

〔(b)粉砕物を洗浄する工程〕
得られた粉砕物に対し3回の洗浄操作を実施した。
洗浄1回目:粉砕された粉末50gに蒸留水500gを加え、室温にて10分混合撹拌した。粉砕物と蒸留水からなる分散液の温度は室温であった。続いて遠心分離(遠心分離機:HITACHI HIMAC CR22GIII、ローター:R9A、7000r/m、10分)にて固形物を沈降させた後上清384gを捨てた。
洗浄2回目:洗浄1回目で得られた沈殿画分に、洗浄1回目で捨てた上清と同重量(384g)の蒸留水を添加して再び混合撹拌した後に1回目と同条件にて遠心分離を行い、上清384gを捨てた。
洗浄3回目:洗浄2回目で得られた沈殿画分に、洗浄2回目で捨てた上清と同重量(384g)の蒸留水を添加して再び混合撹拌した後に1回目と同条件にて遠心分離を行い、上清384gを捨てた。
算出された水溶性成分残存率を表4に示す。
[(B) Step of washing the pulverized product]
The obtained pulverized product was washed three times.
First wash: 500 g of distilled water was added to 50 g of the pulverized powder, and mixed and stirred at room temperature for 10 minutes. The temperature of the dispersion consisting of the pulverized product and distilled water was room temperature. Subsequently, solids were precipitated by centrifugation (centrifuge: HITACHI HIMAC CR22GIII, rotor: R9A, 7000 r / m, 10 minutes), and then 384 g of the supernatant was discarded.
Second wash: The same amount (384 g) of distilled water as the supernatant discarded in the first wash was added to the precipitate fraction obtained in the first wash, mixed and stirred again, and then centrifuged under the same conditions as in the first wash. Separation was performed and 384 g of the supernatant was discarded.
3rd washing: Add the same weight (384 g) of distilled water as the supernatant discarded in the 2nd washing to the precipitate fraction obtained in the 2nd washing, mix and stir again, then centrifuge under the same conditions as the 1st Separation was performed and 384 g of the supernatant was discarded.
Table 4 shows the calculated water-soluble component residual ratio.

〔(c)洗浄工程で得られた固形物を加水分解酵素により加水分解して糖化物を得る工程〕
洗浄工程にて得られた沈殿画分に総重量が250gとなるまで蒸留水を添加した後、糖化酵素(Cellic Ctec2、ノボザイム社、2.5mL)を添加し、50℃、100r/m(PRECI社、PRXYg−98R)にて4.5日間糖化反応を行った。糖化反応終了液はろ紙(no.2、ADVANTEC社)と孔径0.22μmのメンブレンフィルタシステム(IWAKI、Cat no.8030−001)にてろ過した。なお得られた液をHPLCにて分析を行った。得られた糖化物中のグルコースとキシロースの濃度の合計(G0+X0)を表4に示す。
[(C) Step of obtaining a saccharified product by hydrolyzing the solid obtained in the washing step with a hydrolase]
Distilled water was added to the precipitate fraction obtained in the washing step until the total weight reached 250 g, saccharification enzyme (Cellic Ctec2, Novozyme, 2.5 mL) was added, and 50 ° C., 100 r / m (PRECI) The saccharification reaction was carried out for 4.5 days using the company PRXYg-98R). The saccharification reaction completion liquid was filtered with a filter paper (no.2, ADVANTEC) and a membrane filter system (IWAKI, Cat no. 8030-001) having a pore diameter of 0.22 μm. The obtained liquid was analyzed by HPLC. Table 4 shows the total concentration of glucose and xylose (G 0 + X 0 ) in the obtained saccharified product.

〔(d)糸状菌による糖化物の発酵工程〕
糸状菌としてR.oryzae NBRC4749株を用い、<ペレット化糸状菌の調製>に示した方法にて糸状菌ペレットを調製した。また、糸状菌ペレットを20g(ウエット状態の重量)用いたこと、バイオマスの酵素糖化液量が80mLであったこと以外は<発酵性の評価>に示した方法にて発酵性の評価を行った。結果を表4に示す。
実施例11は比較例7に比べてフマル酸の生産性が高く、即ち洗浄を実施することによりフマル酸の生産性向上が認められた。
[(D) Fermentation process of saccharified product by filamentous fungi]
R. as a filamentous fungus Oryzae NBRC4749 strain was used and a filamentous fungus pellet was prepared by the method shown in <Preparation of pelletized filamentous fungus>. Moreover, fermentability was evaluated by the method shown in <Evaluation of fermentability> except that 20 g (wet weight) of the filamentous fungal pellet was used and the amount of the enzyme saccharified solution of biomass was 80 mL. . The results are shown in Table 4.
In Example 11, the productivity of fumaric acid was higher than that in Comparative Example 7, that is, the improvement in fumaric acid productivity was recognized by carrying out washing.

(比較例7)(b)洗浄工程を行わずに、乾式粉砕サトウキビバガスを酵素糖化して得られた糖含有液の発酵(フマル酸生産性への影響)
(b)工程を行わない以外は、実施例11と同じ操作を行った。
(c)工程後、得られた液をHPLCにて分析を行った。得られた糖化物中のグルコースとキシロースの濃度の合計(G0+X0)を表4に示す。
また、実施例11と同じように発酵性の評価を行った結果を表4に示す。
比較例7は実施例11に比べてフマル酸の生産性が低かった。
(Comparative Example 7) (b) Fermentation of sugar-containing liquid obtained by enzymatic saccharification of dry-milled sugarcane bagasse without performing a washing step (effect on fumaric acid productivity)
(B) The same operation as Example 11 was performed except not performing a process.
(C) After the step, the obtained liquid was analyzed by HPLC. Table 4 shows the total concentration of glucose and xylose (G 0 + X 0 ) in the obtained saccharified product.
Table 4 shows the results of the evaluation of fermentability in the same manner as in Example 11.
In Comparative Example 7, fumaric acid productivity was lower than that in Example 11.

Figure 2013230142
Figure 2013230142

Claims (13)

下記工程(a)〜(d)を含む有機酸の製造方法。
(a):下記計算式(1)で示されるセルロースI型結晶化度が30%を超えるセルロースを含有するリグノセルロース系バイオマスを粉砕し、当該セルロースI型結晶化度を0〜30%に低減する工程
結晶化度(%)=〔(Ic−Ia)/Ic〕×100 (1)
〔Icは、X線回折における格子面(002)(格子面間隔=22.4nm)の回折強度、及びIaは、アモルファス部(格子面間隔=27.3nm)の回折強度を示す〕
(b):(a)工程で得られる粉砕物を水で洗浄する工程
(c):(b)工程で得られる固形物を加水分解酵素により加水分解して糖化物を得る工程
(d):(c)工程で得られる糖化物を糸状菌で発酵させて有機酸を得る工程
The manufacturing method of the organic acid containing following process (a)-(d).
(A): Lignocellulosic biomass containing cellulose having a cellulose I-type crystallinity of more than 30% represented by the following formula (1) is pulverized, and the cellulose I-type crystallinity is reduced to 0-30%. Step of Crystallinity (%) = [(I c −I a ) / I c ] × 100 (1)
[I c is the diffraction intensity of the lattice plane (002) (lattice plane spacing = 22.4 nm) in X-ray diffraction, and Ia is the diffraction intensity of the amorphous portion (lattice plane spacing = 27.3 nm)]
(B): Step of washing the pulverized product obtained in step (a) with water (c): Step of obtaining a saccharified product by hydrolyzing the solid obtained in step (b) with a hydrolase (d): (C) A step of fermenting the saccharified product obtained in the step with a filamentous fungus to obtain an organic acid
(a)工程が、竪型ローラーミル、容器駆動媒体ミル、媒体攪拌式ミル及び圧密せん断ミルから選ばれる粉砕機を用いて行なわれる請求項1記載の有機酸の製造方法。   The method for producing an organic acid according to claim 1, wherein the step (a) is performed using a pulverizer selected from a vertical roller mill, a container drive medium mill, a medium stirring mill, and a consolidation shear mill. 容器駆動媒体ミルが、ロッド又はボールを充填した振動ミルである請求項2記載の有機酸の製造方法。   The method for producing an organic acid according to claim 2, wherein the container drive medium mill is a vibration mill filled with rods or balls. (a)工程でアルカリを添加する請求項1〜3の何れか1項に記載の有機酸の製造方法。   The method for producing an organic acid according to any one of claims 1 to 3, wherein an alkali is added in the step (a). アルカリの使用量が、リグノセルロース系バイオマス100質量部に対して1〜50質量部である請求項4に記載の有機酸の製造方法。   The manufacturing method of the organic acid of Claim 4 whose usage-amount of an alkali is 1-50 mass parts with respect to 100 mass parts of lignocellulosic biomass. アルカリが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム又は水酸化カルシウムである請求項4又は5に記載の有機酸の製造方法。   The method for producing an organic acid according to claim 4 or 5, wherein the alkali is sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate or calcium hydroxide. (b)工程において、粉砕物の水溶性成分残存率が0.5以下になるまで水で洗浄する請求項1〜6のいずれか1項に記載の有機酸の製造方法。   (B) The manufacturing method of the organic acid of any one of Claims 1-6 which wash | cleans with water until the water-soluble component residual rate of a ground material becomes 0.5 or less in a process. 水が、さらに水溶性溶媒を含有する、請求項1〜7のいずれかの有機酸の製造方法。   The method for producing an organic acid according to claim 1, wherein the water further contains a water-soluble solvent. (b)工程において、(a)工程で得られる粉砕物と水からなる分散液の温度が0〜100℃である請求項1〜8のいずれか1項に記載の有機酸の製造方法。   The method for producing an organic acid according to any one of claims 1 to 8, wherein in the step (b), the temperature of the dispersion comprising the pulverized product and water obtained in the step (a) is 0 to 100 ° C. 加水分解酵素がセルラーゼである請求項1〜9の何れか1項に記載の有機酸の製造方法。   The method for producing an organic acid according to any one of claims 1 to 9, wherein the hydrolase is cellulase. セルラーゼが、トリコデルマ リーゼ(Trichoderma reesei)由来のセルラーゼである請求項10記載の有機酸の製造方法。   The method for producing an organic acid according to claim 10, wherein the cellulase is a cellulase derived from Trichoderma reesei. 有機酸が、乳酸又はフマル酸である請求項1〜11の何れか1項に記載の有機酸の製造方法。   The method for producing an organic acid according to any one of claims 1 to 11, wherein the organic acid is lactic acid or fumaric acid. 糸状菌が、リゾプス属(Rhizopus)に属する微生物である請求項1〜12の何れか1項に記載の有機酸の製造方法。   The method for producing an organic acid according to any one of claims 1 to 12, wherein the filamentous fungus is a microorganism belonging to the genus Rhizopus.
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