JP2013500727A - リグノセルロース原料から炭水化物分解産物を製造するプロセス - Google Patents
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Abstract
Description
リグノセルロースを分解するため、および、リグノセルロース原料から分解産物を分離するために、アルコール、特にC1−4アルコールまたはフェノールを含み、且つ、pH値が11.0から14.0の間にある水溶液を用いて、リグノセルロース原料を処理することで、セルロースとヘミセルロースとが豊富な原料を得て、
得られたセルロースとヘミセルロースとが豊富な原料を、炭水化物分解産物を得るために、少なくとも1つの炭水化物分解酵素を用いて処理することを特徴としている。
小麦わらの前処理
小麦わらを約2cmサイズの粒子に砕き、砕いた小麦わら5gを、49.5%の水と50%のエタノールと0.5%の過酸化水素からなる200mLの溶液を含む500mLの反応容器で懸濁させる。懸濁液を水浴で50℃に加熱し、調温して、NaOH水溶液を用いて、懸濁液のpH値の初期値を12に調整する。混合物を磁気攪拌機で連続的に200rpm、60℃で24時間撹拌し、その後濾過して、固形分を1Lの蒸留水で洗浄する。
アルコールは加えないで、実施例1を繰り返した。還元糖の収率はわずか64%±3%であった。
小麦わらの前処理
小麦わらを約2cmサイズの粒子に砕き、砕いた小麦わら2.5gを、49.5%の水と50%のイソプロパノールからなる200mLの溶液を含む500mLの反応容器で懸濁させる。懸濁液を水浴で50℃に加熱し、調温して、NaOH水溶液を用いて、懸濁液のpH値の初期値を12に調整する。混合物を磁気攪拌機で連続的に200rpm、60℃で24時間撹拌し、その後濾過して、固形分を1Lの蒸留水で洗浄する。
実施例2に記述したプロセスによってわらから製造したキシロース溶液からの酵素的なキシリトールの製造。補基質としてイソプロパノールを用いた。
温度:26±2℃
磁気攪拌機:200rpm
時間:15時間
酵素の不活性化のためには、全サンプルを95℃で15分間加熱し、遠心分離し、それに続くHPLC分析に付した。
カラム:SUGAR SP0810およびプリカラムSUGAR SP-G
検出器:屈折率検出器
流液:脱イオン化水
流速:0.75mL/分
サンプル量:10μL
HPLC定量精度:±10%。
キシロース:13.97分
キシリトール:37.73分
イソプロパノール:16.69分
アセトン:16.54分
結果
サンプル#049の基質濃度は、HPLCにより決定され、0.9mg/mLに達した。
実施例2に記述したプロセスによってわらから製造したキシロース溶液からの酵素的なキシリトールの製造。補基質としてイソプロパノールを用いた。
温度:25±2℃
熱攪拌機:500rpm
時間:112時間
酵素の不活性化のためには、全サンプルを70℃で15分間加熱し、遠心分離し、それに続くHPLC分析(PVDF、0.2μm)に付した。
カラム:SUGAR SP0810およびプリカラムSUGAR SP-G
カラム温度:90℃
検出器:屈折率検出器
流液:脱イオン化水
流速:0.90mL/分
サンプル量:10μL
HPLC定量精度:±10%。
エタノール濃度1.2モル/Lで、最大収率(反応249)が得られた。それにより、全キシリトール1.38mg/mLが製造された。これはキシリトールの理論値の21.2%の収率に対応する。
Claims (11)
- 炭水化物分解産物、特に糖を製造するプロセスであって、
リグノセルロースを分解するため、および、リグノセルロース原料から分解産物を分離するために、アルコール、特にC1−4アルコールまたはフェノールを含み、且つ、pH値が11.0から14.0の間にある水溶液を用いて、リグノセルロース原料を処理することで、セルロースとヘミセルロースとが豊富な原料を得て、
得られたセルロースとヘミセルロースとが豊富な上記原料を、炭水化物分解産物を得るために、少なくとも1つの炭水化物分解酵素を用いて処理することを特徴とする炭水化物分解産物を製造するプロセス。 - 上記水溶液は、pH値が11.0から13.0の間にあることを特徴とする請求項1に記載のプロセス。
- 上記分解は、100℃より低い温度で起こることを特徴とする請求項1または2に記載のプロセス。
- 上記分解は、40℃より低い温度で起こることを特徴とする請求項3に記載のプロセス。
- リグノセルロース原料として、わら、バガス、エネルギー草および/またはスペルト小麦を用いることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のプロセス。
- 上記リグノセルロース原料は、水溶液中に、5〜40重量%のストック濃度で存在することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のプロセス。
- 上記糖を抽出するために、セルロースとヘミセルロースとが豊富な上記原料を、キシラナーゼおよび/またはセルラーゼで処理することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のプロセス。
- 得られた上記糖をアルコールに発酵させて、分離および回収することを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のプロセス。
- 分解された固形物をキシラナーゼを用いて変換し、得られた液相をキシリトールに変換し、残りの固形物を、
異なる発酵産物を得るために、セルラーゼでさらに反応させるか、または、
熱的または熱化学的な変換に付すか、または、
細菌、酵母または真菌による微生物変換に付すか、または、
セルロース繊維原料を得る目的のために、さらなる脱リグニン化工程に付す、
ことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載のプロセス。 - 分解された固形物をキシラナーゼを用いて変換し、得られた液相をキシロースデヒドロゲナーゼでキシリトールに変換し、残りの固形物を、
異なる発酵産物を得るためにセルラーゼでさらに反応させるか、または、
熱的または熱化学的な変換に付すか、または、
細菌、酵母または真菌による微生物変換に付すか、または、
セルロース繊維原料を得る目的のために、さらなる脱リグニン化工程に付す、
ことを特徴とする請求項9に記載のプロセス。 - (発酵)産物の分離後に残った固形物を、バイオガス設備で発酵させて、さらにバイオガス化する処理を行うことを特徴とする請求項9または10に記載のプロセス。
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