JP4866689B2 - Method for saccharification of lignocellulosic plant material - Google Patents

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Description

本発明はリグノセルロース系植物材料の糖化方法およびリグノセルロース系植物材料の糖化の前処理法として有用なリグノセルロース系植物材料の粉砕方法に関する。より詳細には、本発明は、リグノセルロース系植物材料を環境負荷、処理に要する熱エネルギーやコストを低減しながら、安全に且つ効率よく処理して、リグノセルロース系植物材料から糖を高率で得ることのできる糖化方法およびそれに有効に使用できるリグノセルロース系植物材料の粉砕方法に関する。   The present invention relates to a method for saccharification of lignocellulosic plant material and a method for pulverizing lignocellulosic plant material useful as a pretreatment method for saccharification of lignocellulosic plant material. More specifically, the present invention treats lignocellulosic plant material safely and efficiently while reducing the environmental load and thermal energy and cost required for the treatment, so that sugar can be produced from the lignocellulosic plant material at a high rate. The present invention relates to a saccharification method that can be obtained and a method for pulverizing lignocellulosic plant material that can be effectively used therefor.

急激な人口増加、各国における産業発達などの種々の要因により、近年、石油、天然ガス、石炭などの化石資源の消費がますます増加しており、それに伴って化石資源の埋蔵量の減少、排出された炭酸ガスなどによる地球の温暖化や環境汚染などの問題が地球的規模で生じている。
そのような化石資源の減少や地球環境の悪化に対処するために、繰り返して生産が可能な植物を原料に用いてエタノールなどの燃料を製造することが色々行われるようになっており、より実効性の高い技術の開発が強く求められている。
In recent years, consumption of fossil resources such as oil, natural gas, and coal has been increasing due to various factors such as rapid population growth and industrial development in each country. Problems such as global warming and environmental pollution caused by carbon dioxide generated are occurring on a global scale.
In order to cope with such a decrease in fossil resources and the deterioration of the global environment, it is becoming more effective to produce fuels such as ethanol using plants that can be repeatedly produced as raw materials. There is a strong demand for the development of highly functional technologies.

植物を原料として燃料を製造する技術の代表例の1つとして、植物から糖を製造し、それにより得られた糖から燃料などとして有用なエタノールを製造する技術が知られている。その際に、糖を得るための原料植物としては、サトウキビのような糖を高濃度で含む植物やトウモロコシ、サツマイモなどのような糖化の容易な澱粉質を多く含む植物よりなる澱粉系植物材料が従来一般に使用されている。一方、リグニンなどの難分解性成分を含むリグノセルロース系植物材料(木質系植物材料および草本系植物材料)はあまり使用されていない。かかる点から、リグニンなどの難分解性成分を含むリグノセルロース系植物材料を原料とする実効性のある糖化技術の開発が求められている。   As a representative example of a technique for producing a fuel using a plant as a raw material, a technique for producing a sugar from a plant and producing ethanol useful as a fuel from the obtained sugar is known. At that time, as a raw material plant for obtaining sugar, starch-based plant material made of a plant containing a high concentration of sugar such as sugar cane or a plant containing a lot of easily saccharified starch such as corn and sweet potato. Conventionally used in general. On the other hand, lignocellulosic plant materials (woody plant materials and herbaceous plant materials) containing a hardly decomposable component such as lignin are not used much. In view of this, development of an effective saccharification technique using a lignocellulosic plant material containing a hardly decomposable component such as lignin as a raw material is required.

リグノセルロース系材料から糖を製造する技術は、一般に(1)リグノセルロース系植物材料に濃硫酸、希硫酸などの酸を加えてセルロースを直接糖にする酸糖化法、(2)リグノセルロース系植物材料に前処理を施してリグニンなどの難分解性成分からなる植物の細胞壁や細胞間層の分解、損傷を生じさせた後に、セルラーゼのような糖化酵素を加えてセルロースを加水分解して糖にする酵素糖化方法の2つに大別される。   The technology for producing sugar from lignocellulosic materials is generally as follows: (1) acid saccharification method in which an acid such as concentrated sulfuric acid or dilute sulfuric acid is added to lignocellulosic plant material to make cellulose directly into sugar; (2) lignocellulosic plant After pre-treating the material to cause degradation and damage of plant cell walls and intercellular layers made of refractory components such as lignin, saccharification enzymes such as cellulase are added to hydrolyze cellulose into sugar. There are two types of enzymatic saccharification methods.

上記(2)の酵素糖化方法では、その前処理方法によって、更に、(2a)リグノセルロース系植物材料を粉砕、蒸煮(蒸煮爆砕、蒸煮、熱水分解・加圧熱水処理など)、エネルギー線(電子線、γ線、マイクロウエーブ)の照射などの物理的方法で処理して植物の細胞壁に分解、損傷を生じさせる物理的前処理を行う酵素糖化法、(2b)リグノセルロース系植物材料を酸(硫酸、亜硫酸、リン酸)、アルカリ(カセイソーダ、アンモニアなど)などを用いて化学的に分解、損傷を生じさせる化学的前処理を行う酵素糖化法、および(2c)リグノセルロース系植物材料をリグニン分解菌を用いて生物的前処理を行う酵素糖化法に分類される(非特許文献1を参照)。   In the enzymatic saccharification method of (2) above, the (2a) lignocellulosic plant material is further pulverized, steamed (steamed, crushed, steamed, hydrothermal decomposition / pressurized hot water treatment, etc.), energy rays. (2b) lignocellulosic plant material, which is treated by a physical method such as irradiation with (electron beam, γ-ray, microwave) to perform physical pretreatment to decompose and damage the cell wall of the plant. An enzymatic saccharification method that chemically decomposes and causes damage using acids (sulfuric acid, sulfurous acid, phosphoric acid), alkalis (caustic soda, ammonia, etc.), and (2c) lignocellulosic plant material It is classified as an enzymatic saccharification method in which a biological pretreatment is performed using a lignin-degrading bacterium (see Non-Patent Document 1).

上記した方法のうち、上記(1)の酸糖化法および上記(2b)の化学的前処理を行う酵素糖化法は、いずれも、リグノセルロース系植物材料の糖化または前処理に当たって、酸、アルカリなどの化学薬品を用いるため、それらの薬品に耐え得る設備を使用する必要があることから設備費が高くなるという問題がある。しかも、糖化または前処理に用いた酸やアルカリの中和処理とそれによって発生する大量の中和廃棄物(例えば硫酸カルシウムなど)の処理、或いは前処理に用いた溶媒の除去を行う必要があるため、手間やコストがかかり、しかも地球環境の汚染の問題がある。   Among the above-mentioned methods, the acid saccharification method (1) and the enzymatic saccharification method (2b) that perform the chemical pretreatment are both saccharification or pretreatment of lignocellulosic plant material, such as acid and alkali. Therefore, there is a problem that the equipment cost increases because it is necessary to use equipment that can withstand such chemicals. Moreover, it is necessary to neutralize the acid or alkali used for saccharification or pretreatment and to treat a large amount of neutralized waste (for example, calcium sulfate) generated thereby, or to remove the solvent used for the pretreatment. Therefore, it takes time and cost, and there is a problem of pollution of the global environment.

また、上記(2c)のリグニン分解菌を用いて生物的前処理を行う酵素糖化法は、リグニンを分解するための特別の菌を大量に使用する必要があるためコストがかかり、しかも菌によるリグニンの分解には時間がかかるため、リグノセルロース系植物材料の分解−糖化に長期間を要し、効率よく糖化を行うことができないという問題がある。   In addition, the enzymatic saccharification method in which biological pretreatment is performed using the lignin-degrading bacterium described in (2c) requires a large amount of a special bacterium for degrading lignin, and is costly. Since it takes time to decompose the lignocellulosic plant material, there is a problem that it takes a long time to decompose and saccharify the lignocellulosic plant material, and the saccharification cannot be performed efficiently.

上記(2a)の物理的前処理を行う酵素糖化法の場合は、糖化または前処理に酸、アルカリなどの化学薬品を用いないために、安全性に優れ、地球環境の汚染の問題が少なく、また処理に用いた化学薬品の後処理やそれにより生じた廃棄物の処理などの問題がない。しかしながら、上記(2a)の物理的前処理を行う酵素糖化法のうち、物理的前処理として蒸煮(蒸煮爆砕、蒸煮、熱水分解・加圧熱水処理など)、またはエネルギー線照射を行うものでは、蒸煮のための高温・高圧装置や、電子線、γ線、マイクロウエーブなどのエネルギー線の照射装置などの高価な装置が必要なため、設備費が高くなり、しかも前処理工程の管理を厳密に行う必要がある。   In the case of the enzymatic saccharification method in which the physical pretreatment of (2a) is performed, chemicals such as acid and alkali are not used for saccharification or pretreatment, so that the safety is excellent and there is little problem of pollution of the global environment. In addition, there are no problems such as post-treatment of chemicals used in the treatment and treatment of waste generated thereby. However, among the enzymatic saccharification methods in which the physical pretreatment of (2a) is performed, steaming (steaming explosion, steaming, hydrothermal decomposition, pressurized hot water treatment, etc.) or energy ray irradiation is performed as the physical pretreatment. However, it requires expensive equipment such as high-temperature and high-pressure equipment for steaming and energy beam irradiation equipment such as electron beams, γ-rays, and microwaves, which increases the equipment cost and manages the pretreatment process. It must be done strictly.

それに対して、上記(2a)の物理的前処理を行う酵素糖化法のうち、リグノセルロース系植物材料を粉砕により前処理した後に糖化酵素で処理する方法は、前処理に酸、アルカリなどの特別の化学薬品を使用する必要がないばかりでなく、高価で管理を厳密に行う必要のある蒸煮装置(高温・高圧装置)やエネルギー線照射装置を使用する必要がなく、従来汎用の粉砕装置のうちから適当な粉砕装置を選択使用して粉砕するだけで、植物の細胞を形成するリグニンを分解、損傷させて、糖化酵素によるセルロースの加水分解を受け易くできることから、簡便で、地球環境の汚染が少なく、しかも設備費を低くでき、望ましい方法である。   On the other hand, among the enzymatic saccharification methods in which the physical pretreatment of the above (2a) is performed, the method of pretreating lignocellulosic plant material by pulverization and then treating with saccharifying enzyme is a special treatment such as acid or alkali. It is not necessary to use chemicals, and it is not necessary to use a steaming device (high temperature / high pressure device) or energy beam irradiation device that is expensive and requires strict management. By simply selecting and pulverizing from an appropriate pulverizer, the lignin that forms plant cells can be decomposed and damaged, and the cellulose can be easily hydrolyzed by saccharifying enzymes. It is a desirable method because it requires less equipment costs.

そこで、本発明者らは、上記(2a)の物理的前処理を行う酵素糖化法のうち、リグノセルロース系植物材料を粉砕により前処理した後に糖化酵素で処理する方法について検討を行ったところ、この方法を実用価値のあるものにするためには、リグノセルロース系植物材料の糖化率をより高くする必要があることが判明した。   Therefore, the present inventors examined a method of treating a lignocellulosic plant material by pulverization and then treating with a saccharifying enzyme among the enzymatic saccharification methods in which the physical pretreatment of (2a) is performed, It has been found that in order to make this method practical, it is necessary to increase the saccharification rate of the lignocellulosic plant material.

「バイオエネルギー技術と応用展開」、2003年10月31日発行、シーエムシー出版発行、p.165−171“Bio-energy technology and application development”, published on October 31, 2003, issued by CMC Publishing, p. 165-171

本発明の目的は、難分解性のリグニンを含有するリグノセルロース系植物材料を粉砕して粉末化し、それにより得られるリグノセルロース系植物材料粉末を糖化酵素で処理して糖を製造する糖化方法において、簡単な操作で、酵素の使用量の低減、酵素による処理時間の短縮および処理温度の低下を図りながら、従来よりも糖をより高い収率で得ることのできる方法を提供することである。
さらに、本発明の目的は、前記した糖化方法に採用したときに、糖の生成率を高めることのできる、リグノセルロース系植物材料の粉砕方法を提供することである。
An object of the present invention is to provide a saccharification method in which lignocellulosic plant material containing a hardly degradable lignin is pulverized and powdered, and the lignocellulosic plant material powder obtained thereby is treated with a saccharifying enzyme to produce sugar. An object of the present invention is to provide a method capable of obtaining a saccharide in a higher yield than conventional methods while reducing the amount of enzyme used, shortening the treatment time with the enzyme, and lowering the treatment temperature with a simple operation.
Furthermore, the objective of this invention is providing the grinding | pulverization method of a lignocellulosic plant material which can raise the production rate of saccharide | sugar when it employ | adopts in the above-mentioned saccharification method.

本発明者らは、上記の目的を達成すべく検討を重ねてきた。その結果、リグノセルロース系植物材料を粉砕して粉末化するに当たって、小麦フスマおよび末粉から選ばれる少なくとも1種の成分を添加して粉砕処理を行うと、リグニンから主として形成されている植物材料の細胞壁の破壊および損傷が促進され、該粉砕処理により得られたリグノセルロース系植物材料粉末を糖化酵素で処理したときに、酵素の使用量の低減、酵素による処理時間の短縮および処理温度の低下を図りながら、糖を高い収率で得ることができることを見出した。
また、本発明者らは、小麦フスマおよび末粉から選ばれる少なくとも1種の成分を添加してリグノセルロース系植物材料を粉砕して粉末化する前記処理の際に、小麦フスマおよび末粉から選ばれる少なくとも1種の成分と共に、界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分を更に添加して粉砕処理を行うと、リグニンから主として形成されている植物材料の細胞壁の破壊および損傷が一層促進され、該粉砕処理により得られたリグノセルロース系植物材料粉末を糖化酵素で処理したときに、酵素の使用量の低減、酵素による処理時間の短縮および処理温度の低下を図りながら、糖を一層高い収率で得ることができることを見出した。
The present inventors have repeatedly studied to achieve the above object. As a result, when pulverizing and pulverizing lignocellulosic plant material, when at least one component selected from wheat bran and powder is added and pulverized, plant material mainly formed from lignin is obtained. When the lignocellulosic plant material powder obtained by pulverization is treated with a saccharifying enzyme, the amount of the enzyme used is reduced, the treatment time with the enzyme is shortened, and the treatment temperature is lowered. It was found that sugar can be obtained in high yield.
Further, the inventors selected at least one component selected from wheat bran and powder and pulverized lignocellulosic plant material into powder to select from wheat bran and powder. When at least one component selected from a surfactant and a manganese salt is further added together with at least one component selected from the above, the pulverization treatment further damages and damages the cell wall of the plant material mainly formed from lignin. When the lignocellulosic plant material powder that has been promoted and obtained by the pulverization treatment is treated with a saccharifying enzyme, the sugar is further reduced while reducing the amount of enzyme used, shortening the treatment time with the enzyme, and lowering the treatment temperature. It has been found that a high yield can be obtained.

さらに、本発明者らは、リグノセルロース系植物材料を粉砕して粉末化し、それにより得られるリグノセルロース系植物材料粉末を糖化酵素で処理して糖を製造するに当たって、リグノセルロース系植物材料粉末の糖化酵素による処理を小麦フスマおよび末粉から選ばれる少なくとも1種の成分を添加して行うと、酵素の使用量の低減、酵素による処理時間の短縮および処理温度の低下を図りながら、糖を高い収率で得ることができることを見出した。
また、本発明者らは、リグノセルロース系植物材料粉末の糖化酵素による処理を、小麦フスマおよび末粉から選ばれる少なくとも1種の成分と共に界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分を更に添加して行うと、酵素の使用量の低減、酵素による処理時間の短縮および処理温度の低下を図りながら、糖を一層高い収率で得ることができることを見出した。
Furthermore, the present inventors pulverized lignocellulosic plant material, pulverized, and processed lignocellulosic plant material powder thus obtained with a saccharifying enzyme to produce sugar. When the saccharifying enzyme treatment is performed with at least one component selected from wheat bran and powder, the amount of the enzyme used is reduced, the treatment time with the enzyme is shortened, and the treatment temperature is lowered while the sugar is increased. It was found that it can be obtained in a yield.
In addition, the present inventors treated at least one component selected from a surfactant and a manganese salt together with at least one component selected from wheat bran and powder from the treatment of lignocellulosic plant material powder with a saccharifying enzyme. It was also found that when added, sugar can be obtained in a higher yield while reducing the amount of enzyme used, shortening the treatment time with the enzyme, and lowering the treatment temperature.

更に、本発明者らは、リグノセルロース系植物材料の粉砕処理および/またはリグノセルロース系植物材料粉末の糖化酵素による処理を、粉砕前のリグノセルロース系植物材料またはリグノセルロース系植物材料粉末100質量部に対して、小麦フスマおよび末粉から選ばれる少なくとも1種の成分を0.1〜10質量部の割合で添加して行うとリグノセルロース系植物材料の糖化が良好に行われることを見出した。
また、本発明者らは、前記した小麦フスマおよび/または末粉と共に界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分を更に添加する場合は、界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分の添加量を、リグノセルロース系植物材料粉末100質量部に対して0.1〜1質量部にすると、リグノセルロース系植物材料の糖化が良好に行われることを見出し、それらの知見に基づいて本発明を完成した。
Furthermore, the present inventors have performed 100 parts by mass of lignocellulosic plant material or lignocellulosic plant material powder before pulverization by pulverizing the lignocellulosic plant material and / or treating the lignocellulosic plant material powder with a saccharifying enzyme. On the other hand, it has been found that when at least one component selected from wheat bran and powder is added at a ratio of 0.1 to 10 parts by mass, saccharification of the lignocellulosic plant material is performed well.
In addition, when the inventors further add at least one component selected from a surfactant and a manganese salt together with the wheat bran and / or powder, at least one selected from a surfactant and a manganese salt is used. When the amount of seed component added is 0.1 to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of lignocellulosic plant material powder, the saccharification of the lignocellulosic plant material is found to be carried out satisfactorily. Based on this, the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、
(1) リグノセルロース系植物材料を粉砕処理して粉末化し、それにより得られるリグノセルロース系植物材料粉末を糖化酵素で処理して糖を製造するリグノセルロース系植物材料の糖化方法であって、リグノセルロース系植物材料の粉砕処理およびリグノセルロース系植物材料粉末の糖化酵素による処理のいずれか一方または両方の処理を、小麦フスマおよび末粉から選ばれる少なくとも1種の成分を添加して行うことを特徴とするリグノセルロース系植物材料の糖化方法;および、
(2) リグノセルロース系植物材料の粉砕処理およびリグノセルロース系植物材料粉末の糖化酵素による処理のいずれか一方または両方の処理を、界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分を更に添加して行う前記(1)の糖化方法;
である。
That is, the present invention
(1) A method for saccharification of a lignocellulosic plant material, wherein the lignocellulosic plant material is pulverized by pulverization, and the lignocellulosic plant material powder obtained thereby is treated with a saccharifying enzyme to produce sugar. One or both of pulverization treatment of cellulosic plant material and treatment of lignocellulosic plant material powder with saccharifying enzyme are performed by adding at least one component selected from wheat bran and powder. A process for saccharification of lignocellulosic plant material; and
(2) At least one component selected from a surfactant and a manganese salt is further added to the pulverization treatment of lignocellulosic plant material and / or the treatment of lignocellulose plant material powder with a saccharifying enzyme The saccharification method of (1) above,
It is.

そして、本発明は、
(3) 粉砕前のリグノセルロース系植物材料または粉末化されたリグノセルロース系植物材料粉末100質量部に対して、小麦フスマおよび末粉から選ばれる少なくとも1種の成分を0.1〜10質量部の割合で添加する前記(1)または(2)の糖化方法;及び、
(4) 粉砕前のリグノセルロース系植物材料または粉末化されたリグノセルロース系植物材料粉末100質量部に対して、界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分を0.1〜1質量部の割合で添加する前記(2)または(3)の糖化方法;
である。
And this invention,
(3) 0.1 to 10 parts by mass of at least one component selected from wheat bran and powder with respect to 100 parts by mass of lignocellulosic plant material before pulverization or powdered lignocellulosic plant material powder The saccharification method of (1) or (2), which is added at a ratio of:
(4) 0.1 to 1 mass of at least one component selected from a surfactant and a manganese salt with respect to 100 parts by mass of lignocellulosic plant material before pulverization or powdered lignocellulose plant material powder The saccharification method according to (2) or (3), which is added at a ratio of parts;
It is.

さらに、本発明は、
(5) リグノセルロース系植物材料に小麦フスマおよび末粉から選ばれる少なくとも1種の成分を添加して、リグノセルロース系植物材料を粉砕することを特徴とするリグノセルロース系植物材料の粉砕方法;および、
(6) 界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分を更に添加して、リグノセルロース系植物材料を粉砕する前記(5)の粉砕方法;
である。
そして、本発明は、
(7) リグノセルロース系植物材料100質量部に対して、小麦フスマおよび末粉から選ばれる少なくとも1種の成分を0.1〜10質量部の割合で添加する前記(5)または(6)の粉砕方法;および、
(8) リグノセルロース系植物材料100質量部に対して、界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分を0.1〜1質量部の割合で添加する前記(6)または(7)の粉砕方法;
である。
Furthermore, the present invention provides
(5) A method for pulverizing lignocellulosic plant material, comprising adding at least one component selected from wheat bran and powder to the lignocellulosic plant material to pulverize the lignocellulosic plant material; and ,
(6) The pulverization method according to (5), wherein at least one component selected from a surfactant and a manganese salt is further added to pulverize the lignocellulosic plant material;
It is.
And this invention,
(7) The said (5) or (6) which adds at least 1 sort (s) of component chosen from wheat bran and a powder with respect to 100 mass parts of lignocellulosic plant materials in the ratio of 0.1-10 mass parts. Grinding method; and
(8) Said (6) or (7) which adds at least 1 sort (s) of component chosen from surfactant and manganese salt with respect to 100 mass parts of lignocellulosic plant material in the ratio of 0.1-1 mass part. Crushing method of
It is.

本発明による場合は、リグノセルロース系植物材料を粉砕という機械的方法で前処理した後に糖化酵素で処理して糖化するので、酸、アルカリなどの化学薬品を使用してリグノセルロース系植物材料を前処理した後に糖化酵素で糖化する方法におけるような前処理に用いた化学薬品の中和処理や除去処理、化学薬品の中和処理によって生じた中和廃棄物の処理やそれによる環境汚染の問題がなく、またリグノセルロース系植物材料を蒸煮装置(高温・高圧装置)やエネルギー線照射装置を使用して前処理した後に糖化酵素で処理して糖化する方法におけるような高価な前処理装置の設置や、厳密な工程管理の必要がなく、従来汎用の粉砕装置のうちから適当な粉砕装置を選択使用して粉砕するだけで、植物の細胞を形成するリグニンを円滑に分解(破壊)、損傷させることができる。
そして、当該粉砕処理により得られたリグノセルロース系植物材料粉末を用いて糖化酵素で処理することにより、糖を高い収率で円滑に得ることができる。
In the case of the present invention, the lignocellulosic plant material is pretreated by a mechanical method called pulverization and then saccharified by treatment with a saccharifying enzyme. There are problems of neutralization and removal treatment of chemicals used in pretreatment, treatment of neutralization waste generated by chemical neutralization treatment, and environmental pollution caused by it, as in the method of saccharification with saccharifying enzymes after treatment. In addition, the pretreatment of lignocellulosic plant material using a steaming device (high temperature / high pressure device) or energy beam irradiation device, followed by treatment with a saccharifying enzyme and saccharification, can be used, No need for strict process control, just select and use the appropriate pulverizer among conventional pulverizers, and smooth the lignin that forms plant cells Solution (destruction) can be damaged.
And by processing with a saccharification enzyme using the lignocellulose plant material powder obtained by the said grinding | pulverization process, saccharide | sugar can be obtained smoothly with a high yield.

更に、本発明による場合は、リグノセルロース系植物材料を粉砕して粉末化し、それにより得られるリグノセルロース系植物材料粉末を糖化酵素で処理して糖を製造するに当たって、リグノセルロース系植物材料の粉砕処理およびリグノセルロース系植物材料粉末の糖化酵素による処理の少なくとも一方を、入手の容易な、小麦フスマおよび末粉から選ばれる少なくとも1種の成分を添加して行うことによって、リグニンから主として形成されている植物材料の細胞壁の破壊(分解)および損傷が促進され、該粉砕処理により得られたリグノセルロース系植物材料粉末を糖化酵素で処理したときに、酵素の使用量の低減、酵素による処理時間の短縮および処理温度の低下を図りながら、従来よりも糖を高い収率で得ることができる。
本発明において、リグノセルロース系植物材料の粉砕処理およびリグノセルロース系植物材料粉末の糖化酵素による処理の少なくとも一方を、小麦フスマおよび末粉から選ばれる少なくとも1種の成分と共に、界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分を更に添加して行った場合には、従来よりも糖を一層高い収率で得ることができる。
本発明のリグノセルロース系植物材料の粉砕方法による場合は、糖化酵素による糖化処理に有効に使用し得るリグノセルロース系植物材料粉末を簡単な操作で円滑に製造することができる。また、本発明の粉砕方法により得られるリグノセルロース系植物材料粉末は、糖化酵素による糖化処理だけでなく、リグノセルロース系植物材料を原料とするその他の物質の製造などにも有用である。
Further, in the case of the present invention, the lignocellulosic plant material is pulverized and pulverized, and the lignocellulosic plant material powder thus obtained is treated with a saccharifying enzyme to produce sugar. At least one of the treatment and the treatment with lignocellulosic plant material powder by saccharification enzyme is mainly formed from lignin by adding at least one component selected from wheat bran and powder, which are readily available. When the lignocellulosic plant material powder obtained by the pulverization treatment is treated with a saccharifying enzyme, the amount of the enzyme used is reduced and the treatment time of the enzyme is reduced. Sugar can be obtained in a higher yield than before, while shortening and lowering the treatment temperature.
In the present invention, at least one of pulverization treatment of lignocellulosic plant material and treatment of lignocellulosic plant material powder with a saccharifying enzyme, together with at least one component selected from wheat bran and powder, surfactant and manganese salt When at least one component selected from the above is further added, a sugar can be obtained in a higher yield than before.
In the case of the method for pulverizing lignocellulosic plant material of the present invention, lignocellulosic plant material powder that can be effectively used for saccharification treatment with a saccharifying enzyme can be produced smoothly by a simple operation. The lignocellulose plant material powder obtained by the pulverization method of the present invention is useful not only for saccharification treatment with a saccharifying enzyme but also for producing other substances using lignocellulose plant material as a raw material.

以下に本発明について詳細に説明する。
本発明で用いるリグノセルロース系植物材料は、リグニンおよびセルロースを主体成分とする植物材料であればいずれでもよい。
本発明で用いるリグノセルロース系植物材料としては、例えば、木質系材料(木の幹、枝、根、木の葉など)、草本系材料(稲、麦、トウモロコシ、サトウキビ、豆類などの作物や雑草の茎や葉、刈草など)を挙げることができ、これらの1種または2種以上を用いることができる。
The present invention is described in detail below.
The lignocellulosic plant material used in the present invention may be any plant material mainly composed of lignin and cellulose.
Examples of the lignocellulosic plant material used in the present invention include woody materials (tree trunks, branches, roots, leaves, etc.), herbaceous materials (rice, wheat, corn, sugarcane, beans, etc.) and weed stalks. And one or more of these can be used.

リグノセルロース系植物材料は、粉砕が円滑に行われるようにするために、乾燥状態またはそれに近い状態で用いるのがよく、一般的には水分含量20質量%以下の状態で粉砕処理に供することが好ましい。また、リグノセルロース系植物材料は、粉砕を容易にするために、予め5cm以下、更には2cm以下、特に1cmm以下の寸法のチップなどにしておくことが好ましい。   The lignocellulosic plant material is preferably used in a dry state or a state close thereto so that the pulverization can be carried out smoothly. Generally, the lignocellulosic plant material can be subjected to a pulverization treatment with a water content of 20% by mass or less. preferable. The lignocellulosic plant material is preferably preliminarily formed into chips having a size of 5 cm or less, more preferably 2 cm or less, and particularly 1 cmm or less in order to facilitate pulverization.

リグノセルロース系植物材料は、通常、植物を構成する細胞壁や細胞間層にリグニンを多量に含み、リグニンを多く含む細胞壁の内側にセルロースの多い層が存在する。植物細胞の細胞壁や細胞間層に多量に含まれるリグニンは難分解性であり、リグノセルロース系植物材料をそのまま糖化酵素で処理しても細胞壁内のセルロースにまで糖化酵素が到達しにくく、糖への分解が行われにくい。
本発明では、リグノセルロース系植物材料を粉砕処理することで、リグニンを多量に含む細胞壁や細胞間層に破壊、分解、損傷などを生じさせて、細胞壁に穴をあけたり、細胞壁内のセルロース層を露出させることにより、次の糖化酵素による糖化処理が行われ易くする。
Lignocellulosic plant materials usually contain a large amount of lignin in the cell walls and intercellular layers constituting the plant, and a cellulose-rich layer exists inside the cell wall containing a large amount of lignin. Lignin contained in large amounts in the cell walls and intercellular layers of plant cells is hardly degradable, and even if lignocellulosic plant material is treated with saccharifying enzymes as they are, it is difficult for saccharifying enzymes to reach the cellulose in the cell walls. Is difficult to disassemble.
In the present invention, by pulverizing lignocellulosic plant material, cell walls and intercellular layers containing a large amount of lignin are destroyed, decomposed, damaged, etc., and holes are made in the cell wall, or the cellulose layer in the cell wall As a result, the saccharification treatment by the next saccharifying enzyme is facilitated.

リグノセルロース系植物材料の粉砕に当たっては、リグノセルロース系植物材料を粉末状に粉砕し得る粉砕方法および粉砕装置のいずれもが採用できるが、剪断応力を伴う粉砕方法および粉砕装置が、リグノセルロース系植物材料の細胞壁や細胞間層の破壊、分解、損傷などを効果的に行うことができるので好ましく採用される。リグノセルロース系植物材料の粉砕に好適に用いる粉砕装置としては、例えば、ボールミルなどを挙げることができる。   In pulverization of lignocellulosic plant material, any of a pulverization method and a pulverizer capable of pulverizing lignocellulosic plant material can be adopted. It is preferably employed because it can effectively destroy, decompose, damage, etc. the cell walls and intercellular layers of the material. Examples of the pulverizing apparatus suitably used for pulverizing lignocellulosic plant material include a ball mill.

リグノセルロース系植物材料の粉砕は、粉砕によって、平均粒径が500μm以下、更には200μm以下、特に100μm以下の粉末が得られるようにして行うことが好ましい。粉砕後のリグノセルロース系植物材料粉末の平均粒径が大きすぎると、リグノセルロース系植物材料の細胞壁や細胞間層の破壊、分解、損傷などが不十分で、次の糖化酵素による処理が十分に行われにくくなる。粉砕後のリグノセルロース系植物材料粉末の平均粒径の下限値は特に制限されないが、あまり小さすぎると、粉砕に長い時間や高いコストを要するため、平均粒径が10μm以上であることが好ましい。
本発明の方法によって粉砕処理されたリグノセルロース系植物材料粉末は、糖化酵素による糖化方法に有効に使用することができる。また、粉砕処理により得られるリグノセルロース系植物材料粉末は、糖化酵素による糖化以外にも、リグノセルロース系植物材料を原料に用いて各種化合物や製品を製造する他の用途(例えばメタン、アセトン、エタノールやブタノールなどのアルコール類、乳酸などの有機酸などの製造)にも用いることができる。
The lignocellulosic plant material is preferably pulverized so as to obtain a powder having an average particle size of 500 μm or less, more preferably 200 μm or less, and particularly 100 μm or less. If the average particle size of the lignocellulosic plant material powder after pulverization is too large, the cell walls and intercellular layers of the lignocellulosic plant material are not sufficiently destroyed, decomposed, or damaged, and the treatment with the next saccharifying enzyme is sufficient. It becomes difficult to be done. The lower limit value of the average particle size of the lignocellulosic plant material powder after pulverization is not particularly limited, but if it is too small, the pulverization requires a long time and high cost, so the average particle size is preferably 10 μm or more.
The lignocellulosic plant material powder pulverized by the method of the present invention can be effectively used in a saccharification method using a saccharification enzyme. In addition to saccharification with saccharifying enzymes, lignocellulosic plant material powders obtained by pulverization can be used for other applications for producing various compounds and products using lignocellulosic plant materials as raw materials (for example, methane, acetone, ethanol). And alcohols such as butanol, and organic acids such as lactic acid).

本発明は、以下の(I)〜(XII)などの種々の態様を包含する。
(I)小麦フスマおよび末粉から選ばれる少なくとも1種の成分(以下これを「小麦フスマ等」と略記することがある)を添加してリグノセルロース系植物材料の粉砕処理を行った後に、それにより得られるリグノセルロース系植物材料粉末を糖化酵素で処理して糖を製造する糖化方法。
(II)リグノセルロース系植物材料を粉砕した後に、それにより得られるリグノセルロース系植物材料粉末に小麦フスマ等を添加して糖化酵素で処理して糖を製造する糖化方法。
(III)小麦フスマ等の一部を添加してリグノセルロース系植物材料の粉砕処理を行った後に、それにより得られるリグノセルロース系植物材料粉末に小麦フスマ等の残部を添加して糖化酵素で処理して糖を製造する糖化方法。
The present invention includes various embodiments such as the following (I) to (XII).
(I) After at least one component selected from wheat bran and powder (hereinafter sometimes abbreviated as “wheat bran etc.”) is added to the lignocellulosic plant material, The saccharification method which manufactures saccharide | sugar by processing the lignocellulose plant material powder obtained by this with a saccharification enzyme.
(II) A saccharification method in which lignocellulosic plant material is ground and then wheat bran or the like is added to the resulting lignocellulosic plant material powder and treated with a saccharifying enzyme to produce sugar.
(III) After adding a part of wheat bran and crushing lignocellulosic plant material, add the rest of wheat bran to the resulting lignocellulosic plant material powder and treating with saccharifying enzyme Saccharification method for producing sugar.

(IV)小麦フスマ等と、界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分を添加してリグノセルロース系植物材料の粉砕処理を行った後に、それにより得られるリグノセルロース系植物材料粉末を糖化酵素で処理して糖を製造する糖化方法。
(V)小麦フスマ等を添加してリグノセルロース系植物材料の粉砕処理を行った後に、それにより得られるリグノセルロース系植物材料粉末に界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分を添加して糖化酵素で処理して糖化する方法。
(VI)リグノセルロース系植物材料を粉砕した後に、それにより得られるリグノセルロース系植物材料粉末に小麦フスマ等と、界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分を添加して糖化酵素で処理して糖を製造する糖化方法。
(VII)界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分を添加してリグノセルロース系植物材料の粉砕処理を行い、それにより得られるリグノセルロース系植物材料粉末に小麦フスマ等を添加して糖化酵素で処理して糖を製造する糖化方法。
(IV) After adding a wheat bran and at least one component selected from a surfactant and a manganese salt to pulverize the lignocellulosic plant material, the lignocellulosic plant material powder obtained thereby is obtained. A saccharification method in which sugar is produced by treatment with a saccharifying enzyme.
(V) After adding wheat bran or the like and grinding the lignocellulosic plant material, add at least one component selected from surfactants and manganese salts to the lignocellulosic plant material powder obtained thereby. And then saccharifying by treating with a saccharifying enzyme.
(VI) After pulverizing lignocellulosic plant material, to the lignocellulosic plant material powder obtained by adding wheat bran, etc., at least one component selected from surfactants and manganese salts, A saccharification method for producing sugar by treatment.
(VII) Adding at least one component selected from a surfactant and a manganese salt to pulverize the lignocellulosic plant material, and adding wheat bran or the like to the resulting lignocellulosic plant material powder A saccharification method in which sugar is produced by treatment with a saccharifying enzyme.

(VIII)小麦フスマ等の一部を添加してリグノセルロース系植物材料の粉砕処理を行った後に、それにより得られるリグノセルロース系植物材料粉末に小麦フスマ等の残部と界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分を添加して糖化酵素で処理して糖を製造する糖化方法。
(IX)界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分の一部を添加してリグノセルロース系植物材料の粉砕処理を行った後に、それにより得られるリグノセルロース系植物材料粉末に小麦フスマ等と、界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分の残部を添加して糖化酵素で処理して糖を製造する糖化方法。
(X)小麦フスマ等の一部と界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分の一部を添加してリグノセルロース系植物材料の粉砕処理を行った後に、それにより得られるリグノセルロース系植物材料粉末に小麦フスマ等の残部と界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分の残部を添加して糖化酵素で処理して糖を製造する糖化方法。
(VIII) After adding a part of wheat bran and pulverizing the lignocellulosic plant material, the lignocellulosic plant material powder obtained from the remainder of the wheat bran and the surfactant and manganese salt A saccharification method in which at least one selected component is added and treated with a saccharifying enzyme to produce sugar.
(IX) After adding a part of at least one component selected from a surfactant and a manganese salt to pulverize the lignocellulosic plant material, wheat liquor is added to the lignocellulosic plant material powder obtained thereby. And the like, and a saccharification method in which the remainder of at least one component selected from a surfactant and a manganese salt is added and treated with a saccharifying enzyme to produce sugar.
(X) Lignocellulose obtained by adding a part of wheat bran and a part of at least one component selected from a surfactant and a manganese salt to pulverize the lignocellulosic plant material. A saccharification method wherein sugar is produced by adding a remainder of wheat bran and the like and a remainder of at least one component selected from a surfactant and a manganese salt to a plant material powder and treating with a saccharifying enzyme.

(XI)小麦フスマ等を添加してリグノセルロース系植物材料の粉砕処理を行う方法。
(XII)小麦フスマ等と、界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分を添加してリグノセルロース系植物材料の粉砕処理を行う方法。
(XI) A method of pulverizing lignocellulosic plant material by adding wheat bran or the like.
(XII) A method of pulverizing lignocellulosic plant material by adding wheat bran or the like and at least one component selected from surfactants and manganese salts.

上記した種々の態様のうちでも、リグノセルロース系植物材料の粉砕処理時に小麦フスマ等を少なくとも添加する上記した(I)、(III)、(IV)、(V)、(VII)、(X)、(XI)および(XII)の方法、そのうちでも(IV)および(V)の方法が、リグノセルロース系植物材料における難分解性のリグニンなどの破壊、分解、損傷などがより促進されて、粉砕により得られるリグノセルロース系植物材料粉末を糖化酵素で処理したときに糖化率を一層高くすることができ、操作も簡単であることから好ましく採用される。   Among the various aspects described above, the above-described (I), (III), (IV), (V), (VII), and (X) are added with at least wheat bran and the like at the time of pulverizing the lignocellulosic plant material. , (XI) and (XII), among which the methods (IV) and (V) are pulverized by further promoting the destruction, decomposition, damage, etc. of persistent lignin in lignocellulosic plant materials. When lignocellulosic plant material powder obtained by the above is treated with a saccharifying enzyme, the saccharification rate can be further increased and the operation is simple, and thus it is preferably employed.

本発明では、小麦フスマおよび末粉のうちの1種類のみを使用してもよいし、両方を併用してもよい。そのうちでも、小麦フスマを使用することが、コスト、入手容易性などの点から好ましい。   In the present invention, only one of wheat bran and powder may be used, or both may be used in combination. Among them, it is preferable to use wheat bran from the viewpoints of cost, availability, and the like.

小麦フスマ等の添加量(小麦フスマと末粉の両方を添加する場合はその合計添加量、また粉砕処理と糖化処理の両方の処理工程で小麦フスマ等を添加する場合は両処理工程での合計添加量)は、粉砕前のリグノセルロース系植物材料または粉砕後のリグノセルロース系植物材料粉末100質量部に対して、0.1〜10質量部であることが好ましく、1〜8質量部であることがより好ましく、2〜5質量部であることが更に好ましい。
小麦フスマ等の添加量が少なすぎると、糖化率の向上効果が不十分であり、一方多すぎると、多量に添加した小麦フスマ等の糖化に糖化酵素が多く消費されてしまい、リグノセルロース系植物材料の糖化という本来の目的を損ない易くなる。
Addition amount of wheat bran, etc. (If both wheat bran and powder are added, the total addition amount, and if adding wheat bran, etc. in both the grinding and saccharification treatment steps, the sum of both treatment steps) The addition amount) is preferably 0.1 to 10 parts by mass, and 1 to 8 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the lignocellulose plant material before pulverization or the lignocellulose plant material powder after pulverization. It is more preferable, and it is still more preferable that it is 2-5 mass parts.
If the amount of wheat bran added is too small, the effect of improving the saccharification rate is insufficient. On the other hand, if the amount is too large, a large amount of saccharification enzyme is consumed for saccharification of wheat bran added in a large amount. It becomes easy to spoil the original purpose of saccharification of the material.

本発明では、糖化率がより高くなる点から、リグノセルロース系植物材料の粉砕および粉砕により得られるリグノセルロース系植物材料粉末の糖化酵素による処理のいずれか一方または両方の処理を、小麦フスマ等と共に、界面活性剤およびマンガン塩のいずれか一方または両方を添加して行うことが好ましく、界面活性剤とマンガン塩の両方を添加して行うことがより好ましい。   In the present invention, from the viewpoint that the saccharification rate becomes higher, either or both of the lignocellulosic plant material powder obtained by crushing and crushing the lignocellulosic plant material powder with the saccharifying enzyme are combined with wheat bran and the like. It is preferable to carry out by adding either one or both of a surfactant and a manganese salt, and more preferably by adding both a surfactant and a manganese salt.

その際に使用する界面活性剤としては、陰イオン系界面活性剤、陽イオン系界面活性剤および非イオン系界面活性剤のいずれもが使用できる。陰イオン系界面活性剤の例としては、高級脂肪酸アルカリ塩、アルキル硫酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルキルアリールスルホン塩、スルホコハク酸エステル塩などを挙げることができ、陽イオン系界面活性剤の例としては、高級アミンハロゲン酸塩、ハロゲン化アルキルピリジニミウム、第四級アンモニウム系界面活性剤などを挙げることができ、非イオン系界面活性剤の例としては、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸モノグリセリドなどを挙げることができ、これらの1種または2種以上を用いることができる。
そのうちでも、非イオン系界面活性剤が、他の界面活性剤と併用しやすく、電解質の影響を受けにくいなどの点から好ましく用いられ、その具体例としては、モノラウリル酸ポリオキシエチレンソルビタンなどのポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルを挙げることができる。
As the surfactant used in that case, any of an anionic surfactant, a cationic surfactant and a nonionic surfactant can be used. Examples of anionic surfactants include higher fatty acid alkali salts, alkyl sulfates, alkyl sulfonates, alkyl aryl sulfone salts, sulfosuccinic acid ester salts, etc. Examples of cationic surfactants Can include higher amine halides, alkylpyridinium halides, quaternary ammonium surfactants, and examples of nonionic surfactants include polyethylene glycol alkyl ethers, polyethylene glycol fatty acid esters. , Sorbitan fatty acid ester, fatty acid monoglyceride and the like, and one or more of these can be used.
Among them, nonionic surfactants are preferably used from the viewpoint that they are easily used in combination with other surfactants and are not easily affected by electrolytes, and specific examples thereof include polyoxyethylene sorbitan monolaurate. Mention may be made of polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters.

マンガン塩としては、無機酸のマンガン塩および有機酸のマンガン塩のいずれもが使用でき、具体例としては、硫酸マンガン、塩化マンガンなどの無機酸のマンガン塩、酢酸マンガンなどの有機酸のマンガン塩などを挙げることができ、これらの1種または2種以上を使用することができる。
そのうちでも、本発明では、硫酸マンガンが、価格、保存性などの点から好ましく用いられる。
As the manganese salt, either a manganese salt of an inorganic acid or a manganese salt of an organic acid can be used. Specific examples include manganese salts of inorganic acids such as manganese sulfate and manganese chloride, and manganese salts of organic acids such as manganese acetate. One or two or more of these can be used.
Among them, in the present invention, manganese sulfate is preferably used from the viewpoints of price and storage stability.

小麦フスマ等と共に界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分を添加する場合は、界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分の添加量(2種以上の成分を用いる場合はその合計添加量、また粉砕処理と糖化処理の両処理工程で添加する場合は両処理工程での合計添加量)は、粉砕前のリグノセルロース系植物材料または粉砕後のリグノセルロース系植物材料粉末100質量部に対して、0.1〜1質量部であることが好ましく、0.1〜0.8質量部であることがより好ましく、0.1〜0.5質量部であることが更に好ましい。
界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分の添加量が多すぎると、却って反応を妨げるため好ましくない。
When adding at least one component selected from a surfactant and a manganese salt together with wheat bran and the like, the addition amount of at least one component selected from a surfactant and a manganese salt (when using two or more components) Is the total addition amount, and when added in both the pulverization and saccharification treatment steps, the total addition amount in both treatment steps) is the lignocellulosic plant material before pulverization or the lignocellulose plant material powder after pulverization It is preferable that it is 0.1-1 mass part with respect to 100 mass parts, It is more preferable that it is 0.1-0.8 mass part, It is further that it is 0.1-0.5 mass part preferable.
An excessive amount of at least one component selected from a surfactant and a manganese salt is not preferable because the reaction is hindered.

小麦フスマ等と、界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分を、リグノセルロース系植物材料(粉砕前のリグノセルロース系植物材料および/または粉砕後のリグノセルロース系植物材料)に同時に添加する場合は、小麦フスマ等と、界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分をリグノセルロース系植物材料に別々に添加してもよいし、または前記小麦フスマ等と界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分を予め混合しておいて、その混合物をリグノセルロース系植物材料に添加してもよい。   Wheat bran and at least one component selected from surfactants and manganese salts are simultaneously added to lignocellulosic plant material (lignocellulose plant material before pulverization and / or lignocellulosic plant material after pulverization). In this case, wheat bran or the like and at least one component selected from surfactants and manganese salts may be added separately to the lignocellulosic plant material, or the wheat bran and the like, surfactant and manganese. At least one component selected from salts may be mixed in advance, and the mixture may be added to the lignocellulosic plant material.

本発明では、リグノセルロース系植物材料の粉砕に引き続いてリグノセルロース系植物材料粉砕物の糖化酵素による処理を行ってもよいし、また粉砕によりリグノセルロース系植物材料粉末を予め製造して保存しておき、そのリグノセルロース系植物材料粉末を必要時に必要な量で使用して糖化処理を行ってもよいし、またリグノセルロース系植物材料粉末を別途購入または入手し、それを用いて糖化処理を行ってもよい。   In the present invention, the pulverized lignocellulosic plant material may be treated with a saccharifying enzyme following the pulverization of the lignocellulosic plant material, or the lignocellulosic plant material powder may be produced and stored in advance by pulverization. In addition, the lignocellulosic plant material powder may be used in the required amount when necessary, and saccharification treatment may be performed, or lignocellulosic plant material powder may be purchased or obtained separately and used for saccharification treatment. May be.

リグノセルロース系植物材料粉末の糖化酵素による糖化処理は、リグノセルロース系植物材料粉末に糖化酵素を作用させて糖を製造する従来既知の糖化方法と同様にして行うことができる。
リグノセルロース系植物材料粉末の糖化処理に用いる糖化酵素としては、リグノセルロース系植物材料の糖化処理で従来から用いられているのと同様の糖化酵素を用いることができ、その代表例としてはセルラーゼ、ヘミセルラーゼなどを挙げることができ、これらの酵素の混合物が好ましく用いられる。
糖化酵素は、既に色々市販されており、具体例としては、例えば、ヤクルト薬品工業社製「オノズカ」、明治製菓社製「メイセラーゼ」などを挙げることができ、市販のものを購入して使用することができる。市販の糖化酵素は、一般にセルラーゼおよびヘミセルラーゼの両方を含んでいるものが多い。
The saccharification treatment of lignocellulosic plant material powder with a saccharifying enzyme can be carried out in the same manner as a conventionally known saccharification method in which a saccharification enzyme is allowed to act on lignocellulose plant material powder.
As the saccharification enzyme used for the saccharification treatment of the lignocellulosic plant material powder, the same saccharification enzyme conventionally used in the saccharification treatment of lignocellulose plant material can be used, and representative examples thereof include cellulase, A hemicellulase etc. can be mentioned, The mixture of these enzymes is used preferably.
Various saccharifying enzymes are already commercially available. Specific examples include, for example, “Onozuka” manufactured by Yakult Pharmaceutical Co., Ltd., “Meiselase” manufactured by Meiji Seika Co., Ltd., and commercially available products are purchased and used. be able to. Many commercially available saccharifying enzymes generally contain both cellulase and hemicellulase.

糖化酵素の使用量は、糖化処理時の処理条件、リグノセルロース系植物材料の種類、リグノセルロース系植物材料粉末の粒径、セルロース含量などに応じて異なり得るが、一般的にはリグノセルロース系植物材料粉末1gに対して、1000ユニット以下、更には10〜500ユニット、特に100〜300ユニットであることが、糖化を円滑に行う点から好ましい。
なお、本明細書におけるセルラーゼの「ユニット」とは、FPU(Filter Paper Unit)のことであり、1FPU=1μmol Glucose/minで規定される。
The amount of saccharifying enzyme used may vary depending on the treatment conditions during saccharification, the type of lignocellulosic plant material, the particle size of the lignocellulosic plant material powder, the cellulose content, etc., but in general lignocellulosic plants From 1 g of material powder, it is preferable that it is 1000 units or less, Furthermore, it is 10-500 units, especially 100-300 units from the point which performs saccharification smoothly.
In addition, the “unit” of the cellulase in this specification is FPU (Filter Paper Unit), and is defined by 1 FPU = 1 μmol Glucose / min.

糖化処理は、リグノセルロース系植物材料粉末に糖化酵素を作用させて糖を製造する際に従来から採用されている方法および条件に準じて行うことができる。
限定されるものではないが、例えば、小麦フスマ等を含有するリグノセルロース系植物材料粉末、または小麦フスマ等と界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分を含有するリグノセルロース系植物材料粉末を、糖化酵素が円滑に働くpH(通常pH4〜5)に調整した水溶液に懸濁させるか、小麦フスマ等を添加したリグノセルロース系植物材料粉末を前記のpHに調整した水溶液に懸濁させると共にその懸濁液に界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分を添加して懸濁させるか、或いはリグノセルロース系植物材料粉末と小麦フスマ等と界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分を個別に前記のpHに調整した水溶液に懸濁させ、そこに糖化酵素を前記の割合で添加して、30〜80℃の温度で、撹拌下に0.5日〜3日間程度加水分解処理を行うことにより、リグノセルロース系植物材料中に含まれていたセルロースを加水分解させて糖を生成させることができる。
リグノセルロース系植物材料粉末の前記水溶液での懸濁量は、一般に水溶液の質量に基づいて0.1〜20質量%程度、特に0.5〜15質量%程度であることが反応の円滑な進行などの点から好ましい。
The saccharification treatment can be carried out according to the methods and conditions conventionally employed when sugar is produced by allowing a saccharifying enzyme to act on lignocellulosic plant material powder.
Although it is not limited, for example, lignocellulosic plant material powder containing wheat bran or the like, or lignocellulosic plant material containing at least one component selected from wheat bran and the like, a surfactant and a manganese salt Suspend the powder in an aqueous solution adjusted to a pH at which the saccharifying enzyme works smoothly (usually pH 4-5), or suspend the lignocellulosic plant material powder added with wheat bran or the like in the aqueous solution adjusted to the above pH. At least one component selected from a surfactant and a manganese salt is added to the suspension and suspended, or selected from a lignocellulosic plant material powder, wheat bran, a surfactant, and a manganese salt. At least one component is individually suspended in an aqueous solution adjusted to the above pH, and saccharifying enzyme is added thereto at the above ratio. The sugar contained in the lignocellulose plant material is hydrolyzed to generate sugar by hydrolyzing the mixture at a temperature of 30 to 80 ° C. for about 0.5 to 3 days with stirring. Can do.
The amount of suspension of the lignocellulosic plant material powder in the aqueous solution is generally about 0.1 to 20% by mass, particularly about 0.5 to 15% by mass based on the mass of the aqueous solution, and the reaction proceeds smoothly. From the point of view, it is preferable.

上記した糖化処理によって糖を含む反応液が生成する。これにより得られる糖を含有する反応液は、そのままで又は未反応の反応残渣(固形残渣)を分離して液状のままでアルコール発酵(エタノールの製造)などの次の反応に用いてもよいし、または反応液から固形分(固形残渣)を濾過などの適当な手段で分離除去して水溶液を分取し、その水溶液を乾燥して糖を回収してもよい。回収された糖は、そのままで用いてもよいし、アルコールや他の化合物などの製造原料としても用いてもよい。
上記で得られた糖を含む反応液を用いてアルコール発酵を行う場合は、従来既知の方法と同様にして行うことができ、何ら制限されない。
また、本発明では、必要に応じて、糖化酵素による糖化処理時にアルコール発酵を同時に行うようにしてもよい。
A reaction liquid containing sugar is generated by the above-described saccharification treatment. The reaction solution containing sugar obtained in this manner may be used as it is or in a subsequent reaction such as alcoholic fermentation (production of ethanol) while leaving an unreacted reaction residue (solid residue) in a liquid state. Alternatively, the solid content (solid residue) may be separated and removed from the reaction solution by an appropriate means such as filtration to collect an aqueous solution, and the aqueous solution may be dried to recover the sugar. The recovered sugar may be used as it is, or may be used as a raw material for producing alcohol or other compounds.
When alcohol fermentation is performed using the reaction solution containing sugar obtained above, it can be performed in the same manner as a conventionally known method, and is not limited at all.
Moreover, in this invention, you may make it perform alcohol fermentation simultaneously at the time of the saccharification process by a saccharification enzyme as needed.

リグノセルロース系植物材料の粉砕処理時および/またはリグノセルロース系植物材料粉末の糖化処理時に、小麦フスマ等を添加するか、または小麦フスマ等と界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分の添加をすることによって、リグノセルロース系植物材料を糖化酵素で処理したときの糖化率が向上する理由は明確ではないが、以下のように推測される。
すなわち、小麦フスマ等に含まれる何らかの活性成分および/または界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分が、リグノセルロース系植物材料を粉砕する際にリグノセルロース系植物材料中のリグニンなどの難分解性成分に直接作用して、該難分解成分を多く含む細胞壁や細胞間層の破壊、分解、損傷、穴空きなどを促進し、また糖化反応時にも小麦フスマ等に含まれる何らかの活性成分および/または界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分が粉砕によって分解、損傷などを受けた細胞壁や細胞間層の破壊、分解、損傷などを更に促進することによって、糖化酵素が細胞壁内に存在するセルロース層に到達し易くなって、糖化率が向上するものと推測される。
At the time of pulverization treatment of lignocellulosic plant material and / or saccharification treatment of lignocellulosic plant material powder, wheat bran or the like is added, or at least one component selected from wheat bran and the like, surfactant and manganese salt The reason for improving the saccharification rate when lignocellulosic plant material is treated with a saccharifying enzyme is not clear, but is presumed as follows.
That is, at least one component selected from any active ingredient and / or surfactant and manganese salt contained in wheat bran or the like, when pulverizing lignocellulosic plant material, such as lignin in lignocellulosic plant material Any active ingredient that acts directly on the hardly decomposable component to promote the destruction, decomposition, damage, perforation, etc. of the cell wall and intercellular layer containing a large amount of the hardly decomposable component, and is also contained in wheat bran during the saccharification reaction And / or at least one component selected from a surfactant and a manganese salt further promotes destruction, decomposition, damage, etc. of cell walls and intercellular layers that have been decomposed or damaged by crushing, whereby It is presumed that the saccharification rate is improved because the cellulose layer is easily reached.

以下に実施例などにより本発明について具体的に説明するが、本発明は以下の実施例のものに限定されない。   EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples below.

《実施例1》
(1) ボールミル(FRITSH社製「P−5型」)にアルミナ製ボール(径2cm)15個を入れ、これに杉チップ(径約1cm)、小麦フスマ(日清製粉株式会社製)、界面活性剤[関東化学社製「TWEEN20」(モノラウリン酸ポリオキシエチレンソルビタンよりなる非イオン系界面活性剤)]、硫酸マンガンを下記の表1に示す量(g)で投入し、300rpmの条件下で2時間粉砕処理して粉末にした。
(2) 上記(1)で得られた粉末500mgを、Britton−Robinson緩衝液(pH4.5)50mlに懸濁し、糖化酵素(ヤクルト薬品工業株式会社製「オノズカ P−1500」)の180U(ユニット)を添加した後、40℃で45時間振とうして酵素反応を行った。
(3) 上記(2)の反応後、糖化物を含む液を濾過して分離し、固形残渣を135℃で2時間乾燥してその質量(A1)(mg)を測定した。
(4) また、杉粉末の糖化率を求めるために、上記(1)で使用したのと同じボールミルにアルミナ製ボール(径2cm)15個を入れ、そこに上記(1)で使用したのと同じ小麦フスマ5gのみを入れて、上記(1)と同じ条件で2時間粉砕し、これにより得られた小麦フスマ粉末500mgを、上記(2)で使用したのと同じ緩衝液50mlに懸濁し、上記(2)で使用したのと同じ糖化酵素の180U(ユニット)を添加した後、40℃で45時間振とうして酵素反応を行った。反応後、糖化物を含む液を濾過して分離し、固形残渣を135℃で2時間乾燥してその質量を測定した。
(5) 上記の(3)および(4)の結果に基づいて、下記の数式(1)により、杉の糖化率を求めた。
Example 1
(1) Place 15 alumina balls (diameter 2 cm) in a ball mill (FRITSH “P-5”), and add cedar chips (diameter 1 cm), wheat bran (Nisshin Flour Milling Co., Ltd.), interface Activator [“TWEEN 20” manufactured by Kanto Chemical Co., Inc. (nonionic surfactant made of polyoxyethylene sorbitan monolaurate)] and manganese sulfate were added in the amount (g) shown in Table 1 below, and under the condition of 300 rpm. The powder was pulverized for 2 hours.
(2) 500 U of the powder obtained in (1) above is suspended in 50 ml of Britton-Robinson buffer (pH 4.5), and 180 U (unit) of saccharifying enzyme (“Onozuka P-1500” manufactured by Yakult Pharmaceutical Co., Ltd.) ) Was added, and the enzyme reaction was carried out by shaking at 40 ° C. for 45 hours.
(3) After the reaction of (2) above, the liquid containing the saccharified product was separated by filtration, the solid residue was dried at 135 ° C. for 2 hours, and its mass (A 1 ) (mg) was measured.
(4) Also, in order to determine the saccharification rate of cedar powder, 15 balls made of alumina (diameter 2 cm) were put in the same ball mill used in (1) above, and used in (1) above. Only 5 g of the same wheat bran was added and pulverized for 2 hours under the same conditions as in (1) above, and 500 mg of the wheat bran powder thus obtained was suspended in 50 ml of the same buffer used in (2) above. After adding 180 U (unit) of the same saccharifying enzyme as used in (2) above, the enzyme reaction was performed by shaking at 40 ° C. for 45 hours. After the reaction, the liquid containing the saccharified product was separated by filtration, the solid residue was dried at 135 ° C. for 2 hours, and the mass was measured.
(5) Based on the results of (3) and (4) above, the saccharification rate of cedar was determined by the following mathematical formula (1).

杉の糖化率(質量%)=100−{(A1−B1)/(A0−B0)}×100 (1)
式中、
0=上記(2)の糖化処理に用いた粉末(500mg)中の杉の質量(mg)=500mg×[5g÷{(粉砕時に用いた杉チップの質量)(5g)+(小麦フスマの質量)(0g又は0.25g)+(界面活性剤と硫酸マンガンの合計質量)(0g、0.01g、0.015g又は0.025g)}]
1=上記(3)で得られた糖化処理後の固形残渣の乾燥後の質量(mg)
0=上記(2)の糖化処理に用いた粉末(500mg)中の小麦フスマの質量(mg)=500mg×[(0g又は0.25g)÷{(粉砕時に用いた杉チップの質量)(5g)+(小麦フスマの質量)(0g又は0.25g)+(界面活性剤と硫酸マンガンの合計質量)(0g、0.01g、0.015g又は0.025g)}]
1=上記(3)で得られた糖化処理後の乾燥固形残渣中に含まれる小麦フスマ由来の乾燥固形残渣の質量(mg)={上記(4)で測定された小麦フスマの糖化処理後の固形残渣の乾燥後の質量(mg)}×[(0g又は0.25g)÷{(粉砕時に用いた杉チップの質量)(5g)+(小麦フスマの質量)(0g又は0.25g)+(界面活性剤と硫酸マンガンの合計質量)(0g、0.01g、0.015g又は0.025g)}]
Cedar saccharification rate (% by mass) = 100 − {(A 1 −B 1 ) / (A 0 −B 0 )} × 100 (1)
Where
A 0 = mass of cedar in the powder (500 mg) used in the saccharification treatment of (2) above (mg) = 500 mg × [5 g ÷ {(mass of cedar chips used during pulverization) (5 g) + (wheat bran Mass) (0 g or 0.25 g) + (total mass of surfactant and manganese sulfate) (0 g, 0.01 g, 0.015 g or 0.025 g)}]
A 1 = mass (mg) after drying of the solid residue after saccharification treatment obtained in (3) above
B 0 = mass of wheat bran in the powder (500 mg) used for the saccharification treatment of (2) above (mg) = 500 mg × [(0 g or 0.25 g) ÷ {(mass of cedar chips used during grinding) ( 5 g) + (mass of wheat bran) (0 g or 0.25 g) + (total mass of surfactant and manganese sulfate) (0 g, 0.01 g, 0.015 g or 0.025 g)}]
B 1 = mass of dry solid residue derived from wheat bran contained in the dry solid residue after saccharification obtained in (3) above (mg) = {after saccharification of wheat bran measured in (4) above Mass after drying of solid residue (mg)} × [(0 g or 0.25 g) ÷ {(mass of cedar chips used during pulverization) (5 g) + (mass of wheat bran) (0 g or 0.25 g) + (Total weight of surfactant and manganese sulfate) (0 g, 0.01 g, 0.015 g or 0.025 g)}]

Figure 0004866689
Figure 0004866689

上記の表1の結果にみるように、実験番号2〜5では、小麦フスマを添加するか、または小麦フスマと界面活性剤および/または硫酸マンガンを添加して杉チップの粉砕を行い、それにより得られた粉末を用いて糖化酵素により糖化処理したことにより、杉(リグノセルロース系植物材料)の糖化率がそれぞれ35.6重量%、40.8重量%、45.6重量%および49.8質量%と高い値であった。
それに対して、実験番号1では、小麦フスマ、界面活性剤および硫酸マンガンのいずれをも添加しないで杉チップを粉砕し、それによって得られた粉末を用いてそのまま糖化酵素により糖化処理を行ったことにより、糖化率が26.5質量%と低い値であった。
As seen in the results of Table 1 above, in Experiment Nos. 2-5, wheat bran was added, or cedar chips were ground by adding wheat bran and surfactant and / or manganese sulfate, thereby By saccharifying the resulting powder with a saccharification enzyme, the saccharification rates of cedar (lignocellulose plant material) were 35.6% by weight, 40.8% by weight, 45.6% by weight and 49.8%, respectively. The value was as high as mass%.
On the other hand, in Experiment No. 1, cedar chips were crushed without adding any of wheat bran, surfactant and manganese sulfate, and saccharification treatment was carried out with the saccharification enzyme as it was using the resulting powder. Therefore, the saccharification rate was as low as 26.5% by mass.

《実施例2》
(1) ボールミル(FRITSH社製「P−5型」)にアルミナ製ボール(径2cm)15個を入れ、これに杉チップ(径約1cm)5gを投入して、300rpmの条件下で2時間粉砕処理して粉末にした。
(2) 上記(1)で得られた粉末に、小麦フスマ(日清製粉株式会社製)および界面活性剤[関東化学社製「TWEEN20」(モノラウリン酸ポリオキシエチレンソルビタンよりなる非イオン系界面活性剤)]を下記の表2に示す量で混合して混合物を調製し、それにより得られた混合物500mgを、Britton−Robinson緩衝液(pH4.5)50mlに懸濁し、糖化酵素(セルラーゼ、ヤクルト薬品工業株式会社製「オノズカ P−1500」)の180Uを添加した後、40℃で45時間振とうして酵素反応を行った。
(3) 上記(2)の反応後、糖化物を含む液を濾過して分離し、固形残渣を135℃で2時間乾燥してその質量(C1)(mg)を測定した。
(4) また、杉の糖化率を求めるために、上記(2)で使用したのと同じ小麦フスマ粉末500mgを、上記(2)で使用したのと同じ緩衝液50mlに懸濁し、上記(2)で使用したのと同じ糖化酵素の180Uを添加した後、40℃で45時間振とうして酵素反応を行った。反応後、糖化物を含む液を濾過して分離し、固形残渣を135℃で2時間乾燥してその質量を測定した。
(5) 上記の(3)および(4)の結果に基づいて、下記の数式(2)により、杉の糖化率を求めた。
Example 2
(1) Place 15 alumina balls (diameter 2 cm) in a ball mill (FRITSH "P-5 type"), and put 5 g of cedar chips (diameter 1 cm) in this, 2 hours at 300 rpm. The powder was pulverized.
(2) To the powder obtained in the above (1), wheat bran (manufactured by Nisshin Flour Milling Co., Ltd.) and a surfactant [“TWEEN20” (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) (nonionic surfactant comprising polyoxyethylene sorbitan monolaurate) Agent)] in the amount shown in Table 2 below to prepare a mixture, and 500 mg of the resulting mixture is suspended in 50 ml of Briton-Robinson buffer (pH 4.5) and saccharifying enzymes (cellulase, Yakult) 180 U of Yakuhin Kogyo Co., Ltd. “Onozuka P-1500”) was added, and the mixture was shaken at 40 ° C. for 45 hours to carry out the enzyme reaction.
(3) After the reaction of (2) above, the liquid containing the saccharified product was separated by filtration, the solid residue was dried at 135 ° C. for 2 hours, and its mass (C 1 ) (mg) was measured.
(4) In order to determine the saccharification rate of cedar, 500 mg of the same wheat bran powder used in (2) above was suspended in 50 ml of the same buffer used in (2) above, and (2 After adding 180 U of the same saccharifying enzyme used in the above, the enzyme reaction was performed by shaking at 40 ° C. for 45 hours. After the reaction, the liquid containing the saccharified product was separated by filtration, the solid residue was dried at 135 ° C. for 2 hours, and the mass was measured.
(5) Based on the results of (3) and (4) above, the saccharification rate of cedar was determined by the following mathematical formula (2).

杉の糖化率(質量%)=100−{(C1−D)/C0}×100 (2)
式中、
0=上記(2)の糖化処理に用いた杉粉末の質量(500mg)
1=上記(3)で得られた糖化処理後の固形残渣の乾燥後の質量(mg)
D =上記(3)で得られた糖化処理後の乾燥固形残渣中に含まれる小麦フスマ由来の乾燥固形残渣の質量(mg)={上記(4)で測定された小麦フスマの糖化処理後の固形残渣の乾燥後の質量(mg)}×[(0g又は0.25g)÷{糖化処理時に用いた杉粉末の質量(5g)+小麦フスマの質量(0g又は0.25g)+界面活性剤の質量(0g又は0.015g)}]
Cedar saccharification rate (% by mass) = 100 − {(C 1 −D) / C 0 } × 100 (2)
Where
C 0 = mass of cedar powder used in the saccharification treatment of (2) above (500 mg)
C 1 = mass (mg) after drying of the solid residue after saccharification obtained in (3) above
D = mass of dry solid residue derived from wheat bran contained in dry solid residue after saccharification obtained in (3) above (mg) = {after saccharification of wheat bran measured in (4) above Mass after drying solid residue (mg)} × [(0 g or 0.25 g) ÷ {mass of cedar powder used during saccharification treatment (5 g) + mass of wheat bran (0 g or 0.25 g) + surfactant Mass (0 g or 0.015 g)}]

Figure 0004866689
Figure 0004866689

上記の表2の結果にみるように、実験番号6では、杉チップを粉砕して得た杉粉末を糖化酵素で糖化する際に、小麦フスマを添加して糖化処理を行ったことにより杉の糖化率が30.3質量%であって、小麦フスマおよび界面活性剤を添加しないで杉粉末を糖化酵素により糖化処理した実験番号1(糖化率26.5質量%)に比べて糖化率が約4質量%高くなっている。
また、実験番号7では、杉チップを粉砕して得た杉粉末を糖化酵素で糖化する際に、小麦フスマと界面活性剤を添加して糖化処理を行ったことにより、杉の糖化率が40.7質量%であって、小麦フスマおよび界面活性剤を添加しないで杉粉末を糖化酵素により糖化処理した実験番号1(糖化率26.5質量%)に比べて、糖化率が約14質量%も高くなっている。
As shown in the results of Table 2 above, in Experiment No. 6, when cedar powder obtained by pulverizing cedar chips was saccharified with a saccharifying enzyme, saccharification was performed by adding wheat bran and performing saccharification treatment. The saccharification rate was 30.3% by mass, and the saccharification rate was about 10% compared to Experiment No. 1 (saccharification rate 26.5% by mass) in which cedar powder was saccharified with a saccharifying enzyme without adding wheat bran and surfactant. It is 4 mass% higher.
In Experiment No. 7, when cedar powder obtained by pulverizing cedar chips was saccharified with a saccharifying enzyme, saccharification rate of 40 cedar was obtained by adding saccharified wheat flour and a surfactant. Compared to Experiment No. 1 (saccharification rate 26.5% by mass) in which cedar powder was saccharified with saccharification enzyme without adding wheat bran and surfactant, the saccharification rate was about 14% by mass. Is also high.

《実施例3》
(1) ボールミル(FRITSH社製「P−5型」)にアルミナ製ボール(径2cm)15個を入れ、これに杉チップ(径約1cm)および小麦フスマ(日清製粉株式会社製)を下記の表3に示す量で投入し、300rpmの条件下で2時間粉砕処理して粉末にした。
(2) 上記(1)で得られた粉末の質量に対して界面活性剤[関東化学社製「TWEEN20」(モノラウリン酸ポリオキシエチレンソルビタンよりなる非イオン系界面活性剤)]を下記の表3に示すように0.3質量%(外割り)で混合し、それにより得られた混合物500mgをBritton−Robinson緩衝液(pH4.5)50mlに懸濁し、糖化酵素(セルラーゼ、ヤクルト薬品工業株式会社製「オノズカ P−1500」)の180Uを添加した後、40℃で45時間振とうして酵素反応を行った。
(3) 上記(2)の反応後、糖化物を含む液を濾過して分離し、固形残渣を135℃で2時間乾燥してその質量(A1)(mg)を測定し、上記の数式(1)によって杉の糖化率を求めたところ、下記の表3に示すとおりであった。
Example 3
(1) Put 15 alumina balls (diameter 2cm) into a ball mill (FRITSH "P-5 type") and put cedar chips (diameter 1cm) and wheat bran (Nisshin Flour Milling Co., Ltd.) Were added in the amounts shown in Table 3, and pulverized for 2 hours under the condition of 300 rpm to obtain powder.
(2) Surfactant [“TWEEN 20” (non-ionic surfactant made of polyoxyethylene sorbitan monolaurate)] manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) with respect to the mass of the powder obtained in (1) above is shown in Table 3 below. As shown in Fig. 3, the mixture was mixed at 0.3% by mass (extra), and 500 mg of the resulting mixture was suspended in 50 ml of Briton-Robinson buffer (pH 4.5), and saccharifying enzyme (cellulase, Yakult Pharmaceutical Co., Ltd.) After adding 180 U of “Onozuka P-1500” manufactured by the company, the enzyme reaction was performed by shaking at 40 ° C. for 45 hours.
(3) After the reaction of (2) above, the liquid containing the saccharified product is separated by filtration, the solid residue is dried at 135 ° C. for 2 hours, and its mass (A 1 ) (mg) is measured. When the saccharification rate of cedar was determined by (1), it was as shown in Table 3 below.

Figure 0004866689
Figure 0004866689

上記の表3の結果にみるように、実験番号8では、小麦フスマを添加して杉チップの粉砕を行い、それにより得られた粉末に更に界面活性剤を添加して糖化酵素により糖化処理したことにより、杉の糖化率が48.9質量%と高く、小麦フスマおよび界面活性剤を添加しないで杉チップを粉砕して得られた粉末を用いてそのまま糖化酵素により糖化処理を行った実験番号1(糖化率26.5質量%)に比べて、糖化率が22質量%以上も高くなっている。   As seen in the results of Table 3 above, in Experiment No. 8, wheat bran was added and cedar chips were pulverized, and a surfactant was further added to the resulting powder and saccharified with a saccharifying enzyme. As a result, the saccharification rate of cedar was as high as 48.9% by mass, and the saccharification enzyme was directly used for the saccharification treatment using the powder obtained by pulverizing cedar chips without adding wheat bran and surfactant. Compared to 1 (saccharification rate 26.5% by mass), the saccharification rate is as high as 22% by mass or more.

本発明の方法による場合は、酸、アルカリなどの化学薬品や、設備コストの高い蒸煮装置(高温・高圧装置)やエネルギー線照射装置を使用することなく、リグノセルロース系植物材料を従来汎用の粉砕装置を使用して簡単に且つ円滑に粉砕し、それにより得られたリグノセルロース系植物材料粉末を用いて糖化酵素で処理することにより、糖を高収率で得ることができるので、リグノセルロース系植物材料からの糖の製造技術として、またリグノセルロース系植物材料の粉砕技術として実用性が高く有用である。   In the case of the method of the present invention, lignocellulosic plant materials are conventionally pulverized without using chemicals such as acids and alkalis, steaming equipment (high temperature / high pressure equipment) and energy beam irradiation equipment with high equipment costs. The lignocellulosic material can be obtained in a high yield by pulverizing easily and smoothly using an apparatus and treating with a saccharifying enzyme using the resulting lignocellulosic plant material powder. It is highly useful as a technique for producing sugar from plant materials and as a technique for grinding lignocellulosic plant materials.

Claims (8)

リグノセルロース系植物材料を粉砕処理して粉末化し、それにより得られるリグノセルロース系植物材料粉末を糖化酵素で処理して糖を製造するリグノセルロース系植物材料の糖化方法であって、リグノセルロース系植物材料の粉砕処理およびリグノセルロース系植物材料粉末の糖化酵素による処理のいずれか一方または両方の処理を、小麦フスマおよび末粉から選ばれる少なくとも1種の成分を添加して行うことを特徴とするリグノセルロース系植物材料の糖化方法。   A method for saccharification of a lignocellulosic plant material, in which lignocellulosic plant material is pulverized and pulverized, and the lignocellulosic plant material powder obtained thereby is treated with a saccharifying enzyme to produce sugar. Either or both of pulverization treatment of material and treatment of lignocellulosic plant material powder with saccharification enzyme are performed by adding at least one component selected from wheat bran and powder. A method for saccharification of cellulosic plant material. リグノセルロース系植物材料の粉砕処理およびリグノセルロース系植物材料粉末の糖化酵素による処理のいずれか一方または両方の処理を、界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分を更に添加して行う請求項1に記載の糖化方法。   Either or both of the pulverization treatment of lignocellulosic plant material and the treatment of lignocellulosic plant material powder with saccharifying enzyme are performed by further adding at least one component selected from a surfactant and a manganese salt. The saccharification method according to claim 1. 粉砕前のリグノセルロース系植物材料または粉末化されたリグノセルロース系植物材料粉末100質量部に対して、小麦フスマおよび末粉から選ばれる少なくとも1種の成分を0.1〜10質量部の割合で添加する請求項1または2に記載の糖化方法。   100 parts by mass of lignocellulosic plant material before pulverization or powdered lignocellulosic plant material powder, at a ratio of 0.1 to 10 parts by mass of at least one component selected from wheat bran and powder. The saccharification method according to claim 1 or 2, which is added. 粉砕前のリグノセルロース系植物材料または粉末化されたリグノセルロース系植物材料粉末100質量部に対して、界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分を0.1〜1質量部の割合で添加する請求項2または3に記載の糖化方法。   A ratio of 0.1 to 1 part by mass of at least one component selected from a surfactant and a manganese salt with respect to 100 parts by mass of the lignocellulosic plant material or pulverized lignocellulosic plant material powder before pulverization The saccharification method according to claim 2 or 3, which is added in the step. リグノセルロース系植物材料に小麦フスマおよび末粉から選ばれる少なくとも1種の成分を添加して、リグノセルロース系植物材料を粉砕することを特徴とするリグノセルロース系植物材料の粉砕方法。   A method for pulverizing a lignocellulosic plant material, comprising adding at least one component selected from wheat bran and powder to the lignocellulosic plant material to pulverize the lignocellulosic plant material. 界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分を更に添加して、リグノセルロース系植物材料を粉砕する請求項5に記載の粉砕方法。   The pulverization method according to claim 5, wherein at least one component selected from a surfactant and a manganese salt is further added to pulverize the lignocellulosic plant material. リグノセルロース系植物材料100質量部に対して、小麦フスマおよび末粉から選ばれる少なくとも1種の成分を0.1〜10質量部の割合で添加する請求項5または6に記載の粉砕方法。   The pulverization method according to claim 5 or 6, wherein at least one component selected from wheat bran and powder is added at a ratio of 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the lignocellulosic plant material. リグノセルロース系植物材料100質量部に対して、界面活性剤およびマンガン塩から選ばれる少なくとも1種の成分を0.1〜1質量部の割合で添加する請求項6または7に記載の粉砕方法。   The pulverization method according to claim 6 or 7, wherein at least one component selected from a surfactant and a manganese salt is added at a ratio of 0.1 to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the lignocellulosic plant material.
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