JP6314090B2

JP6314090B2 - 酵素糖化反応促進剤及び酵素糖化反応促進剤組成物

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Publication number: JP6314090B2
Application number: JP2014554381A
Authority: JP
Inventors: 橋本　直也; 直也橋本; 川口　幸治; 幸治川口
Original assignee: Sanyo Chemical Industries Ltd
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Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2018-04-18
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Description

本発明は、酵素糖化反応促進剤及び酵素糖化反応促進剤組成物に関する。

近年、地球温暖化防止のために、世界的に二酸化炭素削減が叫ばれている。その中で注目を集めているのは、資源として利用されずに廃棄されている稲わら、籾殻、林地残材等の未利用バイオマス、特にセルロースを含む草、わら、木材等のセルロース系バイオマスからエネルギーを取り出して利用することである。バイオマスが注目を集めている理由の一つは、バイオマス中に含まれている炭素は元をたどれば植物が光合成により吸収・固定した大気中の二酸化炭素であり、バイオマスからエネルギーを取り出す際に二酸化炭素が排出されたとしても、全体として二酸化炭素の量は変化しておらず、いわゆるカーボンニュートラルになることである。また、バイオマスからエタノールやメタンガスなど燃料となる物質を取り出すことができるので、将来枯渇する化石燃料を代替することが期待されている。

現在、ブラジルではサトウキビの糖から、アメリカではトウモロコシの可食部からバイオマス由来エタノール（バイオエタノール）が盛んに製造され、それぞれの国においてガソリン代替燃料として実用化されている。これらバイオエタノールは人間や家畜の食糧としても利用可能な部分から製造しているため、燃料原料としての利用が多くなると、食糧用の価格が高騰する等の問題がある。

そこでバイオエタノールの原料として注目されているのは、食糧とはならない草や木などのセルロース系バイオマスである。しかし、セルロース系バイオマスを燃料物質へ変換することは困難である。それは、燃料物質の元となるセルロース自体の結晶度が高く、また、セルロースが分解の困難なリグニンに囲まれているために利用し難いからである。そのため、セルロース系バイオマスのセルロースを利用するためには、結晶度を低くしたり、リグニンを除去するなどしてセルロースを利用しやすい形態にする必要がある（非特許文献１〜３）。

セルロース系バイオマスから燃料物質を取り出すことができる糖（グルコース）に変換する方法は大きく分けて二種類ある。一つは酸などを用いてセルロース系バイオマス中のセルロースをグルコースまで加水分解する酸加水分解法である。このグルコースを発酵によってエタノールへ変換する。この方法は古くから考えられて研究がされてきたが、強酸性かつ高温高圧の条件下で反応を行うために、それに耐え得る装置のコストやメンテナンス費用がかかるなど大きな問題がある。

もう一つは、セルロース分解酵素（セルラーゼ等）を用いてセルロースをグルコースまで分解する酵素糖化法である。酵素糖化法は酸加水分解法と比較して、穏和な条件で反応が可能であるために、装置上の利点がある。しかしながら、分解が進むには糖化酵素とセルロース系バイオマス中のセルロースが接触する必要があるが、前述したリグニンの存在、更にはセルロースの結晶化がそれを邪魔する。そのために酵素反応の前に何らかの前処理を行う必要がある。セルロース系バイオマスの酵素糖化法のための前処理として、希硫酸法、アルカリ処理法、微粉砕法など様々な方法が考えられているが、まだ決定的な方法は確立されていない（非特許文献４）。
例えば、バイオマス微粉体を、タングステン酸あるいはモリブデン酸塩を含有する１５〜３０％過酸化水素水で脱リグニン処理する方法（特許文献１）等が提案されているが、決定的な方法とはなっていない。

また、酵素糖化法の課題として、セルロースから糖への転換率を向上させるために必要な大量の糖化酵素による生産コスト増が挙げられる。例えば、セルロース系バイオマスの水分散液に糖化酵素を添加し酵素糖化反応させるが、反応中において酵素活性が経時的に低下する。そのため、目標とする糖への転換率を達成するためには、必要以上に多い量の糖化酵素を加えなければならず、コスト増を招くことになる。
そのため、酵素糖化反応において酵素失活を抑制でき、セルロースから糖への変換率が向上できるセルロース系バイオマス用酵素糖化反応促進剤の開発が要望されている。これまでセルロース系バイオマス用酵素糖化反応促進剤として、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなどの界面活性剤（特許文献２）やポリエチレングリコール（特許文献３）が提案されているが、その効果は満足するものでは無く、更なる改良が求められている。

特開２００６−１４９３４３号公報国際公開第２００５／０６７５３１号国際公開第２００９／０００１７２号

坂士朗ら、「バイオマス・エネルギー・環境」、ＩＰＣ、２００１年、ｐ２５１−２６０杉浦純、「バイオマスエネルギーの特性とエネルギー変換・利用技術」、ＮＴＳ、２００３年、ｐ２８３−３１２ＧｅｏｒｇｅＰ．Ｐｈｉｌｉｐｐｉｄｉｓ， "ＨａｎｄｂｏｏｋｏｎＢｉｏｅｔｈａｎｏｌ"，Ｔａｙｌｏｒ＆Ｆｒａｎｃｉｓ，１９９６，ｐ２５３−２８５Ｔｈｅ−ＡｎＨｓｕ，"ＨａｎｄｂｏｏｋｏｎＢｉｏｅｔｈａｎｏｌ"，Ｔａｙｌｏｒ＆Ｆｒａｎｃｉｓ，１９９６，ｐ１８３−２１２

そこで、本発明の目的は、酵素糖化反応において、セルロースから糖への転換率を向上する酵素糖化反応促進剤及び酵素糖化反応促進剤組成物を提供することにある。

本発明者らは、上記の目的を達成するべく検討を行った結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、分子内に３個以上の水酸基を有する重量平均分子量が１，５００〜３０，０００の化合物（Ａ）からなる酵素糖化反応促進剤；この酵素糖化反応促進剤及び糖化酵素（Ｂ）を含有する酵素糖化反応促進剤組成物である。

本発明の酵素糖化反応促進剤は、酵素糖化反応において、セルロースから糖への転換率を向上することができる。

本発明の酵素糖化反応促進剤は、分子内に３個以上の水酸基を有する重量平均分子量が１，５００〜３０，０００の化合物（Ａ）からなる酵素糖化反応促進剤である。
本発明の酵素糖化反応促進剤は、酵素糖化法における酵素糖化反応において、セルロースから糖への転換率を向上することができる。また、バイオマスであるリグノセルロースのリグニンに吸着するとともに、酵素糖化反応中に酵素がリグニンに吸着することを抑制し、酵素の失活を抑制できる。

なお、本明細書において、「酵素糖化反応」とは、セルロースを糖に分解する反応のことを意味する。
酵素糖化反応により生じる物質には、グルコース及び２つ以上のグルコースがβ−１，４グリコシド結合により重合した重合体（ダイマー、トライマー、テトラマー等のオリゴマー、及び、より多くのグルコースが重合したポリマー）がある。このような重合体には、水に溶けているものと、水に溶けていないものがある。
本明細書において「糖」とは、グルコース及び上記重合体のうち水に溶けているものを意味する。また、本明細書において、水に溶けていない上記重合体を「残存セルロース」と分類する。
本明細書において、「セルロースから糖への転換率」とは、上記酵素糖化反応により分解された、所定時間あたりのセルロースの分解率のことを意味する。すなわち、転換率は、以下の式（１）で表すことができる。
転換率（％）＝（１−（残存セルロースの重量／酵素糖化反応前のセルロースの重量））×１００（１）
また、本明細書において、「酵素糖化反応促進剤」とは、酵素糖化反応においてセルロースから糖への転換率を向上させるもののことを意味する。

本発明における分子内に３個以上の水酸基を有する重量平均分子量が１，５００〜３０，０００の化合物（Ａ）としては、３価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物（Ａ１）及びけん化度が５０〜１００モル％のポリビニルアルコール（Ａ２）が含まれる。

３価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物（Ａ１）における３価以上の多価アルコールは、炭素数３〜１２であることが好ましい。炭素数３〜１２の３価以上の多価アルコールとしては、炭素数３〜６の３〜６価のもの［例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビタン、キシリトール、ソルビトール、１，２，６−ヘキサトリオール、単糖類（グルコース、ガラクトース及びフルクトース等）等］並びに炭素数７〜１２の３〜８価のもの［例えば、二糖類（スクロース、ラクトース及びセロビオース等）等］等が挙げられる。
これらのうち、糖への転換率を向上する及び酵素失活抑制効果の観点から、炭素数３〜６の３〜６価の多価アルコールが好ましく、さらに好ましくはグリセリン、ペンタエリスリトール、キシリトール及びソルビトールである。

多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物（Ａ１）中のアルキレンオキサイドとしては、炭素数２〜４のものが好ましく、具体的には、エチレンオキサイド（以下、ＥＯと略記する）、プロピレンオキサイド（以下、ＰＯと略記する）、１、２−ブチレンオキサイド（以下、ＢＯと略記する）等が挙げられる。
これらのうち、糖への転換率を向上する及び酵素失活抑制の観点から、ＥＯが好ましい。
アルキレンオキサイドは、１種を用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
２種以上を併用する場合の付加形態はブロック付加でもランダム付加でもよく、糖への転換率を向上する及び酵素失活抑制の観点から、ブロック付加が好ましい。

多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物（Ａ１）としては、グリセリンＥＯ付加物（重合度＝５〜７００）、ペンタエリスリトールＥＯ付加物（重合度＝５〜７００）、キシリトールＥＯ付加物（重合度＝５〜５００）、ソルビトールＥＯ付加物（重合度＝５〜７００）、ソルビトールＰＯ（重合度＝１〜２００）ＥＯ付加物（重合度＝５〜６００）、ソルビトールＢＯ（重合度＝１〜２００）ＥＯ付加物（重合度＝５〜６００）、グルコースＥＯ付加物（重合度＝５〜７００）及びスクロースＥＯ付加物（重合度＝５〜７００）等が挙げられる。

多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物（Ａ１）は、多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物（Ａ１）の重量を基準として、オキシエチレン基を７０重量％以上含むことが好ましく、８０重量％以上含むことがさらに好ましい。

ポリビニルアルコール（Ａ２）は、酢酸ビニルを重合して得られたポリ酢酸ビニルを水酸化ナトリウムなどのアルカリ水溶液でけん化し、酢酸塩を水洗にて除去し脱水することで得ることができるものであり、けん化度が５０〜１００モル％であるものが含まれる。
ポリビニルアルコール（Ａ２）のけん化度は、糖への転換率を向上する及び酵素失活抑制の観点から、８０〜１００モル％であることが好ましい。

化合物（Ａ）の重量平均分子量は、１，５００〜３０，０００であるが、糖への転換率を向上する及び酵素失活抑制の観点から、３，０００〜２５，０００であることが好ましく、さらに好ましくは５，０００〜２０，０００である。

上記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（以下、ＧＰＣと略記。）によって、ポリエチレンオキサイドを標準物質として４０℃で測定される値である。たとえば、下記条件で測定することができる。
装置本体：東ソー（株）製ＨＬＣ−８１２０
カラム：東ソー（株）製ＴＳＫｇｅｌＧ５０００ＰＷＸＬ、Ｇ３０００ＰＷＸＬ
検出器：装置本体内蔵の示差屈折計検出器
溶離液：０．２Ｍ無水硫酸ナトリウム、１０％アセトニトリル緩衝液
溶離液流量：０．８ｍｌ／分
カラム温度：４０℃
試料：１．０重量％の溶離液溶液
注入量：１００μｌ
検出器：ＲＩ
標準物質：東ソー（株）製ＴＳＫＳＥ−３０、ＳＥ−１５、ＳＥ−８、ＳＥ−５

本発明の酵素糖化反応促進剤の使用方法は特に限定されないが、セルロース分解酵素を用いて、セルロース系バイオマスから燃料物質を取り出すことができるグルコースまで分解する酵素糖化反応において、セルロースから糖への転換率を向上させる酵素糖化反応促進剤として使用することが好ましい。

本発明の酵素糖化反応促進剤組成物は、上記酵素糖化反応促進剤、糖化酵素（Ｂ）及び水を含有するものである。
本発明における糖化酵素（Ｂ）としては、酵素糖化反応用に使用する従来のものが使用でき、セルラーゼ（Ｂ−１）、ヘミセルラーゼ（Ｂ−２）及びアミラーゼ（Ｂ−３）が含まれる。
糖化酵素（Ｂ）は１種を用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

セルラーゼ（Ｂ−１）としては、セルロースのβ−１，４−グルカンのグリコシド結合を加水分解する活性を有するものが含まれ、セロビオヒドロラーゼ活性、エンドグルカナーゼ活性及びベータグルコシダーゼ活性からなる群より選ばれる少なくとも１種の活性を有するものであれば、特に限定するものではない。

市販のセルラーゼとしては、トリコデルマ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ）属、アクレモニウム属（Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ）属、アスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）属、ファネロケエテ（Ｐｈａｎｅｒｏｃｈａｅｔｅ）属、トラメテス属（Ｔｒａｍｅｔｅｓ）、フーミコラ（Ｈｕｍｉｃｏｌａ）属、バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属などに由来するセルラーゼ製剤があり、例えば、セルロシンＴ２（エイチビィアイ（株）製）、メイセラーゼ（ＭｅｉｊｉＳｅｉｋａファルマ（株）製）、ノボザイム１８８（ノボザイム（株）製）、ＣｅｌｌｉｃＣｔｅｃ（ノボザイム（株）製）、マルティフェクトＣＸ１０Ｌ（ジェネンコア協和（株）製）及びＧＣ２２０（ジェネンコア協和（株）製）等が挙げられる。

ヘミセルラーゼ（Ｂ−２）としては、キシラン分解酵素、マンナン分解酵素、ペクチン分解酵素及びアラビナン分解酵素等が挙げられる。
セルラーゼとヘミセルラーゼは、それぞれを適宜の量で添加しても良いが、市販されているセルラーゼ製剤には、各種のセルラーゼ活性を有すると同時に、ヘミセルラーゼ活性も有しているものが多く、上記市販のセルラーゼ製剤を用いれば良い。

アミラーゼ（Ｂ−３）としては、細菌又は真菌起源のものが含まれる。化学的に、又は遺伝子的に修飾された変異体も含まれる。
アミラーゼとしては、例えば、英国特許第１，２９６，８３９号明細書に詳細に記載されているＢ．リヘニフォルミス（Ｂ．ｌｉｃｈｅｎｉｆｏｒｍｉｓ）の特殊株から得られるα−アミラーゼ等が挙げられる。
市販のアミラーゼとしては、ノボザイムス（株）製のＤｕｒａｍｙｌ^ＴＭ、Ｔｅｒｍａｍｙｌ^ＴＭ、Ｆｕｎｇａｍｙｌ^ＴＭ及びＢＡＮ^ＴＭ並びにＧｉｓｔ−Ｂｒｏｃａｄｅｓ社製のＲａｐｉｄａｓｅ^ＴＭ及びＭａｘａｍｙｌＰ^ＴＭが挙げられる。

上記の糖化酵素（Ｂ）のうち、セルロースから糖への転換率の観点から、セルラーゼ（Ｂ−１）及びヘミセルラーゼ（Ｂ−２）が好ましい。

本発明において水としては、水道水、脱イオン水、蒸留水及び逆浸透水等が挙げられる。
本発明の酵素糖化反応促進剤組成物は、取り扱い易さの観点から、０〜３０℃において液状であることが好ましい。

本発明の酵素糖化反応促進剤組成物において、酵素糖化反応促進剤の含有量は、糖への転換率を向上する及び酵素失活抑制の観点から、酵素糖化反応促進剤組成物の重量を基準として、１〜５０重量％が好ましく、さらに好ましくは１．７〜４０重量％である。
糖化酵素（Ｂ）の含有量は、糖への転換率の観点から、酵素糖化反応促進剤組成物の重量を基準として、１〜６０重量％が好ましく、さらに好ましくは５〜５０重量％である。
水の含有量は、取り扱い易さの観点から、酵素糖化反応促進剤組成物の重量を基準として、２０〜９８重量％であることが好ましく、さらに好ましくは４０〜９３．３重量％である。
酵素糖化反応促進剤組成物中の酵素糖化反応促進剤及び糖化酵素（Ｂ）の重量比（酵素糖化反応促進剤／糖化酵素（Ｂ））は、糖への転換率の観点から、１／１００〜１０００／１００が好ましく、さらに好ましくは１０／１００〜５００／１００である。

本発明の酵素糖化反応促進剤組成物を使用してセルロースを分解して糖を製造することができる。

本発明の酵素糖化反応促進剤組成物を使用した糖の製造方法において、酵素糖化反応促進剤組成物の使用量は、糖への転換率の観点から、セルロースの重量に基づいて、１〜５０重量％が好ましく、さらに好ましくは２〜１５重量％である。
反応開始時の反応溶液中の酵素糖化反応促進剤の重量とセルロースの重量との重量比（酵素糖化反応促進剤／セルロース）は、糖への転換率を向上する及び酵素失活抑制の観点から、０．１／１００〜１５／１００が好ましく、さらに好ましくは０．２／１００〜５／１００である。
反応開始時の反応溶液中の糖化酵素（Ｂ）の重量とセルロースの重量との重量比（糖化酵素（Ｂ）／セルロース）は、糖への転換率の観点から、０．１／１００〜１０／１００が好ましく、さらに好ましくは０．６／１００〜６／１００である。
反応開始時の反応溶液中の酵素糖化反応促進剤組成物の重量とセルロースの重量との重量比（酵素糖化反応促進剤組成物／セルロース）は、糖への転換率の観点から、０．５／１００〜２５／１００が好ましく、さらに好ましくは１／１００〜２０／１００である。

本発明の酵素糖化反応促進剤組成物を使用した糖の製造方法においては、酵素活性を向上させるために、本発明の酵素糖化反応促進剤組成物以外に漂白剤（ａ）、化合物（Ａ）以外の界面活性剤（ｂ）、水混和性有機溶剤（ｃ）、無機塩（ｄ）、糖（ｅ）、ｐＨ調整剤（ｆ）、防腐剤（ｇ）及び水を併用することができる。

漂白剤（ａ）はリグニン分解用として用いられている公知の物質を用いることができ、例えば、過酸化水素等の酸素系漂白剤が挙げられる。

界面活性剤（ｂ）として、化合物（Ａ）以外のノニオン性界面活性剤（ｂ１）、アニオン性界面活性剤（ｂ２）、カチオン性界面活性剤（ｂ３）及び両性界面活性剤（ｂ４）が挙げられる。

ノニオン性界面活性剤（ｂ１）としては、（ポリ）オキシアルキレン（炭素数２〜８、重合度＝１〜１００）アルキルエーテル（炭素数８〜２４）、ポリオキシアルキレン（炭素数３〜８、重合度＝１０〜１００）ポリオキシエチレングリコール（重合度＝１０〜５００）、（ポリ）オキシアルキレン（炭素数２〜８、重合度＝１〜１００）グリコール高級脂肪酸（炭素数８〜２４）エステル［例えば、モノステアリン酸ポリエチレングリコール（重合度＝２０）及びジステアリン酸ポリエチレングリコール（重合度＝３０）等］、多価（２価〜１０価又はそれ以上）アルコール脂肪酸（炭素数８〜２４）エステル［例えば、モノステアリン酸グリセリン、モノステアリン酸エチレングリコール及びモノラウリン酸ソルビタン等］、多価（２価〜１０価又はそれ以上）アルコール高級脂肪酸（炭素数８〜２４）エステル（ポリ）アルキレンオキサイド付加物（アルキレン基の炭素数２〜８，重合度＝１〜１００）［例えば、ソルビタンモノラウレートエチレンオキサイド（重合度＝１０）付加物及びメチルグルコースジオレエートエチレンオキサイド（重合度＝５０）付加物等］、脂肪酸Ｎ−ヒドロキシアルキルアミド［例えば、１：１型ヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド及び１：１型ラウリン酸ジエタノールアミド等］、及びアルキル（炭素数８〜２４）ジアルキル（炭素数１〜６）アミンオキシド［例えば、ラウリルジメチルアミンオキシド等］等が挙げられる。

アニオン性界面活性剤（ｂ２）としては、炭素数８〜２４のアルキルエーテルカルボン酸又はその塩及び炭素数８〜２４のアルキル（ポリ）オキシエチレンエーテルカルボン酸又はその塩［例えば、（ポリ）オキシエチレン（重合度＝１〜１００）ラウリルエーテル酢酸ナトリウム及び（ポリ）オキシエチレン（重合度＝１〜１００）ラウリルスルホコハク酸２ナトリウム等］、炭素数８〜２４のアルキル硫酸エステル塩及び炭素数８〜２４のアルキル（ポリ）オキシエチレン硫酸エステル塩［例えば、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル（ポリ）オキシエチレン（重合度＝１〜１００）硫酸ナトリウム及びラウリル（ポリ）オキシエチレン（重合度＝１〜１００）硫酸−トリエタノールアミン塩等］、ヤシ油脂肪酸モノエタノールアミド硫酸スルホン酸ナトリウム、炭素数８〜２４のアルキルフェニルスルホン酸塩［例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等］、炭素数８〜２４のアルキルリン酸エステル塩及び炭素数８〜２４のアルキル（ポリ）オキシエチレンリン酸エステル塩［例えば、ラウリルリン酸ナトリウム及び（ポリ）オキシエチレン（重合度＝１〜１００）ラウリルエーテルリン酸ナトリウム等］、脂肪酸塩［例えば、ラウリン酸ナトリウム及びラウリン酸トリエタノールアミン等］、アシル化アミノ酸塩［例えば、ヤシ油脂肪酸メチルタウリンナトリウム、ヤシ油脂肪酸ザルコシンナトリウム、ヤシ油脂肪酸ザルコシントリエタノールアミン、Ｎ−ヤシ油脂肪酸アシル−Ｌ−グルタミン酸トリエタノールアミン、Ｎ−ヤシ油脂肪酸アシル−Ｌ−グルタミン酸ナトリウム及びラウロイルメチル−β−アラニンナトリウム等］が挙げられる。

カチオン性界面活性剤（ｂ３）としては、第４級アンモニウム塩型［例えば、塩化ステアリルトリメチルアンモニウム、塩化ベヘニルトリメチルアンモニウム、塩化ジステアリルジメチルアンモニウム及びエチル硫酸ラノリン脂肪酸アミノプロピルエチルジメチルアンモニウム等］及びアミン塩型［例えば、ステアリン酸ジエチルアミノエチルアミド乳酸塩、ジラウリルアミン塩酸塩及びオレイルアミン乳酸塩等］等が挙げられる。

両性界面活性剤（ｂ４）としては、ベタイン型両性界面活性剤［例えば、ヤシ油脂肪酸アミドプロピルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、２−アルキル−Ｎ−カルボキシメチル−Ｎ−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン、ラウリルヒドロキシスルホベタイン及びラウロイルアミドエチルヒドロキシエチルカルボキシメチルベタインヒドロキシプロピルリン酸ナトリウム等］、アミノ酸型両性界面活性剤［例えば、β−ラウリルアミノプロピオン酸ナトリウム等］が挙げられる。

水混和性有機溶剤（ｃ）としては、水１００ｇに対する溶解度が１０ｇ以上の有機溶剤であれば特に限定するものではないが、エタノール、イソプロピルアルコール、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール及びソルビトール等が挙げられる。

無機塩（ｄ）としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、ホウ酸ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、ギ酸ナトリウム、硫酸マグネシウム及び硫酸アンモニウム等が挙げられる。

糖（ｅ）として、トレハロース、スクロース、デキストリン、シクロデキストリン、マルトース、フルクトース、ヒアルロン酸及びコンドロイチン硫酸等が挙げられる。

ｐＨ調整剤（ｆ）としては、従来のｐＨ調整剤が使用でき、例えば、ホウ酸バッファー、リン酸バッファー及び酢酸バッファー等が挙げられる。

防腐剤（ｇ）としては、従来の防腐剤を用いることができる。例えば、パラベン、フェノキシエタノール、ソルビン酸及びフェノール等が挙げられる。

本発明の酵素糖化反応促進剤組成物は、バイオエタノールを製造するための糖をセルロース系バイオマスから製造するために使用される。特にリグニンを含有するセルロース系バイオマスから糖を製造する際に、優れた効果を発揮する。
セルロースバイオマスとは、セルロース繊維の結晶構造とヘミセルロース及びリグニンとの複合体を含むバイオマスを意味する。特に、セルロース繊維の結晶構造及びヘミセルロースをセルロース系バイオマスに含まれる多糖類として扱う。セルロース系バイオマスには、間伐材、建築廃材、産業廃棄物、生活廃棄物、農産廃棄物、製材廃材、林地残材及び古紙等の廃棄物が含まれる。また、セルロース系バイオマスとしては、段ボール、古紙、古新聞、雑誌、パルプ及びパルプスラッジ等も含む。さらに、セルロース系バイオマスとしては、おが屑や鉋屑等の製材廃材、林地残材又は古紙等を粉砕、圧縮し、成型したペレットをも含む。セルロース系バイオマスは、いかなる形状で使用しても良いが、微細化して使用することが好ましい。

以下の実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。部および％は特記しない限り重量部および重量％を意味する。

＜製造例１＞
撹拌装置及び温度計を備えた耐圧反応容器に、グリセリン９２部（１モル）及び水酸化カリウム２０部を仕込み、窒素置換後、温度１００〜１６０℃、ゲージ圧０〜０．８ＭＰａの条件下でＥＯ２９，９００部（６７９モル）を投入し、付加重合させた。その後、触媒の水酸化カリウムを吸着剤で吸着除去し、グリセリンのエチレンオキサイド（６７９モル）付加物（Ａ１−１）２９，９９２部を得た。なお、（Ａ１−１）の重量平均分子量は３０，０００であった。

＜製造例２＞
撹拌装置及び温度計を備えた耐圧反応容器に、キシリトール１５２部（１モル）及び水酸化カリウム１部を仕込み、窒素置換後、温度１００〜１６０℃、ゲージ圧０〜０．８ＭＰａの条件下でＥＯ１，３６４部（３１モル）を投入し、付加重合させた。その後、触媒の水酸化カリウムを吸着剤で吸着除去し、キシリトールのエチレンオキサイド（３１モル）付加物（Ａ１−２）１，５１６部を得た。なお、（Ａ１−２）の重量平均分子量は１，５００であった。

＜製造例３＞
撹拌装置及び温度計を備えた耐圧反応容器に、ソルビトール１８２部（１モル）及び水酸化カリウム２部を仕込み、窒素置換後、温度１００〜１６０℃、ゲージ圧０〜０．８ＭＰａの条件下でＥＯ３，７８４部（８６モル）を投入し、付加重合させた。その後、触媒の水酸化カリウムを吸着剤で吸着除去し、ソルビトールのエチレンオキサイド（８６モル）付加物（Ａ１−３）３，９６６部を得た。なお、（Ａ１−３）の重量平均分子量は４，０００であった。

＜製造例４＞
撹拌装置及び温度計を備えた耐圧反応容器に、ソルビトール１８２部（１モル）及び水酸化カリウム４部を仕込み、窒素置換後、温度１００〜１６０℃、ゲージ圧０〜０．８ＭＰａの条件下でＥＯ５，９８４部（１３６モル）を投入し、付加重合させた。その後、触媒の水酸化カリウムを吸着剤で吸着除去し、ソルビトールのエチレンオキサイド（１３６モル）付加物（Ａ１−４）６，１６６部を得た。なお、（Ａ１−４）の重量平均分子量は６，０００であった。

＜製造例５＞
撹拌装置及び温度計を備えた耐圧反応容器に、ソルビトール１８２部（１モル）及び水酸化カリウム１２部を仕込み、窒素置換後、温度１００〜１６０℃、ゲージ圧０〜０．８ＭＰａの条件下でＥＯ１７，９９６部（４０９モル）を投入し、付加重合させた。その後、触媒の水酸化カリウムを吸着剤で吸着除去し、ソルビトールのエチレンオキサイド（４０９モル）付加物（Ａ１−５）１８，１８７部を得た。なお、（Ａ１−５）の重量平均分子量は１８，０００であった。

＜製造例６＞
撹拌装置及び温度計を備えた耐圧反応容器に、ソルビトール１８２部（１モル）及び水酸化カリウム１６部を仕込み、窒素置換後、温度１００〜１６０℃、ゲージ圧０〜０．８ＭＰａの条件下でＥＯ２２，８８０部（５２０モル）を投入し、付加重合させた。その後、触媒の水酸化カリウムを吸着剤で吸着除去し、ソルビトールのエチレンオキサイド（５２０モル）付加物（Ａ１−６）２３，０６２部を得た。なお、（Ａ１−６）の重量平均分子量は２３，０００であった。

＜製造例７＞
撹拌装置及び温度計を備えた耐圧反応容器に、スクロース３４２部（１モル）及び水酸化カリウム４部を仕込み、窒素置換後、温度１００〜１６０℃、ゲージ圧０〜０．８ＭＰａの条件下でＥＯ５，７２０部（１３０モル）を投入し、付加重合させた。その後、触媒の水酸化カリウムを吸着剤で吸着除去し、スクロースのエチレンオキサイド（１３０モル）付加物（Ａ１−７）６，０６２部を得た。なお、（Ａ１−７）の重量平均分子量は６，０００であった。

＜製造例８＞
撹拌装置及び温度計を備えた耐圧反応容器に、ソルビトール１８２部（１モル）及び水酸化カリウム５部を仕込み、窒素置換後、温度１００〜１６０℃、ゲージ圧０〜０．８ＭＰａの条件下でＰＯ２，３２０部（４０モル）を投入し、付加重合させた後、ゲージ圧０〜０．８ＭＰａの条件下でＥＯ４，４００部（１００モル）を投入し、付加重合させた。その後触媒の水酸化カリウムを吸着剤で吸着除去し、ソルビトールのプロピレンオキサイド（４０モル）エチレンオキサイド（１００モル）付加物（Ａ１−８）６，９０２部を得た。なお、（Ａ１−８）の重量平均分子量は６，５００であった。

＜製造例９＞
撹拌装置及び温度計を備えた耐圧反応容器に、ソルビトール１８２部（１モル）及び水酸化カリウム７部を仕込み、窒素置換後、温度１００〜１６０℃、ゲージ圧０〜０．８ＭＰａの条件下でＰＯ１，１６０部（２０モル）を投入し、付加重合させた後、ゲージ圧０〜０．８ＭＰａの条件下でＥＯ８，８００部（２００モル）を投入し、付加重合させた。その後触媒の水酸化カリウムを吸着剤で吸着除去し、ソルビトールのプロピレンオキサイド（２０モル）エチレンオキサイド（２００モル）付加物（Ａ１−９）１０，１４２部を得た。なお、（Ａ１−９）の重量平均分子量は１０，０００であった。

＜製造例１０＞
撹拌装置及び温度計を備えた耐圧反応容器に、ソルビトール１８２部（１モル）及び水酸化カリウム７部を仕込み、窒素置換後、温度１００〜１６０℃、ゲージ圧０〜０．８ＭＰａの条件下でＰＯ２，９００部（５０モル）を投入し、付加重合させた後、ゲージ圧０〜０．８ＭＰａの条件下でＥＯ８，８００部（２００モル）を投入し、付加重合させた。その後触媒の水酸化カリウムを吸着剤で吸着除去し、ソルビトールのプロピレンオキサイド（５０モル）エチレンオキサイド（２００モル）付加物（Ａ１−１０）１１，８８２部を得た。なお、（Ａ１−１０）の重量平均分子量は１１，５００であった。

＜製造例１１＞
リグノセルロース５０ｇに１％濃度の硫酸水溶液５Ｌを加え、９０℃、１時間加熱撹拌し、リグノセルロースを膨潤させた後、ろ取して希硫酸水溶液を除去し、膨潤リグノセルロース（含水率５０％）１００ｇを得た。

＜実施例１〜１８、比較例１〜４＞
表１記載の組成となるように各成分を混合して得られた酵素糖化反応促進剤組成物に、製造例１１で得られた膨潤リグノセルロース（含水率５０％）及び水を表１記載の部数だけ加え、４０℃に加温し１週間撹拌し続け、酵素糖化反応させることで、糖を含有する懸濁液２００部を得た。この懸濁液をワットマン社製ろ紙（グレードＮｏ．１、サイズ９ｃｍ）でろ過して、ろ液として糖溶液を得た。ろ過残渣物は６０℃で３時間乾燥した後、秤量した。
セルロースから糖への転換率（％）の算出は以下の式（１´）で行った。
転換率＝｛１−（ろ過残渣物の乾燥重量）／（酵素糖化反応前のリグノセルロース重量）｝×１００（１´）
転換率の値が大きいほど、セルロースの分解性能が高く、酵素糖化反応促進効果が高いことを示す。

表１中の（Ａ２−１）、（Ａ２−２）、従来の酵素糖化反応促進剤（Ａ’−１）、（Ａ’−２）及び糖化酵素（Ｂ）は下記のものを使用した。
ポリビニルアルコール（Ａ２−１）：「ＰＶＡ−１０５」クラレ（株）製（水酸基数＝４９２、重量平均分子量＝２２，０００、けん化度＝９８．５モル％、重合度＝５００）
ポリビニルアルコール（Ａ２−２）：「ＰＶＡ−２０５」クラレ（株）製（水酸基数＝４４０、重量平均分子量＝２４，０００、けん化度＝８８．０モル％、重合度＝５００）
（Ａ’−１）：ポリオキシエチレンラウリルエーテル、「Ｂｒｉｊ−３５」、ＩＣＩＡｍｅｒｉｃａ社製（水酸基数：１、分子量：１２００）
（Ａ’−２）：ポリエチレングリコール、「ＰＥＧ−１０００」、三洋化成工業（株）製（水酸基数：２、重量平均分子量：１０００）
糖化酵素（Ｂ−１）：セルラーゼ、「ＣｅｌｌｉｃＣｔｅｃ」、ノボザイムス（株）製
糖化酵素（Ｂ−２）：セルラーゼ、「ＧＣ２２０」、ジェネンコア（株）製

表１の結果から、実施例１〜１８の酵素糖化反応促進剤組成物を使用した場合、比較例１〜４の酵素糖化反応促進剤組成物を使用した場合よりも糖への転換率が向上していることが分かる。

本発明の酵素糖化反応促進剤は、糖化酵素によるセルロースから糖への転換率を向上できるため、バイオエタノール用の糖を製造する際の酵素糖化反応促進剤として幅広く使用できる。特に、廃木材、古紙等のセルロース系バイオマスからバイオエタノール用の糖を製造する際の酵素糖化反応促進剤として使用できる。

Claims

分子内に３個以上の水酸基を有する重量平均分子量が１，５００〜３０，０００の化合物（Ａ）からなる酵素糖化反応促進剤であって、
前記化合物（Ａ）が、３価以上の多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物（Ａ１）であり、
前記多価アルコールが、グリセリン、キシリトール、ソルビトール及びスクロースからなる群から選ばれる少なくとも一種であり、
前記酵素糖化反応促進剤は、セルロース系バイオマスの酵素糖化法に用いられる酵素糖化反応促進剤。
前記多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物（Ａ１）が、前記多価アルコールのアルキレンオキサイド付加物（Ａ１）の重量を基準として、オキシエチレン基を７０重量％以上含む請求項１に記載の酵素糖化反応促進剤。
分子内に３個以上の水酸基を有する重量平均分子量が１，５００〜３０，０００の化合物（Ａ）からなる酵素糖化反応促進剤であって、
前記化合物（Ａ）が、けん化度５０〜１００モル％のポリビニルアルコール（Ａ２）であり、
ホウ酸塩、チタン酢酸塩及び銅塩のいずれも含まず、
前記酵素糖化反応促進剤は、セルロース系バイオマスの酵素糖化法に用いられる酵素糖化反応促進剤。
請求項１〜３のいずれかに記載の酵素糖化反応促進剤、糖化酵素（Ｂ）及び水を含有する酵素糖化反応促進剤組成物。
バイオエタノール用の糖を製造する際に用いる請求項４に記載の酵素糖化反応促進剤組成物。
前記糖化酵素（Ｂ）がセルラーゼ（Ｂ１）及びヘミセルラーゼ（Ｂ２）からなる群より選ばれる少なくとも１種の糖化酵素である請求項４又は５に記載の酵素糖化反応促進剤組成物。