JP6606173B2 - グアユール植物を加工利用するための統合された方法 - Google Patents
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Description
本発明は、天然ゴムのみならず、エネルギー分野での使用の目的や、例えばバイオブタジエンやブタンジオールのような化学物質の生産およびバイオリファイナリ での生産の目的で、グアユール植物（グアユールゴムノキ（Parthenium argentatum））の残部を含めた 全ての部分を余すところなく加工利用 するための統合された方法 に関するものである。
本願では、本明細書に記載されている全ての操作条件は、特に明示しない場合も好適条件とみなされるべきである。
本明細書において、用語「備える／含む（comprise）」または「含む（include）」は、「からなる（consist in）」または「本質的にからなる（essentially consist of）」という用語も包含する。
本明細書では、特に断らない限り、数値範囲の指定は常に極値 を含む。
グアユール（Guayule）は、米国南西部とメキシコ北部の半乾燥地域原産の低木植物である。この植物は天然ゴムをラテックスの形で、特に樹皮（枝および茎）に蓄積する。さらに、前記植物は主にテルペン化合物を主成分とする樹脂を生産し、それらは特に木質部分に分布する。ゴムおよび樹脂の抽出後、リグノセルロース部分は発酵性糖源として使用され、一方、葉は精油およびワックスの供給源として使用される。
葉が抽出工程中に存在する場合、連続粉砕工程中に微細粒子状物質が形成されるため、ゴム抽出効率が低下する。この粒子状物質により、ろ過システムが詰まり、希薄ゴム分散物（ラテックス）の安定性が低下し、最終的には金属含有量および灰分（植物を燃焼させると生じる最大２０％の使用不能残渣） が増加する傾向がある。
特許文献１ では、サルティーヨパイロットプロジェクト（メキシコ、コアウイラ州）に採用された方法が記載されており、植物が脱葉されていない場合、ゴム回収率が１０ポイント低いことが示されている。
特許文献２では、植物中で約 ３０〜３５％を占める葉、花および小枝を分離する機械的または空気／密度分離装置（分離システム１４／１６、１８ ）の使用について記載されている。葉および花の画分は、特許文献２では指定されていないさらなる用途のために、後続の加工エリアに送られる。
現在、葉は燃焼または散布用の土壌改良資材として用いられる 。
葉には定量的に抽出できる精油がかなりの量含まれている。
非特許文献１ によると、ピネンおよびリモネンが精油画分中で最も豊富な成分であり、前記成分はグアユール（Parthenium）属の植物の中でもグアユールゴムノキ（Parthenium argentatum）に多く 含まれている。
ＣＯ２雰囲気中で水蒸気蒸留法を用いて、非特許文献１の著者らは６０〜８０％のモノテルペンを含有する油を得た。その概算組成は、１７〜２４％のα-ピネン、１０〜２０％のβ-ピネン 、６〜９％のサビネン、６〜９％のリモネン、９〜１３％のテルピノレンおよび６％のボルニルアセテートを含む。
ピネンは香料分野で使用可能な化合物の化学合成において重要な基礎化合物である。リモネンは単独で年間約３０，０００トンも生産されている（非特許文献２）。
現在、天然のテルペン樹脂は、（松／カラマツ樹脂の水蒸気蒸留により製造された）テレピン油を蒸留して得られるα-ピネンおよびβ-ピネンを重合することで合成される。さらに、ピネンは合成接着剤を合成するために使用することができる。例えば、特許文献３、特許文献４、特許文献５および特許文献６では、グアユールゴムから生成された（濡れた皮膚に対する） 粘着剤およびグアユールまたはポリテルペン（ポリα-またはβ-ピネン）樹脂をベースとする粘着付与剤について記載されている。この樹脂は、濡れた皮膚に対しても水中でも接着性を有し 、ゴム成分は接着剤に粘着力を付与する。
葉は、葉の乾燥重量では少量（約１〜３％）成分である薄いワックス層で覆われている。 グアユールワックスは、カルナバワックスと同様の性質を有する。 このワックスは、有機溶媒（例えば、ヘキサン）を用いて回収し、続いてアルコール（例えば、メタノール）で抽出することによって精製することができる。
非特許文献３ では、溶媒としてシクロヘキサンを用いて葉を抽出し、続いてメタノールで抽出し、その後ＣＨＣｌ３中で結晶化させることにより、乾燥葉に対して２％の収率で精製することを記載している。
天然のグアユールゴムは、主に樹皮および植物の木質組織において、植物細胞内に微細に分散した水性懸濁液（ラテックス）の形態で存在する。 ラテックスおよびゴムの抽出および調製は広く文献において記載されている。特許文献７〜特許文献１２では、グアユールラテックスの収穫、抽出、濃縮および特性評価の工程における全ての装置および段階について記載されている。樹脂抽出といった他の工程でバガスを使用する可能性やリグニン、セルロースおよびヘミセルロースを使用する可能性についても記載されている。最後に、ラテックス以外にも、樹脂、リグニン、接着剤、殺虫剤、抗真菌剤、エタノール、敷草 のための草刈り 、有機土壌改質剤、燃料、ペレット、建築材料、断熱材料など、グアユールから得ることができる全ての材料についても記載されている。
特許文献１３〜特許文献２０には、極性および／または非極性共溶媒を用いて樹脂またはゴムの選択的抽出性を高めながら、超臨界溶媒抽出（例えば、樹脂に対して良好な溶媒であるがゴムに対しては良好ではないことが判明しているＳＣ−ＣＯ２系）によって、植物バイオポリマー（グアユール樹脂およびゴム）を抽出、分離、分画および精製する方法が記載されている。
上記に列挙した特許では、以下に示す様々な応用例 が記載されている。
１）ＳＣ−ＣＯ２および非極性共溶媒（例えば、ヘキサン、１‐ヘキセンまたはシクロヘキサン）を用いた樹脂およびゴムの同時抽出とその後のＳＣ−ＣＯ２での分溜；
２）ＳＣ−ＣＯ２および極性共溶媒（例えば、Ｈ２Ｏ、アセトンまたはエタノール）での樹脂の選択的抽出とその後の非極性溶媒によるゴムの抽出。
上記に列挙した特許では、以下に示す様々な応用例 が記載されている。
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２）ＳＣ−ＣＯ２および極性共溶媒（例えば、Ｈ２Ｏ、アセトンまたはエタノール）での樹脂の選択的抽出とその後の非極性溶媒によるゴムの抽出。
これらの応用例は、例えば摘葉工程、 分離工程、精製工程など、任意選択の植物前処理工程を含むが、植物がそれ自体の構成要素（枝、葉、樹脂およびゴム）に分けられた後に実施される工程は樹脂抽出のみであるため 、抽出工程についての説明がなされている。
特許文献２１〜２５では、「膨張ヘキサン」と称する溶媒を用いて、グアユールのような植物からゴムなどの生体高分子を迅速に抽出する方法が記載されている。「膨張ヘキサン」は、共溶媒ＣＯ２を用いて体積を膨張させ、ヘキサンの密度を低下させる二成分系の溶媒として定義される。これらの方法は樹脂およびゴムの両方に使用されるが、リグノセルロース系バガスをそのまま残し、その使用に関する示唆はない。
ラテックスは、フィルムコーティングによる製造品（例えば、手袋）や生物医学分野における特殊用途（例えば、グアユールラテックスから得られた天然ゴムからなる厚さ０．０４ｍｍ未満の薄い弾性フィルムをベースとした製品製造を請求の範囲とする特許文献２６〜２７の実施例に記載されているようなカテーテルや特殊プロテーゼ）向けの構成部材の調製に使用される。
特許文献２８〜３２では、パラゴムノキ（Ｈｅｖｅａ ｂｒａｓｉｌｉｅｎｓｉｓ） からのゴムと同等またはそれよりも優れた物理的性質を有するグアユールゴムから製品を製造する方法が記載されている。
特許文献３３の特許請求の範囲には、樹脂成分を定量的に抽出することができる溶媒（アセトン）を用いてゴムおよび樹脂を抽出する方法が記載されている。 この文献では、パラゴムノキ 以外の植物、特にグアユール由来のバイオポリマー、例えば天然ゴムを抽出する方法が記載されている。
樹脂とゴムの同時抽出に関しては広く文献に記載されている。特許文献３４では、溶媒の混合物、例えばアセトン／ヘキサンで樹脂とゴムを同時に抽出する方法が記載されている。抽出混合物は、１０〜５０％の植物質と、５０〜９０％の２つの溶媒（ヘキサン／アセトンまたはシクロヘキサン／アセトン：１０〜３５％）の混合物と 、０．５〜１０％の植物由来の水から構成される。特許文献３５で使用される極性溶媒は、炭素数１〜８のアルコール、炭素数２〜８のエーテルおよびエステル、炭素数４〜８の環状エーテル、炭素数３〜８のケトンおよびそれらの組み合わせである。
特許文献３６には、植物（ゴムおよび樹脂）から抽出される材料を最大化するためのいくつかのバイオマス前処理が記載され、特許文献３７には、超臨界ＣＯ２またはＣＯ２とヘキサンの共溶媒よりも効果が高いとされる膨張ヘキサン（すなわち、適切な溶媒と混合）を抽出溶媒として使用することが記載されている。
樹脂およびゴムの抽出条件は、以下の２つの論文に詳細に研究されている。
・ Salvucci M.E. et al., Industrial Crops and Products 30 (2009) 9-16（非特許文献４）
・K. Cornish et al., Industrial Crops and Products 41 (2013) 158-164)（非特許文献５）
・ Salvucci M.E. et al., Industrial Crops and Products 30 (2009) 9-16（非特許文献４）
・K. Cornish et al., Industrial Crops and Products 41 (2013) 158-164)（非特許文献５）
これらの論文では、「加速溶媒抽出（Accelerated Solvent Extraction）」（ＡＳＥ）法を用いて種々の樹脂およびゴム画分を定量する方法が記載されている。樹脂を抽出するために極性溶媒であるアセトンまたはアセトニトリルが使用され、一方、ゴムを抽出するためには非極性溶媒（シクロヘキサン）が使用される。
上記の文献ではいずれも、植物由来のゴムおよび／または樹脂の貯蔵、抽出および精製条件を最適化する方法が記載されているが、それでもなおバガスの４０〜５０重量％ を占める残留リグノセルロース分画の完全な利用を達成するために必要な条件については考慮されていない。
抽出および溶媒除去の後、樹脂は多くの分野で利用することができる（図１の９、１０および１１）。これに関連して、非特許文献６ は、調査および実験室やパイロット規模での実験を通じて、グアユール樹脂の多くの応用の可能性について徹底的に要約している。とりわけ、樹脂のセスキテルペン成分（ａｒｇｅｎｔａｔｉｎｅ ＡおよびＢを含む）は、殺虫剤または殺菌剤 としての作用では合成化合物に取って代わることができる（図１の１０）。例えば、臭化メチルはその毒性のために抗寄生虫剤としての使用が禁止されている有害化学物質であるが、その代わりとして、樹脂を寄生線虫に対処するために使用することが可能であると証明されている。ａｒｇｅｎｔａｔｉｎ Ａ（グアユール樹脂の主成分の１つ）は、アセチルコリンエナーゼ阻害剤であることが判明していて、結果として抗菌活性を有する。
抽出された樹脂画分は、実験で確認されるように、木材において微生物および大気中の物質に対するその耐性を増加させる用途で使用することができる。非特許文献７は、木製製品を保存するために使用されているグアユール樹脂が従来の合成化合物と同様に有効であることを見出した（図１の９）。グアユール の木材中に存在する樹脂を利用し、かつ、抽出工程を避けるために、グアユール から直接得られた、依然として樹脂画分を含有しうる木質材料を、ポリエチレンまたは他の木質との複合材料に使用し、シロアリの攻撃および／または菌類または他の微生物に対する高い抵抗性を必要とする用途向けの複合材料を調製する可能性について言及されている。特許文献３８〜３９では、樹脂（約２０％の低分子量ゴム（ＬＭＲ）を含有する）を、例えばスチレン、ビニルエーテル、イソプレン、メタクリル酸、アクリル酸（酸、アミド、エステル）から選択される不飽和モノマーと有機溶媒、例えばトルエン中で反応させることによって、グアユール樹脂の熱可塑性マルチポリマーを調製する方法が記載されている。
共重合は、樹脂の結合力、透明性および熱的および酸化的安定性を増加させ、ホットメルト塗布 を可能にする。
特許文献４０〜４２では、グアユールゴムから生成されたウェットスキン接着剤 およびグアユール樹脂またはポリテルペン（ポリα-またはβ-ピネン）をベースとする粘着付与剤について記載されている。 樹脂は濡れた皮膚および水中において接着性を付与し、ゴムは接着剤に粘着性を付与する。
先行技術では、グアユール樹脂の成分を粘着付与剤または複合材料の成分として使用する目的で、化学反応により改変する可能性が記載されている。例えば、特許文献４３には、ホルムアルデヒド、フェノール‐ホルムアルデヒドまたは尿素‐ホルムアルデヒドによる処理が記載されている。前記薬剤を得るための方法は、次の工程を含む：ホルムアルデヒドでの処理、フェノール／ホルムアルデヒドでの処理、尿素／ホルムアルデヒド処理、酸による処理および硫化物による処理、およびそれらの組み合わせ。
先行技術の分析から明らかなように、リグノセルロース系グアユールバイオマスの分解および糖化に関して広範に研究はされていない。グアユールバガスは、適切な分解処理およびその後の加水分解反応の後に糖の供給源として使用され得ることが知られている。例えば、非特許文献８では、高圧下での超臨界ＣＯ２による爆発処理（ＳＣ‐ＣＯ２爆発）でのグアユールバガスの糖化について研究されている。ラテックスおよび樹脂を抽出した後、バガスは高温（最高２００℃）、高圧（最大４０００ｐｓｉ（約２７．６ＭＰａ） ）にて爆発処理を受けた。次いで、セルロースの加水分解を完了させる目的で、リグノセルロース残渣を酵素で処理した。加水分解による単糖（Ｃ５およびＣ６）の総収率は、最初に利用可能な還元糖の総量に対して８６％であった。 しかしながら、同じ研究者が後の研究において、同じ技術（ＳＣ‐ＣＯ２爆発）を用いて処理条件やパラメーターを最適化した結果を報告しており（非特許文献９）、最良の条件下で加水分解によるモノマーの総収率は当初の糖の５７％であると 結論付けている。
これらの論文に記載されている糖化方法は高温および高圧を利用する必要があるため、有利ではない。さらに、最適化後の加水分解全収率は高温および高圧の処理条件下では５７％を超えない。
Ｃｈｕｎｄａｗａｔはバイオマス前処理技術としてＡＦＥＸ（アンモニウム繊維爆発）技術を用いることでグアユールバガスの糖化が実施できることを観察したことが知られている（非特許文献１０）。未処理のバガスおよび樹脂の抽出後に得られたバガスの種々の形態が考察されている。最良の結果は樹脂が除去されたバガスで得られ、当初得られた糖と比較したＣ５およびＣ６の単糖の加水分解による総収率は４４％であった。いずれの場合にも得られた糖は酵母によって発酵してエタノールを産生できることが判明した。この前処理技術は、高圧のアンモニアを使用し、このアンモニアは処理を持続可能にするためにリサイクルする必要がある。さらに、４４％以下の収率でバガスの糖化が行われる。さらに、ゴム（塩基性水で抽出）および樹脂（極性溶媒で抽出）を連続して抽出した後に得られたバガスからのセルロースの加水分解は、何も処理されていない植物全体のセルロースよりも効率が低いということが論文において指摘されている。
十分に精製されている場合、リグニンは、適切な解重合および／または誘導体化反応の後に、化合物の供給源として使用され得る。これとは別に、例えばプラスチックおよびゴムのような高分子材料の機械的および物理化学的特性を向上させるために、汎用充填剤成分として使用されている。例えば、エポキシ樹脂およびフェノール／ホルムアルデヒド樹脂配合物に使用することができる。
タイヤゴムの場合、リグニンはカーボンブラックの代わりに補強成分として作用する。カーボンブラックと比較して、密度が低く、非導電性で、色が薄く、カーボンブラックを置換することができ、しばしば機械的および物理化学的特性を改善する製剤である。
特許文献４４では、求核化合物で誘導体化（化学修飾）してエステル化、エーテル化またはヘミアセタール化したリグニンの調製方法について記載されている。このようなリグニンは、ポリマー製品、例えばポリスチレンの製造における添加剤または充填剤として、その生分解性を高めるために使用することができる。
非特許文献１１には、リスチンをポリスチレンおよびエチレン／スチレン／ブチレン共重合体の充填剤として使用することが記載されている。漸増量（80％まで）のリグニンを含有するブレンド液の流動学的および機械的特性が考察されている。弾性係数は、複合材料中に存在するリグニンの量の関数として増加することが観察された。非特許文献１２には、リグニンと合成ポリマーとのいくつかの混合物の物理的性質が記載されている。蒸気爆発によって前処理された穀物藁に由来するリグニンが様々な密度のポリエチレンおよびポリスチレンと混合されている。熱可塑性ポリマーに使用される従来技術を用いて混合物を加工することが可能であることが判明した。リグニン含有混合物では、弾性率はわずかに増加するが、応力および伸び抵抗は減少する。リグニンはさらに、ＵＶ放射によって引き起こされる劣化に関して安定剤として作用する。
非特許文献１３では、リグニンを有機化合物、バイオ燃料および水素の供給源として使用する可能性が分析されている。リグニンを解重合して有機化合物（フェノールを含む芳香族化合物）を生成するか、またはそれを液体燃料または中間体および有機化合物の製造（ＢＴＸ、ｂｉｏｍａｓｓ−ｔｏ− ） に使用できる合成ガスに変換するために、工業規模で様々な技術を使用することができる。例えば、リグニン（本発明に記載されているようなスルホン化されていないもの）は、ビチューメン 、セメント添加剤、活性炭、炭素繊維、フェノール樹脂などの分野や、合成バニリンの生産などの食品分野で応用され得る 。
様々な産業分野におけるこれらのタイプの用途は、非特許文献１４に記載されており、炭素繊維として、ポリマーおよびプラスチックの添加剤として、また、樹脂、接着剤および結合剤の合成における成分としてリグニンを使用することも含まれている。
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したがって、グアユール植物の全ての構成要素 を利用するための統合された方法を開発する必要がある。一方、従来技術ではグアユール植物の個々の成分の分離および使用について記載されているに過ぎず、用いられている方法も互いに独立している場合が多い。
したがって、本願人は、グアユール植物のあらゆる部分を利用することを可能にする統合された方法を考案した。
特に、本願人は、ワックスおよび精油の抽出工程後に得られる固形残渣が、樹脂、リグニンおよび発酵性糖を得るために有利に利用され得ることを見出した。
発酵性糖は、ヘミセルロースおよびセルロースから得られ、その後、バイオブタジエンまたはブタンジオール、微生物油およびバイオ燃料（脂質またはトリグリセリドを介して）などの化学物質の製造に使用されうる。
これは、例えば、セルロースとリグニンとの間の相互作用 を分解する適切なバイオマス分解技術を利用することによって、セルロースおよびヘミセルロースはより容易に入手可能になりうるからである。このようにして、ヘミセルロースおよびセルロースは、適切な加水分解技術を用いてより容易に分解され、発酵性微生物の栄養源として使用される単純な糖が生じる（糖化）。
グアユール植物から得られたバイオマスの破壊および糖化のいくつかの例が文献に存在するが、この残留画分の利用についてはまだ詳細には研究されていない。
本発明の第一の目的は、グアユール植物から誘導可能なバイオマスのあらゆる部分 を変換して利用する統合された方法を提供することであり、この方法は、エネルギー源や、例えばバイオリファイナリにおけるバイオブタジエンのような、化学物質としても利用することができる様々な製品を生産する。
本発明のさらなる目的は、分解および糖化の工程が、量および品質の両面でより効率的に、言い換えれば、先行技術において既に知られ、かつ、使用されている技術と比較してより不純物の少ない状態で、発酵性糖を製造することを可能にする統合された方法を提供することである。
この目的のために、本願人は、グアユール植物（グアユールゴムノキ（Parthenium argentatum））の全ての部分を加工利用するための統合された方法であり、
・機械的処理（１）を用いて前記植物の葉（２）から茎および枝（３）を分離する工程と、
・前記葉を処理して、ワックスおよび精油（１０２）と、セルロース、ヘミセルロース（炭水化物）、並びに、少量の塩、有機化合物およびリグニンを含有する画分（１０１）とを生成する工程（１００）と、
・前記茎と枝から液相（４）を抽出して、本願でバガスと称する第１固形木材残渣（５）を形成する工程（２００）と、
・固形木材残渣（５）を処理して糖、樹脂、ゴムおよびリグニンを調製する工程と 、
を順番に含む方法を考案した。
・機械的処理（１）を用いて前記植物の葉（２）から茎および枝（３）を分離する工程と、
・前記葉を処理して、ワックスおよび精油（１０２）と、セルロース、ヘミセルロース（炭水化物）、並びに、少量の塩、有機化合物およびリグニンを含有する画分（１０１）とを生成する工程（１００）と、
・前記茎と枝から液相（４）を抽出して、本願でバガスと称する第１固形木材残渣（５）を形成する工程（２００）と、
・固形木材残渣（５）を処理して糖、樹脂、ゴムおよびリグニンを調製する工程と 、
を順番に含む方法を考案した。
本願によって提供される統合された方法は、通常は天然ゴムまたは樹脂を製造するために選択的にのみ使用されるグアユール植物全体を効率的かつ便利に利用するという利点を有する。
グアユールの全ての成分を使用することにより、天然ゴムに加えて、エネルギー、食品、医薬品または木材産業、より一般的には、化学品製造の部門を含む様々な分野で使用可能な化合物を製造することも可能になる（図１の９、１０、１１）。これらには、ポリマーや合成ゴムを合成するために使用可能なモノマー、例えばブタジエンなどが含まれる。本発明によって提供される統合された方法により、グアユール植物から得ることができる全ての画分が、特にリグノセルロース画分から得られる発酵性糖の生産に関する任意の残留画分も含めて、利用可能となる。
本発明の更なる目的および利点は、単なる非限定的な例として提示される以下の説明および添付の図面からより明らかになるであろう。
以下、図面について詳細に説明する。
図１〜図７に関して、本発明はグアユール植物（グアユールゴムノキ（Parthenium argentatum））のあらゆる部分を加工利用するための統合された方法であり、
・機械的処理（１）を用いて前記植物の葉（２）から茎および枝（３）を分離する工程と、
・葉（１００）を処理して、ワックスおよび精油（１０２）と、セルロース、ヘミセルロース（炭水化物）、並びに、少量の塩、有機化合物およびリグニンを含有する画分（１０１）とを生産する工程と、
・前記茎および枝から液相（４）を抽出（２００）し、本願においてバガスと称する第１固形木質残渣（５）を形成する工程と、
・前記固形木質残渣（５）を処理して糖、樹脂、ゴムおよびリグニンを調製する工程と、
を順番に含む方法を提供する。
・機械的処理（１）を用いて前記植物の葉（２）から茎および枝（３）を分離する工程と、
・葉（１００）を処理して、ワックスおよび精油（１０２）と、セルロース、ヘミセルロース（炭水化物）、並びに、少量の塩、有機化合物およびリグニンを含有する画分（１０１）とを生産する工程と、
・前記茎および枝から液相（４）を抽出（２００）し、本願においてバガスと称する第１固形木質残渣（５）を形成する工程と、
・前記固形木質残渣（５）を処理して糖、樹脂、ゴムおよびリグニンを調製する工程と、
を順番に含む方法を提供する。
本発明による好ましい実施態様において、茎および枝（３）は、水性エマルジョン（４）を形成する塩基性水と、リグニン、セルロース、ヘミセルロース、樹脂および残留ゴムを含む第１固形木質残渣（５）とを用いた抽出によって処理する。 前記水性エマルジョンから濃縮ラテックス（図１および図２の２０３または１３）を抽出する。天然ゴム（図１および図２の２０４または１４）は、濃縮ラテックス（図１および図２の２０３または１３）からさらに凝固工程を経て得ることができる。
本発明の好ましい実施形態では、対照的に、茎および枝（３）を、有機溶液（２１１）を形成する非極性有機溶媒（好ましくは、Ｃ５〜Ｃ１２アルカンで示される、５〜１２個の炭素原子を有する直鎖状、分岐状および環状アルカンから選択され、好ましくは６〜８個の炭素原子を有するＣ６〜Ｃ８で示されるアルカンであり、より好ましくは５，６，７、もしくは８個の炭素原子を有し、より好ましくは、ｎ‐ペンタン、ｎ‐ヘキサン、ｎ‐ヘプタン、ｎ‐オクタン、シクロヘキサン、もしくはそれらの混合物から選択されるアルカン） と、ヘミセルロース、セルロースおよびリグニンを含有する第１固形木材残渣（５）とを用いた抽出により処理する。前記有機溶液から、好ましくは例えばアセトン、酢酸エチルまたはそれらの混合物などの極性溶媒を用いて沈殿させることによって天然ゴム（図１および図２の２１２または１４）を抽出し、このゴムを引き続き水に再分散して ラテックス（図１および図２の２１６または１３）を生成する。
好ましい実施形態では、本願の明細書および特許請求の範囲に記載する方法は、
・機械的処理（１）を用いて前記植物の葉（２）から茎および枝（３）を分離する工程と、
・葉（１００）を処理して、ワックスおよび精油（１０２）と、セルロース、ヘミセルロース（炭水化物）、並びに、少量の塩、有機化合物およびリグニンを含有する固形画分（１０１）を生成する工程と、
・茎と枝から液相（４）を抽出（２００）し、本願においてバガスと称する 第１固形木質残渣（５）を生成する工程と、
・前記第１固形木質残渣（５）から樹脂とゴムを抽出し、リグニン、ヘミセルロースおよびセルロースを含有する第５固形木質残渣（１９）を生成する工程（３００）と、
・前記第５固形残渣（１９）を加水分解し（４００）、炭素原子数５の糖 （８）およびリグニンおよびセルロースを含有する第６固形木質残渣（２０）を生成する工程と、
・前記第６固形残渣（２０）を加水分解して、炭素原子数６（本願ではＣ６と表記）の糖 に変換し、リグニンおよび２０％未満の量の残留セルロースを含有する最終固形残渣（１８）を生成する工程と、
を順番に含む。
・機械的処理（１）を用いて前記植物の葉（２）から茎および枝（３）を分離する工程と、
・葉（１００）を処理して、ワックスおよび精油（１０２）と、セルロース、ヘミセルロース（炭水化物）、並びに、少量の塩、有機化合物およびリグニンを含有する固形画分（１０１）を生成する工程と、
・茎と枝から液相（４）を抽出（２００）し、本願においてバガスと称する 第１固形木質残渣（５）を生成する工程と、
・前記第１固形木質残渣（５）から樹脂とゴムを抽出し、リグニン、ヘミセルロースおよびセルロースを含有する第５固形木質残渣（１９）を生成する工程（３００）と、
・前記第５固形残渣（１９）を加水分解し（４００）、炭素原子数５の糖 （８）およびリグニンおよびセルロースを含有する第６固形木質残渣（２０）を生成する工程と、
・前記第６固形残渣（２０）を加水分解して、炭素原子数６（本願ではＣ６と表記）の糖 に変換し、リグニンおよび２０％未満の量の残留セルロースを含有する最終固形残渣（１８）を生成する工程と、
を順番に含む。
本明細書および添付の特許請求の範囲において、「炭素原子数５の糖」という語句は、化学式Ｃ５Ｈ１０Ｏ５を有する５個の炭素原子から構成される単糖炭水化物であるペントース糖、またはより単純に、ペントース を意味すると解釈される。本明細書および添付の特許請求の範囲において、「炭素原子数６の糖」という語句は、化学式Ｃ６Ｈ１２Ｏ６を有する６個の炭素原子から構成される単糖炭水化物であるヘキソース糖、またはより単純に、ヘキソース を意味すると解釈される。
図２に関して、第１固形木質残渣（５）は、非極性有機溶媒（好ましくは、Ｃ５〜Ｃ１２アルカンで示される、５〜１２個の炭素原子を有する直鎖状、分岐状および環状アルカンから選択され、好ましくは６〜８個の炭素原子を有するＣ６〜Ｃ８で示されるアルカンであり、より好ましくは５、６、７、もしくは８個の炭素原子を有し、より好ましくは、ｎ‐ペンタン、ｎ‐ヘキサン、ｎ‐ヘプタン、ｎ‐オクタン、シクロヘキサン、もしくはそれらの混合物から選択される）で抽出（３００）することによって処理され、樹脂とゴムを分離し（７）、リグニン、ヘミセルロースおよびセルロースを含有する第５固形木質残渣（１９）を生成する。
前記第５固形残渣（１９）は、その後、２段階で糖化（４００）される。第１段階では、ヘミセルロースを本明細書においてＣ５と表示された炭素原子数５の糖に変換するために酸加水分解（４０４）を実施し、リグニンおよびセルロースを含む第６固形木材残渣（２０）を形成する。
酸加水分解は、ホスホン酸、すなわち、一般式：Ｒ‐ＰＯ（ＯＨ）２（Ｉ）［式中、Ｒは、直鎖若しくは分岐鎖アルキル基、または、芳香族基、または、ヘテロ原子を含む官能基である。］である有機酸によって行われる。
アルキル基は、好ましくは１〜６個の炭素原子、より好ましくは１〜３個の炭素原子を含むことができる。
アルキル基は好ましくは、メチル基、エチル基、１‐プロピル基、２‐プロピル基、ｎ‐ブチル基、ｓｅｃ‐ブチル基、ｔｅｒｔ‐ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、１‐メチルブチル基、１‐エチルプロピル基、２-メチルブチル基、１，２‐ジメチルプロピル基、３‐メチルブチル基、１，１‐ジメチルプロピル基、２，２‐ジメチルプロピル基、ｎ‐ヘキシル基、２‐メチルペンチル基、３‐メチルペンチル基、２，２‐ジメチルブチル基または２，３‐ジメチルブチル基から選択されたものである。
芳香族基は、好ましくは、式Ｒ’‐Ｃ６Ｈ５またはＲ’‐Ｃ１０Ｈ８からなる化合物から選択され、Ｒ’は炭素原子数１〜３の直鎖または分岐鎖アルキル基で、好ましくはメチル基である。
ヘテロ原子を含む官能基は、好ましくは、酸素（Ｏ）を含む官能基、好ましくは‐ＯＨ基またはカルボニル基、または、窒素（Ｎ）を含む官能基、好ましくは‐ＮＨ２基またはＮ‐置換‐ＮＨ２基、または、リン（Ｐ）を含む官能基、好ましくは‐ＣＨ３ＯＨ‐ＰＯ（ＯＨ）２（ジホスホネート）基、から選択される。
より好ましいのは、一般式Ｒ‐ＰＯ（ＯＨ）２（Ｉ）で示されるアルキルホスホン酸であり、式中、Ｒは１〜６個の炭素原子、好ましくは１〜３個の炭素原子を含み得る直鎖または分岐鎖アルキル基であり、より好ましくは、メチル基、エチル基、１‐プロピル基、２‐プロピル基、ｎ‐ブチル基、ｓｅｃ‐ブチル基、ｔｅｒｔ‐ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、１‐メチルブチル基、１‐エチルプロピル基、２‐メチルブチル基、１，２‐ジメチルプロピル基、３‐メチルブチル基、 １，１‐ジメチルプロピル基、２，２‐ジメチルプロピル基、ｎ‐ヘキシル基、２‐メチルペンチル基、３‐メチルペンチル基、２，２‐ジメチルブチル基または２，３‐ジメチルブチル基のいずれから選択されたものである。
より好ましいのは、一般式Ｒ‐ＰＯ（ＯＨ）２（Ｉ）のホスホン酸であり、式中、Ｒは酸素（Ｏ）を含むもの、好ましくは‐ＯＨ基またはカルボニル基、または窒素（Ｎ）を含むもの、好ましくは‐ＮＨ２基またはＮ‐置換‐ＮＨ２基、またはリン（Ｐ）を含むもの、好ましくはＣＨ２‐ＰＯ（ＯＨ）２（ジホスホネート）基、から選択されるヘテロ原子を含む基である。
ホスホン酸の中で好ましいのは、一般式Ｒ‐ＰＯ（ＯＨ）２（Ｉ）のものであり、式中、Ｒが-ＣＨ３ＯＨ-ＰＯ（ＯＨ）２（ジホスホネート）基のもの、すなわち、エチドロン酸（１-ヒドロキシエタン-１，１‐ジホスホン酸として知られている）、あるいは、Ｒがメチル基のもの、すなわち、メタンリン酸（メチルホスホン酸）である。
好ましくは、酸加水分解中のｐＨは、０．６〜１．６、好ましくは０．８〜１．３、より好ましくは０．９〜１である。
酸加水分解は、好ましくは１２０〜１６０℃、より好ましくは１３０〜１５０℃、さらにより好ましくは１４０℃に及ぶ温度範囲で実施する。
続いて、前記第６固形残渣（２０）を、酵素的、化学的または熱化学的加水分解から選択されたさらなる加水分解（４０２）に供して、セルロースを炭素原子数６の糖（本明細書においてＣ６で示す）に変換し、 リグニンと２０％未満の量の残留セルロースとを含む固形残渣を生成する。
好ましい実施形態では、本願において記載され、請求されている方法は、
・機械的処理（１）を用いて前記植物の葉（２）から茎および枝（３）を分離する工程と、
・葉（１００）を処理して、ワックスおよび精油（１０２）、また、セルロース、ヘミセルロース（炭水化物）、および少量の塩、有機化合物およびリグニンを含有する固形画分（１０１）を生成する工程と、
・茎と枝から液相（４）を抽出（２００）し、本願においてバガスと称する第１固形木質残渣（５）を生成する工程と、
・第１固形木質残渣（５）を処理して、炭素原子数５の糖（８）を生成し、第２固形残渣（１５）を生成する工程と、
・前記第２固形残渣（１５）を処理して、炭素原子数６の糖（１６）および第３固形残渣（１７）を生成する工程（４００）と、
・前記第３固形残渣（１７）から樹脂およびゴム（７）を抽出し、リグニンを主成分とする第４木質残渣（１８）を生成する工程（３００）と、
を順番に順番に含む。
・機械的処理（１）を用いて前記植物の葉（２）から茎および枝（３）を分離する工程と、
・葉（１００）を処理して、ワックスおよび精油（１０２）、また、セルロース、ヘミセルロース（炭水化物）、および少量の塩、有機化合物およびリグニンを含有する固形画分（１０１）を生成する工程と、
・茎と枝から液相（４）を抽出（２００）し、本願においてバガスと称する第１固形木質残渣（５）を生成する工程と、
・第１固形木質残渣（５）を処理して、炭素原子数５の糖（８）を生成し、第２固形残渣（１５）を生成する工程と、
・前記第２固形残渣（１５）を処理して、炭素原子数６の糖（１６）および第３固形残渣（１７）を生成する工程（４００）と、
・前記第３固形残渣（１７）から樹脂およびゴム（７）を抽出し、リグニンを主成分とする第４木質残渣（１８）を生成する工程（３００）と、
を順番に順番に含む。
前記好ましい実施形態によれば、図１を参照すると、第１固形木質残渣（５）は、２段階糖化法によって処理する。
第１段階では、ヘミセルロースを炭素原子数５の糖（Ｃ５）に変換し、リグニン、セルロース、ゴムおよび樹脂を含む第２固形残渣（１５）を形成する酸加水分解（４０４）が行われる。
酸加水分解は、ホスホン酸（一般式：Ｒ‐ＰＯ（ＯＨ）２（Ｉ）で示される有機酸で、式中、Ｒは直鎖または分岐鎖アルキル基または芳香族基、または、ヘテロ原子を有する官能基である）を用いて行われる。
アルキル基は、好ましくは１〜６個の炭素原子、より好ましくは１〜３個の炭素原子を含むことができる。
アルキル基は、好ましくは、メチル基、エチル基、１‐プロピル基、２‐プロピル基、ｎ‐ブチル基、ｓｅｃ‐ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、１‐メチルブチル基、１‐エチルプロピル基、２‐メチルブチル基、１，２‐ジメチルプロピル基、３‐メチルブチル基、１，１‐ジメチルプロピル基、２，２‐ジメチルプロピル基、ｎ‐ヘキシル基、２‐メチルペンチル基、３‐メチルペンチル基、２，２‐ジメチルブチル基、または、２，３‐ジメチルブチル基から選択される。
芳香族基は、好ましくは、式Ｒ’‐Ｃ６Ｈ５またはＲ’‐Ｃ１０Ｈ８の化合物から選択され、式中、Ｒ’は１〜３個の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖アルキル基で、好ましくはメチル基である。
ヘテロ原子を含む官能基は、好ましくは、酸素（Ｏ）を含む官能基、好ましくは‐ＯＨ基またはカルボニル基、または、窒素（Ｎ）を含む官能基、好ましくは‐ＮＨ２基またはＮ‐置換‐ＮＨ２基、または、リン（Ｐ）を含む官能基、好ましくは‐ＣＨ３ＯＨ‐ＰＯ（ＯＨ）２（ジホスホネート）基、から選択される。
より好ましいのは、一般式Ｒ‐ＰＯ（ＯＨ）２（Ｉ）で示されるアルキルホスホン酸であり、式中、Ｒは１〜６個の炭素原子、好ましくは１〜３個の炭素原子を含み得る直鎖または分岐鎖アルキル基であり、より好ましくは、メチル基、エチル基、１‐プロピル基、２‐プロピル基、ｎ‐ブチル基、ｓｅｃ‐ブチル基、ｔｅｒｔ‐ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、１‐メチルブチル基、１‐エチルプロピル基、２‐メチルブチル基、 １，２‐ジメチルプロピル基、３‐メチルブチル基、１，１‐ジメチルプロピル基、２，２‐ジメチルプロピル基、ｎ‐ヘキシル基、２‐メチルペンチル基、３‐メチルペンチル基、２，２‐ジメチルブチル基または２，３‐ジメチルブチル基のいずれかから選択されたものである。
より好ましいのは、一般式Ｒ‐ＰＯ（ＯＨ）２（Ｉ）のホスホン酸であり、式中、Ｒは、酸素（Ｏ）を含むもの、好ましくは‐ＯＨ基若しくはカルボニル基、または、窒素（Ｎ）を含むもの、好ましくは‐ＮＨ２基若しくはＮ‐置換‐ＮＨ２基、または、リン（Ｐ）を含むもの、好ましくはＣＨ２‐ＰＯ（ＯＨ）２（ジホスホネート）基、から選択されるヘテロ原子を含む官能基である。
ホスホン酸の中で好ましいのは、一般式Ｒ‐ＰＯ（ＯＨ）２（Ｉ）のものであり、式中、Ｒが-ＣＨ３ＯＨ-ＰＯ（ＯＨ）２（ジホスホネート）基のもの、すなわち、エチドロン酸（１-ヒドロキシエタン-１，１‐ジホスホン酸として知られている）、あるいは、Ｒがメチル基のもの、すなわち、メタンリン酸（メチルホスホン酸）である。
好ましくは、酸加水分解中のｐＨは、０．６〜１．６、好ましくは０．８〜１．３、より好ましくは０．９〜１である。
酸加水分解は、好ましくは１２０〜１６０℃、より好ましくは１３０〜１５０℃、さらにより好ましくは１４０℃に及ぶ温度範囲で実施する。
続いて、前記第２固形残渣（１５）を、好ましくは、酵素的、化学的または熱化学的加水分解から選択される加水分解（４０２）によって処理し、セルロースを炭素原子数６の糖（Ｃ６）に変換し、リグニン、 樹脂、残留ゴムおよび２０％未満の量の残留セルロースを含む第３固形残渣を生成する。
次いで、第３固形残渣（１７）を、アセトン、アルコール、酢酸エチルおよびそれらの混合物から選択される有機溶媒で抽出（３００）して、リグニンと２０％未満の量のセルロースとを含む第４固形残渣から樹脂と残留ゴムを分離する。
このように特定かつ好ましい操作手順、すなわち、樹脂の抽出（３００）よりも先に糖化（４００）を行うことにより、有機溶媒を用いた単一抽出工程で樹脂を抽出できるという利点がもたらされる。逆の順序、すなわち最初に樹脂抽出（３００）を行い、次に糖化（４００）を行う場合、樹脂を定量的に回収するためには、有機溶媒による２回の連続抽出が必要である。
樹脂を抽出する前にＣ５およびＣ６糖類を回収すると、逆の順序で得られるよりも高い発酵性単糖の変換率および収率が得られる。表１は、いくつかの例に関する収率および変換結果を示す。
多糖類、ヘミセルロースおよびセルロース成分は加水分解されて、単純なモノマーの成分が生成する。例えば、セルロースからはグルコース（Ｃ６）が得られ、また、ヘミセルロースからは最大８０％の割合のＣ５糖類の混合物、例えば、キシロース、アラビノースなどが得られる。
このようにして得られた単糖類は、例えば、エタノールおよびブタノールのようなアルコール、また、１，３‐プロパンジオール、１，３‐ブタンジオール、１，４‐ブタンジオール、２，３‐ブタンジオール、などのようなジオール、また、発酵によって得られる他の化学物質を製造するための発酵工程において、炭素源として有利に使用することができる。
適切な脱水反応の後、ジオールを用いて、バイオポリブタジエンの合成のためのモノマーとして使用可能なブタジエンを製造することができる。または、そのような糖類は、不飽和脂肪酸酸（例えば、オレイン酸）を高含有量で有する脂質やトリグリセリド、または、他の中間体および産物の発酵合成に使用することができる。
前記アルコール、ジオール、脂質または他の中間体または産物は、化学工業または自動車燃料の調合 おいて有利に使用され得る。
酸加水分解の後、バガスに含まれる グアユリン ＡおよびＢは加水分解されて、パーテニオールおよびヒドロキシ安息香酸および桂皮酸を生成する。次いで、グアユリンの更なる加水分解に頼ることなく、アルコール、例えばメタノールを用いた選択的沈殿により、パーテニオールを回収することができる。パーテニオールは、抗シロアリ活性があり、香料製品または害虫を防除製品の合成のために重要な基礎化合物である。
図６に関して、本発明の好ましい実施形態では、第１固形木質残渣（５）を酸加水分解（４０４）によって前処理し、ヘミセルロースをＣ５糖類（８）に変換して、セルロース、樹脂、残留ゴムおよびリグニンを含有する第２固形残渣（１５）を生成する。
酸加水分解は、ホスホン酸（一般式：Ｒ‐ＰＯ（ＯＨ）２（Ｉ）で示される有機酸で、式中、Ｒは直鎖または分岐鎖アルキル基または芳香族基、または、ヘテロ原子を有する官能基である）を用いて行われる。
アルキル基は、好ましくは１〜６個の炭素原子、より好ましくは１〜３個の炭素原子を含むことができる。
アルキル基は、好ましくは、メチル基、エチル基、１‐プロピル基、２‐プロピル基、ｎ‐ブチル基、ｓｅｃ‐ブチル基、ｔｅｒｔ‐ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、１‐メチルブチル基、１‐エチルプロピル基、２‐メチルブチル基、１，２‐ジメチルプロピル基、３‐メチルブチル基、１，１‐ジメチルプロピル基、２，２‐ジメチルプロピル基、ｎ‐ヘキシル基、２‐メチルペンチル基、３‐メチルペンチル基、２，２‐ジメチルブチル基または２，３‐ジメチルブチル基から選択される。
芳香族基は、好ましくは、式Ｒ’‐Ｃ６Ｈ５またはＲ’‐Ｃ１０Ｈ８の化合物から選択され、式中、Ｒ’は１〜３個の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖アルキル基で、好ましくはメチル基である。
ヘテロ原子を含む官能基は、好ましくは、酸素（Ｏ）を含む官能基、好ましくは‐ＯＨ基またはカルボニル基、または、窒素（Ｎ）を含む官能基、好ましくは‐ＮＨ２基またはＮ‐置換‐ＮＨ２基、または、リン（Ｐ）を含む官能基、好ましくは‐ＣＨ３ＯＨ‐ＰＯ（ＯＨ）２（ジホスホネート）基、から選択される。
より好ましいのは、一般式Ｒ‐ＰＯ（ＯＨ）２（Ｉ）で示されるアルキルホスホン酸であり、式中、Ｒは１〜６個の炭素原子、好ましくは１〜３個の炭素原子を含み得る直鎖または分岐鎖アルキル基であり、より好ましくは、メチル基、エチル基、１‐プロピル基、２‐プロピル基、ｎ‐ブチル基、ｓｅｃ‐ブチル基、ｔｅｒｔ‐ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、１‐メチルブチル基、１‐エチルプロピル基、２‐メチルブチル基、 １，２‐ジメチルプロピル基、３‐メチルブチル基、１，１‐ジメチルプロピル基、２，２‐ジメチルプロピル基、ｎ‐ヘキシル基、２‐メチルペンチル基、３‐メチルペンチル基、２，２‐ジメチルブチル基または２，３‐ジメチルブチル基のいずれかから選択されたものである。
より好ましいのは、一般式Ｒ‐ＰＯ（ＯＨ）２（Ｉ）のホスホン酸であり、式中、Ｒは、酸素（Ｏ）を含むもの、好ましくは‐ＯＨ基またはカルボニル基、または窒素（Ｎ）を含むもの、好ましくは‐ＮＨ２基またはＮ‐置換‐ＮＨ２基、または、リン（Ｐ）を含むもの、好ましくはＣＨ２‐ＰＯ（ＯＨ）２（ジホスホネート）基、から選択されるヘテロ原子を含む官能基である。
ホスホン酸の中で好ましいのは、一般式Ｒ‐ＰＯ（ＯＨ）２（Ｉ）のものであり、式中、Ｒが-ＣＨ３ＯＨ-ＰＯ（ＯＨ）２（ジホスホネート）基のもの、すなわち、エチドロン酸（１-ヒドロキシエタン-１，１‐ジホスホン酸として知られている）、あるいは、Ｒがメチル基のもの、すなわち、メタンリン酸（メチルホスホン酸）である。
好ましくは、酸加水分解中のｐＨは、０．６〜１．６、好ましくは０．８〜１．３、より好ましくは０．９〜１である。
酸加水分解は、好ましくは１２０〜１６０℃、より好ましくは１３０〜１５０℃、さらにより好ましくは１４０℃に及ぶ温度範囲で実施する。
前記第２固形残渣を、有機溶液（３０５）を構成する非極性有機溶媒（好ましくは、Ｃ５〜Ｃ１２アルカンで示される、５〜１２個の炭素原子を有する直鎖、分岐鎖および環状アルカンから選択され、好ましくは６〜８個の炭素原子を有するＣ６〜Ｃ８で示されるアルカンであり、より好ましくは５，６，７、もしくは８個の炭素原子を有し、より好ましくは、ｎ‐ペンタン、ｎ‐ヘキサン、ｎ‐ヘプタン、ｎ‐オクタン、シクロヘキサン、もしくはそれらの混合物から選択されるアルカン） とヘミセルロース、セルロースおよびリグニンを含有する第１固形木材残渣（３０６）での抽出により処理する。有機溶液を、好ましくはアセトン、アルコール、酢酸エチルおよびこれらの混合物から選択される極性有機溶媒（３０７）で抽出して、溶液中に残っている樹脂（３１２）からゴム（３１０）を沈殿により分離し、一方、固形画分は酵素加水分解または化学的または熱化学的加水分解から選択される方法（３１１）に供し、少なくとも８０％のリグニンを含む固形木質残渣（３０８）およびセルロース由来のＣ６糖類（３０９）を得る。
グアユールの全植物を、茎の頸部で切断し、茎および枝（３）を葉（２）から分離するように機械的に摘葉する（１）。
合わせた葉は、植物全体の乾燥重量の３０〜５０％を構成する。
葉は、ラテックス抽出工程の上流で植物体から分離される。その理由は、それらのゴム含量は、植物の総重量に対してわずか０．５％〜１．７％の範囲内であり、総ゴム量の２０％未満だからである。したがって、ゴム抽出処理は、主としてゴムの８０％以上を含有する枝および茎の木質部分に集中して行う。
葉は、ラテックス抽出工程の上流で植物体から分離される。その理由は、それらのゴム含量は、植物の総重量に対してわずか０．５％〜１．７％の範囲内であり、総ゴム量の２０％未満だからである。したがって、ゴム抽出処理は、主としてゴムの８０％以上を含有する枝および茎の木質部分に集中して行う。
以下、図１および図４を参照して説明する。
葉（２）は、ワックスおよび精油（１０２）を得るために、好ましくは、溶媒抽出、蒸気抽出、または超臨界ＣＯ２による抽出のいずれかの方法により処理することができる（１００）。
ワックスおよび精油を葉から分離すると、セルロース、ヘミセルロース、および少量のリグニン、塩および有機化合物を含有する固形画分（１０１）が残る。
好ましい実施形態では、固形画分（１０１）を糖化（４００）により処理する。 糖化工程（４００）については本明細書に既に記載されており、炭素原子数５の糖（Ｃ５）（８）および炭素原子数６の糖（Ｃ６）（１６）を２つの連続した段階で生成する。第１段階は、好ましくは、一般式Ｒ‐ＰＯ（ＯＨ）２（Ｉ）のホスホン酸、または、一般式Ｒ１‐ＳＯ３Ｈ（II）のアルキルスルホン酸から選択される有機酸による酸加水分解（４０４）によって進行する。
本発明によると、Ｒは直鎖または分岐鎖アルキル基、芳香族基、またはヘテロ原子を含む官能基から選択される。
本発明によると、Ｒ１は、１〜６個の炭素原子、好ましくは１〜３個の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖アルキル基から選択される。
アルキル基Ｒは、好ましくは１〜６個の炭素原子、より好ましくは１〜３個の炭素原子を含むことができる。
Ｒがアルキル基である場合、前記官能基は、好ましくはメチル基、エチル基、１‐プロピル基、２‐プロピル基、ｎ‐ブチル基、ｓｅｃ‐ブチル基、ｔｅｒｔ‐ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、１‐メチルブチル基、１‐エチルプロピル基、２‐メチルブチル基、１，２‐ジメチルプロピル基、３‐メチルブチル基、１，１‐ジメチルプロピル基、２，２‐ジメチルプロピル基、ｎ‐ヘキシル基、２‐メチルペンチル基、３‐メチルペンチル基、２，２‐ジメチルブチル基、または、２，３‐ジメチルブチル基のいずれかから選択される。
Ｒが芳香族基である場合、前記官能基は、好ましくは式：Ｒ’‐Ｃ６Ｈ５またはＲ’‐Ｃ１０Ｈ８の化合物から選択され、ここで式中Ｒ’は１〜３個の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖アルキル基であり、好ましくはメチル基である。
Ｒがヘテロ原子を含む官能基である場合、前記官能基は、好ましくは、酸素（Ｏ）を含む官能基、好ましくは‐ＯＨ基またはカルボニル基、または、窒素（Ｎ）を含む官能基、好ましくは‐ＮＨ２基またはＮ‐置換‐ＮＨ２基、または、リン（Ｐ）を含む官能基、好ましくは‐ＣＨ２ＯＨ‐ＰＯ（ＯＨ）２（ジホスホネート）基、から選択される。
アルキル基Ｒ１は、好ましくは、メチル基、エチル基、１‐プロピル基、２‐プロピル基、ｎ‐ブチル基、ｓｅｃ‐ブチル基、ｔｅｒｔ‐ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、１‐メチルブチル基、１‐エチルプロピル基、２-メチルブチル基、１，２‐ジメチルプロピル基、３‐メチルブチル基、１，１‐ジメチルプロピル基、２，２‐ジメチルプロピル基、ｎ‐ヘキシル基、２‐メチルペンチル基、３‐メチルペンチル基、２，２‐ジメチルブチル基または２，３‐ジメチルブチル基から選択される。
より好ましいのは、一般式Ｒ‐ＰＯ（ＯＨ）２（Ｉ）で示されるアルキルホスホン酸であり、式中、Ｒは１〜６個の炭素原子、好ましくは１〜３個の炭素原子を含み得る直鎖または分岐鎖アルキル基であり、より好ましくは、メチル基、エチル基、１‐プロピル基、２‐プロピル基、ｎ‐ブチル基、ｓｅｃ‐ブチル基、ｔｅｒｔ‐ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、１‐メチルブチル基、１‐エチルプロピル基、２‐メチルブチル基、 １，２‐ジメチルプロピル基、３‐メチルブチル基、１，１‐ジメチルプロピル基、２，２‐ジメチルプロピル基、ｎ‐ヘキシル基、２‐メチルペンチル基、３‐メチルペンチル基、２，２‐ジメチルブチル基または２，３‐ジメチルブチル基のいずれから選択されたものである。
より好ましいのは、一般式Ｒ‐ＰＯ（ＯＨ）２（Ｉ）のホスホン酸であり、式中、Ｒは酸素（Ｏ）を含むもの、好ましくは‐ＯＨ基またはカルボニル基、または窒素（Ｎ）を含むもの、好ましくは‐ＮＨ２基またはＮ‐置換‐ＮＨ２基、またはリン（Ｐ）を含むもの、好ましくはＣＨ２‐ＰＯ（ＯＨ）２（ジホスホネート）基、から選択されるヘテロ原子を含む官能基である。
ホスホン酸の中で好ましいのは、一般式Ｒ‐ＰＯ（ＯＨ）２（Ｉ）のものであり、式中、Ｒが-ＣＨ３ＯＨ-ＰＯ（ＯＨ）２（ジホスホネート）基のもの、すなわち、エチドロン酸（１-ヒドロキシエタン-１，１‐ジホスホン酸として知られている）、あるいは、Ｒがメチル基のもの、すなわち、メタンリン酸（メチルホスホン酸）である。
アルキルスルホン酸の中では、メタンスルホン酸（ＣＨ３‐ＳＯ３Ｈ）が好ましい。
好ましくは、酸加水分解中のｐＨは、０．６〜１．６、好ましくは０．８〜１．３、より好ましくは０．９〜１である。
酸加水分解は、好ましくは１２０℃〜１６０℃、より好ましくは１３０℃〜１５０℃、さらにより好ましくは１４０℃に及ぶ温度範囲で実施する。
酸加水分解後、Ｃ５糖類（８）および第２固形残渣（１５、２０）が生成される。
第２段階では、好ましくは、酵素加水分解または化学的または熱化学加水分解（４０２）から選択された加水分解が行われ、Ｃ６糖類（１６）、および、リグニンのみ、またはリグニンとゴムおよび樹脂とを含む固形残渣（１７または１８）を生成する。
Ｃ５糖類およびＣ６糖類のいずれも、発酵（４０３）によって化学物質、微生物油およびバイオ燃料（１２）を生産するために使用することができる。
葉は、精油を豊富に含む樹脂状物質を７〜８重量％含有し、この樹脂状物質は植物中に存在する全ての精油の７５％以上を占める。ゴムと樹脂の含有量は別として、葉は残りの植物の部分と同様の組成であり、それに加えて、少量（約１％の生体重量）のテルペン（セスキテルペン）を主成分とする精油とワックスが含まれている。精油とワックスは、主に医薬品や香料や香水用の化合物の製造に使用される高付加価値製品である（１０３）。精油は、食品分野（フレーバーまたはサプリメント）または化粧品の分野および香料の製造（量的には最大の市場）に使用することができる。
精油のもう一つの用途は、特殊接着剤（粘着付与剤）の製造である。この場合、油の成分をそれ自体どうしで重合させて天然接着剤を生成するか、またはフェノールまたはスチレンなどの他の成分との共重合によって反応させて合成接着剤を生成する。
ワックスおよび精油を得るための好ましい方法は、収穫された葉を新鮮な状態のうちに蒸気蒸留することである。感熱性油の場合、好ましくは、天然油脂または超臨界ＣＯ２のいずれかでの溶媒抽出が用いられる。グアユール葉の精油の含量は生体重量に対して約１％であるが、この量は、精油が抽出され、商業的調製品の製造に使用される多くの植物において見出される値と同等であるか、あるいは、それよりもさらに大きい。
葉に存在する精油と樹脂はいずれも、以下の文献から明らかなように、動物飼料の調製に使用されると、たびたび有害性または刺激性の性質を有する。
・Hernandez IT. Tech. Pecuaria Mexico, 1976, 31 .89
・Banigan, T.F., Verbiscar, A.J., Weber, C.W., 1982. (Composition of guayule leaves, seed, and wood. J. Agric. Food Chem. 30, 427-481)
・Hernandez IT. Tech. Pecuaria Mexico, 1976, 31 .89
・Banigan, T.F., Verbiscar, A.J., Weber, C.W., 1982. (Composition of guayule leaves, seed, and wood. J. Agric. Food Chem. 30, 427-481)
これらの論文では、樹脂が除去された場合にのみ、グアユール葉が動物飼料中の成分として許容されることが記載されている。この理由から、飼料を調合する前に樹脂を抽出しなければならない。
樹脂は、有機溶媒（例えば、シクロヘキサン）の使用、また、より選択的な技術、好ましくは蒸気抽出または超臨界ＣＯ２を用いた抽出、のいずれによっても抽出できることが知られている。
グアユールの葉は、以下の文献から明らかなように、殺菌作用または細菌生育抑制作用を有するので、農業土壌の改良剤として効果的に使用することもできる。
・Bultman, J.D., Gilbertson, R.K., Adaskaveg, J., Amburgey, T.L., Parikh, S.V., Bailey, C.A., 1991 , (The efficacy of guayule resin as a pesticide. Bioresour. Technol. 35, 1997-2001 )
・Nakayama, F.S., Vinyard, S.H., Chow, P., Bajwa, D.S., Youngquist, J.A., Muehl, J.H., Krzysik, A.M., 2001 (Guayule as a wood preservative) Ind. Crops Prod. 14, 105-111
・Bultman, J.D., Gilbertson, R.K., Adaskaveg, J., Amburgey, T.L., Parikh, S.V., Bailey, C.A., 1991 , (The efficacy of guayule resin as a pesticide. Bioresour. Technol. 35, 1997-2001 )
・Nakayama, F.S., Vinyard, S.H., Chow, P., Bajwa, D.S., Youngquist, J.A., Muehl, J.H., Krzysik, A.M., 2001 (Guayule as a wood preservative) Ind. Crops Prod. 14, 105-111
これらの論文では、樹脂のテルペン成分には効果的な抗真菌作用を有するものがあると記載されている。
一方、Maatooq G.T.およびHoffmann J.J.の論文（Fungistatic sesquiterpenoids from Parthenium, Phytochemistry, 1996, 43, 67-69）では、セスキテルペン成分が抗真菌作用に関与すると述べられている。
天然ゴムの代替供給源の中でも、グアユールは特に興味を持たれている。これは、アレルギー誘発物質となる可能性のあるタンパク質の含有量が低いためであり、対照的に、パラゴムノキから抽出された天然ゴムには顕著により多くタンパク質が含まれている。このため、へベアゴムは、皮膚に接触して使用される製品の製造に使用される場合、高いアレルギー反応性を有する。
リグノセルロース系成分からのラテックスを抽出することがグアユールバイオマスの栽培と生産の基本的な目的であるが、生産チェーン全体から高い効率と満足の出来る経済的利益を達成したいのであれば、 ヘミセルロース、セルロースおよびイヌリンならびに植物の他の成分、例えば樹脂、精油、ワックスおよびリグニンを含む多糖画分も使用し、活用する必要がある。
グアユールラテックスおよびゴムを活用するための好ましい方法を図４（ラテックスの取得方法）および図５（ゴムの取得方法）に示す。
図４に関して、ミル内での粉砕後、茎および枝（３）を塩基性水溶液（２００‐Ａ）で抽出し、第１固形木質残渣、すなわち、バガス（５）から、適切な界面活性剤で安定化された水性エマルジョン（２０１）を物理的方法、好ましくは、圧搾によって分離する。得られたバガス（５）は、リグニン、セルロース、ヘミセルロース、残留ゴムおよび樹脂を含み、酸加水分解を一般式Ｒ‐ＰＯ（ＯＨ）２（Ｉ）（式中、Ｒは直鎖または分岐鎖アルキル基または芳香族基またはヘテロ原子を含む官能基である）の有機酸であるホスホン酸で実施する２段階の糖化（４００）により処理することができる。
アルキル基は、好ましくは１〜６個の炭素原子、より好ましくは１〜３個の炭素原子を含むことができる。
アルキル基は好ましくは、メチル基、エチル基、１‐プロピル基、２‐プロピル基、ｎ‐ブチル基、ｓｅｃ‐ブチル基、ｔｅｒｔ‐ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、１‐メチルブチル基、１‐エチルプロピル基、２-メチルブチル基、１，２‐ジメチルプロピル基、３‐メチルブチル基、１，１‐ジメチルプロピル基、２，２‐ジメチルプロピル基、ｎ‐ヘキシル基、２‐メチルペンチル基、３‐メチルペンチル基、２，２‐ジメチルブチル基または２，３‐ジメチルブチル基から選択されたものである。
芳香族基は、好ましくは、式Ｒ’‐Ｃ６Ｈ５またはＲ’‐Ｃ１０Ｈ８からなる化合物から選択され、Ｒ’は炭素原子数１〜３の直鎖または分岐鎖アルキル基で、好ましくはメチル基である。
ヘテロ原子を含む官能基は、好ましくは、酸素（Ｏ）を含む官能基、好ましくは‐ＯＨ基またはカルボニル基、または、窒素（Ｎ）を含む官能基、好ましくは‐ＮＨ２基またはＮ‐置換‐ＮＨ２基、または、リン（Ｐ）を含む官能基、好ましくは‐ＣＨ３ＯＨ‐ＰＯ（ＯＨ）２（ジホスホネート）基、から選択される。
より好ましいのは、一般式Ｒ‐ＰＯ（ＯＨ）２（Ｉ） で示されるアルキルホスホン酸であり、式中、Ｒは１〜６個の炭素原子、好ましくは１〜３個の炭素原子を含み得る直鎖または分岐鎖アルキル基であり、より好ましくは、メチル基、エチル基、１‐プロピル基、２‐プロピル基、ｎ‐ブチル基、ｓｅｃ‐ブチル基、ｔｅｒｔ‐ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、１‐メチルブチル基、１‐エチルプロピル基、２‐メチルブチル基、 １，２‐ジメチルプロピル基、３‐メチルブチル基、１，１‐ジメチルプロピル基、２，２‐ジメチルプロピル基、ｎ‐ヘキシル基、２‐メチルペンチル基、３‐メチルペンチル基、２，２‐ジメチルブチル基または２，３‐ジメチルブチル基のいずれから選択されたものである。
より好ましいのは、一般式Ｒ‐ＰＯ（ＯＨ）２（Ｉ）のホスホン酸であり、式中、Ｒは、酸素（Ｏ）を含むもの、好ましくは‐ＯＨ基またはカルボニル基、または窒素（Ｎ）を含むもの、好ましくは‐ＮＨ２基またはＮ‐置換‐ＮＨ２基、またはリン（Ｐ）を含むもの、好ましくはＣＨ２‐ＰＯ（ＯＨ）２（ジホスホネート）基、から選択されるヘテロ原子を含む基である。
ホスホン酸の中で好ましいのは、一般式Ｒ‐ＰＯ（ＯＨ）２（Ｉ）のものであり、式中、Ｒが-ＣＨ３ＯＨ-ＰＯ（ＯＨ）２（ジホスホネート）基のもの、すなわち、エチドロン酸（１-ヒドロキシエタン-１，１‐ジホスホン酸として知られている）、あるいは、Ｒがメチル基のもの、すなわち、メタンリン酸（メチルホスホン酸）である。
好ましくは、酸加水分解中のｐＨは、０．６〜１．６、好ましくは０．８〜１．３、より好ましくは０．９〜１である。
酸加水分解は、好ましくは１２０〜１６０℃、より好ましくは１３０〜１５０℃、さらにより好ましくは１４０℃に及ぶ温度範囲で実施する。
水性エマルジョン（２０１）から、濃縮処理（２００‐Ｆ）によって、濃縮ラテックス（２０３）を取得する。濃縮処理は通常遠心分離によって行い、残渣水（２０５）が残る。
一旦濃縮すると、ラテックスは直ぐに天然ゴムとして使用することができる。
天然ゴム（図１の２０４および１４）はまた、例えば有機酸（クエン酸または酢酸）または無機酸（硫酸）などの凝固剤を添加することによって進行するその後の凝固工程（２００‐Ｂ）によって、前記濃縮ラテックスから得ることができる。
濃縮ラテックスおよび凝固天然ゴムの両方を、物品および製品の製造に使用することができる。凝固したゴムは、好ましくはタイヤ製造分野で使用することができる。
処理（２０５）からの残留水は有機化合物が豊富であり、任意の中和工程の後に、嫌気性発酵によるバイオガス（２０６）の生成に任意に使用可能であり、また、抽出工程において塩基性水とともに再利用することもできる。
図５に関して、ラテックスを抽出することなく、枝および茎から天然ゴムを製造することが可能である。
ミルで粉砕された枝および茎は、好ましくはヘキサン、シクロヘキサンおよびそれらの混合物から選択される非極性有機溶媒で抽出され（２００‐Ｃ）、第１有機溶液（２１１）、および、リグニン、セルロースおよびヘミセルロースを含み、実質的に残留樹脂およびゴムを含まない第１固形木質残渣（５）を生成する。この第１固形残渣は、続いて、一般式Ｒ‐ＰＯ（ＯＨ）２（Ｉ）（式中、Ｒは直鎖または分岐鎖アルキル基または芳香族基またはヘテロ原子を含む官能基である）の有機酸であるホスホン酸で酸加水分解を実施する２段階の糖化（４００）により処理することができる。
アルキル基は、好ましくは１〜６個の炭素原子、より好ましくは１〜３個の炭素原子を含むことができる。
アルキル基は、好ましくは、メチル基、エチル基、１‐プロピル基、２‐プロピル基、ｎ‐ブチル基、ｓｅｃ‐ブチル基、ｔｅｒｔ‐ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、１‐メチルブチル基、１‐エチルプロピル基、２‐メチルブチル基、１，２‐ジメチルプロピル基、３‐メチルブチル基、１，１‐ジメチルプロピル基、２，２‐ジメチルプロピル基、ｎ‐ヘキシル基、２‐メチルペンチル基、３‐メチルペンチル基、２，２‐ジメチルブチル基または２，３‐ジメチルブチル基から選択される。
芳香族基は、好ましくは、式Ｒ’‐Ｃ６Ｈ５またはＲ’‐Ｃ１０Ｈ８の化合物から選択され、式中、Ｒ’は１〜３個の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖アルキル基で、好ましくはメチル基である。
ヘテロ原子を含む官能基は、好ましくは、酸素（Ｏ）を含む官能基、好ましくは‐ＯＨ基またはカルボニル基、または、窒素（Ｎ）を含む官能基、好ましくは‐ＮＨ２基またはＮ‐置換‐ＮＨ２基、または、リン（Ｐ）を含む官能基、好ましくは‐ＣＨ３ＯＨ‐ＰＯ（ＯＨ）２（ジホスホネート）基、から選択される。
より好ましいのは、一般式Ｒ‐ＰＯ（ＯＨ）２（Ｉ） で示されるアルキルホスホン酸であり、式中、Ｒは１〜６個の炭素原子、好ましくは１〜３個の炭素原子を含み得る直鎖または分岐鎖アルキル基であり、より好ましくは、メチル基、エチル基、１‐プロピル基、２‐プロピル基、ｎ‐ブチル基、ｓｅｃ‐ブチル基、ｔｅｒｔ‐ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、１‐メチルブチル基、１‐エチルプロピル基、２‐メチルブチル基、１，２‐ジメチルプロピル基、３‐メチルブチル基、 １，１‐ジメチルプロピル基、２，２‐ジメチルプロピル基、ｎ‐ヘキシル基、２‐メチルペンチル基、３‐メチルペンチル基、２，２‐ジメチルブチル基または２，３‐ジメチルブチル基のいずれから選択される。
より好ましいのは、一般式Ｒ‐ＰＯ（ＯＨ）２（Ｉ）のホスホン酸であり、式中、Ｒは酸素（Ｏ）を含むもの、好ましくは‐ＯＨ基またはカルボニル基、または窒素（Ｎ）を含むもの、好ましくは‐ＮＨ２基またはＮ‐置換‐ＮＨ２基、またはリン（Ｐ）を含むもの、好ましくはＣＨ２‐ＰＯ（ＯＨ）２（ジホスホネート）基、から選択されるヘテロ原子を含む官能基である。
ホスホン酸の中で好ましいのは、一般式Ｒ‐ＰＯ（ＯＨ）２（Ｉ）のものであり、式中、Ｒが-ＣＨ３ＯＨ-ＰＯ（ＯＨ）２（ジホスホネート）基のもの、すなわち、エチドロン酸（１-ヒドロキシエタン-１，１‐ジホスホン酸として知られている）、あるいは、Ｒがメチル基のもの、すなわち、メタンリン酸（メチルホスホン酸）である。
好ましくは、酸加水分解中のｐＨは、０．６〜１．６、好ましくは０．８〜１．３、より好ましくは０．９〜１である。
酸加水分解は、好ましくは１２０〜１６０℃、より好ましくは１３０〜１５０℃、さらにより好ましくは１４０℃に及ぶ温度範囲で実施する。
好ましくは、アセトン、好ましくはエタノールを含むアルコール、好ましくは酢酸エチルを含むエステル、またはそれらの混合物から選択される極性溶媒（２００‐Ｄ）を第１有機相（２１１）に添加することにより、天然ゴム（２１２）を沈殿すると、第２有機相（２１３）が生成し、この第２有機相から、好ましくは溶媒を除去することによって、樹脂（２１５）を回収することができる。
エマルジョンの分散および安定化のための適切な技術（２００‐Ｅ）によって、天然ゴム（２１２）を微細エマルジョンの形態で水中に再懸濁し、ラテックス（２１３）を再構成できる。
ラテックスおよびゴムは、天然ゴムをベースとした製品および製品の製造に使用することができる。
図６は、本願による樹脂を利用するための好ましい方法を説明する。
本明細書の種々の箇所に記載された方法（簡潔化のため、ここでは言及しない）に従って、第１固形木質残渣（５）を二段階で糖化（４００）し、ヘミセルロースをＣ５糖類（８）に変換して、セルロース、樹脂、残留ゴムおよびリグニンを含有する第２固形残渣（１５）を生成する。
次いで、前記第２固形残渣を、好ましくはヘキサン、シクロヘキサンおよびそれらの混合物（３０５）から選択される非極性有機溶媒、および、セルロースおよびリグニン（３０６）を含む固形画分で抽出する（３０３）。有機溶液、好ましくはアセトン、アルコール類（好ましくはエタノール）、エステル類（好ましくは酢酸エチル）、またはこれらの混合物から選択された極性有機溶媒で抽出（３０７）し、ゴム（３１０）と 樹脂（３１２）を分離する。固形画分を、酵素加水分解または化学的または熱化学的加水分解（３１１）から選択される方法に供し、セルロース（３０９）からＣ６糖類、および、少なくとも８０％のリグニンを含む固形木質残渣（３０８）を得る。
図７では、バガスを利用して発酵性糖類を形成するための好ましい方法が記載されている。
グアユールバガスは、セルロース、ヘミセルロース、リグニン、残留ゴムおよび樹脂を含むバイオマスである。前記バイオマスは、強く相互作用するセルロース、ヘミセルロースおよびリグニンの３つの主なポリマー成分を含む複雑な構造である。耐性の低いポリマー、すなわち、ヘミセルロースをいったん加水分解して、より結晶質で安定なセルロースも完全な加水分解を達成するための特定の酵素で容易に攻撃できるようにすることで、これらのポリマー間の相互作用を分解しなければならない。
バガスのヘミセルロースおよびセルロースから、エネルギー用製品または化学品の製造に使用可能な糖類への変換を最適化する目的で、前記バガスに予備処理、前処理または分解を施すことが知られている。前記前処理により、リグニンとセルロースとの間の結合を弱めることが可能になり、後者のその後の例えば酵素による加水分解をより受けやすくすると同時に、セルロースよりも分解し易いヘミセルロースを炭素原子数５の糖に簡単に加水分解することを可能にする。
単純なＣ５糖類は、その後、発酵工程に供することができる（４０３）。
様々な種類のバガス前処理を使用することができ、好ましくは、酸または塩基による化学的前処理、高圧高温での処理、粉砕、マイクロ波または超音波から選択される物理化学的前処理、または、選択された微生物による分解のような生物学的前処理から選択される。
様々な種類のバガス前処理を使用することができ、好ましくは、酸または塩基による化学的前処理、高圧高温での処理、粉砕、マイクロ波または超音波から選択される物理化学的前処理、または、選択された微生物による分解のような生物学的前処理から選択される。
上記の目的のために慣用的に使用される方法は、酸加水分解であり、希酸または濃酸の存在下で行うことができる。しかしながら、先行技術に記載されている酸による前処理方法は、いくつかの欠点を示す可能性がある。例えば、過剰な高温で酸加水分解を行うと、糖の脱水およびリグニンの部分解重合に由来する反応副産物、例えばフルフラール（Ｆ）、ヒドロキシメチルフルフラール（ＨＭＦ）またはフェノール化合物、が生成する。これらは、その後の糖発酵工程で従来から使用されている微生物に対する増殖阻害剤として作用し、前記工程の効率および生産性を実質的に低下させる。
逆に、過度に低い温度で酸加水分解を行うと、バガスの分解が不十分になる可能性があるが、このバガスの分解は、セルロース繊維がそれらを覆うヘミセルロース - リグニンネットワークから放出され、その後の酵素加水分解段階で有利に使用されるために必要である。これは、ヘミセルロース‐リグニンと織り交ぜられたセルロース繊維は、酵素加水分解で従来使用されている酵素（例えば、セルラーゼ）に容易に接近できないためである。 さらに、文献中でこの目的のために通常使用される硫酸または塩酸のような酸は、特に単糖の全体的な収率の高さや、望ましくない副産物（ＦおよびＨＭＦまたは発酵を阻害する他のもの）の生成量の低さという観点では、所望の結果を常にもたらすとは限らない。
したがって、本出願人は、従来技術の重大な欠点を克服するために、本願に包括的に記載および請求されているように、バガス（５）を二段階で糖化することにした（４０４および４０２）。
特に、本願において包括的に記載および請求されているとおり、第１段階は酸加水分解（４０４）であり、ヘミセルロースをＣ５糖類に変換し、セルロース、リグニン、樹脂およびゴムを含有する第２固形木質残渣を生成する。次に、前記固形残渣を、酵素加水分解、または、化学的もしくは熱化学的加水分解から選択される加水分解に供し、Ｃ６糖類（１６）と主にリグニンまたはリグニン 、残留ゴム、樹脂、および２０％以下の量のセルロースを含む固形残渣（１７、１８）を取得する。
前記固形残渣は、本明細書に記載されているように、残留樹脂およびゴムの抽出に、または本明細書において既に包括的に記載および請求されているように、リグニンを得るために引き続き利用することができる。Ｃ５糖類およびＣ６糖類は、化学品、微生物油またはバイオ燃料（１２）を生産することができる微生物による発酵（４０３）のために都合良く使用され得る。
したがって、樹脂の抽出は、バガスを希酸で前処理した後だけでなく、その後に酵素で加水分解した後においても定量的であることが観察された。
したがって、本出願人は、バイオマス糖類の生産のための統合された方法であり、
・高いヘミセルロース成分の変換率（＞９５％）を有し、その結果として、
・炭素原子数５〜６の糖、特にキシロースまたはアラビノースのような炭素原子数５の糖を高収率で得られ（すなわち、５〜６炭素原子を有する糖類の収率が９５％以上であり、前記収率は出発バイオマス中に存在するヘミセルロースの全量に対して計算されたものであり）、また、
・副生成物（フルフラール（Ｆ）、ヒドロキシメチルフルフラール（ＨＭＦ））が少量、すなわち３％以下（全糖類に対して）である方法を特定した。
・高いヘミセルロース成分の変換率（＞９５％）を有し、その結果として、
・炭素原子数５〜６の糖、特にキシロースまたはアラビノースのような炭素原子数５の糖を高収率で得られ（すなわち、５〜６炭素原子を有する糖類の収率が９５％以上であり、前記収率は出発バイオマス中に存在するヘミセルロースの全量に対して計算されたものであり）、また、
・副生成物（フルフラール（Ｆ）、ヒドロキシメチルフルフラール（ＨＭＦ））が少量、すなわち３％以下（全糖類に対して）である方法を特定した。
本発明の理解および実施を助けるために、本発明のいくつかの例示的で非限定的な例を以下に提示する。
実施例１：精油の抽出および回収
１００グラムのグアユール葉（５０％Ｈ２Ｏ）を蒸気抽出器に入れた。蒸留を４時間で１０００ｃｍ３の水を採取しながら行なった。 １．１ｇの油状物を水相の表面で分離し、ＧＣ‐ＭＳにより分析したところ、主成分は、ボルネオール、オイデスモールおよびスパツレノールであると同定された。ボルネオールは、酢酸ボルニルの加水分解によって得られ、画分の主なテルペン成分の１つである
１００グラムのグアユール葉（５０％Ｈ２Ｏ）を蒸気抽出器に入れた。蒸留を４時間で１０００ｃｍ３の水を採取しながら行なった。 １．１ｇの油状物を水相の表面で分離し、ＧＣ‐ＭＳにより分析したところ、主成分は、ボルネオール、オイデスモールおよびスパツレノールであると同定された。ボルネオールは、酢酸ボルニルの加水分解によって得られ、画分の主なテルペン成分の１つである
比較例１：未処理バガスからの樹脂の抽出
バガス１００ｇ（水５０％）およびアセトン５００ｃｍ３を１Ｌフラスコに入れた。混合物を４５℃で２時間撹拌し、濾過し、アセトンで洗浄した。アセトン溶液を濃縮した。乾燥バイオマスに対して５．８重量％に相当する２．９ｇの粘性残渣が得られた。バガスの残渣をアセトンにより同じ条件（アセトン５００ｍｌ、４５℃で２時間攪拌）下でもう一度抽出に供した。新しい溶媒で洗浄し、固形残渣を濾過した後、減圧下で溶媒を除去することによってアセトン溶液を濃縮した。０．８ｇの樹脂が得られた。２パスで抽出された樹脂の量は、乾燥出発バガスに対して７．４重量％に相当した。
バガス１００ｇ（水５０％）およびアセトン５００ｃｍ３を１Ｌフラスコに入れた。混合物を４５℃で２時間撹拌し、濾過し、アセトンで洗浄した。アセトン溶液を濃縮した。乾燥バイオマスに対して５．８重量％に相当する２．９ｇの粘性残渣が得られた。バガスの残渣をアセトンにより同じ条件（アセトン５００ｍｌ、４５℃で２時間攪拌）下でもう一度抽出に供した。新しい溶媒で洗浄し、固形残渣を濾過した後、減圧下で溶媒を除去することによってアセトン溶液を濃縮した。０．８ｇの樹脂が得られた。２パスで抽出された樹脂の量は、乾燥出発バガスに対して７．４重量％に相当した。
実施例３：希酸で処理したバガスからの樹脂抽出
希酸による処理（３０１）（実施例５）に由来する１００ｇの湿性バガスを１Ｌフラスコに入れた。観察されるとおり、ヘミセルロース（約１８重量％）からなる成分は完全に加水分解された。残渣には依然として残留樹脂およびゴム（ラテックスとして抽出されていない）が含まれていた。水５０％を含有する試料を５００ｃｍ３のアセトン中に懸濁させた。混合物を４５℃で２時間撹拌し、濾過し、新しい溶媒で洗浄を行った。アセトン溶液を濃縮した。ヘミセルロースを含まない乾燥バガスに対して６．２％に相当する３．１ｇが得られた。酸による加水分解前の未処理バガスに対する前記量は、バガス中に存在する樹脂の総量（７．５％）に相当する。
希酸による処理（３０１）（実施例５）に由来する１００ｇの湿性バガスを１Ｌフラスコに入れた。観察されるとおり、ヘミセルロース（約１８重量％）からなる成分は完全に加水分解された。残渣には依然として残留樹脂およびゴム（ラテックスとして抽出されていない）が含まれていた。水５０％を含有する試料を５００ｃｍ３のアセトン中に懸濁させた。混合物を４５℃で２時間撹拌し、濾過し、新しい溶媒で洗浄を行った。アセトン溶液を濃縮した。ヘミセルロースを含まない乾燥バガスに対して６．２％に相当する３．１ｇが得られた。酸による加水分解前の未処理バガスに対する前記量は、バガス中に存在する樹脂の総量（７．５％）に相当する。
実施例４：希酸で処理したバガスからの活性成分の抽出
実施例３で抽出した樹脂をガスクロマトグラフィー で分析した。グアユリンのエステル基の一部（希酸での処理条件に依存して５０〜８０％）を加水分解してアルコール性テルペン成分であるパーテニオールと、桂皮酸（グアユリン Ａから）およびメトキシ安息香酸（グアユリン Ｂから）を生成することが観察された（以下式）。
続いて、既知の方法（例えば、冷アルコールでの抽出）を使用して、パーテニオールを容易に抽出し、精製することができた。
実施例３で抽出した樹脂をガスクロマトグラフィー で分析した。グアユリンのエステル基の一部（希酸での処理条件に依存して５０〜８０％）を加水分解してアルコール性テルペン成分であるパーテニオールと、桂皮酸（グアユリン Ａから）およびメトキシ安息香酸（グアユリン Ｂから）を生成することが観察された（以下式）。
続いて、既知の方法（例えば、冷アルコールでの抽出）を使用して、パーテニオールを容易に抽出し、精製することができた。
実施例５：メタンホスホン酸による加水分解
予め粉砕したグアユールバガス（粒子径＜２ｍｍ）２５ｇを開放系のＢｕｃｈｉモデル３Ｅ／１．０Ｌオートクレーブに入れた。次に、ｐＨ１．１のメタンホスホン酸ＣＨ３‐Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）２水溶液５００ｇを入れた。このようにして得られた第１反応混合物を、１４０℃の温度に達するまで４５分間かけて激しく撹拌し（６００回転／分）、リグニンとセルロースを含有する第１固相と、 ヘミセルロースに由来する糖を含む第１液相から成る第２反応混合物が得られた。オートクレーブを室温（２３℃）に冷却した後、前記相を濾過により分離した。上記出発バイオマスの組成は、その総重量に対して４０．３重量％のセルロース、１８．７重量％のヘミセルロースおよび３０．４重量％のリグニンであった。残りは、有機酸、タンパク質および非タンパク質性窒素化合物、脂質および無機塩からなることがわかった。第１水相を上記のように分析したところ、以下の結果が得られた。
収率：９９．１％（出発バイオマス中に存在するヘミセルロースの全量に対して）
Ｃ６分解率：０．０％
Ｃ５分解率：０．９％
Ｃ５含量：８３．１％
予め粉砕したグアユールバガス（粒子径＜２ｍｍ）２５ｇを開放系のＢｕｃｈｉモデル３Ｅ／１．０Ｌオートクレーブに入れた。次に、ｐＨ１．１のメタンホスホン酸ＣＨ３‐Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）２水溶液５００ｇを入れた。このようにして得られた第１反応混合物を、１４０℃の温度に達するまで４５分間かけて激しく撹拌し（６００回転／分）、リグニンとセルロースを含有する第１固相と、 ヘミセルロースに由来する糖を含む第１液相から成る第２反応混合物が得られた。オートクレーブを室温（２３℃）に冷却した後、前記相を濾過により分離した。上記出発バイオマスの組成は、その総重量に対して４０．３重量％のセルロース、１８．７重量％のヘミセルロースおよび３０．４重量％のリグニンであった。残りは、有機酸、タンパク質および非タンパク質性窒素化合物、脂質および無機塩からなることがわかった。第１水相を上記のように分析したところ、以下の結果が得られた。
収率：９９．１％（出発バイオマス中に存在するヘミセルロースの全量に対して）
Ｃ６分解率：０．０％
Ｃ５分解率：０．９％
Ｃ５含量：８３．１％
実施例６：エチドロン酸による加水分解
予め粉砕したグアユールバガス（粒子径＜２ｍｍ）２５ｇを開放系のＢｕｃｈｉモデル３Ｅ／１．０Ｌオートクレーブに入れた。続いて、ｐＨ１．１のエチドロン酸の水溶液、すなわち１‐ヒドロキシエタン‐１，１‐ジホスホン酸ＣＨ３ＣＨ（ＯＨ）［Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）２］ ５００ｇを入れた。このようにして得られた第１反応混合物を、１４０℃の温度に達するまで４５分間かけて激しく撹拌し（６００回転／分）、リグニンとセルロースを含有する第１固相と、 ヘミセルロースに由来する糖を含む第１液相から成る第１反応混合物が得られた。オートクレーブを室温（２３℃）に冷却した後、前記相を濾過により分離した。上記のようにして測定した出発バイオマスの組成は、その総重量に対して４０．３重量％のセルロース、１８．７重量％のヘミセルロースおよび３０．４重量％のリグニンであった。残りは、有機酸、タンパク質および非タンパク質性窒素化合物、脂質および無機塩からなることがわかった。第１液相を上記のように分析したところ、以下の結果が得られた。
収率：９８．２％（出発バイオマス中に存在するヘミセルロースの全量に対して）
Ｃ６分解率：０．０％
Ｃ５分解率：１．１％
Ｃ５含量：８４．３％
予め粉砕したグアユールバガス（粒子径＜２ｍｍ）２５ｇを開放系のＢｕｃｈｉモデル３Ｅ／１．０Ｌオートクレーブに入れた。続いて、ｐＨ１．１のエチドロン酸の水溶液、すなわち１‐ヒドロキシエタン‐１，１‐ジホスホン酸ＣＨ３ＣＨ（ＯＨ）［Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）２］ ５００ｇを入れた。このようにして得られた第１反応混合物を、１４０℃の温度に達するまで４５分間かけて激しく撹拌し（６００回転／分）、リグニンとセルロースを含有する第１固相と、 ヘミセルロースに由来する糖を含む第１液相から成る第１反応混合物が得られた。オートクレーブを室温（２３℃）に冷却した後、前記相を濾過により分離した。上記のようにして測定した出発バイオマスの組成は、その総重量に対して４０．３重量％のセルロース、１８．７重量％のヘミセルロースおよび３０．４重量％のリグニンであった。残りは、有機酸、タンパク質および非タンパク質性窒素化合物、脂質および無機塩からなることがわかった。第１液相を上記のように分析したところ、以下の結果が得られた。
収率：９８．２％（出発バイオマス中に存在するヘミセルロースの全量に対して）
Ｃ６分解率：０．０％
Ｃ５分解率：１．１％
Ｃ５含量：８４．３％
比較例２：リン酸による加水分解
予め粉砕されたグアユール（グアユールゴムノキ（Parthenium argentatum））バガス（粒子径＜２ｍｍ）２５ｇを開放系のＢｕｃｈｉモデル３Ｅ／１．０Ｌオートクレーブに入れた。次いで、ｐＨ１．１のリン酸Ｈ３ＰＯＨ４の水溶液５００ｇを入れた。このようにして得られた第１反応混合物を、１４０℃の温度に達するまで４５分間かけて激しく撹拌し（６００回転／分）、第２反応混合物をリグニンとセルロースを含有する第１固相と、 ヘミセルロースに由来する糖を含む第１液相から成る第２反応混合物が得られた。オートクレーブを室温（２３℃）に冷却した後、前記相を濾過により分離した。上記のようにして測定した出発バイオマスの組成は、その総重量に対して４０．３重量％のセルロース、１８．７重量％のヘミセルロースおよび３０．４重量％のリグニンであった。残りは、有機酸、タンパク質および非タンパク質性窒素化合物、脂質および無機塩からなることがわかった。第１液相を上記のように分析したところ、以下の結果が得られた。
収率：８７％（出発バイオマス中に存在するヘミセルロースの全量に対して）
Ｃ６分解率：３．３％
Ｃ５分解率：９．７％
Ｃ５含量：７１．１％
予め粉砕されたグアユール（グアユールゴムノキ（Parthenium argentatum））バガス（粒子径＜２ｍｍ）２５ｇを開放系のＢｕｃｈｉモデル３Ｅ／１．０Ｌオートクレーブに入れた。次いで、ｐＨ１．１のリン酸Ｈ３ＰＯＨ４の水溶液５００ｇを入れた。このようにして得られた第１反応混合物を、１４０℃の温度に達するまで４５分間かけて激しく撹拌し（６００回転／分）、第２反応混合物をリグニンとセルロースを含有する第１固相と、 ヘミセルロースに由来する糖を含む第１液相から成る第２反応混合物が得られた。オートクレーブを室温（２３℃）に冷却した後、前記相を濾過により分離した。上記のようにして測定した出発バイオマスの組成は、その総重量に対して４０．３重量％のセルロース、１８．７重量％のヘミセルロースおよび３０．４重量％のリグニンであった。残りは、有機酸、タンパク質および非タンパク質性窒素化合物、脂質および無機塩からなることがわかった。第１液相を上記のように分析したところ、以下の結果が得られた。
収率：８７％（出発バイオマス中に存在するヘミセルロースの全量に対して）
Ｃ６分解率：３．３％
Ｃ５分解率：９．７％
Ｃ５含量：７１．１％
実施例５および６および比較例２から明らかなように、同じ条件下で作用すると、リン酸を使用した場合（比較例２）、本発明に従ってアルキルホスホン酸を使用した実施例５，６と比較して、炭素原子数５〜６の糖の収率はより低く、副生成物（フルフラール（Ｆ）およびヒドロキシメチルフルフラール（ＨＭＦ））の量はより多いことがわかった。
実施例７：葉のメタンスルホン酸による加水分解
精油とワックスの抽出後に得られた、含水率５０％葉の画分（１０１）２５ｇを開放系のＢｕｃｈｉモデル３Ｅ／１．０Ｌオートクレーブに入れた。次に、ｐＨ１．１のメタンスルホン酸（ＣＨ３‐ＳＯ３Ｈ）の水溶液５００ｇを入れた。このようにして得られた第１反応混合物を、１４０℃の温度に達するまで４５分間かけて激しく撹拌し（６００回転／分）、リグニンとセルロースを含有する第１固相と、 ヘミセルロースに由来する糖を含む第１液相から成る第２反応混合物が得られた。オートクレーブを室温（２３℃）に冷却した後、前記相を濾過により分離した。上記のようにして測定した出発バイオマスの組成は、その総重量に対して３０重量％のセルロース、３０重量％のヘミセルロースおよび４重量％のリグニンであった。残りは、有機酸、タンパク質および非タンパク質性窒素化合物、脂質および無機塩からなることがわかった。第１水相を上記のように分析したところ、以下の結果が得られた。
収率：９８．８％（出発バイオマス中に存在するヘミセルロースの全量に対して）
Ｃ６分解率：０．０％
Ｃ５分解率：１．６％
Ｃ５含有量：６０％
精油とワックスの抽出後に得られた、含水率５０％葉の画分（１０１）２５ｇを開放系のＢｕｃｈｉモデル３Ｅ／１．０Ｌオートクレーブに入れた。次に、ｐＨ１．１のメタンスルホン酸（ＣＨ３‐ＳＯ３Ｈ）の水溶液５００ｇを入れた。このようにして得られた第１反応混合物を、１４０℃の温度に達するまで４５分間かけて激しく撹拌し（６００回転／分）、リグニンとセルロースを含有する第１固相と、 ヘミセルロースに由来する糖を含む第１液相から成る第２反応混合物が得られた。オートクレーブを室温（２３℃）に冷却した後、前記相を濾過により分離した。上記のようにして測定した出発バイオマスの組成は、その総重量に対して３０重量％のセルロース、３０重量％のヘミセルロースおよび４重量％のリグニンであった。残りは、有機酸、タンパク質および非タンパク質性窒素化合物、脂質および無機塩からなることがわかった。第１水相を上記のように分析したところ、以下の結果が得られた。
収率：９８．８％（出発バイオマス中に存在するヘミセルロースの全量に対して）
Ｃ６分解率：０．０％
Ｃ５分解率：１．６％
Ｃ５含有量：６０％
実施例８：葉のメタンホスホン酸による加水分解
精油およびワックスの抽出後に得られた、５０％の含水量を有する１０ｇの葉の画分（１０１）を開放系のＢｕｃｈｉモデル３Ｅ／１．０Ｌオートクレーブに入れた。次に、ｐＨ１．１のメタンホスホン酸水溶液５００ｇを入れた。このようにして得られた第１反応混合物を、１４０℃の温度に達するまで４５分間かけて激しく撹拌し（６００回転／分）、リグニンとセルロースを含有する第１固相と、 ヘミセルロースに由来する糖を含む第１液相から成る第２反応混合物が得られた。オートクレーブを室温（２３℃）に冷却した後、前記相を濾過により分離した。上記のようにして測定した出発バイオマスの組成は、その総重量に対して３０重量％のセルロース、３０重量％のヘミセルロースおよび４重量％のリグニンであった。残りは、有機酸、タンパク質および非タンパク質性窒素化合物、脂質および無機塩からなることがわかった。第１水相を上記のように分析したところ、以下の結果が得られた。
収率：９７％（出発バイオマス中に存在するヘミセルロースの全量に対して）
Ｃ６分解率：０．０％
Ｃ５分解率：１．４％
Ｃ５含量：６５％
精油およびワックスの抽出後に得られた、５０％の含水量を有する１０ｇの葉の画分（１０１）を開放系のＢｕｃｈｉモデル３Ｅ／１．０Ｌオートクレーブに入れた。次に、ｐＨ１．１のメタンホスホン酸水溶液５００ｇを入れた。このようにして得られた第１反応混合物を、１４０℃の温度に達するまで４５分間かけて激しく撹拌し（６００回転／分）、リグニンとセルロースを含有する第１固相と、 ヘミセルロースに由来する糖を含む第１液相から成る第２反応混合物が得られた。オートクレーブを室温（２３℃）に冷却した後、前記相を濾過により分離した。上記のようにして測定した出発バイオマスの組成は、その総重量に対して３０重量％のセルロース、３０重量％のヘミセルロースおよび４重量％のリグニンであった。残りは、有機酸、タンパク質および非タンパク質性窒素化合物、脂質および無機塩からなることがわかった。第１水相を上記のように分析したところ、以下の結果が得られた。
収率：９７％（出発バイオマス中に存在するヘミセルロースの全量に対して）
Ｃ６分解率：０．０％
Ｃ５分解率：１．４％
Ｃ５含量：６５％
実施例１０：酸で前処理した残渣の酵素加水分解
メタンホスホン酸によるヘミセルロースの加水分解後の実施例５に由来するグアユール（グアユールゴムノキ（Parthenium argentatum））残留物１０ｇ（水分含量：５０％）を、４５０ｇの水と共に閉鎖系連続槽型反応器に入れた。試料中に存在するセルロース２０ｍｇ／ｇの濃度に相当する酵素混合剤（Ｎｏｖｏｚｙｍｅ社（デンマーク））を添加した。この混合物は主にセルラーゼを含むが、ヘミセルラーゼおよびβ‐グルコシダーゼも含んでいた。このようにして得られた第１反応混合物を５０℃で６０時間激しく攪拌した（３００回転／分）。前記時間の後、残りの固相を濾過により上清から分離した。上記のようにして測定した出発バイオマスの組成は、その総重量に対して４９重量％のセルロース、１．０重量％のヘミセルロースおよび３６．９重量％のリグニンであった。７５％のセルロース加水分解収率に相当する１．７ｇのグルコースが得られた。実施例５で得られたヘミセルロースの変換率を考慮すると、利用可能な糖に対する単糖への総変換率は８３％であった。
メタンホスホン酸によるヘミセルロースの加水分解後の実施例５に由来するグアユール（グアユールゴムノキ（Parthenium argentatum））残留物１０ｇ（水分含量：５０％）を、４５０ｇの水と共に閉鎖系連続槽型反応器に入れた。試料中に存在するセルロース２０ｍｇ／ｇの濃度に相当する酵素混合剤（Ｎｏｖｏｚｙｍｅ社（デンマーク））を添加した。この混合物は主にセルラーゼを含むが、ヘミセルラーゼおよびβ‐グルコシダーゼも含んでいた。このようにして得られた第１反応混合物を５０℃で６０時間激しく攪拌した（３００回転／分）。前記時間の後、残りの固相を濾過により上清から分離した。上記のようにして測定した出発バイオマスの組成は、その総重量に対して４９重量％のセルロース、１．０重量％のヘミセルロースおよび３６．９重量％のリグニンであった。７５％のセルロース加水分解収率に相当する１．７ｇのグルコースが得られた。実施例５で得られたヘミセルロースの変換率を考慮すると、利用可能な糖に対する単糖への総変換率は８３％であった。
比較例３：未加工、酸前処理無しのバガスの酵素加水分解
ラテックス抽出後の未処理グアユール（グアユールゴムノキ（Parthenium argentatum））バガス１０ｇ（含水率５０％）を、４５０ｇの水と共に閉鎖系連続槽型反応器に入れた。試料中に存在するセルロース３０ｍｇ／ｇの濃度に相当する酵素の混合物（Ｎｏｖｏｚｙｍｅ社（デンマーク））を添加した。この混合物は主にセルラーゼを含むが、ヘミセルラーゼおよびβ‐グルコシダーゼも含んでいた。このようにして得られた第１反応混合物を５０℃で６０時間激しく攪拌した（３００回転／分）。前記時間の後、残りの固相を濾過により上清から分離した。上記のようにして決定した出発バイオマスの組成は、４０重量％のセルロース、１８．７％のヘミセルロースおよび３０．４％のリグニンであった。残りは、有機酸、タンパク質および非タンパク質性窒素化合物、脂質および無機塩からなることがわかった。４％のヘミセルロース加水分解収率に相当する０．０２ｇのキシロース、および１０％のセルロース加水分解収率に相当する０．１９ｇのグルコースが得られた。したがって、炭水化物の総加水分解収率は、利用可能な糖に対して８％であった。
ラテックス抽出後の未処理グアユール（グアユールゴムノキ（Parthenium argentatum））バガス１０ｇ（含水率５０％）を、４５０ｇの水と共に閉鎖系連続槽型反応器に入れた。試料中に存在するセルロース３０ｍｇ／ｇの濃度に相当する酵素の混合物（Ｎｏｖｏｚｙｍｅ社（デンマーク））を添加した。この混合物は主にセルラーゼを含むが、ヘミセルラーゼおよびβ‐グルコシダーゼも含んでいた。このようにして得られた第１反応混合物を５０℃で６０時間激しく攪拌した（３００回転／分）。前記時間の後、残りの固相を濾過により上清から分離した。上記のようにして決定した出発バイオマスの組成は、４０重量％のセルロース、１８．７％のヘミセルロースおよび３０．４％のリグニンであった。残りは、有機酸、タンパク質および非タンパク質性窒素化合物、脂質および無機塩からなることがわかった。４％のヘミセルロース加水分解収率に相当する０．０２ｇのキシロース、および１０％のセルロース加水分解収率に相当する０．１９ｇのグルコースが得られた。したがって、炭水化物の総加水分解収率は、利用可能な糖に対して８％であった。
実施例１０および比較例３は、発酵性糖への良好なレベルの変換を達成するためには、バイオマスを酸で前処理しなければならないことを示している。
実施例１１：希酸および酵素で処理したバガスからの樹脂抽出
希酸処理（４０４）および酵素処理（４０２）（実施例１０）に由来する１００ｇの湿性バガスを１Ｌフラスコに入れた。観察されるとおり、ヘミセルロースの成分（約１８重量％）は完全に加水分解され、セルロースは７５％加水分解された。残りのリグノセルロース系残渣には依然として残留樹脂およびゴム（ラテックスとして抽出されていない）が含まれていた。水５０％を含む試料を５００ｃｍ３のアセトンに懸濁させた。混合物を４５℃で２時間撹拌し、濾過し、新しい溶媒で洗浄を行った。アセトン溶液を濃縮した。５．９ｇの樹脂が得られ、これはヘミセルロースおよび（部分的に）セルロースを含まない乾燥残留物１１．８％に相当する。酸による加水分解前の未処理バガスに対する前記量は、最初のバガス中に存在する樹脂の総量（７．５％）に相当する。
希酸処理（４０４）および酵素処理（４０２）（実施例１０）に由来する１００ｇの湿性バガスを１Ｌフラスコに入れた。観察されるとおり、ヘミセルロースの成分（約１８重量％）は完全に加水分解され、セルロースは７５％加水分解された。残りのリグノセルロース系残渣には依然として残留樹脂およびゴム（ラテックスとして抽出されていない）が含まれていた。水５０％を含む試料を５００ｃｍ３のアセトンに懸濁させた。混合物を４５℃で２時間撹拌し、濾過し、新しい溶媒で洗浄を行った。アセトン溶液を濃縮した。５．９ｇの樹脂が得られ、これはヘミセルロースおよび（部分的に）セルロースを含まない乾燥残留物１１．８％に相当する。酸による加水分解前の未処理バガスに対する前記量は、最初のバガス中に存在する樹脂の総量（７．５％）に相当する。
比較例４：酸処理済みおよび脱水残渣の酵素加水分解
メタンホスホン酸でヘミセルロースを加水分解し、樹脂を抽出（３０２）した後の実施例３由来のグアユール残渣物１０ｇ（水分含量：５０％）を水４５０ｇとともに閉鎖系連続槽型反応器に入れた。試料中に存在するセルロース２０ｍｇ／ｇの濃度に相当する酵素混合剤（Ｎｏｖｏｚｙｍｅ社（デンマーク））を添加した。この混合物は主にセルラーゼを含むが、ヘミセルラーゼおよびβ‐グルコシダーゼも含んでいた。このようにして得られた第１反応混合物を５０℃で６０時間激しく攪拌した（３００回転／分）。前記時間の後、残りの固相を濾過により上清から分離した。出発バイオマスの組成は、その総重量に対して５３重量％のセルロース、０．２重量％のヘミセルロースおよび４０重量％のリグニンであった。５５％のセルロース加水分解収率に相当する１．３ｇのグルコースが得られた。実施例５で得られたヘミセルロースの変換率を考慮すると、利用可能な糖に対する単糖への総変換率は６９％であった。
メタンホスホン酸でヘミセルロースを加水分解し、樹脂を抽出（３０２）した後の実施例３由来のグアユール残渣物１０ｇ（水分含量：５０％）を水４５０ｇとともに閉鎖系連続槽型反応器に入れた。試料中に存在するセルロース２０ｍｇ／ｇの濃度に相当する酵素混合剤（Ｎｏｖｏｚｙｍｅ社（デンマーク））を添加した。この混合物は主にセルラーゼを含むが、ヘミセルラーゼおよびβ‐グルコシダーゼも含んでいた。このようにして得られた第１反応混合物を５０℃で６０時間激しく攪拌した（３００回転／分）。前記時間の後、残りの固相を濾過により上清から分離した。出発バイオマスの組成は、その総重量に対して５３重量％のセルロース、０．２重量％のヘミセルロースおよび４０重量％のリグニンであった。５５％のセルロース加水分解収率に相当する１．３ｇのグルコースが得られた。実施例５で得られたヘミセルロースの変換率を考慮すると、利用可能な糖に対する単糖への総変換率は６９％であった。
比較例５：脱水され酸処理された残渣の酵素加水分解
樹脂を抽出し、続いてメタンホスホン酸でヘミセルロースを加水分解した後の比較例６由来のグアユール残留物１０ｇ（水分含量：５０％）を水４５０ｇとともに閉鎖系連続槽型反応器に入れた。試料中に存在するセルロース３０ｍｇ／ｇの濃度に対応する酵素混合剤（Ｎｏｖｏｚｙｍｅ社（デンマーク））を添加した。この混合物は主にセルラーゼを含むが、ヘミセルラーゼおよびβ‐グルコシダーゼも含んでいた。このようにして得られた第１反応混合物を５０℃で６０時間激しく攪拌した（３００回転／分）。前記時間の後、残りの固相を濾過により上清から分離した。出発バイオマスの組成は、その総重量に対して５１重量％のセルロース、３重量％のヘミセルロースおよび３８重量％のリグニンであった。５０％のセルロース加水分解収率に相当する１．２ｇのグルコースが得られた。得られたヘミセルロースの変換率（８５％）を考慮に入れると、利用可能な糖に対する単糖への総変換率は６１％であった。
樹脂を抽出し、続いてメタンホスホン酸でヘミセルロースを加水分解した後の比較例６由来のグアユール残留物１０ｇ（水分含量：５０％）を水４５０ｇとともに閉鎖系連続槽型反応器に入れた。試料中に存在するセルロース３０ｍｇ／ｇの濃度に対応する酵素混合剤（Ｎｏｖｏｚｙｍｅ社（デンマーク））を添加した。この混合物は主にセルラーゼを含むが、ヘミセルラーゼおよびβ‐グルコシダーゼも含んでいた。このようにして得られた第１反応混合物を５０℃で６０時間激しく攪拌した（３００回転／分）。前記時間の後、残りの固相を濾過により上清から分離した。出発バイオマスの組成は、その総重量に対して５１重量％のセルロース、３重量％のヘミセルロースおよび３８重量％のリグニンであった。５０％のセルロース加水分解収率に相当する１．２ｇのグルコースが得られた。得られたヘミセルロースの変換率（８５％）を考慮に入れると、利用可能な糖に対する単糖への総変換率は６１％であった。
比較例４および５は、表１に示すように、「炭水化物加水分解／樹脂抽出」の順序が変更されると、炭水化物変換レベルが明らかに低いことを示す。
この手順の変更は、セルロースを最終的に酵素加水分解する前に樹脂抽出工程を実施することであり、ヘミセルロースを希酸で加水分解する前に樹脂抽出する場合も、その後に樹脂抽出をする場合の両方を含む。一方、注目すべき点は、酵素での最終加水分解前に樹脂抽出を行い、樹脂回収を優先させたい場合、既に酸処理を行っているのであれば、樹脂回収で必要な溶媒量は半分となることである（実施例３）。
この手順の変更は、セルロースを最終的に酵素加水分解する前に樹脂抽出工程を実施することであり、ヘミセルロースを希酸で加水分解する前に樹脂抽出する場合も、その後に樹脂抽出をする場合の両方を含む。一方、注目すべき点は、酵素での最終加水分解前に樹脂抽出を行い、樹脂回収を優先させたい場合、既に酸処理を行っているのであれば、樹脂回収で必要な溶媒量は半分となることである（実施例３）。
比較例６：脱樹脂残渣のメタンスルホン酸による加水分解
比較例１で処理したグアユールバガス残渣（樹脂抽出後）２５ｇを開放系のＢｕｃｈｉモデル３Ｅ／１．０Ｌオートクレーブに入れた。次に、ｐＨ１．１のメタンホスホン酸ＣＨ３‐Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）２の水溶液５００ｇを入れた。このようにして得られた第１反応混合物を、１４０℃の温度に達するまで４５分間かけて激しく攪拌し（６００回転／分）、リグニンとセルロースとを含む第１固相と、ヘミセルロースに由来する糖を含む第１液相からなる第２反応混合物を得た。オートクレーブを室温（２３℃）に冷却した後、前記相を濾過により分離した。バイオマスの組成は、セルロース４３重量％、ヘミセルロース２０重量％およびリグニン３２重量％であった。残りは、有機酸、タンパク質および非タンパク質性窒素化合物、脂質および無機塩からなることがわかった。第１液相を上記のように分析したところ、以下の結果が得られた。
収率：８５％（出発バイオマス中に存在するヘミセルロースの全量に対して）
Ｃ６分解率：０．０％
Ｃ５分解率：０１．１％
Ｃ５含量：７５．１％
比較例１で処理したグアユールバガス残渣（樹脂抽出後）２５ｇを開放系のＢｕｃｈｉモデル３Ｅ／１．０Ｌオートクレーブに入れた。次に、ｐＨ１．１のメタンホスホン酸ＣＨ３‐Ｐ（Ｏ）（ＯＨ）２の水溶液５００ｇを入れた。このようにして得られた第１反応混合物を、１４０℃の温度に達するまで４５分間かけて激しく攪拌し（６００回転／分）、リグニンとセルロースとを含む第１固相と、ヘミセルロースに由来する糖を含む第１液相からなる第２反応混合物を得た。オートクレーブを室温（２３℃）に冷却した後、前記相を濾過により分離した。バイオマスの組成は、セルロース４３重量％、ヘミセルロース２０重量％およびリグニン３２重量％であった。残りは、有機酸、タンパク質および非タンパク質性窒素化合物、脂質および無機塩からなることがわかった。第１液相を上記のように分析したところ、以下の結果が得られた。
収率：８５％（出発バイオマス中に存在するヘミセルロースの全量に対して）
Ｃ６分解率：０．０％
Ｃ５分解率：０１．１％
Ｃ５含量：７５．１％
比較例６では、比較例５の酵素加水分解に使用される残渣を調製する。比較例６は、実施例５と合わせて、比較例４および比較例５で使用される脱樹脂残渣および未脱樹脂残渣の調製について明示する。
実施例１２：葉をメタンスルホン酸で前処理した残留物の酵素加水分解
メタンスルホン酸によるヘミセルロースの加水分解後の実施例８由来のグアユール葉の固形残渣（含水率：５０％）１０ｇを、４５０ｇの水と共に閉鎖系連続槽型反応器に入れた。試料中に存在するセルロース４０ｍｇ／ｇの濃度に相当する酵素（Ｎｏｖｏｚｙｍｅ社（デンマーク））の混合物を添加した。この混合物は主にセルラーゼを含むが、ヘミセルラーゼおよびβ‐グルコシダーゼも含んでいた。このようにして得られた第１反応混合物を５０℃で６０時間激しく攪拌した（３００回転／分）。前記時間の後、残りの固相を濾過により上清から分離した。上記のようにして測定した出発バイオマスの組成は、その総重量に対して４３重量％のセルロース、１．０重量％のヘミセルロースおよび５．６重量％のリグニンであった。７２％のセルロース加水分解収率に相当する１．４ｇのグルコースが得られた。実施例８で得られたヘミセルロースの変換率を考慮に入れると、利用可能な糖に対する単糖への総変換率は８５％であった。
メタンスルホン酸によるヘミセルロースの加水分解後の実施例８由来のグアユール葉の固形残渣（含水率：５０％）１０ｇを、４５０ｇの水と共に閉鎖系連続槽型反応器に入れた。試料中に存在するセルロース４０ｍｇ／ｇの濃度に相当する酵素（Ｎｏｖｏｚｙｍｅ社（デンマーク））の混合物を添加した。この混合物は主にセルラーゼを含むが、ヘミセルラーゼおよびβ‐グルコシダーゼも含んでいた。このようにして得られた第１反応混合物を５０℃で６０時間激しく攪拌した（３００回転／分）。前記時間の後、残りの固相を濾過により上清から分離した。上記のようにして測定した出発バイオマスの組成は、その総重量に対して４３重量％のセルロース、１．０重量％のヘミセルロースおよび５．６重量％のリグニンであった。７２％のセルロース加水分解収率に相当する１．４ｇのグルコースが得られた。実施例８で得られたヘミセルロースの変換率を考慮に入れると、利用可能な糖に対する単糖への総変換率は８５％であった。
実施例１３：葉を前処理した残留物の酵素加水分解
メタンホスホン酸によるヘミセルロースの加水分解後の実施例９由来のグアユール葉の固形残渣（含水率：５０％）１０ｇを、４５０ｇの水と共に閉鎖系連続槽型反応器に入れた。試料中に存在するセルロース４０ｍｇ／ｇの濃度に相当する酵素混合剤（Ｎｏｖｏｚｙｍｅ社（デンマーク））を添加した。この混合物は主にセルラーゼを含むが、ヘミセルラーゼおよびβ‐グルコシダーゼも含んでいた。このようにして得られた第１反応混合物を５０℃で６０時間激しく攪拌した（３００回転／分）。前記時間の後、残りの固相を濾過により上清から分離した。上記のようにして測定した出発バイオマスの組成は、その総重量に対して４３重量％のセルロース、１．０重量％のヘミセルロースおよび５．６重量％のリグニンであった。７４％のセルロース加水分解収率に相当する１．５ｇのグルコースが得られた。実施例９で得られたヘミセルロース変換率を考慮すると、利用可能な糖に対する単糖への総変換率は８６％であった。
メタンホスホン酸によるヘミセルロースの加水分解後の実施例９由来のグアユール葉の固形残渣（含水率：５０％）１０ｇを、４５０ｇの水と共に閉鎖系連続槽型反応器に入れた。試料中に存在するセルロース４０ｍｇ／ｇの濃度に相当する酵素混合剤（Ｎｏｖｏｚｙｍｅ社（デンマーク））を添加した。この混合物は主にセルラーゼを含むが、ヘミセルラーゼおよびβ‐グルコシダーゼも含んでいた。このようにして得られた第１反応混合物を５０℃で６０時間激しく攪拌した（３００回転／分）。前記時間の後、残りの固相を濾過により上清から分離した。上記のようにして測定した出発バイオマスの組成は、その総重量に対して４３重量％のセルロース、１．０重量％のヘミセルロースおよび５．６重量％のリグニンであった。７４％のセルロース加水分解収率に相当する１．５ｇのグルコースが得られた。実施例９で得られたヘミセルロース変換率を考慮すると、利用可能な糖に対する単糖への総変換率は８６％であった。
Claims (31)
- グアユール植物（グアユールゴムノキ（Parthenium argentatum））の全ての部分を加工利用するための統合された方法であって、
機械的処理（１）を用いて前記植物の葉（２）から茎および枝（３）を分離する工程と、
前記葉を処理して、ワックスおよび精油（１０２）と、セルロース、ヘミセルロース（炭水化物）、並びに、少量の塩、有機化合物およびリグニンを含有する画分（１０１）とを生成する工程（１００）と、
前記茎および枝から液相（４）を抽出して、本願においてバガスと称する第１固形木質残渣（５）を形成する工程（２００）と、
前記第１固形木質残渣（５）を処理して糖、樹脂、ゴムおよびリグニンを形成する工程と、
を順番に含む方法。 - 水性エマルジョン（４）を形成する塩基性水と、リグニン、セルロース、ヘミセルロースおよび残留ゴムを含有する第１固形木質残渣（５）とを用いた抽出により前記茎および枝（３）を処理する、請求項１に記載の方法。
- 前記水性エマルジョンから濃縮ラテックス（２０３）を抽出し、さらなる凝固工程により、前記濃縮ラテックスから天然ゴム（２０４）を分離する、請求項２に記載の方法。
- 有機溶液（２１１）を形成する非極性有機溶媒と、ヘミセルロース、セルロースおよびリグニンを含む第１固形木質残渣（５）とを用いた抽出によって前記茎および枝を処理する、請求項１記載の方法。
- 前記有機溶液から天然ゴム（２１２）を抽出し、続いて、前記天然ゴムを水中に分散させてラテックス（２１６）を形成する、請求項４に記載の方法。
- 請求項１に記載の方法であり、前記第１固形木質残渣（５）が、
前記第１固形木質残渣（５）から樹脂およびゴムを抽出して、リグニン、ヘミセルロースおよびセルロースを含有する第５固形木材残渣（１９）を形成する工程（３００）と、
前記第５固形残渣（１９）を加水分解し、炭素原子数５の糖（８）と、リグニンおよびセルロースを含有する第６固形木質残渣（２０）とを形成する工程（４００）と、
前記第６固形残渣（２０）を加水分解し、セルロースを炭素原子数６（本願ではＣ６と表記）の糖に変換して、リグニンおよび２０％未満の量の残留セルロースを含有する最終固形残渣（１８）を形成する工程と、
を順番に実行することによって処理される、方法。 - 前記第１固形木質残渣（５）を非極性有機溶媒で抽出（３００）することにより処理して前記樹脂およびゴム（７）を分離し、リグニン、ヘミセルロースおよびセルロースを含有する第５固形木質残渣（１９）を形成する、請求項６に記載の方法。
- 前記第５固形残渣（１９）を酸加水分解（４０４）に供し、ヘキシセルロースを炭素原子数５（本願ではＣ５と表記）の糖に変換して、リグニンおよびセルロースを含有する第６固形木質残渣（２０）を形成する、請求項６および７に記載の方法。
- 酸加水分解を一般式Ｒ‐ＰＯ（ＯＨ）２（I）［式中、Ｒは直鎖若しくは分岐鎖アルキル基、または、芳香族基、または、ヘテロ原子を含む基である。］のホスホン酸を用いて実行する、請求項８に記載の方法。
- Ｒが炭素原子数１〜６のアルキル基であり、または、Ｒが式Ｒ’‐Ｃ６Ｈ５若しくはＲ’‐Ｃ１０Ｈ８［Ｒ’は炭素原子数１〜３の直鎖または分岐鎖アルキル基である。］の化合物から選択され、または、Ｒが酸素（Ｏ）を含むもの、窒素（Ｎ）を含むもの、若しくは、リン（Ｐ）を含むものから選択されるヘテロ原子を含む基である、請求項９に記載の方法。
- Ｒがメチル基、エチル基またはＣＨ ２ ‐ＰＯ（ＯＨ） ２ 基から選択される、請求項９に記載の方法。
- 酸加水分解中のｐＨが０．６〜１．６である、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の方法。
- さらなる加水分解が、酵素的、化学的または熱化学的加水分解から選択される、請求項６に記載の方法。
- 請求項１に記載の方法であり、前記第１固形木質残渣（５）が、
前記第１固形木質残渣（５）を処理して炭素原子数５の糖（８）を形成して、第２固形残渣（１５）を形成する工程と、
前記第２固形残渣（１５）を処理して炭素原子数６の糖（１６）および第３固形残渣（１７）を形成する工程（４００）と、
前記第３固形残渣（１７）から樹脂およびゴム（７）を抽出し、リグニンを主成分とする第４木質残渣（１８）を形成する工程（３００）と、
を順番に実行することによって処理される、方法。 - 前記第３固形残渣（１７）を非極性有機溶媒による溶媒抽出（３００）により処理して前記樹脂およびゴム（７）を分離し、リグニン、ヘミセルロースおよびセルロースを含有する第５固形木質残渣（１９）を形成する、請求項１４に記載の方法。
- 前記第１固形残渣（５）を酸加水分解（４０４）してヘミセルロースを炭素原子数５の糖に変換し、リグニンおよびセルロースを含む第２固形木材残渣（１５）を形成する、請求項１４に記載の方法。
- 酸加水分解を、一般式Ｒ‐ＰＯ（ＯＨ）２（I）［式中、Ｒは直鎖若しくは分岐鎖アルキル基、または、芳香族基、または、ヘテロ原子を含む基である。］のホスホン酸を用いて実行する、請求項１６に記載の方法。
- Ｒが炭素原子数１〜６のアルキル基であり、または、Ｒが式Ｒ’‐Ｃ ６ Ｈ ５ 若しくはＲ’‐Ｃ １０ Ｈ ８ ［式中、Ｒ’は直鎖または分岐鎖アルキル基である。］の化合物から選択され、または、Ｒが酸素（Ｏ）を含むもの、窒素（Ｎ）を含むもの、若しくはリン（Ｐ）を含むものから選択されるヘテロ原子を含む基である、請求項１７に記載の方法。
- Ｒが、メチル基、エチル基、または、ＣＨ ２ ‐ＰＯ（ＯＨ） ２ 基から選択される、請求項１８に記載の方法。
- 酸加水分解中のｐＨが０．６〜１．６である、請求項１６〜１９のいずれか一項に記載の方法。
- さらなる加水分解が、酵素的、化学的または熱化学的加水分解から選択される、請求項１６に記載の方法。
- 請求項１に記載の方法であって、
前記葉（２）をワックスおよび精油（１０２）を得る処理に供して、セルロース、ヘミセルロース、並びに、少量のリグニン、塩および有機化合物を含有する固形画分（１０１）を形成する工程（１００）と、
前記固形画分（１０１）を酸加水分解に供して、ヘミセルロースを炭素原子数５（Ｃ５）の単糖（８）に変換し、セルロースを含む中間生成物を形成する工程と、
前記中間生成物を引き続いて更に加水分解して、セルロース（４０２）を炭素原子数６（Ｃ６）の糖（１６）に変換する工程と、
を含む方法。 - 酸加水分解が、一般式Ｒ‐ＰＯ（ＯＨ）２（I）のホスホン酸［Ｒは、直鎖または分岐鎖アルキル基、芳香族基、またはヘテロ原子を含む基から選択される。］または一般式Ｒ １ ‐ＳＯ３Ｈ（II）のアルキルスルホン酸［Ｒ１は、炭素原子数１〜６の直鎖または分岐鎖アルキル基から選択される。］から選択される有機酸を用いて実行される、請求項２２に記載の方法。
- Ｒが１〜６個の炭素原子を含むアルキル基であり、または、Ｒが式Ｒ’‐Ｃ ６ Ｈ ５ またはＲ’‐Ｃ １０ Ｈ ８ ［式中、Ｒ’は炭素原子数１〜３の直鎖または分岐鎖アルキル基である。］の化合物から選択され、または、Ｒが酸素（Ｏ）を含むもの、若しくは、窒素（Ｎ）を含むもの、若しくは、リン（Ｐ）を含むものから選択されるヘテロ原子を含む基である、請求項２３に記載の方法。
- Ｒが、メチル基、エチル基、または、ＣＨ ２ ‐ＰＯ（ＯＨ） ２ 基から選択される、請求項２４に記載の方法。
- Ｒ１がメチル基である、請求項２３に記載の方法。
- Ｃ５糖類およびＣ６糖類が、発酵（４０３）による化学物質、微生物油またはバイオ燃料（１２）の生産のために使用される、請求項２２に記載の方法。
- 得られる化学物質がブタンジオールまたはバイオブタジエンである、請求項２７に記載の方法。
- 酸加水分解中のｐＨが０．６〜１．６である、請求項２２〜２８のいずれか一項に記載の方法。
- ワックスおよび精油が、溶媒抽出または蒸気抽出または超臨界ＣＯ２による抽出から選択される方法によって分離される、請求項２２に記載の方法。
- さらなる加水分解が、酵素的、化学的または熱化学的加水分解から選択される方法によって進行する、請求項２２に記載の方法。
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