JP6704597B2 - 界面活性剤を利用して改良したリグノセルロースの同時糖化発酵方法 - Google Patents
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Description
前記予備分解の温度は50℃、予備分解の時間は2〜24時間である。同時糖化エタノール発酵の温度は30〜39℃であり、同時糖化エタノール発酵の時間は16〜96時間、150〜300rpmである。
本発明の界面活性剤で改良したリグノセルロースの連続糖化並行発酵法SSCFの過程は、図2および図3に示す通りである。
前処理した早生ポプラ粉末1.5gを基質とし、まずpH値が4.86の緩衝液10.5mL、セルラーゼ0.2mLを添加し、50℃条件下で予備分解を4時間行う。その後、温度を33℃まで低下させた後、出芽酵母を添加して細胞濃度を0.8×108個/mLに保持し、SSCF発酵を72時間行う。前処理した早生ポプラの酵素分解率、エタノール収率および濃度のデータを表1に示す。
前処理した早生ポプラ粉末1.5gを基質とし、まずpH値が4.86の緩衝液10.5mL、セルラーゼ0.2mL、界面活性剤2.0gを添加し、50℃条件下で予備分解を4時間行う。その後、温度を33℃まで低下させた後、出芽酵母を添加して細胞濃度を0.8×108個/mLに保持し、SSF発酵を72時間行う。前処理した早生ポプラの酵素分解率、エタノール収率および濃度のデータを表1に示す。表中のデータから、PEG−1000を添加すると、酵素分解率はほとんど変化しないが、エタノール収率および濃度は倍近く上昇することがわかる。
実施工程は、酵母の細胞濃度が0.96×108個/mLであることを除いて、実施例1と同じである。前処理した早生ポプラの酵素分解率、エタノール収率および濃度のデータを表1に示す。表中のデータから、純水の系で酵母の細胞濃度を増加させても、酵素分解効率、エタノール収率および濃度はほとんど変化しないことがわかる。
実験工程は、細胞濃度が0.96×108個/mLであることを除いて、実施例2と同じである。前処理した早生ポプラの酵素分解率、エタノール収率および濃度のデータを表1に示す。表中のデータから、PEG−1000が存在する系で、酵母の細胞濃度を増加させても、酵素分解効率、エタノール収率および濃度はほとんど変化しないことがわかる。
実験工程は、緩衝液の体積を12.0mLに増加させることを除いて、実施例1と同じである。前処理した早生ポプラの酵素分解率、エタノール収率および濃度のデータを表1に示す。表中のデータから、純水の系で基質濃度を低下させても、酵素分解効率、エタノール収率および濃度はほとんど変化しないことがわかる。
実験工程は、緩衝液の体積を12.0mLに増加させることを除いて、実施例2と同じである。前処理した早生ポプラの酵素分解率、エタノール収率および濃度のデータを表1に示す。表中のデータから、PEG−1000が存在する系で、基質濃度を低下させると、酵素分解効率、エタノール収率および濃度は明らかに改善することがわかる。
実験工程は、緩衝液の体積を10.0mLに減少させることを除いて、実施例1と同じである。前処理した早生ポプラの酵素分解率、エタノール収率および濃度のデータを表1に示す。表中のデータから、純水の系で基質濃度を高めても、酵素分解効率、エタノール収率および濃度はほとんど変化しないことがわかる。
実験工程は、緩衝液の体積を10.0mLに減少させることを除いて、実施例2と同じである。前処理した早生ポプラの酵素分解率、エタノール収率および濃度のデータを表1に示す。表中のデータから、PEG−1000が存在する系で、基質濃度を高めると、酵素分解効率、エタノール収率および濃度は明らかに低下することがわかる。
実験工程は、セルラーゼの使用量が0.3mLであることを除いて、実施例5と同じである。前処理した早生ポプラの酵素分解率、エタノール収率および濃度のデータを表2に示す。表中のデータから、純水の系でセルラーゼの使用量を高めると、酵素分解効率は少し上昇するが、エタノール収率および濃度はほとんど変化しないことがわかる。
実験工程は、セルラーゼの使用量が0.3mLであることを除いて、実施例6と同じである。前処理した早生ポプラの酵素分解率、エタノール収率および濃度のデータを表2に示す。表中のデータから、PEG−1000の系でセルラーゼの使用量を高めると、酵素分解効率、エタノール収率および濃度はいずれも上昇することがわかる。
実験工程は、前処理した早生ポプラの予備分解を50℃条件下で8時間行うことを除いて、実施例9と同じである。前処理した早生ポプラの酵素分解率、エタノール収率および濃度のデータを表2に示す。表中のデータから、純水の系で並行発酵時間を延長させると、酵素分解効率は上昇するが、エタノール収率および濃度はほとんど変化しないことがわかる。
実験工程は、前処理した早生ポプラの予備分解を50℃条件下で8時間行うことを除いて、実施例10と同じである。前処理した早生ポプラの酵素分解率、エタノール収率および濃度のデータを表2に示す。表中のデータから、PEGの系で並行発酵時間を延長させると、酵素分解効率、エタノール収率および濃度はいずれも改善することがわかる。
実験工程は、前処理した早生ポプラの予備分解後に、PEG−1000を添加することを除いて、実施例12と同じである。前処理した早生ポプラの酵素分解率、エタノール収率および濃度のデータを表2に示す。表中のデータから、界面活性剤の添加順序は発酵効率に対して明らかな影響を及ぼさないことがわかる。
実験工程は、PEG−1000の添加量が3.0グラムであることを除いて、実施例10と同じである。前処理した早生ポプラの酵素分解率、エタノール収率および濃度のデータを表2に示す。結果から、PEG−1000の使用量が多すぎると、SSCF過程の効率が低下し、酵素分解効率、エタノール収率および濃度はいずれも低下することがわかる。
実験工程は、前処理した早生ポプラの予備分解の時間が24時間であることを除いて、実施例11と同じである。前処理した早生ポプラの酵素分解率、エタノール収率および濃度のデータを表3に示す。表中のデータから、純水の系でSSCF過程の時間を増加させても、エタノール収率および濃度は改善されないことがわかる。
実験工程は、前処理した早生ポプラの予備分解の時間が24時間であることを除いて、実施例12と同じである。前処理した早生ポプラの酵素分解率、エタノール収率および濃度のデータを表3に示す。表中のデータから、PEG−1000が存在する系で、SSCF過程の時間を増加させても、エタノール収率および濃度は改善されないことがわかる。
実験工程は、緩衝液の体積を10mLに減少させることを除いて、実施例15と同じである。前処理した早生ポプラの酵素分解率、エタノール収率および濃度のデータを表3に示す。表中のデータから、純水の系でSSCF過程の基質濃度を増加させても、エタノール濃度は改善されないことがわかる。
実験工程は、緩衝液の体積を10mLに減少させることを除いて、実施例12と同じである。前処理した早生ポプラの酵素分解率、エタノール収率および濃度のデータを表3に示す。表中のデータから、PEG−1000が存在する系で、SSCF過程の基質濃度を増加させると、エタノール収率および濃度は大幅に低下するが、依然として純水の系の結果より高いことがわかる。
実験工程は、発酵温度が36℃であることを除いて、実施例16と同じである。早生ポプラの酵素分解率、エタノール収率および濃度のデータを表4に示す。表中のデータから、PEG−1000が存在する系で、SSCF過程の温度を適当に上昇させると、エタノール収率および濃度を効果的に上昇させることができることがわかる。
実験工程は、発酵温度が39℃であることを除いて、実施例16と同じである。早生ポプラの酵素分解率、エタノール収率および濃度のデータを表4に示す。表中のデータから、PEG−1000が存在する系で、SSCF過程の温度を上昇させると、エタノール収率および濃度を効果的に上昇させることができることがわかる。
実験工程は、界面活性剤PEG−200(2.0g)を添加することを除いて、実施例16と同じである。酵素分解率、エタノール濃度のデータを表4に示す。表中のデータから、PEG−200はエタノール収率および濃度を上昇させることができることがわかる。
実験工程は、界面活性剤PEG−400(2.0g)を添加することを除いて、実施例16と同じである。酵素分解率、エタノール濃度のデータを表4に示す。表中のデータから、PEG−400はエタノール収率および濃度を上昇させることができることがわかる。
実験工程は、界面活性剤PEG−4000(2.0g)を添加することを除いて、実施例16と同じである。グルコース転化率、エタノール収率および濃度のデータを表4に示す。表中のデータから、PEG−4000はエタノール収率および濃度を上昇させることができることがわかる。
実験工程は、界面活性剤ポリエチレングリコールメチルエーテル(2.0g)を添加することを除いて、実施例16と同じである。グルコース転化率、エタノール濃度のデータを表4に示す。
実験工程は、界面活性剤ポリエチレングリコールジメチルエーテル(2.0g)を添加することを除いて、実施例16と同じである。グルコース転化率、エタノール濃度のデータを表4に示す。
前処理した早生ポプラ粉末1.5gを基質とし、まずpH値が4.86の緩衝液12.0mL、セルラーゼ0.3mL、界面活性剤0〜2.0gを添加し、50℃条件下で予備分解を24時間行う。その後、温度を33℃まで低下させた後、出芽酵母を添加して細胞濃度を0.8×108個/mLに保持し、SSCF発酵を72時間行う。前処理した早生ポプラの酵素分解率、エタノール収率および濃度のデータを図4、5、6に示す。図中のデータから、PEG−1000を添加すると、酵素分解率にほとんど影響はなく、エタノール収率および濃度は、PEG−1000の濃度の増加に伴って次第に増加することがわかる。
前処理した早生ポプラ粉末1.5gを基質とし、pH値が4.86の緩衝液12mL、セルラーゼ0.3mLを添加し、50℃条件下で予備分解を4時間行う。その後、温度を33℃まで低下させ、界面活性剤PEG−1000を1.5002g、細胞濃度が0.8×108個/mLの出芽酵母を添加し、SSCF発酵を72時間行う。前処理した早生ポプラの酵素分解率、エタノール収率および濃度のデータを表5に示す。表中のデータから、実施例10および実施例12と比較して、PEG−1000の添加順序は、酵素分解効率、エタノール収率および濃度に明らかな影響を及ぼさないことがわかる。
実験工程は、PEG−1000の添加量が2.0039gであることを除いて、実施例27と同じである。前処理した早生ポプラの酵素分解率、エタノール収率および濃度のデータを表5に示す。
実験工程は、予備分解が8時間であることを除いて、実施例27と同じである。前処理した早生ポプラの酵素分解率、エタノール収率および濃度のデータを表5に示す。
実験工程は、予備分解が8時間、界面活性剤PEG−1000の添加量が2.0103gであることを除いて、実施例27と同じである。前処理した早生ポプラの酵素分解率、エタノール収率および濃度のデータを表5に示す。
Claims (10)
- ポリエチレングリコールを添加することにより、前処理したセルロース基質を解毒処理せずに、連続酵素糖化並行発酵を直接行い、
前処理したセルロースを基質とし、まずセルラーゼ、ポリエチレングリコール、pH緩衝液を添加し、高温条件下で予備分解を一定時間行い、その後、温度を低下させ、出芽酵母を添加し、同時糖化エタノール発酵を行って生産し、
発酵系において、前記セルロースおよび緩衝液の固液比が0.1〜0.3g/mLであり;前記緩衝液に対する前記ポリエチレングリコールの濃度が0.1250〜0.2525g/mLであり;セルラーゼの添加量が10〜30FPU/原料1gであり;出芽酵母の細胞濃度が0.5×108〜1.8×108個/mLであり;
前記予備分解の温度が50℃、予備分解の時間が2〜24時間であり;同時糖化エタノール発酵の温度が30〜39℃であり;同時糖化エタノール発酵の時間が16〜96時間、150〜300rpmであることを特徴とする、
ポリエチレングリコールで改良したリグノセルロースの連続糖化並行発酵法。 - ポリエチレングリコールを添加することにより、前処理したセルロース基質を解毒処理せずに、連続酵素糖化並行発酵を直接行い、
前処理したセルロースを基質とし、まずセルラーゼ、pH緩衝液を添加し、高温条件下で予備分解を一定時間行い、その後、温度を低下させ、ポリエチレングリコール、出芽酵母を添加し、同時糖化エタノール発酵を行って生産し、
発酵系において、前記セルロースおよび緩衝液の固液比が0.1〜0.3g/mLであり;前記緩衝液に対する前記ポリエチレングリコールの濃度が0.1250〜0.2525g/mLであり;セルラーゼの添加量が10〜30FPU/原料1gであり;出芽酵母の細胞濃度が0.5×108〜1.8×108個/mLであり;
前記予備分解の温度が50℃、予備分解の時間が2〜24時間であり;同時糖化エタノール発酵の温度が30〜39℃であり;同時糖化エタノール発酵の時間が16〜96時間、150〜300rpmであることを特徴とする、
ポリエチレングリコールで改良したリグノセルロースの連続糖化並行発酵法。 - 前記ポリエチレングリコールの分子量が200〜8000であることを特徴とする、請求項1または2に記載のポリエチレングリコールで改良したリグノセルロースの連続糖化並行発酵法。
- 前記pH緩衝溶液が、酢酸−酢酸ナトリウム、クエン酸−クエン酸ナトリウム、リン酸−リン酸ナトリウム緩衝液または硫酸溶液であり、pH緩衝溶液のpHが4.0〜5.5であることを特徴とする、請求項1または2に記載のポリエチレングリコールで改良したリグノセルロースの連続糖化並行発酵法。
- 前記pH緩衝溶液のpHが4.8であることを特徴とする、請求項1または2に記載のポリエチレングリコールで改良したリグノセルロースの連続糖化並行発酵法。
- 前記ポリエチレングリコールの濃度が0.125g〜0.18g/mLであることを特徴とする、請求項1または2に記載のポリエチレングリコールで改良したリグノセルロースの連続糖化並行発酵法。
- 前記発酵系におけるセルロースおよび緩衝液の固液比が0.125g/mLであることを特徴とする、請求項1または2に記載のポリエチレングリコールで改良したリグノセルロースの連続糖化並行発酵法。
- 前記発酵系におけるセルラーゼの濃度が30FPU/原料1gであることを特徴とする、請求項1または2に記載のポリエチレングリコールで改良したリグノセルロースの連続糖化並行発酵法。
- 前記発酵系における出芽酵母の細胞濃度が0.8×108〜0.96×108個/mLであることを特徴とする、請求項1または2に記載のポリエチレングリコールで改良したリグノセルロースの連続糖化並行発酵法。
- 前記予備分解の時間が8〜12時間であり;同時糖化エタノール発酵の温度が33℃、同時糖化エタノール発酵の時間が72時間であることを特徴とする、請求項1または2に記載のポリエチレングリコールで改良したリグノセルロースの連続糖化並行発酵法。
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