JP7460108B2 - Methods for producing fermented products, methods for producing ethanol, methods for producing lactic acid fermented products, and fermentation promoters - Google Patents

Methods for producing fermented products, methods for producing ethanol, methods for producing lactic acid fermented products, and fermentation promoters Download PDF

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Description

特許法第30条第2項適用 (1)木科学情報 25巻 別冊1号(発行日:平成30年11月2日) (2)第25回日本木材学会九州支部大会(福岡)(開催日:平成30年11月16日) (3)福岡大学工学集報 第101・102号(発行日:平成31年3月20日) (4)福岡大学 新技術説明会(開催日:令和1年5月21日) (5)https://www.jst.go.jp/tt/fair/(ウェブサイトの掲載日:令和1年6月18日) (6)https://www.ij2019.jp/exhibitor/jss20190406.html(ウェブサイトの掲載日:令和1年7月18日) (7)イノベーション・ジャパン2019(開催日:令和1年8月29~30日) (8)アグリバイオ 2019年9月号(発行日:令和1年9月20日) (9)九州・山口ベンチャーマーケット2019 大学合同新技術説明会(開催日:令和1年10月7日)(1) Wood Science Information, Vol. 25, Supplementary Issue 1 (Publication date: November 2, 2018) (2) The 25th Japan Wood Research Society Kyushu Branch Conference (Fukuoka) (Held: November 16, 2018) (3) Fukuoka University Engineering Bulletin, No. 101 and 102 (Publication date: March 20, 2019) (4) Fukuoka University New Technology Briefing (Held: May 21, 2019) (5) https://www. jst. go. jp/tt/fair/ (Website publication date: June 18, 2019) (6) https://www. ij2019. jp/exhibitor/jss20190406. html (Website publication date: July 18, 2019) (7) Innovation Japan 2019 (Held: August 29-30, 2019) (8) AgriBio September 2019 issue (Published: September 20, 2019) (9) Kyushu-Yamaguchi Venture Market 2019 University Joint New Technology Briefing (Held: October 7, 2019)

本発明は、発酵物の製造方法に関する。特に、本発明は、酵母によるアルコール発酵によりエタノールを製造するエタノールの製造方法に関する。また、乳酸菌による乳酸発酵により乳酸発酵物を製造する乳酸発酵物の製造方法に関する。また、アルコール発酵や乳酸発酵等を促進させる発酵促進剤に関する。 The present invention relates to a method for producing a fermented product. In particular, the present invention relates to a method for producing ethanol by alcoholic fermentation using yeast. The present invention also relates to a method for producing a lactic acid fermented product by lactic acid fermentation using lactic acid bacteria. The present invention also relates to a fermentation promoter that promotes alcoholic fermentation, lactic acid fermentation, etc.

食品、燃料、化成品やポリマーなどの素材などの製造に、微生物による発酵が利用されている。 Microbial fermentation is used to produce food, fuel, chemicals, polymers, and other materials.

従来、日本酒やビールなどの製造に、酵母を用いたアルコール発酵が利用されている。アルコール発酵を促進させる方法として、例えば、特許文献1には、サンショウの果皮又は果実の揮発成分をイオン交換樹脂又はゲル濾過材に吸着させた吸着物からなることを特徴とするアルコール発酵促進剤が開示されている。 Conventionally, alcoholic fermentation using yeast has been used to produce sake, beer, etc. As a method for promoting alcohol fermentation, for example, Patent Document 1 discloses an alcohol fermentation promoter comprising an adsorbent in which volatile components of the peel or fruit of Japanese pepper are adsorbed onto an ion exchange resin or gel filtration material. is disclosed.

一方、近年、石油代替燃料としてエタノールが注目されており、セルロース系バイオマス等のバイオマス原料から酵母を利用してエタノールを製造する方法が検討されている。セルロース系バイオマスからエタノールを製造する場合、セルロース系バイオマスをグルコースに加水分解する糖化ステップと、グルコースからエタノールを得る発酵ステップの2つに大きく分けられる。これまで、糖化ステップにおける、セルロース系バイオマスに含まれる発酵阻害物質であるリグニンを除去するための前処理や、発酵阻害物質であるフルフラールが生成しない加水分解技術については、種々の検討がされている。 On the other hand, in recent years, ethanol has attracted attention as an alternative fuel to petroleum, and methods of producing ethanol from biomass raw materials such as cellulosic biomass using yeast are being considered. When producing ethanol from cellulosic biomass, it can be broadly divided into two steps: a saccharification step in which cellulosic biomass is hydrolyzed into glucose, and a fermentation step in which ethanol is obtained from glucose. Until now, various studies have been conducted on pretreatment to remove lignin, a fermentation inhibitor contained in cellulosic biomass during the saccharification step, and hydrolysis techniques that do not produce furfural, a fermentation inhibitor. .

また、製造効率の観点から、糖化ステップと発酵ステップとを同時に行う同時糖化発酵(Simultaneous Saccharification and Fermentation(SSF))が検討されている。この方法では1つの反応器で糖化と発酵が可能となる。さらに、糖化生成物であるグルコースも即座にエタノール発酵で消費されるため、セルラーゼ等の酵素の生成物阻害を抑えることができる。そのため、糖化ステップと発酵ステップとを分離して行う分離式よりエタノール生成効率が良いと考えられている。 From the viewpoint of production efficiency, simultaneous saccharification and fermentation (SSF), in which the saccharification and fermentation steps are carried out at the same time, is being considered. This method makes it possible to carry out saccharification and fermentation in a single reactor. Furthermore, because glucose, the saccharification product, is also immediately consumed in ethanol fermentation, product inhibition of enzymes such as cellulase can be suppressed. For this reason, it is thought that this method has better ethanol production efficiency than the separate method in which the saccharification and fermentation steps are carried out separately.

同時糖化発酵の場合、糖化で用いられる酵素の至適条件は通常約50℃で酸性であり、一方、発酵で用いられる酵母の至適条件は通常約30℃で中性と、両ステップの至適条件は大きく異なる。同時糖化発酵では、糖化または発酵のどちらかの条件に合わせる必要があり、他方の活性が低下するという問題がある。そのため、遺伝子組み換え等によって酵母や真菌類の高温耐性を改良する研究が行われている。また、同時糖化発酵によるエタノールの製造の改良のため、温度やpHなどの条件を制御する検討も行われている。 In the case of simultaneous saccharification and fermentation, the optimum conditions for the enzymes used in saccharification are usually acidic at about 50°C, while the optimum conditions for the yeast used in fermentation are usually neutral at about 30°C, which is the optimum condition for both steps. Suitable conditions vary widely. In simultaneous saccharification and fermentation, it is necessary to match the conditions for either saccharification or fermentation, and there is a problem that the activity of the other decreases. Therefore, research is being conducted to improve the high temperature tolerance of yeasts and fungi through genetic modification and the like. Furthermore, in order to improve the production of ethanol by simultaneous saccharification and fermentation, studies are being conducted to control conditions such as temperature and pH.

例えば、特許文献2には、セルロース系原料を用いた同時糖化発酵によりエタノールを生産する方法において、同時糖化発酵反応の原料を調整する段階でpHの値が同時糖化発酵反応の目的とするpHの値よりも高い値に予め設定することを特徴とするエタノール生産方法が開示されている。
また、特許文献3には、セルロース原料を酵素によって加水分解する糖化工程と、発酵菌によるエタノール発酵工程を一つの反応槽内で同時に行う同時糖化発酵方法において、同時糖化反応中に初期反応温度から段階的にまたは連続的に反応温度を低下させることを特徴とする同時糖化発酵方法が開示されている。
For example, in Patent Document 2, in a method for producing ethanol by simultaneous saccharification and fermentation using cellulosic raw materials, the pH value is adjusted to the target pH of the simultaneous saccharification and fermentation reaction at the stage of adjusting the raw materials for the simultaneous saccharification and fermentation reaction. A method for producing ethanol is disclosed, which is characterized in that the ethanol production method is preset to a value higher than the above value.
Furthermore, Patent Document 3 describes a simultaneous saccharification and fermentation method in which a saccharification process in which a cellulose raw material is hydrolyzed by enzymes and an ethanol fermentation process by fermentation bacteria are simultaneously carried out in one reaction tank. A simultaneous saccharification and fermentation method is disclosed, which is characterized in that the reaction temperature is lowered stepwise or continuously.

バイオマス原料からのエタノールの製造と同様に、環境負荷の観点から、バイオプラスチックが注目されている。セルロース系バイオマスを加水分解したグルコースを乳酸発酵させることで、乳酸を得ることができる。この乳酸は、バイオプラスチックの原料として使用することもできる。 As with the production of ethanol from biomass raw materials, bioplastics are attracting attention from the perspective of environmental impact. Lactic acid can be obtained by lactic acid fermentation of glucose obtained by hydrolysis of cellulosic biomass. This lactic acid can also be used as a raw material for bioplastics.

例えば、特許文献4には、D-乳酸生産菌を用いて木質バイオマスからD-乳酸を発酵生産するD-乳酸の製造方法であって、D-乳酸生産菌による発酵が、シアノコバラミンを添加した培地中で行われることを特徴とするD-乳酸の製造方法が開示されている。 For example, Patent Document 4 describes a method for producing D-lactic acid by fermentation production of D-lactic acid from woody biomass using D-lactic acid-producing bacteria, in which the fermentation by the D-lactic acid-producing bacteria is carried out in a medium containing cyanocobalamin. Disclosed is a method for producing D-lactic acid, which is characterized in that it is carried out in a.

特開2013-123411号公報Japanese Patent Application Publication No. 2013-123411 特開2011-055715号公報JP 2011-055715 A 特開2010-246422号公報JP2010-246422A 特開2016-168030号公報Japanese Patent Application Publication No. 2016-168030

前述のように、セルロース系バイオマスからエタノールを製造する場合、糖化ステップと発酵ステップとに分けることができる。発酵ステップでは、未分別の原料に由来する成分や糖化ステップで副生する成分により、酵母による発酵が阻害される可能性が考えられる。しかしながら、従来、発酵ステップよりも糖化ステップが律速となり、一旦グルコースになってしまえば酵母による発酵は当然進行するものとみなされていた。そのため、グルコース等のアルコール発酵を促進させるためには添加剤等の検討がされているが、セルロース系バイオマスからのエタノール製造においては、発酵ステップに着目した検討はほとんど行われていなかった。 As mentioned above, the production of ethanol from cellulosic biomass can be divided into a saccharification step and a fermentation step. In the fermentation step, it is possible that fermentation by yeast may be inhibited by components derived from unfractionated raw materials or by-products in the saccharification step. However, in the past, it was assumed that the saccharification step was more rate-limiting than the fermentation step, and that once glucose was produced, fermentation by yeast would naturally proceed. For this reason, additives and other methods have been considered to promote alcoholic fermentation of glucose, etc., but little research has been done on the fermentation step in the production of ethanol from cellulosic biomass.

酵母の発酵反応を阻害する成分の影響により、発酵に対する反応促進剤等の添加剤の本来の効果が低下したり、発揮できない場合も考えられ、発酵反応の阻害成分の存在に影響されない添加剤が求められる。しかしながら、特許文献1のアルコール発酵促進剤についても、酵母による発酵を阻害する成分による影響等は検討されていない。 The effects of additives such as fermentation reaction promoters may be reduced or may not be fully effective due to the effects of components that inhibit the fermentation reaction of yeast, and there is a demand for additives that are not affected by the presence of components that inhibit the fermentation reaction. However, the effects of components that inhibit fermentation by yeast have not been considered for the alcohol fermentation promoter in Patent Document 1.

また、同時糖化発酵における遺伝子組み換え等による高温耐性酵母や真菌類の改良については、環境への危険性やコストの面から問題があった。特許文献2や3に記載のエタノールの製造方法においても、温度やpHを細かく制御する必要があった。 Furthermore, improvements in high-temperature-resistant yeasts and fungi through genetic recombination during simultaneous saccharification and fermentation have been problematic in terms of environmental risks and costs. Also in the ethanol production methods described in Patent Documents 2 and 3, it was necessary to precisely control the temperature and pH.

かかる状況下、本発明の目的は、アルコール発酵を促進することのできる新たな添加剤を用いたエタノールの製造方法を提供することである。
また、より簡単な方法で効率的にエタノールを製造することのできるエタノールの製造方法を提供することである。特に、セルロース系バイオマスから、より簡単な方法で効率的にエタノールを製造することのできるエタノールの製造方法を提供することである。
また、本発明は、新たなアルコール発酵促進剤の提供を目的とする。
Under such circumstances, an object of the present invention is to provide a method for producing ethanol using a new additive that can promote alcohol fermentation.
Another object of the present invention is to provide a method for producing ethanol that can efficiently produce ethanol using a simpler method. In particular, it is an object of the present invention to provide a method for producing ethanol that can efficiently produce ethanol from cellulosic biomass in a simpler manner.
Another object of the present invention is to provide a new alcohol fermentation promoter.

乳酸発酵についても、利用拡大の観点などから、乳酸発酵物を効率的に製造できる方法が求められていた。 With regard to lactic acid fermentation, there was a demand for a method for efficiently producing lactic acid fermentation products, with a view to expanding its use.

かかる状況下、本発明の目的は、乳酸発酵を促進することのできる新たな添加剤を用いた乳酸発酵物の製造方法を提供することである。また、本発明は、新たな乳酸発酵促進剤の提供を目的とする。 Under such circumstances, an object of the present invention is to provide a method for producing a lactic acid fermentation product using a new additive capable of promoting lactic acid fermentation. Another object of the present invention is to provide a new lactic acid fermentation promoter.

本発明は、新たな添加剤を用いた発酵物の製造方法の提供を目的とする。また、本発明は、新たな発酵促進剤の提供を目的とする。 The present invention aims to provide a method for producing a fermented product using a new additive. The present invention also aims to provide a new fermentation promoter.

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、下記の発明が上記目的に合致することを見出し、本発明に至った。 As a result of extensive research in order to solve the above problems, the present inventors found that the following invention met the above objects, leading to the present invention.

すなわち、本発明は、以下の発明に係るものである。
<1> マオウ由来組成物の存在下で、糖類を発酵させて発酵物を得る、発酵物の製造方法。
<2> 前記マオウ由来組成物が、マオウ抽出物である<1>に記載の発酵物の製造方法。
<3> 前記マオウ由来組成物が、マオウ抽出残渣である<1>に記載の発酵物の製造方法。
<4> <1>から<3>のいずれかに記載の発酵物の製造方法を利用するエタノールの製造方法であり、前記マオウ由来組成物の存在下で、前記酵母により糖類をアルコール発酵させてエタノールを生成するエタノール製造工程を有するエタノールの製造方法。
<5> 前記糖類が、セルロース系バイオマスを糖化したものである<4>に記載のエタノールの製造方法。
<6> 前記エタノール製造工程が、前記セルロース系バイオマスを糖化酵素により糖化する糖化処理と、前記糖化処理により得られた糖類を前記酵母によりアルコール発酵させてエタノールを生成する発酵処理とを行う糖化発酵工程である<5>に記載のエタノールの製造方法。
<7> 前記糖化発酵工程において、前記酵母の至適温度よりも高い温度で、前記糖化処理と前記発酵処理とを行う<6>に記載のエタノールの製造方法。
<8> 前記エタノール製造工程の前に、前記セルロース系バイオマスを糖化酵素により糖類に糖化する糖化工程を有する<5>に記載のエタノールの製造方法。
<9> 前記セルロース系バイオマスが、リグニンを除去するための前処理が施されたものである<5>から<8>のいずれかに記載のエタノールの製造方法。
<10> <1>から<3>のいずれかに記載の発酵物の製造方法を利用する乳酸発酵物の製造方法であり、前記マオウ由来組成物の存在下で、乳酸菌により前記糖類を乳酸発酵させて乳酸発酵物を生成する乳酸発酵物製造工程を有する乳酸発酵物の製造方法。
<11> マオウ抽出残渣を含む発酵促進剤。
That is, the present invention relates to the following inventions.
<1> A method for producing a fermented product, comprising fermenting sugars in the presence of a composition derived from Ephedra to obtain a fermented product.
<2> The method for producing a fermented product according to <1>, wherein the composition derived from Ephedra is an Ephedra extract.
<3> The method for producing a fermented product according to <1>, wherein the composition derived from Ephedra is an Ephedra extraction residue.
<4> An ethanol production method that utilizes the method for producing a fermented product according to any one of <1> to <3>, comprising an ethanol production step of producing ethanol by alcoholic fermentation of sugars with the yeast in the presence of the Ephedra-derived composition.
<5> The method for producing ethanol according to <4>, wherein the sugars are obtained by saccharifying cellulosic biomass.
<6> The method for producing ethanol according to <5>, wherein the ethanol production process is a saccharification and fermentation process that includes a saccharification treatment of saccharifying the cellulosic biomass with a saccharification enzyme and a fermentation treatment of alcoholically fermenting the sugars obtained by the saccharification treatment with the yeast to produce ethanol.
<7> The method for producing ethanol according to <6>, wherein in the saccharification and fermentation step, the saccharification treatment and the fermentation treatment are carried out at a temperature higher than an optimal temperature for the yeast.
<8> The method for producing ethanol according to <5>, further comprising a saccharification step of saccharifying the cellulosic biomass into sugars using a saccharification enzyme prior to the ethanol production step.
<9> The method for producing ethanol according to any one of <5> to <8>, wherein the cellulosic biomass has been pretreated to remove lignin.
<10> A method for producing a lactic acid fermented product using the method for producing a fermented product described in any one of <1> to <3>, the method including a lactic acid fermented product production step of lactic acid fermenting the sugars with lactic acid bacteria in the presence of the ephedra-derived composition to produce a lactic acid fermented product.
<11> A fermentation promoter comprising ephedra extract residue.

本発明によれば、発酵を促進することのできる新たな添加剤を用いた発酵物の製造方法が提供される。また、本発明によれば、新たな発酵促進剤が提供される。 The present invention provides a method for producing a fermented product using a new additive that can promote fermentation. The present invention also provides a new fermentation promoter.

本発明によれば、アルコール発酵を促進することのできる新たな添加剤を用いたエタノールの製造方法が提供される。
また、より簡単な方法で効率的にエタノールを製造することのできるエタノールの製造方法が提供される。前記エタノールの製造方法によれば、特に、セルロース系バイオマスから、より簡単な方法で効率的にエタノールを製造することができる。
また、本発明によれば、新たなアルコール発酵促進剤が提供される。
According to the present invention, a method for producing ethanol using a new additive capable of promoting alcohol fermentation is provided.
Furthermore, a method for producing ethanol is provided that can efficiently produce ethanol using a simpler method. According to the method for producing ethanol, ethanol can be produced efficiently from cellulosic biomass in a simpler manner.
Further, according to the present invention, a new alcohol fermentation promoter is provided.

さらに、本発明によれば、乳酸発酵を促進することのできる新たな添加剤を用いた乳酸発酵物の製造方法が提供される。また、本発明は、新たな乳酸発酵促進剤が提供される。 Further, according to the present invention, a method for producing a lactic acid fermented product using a new additive capable of promoting lactic acid fermentation is provided. Further, the present invention provides a new lactic acid fermentation promoter.

本発明のエタノールの製造方法の一例を示すフロー図である。FIG. 1 is a flow diagram showing an example of the method for producing ethanol of the present invention. 本発明のエタノールの製造方法の一例を示すフロー図である。FIG. 1 is a flow chart showing an example of a method for producing ethanol according to the present invention. 本発明のエタノールの製造方法の一例を示すフロー図である。FIG. 1 is a flow diagram showing an example of the method for producing ethanol of the present invention. 実験例1の同時糖化発酵によるエタノール発酵において、グルコース濃度[g/L]およびエタノール濃度[g/L]を、処理時間[h]に対してプロットした図である。FIG. 2 is a graph in which the glucose concentration [g/L] and the ethanol concentration [g/L] are plotted against the treatment time [h] in ethanol fermentation by simultaneous saccharification and fermentation in Experimental Example 1. エタノール発酵における、二酸化炭素の発生量(y)と発酵時間(t)との関係の典型例を表す図である。FIG. 1 is a diagram showing a typical example of the relationship between the amount of carbon dioxide generated (y) and the fermentation time (t) in ethanol fermentation. 実験例2-1~実験例2-4のエタノール発酵の発酵遅延時間ts[h]を、固体成分濃度[g/L]に対してプロットした図である。FIG. 3 is a graph plotting the fermentation delay time t s [h] of ethanol fermentation in Experimental Examples 2-1 to 2-4 against the solid component concentration [g/L]. 実験例2-1~実験例2-4のエタノール発酵の発酵速度r[(g/L)/h]を、固体成分濃度[g/L]に対してプロットした図である。This is a graph plotting the fermentation rate r [(g/L)/h] of the ethanol fermentation in Experimental Examples 2-1 to 2-4 against the solid component concentration [g/L]. 実験例2-1~実験例2-4のエタノール発酵の発酵終了後のエタノール収率[%]を、固体成分濃度[g/L]に対してプロットした図である。This is a diagram in which the ethanol yield [%] after completion of ethanol fermentation in Experimental Examples 2-1 to 2-4 is plotted against the solid component concentration [g/L]. 実験例3-1、実験例3-2のエタノール発酵の発酵速度r[(g/L)/h]を、フルフラール濃度[g/L]に対してプロットした図である。FIG. 3 is a graph plotting the fermentation rate r [(g/L)/h] of ethanol fermentation in Experimental Examples 3-1 and 3-2 against the furfural concentration [g/L]. 実験例3-1、実験例3-2のエタノール発酵の発酵から約6日後のエタノール濃度[g/L]を、フルフラールの濃度[g/L]に対してプロットした図である。FIG. 3 is a diagram plotting the ethanol concentration [g/L] about 6 days after fermentation in Experimental Examples 3-1 and 3-2 against the furfural concentration [g/L]. 実験例4のエタノール発酵の発酵遅延時間ts[h]を麻黄湯残渣の煎じ回数に対してプロットした図である。FIG. 3 is a diagram plotting the fermentation delay time t s [h] of ethanol fermentation in Experimental Example 4 against the number of decoctions of Maoto residue. 実験例4のエタノール発酵の発酵速度r[(g/L)/h]を麻黄湯残渣の煎じ回数に対してプロットした図である。This is a graph plotting the fermentation rate r [(g/L)/h] of ethanol fermentation in Experimental Example 4 against the number of times the Maoto residue was boiled. エキスの添加効果であるαs値を横軸にとり、残渣の添加効果であるβs値を縦軸にとり、生薬毎の発酵遅延時間への影響を表した図である。It is a diagram showing the influence of each crude drug on the fermentation delay time, with α s value, which is the effect of adding extract, on the horizontal axis, and β s value, which is the effect of adding residue, on the vertical axis. エキスの添加効果であるαr値を横軸にとり、残渣の添加効果であるβr値を縦軸にとり、生薬毎の発酵速度への影響を表した図である。This graph shows the effect of adding extract ( αr value) on the horizontal axis and residue ( βr value) on the vertical axis, showing the effect of adding each herb on the fermentation rate. エキスの添加効果であるαe値を横軸にとり、残渣の添加効果であるβe値を縦軸にとり、生薬毎の発酵終了時間への影響を表した図である。It is a diagram showing the influence of each crude drug on the fermentation completion time, with α e value, which is the effect of adding extract, on the horizontal axis, and β e value, which is the effect of adding residue, on the vertical axis. エキスの添加効果であるαEtOH値を横軸にとり、残渣の添加効果であるβEtOH値を縦軸にとり、生薬毎の生成エタノール量への影響を表した図である。The graph shows the effect of adding extract (α EtOH value) on the horizontal axis and the effect of adding residue (β EtOH value) on the vertical axis, showing the effect of each herb on the amount of ethanol produced. 廃糖蜜を用いたエタノール発酵における、発酵開始時間(発酵遅延時間)ts[h]、発酵速度r[(g/L)/h]、および発酵終了時間te[h]をプロットした図である。FIG. 1 is a plot of the fermentation start time (fermentation lag time) t s [h], the fermentation rate r [(g/L)/h], and the fermentation end time t e [h] in ethanol fermentation using blackstrap molasses. 乳酸発酵における、発酵時間[h]に対する生成有機酸量[mol/kg]をプロットした図である。FIG. 2 is a diagram plotting the amount of organic acid produced [mol/kg] against the fermentation time [h] in lactic acid fermentation.

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はその要旨を変更しない限り、以下の内容に限定されない。なお、本明細書において「~」という表現を用いる場合、その前後の数値を含む表現として用いる。 The embodiments of the present invention will be described in detail below, but the explanation of the constituent elements described below is an example (representative example) of the embodiments of the present invention, and the present invention will be described below unless the gist thereof is changed. is not limited to the content. Note that when the expression "~" is used in this specification, it is used as an expression including the numerical values before and after it.

1.発酵物の製造方法
本発明は、マオウ由来組成物の存在下で、糖類を発酵させて発酵物を得る、発酵物の製造方法(以下、「本発明の発酵物の製造方法」と記載する場合がある。)に関するものである。
1. Method for Producing a Fermented Product The present invention relates to a method for producing a fermented product, which comprises fermenting sugars in the presence of a composition derived from Ephedra to obtain a fermented product (hereinafter, may be referred to as the "method for producing the fermented product of the present invention").

本発明の発酵物の製造方法の特徴のひとつは、マオウ由来組成物の存在下で発酵を行うことである。マオウ由来組成物の存在下で発酵を行うことにより、酵母や乳酸菌の活性を高めることができ、より短時間で発酵物を製造することができる。 One of the features of the method for producing a fermented product of the present invention is that fermentation is carried out in the presence of an Ephedra-derived composition. By carrying out fermentation in the presence of an Ephedra-derived composition, the activity of yeast and lactic acid bacteria can be increased, and the fermented product can be produced in a shorter time.

具体的には、本発明の発酵物の製造方法は、糖類からのエタノールの製造方法や、糖類からの乳酸発酵物の製造方法に利用することができる。 Specifically, the method for producing a fermented product of the present invention can be used for producing ethanol from sugars and for producing lactic acid fermentation products from sugars.

以下、本発明の発酵物の製造方法を利用するエタノールの製造方法および本発明の発酵物の製造方法を利用する乳酸発酵物の製造方法を例にして、本発明の発酵物の製造方法に用いることのできるマオウ由来組成物や糖類、発酵条件などについて説明する。 Hereinafter, a method for producing ethanol using the method for producing a fermented product of the present invention and a method for producing a lactic acid fermented product using the method for producing a fermented product according to the present invention will be exemplified. We will explain the ephedra-derived composition, sugars, fermentation conditions, etc. that can be used.

2.バイオエタノールの製造方法
本発明は、マオウ由来組成物の存在下で、酵母により糖類をアルコール発酵させてエタノールを生成するエタノール製造工程を有するエタノールの製造方法(以下、「本発明のエタノールの製造方法」と記載する場合がある。)に関するものである。
2. Bioethanol Production Method The present invention relates to an ethanol production method having an ethanol production step of producing ethanol by alcoholic fermentation of sugars with yeast in the presence of a composition derived from Ephedra (hereinafter, sometimes referred to as the "ethanol production method of the present invention").

本発明のエタノールの製造方法の特徴のひとつは、エタノール製造工程をマオウ由来組成物の存在下で行うことである。
マオウ由来組成物の存在下でアルコール発酵を行うことにより、酵母の活性を高めることができ、より短時間でエタノールを製造することができる。
One of the features of the ethanol production method of the present invention is that the ethanol production step is carried out in the presence of a composition derived from Ephedra.
By carrying out alcoholic fermentation in the presence of a composition derived from Ephedra, yeast activity can be increased, enabling ethanol to be produced in a shorter period of time.

また、アルコール発酵させるときの原料に発酵阻害物質であるフルフラ―ル等が不純物として混入している場合にも、マオウ由来組成物は、酵母の働きを高める効果を発揮することができる。
バイオマス原料からエタノールを製造する場合、バイオマス原料を糖化して糖類とし、さらに糖類をアルコール発酵させることでエタノールを製造することができる。このようなバイオマス原料からのエタノールの製造では、フルフラール等が不純物としてバイオマス原料に混入しやすい。マオウ由来組成物による酵母の活性化に対してはフルフラール等による影響が小さいため、本発明のエタノールの製造方法をバイオマス原料からのエタノールの製造方法としても、効率的にエタノールを製造することができる。
Furthermore, even if the raw material used for alcoholic fermentation contains impurities such as furfural, which is a fermentation inhibitor, the ephedra-derived composition can exhibit the effect of enhancing the function of yeast.
When producing ethanol from biomass raw materials, ethanol can be produced by saccharifying the biomass raw materials to produce saccharides, and then subjecting the saccharides to alcoholic fermentation. In the production of ethanol from such biomass raw materials, furfural and the like are likely to be mixed into the biomass raw materials as impurities. Since the activation of yeast by the ephedra-derived composition is less affected by furfural, etc., the ethanol production method of the present invention can also be used as a method for producing ethanol from biomass raw materials to efficiently produce ethanol. .

さらに、マオウ由来組成物を用いることで、同時糖化における反応温度の適用範囲を拡張できることを見出した。これにより、発酵の至適温度からずれて、糖化酵素の至適温度により近い条件においても、酵母の活性を維持したまま同時糖化発酵を進行させることができる。糖化酵素の至適温度により近い条件で反応を行うことで、律速となる糖化を促進することができるため、より短時間でエタノールを製造することができる。 Furthermore, we have found that by using a composition derived from ephedra, it is possible to expand the applicable range of reaction temperatures in simultaneous saccharification. As a result, simultaneous saccharification and fermentation can proceed while maintaining yeast activity even under conditions that deviate from the optimum temperature for fermentation and are closer to the optimum temperature for the saccharifying enzyme. By performing the reaction under conditions closer to the optimum temperature of the saccharifying enzyme, rate-limiting saccharification can be promoted, so ethanol can be produced in a shorter time.

[マオウ由来組成物]
本発明で用いられるマオウ由来組成物は、マオウ生薬含有物、マオウ抽出物、マオウ抽出残渣やこれらの混合物等が挙げられる。
[Ephedra-derived composition]
Examples of the ephedra-derived composition used in the present invention include materials containing ephedra crude drugs, ephedra extracts, ephedra extraction residues, and mixtures thereof.

マオウ(麻黄)とは、マオウ科マオウ属に属する常緑低木の植物である。マオウ由来組成物としては、このマオウの茎、葉、花、果実、根等に由来したものを用いることができ、マオウの地上茎に由来した組成物を用いることが好適である。
中でも、シママオウ(Ephedra sinca Stapf.)、チュウマオウ(Ephedra intermedia Schrenk et C.A. meyer)またはモクゾクマオウ(Ephedra equisetina Bunge)の地上茎を乾燥したものがマオウ生薬として用いられており、プソイドエフェドリンやエフェドリン等が有効成分として含まれている。このマオウ生薬を含むマオウ生薬含有物やこれに由来するマオウ抽出物、マオウ抽出残渣を用いることが好ましく、マオウ由来組成物は、マオウ抽出物またはマオウ抽出残渣がより好ましい。
Ephedra (Ephedra) is an evergreen shrub that belongs to the Ephedra family. As the ephedra-derived composition, compositions derived from the stems, leaves, flowers, fruits, roots, etc. of this ephedra can be used, and it is preferable to use compositions derived from the above-ground stems of ephedra.
Among them, dried ground stems of Ephedra sinca Stapf., Ephedra intermedia Schrenk et CA meyer, or Ephedra equisetina Bunge are used as ephedra herbal medicines, and they contain active ingredients such as pseudoephedrine and ephedrine. It is. It is preferable to use an ephedra herbal drug-containing substance containing this herbal ephedra drug, an ephedra extract derived therefrom, and an ephedra extract residue, and the ephedra extract or an ephedra extract residue is more preferable as the ephedra extract.

マオウ生薬含有物としては、マオウ生薬を含むものであればよく、マオウ生薬を単独で用いても、マオウ生薬とその他の生薬の混合物であるマオウ含有漢方薬を用いてもよい。マオウ含有漢方薬としては、葛根湯、麻黄湯、小青竜湯、麻杏甘石湯等が挙げられる。 The substance containing Ephedra herbal medicine may be anything that contains Ephedra herbal medicine, and may be either Ephedra herbal medicine alone or a mixture of Ephedra herbal medicine and other herbal medicines. Examples of Ephedra herbal medicines include Kakkonto, Mao-to, Sho-seiryu-to, and Ma-kyo-kanseki-to.

マオウ生薬やマオウ含有漢方薬の態様は特に限定されず、刻んだもの(刻み)や粉末等を用いることができる。 The form of the ephedra herb or ephedra-containing herbal medicine is not particularly limited, and chopped (minced) or powdered form can be used.

マオウ抽出物は、マオウ生薬含有物からマオウに含まれる有効成分を溶媒抽出し、固形分と分離した液体成分由来のものである。マオウ抽出残渣は、マオウ抽出物の調製時に分離される固形分である。マオウ抽出物およびマオウ抽出残渣について詳しくは後述する。 The ephedra extract is derived from a liquid component obtained by solvent extraction of the active ingredients contained in ephedra from a herbal medicine-containing substance and separating it from the solid content. Ephedra extraction residue is the solid content separated during the preparation of ephedra extract. The ephedra extract and the ephedra extract residue will be described in detail later.

[酵母]
酵母としては、エタノール発酵ができるものであれば、特に限定されない。例えば、酵母は、サッカロマイセス属、シゾサッカロマイセス属、クルイベロマイセス属などを用いることができる。また、それらの遺伝子組換体でもよい。
これらの具体例としては、サッカロマイセス・セレビシェ(Saccharomyces cerevisae)、サッカロマイセス・パストリアヌス(Saccharomyces pasteurianus)、サッカロマイセス・バイヤヌス(Saccharomyces bayanus)、シゾサッカロマイセス・ボンベ(Schizosaccharomyces pombe)、クルイベロマイセス・ラクチス(Kluyveromyces lactis)等を挙げることができる。
[yeast]
The yeast is not particularly limited as long as it can perform ethanol fermentation. For example, yeast of the genus Saccharomyces, Schizosaccharomyces, Kluyveromyces, etc. can be used. In addition, genetically recombinant products thereof may also be used.
Specific examples of these include Saccharomyces cerevisae, Saccharomyces pasteurianus, Saccharomyces bayanus, Schizosaccharomyces pombe, and Kluyveromyces lactis. ) etc.

[糖類]
糖類は、酵母によりアルコール発酵されエタノールと二酸化炭素とを生成できるものであればよく、グルコース、フルクトース、スクロース(ショ糖)などが挙げられる。また、糖類は、サトウキビや甜菜などの糖蜜や廃糖蜜に含まれる糖類であってもよい。
[Sugars]
The sugar may be any sugar that can be fermented by yeast to produce ethanol and carbon dioxide, such as glucose, fructose, sucrose, etc. The sugar may also be a sugar contained in molasses or blackstrap molasses from sugar cane or sugar beet.

また、牛乳やヤギ乳などの動物乳、それらの脱脂乳、脱脂粉乳溶液、全粉乳溶液、ホエー等を糖類が含まれる原料として用いてもよい。 Further, animal milk such as cow's milk and goat's milk, skim milk thereof, skim milk powder solution, whole milk powder solution, whey, etc. may be used as raw materials containing sugars.

また、糖類は、バイオマス原料を糖化したものでもよい。バイオマス原料は、特に限定されず、生物由来の有機資源であればよく、セルロースやでんぷん質を含むバイオマスを用いることができる。 The sugars may also be those obtained by saccharifying biomass raw materials. There are no particular limitations on the biomass raw materials, and they may be any organic resource derived from living organisms, and biomass containing cellulose or starch can be used.

食料と競合しないことから、糖類は、セルロース系バイオマスを糖化したものであることが好ましい。このセルロース系バイオマスを糖化し得られる糖類は、後述の発酵糖化工程において反応途中に生成される糖類や糖化工程における糖化液に含まれる糖類である。すなわち、本発明のエタノールの製造方法は、セルロース系バイオマスからのエタノールの製造方法であることが好ましい。 The sugars are preferably those obtained by saccharifying cellulosic biomass, since they do not compete with food. The sugars obtained by saccharifying this cellulosic biomass are the sugars produced during the reaction in the fermentation saccharification process described below, or the sugars contained in the saccharification liquid in the saccharification process. In other words, the ethanol production method of the present invention is preferably a method for producing ethanol from cellulosic biomass.

なお、糖化とは、バイオマス原料に含まれるセルロースやでんぷん質等を、アルコール発酵が可能な、グルコースやフルクトース等の単糖類、アミロースやセロビオース等の二糖類に分解することである。糖化は、糖化酵素を用いる方法や、酸やアルカリを用いる方法で行うことができる。環境への負荷が小さいことや過分解が起こりにくいため、糖化は、糖化酵素による糖化であることがより好ましい。 Note that saccharification is the decomposition of cellulose, starch, etc. contained in biomass raw materials into monosaccharides such as glucose and fructose, and disaccharides such as amylose and cellobiose, which can be fermented with alcohol. Saccharification can be carried out by a method using a saccharifying enzyme or a method using an acid or an alkali. Saccharification using a saccharifying enzyme is more preferable, since the load on the environment is small and over-decomposition is less likely to occur.

(セルロース系バイオマス)
セルロース系バイオマスは、主に、セルロース、ヘミセルロース、およびリグニンにより構成されるバイオマスである。具体的には、木材やイナワラ、ムギワラ、コーンストーバー、バガス、もみがら、パーム椰子残渣、キャッサバ残渣、竹、パルプ等を上げることができる。これらは単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(cellulose biomass)
Cellulosic biomass is primarily composed of cellulose, hemicellulose, and lignin. Specifically, wood, rice straw, wheat straw, corn stover, bagasse, rice husk, palm residue, cassava residue, bamboo, pulp, etc. can be used. These may be used alone or in combination of two or more.

糖化や発酵の阻害物質となるため、セルロース系バイオマスは、リグニンを除去するための前処理が施されたものであることが好ましい。リグニンは、例えば、水熱分解等により除去することができる。リグニンを除去したセルロース系バイオマスを用いることで、糖化をより効率的に進行させることができる。なお、リグニンを除去するための前処理が施されたセルロース系バイオマスは、リグニンが完全に除去されている必要はなく、糖化を促進させることができれば、リグニンが残存していてもよい。 Cellulosic biomass is preferably pretreated to remove lignin, since it becomes an inhibitor of saccharification and fermentation. Lignin can be removed, for example, by hydrothermal decomposition. By using cellulosic biomass from which lignin has been removed, saccharification can proceed more efficiently. Note that the cellulosic biomass that has been pretreated to remove lignin does not need to have lignin completely removed, and lignin may remain as long as saccharification can be promoted.

また、前述のように、本発明のエタノールの製造方法では、前処理によりセルロース系バイオマスにフルフラール等が不純物として混入しても、マオウ由来組成物による発酵反応の活性向上の効果を得ることができる。そのため、本発明のエタノールの製造方法では、前処理に起因する副生成物を含むセルロース系バイオマスであっても、安定してエタノールを製造することができる。
本発明のエタノールの製造方法では、リグニン除去のための前処理において、副生しやすいフルフラールを含むセルロース系バイオマスを用いることができる。このようなセルロース系バイオマスは、リグニンを除去するための前処理工程後の精製を簡素化できる。
Furthermore, as described above, in the ethanol production method of the present invention, even if furfural or the like is mixed into cellulosic biomass as an impurity due to pretreatment, the effect of improving the activity of the fermentation reaction by the ephedra-derived composition can be obtained. . Therefore, in the ethanol production method of the present invention, ethanol can be stably produced even from cellulosic biomass containing by-products resulting from pretreatment.
In the ethanol production method of the present invention, cellulosic biomass containing furfural, which is easily produced as a by-product, can be used in the pretreatment for removing lignin. Such cellulosic biomass can simplify purification after a pretreatment step to remove lignin.

(糖化酵素)
糖化酵素としては、バイオマス原料を加水分解(解糖)できる酵素であれば特に限定されず、バイオマス原料の種類に応じて適宜決定すればよい。セルロース系バイオマスをバイオマス原料とする場合、糖化酵素として、セルロースの分解酵素であるセルラーゼやヘミセルラーゼ等を用いることができる。具体的には、「セルロシンAC40」(エイチビィアイ株式会社)、「セルロシンAL8」(エイチビィアイ株式会社)、「スクラーゼ」(三菱ケミカルフーズ株式会社)、「セルラーゼ“オノヅカ”R-10」(ヤクルト薬品工業株式会社)、「セルラーゼ“オノヅカ”RS」(ヤクルト薬品株式会社)、「セルラーゼA「アマノ」3」(天野エンザイム株式会社)、「セルラーゼT「アマノ」4」(天野エンザイム株式会社)等が挙げられる。
(Saccharification enzyme)
The saccharification enzyme is not particularly limited as long as it is an enzyme that can hydrolyze (glycolysis) the biomass raw material, and may be appropriately determined depending on the type of biomass raw material. When cellulosic biomass is used as the biomass raw material, cellulase or hemicellulase, which is a cellulose decomposition enzyme, can be used as the saccharification enzyme. Specifically, "Cellulosin AC40" (HBI Corporation), "Cellulosin AL8" (HBI Corporation), "Sucrase" (Mitsubishi Chemical Foods Corporation), "Cellulase "Onozuka"R-10" (Yakult Pharmaceutical Co., Ltd.), "Cellulase "Onozuka"RS" (Yakult Pharmaceutical Co., Ltd.), "Cellulase A "Amano"3" (Amano Enzyme Co., Ltd.), "Cellulase T "Amano"4" (Amano Enzyme Co., Ltd.), etc. can be mentioned.

また、バイオマス原料がサトウキビ等のでんぷん質を主とする場合には、アミラーゼ等の酵素を用いることができる。 In addition, when the biomass raw material is mainly starchy, such as sugar cane, enzymes such as amylase can be used.

本発明のエタノールの製造方法が、セルロース系バイオマス等のバイオマス原料からエタノールを製造する方法である場合、糖化およびアルコール発酵を行う必要がある。この糖化およびアルコール発酵は順次的に行っても、併行して行ってもよい。 When the ethanol production method of the present invention is a method for producing ethanol from biomass raw materials such as cellulosic biomass, it is necessary to perform saccharification and alcohol fermentation. This saccharification and alcohol fermentation may be performed sequentially or in parallel.

また、エタノール製造工程終了後、生成されたエタノールは、未反応の原料や糖化酵素、酵母等との混合物であるエタノール含有液として得られる。エタノールの回収は、エタノール製造工程後に、生成されたエタノールを含むエタノール含有液を蒸留や濃縮等することで行うことができる。蒸留や濃縮等によるエタノールの回収は従来公知の方法を用いることができる。 After the ethanol production process is completed, the ethanol produced is obtained as an ethanol-containing liquid, which is a mixture with unreacted raw materials, saccharification enzymes, yeast, etc. Ethanol can be recovered by distilling or concentrating the ethanol-containing liquid containing the ethanol produced after the ethanol production process. Conventionally known methods can be used to recover ethanol by distillation or concentration.

以下、本発明のエタノールの製造方法の形態についてより詳しく説明する。 The following describes in more detail the aspects of the ethanol production method of the present invention.

[本発明のエタノールの製造方法(1)]
本発明のエタノールの製造方法は、エタノール製造工程を有し、エタノール製造工程が、セルロース系バイオマスを糖化酵素により糖化する糖化処理と、糖化処理により得られた糖類を酵母によりアルコール発酵させてエタノールを生成する発酵処理とを行う糖化発酵工程である製造方法(以下、「本発明のエタノールの製造方法(1)」とする。)とすることができる。
[Method for producing ethanol of the present invention (1)]
The ethanol production method of the present invention includes an ethanol production step, which includes a saccharification treatment in which cellulosic biomass is saccharified with a saccharifying enzyme, and alcoholic fermentation of the sugars obtained by the saccharification treatment with yeast to produce ethanol. The production method may be a saccharification and fermentation step (hereinafter referred to as "method for producing ethanol (1) of the present invention") in which a fermentation process is performed to produce ethanol.

すなわち、本発明のエタノールの製造方法(1)では、エタノール製造工程において、同一の反応容器の中で、セルロース系バイオマスと、糖化酵素と、酵母と、マオウ由来組成物とを混合して、セルロース系バイオマスと糖化酵素と酵母とマオウ由来組成物とを含む原料糖化発酵液を調製した後、この原料糖化発酵液を反応させることで、セルロース系バイオマスを糖化して糖類を生成させる反応を行いながら、得られた糖類をアルコール発酵させてエタノールを生成させる反応も併行して行うことができる。本発明のエタノールの製造方法(1)における糖化発酵工程は、いわゆる、糖化ステップ(糖化処理)と発酵ステップ(発酵処理)とを同時に行う同時糖化発酵を行う工程である。 That is, in the ethanol production method (1) of the present invention, in the ethanol production step, cellulosic biomass, saccharification enzymes, yeast, and an Ephedra-derived composition are mixed in the same reaction vessel to prepare a raw material saccharification and fermentation liquid containing cellulosic biomass, saccharification enzymes, yeast, and an Ephedra-derived composition, and then this raw material saccharification and fermentation liquid is reacted, so that while the cellulosic biomass is saccharified to produce sugars, a reaction is also carried out in parallel to produce ethanol by alcoholic fermentation of the obtained sugars. The saccharification and fermentation step in the ethanol production method (1) of the present invention is a so-called simultaneous saccharification and fermentation step in which a saccharification step (saccharification treatment) and a fermentation step (fermentation treatment) are carried out simultaneously.

糖化酵素により糖化され生じた糖類は、直ちに酵母によるアルコール発酵に消費されるため、糖化における生成物阻害を低減することができる。さらに、本発明では、マオウ由来組成物を混合することにより、より高い温度域での酵母の活性を高めることができるため、糖化酵素の至適温度により近い条件で反応を行うことができる。 The sugars produced by saccharification using the saccharifying enzyme are immediately consumed in alcoholic fermentation by yeast, reducing product inhibition during saccharification. Furthermore, in the present invention, by mixing the ephedra-derived composition, yeast activity can be increased at higher temperatures, allowing the reaction to take place under conditions closer to the optimal temperature for the saccharifying enzyme.

糖化酵素は、セルロース系バイオマスに対して多すぎるとコスト高であり、少なすぎるとグルコースの生成速度が遅いという問題がある。そのため、セルロース系バイオマス1kgに対して、100g以上や500g以上とすることが好ましい。また、その上限は、セルロース系バイオマス1kgに対して、1kg以下や800g以下とすることが好ましい。例えばセルロシンAC40であれば、セルロース系バイオマス1kgに対して、600g程度とすることができる。 If there is too much saccharification enzyme relative to the cellulosic biomass, the cost becomes high, and if there is too little, the glucose production rate is slow. Therefore, it is preferable to use 100 g or more or 500 g or more per 1 kg of cellulosic biomass. Also, the upper limit is preferably 1 kg or less or 800 g or less per 1 kg of cellulosic biomass. For example, in the case of cellulosin AC40, it is possible to use about 600 g per 1 kg of cellulosic biomass.

酵母の使用量は、セルロース系バイオマスと、糖化酵素と、酵母と、マオウ由来組成物とを混合して調製される原料糖化発酵液において、初期酵母濃度が2×108cell/L程度がふさわしいが、初期酵母濃度は発酵に大きな影響を与えないため、特に限定されない。 The amount of yeast used is such that the initial yeast concentration in the raw material saccharification and fermentation liquid prepared by mixing cellulosic biomass, saccharification enzymes, yeast, and the ephedra-derived composition is approximately 2 x 10 8 cells/L, but is not particularly limited as the initial yeast concentration does not have a significant effect on fermentation.

原料糖化発酵液の容積(L)に対するマオウ由来組成物の量(g)(マオウ由来組成物の量(g)/原料糖化発酵液の容積(L))は、セルロース系バイオマスや糖化酵素の種類等によって適宜調整されるものであるが、0.5g/L以上であることが好ましく、1g/L以上や3g/L以上としてもよい。また、その上限は、10g/L以下であることが好ましく、8g/L以下や7g/L以下としてもよい。マオウ由来組成物が少なすぎると発酵速度上昇の効果が十分に現れず、多すぎても発酵速度上昇には限界があるため不必要な添加となる。 The amount (g) of the ephedra-derived composition relative to the volume (L) of the raw material saccharification and fermentation liquid (amount of the ephedra-derived composition (g)/volume of the raw material saccharification and fermentation liquid (L)) is determined based on the type of cellulosic biomass and saccharification enzyme. Although it may be adjusted as appropriate, it is preferably 0.5 g/L or more, and may be 1 g/L or more or 3 g/L or more. Further, the upper limit thereof is preferably 10 g/L or less, and may be 8 g/L or less or 7 g/L or less. If the amount of the ephedra-derived composition is too small, the effect of increasing the fermentation rate will not be sufficiently manifested, and if it is too large, there is a limit to increasing the fermentation rate, resulting in unnecessary addition.

本発明のエタノールの製造方法(1)の糖化発酵工程における温度は、用いる糖化酵素や酵母の種類に応じて適宜決定される。前述のように、糖化と発酵とを併行して行う場合、糖化酵素の至適温度により近い温度条件とすることで、セルロース系バイオマスの糖化が促進されるが、酵母の至適温度からずれて反応を行うと、酵母の活性が低下するという問題があった。一方、本発明のエタノールの製造方法(1)では、マオウ由来組成物の存在下で糖化処理と発酵処理を行い、用いる酵母の至適温度よりも高い温度でも酵母の活性を維持することができる。そのため、本発明のエタノールの製造方法(1)では、糖化発酵工程において、酵母の至適温度よりも高い温度で糖化処理と発酵処理とを行うことが好ましい。これにより、糖化をより効率的に進行させることができる。 The temperature in the saccharification and fermentation step of the ethanol production method (1) of the present invention is appropriately determined depending on the type of saccharification enzyme and yeast used. As mentioned above, when saccharification and fermentation are carried out simultaneously, saccharification of cellulosic biomass is promoted by setting the temperature conditions closer to the optimum temperature of the saccharifying enzyme, but if the temperature conditions deviate from the optimum temperature of the yeast, There was a problem in that the activity of yeast decreased when the reaction was carried out. On the other hand, in the ethanol production method (1) of the present invention, the saccharification treatment and fermentation treatment are performed in the presence of the ephedra-derived composition, and the activity of the yeast can be maintained even at a temperature higher than the optimum temperature of the yeast used. . Therefore, in the ethanol production method (1) of the present invention, in the saccharification and fermentation step, it is preferable to perform the saccharification treatment and the fermentation treatment at a temperature higher than the optimum temperature of yeast. Thereby, saccharification can proceed more efficiently.

酵母の至適温度よりも高い所定の温度で糖化処理と発酵処理を行うためには、糖化発酵工程において、原料糖化発酵液を所定の温度となるように加熱した後、反応終了までの原料糖化発酵液の液温の平均が所定の温度を維持するように管理し、反応を行えばよい。
糖化及び発酵処理を行う温度は、酵母の至適温度超、糖化酵素の至適温度以下で、酵母の活性を著しく低下させない範囲であればよい。例えば、原料糖化発酵液の液温が、酵母の至適温度より+1℃以上や+2℃以上高い温度となるように反応(糖化処理と発酵処理)を行うことが好ましい。その上限は、酵母の至適温度より+10℃以下や+7℃以下、+5℃以下程度の温度となるように反応を行うことができる。
なお、本発明において、「酵母の至適温度」とは、酵母の生育速度が最も速くなる温度を指す。また、「糖化酵素の至適温度」とは、糖化酵素の作用が最大となる温度を指す。
In order to carry out saccharification and fermentation at a predetermined temperature higher than the optimum temperature of yeast, the raw material saccharification and fermentation liquid is heated to the predetermined temperature in the saccharification and fermentation process, and then the reaction is carried out while managing the raw material saccharification and fermentation liquid so that the average liquid temperature until the end of the reaction is maintained at the predetermined temperature.
The temperature for saccharification and fermentation may be in a range above the optimum temperature of yeast and below the optimum temperature of the saccharification enzyme, so long as it does not significantly reduce yeast activity. For example, it is preferable to carry out the reaction (saccharification and fermentation) so that the temperature of the raw material saccharification and fermentation liquid is at least +1°C or +2°C higher than the optimum temperature of yeast. The upper limit of the temperature range is about +10°C or lower, +7°C or lower, or +5°C or lower than the optimum temperature of yeast.
In the present invention, the "optimum temperature for yeast" refers to the temperature at which the yeast growth rate is the fastest, and the "optimum temperature for saccharifying enzymes" refers to the temperature at which the activity of saccharifying enzymes is the greatest.

具体的には、用いる酵母の種類にもよるが、原料糖化発酵液の液温を50℃以下として糖化処理と発酵処理とを行うことが好ましく、40℃以下がより好ましい。また、30℃以上で糖化処理と発酵処理とを行うことが好ましく、35℃以上がより好ましい。また、原料糖化発酵液の液温を36℃以上や37℃以上として糖化処理と発酵処理とを行ってもよい。 Specifically, although it depends on the type of yeast used, it is preferable to carry out the saccharification and fermentation processes at a liquid temperature of the raw material saccharification and fermentation liquid of 50°C or less, and more preferably 40°C or less. It is also preferable to carry out the saccharification and fermentation processes at a liquid temperature of 30°C or more, and more preferably 35°C or more. It is also possible to carry out the saccharification and fermentation processes at a liquid temperature of 36°C or more or 37°C or more.

原料糖化発酵液のpHは、用いる糖化酵素や酵母の種類に応じて適宜決定される。pHが低すぎても高すぎても、糖化酵素による反応性が低下したり、酵母が増殖できない。そのため、pHは、3.0以上が好ましく、4.0以上がより好ましく、4.5以上がさらに好ましい。また、pHの上限は、7.0以下が好ましく、6.0以下がより好ましく、5.0以下がさらに好ましい。 The pH of the raw material saccharification fermentation liquid is appropriately determined depending on the type of saccharification enzyme and yeast used. If the pH is too low or too high, the reactivity of the saccharification enzyme decreases and the yeast cannot grow. Therefore, the pH is preferably 3.0 or higher, more preferably 4.0 or higher, and even more preferably 4.5 or higher. The upper limit of the pH is preferably 7.0 or lower, more preferably 6.0 or lower, and even more preferably 5.0 or lower.

糖化発酵工程の時間は、製造スケール等により異なるものであるが、通常、12~120時間であり、12~72時間や12~24時間が好ましい。 The time for the saccharification and fermentation process varies depending on the production scale, but is usually 12 to 120 hours, preferably 12 to 72 hours or 12 to 24 hours.

本発明のエタノールの製造方法(1)としては、例えば、図1に示すように、前処理工程と、糖化発酵工程と、エタノール回収工程とを有するエタノールの製造方法(1-1)とすることができる。
図1に示すエタノールの製造方法(1-1)では、前処理工程において、セルロース系バイオマスからリグニンを除去する。糖化発酵工程では、まず、リグニンが除去されたセルロース系バイオマスと、糖化酵素と、酵母と、マオウ由来組成物とを混合して原料糖化発酵液を調製する。次いで、原料糖化発酵液を糖化および発酵することで、エタノールを生成させて、エタノールを含むエタノール含有液を得る。さらに、エタノール回収工程において、糖化発酵工程で得られたエタノール含有液の蒸留、濃縮を行うことで、エタノールを得ることができる。
As the ethanol production method (1) of the present invention, for example, as shown in FIG. 1, the ethanol production method (1-1) includes a pretreatment step, a saccharification fermentation step, and an ethanol recovery step. Can be done.
In the ethanol production method (1-1) shown in FIG. 1, lignin is removed from cellulosic biomass in the pretreatment step. In the saccharification and fermentation step, first, a raw material saccharification and fermentation liquid is prepared by mixing cellulosic biomass from which lignin has been removed, a saccharification enzyme, yeast, and an ephedra-derived composition. Next, the raw material saccharification and fermentation liquid is saccharified and fermented to generate ethanol and obtain an ethanol-containing liquid containing ethanol. Furthermore, in the ethanol recovery step, ethanol can be obtained by distilling and concentrating the ethanol-containing liquid obtained in the saccharification and fermentation step.

[本発明のエタノールの製造方法(2)]
また、本発明のエタノールの製造方法は、エタノール製造工程を有し、エタノール製造工程の前に、セルロース系バイオマスを糖化酵素により糖類に糖化する糖化工程を有する製造方法(以下、「本発明のエタノールの製造方法(2)」とする。)とすることができる。エタノール製造工程では、糖化工程にて得られた糖類が酵母によりアルコール発酵されてエタノールが生成するため、本発明のエタノールの製造方法(2)におけるエタノール製造工程は発酵工程といえる。
[Method for producing ethanol of the present invention (2)]
Furthermore, the method for producing ethanol of the present invention includes an ethanol production step, and before the ethanol production step, a production method having a saccharification step of saccharifying cellulosic biomass into sugars using a saccharifying enzyme (hereinafter referred to as "the ethanol production method of the present invention"). (2). In the ethanol production process, saccharides obtained in the saccharification process are alcohol-fermented by yeast to produce ethanol, so the ethanol production process in the ethanol production method (2) of the present invention can be said to be a fermentation process.

(糖化工程)
本発明のエタノールの製造方法(2)の糖化工程は、エタノール製造工程(発酵工程)の前に行う工程であり、セルロース系バイオマスを糖化酵素により糖化する工程である。具体的には、バイオマス原料と、糖化酵素とを混合して原料糖化液を調製し、この原料糖化液中でバイオマス原料と糖化酵素とを反応させることで、セルロース系バイオマスが加水分解されて糖類を生成する。また、マオウ由来組成物は糖化速度に悪影響を与えないため、糖化工程において、原料糖化液を調製する段階で加えてもよいし、発酵工程にて加えてもよい。
(saccharification process)
The saccharification step of the ethanol production method (2) of the present invention is a step performed before the ethanol production step (fermentation step), and is a step in which cellulosic biomass is saccharified using a saccharifying enzyme. Specifically, a biomass raw material and a saccharifying enzyme are mixed to prepare a raw material saccharification solution, and the biomass raw material and the saccharification enzyme are reacted in this raw material saccharification solution, whereby cellulosic biomass is hydrolyzed and sugars are produced. generate. Moreover, since the ephedra-derived composition does not have an adverse effect on the saccharification rate, it may be added at the stage of preparing the raw material saccharified liquid in the saccharification process, or may be added at the fermentation process.

糖化工程における糖化反応の温度は、用いる糖化酵素の種類等に応じて適宜調整される。糖化反応の温度が高すぎると、糖化酵素が熱変性により失活しやすく、糖化反応の温度が低すぎると、反応速度が低下する傾向にある。本発明のエタノールの製造方法(2)では、通常、用いる糖化酵素の至適温度で反応を行うことが好ましい。具体的には、反応終了までの原料糖化液の液温の平均が35℃以上となるように糖化反応を行うことが好ましく、40℃以上がさらに好ましい。また、その上限は、70℃以下が好ましく、60℃以下がより好ましい。 The temperature of the saccharification reaction in the saccharification step is appropriately adjusted depending on the type of saccharification enzyme used. If the temperature of the saccharification reaction is too high, the saccharifying enzyme is likely to be deactivated due to thermal denaturation, and if the temperature of the saccharification reaction is too low, the reaction rate tends to decrease. In the ethanol production method (2) of the present invention, it is usually preferable to carry out the reaction at the optimum temperature of the saccharifying enzyme used. Specifically, it is preferable to carry out the saccharification reaction so that the average temperature of the raw material saccharified liquid is 35°C or higher until the end of the reaction, and more preferably 40°C or higher. Moreover, the upper limit thereof is preferably 70°C or less, more preferably 60°C or less.

糖化酵素は、セルロース系バイオマスに対して多すぎるとコスト高であり、少なすぎるとグルコースの生成速度が遅いという問題がある。そのため、セルロース系バイオマス1kgに対して、100g以上や500g以上とすることが好ましい。また、その上限は、セルロース系バイオマス1kgに対して、1kg以下や800g以下とすることが好ましい。例えばセルロシンAC40であれば、セルロース系バイオマス1kgに対して、600g程度とすることができる。 If there is too much saccharification enzyme relative to the cellulosic biomass, the cost becomes high, and if there is too little, the glucose production rate is slow. Therefore, it is preferable to use 100 g or more or 500 g or more per 1 kg of cellulosic biomass. Also, the upper limit is preferably 1 kg or less or 800 g or less per 1 kg of cellulosic biomass. For example, in the case of cellulosin AC40, it is possible to use about 600 g per 1 kg of cellulosic biomass.

原料糖化液のpHは、用いる糖化酵母の種類等に応じて適宜調整される。原料糖化液のpHが高すぎたり低すぎると反応速度が低下する傾向にある。そのため、原料糖化液のpHは2.5以上が好ましく、3以上がより好ましい。また、原料糖化液のpHの上限は、7以下が好ましく、6以下がより好ましい。
糖化工程の時間は、通常、12~120時間である。また、12~72時間や12~24時間であってもよい。
The pH of the raw material saccharified liquid is adjusted as appropriate depending on the type of saccharified yeast used. If the pH of the raw material saccharified solution is too high or too low, the reaction rate tends to decrease. Therefore, the pH of the raw material saccharified liquid is preferably 2.5 or higher, more preferably 3 or higher. Moreover, the upper limit of the pH of the raw material saccharified liquid is preferably 7 or less, more preferably 6 or less.
The time for the saccharification step is usually 12 to 120 hours. Further, the period may be 12 to 72 hours or 12 to 24 hours.

(発酵工程)
本発明のエタノールの製造方法(2)の発酵工程(エタノール製造工程)は、マオウ由来組成物の存在下、糖化工程にて得られた糖類を酵母によりアルコール発酵させてエタノールを生成させる工程である。具体的には、糖化工程で得られた糖類を含む糖化液と、酵母とを混合し原料発酵液を調製し、この原料発酵液中で、糖類を酵母によりアルコール発酵することでエタノールを生成させる。また、マオウ由来組成物の存在下でアルコール発酵が進行するように、糖化工程においてマオウ由来組成物を混合しなかった場合は、原料発酵液を調製する段階において、マオウ由来組成物も混合する。
(Fermentation process)
The fermentation step (ethanol production step) of the ethanol production method (2) of the present invention is a step of producing ethanol by alcoholic fermentation of the sugars obtained in the saccharification step with yeast in the presence of the Ephedra-derived composition. Specifically, a saccharification liquid containing the sugars obtained in the saccharification step is mixed with yeast to prepare a raw material fermentation liquid, and ethanol is produced by alcoholic fermentation of the sugars in this raw material fermentation liquid with yeast. In addition, when the Ephedra-derived composition is not mixed in the saccharification step so that alcoholic fermentation proceeds in the presence of the Ephedra-derived composition, the Ephedra-derived composition is also mixed in the stage of preparing the raw material fermentation liquid.

発酵工程における酵母の使用量は、原料発酵液において、初期酵母濃度が2×108cell/L程度がふさわしいが、初期酵母濃度は発酵に大きな影響を与えないため、特に限定されない。 The amount of yeast used in the fermentation process is suitably an initial yeast concentration of about 2×10 8 cells/L in the raw fermentation liquid, but is not particularly limited because the initial yeast concentration does not have a large effect on fermentation.

マオウ由来組成物を糖化工程において混合する場合は、マオウ由来組成物は原料糖化液に対して任意の量となるように調整される。また、マオウ由来組成物を発酵工程において混合する場合は、マオウ由来組成物は原料発酵液に対して任意の量となるように調整される。
原料糖化液または原料発酵液の容積(L)に対するマオウ由来組成物の量(g)((マオウ由来組成物の量(g)/原料糖化液の容積(L))または(マオウ由来組成物の量(g)/原料発酵液の容積(L))は、0.5g/L以上であることが好ましく、1g/L以上や3g/L以上としてもよい。また、その上限は、10g/L以下であることが好ましく、8g/L以下や7g/L以下としてもよい。マオウ由来組成物が少なすぎると発酵速度上昇の効果が十分に現れず、多すぎても発酵速度上昇には限界があるため不必要な添加となる。
When the ephedra-derived composition is mixed in the saccharification step, the ephedra-derived composition is adjusted to an arbitrary amount with respect to the raw material saccharification liquid. Furthermore, when the ephedra-derived composition is mixed in the fermentation process, the ephedra-derived composition is adjusted to an arbitrary amount with respect to the raw fermentation liquid.
The amount (g) of the ephedra-derived composition relative to the volume (L) of the raw material saccharified liquid or the raw material fermented liquid ((amount of ephedra-derived composition (g)/volume of raw material saccharified liquid (L)) or (of the ephedra-derived composition) The amount (g)/volume (L) of raw material fermentation liquid is preferably 0.5 g/L or more, and may be 1 g/L or more or 3 g/L or more.The upper limit is 10 g/L. It is preferably below, and may be 8 g/L or below, or 7 g/L or below. If the ephedra-derived composition is too small, the effect of increasing the fermentation rate will not be sufficiently manifested, and if it is too large, there is a limit to increasing the fermentation rate. Therefore, it is an unnecessary addition.

発酵工程におけるアルコール発酵の温度は、用いる酵母の種類等に応じて適宜調整される。発酵の温度が高すぎても低すぎても、酵母が増殖しにくく、エタノールを得ることが困難となる。本発明のエタノールの製造方法(2)では、通常、用いる酵母の至適温度で反応を行うことが好ましい。そのため、高温耐性菌などの特殊な酵母でなければ、アルコール発酵終了までの原料発酵液の液温の平均が40℃以下となるようにアルコール発酵を行うことが好ましく、35℃以下がより好ましい。また、その下限は、25℃以上が好ましく、30℃以上がさらに好ましい。 The alcohol fermentation temperature in the fermentation step is adjusted as appropriate depending on the type of yeast used. If the fermentation temperature is too high or too low, yeast will not grow easily and it will be difficult to obtain ethanol. In the ethanol production method (2) of the present invention, it is usually preferable to carry out the reaction at the optimal temperature of the yeast used. Therefore, unless the yeast is a special yeast such as a high-temperature-resistant bacteria, it is preferable to perform alcohol fermentation so that the average temperature of the raw fermented liquid until the end of alcohol fermentation is 40°C or less, more preferably 35°C or less. Further, the lower limit thereof is preferably 25°C or higher, more preferably 30°C or higher.

原料発酵液のpHは、用いる酵母の種類等に応じて適宜調整される。原料発酵液のpHが高すぎても低すぎても、酵母が増殖しにくく、エタノールを得ることが困難となる。そのため、原料発酵液のpHは5以上が好ましく、6以上がより好ましい。また、原料発酵液のpHの上限は、8以下が好ましく、7以下がより好ましい。 The pH of the raw fermentation liquid is adjusted as appropriate depending on the type of yeast used. If the pH of the raw fermentation liquid is too high or too low, yeast will not grow easily and it will be difficult to obtain ethanol. Therefore, the pH of the raw fermented liquid is preferably 5 or more, more preferably 6 or more. Moreover, the upper limit of the pH of the raw material fermentation liquid is preferably 8 or less, more preferably 7 or less.

発酵工程の時間は、通常、12~120時間であり、12~72時間や12~24時間が好ましい。 The fermentation step time is usually 12 to 120 hours, preferably 12 to 72 hours or 12 to 24 hours.

本発明のエタノールの製造方法(2)としては、例えば、図2に示すように、前処理工程と、糖化工程(a)と、発酵工程(a)と、エタノール回収工程とを有するエタノールの製造方法(2-1)とすることができる。 The ethanol production method (2) of the present invention can be, for example, an ethanol production method (2-1) having a pretreatment step, a saccharification step (a), a fermentation step (a), and an ethanol recovery step, as shown in FIG. 2.

図2に示すエタノールの製造方法(2-1)では、前処理工程において、セルロース系バイオマスからリグニンを除去する。糖化工程(a)では、まず、リグニンが除去されたセルロース系バイオマスと、糖化酵素とを混合し原料糖化液を調製する。次いで、原料糖化液を糖化し、糖類を含む糖化液を得る。発酵工程(a)では、糖化工程(a)で得られた糖化液と、酵母と、マオウ由来組成物とを混合して原料発酵液を調製した後、発酵によりエタノールを生成させて、エタノールを含むエタノール含有液を得る。さらに、エタノール回収工程において、発酵工程(a)で得られたエタノール含有液の蒸留、濃縮を行うことで、エタノールを得ることができる。 In the ethanol production method (2-1) shown in FIG. 2, lignin is removed from cellulosic biomass in the pretreatment step. In the saccharification step (a), first, the cellulosic biomass from which lignin has been removed is mixed with a saccharification enzyme to prepare a raw saccharified liquid. The raw saccharified liquid is then saccharified to obtain a saccharified liquid containing sugars. In the fermentation step (a), the saccharified liquid obtained in the saccharification step (a) is mixed with yeast and an ephedra-derived composition to prepare a raw fermentation liquid, which is then fermented to produce ethanol, thereby obtaining an ethanol-containing liquid containing ethanol. Furthermore, in the ethanol recovery step, ethanol can be obtained by distilling and concentrating the ethanol-containing liquid obtained in the fermentation step (a).

また、本発明のエタノールの製造方法(2)の例として、図3に示すように、前処理工程と、糖化工程(b)と、発酵工程(b)と、エタノール回収工程とを有するエタノールの製造方法(2-2)が挙げられる。
図3に示すエタノールの製造方法(2-2)は、図2に示すエタノールの製造方法(2-1)と糖化工程および発酵工程が異なる例である。
図3のエタノールの製造方法(2-2)では、糖化工程(b)において、リグニンが除去されたセルロース系バイオマスと、糖化酵素と、マオウ由来組成物を混合して原料糖化液を調製した後、糖化を行う。また、発酵工程(b)において、糖化工程(b)で得られた糖化液と、酵母とを混合し原料発酵液を調製した後、発酵を行い、エタノール含有液を得る。
Further, as an example of the ethanol production method (2) of the present invention, as shown in FIG. Production method (2-2) is mentioned.
The ethanol production method (2-2) shown in FIG. 3 is an example that differs from the ethanol production method (2-1) shown in FIG. 2 in the saccharification step and the fermentation step.
In the ethanol production method (2-2) in Figure 3, in the saccharification step (b), the cellulosic biomass from which lignin has been removed, a saccharifying enzyme, and an ephedra-derived composition are mixed to prepare a raw material saccharified liquid. , performs saccharification. Further, in the fermentation step (b), the saccharified liquid obtained in the saccharification step (b) and yeast are mixed to prepare a raw fermented liquid, and then fermentation is performed to obtain an ethanol-containing liquid.

なお、糖化工程を必要としない、グルコース等の糖類からエタノールを製造する場合、エタノール製造工程は、グルコース等の糖類と、マオウ由来組成物と、酵母とを含む原料発酵液を調製した後、本発明のエタノールの製造方法(2)の発酵工程と同様にアルコール発酵を行う工程とすることができる。 When ethanol is produced from sugars such as glucose, which does not require a saccharification process, the ethanol production process can be a process of preparing a raw material fermentation liquid containing sugars such as glucose, a composition derived from Ephedra, and yeast, and then performing alcoholic fermentation in the same manner as the fermentation process in the ethanol production method (2) of the present invention.

3.乳酸発酵物の製造方法
本発明は、マオウ由来組成物の存在下で、乳酸菌により糖類を乳酸発酵させて乳酸発酵物を生成する乳酸発酵物製造工程を有する乳酸発酵物の製造方法(以下、「本発明の乳酸発酵物の製造方法」と記載する場合がある。)に関するものである。
3. Method for Producing a Lactic Acid Fermentation Product The present invention relates to a method for producing a lactic acid fermentation product, which includes a lactic acid fermentation product production step of producing a lactic acid fermentation product by lactic acid bacteria in the presence of an ephedra-derived composition (hereinafter, sometimes referred to as the "method for producing the lactic acid fermentation product of the present invention").

本発明の乳酸発酵物の製造方法の特徴のひとつは、乳酸発酵物製造工程をマオウ由来組成物の存在下で行うことである。マオウ由来組成物の存在下で乳酸発酵を行うことにより、より短時間で乳酸発酵物を製造することができる。 One of the features of the method for producing a lactic acid fermentation product of the present invention is that the lactic acid fermentation product production process is carried out in the presence of an ephedra-derived composition. By carrying out lactic acid fermentation in the presence of an ephedra-derived composition, a lactic acid fermentation product can be produced in a shorter time.

[マオウ由来組成物]
本発明の乳酸発酵物の製造方法では、乳酸発酵促進剤として、マオウ由来組成物を含む組成物を用いる。用いられるマオウ由来組成物は、本発明のエタノールの製造方法で用いられるものと同様のものを用いることができる。中でも、マオウ抽出物またはマオウ抽出残渣が好ましい。
[Ephedra-derived composition]
In the method for producing a lactic acid fermentation product of the present invention, a composition containing an ephedra-derived composition is used as a lactic acid fermentation promoter. The ephedra-derived composition used can be the same as that used in the ethanol production method of the present invention. Among these, ephedra extract or ephedra extract residue is preferred.

[乳酸菌]
乳酸菌としては、乳酸発酵ができるものであれば、特に限定されない。例えば、乳酸菌は、ラクトバシラス属、エンテロコッカス属、ラクトコッカス属、ペディオコッカス属、リューコノストック属、ストレプトコッカス属、ビフィドバクテリウム属などを用いることができる。また、それらの遺伝子組換体でもよい。
これらの具体例としては、ラクトバチルス・ブルガリカス(Lactobacillus bulgaricus)、ラクトバチルス・カゼイ(Lactobacillus casei)、ラクトバチルス・プランタラム(Lactobacillus plantarum)、ストレプトコッカス・サーモフィルス(Streptococcus thermophilus)等を挙げることができる。
[Lactic acid bacteria]
The lactic acid bacteria are not particularly limited as long as they can carry out lactic acid fermentation. For example, the lactic acid bacteria that can be used include Lactobacillus, Enterococcus, Lactococcus, Pediococcus, Leuconostoc, Streptococcus, and Bifidobacterium. In addition, genetically recombinant products thereof may also be used.
Specific examples of these include Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus casei, Lactobacillus plantarum, Streptococcus thermophilus, etc. .

[糖類]
糖類は、乳酸菌により発酵できるものであればよく、グルコース、フルクトース、スクロース(ショ糖)などが挙げられる。また、糖類は、サトウキビや甜菜などの糖蜜や廃糖蜜に含まれる糖類であってもよい。牛乳やヤギ乳などの動物乳、それらの脱脂乳、脱脂粉乳溶液、全粉乳溶液、ホエー等を糖類が含まれる原料として用いてもよい。
[Sugars]
The saccharide may be anything as long as it can be fermented by lactic acid bacteria, and examples thereof include glucose, fructose, and sucrose. Moreover, the saccharide may be a saccharide contained in molasses or blackstrap molasses such as sugar cane or sugar beet. Animal milk such as cow's milk and goat's milk, skim milk thereof, skim milk powder solution, whole milk powder solution, whey, etc. may be used as raw materials containing sugars.

また、糖類は、本発明のエタノールの製造方法と同様に、バイオマス原料を糖化したものでもよく、本発明のエタノールの製造方法と同様のバイオマス原料を用いることができる。バイオマス原料を糖化するための糖化酵素についても、バイオマス原料の種類等に応じて、本発明のエタノールの製造方法と同様の糖化酵素を用いることができる。 Furthermore, the saccharide may be one obtained by saccharifying a biomass raw material as in the ethanol production method of the present invention, and the same biomass raw material as in the ethanol production method of the present invention can be used. Regarding the saccharifying enzyme for saccharifying the biomass raw material, the same saccharifying enzyme as in the ethanol production method of the present invention can be used depending on the type of biomass raw material.

乳酸発酵物製造工程では、糖類から乳酸を生成させる反応が起こればよく、用いる原料に応じて、その他の反応が併行して起こってもよい。
グルコース等の糖類を原料とする場合、乳酸発酵物製造工程は、発酵工程といえる。
また、セルロース系バイオマス等のバイオマス原料を糖化し乳酸発酵を行う場合、本発明のエタノールの製造方法と同様に、糖化および乳酸発酵は順次的に行っても、併行して行ってもよい。糖化および乳酸発酵を順次的に行う場合、乳酸発酵物製造工程は、糖化工程で得られた糖類を乳酸発酵させる発酵工程といえる。糖化および乳酸発酵を併行して行う場合、乳酸発酵物製造工程は、糖化発酵工程といえる。なお、糖化および乳酸発酵を順次的に行う場合、糖化工程における温度などの反応条件や、マオウ由来組成物を混合するタイミングなどは、本発明のエタノールの製造方法と同様にすることができる。
In the lactic acid fermentation product production process, it is sufficient that a reaction occurs to produce lactic acid from sugars, and other reactions may occur in parallel depending on the raw materials used.
When sugars such as glucose are used as raw materials, the process for producing a lactic acid fermentation product can be considered a fermentation process.
In addition, when saccharification of a biomass raw material such as cellulosic biomass is performed and lactic acid fermentation is performed, saccharification and lactic acid fermentation may be performed sequentially or in parallel, as in the ethanol production method of the present invention. When saccharification and lactic acid fermentation are performed sequentially, the lactic acid fermentation product production process can be said to be a fermentation process in which sugars obtained in the saccharification process are lactic acid fermented. When saccharification and lactic acid fermentation are performed in parallel, the lactic acid fermentation product production process can be said to be a saccharification and fermentation process. Note that, when saccharification and lactic acid fermentation are performed sequentially, the reaction conditions such as temperature in the saccharification process and the timing of mixing the ephedra-derived composition can be the same as in the ethanol production method of the present invention.

乳酸発酵物製造工程における乳酸発酵の温度は、用いる乳酸菌の種類や反応系等に応じて、適宜調整される。発酵の温度が高すぎても低すぎても、乳酸菌が増殖しにくく、乳酸を得ることが困難となる。
糖類を原料とする場合や、バイオマス原料を用いて糖化および乳酸発酵を順次的に行う場合は、通常、用いる乳酸菌の至適温度で反応を行うことが好ましい。そのため、高温耐性菌などの特殊な菌でなければ、乳酸発酵終了までの原料発酵液の液温の平均が50℃以下となるように乳酸発酵を行うことが好ましく、45℃以下がより好ましい。また、その下限は、25℃以上が好ましく、30℃以上がより好ましい。
The temperature of lactic acid fermentation in the lactic acid fermentation product production process is appropriately adjusted depending on the type of lactic acid bacteria used, the reaction system, etc. If the fermentation temperature is too high or too low, it will be difficult for lactic acid bacteria to grow, making it difficult to obtain lactic acid.
When saccharides are used as raw materials or when saccharification and lactic acid fermentation are performed sequentially using biomass raw materials, it is usually preferable to carry out the reaction at the optimum temperature of the lactic acid bacteria used. Therefore, unless the bacteria are special bacteria such as high-temperature-resistant bacteria, it is preferable to carry out lactic acid fermentation so that the average temperature of the raw fermented liquid until the end of lactic acid fermentation is 50°C or lower, more preferably 45°C or lower. Further, the lower limit thereof is preferably 25°C or higher, more preferably 30°C or higher.

また、バイオマス原料を用いて糖化および乳酸発酵を併行して行う場合は、用いる乳酸菌の至適温度超、糖化酵素の至適温度以下の温度で反応を行うことが好ましい。 When saccharification and lactic acid fermentation are carried out in parallel using biomass raw materials, it is preferable to carry out the reactions at a temperature above the optimum temperature of the lactic acid bacteria used and below the optimum temperature of the saccharification enzyme.

発酵時間は、通常、2~120時間であり、5~72時間や5~24時間が好ましい。 The fermentation time is usually 2 to 120 hours, preferably 5 to 72 hours or 5 to 24 hours.

また、混合対象となる液(原料糖化発酵液、原料糖化液または原料発酵液)に対するマオウ由来組成物の量や、乳酸菌の使用量、乳酸発酵時のpH(原料糖化発酵液のpHまたは原料発酵液のpH)などは、本発明のエタノールの製造方法と同様にすることができる。 The amount of the ephedra-derived composition relative to the liquid to be mixed (raw material saccharification fermentation liquid, raw material saccharification liquid, or raw material fermentation liquid), the amount of lactic acid bacteria used, the pH during lactic acid fermentation (pH of the raw material saccharification fermentation liquid or pH of the raw material fermentation liquid), etc. can be the same as in the ethanol production method of the present invention.

また、乳酸発酵物製造工程終了後、生成された乳酸発酵物は、乳酸発酵物の用途に応じて、適宜後処理を行うことができる。用途によっては、殺菌処理等を行いそのまま用いることができる。また、未反応の原料、乳酸菌等との混合物である乳酸発酵物を分離することで、乳酸発酵物中に含まれる乳酸を回収することもできる。中和による固液分離や溶媒抽出等による乳酸の回収は従来公知の方法を用いることができる。 Further, after the lactic acid fermented product production process is completed, the produced lactic acid fermented product can be appropriately post-treated depending on the use of the lactic acid fermented product. Depending on the use, it can be used as is after sterilization treatment or the like. Furthermore, by separating the lactic acid fermented product which is a mixture with unreacted raw materials, lactic acid bacteria, etc., the lactic acid contained in the lactic acid fermented product can be recovered. Conventionally known methods can be used to recover lactic acid by solid-liquid separation by neutralization, solvent extraction, or the like.

4.発酵促進剤
本発明は、マオウ抽出残渣を含む発酵促進剤(以下、「本発明の発酵促進剤」と記載する場合がある。)に関する。
4. Fermentation Promoter The present invention relates to a fermentation promoter containing an ephedra extract residue (hereinafter, may be referred to as "the fermentation promoter of the present invention").

本発明の発酵促進剤は、本発明のエタノールの製造方法のマオウ由来組成物として用いることができる。 The fermentation accelerator of the present invention can be used as an ephedra-derived composition in the ethanol production method of the present invention.

また、本発明の発酵促進剤は、本発明の乳酸発酵物の製造方法のマオウ由来組成物として用いることができる。 Furthermore, the fermentation promoter of the present invention can be used as an ephedra-derived composition in the method for producing a lactic acid fermented product of the present invention.

本発明者らは、マオウ抽出残渣は、マオウ生薬に含まれる有効成分の含有量が低減しているにもかかわらず、驚くべきことに、発酵促進効果があることを見出した。また、マオウ生薬含有物からの有効成分の抽出操作を複数回行った後のマオウ抽出残渣も同様に発酵促進効果があることを見出した。本発明の発酵促進剤は、これらの知見に基づくものである。
従来、漢方薬製造過程で抽出残渣は、廃棄物として排出され、焼却や埋め立て処理、あるいはコンポスト化によって減量処理されており、これらの有効利用が求められていた。本発明の発酵促進剤としての利用は、従来廃棄されていたマオウ抽出残渣を有効活用できる新たな用途であり、環境や経済的にも好ましい。
The present inventors have surprisingly found that the ephedra extract residue has a fermentation promoting effect, even though the content of the active ingredient contained in the ephedra herbal medicine is reduced. Furthermore, it has been found that the ephedra extraction residue obtained after performing the extraction operation of the active ingredient from the ephedra crude drug-containing substance multiple times also has a fermentation promoting effect. The fermentation promoter of the present invention is based on these findings.
Conventionally, extraction residues from the manufacturing process of Chinese herbal medicines have been discharged as waste and have been reduced in volume by incineration, landfilling, or composting, and there has been a demand for their effective use. The use of the present invention as a fermentation accelerator is a new use in which the ephedra extraction residue, which was conventionally discarded, can be effectively utilized, and is environmentally and economically preferable.

本発明の発酵促進剤に含まれるマオウ抽出残渣は、マオウ抽出物の調製時に分離される固形分である。また、マオウ抽出物は、マオウ生薬に含まれる有効成分を溶媒抽出し、固形分を除去したものである。
抽出は、公知の抽出方法により行うことができる。例えば、マオウ生薬含有物を溶媒中で、必要に応じて撹拌を行いながら、一定時間浸漬させることで、マオウ生薬含有物中の有効成分を溶媒に抽出することができる。抽出温度は、例えば、常温~100℃とすることができる。抽出時間は、例えば、30分~1時間とすることができる。
The ephedra extract residue contained in the fermentation promoter of the present invention is a solid content separated during preparation of the ephedra extract. The ephedra extract is obtained by extracting the active ingredients contained in the ephedra herbal medicine with a solvent and removing the solid content.
The extraction can be carried out by a known extraction method. For example, the Ephedra herbal medicine-containing material can be immersed in a solvent for a certain period of time while stirring as necessary, thereby extracting the active ingredient in the Ephedra herbal medicine-containing material into the solvent. The extraction temperature can be, for example, room temperature to 100°C. The extraction time can be, for example, 30 minutes to 1 hour.

また、抽出に用いる溶媒は、一般的に水である。マオウ生薬含有物と溶媒との比率は、適宜調整されるが、例えば、マオウ生薬含有物1gに対して、溶媒を20~40gとすることができる。 Moreover, the solvent used for extraction is generally water. The ratio of the Ephedra herbal drug-containing substance to the solvent can be adjusted as appropriate, and for example, the solvent can be 20 to 40 g per 1 g of the Ephedra herbal drug-containing substance.

マオウ生薬含有物は、前述のように、マオウ生薬を含むものであれば、マオウ生薬以外を含んでもよい。マオウ生薬含有物中に含まれるその他の成分の種類等にもよるが、マオウ生薬含有物中のマオウ生薬が少なすぎると、発酵促進の効果を十分に得られない場合がある。そのため、マオウ生薬含有物中のマオウ生薬の量(マオウ生薬の質量/マオウ生薬含有物の質量)は、0.1~1が好ましく、0.2~1や0.3~1としてもよい。 As described above, the product containing Ephedra herbal medicine may contain other ingredients besides Ephedra herbal medicine, so long as it contains Ephedra herbal medicine. Although it depends on the types of other ingredients contained in the product containing Ephedra herbal medicine, if the product containing Ephedra herbal medicine contains too little Ephedra herbal medicine, the effect of promoting fermentation may not be fully achieved. Therefore, the amount of Ephedra herbal medicine in the product containing Ephedra herbal medicine (mass of Ephedra herbal medicine/mass of product containing Ephedra herbal medicine) is preferably 0.1 to 1, and may also be 0.2 to 1 or 0.3 to 1.

有効成分を抽出後に、液体成分と固形分とに分離することで、液体成分をマオウ抽出物とし、固形分をマオウ抽出残渣とすることができる。
液体成分と固形分との分離は、ろ過や遠心分離等により行うことができる。また、液体成分と分離して得られた固形分は、さらに水洗や乾燥等をして用いてもよい。
また、得られた固形分は、そのままマオウ抽出残渣として用いてもよいし、適宜所望の形状となるように、粉砕等を行ってもよい。
After the active ingredient is extracted, the liquid component and the solid component are separated, whereby the liquid component can be used as the Ephedra extract and the solid component can be used as the Ephedra extract residue.
The liquid component and the solid content can be separated by filtration, centrifugation, etc. The solid content obtained by separating the liquid component may be further washed with water, dried, etc., before use.
The obtained solid matter may be used as it is as the ephedra extraction residue, or may be crushed or otherwise processed to obtain a desired shape.

なお、液体成分は、そのまま用いても、溶媒抽出後に適宜濃縮または希釈することで有効成分の濃度を調整して用いても、液体成分を乾燥させた乾燥物として用いてもよい。液体成分に由来するマオウ抽出物は、本発明のエタノールの製造方法のマオウ由来組成物として用いてもよいし、その他の用途において用いてもよい。水によって抽出した液体成分やその乾燥物は、そのまま医薬品として使用することができる。このような医薬品の製造時に廃出される固形分をマオウ抽出残渣として用いることができる。 In addition, the liquid component may be used as it is, or may be used after solvent extraction by appropriately concentrating or diluting to adjust the concentration of the active ingredient, or may be used as a dried product obtained by drying the liquid component. The ephedra extract derived from the liquid component may be used as an ephedra-derived composition in the method for producing ethanol of the present invention, or may be used for other purposes. The liquid components extracted with water and their dried products can be used as they are as medicines. The solid content that is discarded during the production of such pharmaceuticals can be used as the ephedra extraction residue.

また、液体成分は、本発明の乳酸発酵物の製造方法のマオウ由来組成物として用いてもよい。 The liquid component may also be used as the ephedra-derived composition in the method for producing a lactic acid fermented product of the present invention.

マオウ抽出残渣は、マオウ生薬含有物から溶媒での抽出操作を1回行った後の抽出残渣であっても、溶媒での抽出操作を複数回行った後の抽出残渣であってもよい。実用的な観点からは、溶媒での抽出操作を1~3回行った後の抽出残渣であってもよい。 The ephedra extract residue may be the extract residue after one extraction operation with a solvent from the ephedra herbal medicine-containing material, or the extract residue after multiple extraction operations with a solvent. From a practical standpoint, it may be the extract residue after one to three extraction operations with a solvent.

前述のように、本発明の発酵促進剤は、本発明のエタノールの製造方法に用いることができる。また、本発明の発酵促進剤は、本発明のエタノールの製造方法以外の用途に用いてもよく、酒やパン等の食品の製造工程における発酵やメタンガス等のバイオガスの製造工程における発酵に用いてもよい。 As mentioned above, the fermentation promoter of the present invention can be used in the ethanol production method of the present invention. Furthermore, the fermentation promoter of the present invention may be used for purposes other than the ethanol production method of the present invention, and may be used for fermentation in the production process of foods such as alcoholic beverages and bread, and for fermentation in the production process of biogas such as methane gas. It's okay.

また、本発明の発酵促進剤は、本発明の乳酸発酵物の製造方法に用いることもできる。 The fermentation promoter of the present invention can also be used in the method for producing a lactic acid fermented product of the present invention.

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を変更しない限り以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples unless the gist thereof is changed.

[実験例1]
マオウ生薬から抽出したマオウエキス(マオウ抽出物)を用いて、同時糖化発酵によるエタノール発酵を評価した。
[Experimental Example 1]
Ethanol fermentation by simultaneous saccharification and fermentation was evaluated using ephedra extract (Ma Huang extract) extracted from the herbal medicine Ephedra.

(1-1):マオウエキスの調製
生薬マオウ(栃本天海堂製、刻み)15gをイオン交換水300mLで30分間煎じた。溶液と残渣とに分離し、溶液を15,000rpmで5分間遠心分離し、さらに上清を0.45μmのメンブレンフィルターで濾過し、マオウエキスとした。
(1-1): Preparation of Ephedra extract 15 g of the herbal medicine Ephedra (manufactured by Tochimoto Tenkaido, chopped) was boiled in 300 mL of ion-exchanged water for 30 minutes. The solution was separated from the residue, centrifuged at 15,000 rpm for 5 minutes, and the supernatant was filtered through a 0.45 μm membrane filter to obtain Ephedra extract.

(1-2):同時糖化発酵によるエタノール発酵
酵母はSaccharomyces cervisiae(日本醸造協会6号)(至適温度:35℃)、基質(セルロース系バイオマス)はアドバンテック東洋株式会社製粉末ろ紙(セルロース粉末C)、糖化酵素はセルラーゼ(HBI株式会社製セルロシンAC40)を使用した。
同時糖化発酵はクエン酸緩衝液でpH4.5に調整したYP培地(酵母エキス10g、ペプトン20g、イオン交換水1L)50mL、酵素濃度25g/L、初期酵母濃度2×108cell/L、基質セルロース濃度50g/L、上記(1-1)で調製したマオウエキス3g/Lとなるように蓋付き試験管にとり、アズワン製ミックスロータVMRC-5を用い温度37℃において回転速度110rpmで72時間反応を行った(実験例1-1)。
なお、酵母初濃度は東亜DKK製AF-100型ATPアナライザーによる細胞内ATPの測定値から求めた。
また、マオウエキスを混合しなかったコントロールについても、同様に72時間反応を行った(実験例1-2)。
(1-2): Ethanol fermentation by simultaneous saccharification fermentation The yeast is Saccharomyces cervisiae (Japan Brewing Association No. 6) (optimum temperature: 35°C), and the substrate (cellulose biomass) is powder filter paper manufactured by Advantech Toyo Co., Ltd. (cellulose powder C). ), and cellulase (Cellulosin AC40 manufactured by HBI Corporation) was used as the saccharifying enzyme.
For simultaneous saccharification and fermentation, 50 mL of YP medium (10 g of yeast extract, 20 g of peptone, 1 L of ion exchange water) adjusted to pH 4.5 with citric acid buffer, enzyme concentration 25 g/L, initial yeast concentration 2 x 10 8 cells/L, substrate The cellulose concentration was 50 g/L and the ephedra extract prepared in (1-1) above was placed in a test tube with a lid, and the mixture was reacted for 72 hours at a temperature of 37°C and a rotational speed of 110 rpm using an As One Mix Rotor VMRC-5. (Experiment Example 1-1).
The initial yeast concentration was determined from the intracellular ATP value measured using an AF-100 ATP analyzer manufactured by Toa DKK.
In addition, for a control in which ephedra extract was not mixed, the reaction was similarly carried out for 72 hours (Experiment Example 1-2).

(1-3):グルコース濃度とエタノール濃度の経時変化
上記(1-2)の実験中に、一定の処理時間(反応時間)ごとに、反応途中のグルコースおよびエタノール濃度を日本分光製LC-NetII/ADC型HPLCでそれぞれ測定し、グルコース濃度とエタノール濃度の経時変化を求めた。図4に、実験例1-1、実験例1-2において、グルコース濃度[g/L]およびエタノール濃度[g/L]を処理時間[h]に対してプロットした結果を示す。
(1-3): Changes in glucose concentration and ethanol concentration over time During the experiment (1-2) above, the glucose and ethanol concentrations during the reaction were measured at regular processing times (reaction times) using a JASCO LC-NetII/ADC HPLC, and the changes in glucose and ethanol concentrations over time were determined. Figure 4 shows the results of plotting the glucose concentration [g/L] and ethanol concentration [g/L] against processing time [h] in Experimental Example 1-1 and Experimental Example 1-2.

酵素糖化によってセルロースからグルコースが生成し、そのグルコースを酵母が即座に消費することによりエタノールが生成する。従って、図4に示すように、グルコースは低濃度に保たれている。
また、図4に示すように、実験例1-1(マオウエキスを添加したもの)は24時間でエタノール濃度8.3g/Lに到達し、これは実験例1-2(マオウエキス無添加時)の72時間で生成したエタノール濃度7.6g/L以上であった。マオウエキスを添加することで発酵時間を1/3以下に短縮できた。このように、酵母の至適温度よりも高い温度で反応を行っても、実験例1-1では、マオウエキスの存在により、至適温度での酵母の活性の低下を抑制し、活性を維持した状態で、エタノール発酵が進行させることができる。一方、実験例1-2では、酵母の至適温度よりも高い温度で反応を行ったことにより酵母の活性が低下しており、エタノールの生成速度が低下し、生成量も少ない結果となっている。
Enzymatic saccharification produces glucose from cellulose, which is immediately consumed by yeast to produce ethanol. Therefore, as shown in FIG. 4, glucose is kept at a low concentration.
Additionally, as shown in Figure 4, Experimental Example 1-1 (with Ephedra extract added) reached an ethanol concentration of 8.3 g/L in 24 hours, which was higher than Experimental Example 1-2 (without Ephedra extract). The concentration of ethanol produced in 72 hours was 7.6 g/L or more. By adding ephedra extract, the fermentation time could be reduced to less than 1/3. In this way, even if the reaction was carried out at a temperature higher than the optimum temperature for yeast, in Experimental Example 1-1, the presence of ephedra extract suppressed the decline in yeast activity at the optimum temperature and maintained the activity. In this state, ethanol fermentation can proceed. On the other hand, in Experimental Example 1-2, the activity of the yeast was reduced due to the reaction being carried out at a temperature higher than the optimum temperature for the yeast, resulting in a decrease in the production rate of ethanol and a small amount of production. There is.

[実験例2]
本発明の発酵促進剤として、マオウを含む漢方薬である葛根湯、麻黄湯、小青竜湯を用いて、マオウ抽出残渣を調製し、得られたマオウ抽出残渣を用いたエタノール発酵を評価した。
[Experimental Example 2]
As the fermentation promoter of the present invention, Kampo medicines containing Ephedra, such as Kakkonto, Mao-to, and Sho-seiryu-to, were used to prepare an Ephedra extract residue, and ethanol fermentation using the obtained Ephedra extract residue was evaluated.

(2-1):葛根湯残渣の調製
マオウを含有する漢方薬である葛根湯は、マオウ4g、カッコン4g、タイソウ4g、ケイヒ3g、シャクヤク3g、カンゾウ2g、カンショウキョウ1g(いずれも栃本天海堂製)計21gを、600mLのイオン交換水で30分間煎じることで調製した。溶液と残渣(固形分)とに分離し、残渣をイオン交換水にて水洗いし、105℃で乾燥させた。乾燥させた残渣を、遊星ボールミルで30分間粉砕し、葛根湯残渣を得た。得られた葛根湯残渣をマオウ抽出残渣(a)とした。
(2-1): Preparation of Kakkonto residue Kakkonto, which is a Chinese herbal medicine containing ephedra, consists of 4g of ephedra, 4g of kakkon, 4g of Japanese radish, 3g of Keihi, 3g of peony, 2g of licorice, and 1g of kanshokyo (all manufactured by Tochimoto Tenkaido). ) A total of 21 g was prepared by decoction in 600 mL of ion-exchanged water for 30 minutes. It was separated into a solution and a residue (solid content), and the residue was washed with ion-exchanged water and dried at 105°C. The dried residue was ground in a planetary ball mill for 30 minutes to obtain Kakkonto residue. The obtained Kakkonto residue was designated as ephedra extraction residue (a).

(2-2):麻黄湯残渣の調製
葛根湯の代わりに麻黄湯として、マオウ5g、キョウニン5g、ケイヒ4g、カンゾウ1.5g(いずれも栃本天海堂製)計15.5gを用いて同様の操作をし、麻黄湯残渣を得た。得られた麻黄湯残渣をマオウ抽出残渣(b)とした。
(2-2): Preparation of Mao-to Residue Instead of Kakkonto, Mao-to was prepared by the same procedure using 5 g of Ephedra, 5 g of Kyonin, 4 g of Cinnamon, and 1.5 g of Licorice (all manufactured by Tochimoto Tenkaido), totaling 15.5 g, to obtain Mao-to residue. The obtained Mao-to residue was designated as Ephedra extract residue (b).

(2-3):小青竜湯残渣の調製
葛根湯の代わりに小青竜湯として、ハンゲ6g、マオウ3g、シャクヤク3g、カンゾウ3g、ケイヒ3g、サイシン3g、カンショウキョウ1.5g、ゴミシ1.5g(いずれも栃本天海堂製)計24gを用いて同様の操作をし、小青竜湯残渣を得た。得られた小青竜湯残渣をマオウ抽出残渣(c)とした。
(2-3): Preparation of Shoseiryuto residue Instead of Kakkonto, use Shoseiryuto: 6 g of Hange, 3 g of Ephedra, 3 g of Peony, 3 g of Licorice, 3 g of Keihi, 3 g of Saishin, 1.5 g of Kansho Kyo, 1 Goshi A similar operation was carried out using a total of 24 g of .5 g (all manufactured by Tochimoto Tenkaido) to obtain a Shoseiryuto residue. The obtained shoseiryuto residue was designated as ephedra extraction residue (c).

(2-4):酵母によるエタノール発酵
YPD培地(グルコース15g、ペプトン2g、酵母エキス1g、水100mL)を調整し、オートクレーブで滅菌を行った。フラスコ内で、滅菌処理後のYPD培地に、酵母(至適温度35℃)が2.0×108cell/Lとなる量の日本酒酵母液と、表1に示す固体成分濃度となる量の固体成分(別途オートクレーブ滅菌したマオウ抽出残渣(a)、マオウ抽出残渣(b)又はマオウ抽出残渣(c))を加えて、エタノール発酵試験用のサンプルを調製した。各サンプルを用いて、35℃において48時間反応させた。
また、固体成分による影響を考慮するため、表1に示す固体成分濃度となるようにアドバンテック東洋株式会社製粉末ろ紙(セルロース粉末C)を添加したコントロールも作製し、同様に反応させた。
(2-4): Ethanol fermentation using yeast A YPD medium (glucose 15 g, peptone 2 g, yeast extract 1 g, water 100 mL) was prepared and sterilized in an autoclave. In a flask, add sake yeast solution in an amount to give yeast (optimal temperature 35°C) 2.0 x 10 8 cells/L and an amount to give the solid component concentration shown in Table 1 to YPD medium after sterilization. A sample for the ethanol fermentation test was prepared by adding a solid component (separately autoclaved sterilized ephedra extract residue (a), ephedra extract residue (b), or ephedra extract residue (c)). Each sample was reacted at 35° C. for 48 hours.
In addition, in order to consider the influence of solid components, a control was also prepared in which powdered filter paper (cellulose powder C) manufactured by Advantech Toyo Co., Ltd. was added so as to have the solid component concentration shown in Table 1, and the reaction was performed in the same manner.

(2-5)ロジスティック関数を用いた発酵遅延時間(ts)と発酵速度(r)の評価
(2-5-1)ロジスティック関数を用いた評価方法
図5は、エタノール発酵における、二酸化炭素の発生量(y)と発酵時間(t)との関係を表す典型的な例である。また、ロジスティック関数は、下記式(1)で表される関数である。発酵時間(t)に対する二酸化炭素発生量(y)をロジスティック関数で表されるロジスティック曲線(a)にフィッティングさせることで、ymax、t1/2、kの値を算出することができる。
(2-5) Evaluation of fermentation delay time (t s ) and fermentation rate (r) using a logistic function (2-5-1) Evaluation method using a logistic function Figure 5 shows how carbon dioxide This is a typical example showing the relationship between generation amount (y) and fermentation time (t). Moreover, the logistic function is a function expressed by the following formula (1). The values of y max , t 1/2 , and k can be calculated by fitting the amount of carbon dioxide generated (y) to the fermentation time (t) to a logistic curve (a) expressed by a logistic function.

kは、下記式(2)で表されるロジスティック関数のパラメータである。また、tsは、下記式(3)で表され、t1/2およびkの値から算出することができる。 k is a parameter of the logistic function expressed by the following formula (2): t s is expressed by the following formula (3), and can be calculated from the values of t 1/2 and k.

なお、図5に示す通り、ymaxは、二酸化炭素最大発生量を表す。t1/2は、ymax/2となる発酵時間を表す。
rは、ロジスティック曲線におけるt=t1/2のときの接線(b)の傾きであり、発酵速度を表す。
sは、二酸化炭素発生量が0(縦軸が0)のときの横軸と、t=1/2の接線(b)の延長線との交点として定義され、発酵遅延時間を表す。この発酵遅延時間(ts)の値が小さいほど、発酵開始までの時間が早いことを意味する。
Note that, as shown in FIG. 5, y max represents the maximum amount of carbon dioxide generated. t 1/2 represents the fermentation time at which y max /2 is reached.
r is the slope of the tangent line (b) when t=t 1/2 in the logistic curve, and represents the fermentation rate.
t s is defined as the intersection of the horizontal axis when the amount of carbon dioxide generated is 0 (the vertical axis is 0) and the extension of the tangent line (b) of t= 1/2 , and represents the fermentation delay time. The smaller the value of this fermentation delay time (t s ), the faster the time until fermentation starts.

(2-5-2)発酵遅延時間(ts)と発酵速度(r)の評価
上記(2-4)のエタノール発酵の実験中に、35℃のインキュベーター内に設置した電子天秤によりフラスコ全体の重量を経時的に測定し、重量の減少分を発酵に伴う二酸化炭素発生量とみなした。
処理時間(発酵時間)(t)に対する二酸化炭素発生量(y)は水分蒸発量を補正したのちロジスティック関数にフィッティングさせ、発酵遅延時間(ts)と発酵速度(r)を算出し、マオウ由来組成物の効果について評価した。
(2-5-2) Evaluation of fermentation lag time ( ts ) and fermentation rate (r) During the ethanol fermentation experiment in (2-4) above, the weight of the entire flask was measured over time using an electronic balance placed in an incubator at 35°C, and the decrease in weight was considered to be the amount of carbon dioxide generated during fermentation.
The amount of carbon dioxide generated (y) versus treatment time (fermentation time) (t) was corrected for the amount of water evaporation and then fitted to a logistic function to calculate the fermentation lag time ( ts ) and fermentation rate (r), and the effect of the ephedra-derived composition was evaluated.

図6に、実験例2-1~2-4のエタノール発酵の発酵遅延時間ts[h]を、固体成分濃度[g/L]に対してプロットした結果を示す。マオウ抽出残渣を加えることで発酵遅延時間が0.7~0.9倍に短縮し、発酵が開始する時間が短くなった。
特に、実験例2-1のマオウ抽出残渣(a)(葛根湯残渣)は固体成分の濃度に依らず発酵遅延時間の短縮がみられた。
6 shows the results of plotting the fermentation delay time ts [h] of the ethanol fermentation in Experimental Examples 2-1 to 2-4 against the solid component concentration [g/L]. The addition of the ephedra extract residue reduced the fermentation delay time by 0.7 to 0.9 times, shortening the time it took for fermentation to start.
In particular, the Ephedra extract residue (a) (Kakkonto residue) of Experimental Example 2-1 showed a shortened fermentation delay time regardless of the concentration of the solid components.

図7に、実験例2-1~2-4のエタノール発酵の発酵速度r[(g/L)/h]を、固体成分濃度[g/L]に対してプロットした結果を示す。実験例2-2のマオウ抽出残渣(b)(麻黄湯残渣)は添加量を多くすることで発酵速度が2倍以上速くなった。これは固体成分の作用に加えて残渣中に残存する薬効成分や水で抽出されない成分の働きなどにより発酵が促進したためと考えられる。 Figure 7 shows the fermentation rate r [(g/L)/h] of the ethanol fermentation in Experimental Examples 2-1 to 2-4 plotted against the solid component concentration [g/L]. The fermentation rate of Ephedra extract residue (b) (Maoto residue) in Experimental Example 2-2 increased by increasing the amount added. This is thought to be due to the action of the solid components as well as the medicinal components remaining in the residue and the components that cannot be extracted with water, which promoted fermentation.

なお、実験例2-2の発酵速度は、固体成分なしの場合に比べると約7倍であった。 The fermentation rate in Experimental Example 2-2 was approximately seven times faster than when no solid ingredients were used.

また、ロジスティック関数のフィッティングから算出したt1/2およびkの値を用いて、発酵終了時間を下記式(4)で定義し評価した。その結果、発酵終了時間(te)は、実験例2-1~2-3のいずれにおいても、実験例2-4(コントロール)に比べ約1/2に短縮し、固体成分なしの場合に比べて約1/3に短縮した。 In addition, the fermentation completion time was defined and evaluated by the following formula (4) using the values of t 1/2 and k calculated by fitting the logistic function. As a result, the fermentation completion time (t e ) in each of Experimental Examples 2-1 to 2-3 was shortened to about 1/2 compared to Experimental Example 2-4 (control), and to about 1/3 compared to the case without solid components.

(2-6):生成エタノール量の経時変化
上記(2-4)の実験での、生成エタノール量は、日本分光製LC-NetII/ADC型HPLCにより測定した。
図8は、実験例2-1~2-4のエタノール発酵終了後(約2日後)のエタノール収率[%](理論上のエタノール生成量(g)に対する実際に生成したエタノール量(g)の百分率)を、固体成分濃度[g/L]に対してプロットした結果を示している。生成したエタノールは理論収量に対して70~80%で、コントロールとマオウ抽出残渣を加えたものでは差は小さく、発酵阻害は見られなかった。
(2-6): Change in the amount of ethanol produced over time In the experiment (2-4) above, the amount of ethanol produced was measured using LC-NetII/ADC type HPLC manufactured by JASCO Corporation.
Figure 8 shows the ethanol yield [%] after the completion of ethanol fermentation (about 2 days) in Experimental Examples 2-1 to 2-4 (the amount of ethanol actually produced (g) relative to the theoretical amount of ethanol produced (g)). The graph shows the results of plotting the solid component concentration (g/L) against the solid component concentration [g/L]. The ethanol produced was 70 to 80% of the theoretical yield, and the difference between the control and the one containing the ephedra extraction residue was small, and no fermentation inhibition was observed.

[実験例3]
本発明の発酵促進剤として、実験例2で調製したマオウ抽出残渣(b)(麻黄湯残渣)を用い、エタノール発酵におけるフルフラールの影響を評価した。
[Experiment example 3]
The influence of furfural on ethanol fermentation was evaluated using the ephedra extraction residue (b) (maoto residue) prepared in Experimental Example 2 as the fermentation accelerator of the present invention.

(3-2):フルフラール存在下での酵母によるエタノール発酵
YPD培地(グルコース15g、ペプトン2g、酵母エキス1g、水100mL)を作製し、所定量のフルフラールを添加した後、オートクレーブで滅菌を行った。フラスコ内で、滅菌処理後のYPD培地に、酵母(至適温度35℃)が2.0×108cell/Lとなる量の日本酒酵母液と、別途オートクレーブ滅菌したマオウ抽出残渣(b)又はコントロールとしてアドバンテック東洋株式会社製粉末ろ紙(セルロース粉末C)7g/Lとを加え、通気性シリコン栓を取り付け、エタノール発酵試験用のサンプルを調製した。
なお、サンプルは、表2に示すフルフラール濃度となるようにフルフラールの添加量を変えたものを複数調製した。各サンプルを用いて、35℃において72時間反応させた。
(3-2): Ethanol fermentation by yeast in the presence of furfural A YPD medium (15 g of glucose, 2 g of peptone, 1 g of yeast extract, 100 mL of water) was prepared, and after adding a predetermined amount of furfural, it was sterilized in an autoclave. . In a flask, add sake yeast solution in an amount that will give 2.0 x 10 8 cells/L of yeast (optimal temperature 35°C) to YPD medium after sterilization, and ephedra extract residue (b) that has been sterilized separately in an autoclave or As a control, 7 g/L of powder filter paper (cellulose powder C) manufactured by Advantech Toyo Co., Ltd. was added, and a breathable silicone stopper was attached to prepare a sample for the ethanol fermentation test.
Note that a plurality of samples were prepared in which the amount of furfural added was changed so that the furfural concentration shown in Table 2 was obtained. Each sample was used to react at 35°C for 72 hours.

(3-3):発酵遅延時間(ts)と発酵速度(r)の評価
実験例2の(2-5)と同様に、上記(3-2)のエタノール発酵中の二酸化炭素発生量の経時変化を測定し、ロジスティック関数にフィッティングさせることで、発酵遅延時間(ts)と発酵速度(r)を算出し評価した。
(3-3): Evaluation of fermentation delay time ( ts ) and fermentation rate (r) As in (2-5) of Experimental Example 2, the change over time in the amount of carbon dioxide generated during the ethanol fermentation in (3-2) above was measured and fitted to a logistic function to calculate and evaluate the fermentation delay time ( ts ) and fermentation rate (r).

図9に、実験例3-1、3-2のエタノール発酵の発酵速度r[(g/L)/h]を、フルフラール濃度[g/L]に対してプロットした結果を示す。
実験例(3-1)のマオウ抽出残渣(b)を7g/L添加した場合、やはりフルフラール濃度の上昇とともに発酵速度は低下するものの、フルフラール2~3g/Lの場合でも2~3(g/L)/hの発酵速度を維持することができた。
一方、実験例(3-2)(粉末ろ紙を7g/L添加した系)は、フルフラール濃度の上昇とともに発酵速度が低下し、フルフラール2~3g/Lのときr≒0.15g/hと約半分の速度、そして4.5g/L以上では発酵が停止した。
FIG. 9 shows the results of plotting the fermentation rate r [(g/L)/h] of the ethanol fermentation in Experimental Examples 3-1 and 3-2 against the furfural concentration [g/L].
When 7 g/L of the ephedra extraction residue (b) of Experimental Example (3-1) was added, the fermentation rate decreased as the furfural concentration increased, but even with 2 to 3 g/L of furfural, the fermentation rate decreased to 2 to 3 (g/L). It was possible to maintain a fermentation rate of L)/h.
On the other hand, in Experimental Example (3-2) (system in which 7 g/L of powdered filter paper was added), the fermentation rate decreased as the furfural concentration increased, and when furfural was 2 to 3 g/L, r≈0.15 g/h, which was approximately At half speed and above 4.5 g/L, fermentation stopped.

図10は、実験例(3-1)、実験例(3-2)のエタノール発酵から約6日後のエタノール濃度[g/L]を、フルフラール濃度[g/L]に対してプロットした結果を示している。エタノール濃度は麻黄湯残渣を加えたものと粉末ろ紙を加えたもので差は小さく、マオウ抽出残渣(b)が生成量に対して阻害しないことが示された。また、フルフラール濃度3g/L程度までであれば添加剤の効果が高く、エタノール濃度が維持されることが分かった。 Figure 10 shows the results of plotting the ethanol concentration [g/L] about 6 days after ethanol fermentation in Experimental Example (3-1) and Experimental Example (3-2) against the furfural concentration [g/L]. It shows. There was a small difference in ethanol concentration between the samples with the ephedra extract residue and the powder filter paper, indicating that the ephedra extraction residue (b) did not inhibit the production amount. It was also found that the additive was highly effective and the ethanol concentration was maintained up to a furfural concentration of about 3 g/L.

[実験例4]
実験例2の(2-2)のマオウ5g、キョウニン5g、ケイヒ4g、カンゾウ1.5gの計15.5gの代わりに、マオウ抽出残渣(b)(煎じ回数1回の麻黄湯残渣)を用いて、実験例(2-2)と同様の操作を行い、煎じ回数2回の麻黄湯残渣を調製した。さらに、同様の煎じ操作を繰り返し、煎じ回数3~8回の麻黄湯残渣を調製した。
次いで、煎じ回数1回~8回の麻黄湯残渣を用いて、実験例2の(2-4)と同様にしてエタノール発酵を行った。発酵時間に対する二酸化炭素の発生量から、実験例2の(2-5)と同様の方法で、発酵遅延時間および発酵速度を算出し、麻黄湯残渣の煎じ回数に対するエタノール発酵の効果を評価した。
また、麻黄湯残渣の代わりに、アドバンテック東洋株式会社製粉末ろ紙(セルロース粉末C)を用いた系と、酵母のみ(固体成分の添加なし)の系をコントロールとしてあわせて評価した。
図11に、エタノール発酵の発酵遅延時間ts[h]を、麻黄湯残渣の煎じ回数に対してプロットした結果を示す。図12に、エタノール発酵の発酵速度r[(g/L)/h]を、麻黄湯残渣の煎じ回数に対してプロットした結果を示す。図11および図12に示すように、麻黄湯残渣は、煎じ回数を増やしてもその効果が維持されることが確認された。
[Experiment example 4]
Instead of the total of 15.5 g of ephedra 5 g, kyonin 5 g, cinnamon bark 4 g, and licorice 1.5 g in (2-2) of Experimental Example 2, ephedra extraction residue (b) (maoto residue after one decoction) was used. Then, the same operation as in Experimental Example (2-2) was performed to prepare maoto residue that had been decooked twice. Furthermore, the same decoction operation was repeated to prepare maoto residue after decoction 3 to 8 times.
Next, ethanol fermentation was performed in the same manner as in Experimental Example 2 (2-4) using the Maoto residue that had been decooked 1 to 8 times. The fermentation delay time and fermentation rate were calculated from the amount of carbon dioxide generated relative to the fermentation time in the same manner as in Experimental Example 2 (2-5), and the effect of ethanol fermentation on the number of decoctions of the maoto residue was evaluated.
In addition, a system using powdered filter paper (cellulose powder C) manufactured by Advantech Toyo Co., Ltd. instead of maoto residue and a system using only yeast (no solid component added) were also evaluated as controls.
FIG. 11 shows the results of plotting the fermentation delay time t s [h] of ethanol fermentation against the number of decoctions of the maoto residue. FIG. 12 shows the results of plotting the fermentation rate r [(g/L)/h] of ethanol fermentation against the number of decoctions of the maoto residue. As shown in FIGS. 11 and 12, it was confirmed that the effect of maoto residue was maintained even if the number of decoctions was increased.

[実験例5]
マオウ生薬(Ephedra sp.)のエキスおよび抽出残渣を用いて、エタノール発酵を評価した。また、実験例2で用いた漢方薬(葛根湯、麻黄湯および小青竜湯)に含まれるマオウ生薬以外の10種類の生薬(カッコン(Pueraria lobate)、カンキョウ(Zingiber officinale)、カンゾウ(Glycyrrhize uralensis)、キョウニン(Prumus sp.)、ケイヒ(Cinnamomum cassia)、ゴミシ(Schisandra Chinensis)、サイシン(Asiasarum sp.)、シャクヤク(Paeonia lactiflora)、タイソウ(Zizyphus jujuba)、ハンゲ(Pinellia ternata))についてもエタノール発酵を評価した。
[Experimental Example 5]
Ethanol fermentation was evaluated using the extract and extraction residue of Ephedra sp. Ethanol fermentation was also evaluated for 10 kinds of herbs other than Ephedra contained in the herbal medicines (Kakkonto, Maoto, and Shoseiryuto) used in Experimental Example 2 (Pueraria lobate, Zingiber officinale, Glycyrrhize uralensis, Prumus sp., Cinnamomum cassia, Schisandra Chinensis, Asiasarum sp., Paeonia lactiflora, Zizyphus jujuba, and Pinellia ternata).

(5-1):各生薬のエキスおよび抽出残渣の調製
漢方薬煎じ器(栃本天海堂製 文火楽々EK-SA10)を用いて、各生薬30gをイオン交換水600mLで30分間煎じた。その後、30メッシュの金網で溶液と残渣を分離し、溶液を15,000rpmで5分間遠心分離し、さらに上清を0.45μmのメンブレンフィルターで濾過し、各生薬のエキスとした。抽出残渣は、イオン交換水にて水洗いし、105℃の24時間乾燥させた後、遊星ボールミル(Fritsch製P-6)で30分間粉砕したものを用いた。
(5-1): Preparation of each herbal extract and extraction residue Using a Chinese herbal medicine decoction device (Bunka Rakuraku EK-SA10, manufactured by Tochimoto Tenkaido), 30 g of each herbal medicine was decoctioned in 600 mL of ion-exchanged water for 30 minutes. After that, the solution and residue were separated using a 30-mesh wire net, the solution was centrifuged at 15,000 rpm for 5 minutes, and the supernatant was filtered through a 0.45 μm membrane filter to obtain the extract of each herbal medicine. The extraction residue was washed with ion-exchanged water, dried at 105 ° C for 24 hours, and then ground for 30 minutes with a planetary ball mill (P-6, manufactured by Fritsch).

(5-2):各生薬のエキス存在下での酵母によるエタノール発酵
YPD培地(グルコース15g、ペプトン2g、酵母エキス1g、水100mL)を調製し、各生薬のエキスを固形分濃度350mg/Lとなるように添加した後、オートクレーブ滅菌を行った。滅菌処理後のYPD培地に、酵母(至適温度35℃)が2.0×108cell/Lとなる量の日本酒酵母液を加え、通気性シリコン栓を取り付け、エタノール発酵試験用のサンプルを調製した。各サンプルを用いて、35℃で反応を行った。
(5-2): Ethanol fermentation by yeast in the presence of each herbal extract A YPD medium (glucose 15 g, peptone 2 g, yeast extract 1 g, water 100 mL) was prepared, and each herbal extract was added to a solid concentration of 350 mg/L, followed by autoclave sterilization. To the sterilized YPD medium, a sake yeast liquid was added in an amount to give a yeast (optimum temperature 35°C) of 2.0 x 10 8 cells/L, and an air-permeable silicone stopper was attached to prepare samples for ethanol fermentation testing. Each sample was used for the reaction at 35°C.

(5-3):各生薬の抽出残渣存在下での酵母によるエタノール発酵
YPD培地(グルコース15g、ペプトン2g、酵母エキス1g、水100mL)を調製し、オートクレーブで滅菌を行った。滅菌処理後のYPD培地に、酵母(至適温度35℃)が2.0×108cell/Lとなる量の日本酒酵母液と、別途オートクレーブ滅菌した各生薬の抽出残渣350mg/Lを加えて、エタノール発酵試験用のサンプルを調製した。また、固体成分による影響を考慮するため、アドバンテック東洋株式会社製粉末ろ紙(セルロース粉末C、350mg/L)を添加したコントロールも調製した。各サンプルを用いて、35℃で反応を行った。
(5-3): Ethanol fermentation using yeast in the presence of extraction residues of each crude drug A YPD medium (glucose 15 g, peptone 2 g, yeast extract 1 g, water 100 mL) was prepared and sterilized in an autoclave. To the YPD medium after sterilization, add sake yeast solution in an amount that makes yeast (optimum temperature 35°C) 2.0 × 10 8 cells/L and 350 mg/L of extraction residue of each crude drug that was separately sterilized in an autoclave. , prepared samples for ethanol fermentation tests. In addition, in order to consider the influence of solid components, a control was also prepared in which powdered filter paper (cellulose powder C, 350 mg/L) manufactured by Advantech Toyo Co., Ltd. was added. A reaction was performed at 35°C using each sample.

(5-4):評価
(5-2)および(5-3)について、実験例2の(2-5)、(2-6)に記載の方法にて評価した。また、異なる反応条件での発酵状況を比較するため、以下のパラメータを定義した。
(5-4): Evaluation (5-2) and (5-3) were evaluated using the methods described in Experimental Example 2 (2-5) and (2-6). Additionally, in order to compare the fermentation status under different reaction conditions, the following parameters were defined.

ここで、α値(αs値、αe値、αr値、αEtOH値)は発酵促進剤無添加(none)をコントロールとしたときのエキス(extract)の添加効果を表し、β値(βs値、βe値、βr値、βEtOH値)はセルロース粉末添加(cellulose)をコントロールとしたときの抽出残渣(residue)の添加効果を表す。 Here, the α values ( αs value, αe value, αr value, αEtOH value) represent the effect of adding an extract when no fermentation promoter was added (none) was used as a control, and the β values ( βs value, βe value, βr value, βEtOH value) represent the effect of adding an extraction residue when the addition of cellulose powder (cellulose) was used as a control.

図13は、エキスの添加効果であるαs値を横軸にとり、残渣の添加効果であるβs値を縦軸にとり、生薬毎の発酵遅延時間への影響を表した結果である。
ここで、発酵反応開始時間(ts)は、横軸(αs)が1未満であるものはエキスでの促進効果があることを示しており、縦軸(βs)が1未満であるものは抽出残渣での促進効果があることを示している。例えば、(αs<1)かつ(βs<1)の領域にプロットされた生薬は、エキスも残渣も発酵遅延時間に対して促進効果を発揮していることを示す。
FIG. 13 shows the effects of each crude drug on the fermentation delay time, with the horizontal axis representing the α s value, which is the effect of adding the extract, and the β s value, which is the effect of adding the residue, on the vertical axis.
Here, for the fermentation reaction start time (t s ), a value on the horizontal axis (α s ) of less than 1 indicates that the extract has a promoting effect, and a value on the vertical axis (β s ) of less than 1 This indicates that there is a promoting effect on the extraction residue. For example, crude drugs plotted in the region of (α s <1) and (β s <1) indicate that both the extract and the residue exert a promoting effect on the fermentation delay time.

図14は、エキスの添加効果であるαr値を横軸にとり、残渣の添加効果であるβr値を縦軸にとり、生薬毎の発酵速度への影響を表した結果である。
ここで、発酵速度(r)は、横軸(αr)が1を超えたものはエキスでの促進効果があることを示しており、縦軸(βr)が1を超えたものは抽出残渣での促進効果があることを示している。例えば、(1<αr)かつ(1<βr)の領域にプロットされた生薬は、エキスも残渣も発酵速度に対して促進効果を発揮していることを示す。
FIG. 14 shows the effects of each crude drug on the fermentation rate, with the horizontal axis representing the α r value, which is the effect of adding the extract, and the β r value, which is the effect of adding the residue, on the vertical axis.
Here, regarding the fermentation rate (r), when the horizontal axis (α r ) exceeds 1, it indicates that the extract has a promoting effect, and when the vertical axis (β r ) exceeds 1, it indicates that the extract has a promoting effect. This shows that there is a promoting effect on the residue. For example, herbal medicines plotted in the region of (1<α r ) and (1<β r ) indicate that both the extract and the residue exert a promoting effect on the fermentation rate.

図15は、エキスの添加効果であるαe値を横軸にとり、残渣の添加効果であるβe値を縦軸にとり、生薬毎の発酵終了時間への影響を表した結果である。
ここで、発酵終了時間(te)は、横軸(αe)が1未満であるものはエキスでの促進効果があることを示しており、縦軸(βe)が1未満であるものは抽出残渣での促進効果があることを示している。例えば、(αe<1)かつ(βe<1)の領域にプロットされた生薬は、エキスも残渣も発酵終了時間に対して促進効果を発揮していることを示す。
FIG. 15 shows the effect of adding extract ( αe value) on the horizontal axis and residue ( βe value) on the vertical axis, showing the effect of adding each herb on the completion time of fermentation.
Here, for the fermentation completion time (t e ), a horizontal axis (α e ) of less than 1 indicates that there is a promoting effect in the extract, and a vertical axis (β e ) of less than 1 indicates that there is a promoting effect in the extraction residue. For example, a crude drug plotted in the region of (α e < 1) and (β e < 1) indicates that both the extract and the residue have a promoting effect on the fermentation completion time.

図16は、エキスの添加効果であるαEtOH値を横軸にとり、残渣の添加効果であるβEtOH値を縦軸にとり、生薬毎の生成エタノール量への影響を表した結果である。
ここで、生成エタノール量は、横軸(αEtOH)が1を超えたものはエキスでの促進効果があることを示しており、縦軸(βEtOH)が1を超えたものは抽出残渣での促進効果があることを示している。例えば、(1<αEtOH)かつ(1<βEtOH)の領域にプロットされた生薬は、エキスも残渣も生成エタノール量に対して促進効果を発揮していることを示す。
FIG. 16 shows the effect of adding the extract, which is the α EtOH value, on the horizontal axis, and the effect of adding the residue, which is the β EtOH value, on the vertical axis, showing the effect of each herb on the amount of ethanol produced.
Here, the amount of ethanol produced indicates that the extract has a stimulating effect when the horizontal axis (α EtOH ) exceeds 1, and indicates that the extraction residue has a stimulating effect when the vertical axis (β EtOH ) exceeds 1. For example, herbs plotted in the (1 < α EtOH ) and (1 < β EtOH ) regions indicate that both the extract and the residue have a stimulating effect on the amount of ethanol produced.

また、各生薬と図13~図16のグラフ中の番号との対応は表3に示す通りである。 Furthermore, the correspondence between each crude drug and the numbers in the graphs of FIGS. 13 to 16 is as shown in Table 3.

図13~図16に示すように、エタノール発酵に対する促進と阻害は、生薬の種類で異なることはもちろん、エキスと抽出残渣によっても効果は様々であった。 As shown in FIGS. 13 to 16, the promotion and inhibition of ethanol fermentation varied depending on the type of crude drug, as well as the extract and extraction residue.

図13に示すように、発酵遅延時間については、マオウ生薬は、エキスでは、促進効果を示し、抽出残渣では、粉末ろ紙を添加したコントロールと同等であった。また、多くの生薬の抽出残渣が阻害傾向を示した。しかし、全発酵過程に対しては発酵速度が大きく支配し発酵速度が促進されれば相殺されることになる。 As shown in FIG. 13, regarding the fermentation delay time, the ephedra herbal medicine showed a promoting effect in the extract, and in the extraction residue, it was equivalent to the control to which powdered filter paper was added. In addition, the extraction residues of many herbal medicines showed inhibition tendencies. However, the overall fermentation process is dominated by the fermentation rate, which will be offset if the fermentation rate is accelerated.

図14に示すように、発酵速度については、マオウ生薬は、エキスおよび抽出残渣ともに促進効果を示した。 As shown in FIG. 14, regarding the fermentation rate, the ephedra herbal medicine showed a promoting effect on both the extract and the extraction residue.

図15に示す発酵終了時間は、発酵遅延時間と発酵速度の総合結果とみなせる。マオウ生薬は、エキスおよび抽出残渣ともに発酵促進効果を示しており、発酵終了時間が約3/4に短縮した。なお、マオウ生薬の抽出残渣の結果は、セルロース粉末添加と比較したものである。固体成分なしの場合(無添加)と比較すると、発酵終了時間は、約1/2と大幅に短縮した。 The fermentation completion time shown in FIG. 15 can be considered as a comprehensive result of fermentation delay time and fermentation rate. Both the extract and the extraction residue of the ephedra herbal medicine showed a fermentation promoting effect, and the fermentation completion time was shortened to about 3/4. Note that the results for the extraction residue of ephedra herbal medicine are compared with those obtained by adding cellulose powder. Compared to the case without solid components (no addition), the fermentation completion time was significantly shortened to about 1/2.

図16に示すように、生成エタノール量におけるエキスの添加効果を表すαEtOHおよび生成エタノール量における抽出残渣の添加効果を表すβEtOHは、いずれの生薬でも約1であり、生薬によらず、エタノール生成への影響は小さかった。マオウ生薬は、(αEtOH ,βEtOH )=(1,0.8)で、それぞれのコントロールと同等であり、発酵阻害は見られなかった。 As shown in Figure 16, α EtOH, which represents the effect of addition of extract on the amount of ethanol produced, and β EtOH , which represents the effect of addition of extraction residue on the amount of ethanol produced, are approximately 1 for all crude drugs, and regardless of the crude drug, ethanol The effect on production was small. Ephedra herbal medicine had (α EtOH , β EtOH ) = (1, 0.8), which was equivalent to each control, and no fermentation inhibition was observed.

[実験例6]
マオウ5g、キョウニン5g、ケイヒ4g、カンゾウ1.5g(いずれも栃本天海堂製)計15.5gをイオン交換水600mLで30分間煎じた。その後、30メッシュの金網で溶液と残渣を分離し、溶液を15,000rpmで5分間遠心分離し、さらに上清を0.45μmのメンブレンフィルターで濾過し、麻黄湯のエキスを得た。麻黄湯のエキスを用いて、同様にエタノール発酵に対する効果を評価したところ、無添加のコントロールと比較して、1.4倍の発酵速度であった。
[Experiment example 6]
A total of 15.5 g of 5 g of ephedra, 5 g of Japanese radish, 4 g of cinnamon bark, and 1.5 g of licorice (all manufactured by Tochimoto Tenkaido) were decocted in 600 mL of ion-exchanged water for 30 minutes. Thereafter, the solution and residue were separated using a 30-mesh wire mesh, the solution was centrifuged at 15,000 rpm for 5 minutes, and the supernatant was further filtered through a 0.45 μm membrane filter to obtain an extract of maoto. When the effect on ethanol fermentation was similarly evaluated using Maoto extract, the fermentation rate was 1.4 times that of the additive-free control.

[実験例7]
廃糖蜜濃度350g/L、ペプトン20g/L、酵母エキス8g/L、初期酵母濃度2.0×108cell/L、マオウ生薬抽出残渣7g/Lを用いて、エタノール発酵試験用のサンプルを調整し、35℃で反応させた。マオウ生薬抽出残渣は、実験例5の(5-1)で調製したものを用いた。
実験例2と同様にして、エタノール発酵を評価した。結果を図17に示す。
図17に示すように、350g/Lという高濃度の廃糖蜜でもエタノールの発酵が可能であった。なお、廃糖蜜中には、発酵阻害物質であるアルデヒド類が含まれているため、高濃度での発酵が困難であり、また、高い糖濃度では基質阻害が発生するが、マオウ添加により高濃度での廃糖蜜でもエタノール発酵が可能で、いずれの発酵阻害も克服できた。
[Experiment Example 7]
Samples for ethanol fermentation test were prepared using blackstrap molasses concentration 350 g/L, peptone 20 g/L, yeast extract 8 g/L, initial yeast concentration 2.0 x 10 8 cells/L, and ephedra crude drug extraction residue 7 g/L. and reacted at 35°C. The ephedra crude drug extraction residue prepared in Experimental Example 5 (5-1) was used.
Ethanol fermentation was evaluated in the same manner as in Experimental Example 2. The results are shown in FIG.
As shown in FIG. 17, ethanol fermentation was possible even with a high concentration of blackstrap molasses of 350 g/L. In addition, blackstrap molasses contains aldehydes, which are fermentation inhibitors, so fermentation is difficult at high concentrations, and substrate inhibition occurs at high sugar concentrations, but the addition of ephedra can increase concentrations. Ethanol fermentation was possible even with blackstrap molasses, and any inhibition of fermentation could be overcome.

[実験例8]
本発明の発酵促進剤として、マオウ生薬から抽出したマオウエキス(マオウ抽出物)を用いて、乳酸発酵を評価した。明治ブルガリアヨーグルト(登録商標)(明治乳業株式会社製)40gと、明治おいしい牛乳(登録商標)(明治乳業株式会社製)400gと、マオウエキス60g(最終エキス濃度5g/L)とを混合し、40℃で8時間反応させた。
また、マオウエキスに代えて、マオウ生薬抽出残渣5gおよび水60gを混合して同様に反応させた。
なお、明治ブルガリアヨーグルトには、乳酸菌として、ラクトバチルス・ブルガリカス(Lactobacillus bulgaricus)とストレプトコッカス・サーモフィルス(Streptococcus thermophilus)とが含まれる。マオウエキスは、実験例1の(1-1)で調製したマオウエキスを用いた。マオウ生薬抽出残渣は、実験例5の(5-1)で調製したものを用いた。
また、マオウエキスに代えて、水60gを混合して同様に反応させたものをコントロール(無添加)とした。
乳酸発酵は、アルカリ滴定による生成有機酸量で追跡した。図18に、発酵時間に対する生成有機酸量をプロットした結果を示す。図18に示すように、乳酸発酵に対してもマオウエキスおよびマオウ抽出残渣ともに添加効果が見られ、有機酸生成量が1.2~1.3倍に増加した。
[Experiment example 8]
Lactic acid fermentation was evaluated using Ephedra extract extracted from Ephedra herbal medicine as a fermentation promoter of the present invention. Mix 40 g of Meiji Bulgaria Yogurt (registered trademark) (manufactured by Meiji Dairies Co., Ltd.), 400 g of Meiji Delicious Milk (registered trademark) (manufactured by Meiji Dairies Co., Ltd.), and 60 g of ephedra extract (final extract concentration 5 g/L), The reaction was carried out at ℃ for 8 hours.
Furthermore, instead of the ephedra extract, 5 g of the ephedra crude drug extraction residue and 60 g of water were mixed and reacted in the same manner.
Note that Meiji Bulgaria yogurt contains Lactobacillus bulgaricus and Streptococcus thermophilus as lactic acid bacteria. As the ephedra extract, the ephedra extract prepared in (1-1) of Experimental Example 1 was used. The ephedra crude drug extraction residue prepared in Experimental Example 5 (5-1) was used.
In addition, a control (no addition) was prepared by mixing 60 g of water in place of the ephedra extract and reacting in the same manner.
Lactic acid fermentation was monitored by the amount of organic acid produced by alkaline titration. FIG. 18 shows the results of plotting the amount of organic acid produced versus fermentation time. As shown in FIG. 18, the addition effect of both ephedra extract and ephedra extraction residue was also seen on lactic acid fermentation, and the amount of organic acid produced increased by 1.2 to 1.3 times.

本発明の発酵物の製造方法は、エタノールや乳酸発酵物を短時間で製造することができ、有用である。また、新たな発酵促進剤は、アルコール発酵を促進させるだけでなく、乳酸発酵にも適用できるとともに、従来、廃棄されていた生薬残渣や漢方薬残渣の有効利用することができる。
本発明のエタノールの製造方法は、マオウ由来組成物を混合することで、同時糖化発酵における発酵時間を短縮することができ、有益な方法である。また、新たなアルコール発酵促進剤は、アルコール発酵を促進させるだけでなく、従来、廃棄されていた生薬残渣や漢方薬残渣の有効利用することができる。
The method for producing a fermented product of the present invention is useful because it can produce ethanol or a lactic acid fermented product in a short time. In addition, the new fermentation accelerator not only promotes alcoholic fermentation, but can also be applied to lactic acid fermentation, and enables the effective use of crude drug residues and Chinese herbal medicine residues that were conventionally discarded.
The method for producing ethanol of the present invention is an advantageous method because the fermentation time in simultaneous saccharification and fermentation can be shortened by mixing the ephedra-derived composition. In addition, the new alcohol fermentation accelerator not only promotes alcohol fermentation, but also makes it possible to effectively utilize crude drug residues and herbal medicine residues that were conventionally discarded.

Claims (10)

オウ由来組成物の存在下で、酵母により糖類をアルコール発酵させてエタノールを生成するエタノール製造工程を有するエタノールの製造方法であり、
前記マオウ由来組成物が、マオウ生薬含有物の抽出残渣である、エタノールの製造方法
An ethanol production method comprising an ethanol production step of producing ethanol by alcoholic fermentation of sugars with yeast in the presence of an ephedra- derived composition ,
A method for producing ethanol, wherein the ephedra-derived composition is an extraction residue of a substance containing an ephedra crude drug .
前記糖類が、セルロース系バイオマスを糖化したものである請求項に記載のエタノールの製造方法。 The method for producing ethanol according to claim 1 , wherein the saccharide is obtained by saccharifying cellulosic biomass. 前記エタノール製造工程が、前記セルロース系バイオマスを糖化酵素により糖化する糖化処理と、前記糖化処理により得られた糖類を前記酵母によりアルコール発酵させてエタノールを生成する発酵処理とを行う糖化発酵工程である請求項に記載のエタノールの製造方法。 3. The method for producing ethanol according to claim 2, wherein the ethanol production process is a saccharification and fermentation process that includes a saccharification treatment of saccharifying the cellulosic biomass with a saccharification enzyme and a fermentation treatment of alcoholically fermenting the sugars obtained by the saccharification treatment with the yeast to produce ethanol. 前記糖化発酵工程において、前記セルロース系バイオマスと前記糖化酵素と前記酵母と前記マオウ由来組成物とを含む原料糖化発酵液を調製した後、前記原料糖化発酵液の液温を前記酵母の至適温度よりも高い温度に保って、前記糖化処理と前記発酵処理とを行う請求項に記載のエタノールの製造方法。 4. The method for producing ethanol according to claim 3, wherein in the saccharification and fermentation step , a raw material saccharification and fermentation liquid containing the cellulosic biomass, the saccharification enzyme, the yeast, and the ephedra-derived composition is prepared, and then the saccharification treatment and the fermentation treatment are carried out while maintaining a liquid temperature of the raw material saccharification and fermentation liquid at a temperature higher than an optimal temperature for the yeast. 前記糖化発酵工程において、前記セルロース系バイオマスと前記糖化酵素と前記酵母と前記マオウ由来組成物とを含む原料糖化発酵液を調製した後、前記原料糖化発酵液の液温を、前記酵母の至適温度より+1℃以上であり、かつ、前記酵母の至適温度より+5℃以下である温度として、前記糖化処理と前記発酵処理とを行う請求項3又は4に記載のエタノールの製造方法。 In the saccharification and fermentation step, after preparing a raw material saccharification and fermentation liquid containing the cellulosic biomass, the saccharification enzyme, the yeast, and the ephedra-derived composition, the temperature of the raw material saccharification and fermentation liquid is adjusted to the optimal temperature for the yeast. The method for producing ethanol according to claim 3 or 4, wherein the saccharification treatment and the fermentation treatment are performed at a temperature that is +1°C or higher than the yeast temperature and +5°C or lower than the optimum temperature for the yeast. 前記糖化発酵工程において、前記セルロース系バイオマスと前記糖化酵素と前記酵母と前記マオウ由来組成物とを含む原料糖化発酵液の容積(L)に対する前記マオウ由来組成物の量(g)が0.5g/L以上となるように前記原料糖化発酵液を調製し反応させる請求項3~5のいずれかに記載のエタノールの製造方法。 In the saccharification and fermentation step, the amount (g) of the ephedra-derived composition relative to the volume (L) of the raw material saccharification and fermentation liquid containing the cellulosic biomass, the saccharifying enzyme, the yeast, and the ephedra-derived composition is 0.5 g. The method for producing ethanol according to any one of claims 3 to 5, wherein the raw material saccharification and fermentation liquid is prepared and reacted so that the amount of saccharification and fermentation is equal to or higher than /L. 前記エタノール製造工程の前に、前記セルロース系バイオマスを糖化酵素により糖類に糖化する糖化工程を有する請求項に記載のエタノールの製造方法。 3. The method for producing ethanol according to claim 2 , further comprising a saccharification step of saccharifying the cellulosic biomass into saccharides using a saccharifying enzyme before the ethanol production step. 前記セルロース系バイオマスが、リグニンを除去するための前処理が施されたものである請求項2~7のいずれかに記載のエタノールの製造方法。 The method for producing ethanol according to any one of claims 2 to 7 , wherein the cellulosic biomass is pretreated to remove lignin. オウ由来組成物の存在下で、乳酸菌により糖類を乳酸発酵させて乳酸発酵物を生成する乳酸発酵物製造工程を有する乳酸発酵物の製造方法であり、
前記マオウ由来組成物が、マオウ生薬含有物の抽出残渣である、乳酸発酵物の製造方法
The method for producing a lactic acid fermentation product includes a lactic acid fermentation step of producing a lactic acid fermentation product by lactic acid fermentation of sugars with lactic acid bacteria in the presence of a composition derived from Ephedra ,
The method for producing a lactic acid fermentation product, wherein the composition derived from Ephedra is an extraction residue of Ephedra herbal medicine-containing material .
マオウ生薬含有物の抽出残渣を含む発酵促進剤であり、
エタノールまたは乳酸発酵物の製造のための、発酵促進剤
It is a fermentation accelerator containing the extraction residue of ephedra herbal medicine .
Fermentation accelerator for the production of ethanol or lactic acid ferments .
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SURESH, K. et al.,Production of phenylacetylcarbinol in a stand still condition using two phase system by applying yeast cells capable of fermenting dried ephedra extract and molass as biocatalysts,Recent research in science and technology,1(2),2009年,pp.58-62

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