JPH01312997A - Combination method for producing selected monosaccharide from corn grain coat by hydrolysis - Google Patents

Combination method for producing selected monosaccharide from corn grain coat by hydrolysis

Info

Publication number
JPH01312997A
JPH01312997A JP63139604A JP13960488A JPH01312997A JP H01312997 A JPH01312997 A JP H01312997A JP 63139604 A JP63139604 A JP 63139604A JP 13960488 A JP13960488 A JP 13960488A JP H01312997 A JPH01312997 A JP H01312997A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
acid
hydrolyzate
glucose
hydrolysis
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP63139604A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
J Arena Braze
ブレイズ ジェイ.アレナ
Paul Allenza
ポール アレンザ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honeywell UOP LLC
Original Assignee
UOP LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by UOP LLC filed Critical UOP LLC
Priority to JP63139604A priority Critical patent/JPH01312997A/en
Publication of JPH01312997A publication Critical patent/JPH01312997A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Cereal-Derived Products (AREA)
  • Jellies, Jams, And Syrups (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

PURPOSE: To readily produce the subject monosaccharide in a large amount without requiring pretreatment of delignification by allowing a cellulolytic enzyme to act on one part or more of an acid hydrolyzate obtained by hydrolyzing corn kernel hulls by a strong acid.
CONSTITUTION: An acid hydrolyzate consisting of a liquid part comprising monosaccharides containing D-glucose, D-xylose and L-arabinose, and a solid part is obtained by hydrolyzing corn kernel hulls by a strong acid such as H2SO4 of 0.5-15 wt.% acid concentration at 80-110°C. The solid part is separated, and reacted by adding a cellulase thereto in pH3-6 at 25-55°C to provide the hydrolyzate consisting essentially of D-glucose. If necessary, the corn kernel hulls is hydrolyzed by a cellulolytic enzyme after mixing and treating the corn kernel hulls with a strong base solution such as NaOH of 0.5-5 wt.%. Further, one or more parts of the obtained hydrolyzate are hydrolyzed by a strong acid, and the monosaccharides are recovered from the hydrolyzate.
COPYRIGHT: (C)1989,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の背景] 単糖類は一般に商業的に広い用途を有し、特にグルコー
スには様々な用途が見出されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION BACKGROUND OF THE INVENTION Monosaccharides in general have a wide range of commercial uses, and glucose in particular has found a variety of uses.

グルコースはエタノール製造用の発酵媒体の主基質とし
て使用されるほか、甘味料として広く使用されるフラグ
1〜−スにも異性化され、グルコース自体も甘みは砂糖
の374程度ではあるが、甘味料として特に糖菓製品で
使用されている。
In addition to being used as the main substrate for the fermentation medium for ethanol production, glucose is also isomerized to flag-1--s, which are widely used as sweeteners. It is especially used in confectionery products.

グルコースの主たる源泉は、セロビオースの多糖類であ
るセルロースであって、セロビオースはβ−D−グルコ
ースが(1→4)結合した二糖類である0合衆国ではと
うもろこしの穂の軸が廃棄物として多量に得られるので
、とうもろこしの穂軸はセルロースの主たる供給源であ
る。しかし、穂軸の利用はこれにリグニンが含まれるた
めに、必ずしも有利ではない。穂軸はリグノセルロース
の一種で、そこではセルロースが無定形リグニンとヘミ
セルロースのマトリックスに包まれている。リグニノセ
ルロースの予備処理は、リグニンマトリックスを破壊し
てセルロースを加水分解しやすくする上で必要であり、
プロセスも全体としてリグニノセルロースからリグニン
を取り除く方向に向いている。脱リグニンの予備処理の
不利は、リグニンの価値が比較的低いことと、脱リグニ
ン工程からもたらされる化学的廃物を廃棄しなければな
らないことで助長される。
The main source of glucose is cellulose, a polysaccharide of cellobiose, which is a disaccharide in which β-D-glucose is linked (1→4).In the United States, corn cobs are produced in large quantities as waste. Corn cobs are a major source of cellulose because of its availability. However, the use of cob is not always advantageous because it contains lignin. Cobs are a type of lignocellulose, in which cellulose is enclosed in a matrix of amorphous lignin and hemicellulose. Pretreatment of lignocellulose is necessary to break down the lignin matrix and facilitate the hydrolysis of cellulose.
The process as a whole is also geared towards removing lignin from lignocellulose. The disadvantages of delignification pretreatment are exacerbated by the relatively low value of lignin and the need to dispose of the chemical waste products resulting from the delignification process.

グルコース製造の背景では、より有効でより安価な脱リ
グニン法を開発するか、あるいは本質的にリグニンを含
まないセルロース源を見つけることが極めて有益である
。そのようなセルロース源は多量に入手できることが望
ましく、マタセルロース製造に伴う副生成物になんらか
の商業的価値があれば、そのセルロース源は廃棄物処理
問題を殆ど伴わずに有効に使用することができる。我々
はとうもろこし粒の粉砕工程での廃物であるとうもろこ
しの外皮に、そのセルロース源を見出した。とうもろこ
し粒の外皮はリグニンを全く、あるいは殆ど含んでいな
い。
In the context of glucose production, it would be extremely beneficial to develop more effective and cheaper delignification methods or to find essentially lignin-free sources of cellulose. It is desirable that such a cellulose source be available in large quantities, and if the by-products associated with matacellulose production have some commercial value, the cellulose source can be used effectively with few waste disposal problems. . We found the source of cellulose in corn husk, a waste product from the corn grinding process. The husk of a corn kernel contains little or no lignin.

従って、とうもろこし粒の外皮は脱リグニンの予備処理
なしに加水分解することができ、これによって主として
D−グルコース、D−キシロース及びL−アラビノース
を含む混合物を得ることができる。D−キシロースとL
−アラビノースはペントースである単糖類であるが、こ
れらはそれぞれある種の微生物の培養ないしは発酵媒体
の成分としての用途を有しており、0−キシロースはま
た染色及び揉しにも使用されるので、加水分解から得ら
れる全ての単糖類は、商業的な用途を有し、経済的に有
利な条件を備えている。
Therefore, the husk of corn grains can be hydrolyzed without delignification pretreatment, thereby obtaining a mixture containing primarily D-glucose, D-xylose and L-arabinose. D-xylose and L
- Arabinose is a monosaccharide that is a pentose, each of which has uses as a component of certain microbial culture or fermentation media, and O-xylose is also used for staining and rolling. , all monosaccharides obtained from hydrolysis have commercial uses and are equipped with economically advantageous conditions.

加水分解剤でセルロースを人手するのに脱リグニンの予
備処理を必要としないセルロース源が豊富であることか
らもたらされる利益を認識することで、とうもろこし粒
の外皮を単糖類の混合物に加水分解するテーマに幾つか
の変形が見出された。その一つは酸加水分解を昇温下で
行い、次いで酵素で加水分解することにより、グルコー
スと全単糖類を最大の収率で得るものである。第2の変
形は低温で酸加水分解を行って、主としてヘミセルロー
ルからの単糖類を含む溶液を得、次いで酵素による加水
分解でセルロースをグルコースに分解するものである。
The theme of hydrolyzing the husk of corn kernels into a mixture of monosaccharides by recognizing the benefits derived from a rich source of cellulose that does not require delignification pretreatment to manually manipulate cellulose with hydrolyzing agents. Several variations were found. One is acid hydrolysis at elevated temperatures followed by enzymatic hydrolysis to obtain maximum yields of glucose and total monosaccharides. A second variant is to perform acid hydrolysis at low temperatures to obtain a solution containing primarily monosaccharides from hemicellulose, followed by enzymatic hydrolysis to break down the cellulose to glucose.

第3の変形は中程度の塩基で予備処理した後、酵素でセ
ルロースを加水分解して、単糖類が事実上グルコースだ
けの溶液を取得し、その後酸処理によってヘミセルロー
ス成分を加水分解するものである。各々の変形は市場及
び処理者の要請に応じてその使用を推奨し、テーマを特
に調和の取れたものとする利点がある。各変形はまた、
とうもろこし粒の外皮を原料として使用する方法の開発
途上に発見されたユニークな特色を持っている。
A third variant is to hydrolyze the cellulose with enzymes after pretreatment with a moderate base to obtain a solution in which the monosaccharides are virtually exclusively glucose, followed by hydrolysis of the hemicellulose component by acid treatment. . Each variant has the advantage of making the theme particularly harmonious, recommending its use according to market and processor requirements. Each variant also
It has unique characteristics that were discovered during the development of a method to use the husks of corn kernels as a raw material.

[発明の概要] 本発明の目的は、脱リグニンの予備処理をなんら必要と
せず、しかも容易に多電に得られる物質から、D−グル
コース、D−キシロース及びL−アラビノースを製造す
る方法を開発することにある。その一つの態様は、昇温
下でとうもろこし粒の外皮を酸で加水分解し、その加水
分解物を次いで酵素で加水分解するものである。さらに
特定な態様では、酸加水分解を約85〜約110℃の温
度で行う。他の態様では、とうもろこし粒の外皮を約7
5℃より低い温度で酸で加水分解して、別に回収できる
ペントースの混合物を得、次に酵素で加水分解して未加
水分解のセルロースからグルコースを得るものである。
[Summary of the invention] The purpose of the present invention is to develop a method for producing D-glucose, D-xylose, and L-arabinose from substances that do not require any pretreatment for delignification and can be easily obtained in a multi-electrode manner. It's about doing. One embodiment involves hydrolyzing the outer husks of corn grains with acid at elevated temperatures, and then hydrolyzing the hydrolyzate with enzymes. In a more particular embodiment, acid hydrolysis is conducted at a temperature of about 85 to about 110<0>C. In other embodiments, the husks of corn kernels are
Hydrolysis with acid at temperatures below 5° C. yields a mixture of pentoses that can be recovered separately, followed by hydrolysis with enzymes to yield glucose from the unhydrolyzed cellulose.

さらに別の態様では、とうもろこし粒の外皮を中程度の
塩基で予備処理し、次いで酵素による加水分解を施して
、実質的に独占的単糖類としてグルコースを得、次にヘ
ミセルロースと未反応のセルロース成分の酸加水分解を
行うものである。
In yet another embodiment, corn grain husks are pretreated with a moderate base and then subjected to enzymatic hydrolysis to yield glucose substantially exclusively as the monosaccharide, followed by hemicellulose and unreacted cellulose components. It performs acid hydrolysis of

[発明の詳細な 説明は幾つかの発見に基づいてなされたものである。と
うもろこし粒の湿式粉砕工業からの基本的発見の一つは
、とうもろこし粒の外皮が殆どリグニンを含んでいない
ことである。典型的な分析結果によれば、とうもろこし
粒外皮は約20%の澱粉と、約30%のセルロースと、
約30%のヘミセルロースと、約10%の蛋白質を含有
し、リグニン含量は5%以下である。従って、とうもろ
こし粒外皮は、セルロース及びヘミセルロース成分を加
水分解するために、脱リグニンを必要としない点で、典
型的なリグノセルロース類と異なる挙動をする。第2の
発見は、とうもろこし粒外皮の酸加水分解に於いて、グ
ルコースの収量が温度に依存するが、D−キシロース及
びし−アラビノースのペントースの収量は。
[The detailed description of the invention is based on several discoveries. One of the fundamental discoveries from the corn kernel wet milling industry is that the outer husk of corn kernels contains little lignin. Typical analysis shows that the husk of a corn kernel is about 20% starch, about 30% cellulose, and
It contains about 30% hemicellulose, about 10% protein, and has a lignin content of less than 5%. Thus, corn grain hulls behave differently than typical lignocelluloses in that they do not require delignification to hydrolyze cellulose and hemicellulose components. The second discovery is that in acid hydrolysis of corn kernel husks, the yield of glucose is temperature dependent, but the yield of pentoses of D-xylose and di-arabinose is.

余り変化しないことである。このことは従来認識されて
いなかった水解物の量の調節を可能にする。比較的温和
な塩基による予備処理は、とうもろこし粒外皮のセルロ
ールの結晶性を、酵素による加水分解を受けやすくする
程度に分裂させることも発見された。こうした発見を組
合せることにより、ここに記載する幾つかの加水分解方
法が提供される。
It doesn't change much. This allows a hitherto unrecognized control of the amount of hydrolyzate. It has also been discovered that pretreatment with a relatively mild base disrupts the crystallinity of the cellulose in the corn kernel husk to an extent that makes it susceptible to enzymatic hydrolysis. The combination of these discoveries provides several hydrolysis methods described herein.

本発明の注目すべき特色の一つは、その融通性にあって
1本発明の各方法はその実施者が市場の現状を考慮でき
る選択の自由度を有している1本発明の他の注目すべき
特色は、前記選択の如何によって、単純な濾過以外に特
別な分離工程を必要としてないでも、単糖類の加水分解
生成物をヘキソース流とペントース流に分離できること
である。
One of the notable features of the invention is its flexibility, in that each method of the invention has a degree of freedom of choice that allows its practitioner to take into account market conditions; A notable feature is that, depending on the selection, the monosaccharide hydrolysis products can be separated into hexose and pentose streams without the need for any special separation steps other than simple filtration.

本発明の第1の方法は第1図に示される。この方法では
とうもろこし粒外皮は約80〜約110℃の範囲の温度
で、強酸で連続的に加水分解され、次いで酸水解物はセ
ルローズ分解酵素で加水分解され、酵素による水解物が
回収される。
A first method of the invention is illustrated in FIG. In this process, corn kernel hulls are continuously hydrolyzed with strong acids at temperatures ranging from about 80 to about 110°C, the acid hydrolyzate is then hydrolyzed with cellulose-degrading enzymes, and the enzymatic hydrolyzate is recovered.

第1工程の酸加水分解で使用できる強酸には。Strong acids that can be used in the first step of acid hydrolysis include:

硫酸、塩酸、燐酸、弗化水素酸、トリフルオロ酢酸、ト
リクロロ酢酸等が包含される。使用する強酸の個々の特
性は、その酸が反応条件下で酸化性の酸でない限り、重
要ではない。典型的な酸濃度は約0.5〜約15重量%
の範囲で、さらに典型的には3〜IO重量%の範囲にあ
る。
Sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, hydrofluoric acid, trifluoroacetic acid, trichloroacetic acid and the like are included. The particular characteristics of the strong acid used are not important unless the acid is an oxidizing acid under the reaction conditions. Typical acid concentrations are about 0.5 to about 15% by weight
, more typically in the range of 3 to IO weight percent.

強酸での加水分解は約80〜約110℃の範囲で行われ
る。最高温度は約110℃を越えると、水解物が目立っ
て劣化することから規制される。
Hydrolysis with strong acids is carried out at temperatures ranging from about 80°C to about 110°C. The maximum temperature is regulated because if it exceeds about 110°C, the hydrolyzate will noticeably deteriorate.

最低温度はグルコース収量が温度依存性であり、低温に
過ぎると、最大のゲルコール生成を達成する上で異常に
長い反応時間が必要になることから規制される。約95
〜約105℃の温度範囲が最適である。
The minimum temperature is regulated because glucose yield is temperature dependent and too low a temperature requires an unusually long reaction time to achieve maximum gelcol production. Approximately 95
A temperature range of ˜105° C. is optimal.

酸加水分解からの反応生成物の少なくとも一部は、次い
でセルロース分解酵素で処理され。
At least a portion of the reaction product from acid hydrolysis is then treated with a cellulolytic enzyme.

未反応のセルロースは完全に加水分解される。Unreacted cellulose is completely hydrolyzed.

酵素セスラーゼは約25〜約55℃、好ましくは約35
〜50℃の間で通常使用される。一般に混合物は緩衝剤
にてρ0約3〜約6に、より一般的には4.0〜約5.
0に維持される。酵素加水分解が完了すると、得られた
水解物は回収されてH’ta者の要求に応じて処理され
る。すなわち、グルコースはペントースから分離するこ
とができ、他の成分から、あるいは恐らくは全水解物か
ら分離された単糖類は、さらなる処理を行わずに利用す
ることができる。
The enzyme sessurase is heated at a temperature of about 25 to about 55°C, preferably about 35°C.
It is usually used between ~50°C. Generally, the mixture is buffered to a ρ0 of about 3 to about 6, more typically 4.0 to about 5.
Maintained at 0. Once the enzymatic hydrolysis is complete, the resulting hydrolyzate is collected and processed according to the requirements of the H'ta. That is, glucose can be separated from pentoses and the monosaccharides separated from other components or perhaps from the total hydrolyzate can be utilized without further processing.

第1図に示すように、酸加水分解からの反応生成物は液
体部分と固体部分とに分けることができる。分離は膜分
離又は単純な濾過のような通常の手段で行える。濾過分
離が好ましく、これを実施する場合は、フィルターケー
キを次に使用するまで、乾燥させないことが重要である
As shown in Figure 1, the reaction products from acid hydrolysis can be separated into a liquid part and a solid part. Separation can be accomplished by conventional means such as membrane separation or simple filtration. Filtration separation is preferred and if this is carried out it is important that the filter cake is not allowed to dry until its next use.

液体部分の単糖類は主として、D−グルコース、D−キ
シロース及びL−アラビノースであり、この液体部分は
、これを別に処理して一つ若しくはそれ以上の単糖類成
分に単離、精製することができる。一方、固体部分は酵
素による加水分解に供される。このから水解物が回収さ
れ、これには主としてD−グルコースが含まれる。
The monosaccharides in the liquid portion are primarily D-glucose, D-xylose and L-arabinose, and this liquid portion can be separately processed to isolate and purify it into one or more monosaccharide components. can. On the other hand, the solid portion is subjected to enzymatic hydrolysis. A hydrolyzate is recovered from this, which mainly contains D-glucose.

上記した固体分離工程は、グルコース収量を最大にする
場合に好ましい、すなわち1強酸による加水分解後、液
体と固体を分離しない場合より、分離した場合の方が全
グルコース収量が増大する。また、この分離は事実上D
−グルコースのみを含有する酵素水解物を、単一の可溶
性単糖類として産出するので、精製を容易にするもので
ある。
The solid separation step described above is preferred for maximizing glucose yield, i.e. after hydrolysis with one strong acid, the total glucose yield is higher when liquid and solid are separated than when they are not separated. Also, this separation is effectively D
- Enzyme hydrolyzate containing only glucose is produced as a single soluble monosaccharide, facilitating purification.

第2図にフローを示す本発明の第2の方法は、酸加水分
解を約80℃より低温度で行う点を除いて、酸と酵素に
よる加水分解が連続する方法と同様である。比較的低温
度でとうもろこし粒外皮を酸加水分解すると、ペントー
スに富んだ混合物が産出され、従って、高温では得られ
ない選択性を得ることができる。上に述べた通り、第2
の方法では酸加水分解が約80℃より低温度で、好まし
くは約35〜約70℃、さらに好ましくは約40〜約6
0℃の範囲で行われる。使用できる酸とその濃度は前記
したところと同じである。
The second method of the invention, the flow of which is shown in FIG. 2, is similar to the sequential acid and enzymatic hydrolysis method, except that the acid hydrolysis is performed at a temperature below about 80°C. Acid hydrolysis of corn kernel husks at relatively low temperatures produces a pentose-rich mixture, thus providing selectivity not available at higher temperatures. As mentioned above, the second
In the method, the acid hydrolysis is carried out at a temperature lower than about 80°C, preferably from about 35 to about 70°C, more preferably from about 40 to about 6°C.
It is carried out in the range of 0°C. The acids and their concentrations that can be used are the same as described above.

また、酸水解物をセルロース分解酵素で処理することも
前と同様である。
In addition, treating the acid hydrolyzate with a cellulolytic enzyme is also the same as before.

第2図に示すように、酸水解物は液体部分と固体部分と
に分離することができる。既述したように、この分離は
濾過又は膜分離のような通常の手段で行うことができる
が、単純濾過が好ましい。液体部分は主にD−キシロー
ス及びL−アラビノースである単糖類を主成分とし、若
干の可溶性多糖類を含有する。固体部分は再度懸濁され
、セルロース分解酵素による加水分解に供される。得ら
れた水解物は単独単糖類としてD−グルコース主として
含有する。
As shown in Figure 2, the acid hydrolyzate can be separated into a liquid part and a solid part. As already mentioned, this separation can be carried out by conventional means such as filtration or membrane separation, but simple filtration is preferred. The liquid portion is mainly composed of monosaccharides, D-xylose and L-arabinose, and contains some soluble polysaccharides. The solid portion is resuspended and subjected to hydrolysis by cellulolytic enzymes. The obtained hydrolyzate mainly contains D-glucose as a single monosaccharide.

この固体分離は二つの生成物流を与える。酸水解物の分
離から得られる液体部分は、主としてペントースと若干
の可溶性多糖類を含有し、一方、酵素水解物は単MII
Rとして主としてグルコースを含有する。従って、これ
は一方ではペントース間の手軽な分離を可能にし、他方
でD−グルコースを産出できる利点がある。しかし、固
体分離工程を実施した場合には、恐らくは分離された水
解物流の液体部分に若干の多糖類が溶解するため、全グ
ルコース収量が減少することを理解する必要がある。
This solids separation provides two product streams. The liquid part obtained from the separation of the acid hydrolyzate mainly contains pentoses and some soluble polysaccharides, whereas the enzymatic hydrolyzate contains mono-MII
R mainly contains glucose. This therefore has the advantage, on the one hand, of allowing a facile separation between pentoses and, on the other hand, of yielding D-glucose. However, it must be understood that if a solid separation step is carried out, the total glucose yield will be reduced, possibly due to some polysaccharides being dissolved in the liquid part of the separated hydrolyzate stream.

第3図に示される他の方法では、とうもろこし粒外皮は
強塩基の希FJ溶液と約10〜約40℃の温度で混合さ
れ、次いでまずセルロース分解酵素で加水分解され、し
かる後1強酸で加水分解されて水解物が回収される。塩
基による予備処理の目的は、セルロースの結晶性を減少
させて酵素で加水分解しやすくすることにある。
In another method, shown in Figure 3, corn kernel husks are mixed with a dilute FJ solution of a strong base at a temperature of about 10 to about 40°C, then first hydrolyzed with cellulolytic enzymes and then hydrated with a strong acid. It is decomposed and the hydrolyzate is recovered. The purpose of pretreatment with a base is to reduce the crystallinity of cellulose and make it easier to hydrolyze with enzymes.

この塩基による予備処理は、リグノセルロース物質に対
する同様な処理に比較して並外れて温和である。塩基の
個々の特性は重要ではなく。
This base pretreatment is exceptionally mild compared to similar treatments for lignocellulosic materials. The individual properties of the bases are not important.

アルカリ金属の水酸化物及び炭酸塩が好適に使用される
。水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム
、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム及びこ
れらの混合物は、約0.5〜約5%1通常は約0.5〜
約3%の濃度で使用して適用な塩基の例である。塩基に
よる予備処理は約10〜約40℃で、通常は約15〜約
30℃の間の温度で、前記した目的が達成されるに充分
な時間待われる。塩基による予備処理時間は、とうもろ
こし粒外皮と塩基との接触効率、温度、塩基の濃度等に
よって変化するが、典型的には約15〜約180分の範
囲にある。
Alkali metal hydroxides and carbonates are preferably used. Sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, lithium carbonate, and mixtures thereof are present in an amount of about 0.5 to about 5%1 usually about 0.5 to about 5%.
An example of a suitable base is used at a concentration of about 3%. Pretreatment with the base is carried out at a temperature of about 10 DEG to about 40 DEG C., usually between about 15 DEG and about 30 DEG C., for a period of time sufficient to achieve the stated purpose. The pretreatment time with the base varies depending on the contact efficiency of the corn kernel hull with the base, temperature, base concentration, etc., but is typically in the range of about 15 to about 180 minutes.

塩基で予備処理された物質は、濾過されることなく、前
述した条件下にセルロース分解酵素を使用する加水分解
に供される。酵素水解物は次いで前述したような強酸で
加水分解され、最終生成物流を得る。
The base-pretreated material is subjected to hydrolysis using cellulolytic enzymes under the conditions described above without being filtered. The enzymatic hydrolyzate is then hydrolyzed with strong acids as described above to obtain the final product stream.

第1及び第2の方法と同様、この第3の方法でも酵素水
解物を液体部分と固定部分に分離する工程を備えている
。膜分離乃至は単純濾過等のような分に方法で得られる
液体部分は、事実上単一の単糖類としてD−グルコース
と若干の可溶性多糖類を含有する。従って、この分離工
程を使用すると、比較的純粋なり一グルコース流を得る
ことかで゛きる。
Like the first and second methods, this third method also includes the step of separating the enzyme hydrolyzate into a liquid portion and a fixed portion. The liquid portion obtained by such processes as membrane separation or simple filtration contains essentially D-glucose as the single monosaccharide and some soluble polysaccharides. Therefore, using this separation step it is possible to obtain a relatively pure monoglucose stream.

固体部分は強酸で加水分解され、主としてD−グルコー
ス、D−キシロース及びL−アラビノースを含有する酸
水解物を与える。しかし、分離工程の液体部分に若干の
多糖類が溶解するため、単糖類の全収量は酵素水解物に
分離を施さない場合より少なく、収量を最大にすること
が重要である場合には、この分離は得策でない。
The solid portion is hydrolyzed with strong acid to give an acid hydrolyzate containing primarily D-glucose, D-xylose and L-arabinose. However, because some polysaccharides are dissolved in the liquid part of the separation process, the total yield of monosaccharides is less than if the enzymatic hydrolyzate was not subjected to separation, and this is not recommended if maximizing yield is important. Separation is not a good idea.

下記の実施例は本発明を単に説明するものであり、本発
明を限定するのもではない。
The following examples merely illustrate the invention and do not limit it.

〔実 施 例] 実施例1 大手のコーン粉砕業者から排出物として得られるとうも
ろこし粒外皮15gを、7%硫酸200m1と温度を変
えて5.5〜6.0時間混合した1次いで反応混合物を
冷却して濾過し、フィルターケーキを約100m1の水
で洗浄した。フィルターケーキは出発物質の約25重量
%であった。このフィルターケーキをHPLCにより、
グルコース、キシロース及びアラビノースについて分析
し、表1に示す結果を得た。
[Examples] Example 1 15 g of corn kernel hulls obtained as waste from a major corn grinding company were mixed with 200 ml of 7% sulfuric acid at varying temperatures for 5.5 to 6.0 hours.Then, the reaction mixture was cooled. The filter cake was washed with approximately 100 ml of water. The filter cake was approximately 25% by weight of the starting material. This filter cake was analyzed by HPLC.
Glucose, xylose and arabinose were analyzed and the results shown in Table 1 were obtained.

(以下余白) 表1:酸加水分解での温度の影響 時   間、hr      5.5   6   6
   5.5温   度、’C100857060 水解物 生成水解物重量% クルコース    29,8 24.9 12.3 3
.3キシロース    14,8 13,6 14.4
 8.3アラビノース  10.3 9.0 10.3
 11.6上記の結果はグルコースの生成の程度が温度
依存性であることを示している。70〜100℃の間で
は、キジロール及びアラビノースの量は温度の影響を受
けないようである。60℃及びそれ以下の温度では、キ
シロースの収量が減少する。
(Left below) Table 1: Effect of temperature on acid hydrolysis Time, hr 5.5 6 6
5.5 Temperature, 'C100857060 Hydrolyzate production Hydrolyzate weight % Clucose 29.8 24.9 12.3 3
.. 3 xylose 14,8 13,6 14.4
8.3 Arabinose 10.3 9.0 10.3
11.6 The above results show that the extent of glucose production is temperature dependent. Between 70 and 100<0>C, the amount of pheasant and arabinose appears to be unaffected by temperature. At temperatures of 60° C. and below, the yield of xylose decreases.

実施例2 とうもろこし粒外皮を7%の硫酸100℃で5.5時間
加水分解した。実験Aでは酸水解物を濾過し、フィルタ
ーケーキを濾液に加えた洗液で洗浄して乾燥し、酢酸塩
緩衝液(0,1モル、pH4,5)に再分散し、0.4
%セルラーゼにて45℃で24時間加水分解した。実験
Bでは酸水解物を濾過し、フィルターケーキを濾液に加
えた洗液で洗浄し、次いでフィルターケーキを乾燥する
ことなく酢酸塩緩衝液に再分散した。この分散液を実験
Aのように酵素で加水分解した。実験Cでは酸水解物を
濾過する代わりにpH4,5に調整した後、前記のよう
に酢酸塩緩衝液を添加し、この混合物を酵素で処理した
。実験結果を表2に示す。
Example 2 Corn kernel hulls were hydrolyzed with 7% sulfuric acid at 100° C. for 5.5 hours. In experiment A, the acid hydrolyzate was filtered, the filter cake was washed with washes added to the filtrate, dried, redispersed in acetate buffer (0.1 molar, pH 4.5), and 0.4
% cellulase at 45° C. for 24 hours. In experiment B, the acid hydrolyzate was filtered, the filter cake was washed with washes added to the filtrate, and the filter cake was then redispersed in acetate buffer without drying. This dispersion was enzymatically hydrolyzed as in Experiment A. In Experiment C, instead of filtering the acid hydrolyzate, the pH was adjusted to 4.5, then acetate buffer was added as described above, and the mixture was treated with enzymes. The experimental results are shown in Table 2.

(以下余白) 林#A<       co       (J表2の
結果は、グルコース址を最大にするためには酸水解物の
濾過が必要であるが、フィルターケーキは酵素による加
水分解前に乾燥すべきでないことを示している。
(Margins below) Hayashi #A It is shown that.

実施例3 乾燥したとうもろこし粒外皮14.9gと、7%硫酸2
00+mlとの混合物を60℃で5.5時間加熱した。
Example 3 14.9 g of dried corn kernel husks and 7% sulfuric acid 2
The mixture with 00+ml was heated at 60° C. for 5.5 hours.

冷却した混合物を濾過し、フィルターケーキを約100
耐の水で洗浄した。洗液と濾液を混合して分析したとこ
ろ、これには最初の外皮の重量基準でグルコースが2.
5%、キシロースが8.4%、アラビノールが1000
%含まれていた。
Filter the cooled mixture and leave a filter cake of approx.
Washed with resistant water. The wash liquor and filtrate were mixed and analyzed and found to contain 2.5 g of glucose based on the weight of the initial husk.
5%, xylose 8.4%, arabinol 1000
% was included.

フィルターケーキを約250+++1の蒸留水に分散さ
せてそのPl+を4.8に調整した。P旧、8の酢酸塩
緩衝液(1モル、30+ml)と1.2gのセルラーゼ
を添加した後、容量を300m1に調整した。この混合
物を振り混ぜながら24時間45℃に保温した後、濾過
し、外皮重量の9.8%に相当するフィルターケーキを
得た。濾液を分析したところ、これは最初の外皮重量基
準で17.4%のグルコースを含有し、他の単糖類は1
%以下であった・実施例4 とうもろこし粒外皮の試料を1.5%の水酸化ナトリウ
ム溶液(外皮5g当り塩基75m1)と、環境温度で約
90分間混合した。この混合物をpH4,5に調整し、
このpHで酢酸塩緩衝液を0.1モルの濃度になるよう
添加し、この混合物を45℃で24時間0.4%(V/
V)のセルラーゼで処理した。実験Aでは酵素水解物を
濾過し、濾液に加えた洗液で洗浄して得たフィルターケ
ーキを実施例コ3と同様、100℃で酸加水分解した。
The filter cake was dispersed in approximately 250+1 of distilled water to adjust its Pl+ to 4.8. After adding P.8 acetate buffer (1M, 30+ml) and 1.2g of cellulase, the volume was adjusted to 300ml. The mixture was kept at 45° C. for 24 hours while being shaken, and then filtered to obtain a filter cake corresponding to 9.8% of the weight of the rind. Analysis of the filtrate revealed that it contained 17.4% glucose based on initial husk weight and 1% other monosaccharides.
Example 4 A sample of corn kernel husks was mixed with a 1.5% sodium hydroxide solution (75 ml of base per 5 g of husks) at ambient temperature for about 90 minutes. This mixture was adjusted to pH 4.5,
At this pH, acetate buffer was added to a concentration of 0.1 molar and the mixture was heated at 45°C for 24 hours at 0.4% (V/
V) was treated with cellulase. In Experiment A, the enzyme hydrolyzate was filtered and the filter cake obtained by washing with the washing liquid added to the filtrate was acid-hydrolyzed at 100° C. in the same manner as in Example 3.

実験Bでは酵素水解物を濾過することなく、そのすべて
を上記のように酸加水分解に供した。実験結果を表3に
示すが、単糖類は使用した外皮基準の重量%で与えられ
ている。
In Experiment B, the enzymatic hydrolyzate was not filtered and all of it was subjected to acid hydrolysis as described above. The experimental results are shown in Table 3, where the monosaccharides are given in weight percent based on the hulls used.

(以下余白) 詠−<    ω 表3の結果は、温和な塩基で処理したとうもろこし粒外
皮を酵素で加水分解すると、比較的純度が高いクルコー
スが得られることを示している。また、単糖類の生成を
最大にするためには、酵素で処理された物質を酸加水分
解前に濾過すべきでないことを示している。さらに、他
のデータによれば、濾液を酵素で処理するだけなら、グ
ルコースの収量は濾過しない場合の342から15%に
減少するので、最初に塩基で処理された物質は、#素に
よる加水分解前に濾過すべきでないことも示している。
(Left below) The results in Table 3 show that when corn grain husks treated with a mild base are hydrolyzed with enzymes, relatively pure curcose can be obtained. It also shows that to maximize monosaccharide production, enzyme-treated material should not be filtered before acid hydrolysis. Furthermore, other data show that if the filtrate is only treated with enzymes, the yield of glucose is reduced from 342 to 15% without filtration, so that the material initially treated with base is less susceptible to hydrolysis by It also indicates that it should not be filtered beforehand.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はとうもろこし粒外皮を80℃以上の温度で強酸
にて加水分解し、任意的な分離工程を経て酵素で加水分
解する場合のフローを示す。 第2図はとうもろこし粒外皮を80℃以下の温度で強酸
にて加水分解し、任意的な分離工程を経て酵素で加水分
解する場合のフローを示す。 第3図はとうもろこし粒外皮を温和な塩基で予備処理後
、まず酵素で加水分解し、任意的な分離工程を経て酸加
水分解する場合のフローを示す。
FIG. 1 shows a flowchart in which corn kernel husks are hydrolyzed with a strong acid at a temperature of 80° C. or higher, followed by an optional separation step and then hydrolyzed with an enzyme. FIG. 2 shows a flowchart in which corn kernel husks are hydrolyzed with a strong acid at a temperature of 80° C. or lower, followed by an optional separation step and then hydrolyzed with an enzyme. FIG. 3 shows a flowchart in which corn kernel husks are pretreated with a mild base and then first hydrolyzed with an enzyme, followed by an optional separation step and then hydrolyzed with an acid.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、とうもろこし粒の外皮を、酸水解物が生成される条
件下に強酸で加水分解し、酸水解物の少なくとも一部を
、さらに加水分解される条件下にセルロース分解酵素と
接触させ、しかる後、酵素による水解物を回収すること
を包含するとうもろこし粒外皮の加水分解法。 2、前記の加水分解工程で使用される条件が、80〜1
10℃の温度を含む請求項1記載の方法。 3、酸水解物を単糖が主としてD−グルコース、D−キ
シロース及びL−アラビノースである液体部分と、固体
部分とに分離し、固体部分を酵素で加水分解して主とし
てD−グルコースを含有する酵素による水解物を生成さ
せることをさらに特徴とする請求項2記載の方法。 4、酸加水分解工程が35〜80℃の温度を含む条件で
行われる請求項3記載の方法。 5、酸水解物を単糖が主としてD−キシロース及びL−
アラビノースである液体部分と、固体部分とに分離し、
固体部分を酵素で加水分解して主としてD−グルコース
を含有する酵素による水解物を生成させることをさらに
特徴とする請求項4記載の方法。 6、酵素がセルラーゼであり、酵素反応が約25〜約5
5℃の温度及び約3〜約6のpHで行われる請求項1記
載の方法。 7、とうもろこし粒の外皮を、強塩基の希薄溶液と約1
0〜約40℃の温度で混合し、塩基処理された外皮をセ
ルロース分解酵素で加水分解し、しかる後、酵素による
水解物の少なくとも一部を、強酸で酸加水分解し、得ら
れた水解物を回収することを包含するとうもろこし粒外
皮の加水分解法。 8、酵素による水解物を単糖が主としてD−グルコース
である液体部分と、個大部部とに分離し、固体部分を酸
加水分解して主としてD−グルコース、D−キシロース
及びL−アラビノースを含有する酸水解物を生成させる
ことをさらに特徴とする請求項7記載の方法。 9、酵素がセルラーゼであり、酵素による加水分解が約
25〜約55℃の温度及び約3〜約6のpHで行われる
請求項7記載の方法。
[Claims] 1. The husk of corn grains is hydrolyzed with a strong acid under conditions that produce an acid hydrolyzate, and at least a portion of the acid hydrolyzate is further hydrolyzed with a cellulolytic enzyme. 1. A method for hydrolyzing corn grain husks, comprising contacting with a corn grain husk and then recovering an enzymatic hydrolyzate. 2. The conditions used in the above hydrolysis step are 80-1
2. The method of claim 1, comprising a temperature of 10<0>C. 3. Separate the acid hydrolyzate into a liquid part whose monosaccharides are mainly D-glucose, D-xylose, and L-arabinose, and a solid part, and hydrolyze the solid part with an enzyme to mainly contain D-glucose. 3. The method of claim 2, further comprising producing an enzymatic hydrolyzate. 4. The method of claim 3, wherein the acid hydrolysis step is carried out at a temperature of 35 to 80C. 5. The acid hydrolyzate contains monosaccharides mainly D-xylose and L-
Separated into a liquid part, which is arabinose, and a solid part,
5. The method of claim 4, further comprising enzymatically hydrolyzing the solid portion to produce an enzymatic hydrolyzate containing primarily D-glucose. 6. The enzyme is cellulase, and the enzyme reaction is about 25 to about 5
2. The method of claim 1, carried out at a temperature of 5<0>C and a pH of about 3 to about 6. 7. Mix the husks of corn kernels with a dilute solution of a strong base for about 1 hour.
A hydrolyzate obtained by mixing at a temperature of 0 to about 40°C, hydrolyzing the base-treated hull with a cellulolytic enzyme, and then acid-hydrolyzing at least a part of the enzymatic hydrolyzate with a strong acid. A method for hydrolyzing corn grain husks comprising recovering. 8. Separate the enzymatic hydrolyzate into a liquid part whose monosaccharide is mainly D-glucose and a large part, and acid hydrolyze the solid part to mainly produce D-glucose, D-xylose and L-arabinose. 8. The method of claim 7, further comprising producing an acid hydrolyzate containing: 9. The method of claim 7, wherein the enzyme is a cellulase and the enzymatic hydrolysis is carried out at a temperature of about 25 to about 55°C and a pH of about 3 to about 6.
JP63139604A 1988-06-08 1988-06-08 Combination method for producing selected monosaccharide from corn grain coat by hydrolysis Pending JPH01312997A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63139604A JPH01312997A (en) 1988-06-08 1988-06-08 Combination method for producing selected monosaccharide from corn grain coat by hydrolysis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63139604A JPH01312997A (en) 1988-06-08 1988-06-08 Combination method for producing selected monosaccharide from corn grain coat by hydrolysis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01312997A true JPH01312997A (en) 1989-12-18

Family

ID=15249146

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63139604A Pending JPH01312997A (en) 1988-06-08 1988-06-08 Combination method for producing selected monosaccharide from corn grain coat by hydrolysis

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH01312997A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999057326A1 (en) * 1998-05-01 1999-11-11 Sanwa Kosan Kabushiki Kaisha Process for producing l-arabinose by acid hydrolysis method
JP2006075007A (en) * 2004-09-07 2006-03-23 Tsukishima Kikai Co Ltd Method for pretreating lignocellulose and method for producing ethanol
JP2008141998A (en) * 2006-12-08 2008-06-26 Nippon Koonsutaac Kk Method for producing l-arabinose-containing composition
JP2011254753A (en) * 2010-06-09 2011-12-22 Unitika Ltd Method of producing monosaccharide
JP2012161292A (en) * 2011-02-08 2012-08-30 Unitika Ltd Method for producing composition containing monosaccharide
WO2015025927A1 (en) * 2013-08-22 2015-02-26 東レ株式会社 Method for manufacturing sugar solution

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5277190A (en) * 1975-12-24 1977-06-29 Nourinshiyou Shiyokuhin Sougou Process for preparing cellulose easily decomposable into cellulase
JPS56124400A (en) * 1980-03-07 1981-09-30 Kikkoman Shoyu Co Ltd Production of liquid sugar
JPS58116696A (en) * 1981-12-28 1983-07-11 Res Assoc Petroleum Alternat Dev<Rapad> Saccharification of cellulose-containing material

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5277190A (en) * 1975-12-24 1977-06-29 Nourinshiyou Shiyokuhin Sougou Process for preparing cellulose easily decomposable into cellulase
JPS56124400A (en) * 1980-03-07 1981-09-30 Kikkoman Shoyu Co Ltd Production of liquid sugar
JPS58116696A (en) * 1981-12-28 1983-07-11 Res Assoc Petroleum Alternat Dev<Rapad> Saccharification of cellulose-containing material

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999057326A1 (en) * 1998-05-01 1999-11-11 Sanwa Kosan Kabushiki Kaisha Process for producing l-arabinose by acid hydrolysis method
CN1107117C (en) * 1998-05-01 2003-04-30 三和兴产株式会社 Process for producing L-arabinose by acid hydrolysis method
JP2006075007A (en) * 2004-09-07 2006-03-23 Tsukishima Kikai Co Ltd Method for pretreating lignocellulose and method for producing ethanol
JP2008141998A (en) * 2006-12-08 2008-06-26 Nippon Koonsutaac Kk Method for producing l-arabinose-containing composition
JP4660457B2 (en) * 2006-12-08 2011-03-30 日本コーンスターチ株式会社 Method for producing L-arabinose-containing composition
JP2011254753A (en) * 2010-06-09 2011-12-22 Unitika Ltd Method of producing monosaccharide
JP2012161292A (en) * 2011-02-08 2012-08-30 Unitika Ltd Method for producing composition containing monosaccharide
WO2015025927A1 (en) * 2013-08-22 2015-02-26 東レ株式会社 Method for manufacturing sugar solution
JPWO2015025927A1 (en) * 2013-08-22 2017-03-02 東レ株式会社 Method for producing sugar solution
US10563238B2 (en) 2013-08-22 2020-02-18 Toray Industries, Inc. Method of producing a sugar liquid

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4752579A (en) Monosaccharides from corn kernel hulls by hydrolysis
CA2065548C (en) Two-stage dilute acid prehydrolysis of biomass
US4069103A (en) Process for recovering dextrose and dextrins from protein-containing starch products
US6692578B2 (en) Hydrolysis of biomass material
US5013561A (en) Process for recovery of products from waxy barley
US4501814A (en) Process for producing a high fructose sweetener, high protein meal, and cereal germ oils
JPH0137103B2 (en)
HU197774B (en) Organic solvent process for the hydrolytic saccharification of vegetable materials of starch type
EP1366081A2 (en) Grain fractionation methods and products
AU2001291573A1 (en) Grain fractionation methods and products
JP4270596B2 (en) Method for producing water-soluble sugars from cereal hulls
US4154623A (en) Method of preparing refined starch hydrolysates from starch-containing cereals
JPH0445146B2 (en)
US4247636A (en) Process for producing a high fructose sweetener, high protein meal, and cereal germ oils
JPH01312997A (en) Combination method for producing selected monosaccharide from corn grain coat by hydrolysis
US20060083823A1 (en) Process for producing fermentation feedstock from extruded cereal material
JP3075609B2 (en) Method for producing cellooligosaccharide
JPH0678362B2 (en) Starch separation method
JPH07184678A (en) Production of cello-oligosaccharide
CN101429535B (en) Method for improving utilization ratio of starch in corn hull
JP2006290831A (en) Method for purifying cellobiose and method for producing the same
EP0344371A1 (en) Hydrolysis of corn kernel hulls to monosaccharides
KR101584208B1 (en) Manufacturing method of xylose-rich xylan utilizing corn bran
JPH0479891A (en) Production of starch
JP5451152B2 (en) New method for producing starch sugar from cereals