JPH024277B2 - - Google Patents
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- JPH024277B2 JPH024277B2 JP20987381A JP20987381A JPH024277B2 JP H024277 B2 JPH024277 B2 JP H024277B2 JP 20987381 A JP20987381 A JP 20987381A JP 20987381 A JP20987381 A JP 20987381A JP H024277 B2 JPH024277 B2 JP H024277B2
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Description
本発明はセルロース含有物質にセルラーゼを作
用せしめて糖化を行い、糖液を製造する方法に関
し、更に詳細には前処理工程に於てセルロースの
結晶状態及び水和性を適格に把持し、基質がセル
ラーゼによつて作用され易い状態になつているこ
とを確認することによつて効率良く糖化する方法
に関する。 近年、セルロース資源はバイオマス、バイオエ
ナジー源として注目を集めているが、セルロース
含有物質にセルラーゼを作用させて糖化しようと
した場合、セルロースの強固な結晶構造にじやま
されて酵素が作用しにくい場合が多い。そこで、
一般的にはセルロース含有物である紙類や農産廃
棄物を、アルカリ等の薬剤により処理したり、ボ
ールミルやロールミル等の機械的破砕を加えたり
して、その結晶状態を変化させ、セルラーゼが働
きやすいように前処理することが必要とされてい
る。しかしながら、これら化学薬剤による処理や
機械的破砕によるセルロースの前処理の度合を的
確に把握する方法が従来知られておらず、処理後
のセルロースをセルラーゼで分解反応させてみて
判断せざるを得なかつた。この場合、処理を長時
間又は過度に高なうと、セルロースのロスが生じ
たり、処理エネルギーや処理薬剤の無駄が生ずる
ことになる。 発明者らはかかる状況を踏まえ、セルロースの
結晶状態及びセルラーゼの作用しやすさを迅速、
簡便に測定する方法について研究検討した結果、
セルロース含有物質中の結合水の量が、セルラー
ゼのセルロースへの作用のしやすさに深い関係を
有する事を見い出した。即ち、−30℃での結合水
を20％（0.2ｇH2O／グラムＤ・Ｍ（乾燥重量））
以上含むような結晶性を有するセルロースではセ
ルラーゼが良好に作用し、結合水がこれ以下の場
合にセルラーゼによる分解がほとんど進まず、
又、さらに−５℃での結合水を40％（0.4ｇ
H2O／ｇＤ・Ｍ）以上含めるような、含水空間
が多く水とセルロースとの接触面積の大きいセル
ロースはよりセルラーゼの作用を良好にうけ、分
解、糖化がスムーズに進むことを発見し、本発明
を完成するに至つた。 すなわち本発明は、セルロース含有物質に前処
理を施した後セルラーゼを作用せしめてセルロー
スを糖化する方法において、セルロース含有物質
の−30℃における結合水量がセルロース含有物質
の乾燥重量１ｇ当り0.2ｇ以上でかつセルロース
含有物質の−５℃における結合水量がセルロース
含有物質の乾燥重量１ｇ当り0.4ｇ以上になるま
で前処理することを特徴とするセルロース含有物
質の糖化方法に関するものである。 セルロース含有物質はセルロースを酵素分解す
るに際して前処理を必要とするもので、例えばバ
ガス、籾穀、稲わら等の農産廃棄物、落綿、セン
トリカス等の工業廃棄物、および故紙の如きもの
である。 前処理はこれらのセルロース含有物質をセルラ
ーゼで分解するに先立つてセルラーゼの作用をし
やすくするために行なわれるものであり、ボール
ミル，ロールミル等による粉砕とか、蒸煮あるい
はマイクロウエーブ加熱，放射線照射，酸，アル
カリ等の薬剤による処理を含む。 本発明においてはこれらの処理をセルロース含
有物質の結合水量が一定値以上になるところまで
行なうところに特徴がある。この結合水量は、例
えばNMR（核磁気共鳴装置）を用い、凍結過程
における温度変化に対応する未凍水量および不凍
水量を測定することによつて求めることができ
る。セルラーゼの作用しやすさの指標として結合
水量を用いたのは本発明をもつて嚆矢とする。そ
して温度は−５℃と−30℃のほか任意に採用する
ことができるがセルラーゼ分解容易性との関係に
おいて−５℃と−30℃における結合水量が特に有
意であることを本発明者らが見出したものであ
る。本発明においては−５℃におけるセルロース
含有物質の乾燥重量１ｇ当りの結合水量が0.2ｇ
以上であり、−30℃におけるそれが0.4ｇ以上であ
るが、この結合水量があまり多くなるまで前処理
を行なうのはエネルギー効率の点から好ましくな
く、−５℃における結合水量0.4ｇ以下で −30℃における結合水量が0.6ｇ以下程度で前
処理を止めるのがよい。 前処理終了後は常法によつてセルラーゼを作用
せしめてセルロースを糖化し、必要により糖化液
を精製してから発酵原料、飼料、その他各種の公
知の用途に供すればよい。 以下、実施例を示す。 実施例 １ セルロース・パウダー（ワツトマン社，CC41）
を夫々10％，20％，0.5％の苛性ソーダ溶液中で
120℃，１時間の加熱処理を行つた。冷却後純水
で充分洗滌し、水に懸濁して40ｇ／dlの懸濁液と
した。夫々の試料（250mgのセルロース含有）を
ガラスキヤピラリーにつめサンプルとし、ミニコ
ンピユーターシステム（横河ヒユーレツドパツカ
ー社製，HP1000型）を装備した核磁気共鳴装置
（ブルツカー社製，minispec P20型）を用い、サ
ンプルの温度を毎分６℃の速度で低下させながら
90゜パルス後のFID（free induction decay）曲線
を測定し温度に対する結合水量（不凍水量及び未
凍水量）の変化を連続的に記録，測定した。その
結果を第１表に示す。一方、アルカリ処理した各
サンプルに市販のセルラーゼ剤（メイセラーゼ）
を作用（メイセラーゼ1.0％，45℃48時間糖化）
させた時の糖化率を測定しその結果を第１表に併
記した。
用せしめて糖化を行い、糖液を製造する方法に関
し、更に詳細には前処理工程に於てセルロースの
結晶状態及び水和性を適格に把持し、基質がセル
ラーゼによつて作用され易い状態になつているこ
とを確認することによつて効率良く糖化する方法
に関する。 近年、セルロース資源はバイオマス、バイオエ
ナジー源として注目を集めているが、セルロース
含有物質にセルラーゼを作用させて糖化しようと
した場合、セルロースの強固な結晶構造にじやま
されて酵素が作用しにくい場合が多い。そこで、
一般的にはセルロース含有物である紙類や農産廃
棄物を、アルカリ等の薬剤により処理したり、ボ
ールミルやロールミル等の機械的破砕を加えたり
して、その結晶状態を変化させ、セルラーゼが働
きやすいように前処理することが必要とされてい
る。しかしながら、これら化学薬剤による処理や
機械的破砕によるセルロースの前処理の度合を的
確に把握する方法が従来知られておらず、処理後
のセルロースをセルラーゼで分解反応させてみて
判断せざるを得なかつた。この場合、処理を長時
間又は過度に高なうと、セルロースのロスが生じ
たり、処理エネルギーや処理薬剤の無駄が生ずる
ことになる。 発明者らはかかる状況を踏まえ、セルロースの
結晶状態及びセルラーゼの作用しやすさを迅速、
簡便に測定する方法について研究検討した結果、
セルロース含有物質中の結合水の量が、セルラー
ゼのセルロースへの作用のしやすさに深い関係を
有する事を見い出した。即ち、−30℃での結合水
を20％（0.2ｇH2O／グラムＤ・Ｍ（乾燥重量））
以上含むような結晶性を有するセルロースではセ
ルラーゼが良好に作用し、結合水がこれ以下の場
合にセルラーゼによる分解がほとんど進まず、
又、さらに−５℃での結合水を40％（0.4ｇ
H2O／ｇＤ・Ｍ）以上含めるような、含水空間
が多く水とセルロースとの接触面積の大きいセル
ロースはよりセルラーゼの作用を良好にうけ、分
解、糖化がスムーズに進むことを発見し、本発明
を完成するに至つた。 すなわち本発明は、セルロース含有物質に前処
理を施した後セルラーゼを作用せしめてセルロー
スを糖化する方法において、セルロース含有物質
の−30℃における結合水量がセルロース含有物質
の乾燥重量１ｇ当り0.2ｇ以上でかつセルロース
含有物質の−５℃における結合水量がセルロース
含有物質の乾燥重量１ｇ当り0.4ｇ以上になるま
で前処理することを特徴とするセルロース含有物
質の糖化方法に関するものである。 セルロース含有物質はセルロースを酵素分解す
るに際して前処理を必要とするもので、例えばバ
ガス、籾穀、稲わら等の農産廃棄物、落綿、セン
トリカス等の工業廃棄物、および故紙の如きもの
である。 前処理はこれらのセルロース含有物質をセルラ
ーゼで分解するに先立つてセルラーゼの作用をし
やすくするために行なわれるものであり、ボール
ミル，ロールミル等による粉砕とか、蒸煮あるい
はマイクロウエーブ加熱，放射線照射，酸，アル
カリ等の薬剤による処理を含む。 本発明においてはこれらの処理をセルロース含
有物質の結合水量が一定値以上になるところまで
行なうところに特徴がある。この結合水量は、例
えばNMR（核磁気共鳴装置）を用い、凍結過程
における温度変化に対応する未凍水量および不凍
水量を測定することによつて求めることができ
る。セルラーゼの作用しやすさの指標として結合
水量を用いたのは本発明をもつて嚆矢とする。そ
して温度は−５℃と−30℃のほか任意に採用する
ことができるがセルラーゼ分解容易性との関係に
おいて−５℃と−30℃における結合水量が特に有
意であることを本発明者らが見出したものであ
る。本発明においては−５℃におけるセルロース
含有物質の乾燥重量１ｇ当りの結合水量が0.2ｇ
以上であり、−30℃におけるそれが0.4ｇ以上であ
るが、この結合水量があまり多くなるまで前処理
を行なうのはエネルギー効率の点から好ましくな
く、−５℃における結合水量0.4ｇ以下で −30℃における結合水量が0.6ｇ以下程度で前
処理を止めるのがよい。 前処理終了後は常法によつてセルラーゼを作用
せしめてセルロースを糖化し、必要により糖化液
を精製してから発酵原料、飼料、その他各種の公
知の用途に供すればよい。 以下、実施例を示す。 実施例 １ セルロース・パウダー（ワツトマン社，CC41）
を夫々10％，20％，0.5％の苛性ソーダ溶液中で
120℃，１時間の加熱処理を行つた。冷却後純水
で充分洗滌し、水に懸濁して40ｇ／dlの懸濁液と
した。夫々の試料（250mgのセルロース含有）を
ガラスキヤピラリーにつめサンプルとし、ミニコ
ンピユーターシステム（横河ヒユーレツドパツカ
ー社製，HP1000型）を装備した核磁気共鳴装置
（ブルツカー社製，minispec P20型）を用い、サ
ンプルの温度を毎分６℃の速度で低下させながら
90゜パルス後のFID（free induction decay）曲線
を測定し温度に対する結合水量（不凍水量及び未
凍水量）の変化を連続的に記録，測定した。その
結果を第１表に示す。一方、アルカリ処理した各
サンプルに市販のセルラーゼ剤（メイセラーゼ）
を作用（メイセラーゼ1.0％，45℃48時間糖化）
させた時の糖化率を測定しその結果を第１表に併
記した。
【表】
尚、第１表中の結合水量は次式によつて求めら
れた値である 結合水量（不凍水量又は未凍水量〔ｇH2O／
ｇＤ・Ｍ〕＝ｆ（mgH2O／mV） ×−ｔ℃でのFID振幅（mV）／乾燥重量（mg）×273
−ｔ／279＋25 ここで、FID（free induction decay）曲線は
室温から−30℃の範囲では、あまり傾斜がないの
で、FID振幅（mV）は、０時への外挿値ではな
く、40μsec付近の値で代用できる。またｆは
NMR装置の感度補正因子であり、室温（25℃）
にて種々のプロトン濃度の漂準試料（H2O−D2O
−CuSO4混合系）をもとに作成した補正曲線を使
つて得られる。尚第３項はCurie則に由来するボ
ルツマン因子の補正である。 実施例 ２ バガス５ｇを500mlの0.5％苛性ソーダ溶液中で
加熱処理（120℃，５〜60分）し、PH6.0に中和
後、メイセラーゼを1.0％加え45℃で48時間酵素
糖化を行つた。一方、酵素反応前のサンプルにつ
いて実施例１と同様の方法で−30℃及び−５℃に
於る結合水量を測定した。アルカリ処理を施さな
いものを対照として得られた結果を第２表に示
す。
れた値である 結合水量（不凍水量又は未凍水量〔ｇH2O／
ｇＤ・Ｍ〕＝ｆ（mgH2O／mV） ×−ｔ℃でのFID振幅（mV）／乾燥重量（mg）×273
−ｔ／279＋25 ここで、FID（free induction decay）曲線は
室温から−30℃の範囲では、あまり傾斜がないの
で、FID振幅（mV）は、０時への外挿値ではな
く、40μsec付近の値で代用できる。またｆは
NMR装置の感度補正因子であり、室温（25℃）
にて種々のプロトン濃度の漂準試料（H2O−D2O
−CuSO4混合系）をもとに作成した補正曲線を使
つて得られる。尚第３項はCurie則に由来するボ
ルツマン因子の補正である。 実施例 ２ バガス５ｇを500mlの0.5％苛性ソーダ溶液中で
加熱処理（120℃，５〜60分）し、PH6.0に中和
後、メイセラーゼを1.0％加え45℃で48時間酵素
糖化を行つた。一方、酵素反応前のサンプルにつ
いて実施例１と同様の方法で−30℃及び−５℃に
於る結合水量を測定した。アルカリ処理を施さな
いものを対照として得られた結果を第２表に示
す。
Claims (1)
- １ セルロース含有物質に前処理を施した後、セ
ルラーゼを作用せしめてセルロースを糖化する方
法において、セルロース含有物質の−30℃におけ
る結合水量がセルロース含有物質の乾燥重量１ｇ
当り0.2ｇ以上でかつセルロース含有物質の−５
℃における結合水量がセルロース含有物質の乾燥
重量１ｇ当り0.4ｇ以上になるまで前処理するこ
とを特徴とするセルロース含有物質の糖化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20987381A JPS58116696A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | セルロ−ス含有物質の糖化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20987381A JPS58116696A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | セルロ−ス含有物質の糖化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58116696A JPS58116696A (ja) | 1983-07-11 |
| JPH024277B2 true JPH024277B2 (ja) | 1990-01-26 |
Family
ID=16580047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20987381A Granted JPS58116696A (ja) | 1981-12-28 | 1981-12-28 | セルロ−ス含有物質の糖化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58116696A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01312997A (ja) * | 1988-06-08 | 1989-12-18 | Uop Inc | 加水分解によってとうもろこし粒外皮から選択された単糖類を製造するためのコンビネーション方法 |
| JP2011109965A (ja) * | 2009-11-27 | 2011-06-09 | Tokai Senko Kk | セルロース含有繊維材料の糖化前処理方法及び当該糖化前処理方法を有するセルロース含有繊維材料の糖化方法。 |
| JP5850608B2 (ja) * | 2010-10-18 | 2016-02-03 | 株式会社ダスキン | バイオエタノールの製造方法 |
| BR112016010335B1 (pt) * | 2013-11-12 | 2021-07-20 | Kao Corporation | Método para a produção de composição que contém xilana e método para a produção de composição que contém glucana |
-
1981
- 1981-12-28 JP JP20987381A patent/JPS58116696A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58116696A (ja) | 1983-07-11 |
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