JPH05207885A - セロビオース発酵酵母ブレタノミセス クステルシィを用いる同時進行糖化・発酵方法 - Google Patents

セロビオース発酵酵母ブレタノミセス クステルシィを用いる同時進行糖化・発酵方法

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JPH05207885A
JPH05207885A JP4004796A JP479692A JPH05207885A JP H05207885 A JPH05207885 A JP H05207885A JP 4004796 A JP4004796 A JP 4004796A JP 479692 A JP479692 A JP 479692A JP H05207885 A JPH05207885 A JP H05207885A
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fermentation
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cellobiose
yeast
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Diane D Spindler
ディクスラ スピンドラー ダイアン
Karel Grohmann
グローマン キャレル
Charles E Wyman
イーリー ワイマン チャールズ
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    • C12N1/145—Fungal isolates
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    • Y10S435/8215—Microorganisms
    • Y10S435/911—Microorganisms using fungi

Abstract

(57)【要約】 【構成】 バイオマス材料から構成される基質に酸また
は加水分解酵素を加え、セロビオース発酵酵母ブレタノ
ミセス クステルシィを接種して同時進行糖化・発酵を
行ない、その後該基質からエタノールを回収する同時進
行糖化・発酵方法。 【効果】 セルロース、ヘミセルロースなどからなるバ
イオマス材料から高収量、高効率にてエタノールをえる
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エタノールの生産に関
する。より詳しくは、セルロースを含有する材料を基質
として用いる同時進行糖化・発酵(simultaneous saccha
rification and fermentation(SSF)) 方法においてセロ
ビオース発酵酵母ブレタノミセス クステルシィ（ Bre
ttanomyces custersii ）から高収率でエタノールを生
産する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、エタノールの生産は、基質として
のセルロースに対してセルラーゼを反応させてセルロー
スを酵素的にグルコースへ糖化する工程、および次にそ
れとは別に、結果として生じたグルコースをエタノール
生産微生物によって反応させてエタノールを生ずる工程
からなる手順により生産されていた。
【０００３】しかしながら、この従来の方法を用いるば
あい、セルラーゼによるセルロースのグルコースへの変
換率は低く、その結果として、多量の変換されないセル
ロース残基がえられる。したがって、糖化液を発酵に付
すことによりえられるエタノールの収率も低い。
【０００４】それにもかかわらず、過去のおよび可能性
のある将来のエネルギー危機状況のため、エタノールは
広い範囲の種々の産業にとってたいへん重要であり、こ
れらのセルロース材料のエタノールのような有用な燃料
への変換はとくに重要である。
【０００５】セルロースおよびヘミセルロースは地球上
で最も豊富で再生可能な原料有機化合物であり、それら
をあわせると、乾燥重量にもとづいて地球の植物バイオ
マスの約70％を構成する。これらの原料は、農業、森
林、野菜および食品加工資源からの廃物において広く利
用可能であり、これらの廃物をエタノールのような有用
な製品へ能率的に変換することは、豊富で安価な燃料を
提供するだけでなく廃物処理問題を減少する助けとなる
であろう。他のセルロース含有バイオマスも、エタノー
ル工業のための供給ストックを提供し、燃料として用い
るための大規模なエタノール生産を支持するようになり
うる。
【０００６】より特別には、植物バイオマスは一般にそ
の40〜50％がセルロース、30〜40％がヘミセルロースお
よび残りがリグニンである。もしそのセルロースおよび
ヘミセルロースの大部分を高収率でエタノールに変換す
る方法を案出しうれば、この方法により輸送の用途のた
めの液体燃料のほとんど無制限の供給が可能となる。
【０００７】セルロースは酸加水分解または酵素加水分
解処理によって、たやすく加水分解産物グルコースおよ
びセロビオースに部分分解される。グルコースは多くの
微生物によって容易にエタノールへと発酵されうるが、
セロビオースは、エタノールへの変換が困難である。そ
れでも、非常に低い収量または低い濃度にすぎないがエ
タノールへ変換されることは可能である（アール デッ
カー(R. Dekker) 、バイオテクノロジー レターズ(Bio
tecknology Letters) 、Vol.4 、No.7、411 〜416 、19
82；アール マレスツカ(R. Maleszka) ら、バイオテク
ノロジー レターズ、Vol4、No.2、133 〜136 、198
2）。
【０００８】ヘミセルロースは、同様に穏やかな酸加水
分解または酵素加水分解処理によってたやすく容易に種
々の加水分解産物へと変換される。そして結果として生
ずる生成物には、種々のペントース（キシロースおよび
アラビノースが主な派生物である）、ヘキソース（マン
ノースおよびガラクトース）および糖酸が含まれる。Ｄ
- キシロースはヘミセルロース加水分解物中、断然大部
分を占める糖であり、ヘミセルロース加水分解物の総量
の約60〜80％を構成する。
【０００９】異なる酵母を用いてキシロースをエタノー
ルへ発酵させる種々の方法が研究され、文献において開
示されている。これらの研究の背後にある第一の動機と
なる力は、エタノール生産におけるバイオマス材料の充
分な使用のために、ヘミセルロースからえられる五炭糖
の発酵がきわめて重要であるということである。そのよ
うな従来技術の例には、アメリカ特許第4,511,656 号、
第4,368,268 号、第4,359,534 号および第4,477,569 号
が含まれる。しかしながら、これらの方法はＤ- キシロ
ースをエタノールへ、能率的であり、コスト的に有効で
あるほど充分な収量および充分な速度では変換しない。
【００１０】アメリカ特許第4,385,117 号は、基質を発
酵培地に加えることができ、発酵培地中に１％（ｗ／
ｖ）より大きい濃度で基質を含有する水性栄養培地を嫌
気性および好熱性条件下にサーモアンアエロバクター
エタノリカス（Thermoanaerobacter ethanolicus ）微
生物の派生体(derivative)の発酵作用に付し、発酵の間
エタノールを分離することができるような連続してエタ
ノールを生産するための方法であって、基質がデンプ
ン、ペクチン、単糖および二糖である方法に関する。し
かしながら、この特許は中温菌よりもむしろ高温菌に関
するものであり、１％より多い基質について報告されて
いる。そして１％より多いデンプン濃度に対してエタノ
ール耐性が激しく減少することが明らかであり、もちろ
んこれは糖化および発酵方法において非常に低い基質濃
度(substrate loading) である。
【００１１】アメリカ特許第4,464,471 号は、エシェリ
シア アデカルボキシラタ（Esherichia adecarboxyla
ta）から単離されたβ- グルコシダーゼの生産をコード
するＤＮＡインサートを共有結合しているクローニング
ベクターを含有する組換えＤＮＡプラスミドに関する。
しかし、この特許はプラスミドのコードにより遺伝子的
に処理された微生物に関するものであり、これは天然の
生物ではなく、また同時に起こる糖化・発酵方法も証明
されていない。
【００１２】アメリカ特許第4,472,501 号は、クルイベ
ロミセス セロビボラス（ Kluyveromyces cellobiovo
rus ）（ＮＲＲＬ、Ｙ-12509）の同定特性を有する微生
物およびクロエケラ アピクラタ（Klockera apiculat
a ）（ＮＲＲＩ、Ｙ-12510）の同定特性を有する微生物
からなる群より選ばれた微生物で、エタノールを生産す
ることならびにキシロースおよびセロビオースから選ば
れた少なくとも１つの炭素源を同化することができる微
生物を、キシロースおよびセロビオースのうち少なくと
も１つの同化可能な炭素源を含有する培地中で培養液中
に回収可能な量のエタノールが生産されるまで培養する
こと、ならびにその後該エタノールを回収することから
なるエタノールの生産方法に関する。しかしながら、微
生物が本発明のものと異なっており、またそれらの微生
物のうちのひとつは結晶セルロースについてエタノール
収量が低いことが示され、その他はグルコース、キシロ
ースおよび／またはセロビオースについて発酵が行われ
たのだが、該微生物はその性能についてグルコース発酵
菌（サッカロミセス セレビシエ（ Saccharomycescere
visiae））と比較されている。
【００１３】アメリカ特許第4,840,903 号においては、
植物バイオマスから基質を構成し、その基質にはセルロ
ースおよびヘミセルロースの加水分解物が含まれている
のだが、その後にセロビオースおよびキシロースの両方
をエタノールに発酵させる能力を有する真菌パエシロミ
セス(Paecillomyces) 属の１種を選択し、単離すること
による植物バイオマスからのエタノールの生産法が開示
されている。基質に前記真菌が接種され、接種された基
質は細胞の生育および加水分解物のエタノールへの変換
に好ましい条件下で発酵され、発酵が行なわれた基質か
らエタノールが回収される。しかしながら、セロビオー
スおよびキシロースのエタノールへの変換は真菌類の機
構よるものであって、酵母によるものでなく、エタノー
ルの収量および生産速度は、同時進行糖化方法が経済的
に実行可能なほど充分なものではない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、同時
進行糖化・発酵方法におけるエタノールの改良された生
産速度および収量を提供することである。これらの目的
に向かって、本発明はグルコースのみでなくセロビオー
スも発酵しうる酵母を組み入れることによって、この酵
母は独特のβ- グルコシダーゼ酵素を生産するのでこれ
らの結果を達成する。
【００１５】本発明のさらなる目的は、エタノールの低
い生産速度および収量を回避するためにβ- グルコシダ
ーゼ酵素をともなう大がかりな、コストのかかる補足の
工程の必要なく、同時進行糖化・発酵方法においてセロ
ビオースを発酵する酵母を提供することである。
【００１６】本発明のまたさらなる目的は、低いエタノ
ール耐性および低いエタノール生産速度のどちらの特徴
も有しない、同時進行糖化・発酵方法において用いられ
るためのセロビオース発酵酵母種を提供することであ
る。
【００１７】本発明のさらなる目的は、独特のβ- グル
コシダーゼを生産するため、グルコースのみでなく、セ
ロビオースをも発酵しうる酵母を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明の方法は、同時進
行糖化・発酵方法においてセロビオース発酵菌として高
いエタノール耐性（すなわち、約94ｇ／リットル）およ
び高い温度許容性の範囲（30℃〜37℃）を示し、高いエ
タノール変換速度および収量を与える酵母であるブレタ
ノミセス クステルシィを用いることにより、前記目的
を達成する。
【００１９】すなわち、本発明はセルロース、ヘミセル
ロースおよびデンプンからなる群より選ばれるバイオマ
ス材料から基質を構成すること；該基質に加水酸または
セルラーゼ、β- グルコシダーゼ、アミラーゼおよびグ
リコアミラーゼからなる群より選ばれる加水分解酵素を
加えること；セロビオースおよびグルコースの両方をエ
タノールへ発酵させる能力を有する種である酵母の一種
ブレタノミセス クステルシィを選択し、単離するこ
と；細胞の生育および加水分解物のエタノールへの変換
のために好ましい条件下に、前記基質に選択された酵母
の種を接種して同時進行糖化・発酵をえること；ならび
に該基質からエタノールを回収することよりなるバイオ
マス材料からのエタノールの改良された収量および生産
速度を示す同時進行糖化・発酵方法、ならびにスクロー
ス、マルトース、セロビオースおよびラクトースを包含
する二糖、ヘキソースならびにそれらの混合物からなる
群より選ばれる基質を構成すること；該基質にセルラー
ゼ、β- グルコシダーゼ、アミラーゼおよびグルコアミ
ラーゼからなる群より選ばれる加水分解酵素を加えるこ
と；細胞の生育および加水分解物のエタノールへの変換
のために好ましい条件下に、前記基質に酵母の一種ブレ
タノミセス クステルシィを接種して同時進行糖化・発
酵をえること；ならびに該基質からエタノールを回収す
ることよりなるバイオマス材料からのエタノールの改良
された収量および生産速度を示す同時進行糖化・発酵方
法に関する。
【００２０】
【実施例】同時進行糖化・発酵方法において、糖化はセ
ルラーゼ酵素などの酵素によりセルロースをより単純な
糖へと分解することを意味する。そのような糖の一つ
は、二つのグルコース分子からなる糖であり、続いてグ
ルコースへと分解されるセロビオースである。セルラー
ゼ酵素は、セルラーゼ酵素の一部であってセロビオース
をグルコースへと分解しうる、不充分な量のβ- グルコ
シダーゼを特徴的に有する。セロビオースは、エンド-
グルカナーゼおよびエキソ- グルカナーゼ酵素を阻害
し、これによって同時進行糖化・発酵方法における全体
のエタノール生産速度および収量を妨害する。
【００２１】グルコースおよびマルトースを発酵する市
販の酵母の種は存在するが、セロビオースを発酵するも
のはない。このため、低いエタノール生産速度および低
いエタノール収量を避けるために、同時進行糖化・発酵
方法をβ- グルコシダーゼでかなり補足することが必要
となる。この補足工程は非常にコストがかかる。他方、
セロビオース発酵酵母種は発見されたが、それらは一般
に低いエタノール耐性および低いエタノール生産速度を
有するものであった。
【００２２】酵母種ブレタノミセス クステルシィは、
同時進行糖化・発酵方法において用いられるとき、約37
℃にて非常によくセロビオースを発酵することが見出さ
れた。また、該酵母は既知のセロビオース発酵酵母より
もエタノール生産のより速い速度およびより高いエタノ
ール収量の両方を提供する。
【００２３】本発明の本質および重要性は、この方法が
セルロースおよびヘミセルロースからえられる幅広い種
類の六炭糖から高い収量および濃度のエタノールを生産
しうるということである。さらに特徴的には、本発明は
スクロース、マルトース、ラクトースおよびセロビオー
ス（しかしメリビオースおよびトレハロースを除く）の
ような二糖、デンプンのような多糖ならびにグルコー
ス、フルクトース、ソルボース、マンノースおよびガラ
クトースのようなヘキソースを発酵する。、そうして、
セルロースおよびヘミセロースからえられるいくつかの
糖と同様にセルロースおよびヘミセルロース加水分解産
物の大部分からも高い収量のエタノールが生産されう
る。それにより、エタノール生産のための大いに経済的
な方法が提供される。
【００２４】とくに、本発明は、発酵によりエタノール
を生産するために酵母種ブレタノミセス クステルシィ
を用いる方法である。発酵される溶液はセルロース加水
分解物Ｄ- セロビオースおよびＤ- グルコースの混合物
ならびにヘミセルロースからえられるマンノースおよび
Ｄ- ガラクトースの糖溶液を含有してもよい。他の関連
する糖と同様に前記のいかなる組み合わせも本発明の方
法を用いて発酵されてもよい。
【００２５】ブレタノミセス属の一種が土壌試料から単
離され、ジャガイモ培地プレート上に維持された。この
特定の酵母種は生物学的に純粋で、ブレタノミセス ク
ステルシィ（ＣＢＳ5512）であると同定される。この種
の試料はアメリカンタイプカルチャーコレクションのカ
ルチャーコレクションにも寄託されており、ＡＴＣＣＮ
ｏ．34447 によって一般に利用可能である。
【００２６】本方法において発酵のために用いられる培
養培地は適当なチッ素源、無機添加物、ビタミンおよび
炭素源を含むいかなる知られた培養組成物であることも
できる。これらの炭素源はヘキソース（Ｄ- グルコー
ス、Ｄ- ガラクトースおよびマンノース）ならびに二糖
（Ｄ- セロビオース）を包含してもよい。培養培地の試
料にブレタノミセス クステルシィを接種し、エタノー
ルを生産するため発酵を行なわせる。エタノールは標準
ガスクロマトグラフィー技術により測定される。
【００２７】発酵方法のための酸素分圧は幅広く変化し
てよく、酸素分圧はバッチ発酵のための微好気性である
こともできるし、連続発酵技術において、接種された基
質を少量の空気とともにまき散らしてもよい。
【００２８】さらに、嫌気性発酵も用いうる。方法は初
期細胞密度、基質濃度および接種源の接種条件によるで
あろう。
【００２９】発酵培地のｐＨは約ｐＨ3.5 からｐＨ6.0
に変化しうる。
【００３０】本発明の発酵方法の温度も相当、約28℃か
ら約42℃に変化しうる。しかしながら、好ましい範囲は
約30℃から39℃である。
【００３１】本発明の酵母種ブレタノミセス クステル
シィは前記の培養培地中広い範囲の糖を炭素源として発
酵することができる。
【００３２】以下の実施例において本発明の方法を用い
た特別の発酵の例を示す。
【００３３】同時進行糖化・発酵（ＳＳＦ） ８％セルロース １％酵母エキス ２％ペプトン 培地： ５ml／Ｌ脂質* ２ml／Ｌ抗生物質* * 脂質： ストック： 50mgトゥィーン80 50mgエルゴステロール 1)最小限度の95％エタノール（２〜３ml）にエルゴステ
ロールを溶解させる 2)エルゴステロール／エタノールの溶液を50mgトゥィー
ン80（0.8 ％非エステル化オレイン酸）中へ混合する 3)測定しＮ2 でフラッシュ(flush) する 最終培地濃度＝エルゴステロール５ml／Ｌ、オレイン酸
30ml／Ｌ* 抗生物質 ペニシリン10mg／Ｌ（16,500
Ｕ） ストレプトマイシン10mg／Ｌ ストック（濾過滅菌）：500mg ／ペニシリン 500mg ／ストレプトマイシン 100ml Ｈ2 Ｏ大スケールＳＳＦのために 実施例１ １Ｌの水の入った６Ｌ容器にセルロース培地を加え、接
種のための余地を充分のこすために体積を約2,500ml に
あわせた。培地をファーメンター中で混合し、５ml／Ｌ
のエルゴステロールおよび30ml／Ｌのオレイン酸の脂質
ストックを加えた。その後、該混合物を約120 ℃で約35
〜40分間、オートクレーブ処理した。10mg／Ｌになるよ
うにペニシリン500mg および10mg／Ｌになるようにスト
レプトマイシン500mg を含有する抗生物質の混合物を加
え、ｐＨをチェックして約4.5 から約5.0 であるように
した。つぎに、セルラーゼ酵素を加え、細胞密度が２×
107 であるブレタノミセス クステルシィ（ＣＢＳ551
2）の接種源を充分量加えて滅菌水で３Ｌ目盛まで体積
をあわせた。該酵素などによりセルロースがグルコース
に分解され、このグルコースは酵母によりエタノールへ
と発酵された。そののち、発酵基質からエタノールを分
離した。
【００３４】図１は同時進行糖化・発酵において酵母ブ
レタノミセス クステルシィ（ＣＢＳ5512）を他の酵母
種トルロプシス モリシアナ（Torulopsis molishian
a）、ハンセヌラ グルコジマ（ Hansenula glucozyma
）、ハンセヌラ ホルスチイ（ H. holstii ）、ブレ
タノミセス アノマルス（ B. anomalus）、サッカロミ
セス ジアスタチクス（ S. diastaticus ）、サッカロ
ミセス セレビシエ（ S. cerevisisae ）＃67、クルイ
ベロミセス マルキシアヌス（ K. marxianus ）および
サッカロミセス セレビシエＤ５Ａと比較した比較デー
タを示す。わずか約５日後、酵母種ブレタノミセス ク
ステルシィ（ＣＢＳ5512）を用いたばあい約33ｇ／Ｌの
エタノールが生産された。これは他の酵母と比べて明ら
かに速度および収量においてまさっている。
【００３５】図２に示すように、37℃にて15％セロビオ
ースでスクリーン(screened)した酵母ブレタノミセス
クステルシィ（ＣＢＳ ５５１２）では、65ｇ／Ｌのエ
タノールがえられた。この収量は明らかにブレタノミセ
ス クラウセニィ（ B. crausenii ）、ハンセヌラ グ
ルコジマ、ハンセヌラ ホルスチイおよびカンディダル
シタニエを用いたときにえられるものよりまさってい
る。
【００３６】
【発明の効果】前記よりわかるように、ブレタノミセス
クステルシィを用いた本発明の発酵方法はセルロース
およびセロビオース糖組成物をエタノールへ発酵するこ
とができる。最も重要なことに、セルロースおよびヘミ
セルロースの六炭糖組成物、すなわちセロビオースおよ
びグルコースはすべてたやすく発酵されて大きな収量の
エタノールを生産することができる。さらに、植物バイ
オマス中に、より少ない量存在するほかのヘキソースも
また、本発明の方法を用いてたやすくエタノールへ変換
されうる。
【００３７】前記の結果として、この方法により経済的
に、ほとんど無制限に供給される原料から大量のエタノ
ールが供給されうる。本発明は、こうして大いに経済的
で有用な燃料生産方法を提供する。さらに、ある植物バ
イオマスのヘミセルロース組成物はその副産物の加水分
解および発酵の前に分離されることが必要でない。本発
明の酵母は多くの糖の混合物を発酵してエタノールを生
産するのに用いられることができ、それによって、収
量、エタノール生産に要する時間および用いうる基質材
料に関してずっと経済的な方法を提供する。
【００３８】以上の記載は、本発明の本質のみを説明す
るものとみなされる。さらに、当業者はおびただしい修
飾および変更をたやすく行なうので、図示され記述され
ている構成および作用そのものに発明が限定されるのは
不当である。したがって、すべての適当な修飾されたも
のおよび均等なものは特許請求の範囲によって定義され
た発明の範囲と解されうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】セルロースおよびセルラーゼ酵素を用いた同時
進行糖化・発酵においてセロビオース発酵酵母ブレタノ
ミセス クステルシィを用いたばあいのエタノール生産
収量および速度を他の酵母種を用いたばあいと比較した
グラフである。
【図２】37℃でスクリーンされたＢ．クステルシィ酵母
による15％セロビオースからのエタノール生産と同条件
下での他の発酵酵母のばあいとを比較したグラフであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キャレル グローマン アメリカ合衆国、33881 フロリダ州、ウ ィンターヘブン、ハワード レイク ドラ イブ ノースウェスト 1455 (72)発明者 チャールズ イーリー ワイマン アメリカ合衆国、80227 コロラド州、レ イクウッド、サウス パーフェト 2005

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 セルロース、ヘミセルロースおよびデン
    プンからなる群より選ばれるバイオマス材料から基質を
    構成すること；該基質に加水酸またはセルラーゼ、β-
    グルコシダーゼ、アミラーゼおよびグリコアミラーゼか
    らなる群より選ばれる加水分解酵素を加えること；セロ
    ビオースおよびグルコースの両方をエタノールへ発酵さ
    せる能力を有する種である酵母の一種ブレタノミセス
    クステルシィを選択し、単離すること；細胞の生育およ
    び加水分解物のエタノールへの変換のために好ましい条
    件下に、前記基質に選択された酵母の種を接種して同時
    進行糖化・発酵をえること；ならびに該基質からエタノ
    ールを回収することよりなるバイオマス材料からのエタ
    ノールの改良された収量および生産速度を示す同時進行
    糖化・発酵方法。
  2. 【請求項２】 基質の糖化および発酵が約28℃〜42℃の
    範囲の温度で行なわれる請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記温度範囲が30℃〜39℃からなる請求
    項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 糖化および発酵の間、接種された基質の
    ｐＨが約3.5 〜6.0に維持される請求項１の方法。
  5. 【請求項５】 バイオマスがセルロースおよびヘミセル
    ロースであって、該セルロースおよびヘミセルロースに
    対して糖化および発酵が行なわれる請求項１記載の方
    法。
  6. 【請求項６】 前記糖化が酸加水分解によって行なわれ
    る請求項５記載の方法。
  7. 【請求項７】 スクロース、マルトース、セロビオース
    およびラクトースを包含する二糖、ヘキソースならびに
    それらの混合物からなる群より選ばれる基質を構成する
    こと；該基質にセルラーゼ、β- グルコシダーゼ、アミ
    ラーゼおよびグルコアミラーゼからなる群より選ばれる
    加水分解酵素を加えること；細胞の生育および加水分解
    物のエタノールへの変換のために好ましい条件下に、前
    記基質に酵母の一種ブレタノミセス クステルシィを接
    種して同時進行糖化・発酵をえること；ならびに該基質
    からエタノールを回収することよりなるバイオマス材料
    からのエタノールの改良された収量および生産速度を示
    す同時進行糖化・発酵方法。
  8. 【請求項８】 基質の糖化および発酵が約28℃〜42℃の
    範囲の温度で行なわれる請求項７記載の方法。
  9. 【請求項９】 発酵の間、接種された基質のｐＨが約3.
    5 〜6.0 である請求項７記載の方法。
  10. 【請求項１０】 ヘキソースが、Ｄ- グルコース、マン
    ノース、Ｄ- ガラクトース、フルクトース、ソルボース
    およびそれらの混合物からなる群より選ばれるものであ
    る請求項７記載の方法。
  11. 【請求項１１】 二糖が、Ｄ- セロビオース、スクロー
    ス、マルトース、ラクトースおよびそれらの混合物から
    選ばれるものである請求項７記載の方法。
  12. 【請求項１２】 基質が二糖である請求項７記載の方
    法。
  13. 【請求項１３】 基質が少なくともグルコースおよびセ
    ロビオースの混合物を含む請求項７記載の方法。
  14. 【請求項１４】 ヘキソースがセルロースおよびヘミセ
    ルロースの加水分解糖である請求項７記載の方法。
  15. 【請求項１５】 酵母の一種ブレタノミセス クステル
    シィを含有する前記溶液を接種することにより改良され
    た、糖含有水性溶液のエタノールへの同時進行糖化・発
    酵方法。
  16. 【請求項１６】 前記溶液中の糖の発酵が実質的に完了
    するまで発酵が続行される請求項１５記載の改良された
    同時進行糖化・発酵方法。
  17. 【請求項１７】 酵母の一種ブレタノミセス クステル
    シィといっしょにセルラーゼ酵素をブロス中のバイオマ
    ス材料の基質に加えて、セルラーゼ加水分解により糖が
    生成するので、前記酵母がブロス中に形成された該糖を
    エタノールへ発酵させることよりなるセルロース含有バ
    イオマス材料からのエタノールの改良された収量および
    生産速度を示す同時進行糖化・発酵方法。
  18. 【請求項１８】 糖がＤ- グルコース、Ｄ- ガラクトー
    ス、マルトース、メチル- α- Ｄ- グルコシド、スクロ
    ース、α，α- トレハロース、セロビオースおよびメレ
    ジトースよりなる群から選ばれるものである請求項７記
    載の方法。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2006016596A1 (ja) * 2004-08-12 2008-07-31 王子製紙株式会社 リグノセルロース材料からの繊維成分の製造およびその利用
JP2009112200A (ja) * 2007-11-02 2009-05-28 Nippon Steel Engineering Co Ltd エタノール製造方法
WO2009069538A1 (ja) * 2007-11-30 2009-06-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha エタノールの製造方法及びエタノール製造用酵母
JP4681199B2 (ja) * 2000-04-17 2011-05-11 関西化学機械製作株式会社 セルロース繊維からのアルコールの製造方法
WO2014010567A1 (ja) * 2012-07-10 2014-01-16 出光興産株式会社 キャッサバ粕の処理方法
JPWO2013061941A1 (ja) * 2011-10-24 2015-04-02 トヨタ自動車株式会社 組換え酵母を用いたエタノールの製造方法

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU5138993A (en) * 1992-09-28 1994-04-26 Midwest Research Institute Fermentation of cellulose and hemicellulose in corn fiber and distillers dried grains with solubles to ethanol
US5888788A (en) * 1994-05-18 1999-03-30 Union Nationale Des Groupements De Distillateurs D'alcool (Ungda) Use of ionophoretic polyether antibiotics for controlling bacterial growth in alcoholic fermentation
IES950367A2 (en) * 1995-05-22 1996-02-21 Christopher Alphonsus Mccormac Process for the production of ethanol
US7537826B2 (en) * 1999-06-22 2009-05-26 Xyleco, Inc. Cellulosic and lignocellulosic materials and compositions and composites made therefrom
ES2166316B1 (es) * 2000-02-24 2003-02-16 Ct Investig Energeticas Ciemat Procedimiento de produccion de etanol a partir de biomasa lignocelulosica utilizando una nueva levadura termotolerante.
WO2003049538A2 (en) * 2001-12-06 2003-06-19 Prodigene, Inc. Methods for the cost-effective saccharification of lignocellulosic biomass
US8558058B2 (en) * 2001-12-06 2013-10-15 Applied Biotechnology Institute Monocotyledonous seed expressing exo-1,4B-glucanase
US20040005674A1 (en) * 2002-04-30 2004-01-08 Athenix Corporation Methods for enzymatic hydrolysis of lignocellulose
US20040253696A1 (en) * 2003-06-10 2004-12-16 Novozymes North America, Inc. Fermentation processes and compositions
US20060070660A1 (en) * 2003-10-24 2006-04-06 Phase Four Industries, Inc. Waste evacuation system for a vehicle
DK1713825T3 (da) * 2004-01-30 2012-11-05 Novozymes Inc Polypeptider med cellulolytisk forøgende aktivitet og polynukleotider der koder for samme
US7708214B2 (en) * 2005-08-24 2010-05-04 Xyleco, Inc. Fibrous materials and composites
US20150328347A1 (en) 2005-03-24 2015-11-19 Xyleco, Inc. Fibrous materials and composites
US7527941B1 (en) 2006-05-24 2009-05-05 Clear Water Technologies, Inc. Process for producing ethyl alcohol from cellulosic materials
UA100673C2 (uk) 2006-07-21 2013-01-25 Ксилеко, Инк. Спосіб переробки целюлозної або лігноцелюлозної біомаси (варіанти)
US7666637B2 (en) * 2006-09-05 2010-02-23 Xuan Nghinh Nguyen Integrated process for separation of lignocellulosic components to fermentable sugars for production of ethanol and chemicals
EP2099922A1 (en) * 2006-12-11 2009-09-16 Volkmar Passoth Fermentation cultures and methods employing the same
CN101932715B (zh) * 2007-02-26 2014-11-12 韩国生产技术研究院 使用海藻生产生物燃料的方法
BRPI0820497A2 (pt) * 2007-11-05 2015-07-14 Energy Enzymes Inc Processo para produção de etanol utilizando celulose com enzimas geradas através de cultura do estado sólido.
US8828696B2 (en) * 2008-12-05 2014-09-09 Lallemand Specialites, Inc Use of Penicillin G Procaine as a selective antimicrobial agent in the production of alcohol by fermentation
BRPI0805560B1 (pt) 2008-12-29 2016-12-06 Petroleo Brasileiro Sa processo de produção de um preparado enzimático para hidrólise de celulose de resíduos lignocelulósicos e sua aplicação na produção de etanol
US20110111456A1 (en) 2009-04-03 2011-05-12 Xyleco, Inc. Processing biomass
WO2010138964A1 (en) * 2009-05-29 2010-12-02 Resonant Biosciences Llc Apparatus and method for treatment of microorganisms using chlorine dioxide with antibiotics
BR112012001664A2 (pt) 2009-07-24 2018-12-26 Bp Corp North America Inc métodos e composições para melhorar o transporte de açúcar, fermentação com açúcar misturado e produção de biocombustíveis
KR101075602B1 (ko) * 2010-01-15 2011-10-20 한국생산기술연구원 브레타노마이세스 쿠스테르시이 변이 균주 및 이를 이용한 에탄올 제조 방법
US10308948B2 (en) 2011-07-27 2019-06-04 Applied Biotechnology Institute, Inc. Method of increasing expression of nucleic acid molecules in plants using multiple transcription units
US9695484B2 (en) 2012-09-28 2017-07-04 Industrial Technology Research Institute Sugar products and fabrication method thereof
CN103966367B (zh) 2013-02-01 2016-01-20 财团法人工业技术研究院 醣类的制备方法
EP4239075A1 (en) 2022-03-04 2023-09-06 Technische Universität München Process for the production of ethanol and/or fermentation by-products from a starch-containing biomass

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5466568A (en) * 1977-11-08 1979-05-29 Agency Of Ind Science & Technol Method of treating dusts containing garbages
US4414329A (en) * 1980-01-15 1983-11-08 Phillips Petroleum Company Biochemical conversions by yeast fermentation at high cell densities
CA1173380A (en) * 1980-02-19 1984-08-28 Michael I. Sherman Acid hydrolysis of biomass for ethanol production
US4321328A (en) * 1980-12-05 1982-03-23 Hoge William H Process for making ethanol and fuel product
US4359534A (en) * 1981-04-28 1982-11-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture Conversion of D-xylose to ethanol by the yeast Pachysolen tannophilus
US4511656A (en) * 1981-05-15 1985-04-16 Purdue Research Foundation Direct fermentation of D-xylose to ethanol by a xylose-fermenting yeast mutant
US4368268A (en) * 1981-05-15 1983-01-11 Purdue Research Foundation Direct fermentation of D-xylose to ethanol by a xylose-fermenting yeast mutant
JPS5828289A (ja) * 1981-08-12 1983-02-19 Kyowa Hakko Kogyo Co Ltd 発酵法によるアルコ−ルの製造法
US4385117A (en) * 1981-08-12 1983-05-24 University Of Georgia Research Foundation, Inc. High ethanol producing derivatives of Thermoanaerobacter ethanolicus
US4464471A (en) * 1982-02-01 1984-08-07 University Of Cincinnati Biologically engineered plasmid coding for production of β-glucosidase, organisms modified by this plasmid and methods of use
US4567145A (en) * 1982-11-15 1986-01-28 Hri, Inc. Continuous production of ethanol by use of respiration deficient mutant yeast
SE435627B (sv) * 1983-05-09 1984-10-08 Alfa Laval Ab Forfarande for framstellning av etanol genom fermentering av en substans, innehallande xylos, med jest av arterna pichia stipitis, p. segobiensis eller candida shehatae
US4840903A (en) * 1985-08-08 1989-06-20 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Process for producing ethanol from plant biomass using the fungus paecilomyces sp.
IE59108B1 (en) * 1986-02-07 1994-01-12 Mccormack Christopher Alphonsu Microbial production of ethanol

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4681199B2 (ja) * 2000-04-17 2011-05-11 関西化学機械製作株式会社 セルロース繊維からのアルコールの製造方法
JPWO2006016596A1 (ja) * 2004-08-12 2008-07-31 王子製紙株式会社 リグノセルロース材料からの繊維成分の製造およびその利用
JP4682982B2 (ja) * 2004-08-12 2011-05-11 王子製紙株式会社 リグノセルロース材料からの繊維成分の製造およびその利用
JP2009112200A (ja) * 2007-11-02 2009-05-28 Nippon Steel Engineering Co Ltd エタノール製造方法
WO2009069538A1 (ja) * 2007-11-30 2009-06-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha エタノールの製造方法及びエタノール製造用酵母
JP5003764B2 (ja) * 2007-11-30 2012-08-15 トヨタ自動車株式会社 エタノールの製造方法及びエタノール製造用酵母
US8338149B2 (en) 2007-11-30 2012-12-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Ethanol production process and yeast for ethanol production
JPWO2013061941A1 (ja) * 2011-10-24 2015-04-02 トヨタ自動車株式会社 組換え酵母を用いたエタノールの製造方法
WO2014010567A1 (ja) * 2012-07-10 2014-01-16 出光興産株式会社 キャッサバ粕の処理方法
JP2014014337A (ja) * 2012-07-10 2014-01-30 Idemitsu Kosan Co Ltd キャッサバ粕の処理方法

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FR2671560B1 (fr) 1995-12-08
GB2253633B (en) 1995-05-17
GB2253633A (en) 1992-09-16
FR2671560A1 (fr) 1992-07-17
DE4200878A1 (de) 1992-08-20
GB9200252D0 (en) 1992-02-26
BR9200100A (pt) 1992-10-06

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