JPH0731485A - 微細藻を原料とするアルコール製造方法 - Google Patents

微細藻を原料とするアルコール製造方法

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JPH0731485A
JPH0731485A JP5182857A JP18285793A JPH0731485A JP H0731485 A JPH0731485 A JP H0731485A JP 5182857 A JP5182857 A JP 5182857A JP 18285793 A JP18285793 A JP 18285793A JP H0731485 A JPH0731485 A JP H0731485A
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JP
Japan
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alcohol
starch
saccharifying
fine
algae
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JP5182857A
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English (en)
Inventor
Shin Hirayama
伸 平山
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel

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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 微細藻中の澱粉からの改良されたアルコール
製造方法に関する。 【構成】 澱粉含有微細藻をアルカリ水溶液あるいはア
ルコール系有機溶媒などの微細藻細胞膜を変性させかつ
微細藻澱粉を露呈及び糊化させる作用を有する溶媒で処
理したのち、該藻体中の澱粉を糖化酵素により糖化し、
次いでアルコール発酵させることを特徴とするアルコー
ル製造方法。 【効果】 超音波処理等の物理的処理や高温高圧での反
応を行うことなく、微細藻類に簡単な溶媒処理を行うだ
けで常温付近の20〜40℃の温度で微細藻類に含まれ
る澱粉を糖化及びアルコール発酵させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はクロレラ等のバイオマス
資源から、化学原料、燃料などに利用されるアルコール
(エタノール)を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、クロレラなどの澱粉を含有する微
細藻からアルコールを製造する方法においては、澱粉を
含有した微細藻を超音波処理等の物理的処理により破砕
し、得られた破砕澱粉を酸の共存下で加圧下に100°
以上に加熱するか、あるいは加圧下に100°以上に加
熱して糊化させたのち糖化酵素を加えて加熱することに
よって糖化し、このようにして得られる糖化液に酵母を
加えて発酵させ、アルコールを製造していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】微細藻中の澱粉からア
ルコールを製造する前記従来技術では、澱粉抽出工程で
超音波処理等の物理的処理を必要とし、特にクロレラの
ように強固な細胞壁を有する藻類の場合には、長時間の
超音波処理が必要で多大の投入エネルギを要していた。
また、糖化の工程においては、酸の共存下で加圧と加熱
の両方を必要とするか、糖化酵素を用いた糖化では加熱
糊化させた微細藻澱粉を糖化酵素共存下において50〜
60℃の加熱が必要で、いずれも多くのエネルギを消費
するという問題があった。本発明は、前記従来技術の問
題点に鑑み、バイオマス原料となる微細藻中の澱粉を糖
化させる際に、物理的処理や加圧及び加熱を必要としな
い省エネルギ型の糖化工程を有するアルコールの製造方
法を提供しようとするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は澱粉含有微細藻
を微細藻細胞膜を変性させかつ微細藻澱粉を露呈及び糊
化させる作用を有する溶媒で処理したのち、該藻体中の
澱粉を糖化酵素により糖化し、次いでアルコール発酵さ
せることを特徴とするアルコール製造方法である。
【0005】本発明のアルコール製造方法は、クロレ
ラ、クラミドモナス、スピルリナ、ドナリエラ、ミカズ
キモあるいはアオコなどの澱粉を含有する微細藻類から
のアルコール製造に好適な方法である。
【0006】本発明の方法においては、先ず前記微細藻
類を微細藻細胞膜を変性させかつ微細藻澱粉を露呈及び
糊化させる作用を有する溶媒で処理し、澱粉が糖化され
やすい形にする。ここで使用する溶媒としては水酸化カ
リウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ水溶液あるい
はアルコール系、ケトン系、ハロゲン化炭化水素系、エ
ーテル系などの有機溶媒が使用できるが、特にメタノー
ル、アセトン、クロロホルム、ジエチルエーテルが好適
である。
【0007】溶媒による処理の方法は、特に限定される
ものではなく、藻体と溶媒とが十分接触できる方法であ
ればよい。例えば、藻体を水等に分散させたけんだく液
からろ別などの手段により分離した藻体の層に有機溶媒
あるいはアルカリ水溶液からなる溶媒を流して洗浄する
方法、藻体を溶媒に分散させ、適当な温度でかきまぜた
のち分離する方法などが一般的である。使用する有機溶
媒の濃度は70重量%以上、好ましくは80重量%以上
であることが望ましい。また、アルカリ水溶液としては
0.1M(モル)以上が好ましい。
【0008】このようにして溶媒処理した藻体を水に分
散させ、通常の方法によりpH調整等を行い、糖化酵素
を添加して糖化させ、次いでアルコール発酵させること
により高収率でアルコールを得ることができる。なお、
従来の技術では加熱、糊化したあとの微細藻澱粉であっ
ても糖化を進行させるためには50〜60℃程度に加熱
する必要があったが、本発明の方法においては、20〜
40℃程度の温度で十分糖化させることができる。
【0009】
【作用】本発明の方法において、超音波処理のような物
理的処理を必要とせず、常温付近の温度で微細藻類に含
まれる澱粉を糖化することができるのは、アルカリ水溶
液やメタノール、アセトンなどの有機溶媒が微細藻類の
細胞膜を破壊し、細胞壁の構造を変化させ、澱粉を露呈
させるとともに糊化させることによって、澱粉と糖化酵
素との接触を大幅に促進するためと推定される。すなわ
ち、本発明の溶媒処理は、強固な細胞壁に直接的物理作
用(破砕)を起こさせるのではなく、細胞壁の内側に存
在する細胞膜の脂質や蛋白質の変性を起こし、その結果
細胞膜が破砕し、副次的に細胞壁の一部が破れたり変形
したりする結果、澱粉が露呈し糊化しやすくなるものと
考えられる。
【0010】また、澱粉は通常、一旦加熱して糊化しな
ければ糖化酵素による単糖化が困難であるが、前記溶媒
と接触させると、澱粉の構造に糊化や部分的変化が生
じ、常温付近でも酵素による糖化が容易になるものと考
えられる。なお、溶媒処理には、アルコール発酵の際の
副生成物の原因となるクロロフィルなどの色素や脂質等
を除去する働きもある。
【0011】
【実施例】以下実施例により本発明の方法をさらに具体
的に説明する。なお、以下の試験においてグルコースの
定量はグルコースCIIテストワコー(和光純薬社製)
により行った。また、微細藻澱粉の含有量は試料を完全
に糖化させて得られたグルコースの量に、生成する水の
量を換算し、0.9を乗じて求めた。 (実施例1)澱粉含有微細藻としてクロレラ( Chlorel
la vulgaris var.vulgaris IAM C-534)を使用し、アル
コール製造試験を行った。クロレラを、CO2 5%雰囲
気、照度15000Lux、温度25℃の条件で培養
し、遠心分離にて回収後、クロレラの乾燥分1重量部に
対し50重量部の95%メタノールを添加して攪拌後遠
心分離し、この処理を2回繰り返した。このとき、脂質
成分やクロロフィルの緑色成分が除かれ、最終的に白色
の沈殿が得られた。この沈殿物を蒸留水にて洗浄、遠心
分離し、残存するメタノールを除去した。メタノール処
理工程における収率はほぼ100%であった。
【0012】得られたクロレラのメタノール処理物20
mgを3ミリリットルの水に分散させてけんだく液と
し、pHを6に調整後、濃度が5μMとなるようにCa
Cl2を加え、さらに50ユニット( units)のα−ア
ミラーゼを添加し、37℃で3時間保持して第1段階の
糖化反応を行った。次にこの部分糖化液を酢酸にてpH
4.5に調整し、25ユニット( units)のグルコアミ
ラーゼを添加し、37℃で3時間保持した。これらの操
作によって12.0mgのグルコースが溶解した溶液を
得ることができた。
【0013】この糖化液にアルコール生産能力を有する
パン酵母を加えて30℃で3日間静置した。その液を分
取し、13000rpmで5分間遠心分離し、透明な上
澄み液を得た。この上澄み液をガスクロマトグラフィー
で分析したところ0.41%のエタノールが検出され
た。これは澱粉からのアルコール変換率80%に相当す
る。
【0014】(実施例2)メタノールの代わりにアセト
ンを使用した以外は実施例1と同様に操作し、アルコー
ルの製造試験を行ったところ実施例1と同様の結果が得
られた。
【0015】(実施例3)クロレラに代えてクラミドモ
ナス( Chlamydomonas reinhardtii UTEX 2247)を使用
して実施例1と同様に操作し、糖化及び酵母による発酵
を行なったところ、得られた上澄み液中に0.48%の
エタノールが検出された。この値は、澱粉からのアルコ
ール変換率85%に相当する。
【0016】(実施例4)実施例3で使用したのと同じ
クラミドモナス( Chlamydomonas reinhardtii UTEX 22
47)の乾燥分1重量部に対し50重量部の0.2MのN
aOHを添加して攪拌後遠心分離し、この処理を2回繰
り返した。このとき、脂質成分やクロロフィルの大部分
の緑色成分が除かれ、最終的に淡黄白色の沈殿が得られ
た。この沈殿物を蒸留水にて洗浄した。得られた沈殿物
20mgを3ミリリットルの水に分散させてけんだく液
とし、pHを6に調整し、以下実施例1と同様にして糖
化し、9.0mgのグルコースが溶解した溶液が得られ
た。さらに実施例1と同様にして酵母による発酵を行な
ったところ、得られた上澄み液中に0.28%のエタノ
ールが検出された。この値は、澱粉からのアルコール変
換率約70%に相当する。 (比較例1)実施例1と同様にして培養、回収したクロ
レラを水に分散させ、70Wの超音波洗浄器で40分間
破砕処理したのち、遠心分離し、水で洗浄し沈殿物を得
た。得られた沈殿物20mgを3ミリリットルの水に分
散させてけんだく液とし、pHを6に調整後、濃度が5
μMとなるようにCaCl2 を加え、さらに50ユニッ
ト( units)のα−アミラーゼを添加し、100℃で1
時間保持して第1段階の糖化反応を行った。次にこの部
分糖化液を酢酸にてpH4.5に調整し、25ユニット
( units)のグルコアミラーゼを添加し、60℃で1時
間保持した。これらの操作によって12.4mgのグル
コースが溶解した溶液を得ることができた。
【0017】これらの実施例及び比較例の結果から、本
発明の方法により、超音波による破砕処理や高温での糖
化反応を行うことなく、従来技術と同様の収率で微細藻
類からアルコールを製造できることがわかる。
【0018】
【発明の効果】本発明の方法によれば、超音波処理等の
物理的処理や高温高圧での反応を行うことなく、微細藻
類に簡単な溶媒処理を行うだけで常温付近の20〜40
℃の温度で微細藻類に含まれる澱粉を糖化することがで
きる。得られる糖化液は通常の方法によりアルコール発
酵させてアルコールを製造することができるので、従来
の方法に比較し、投入エネルギの少ない省エネルギ型の
アルコール製造方法が提供される。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 澱粉含有微細藻を微細藻細胞膜を変性さ
    せかつ微細藻澱粉を露呈及び糊化させる作用を有する溶
    媒で処理したのち、該藻体中の澱粉を糖化酵素により糖
    化し、次いでアルコール発酵させることを特徴とするア
    ルコール製造方法。
  2. 【請求項2】 溶媒がアルコール系、ケトン系、ハロゲ
    ン化炭化水素系あるいはエーテル系の有機溶媒の中から
    選ばれる1種以上の有機溶媒であることを特徴とする請
    求項1に記載のアルコール製造方法。
  3. 【請求項3】 溶媒がアルカリ水溶液であることを特徴
    とする請求項1に記載のアルコール製造方法。
JP5182857A 1993-07-23 1993-07-23 微細藻を原料とするアルコール製造方法 Withdrawn JPH0731485A (ja)

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Cited By (4)

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