JPH08308589A - セルラーゼ含有再生セルロースを用いたセロオリゴ糖の製造方法 - Google Patents

セルラーゼ含有再生セルロースを用いたセロオリゴ糖の製造方法

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JPH08308589A
JPH08308589A JP7138455A JP13845595A JPH08308589A JP H08308589 A JPH08308589 A JP H08308589A JP 7138455 A JP7138455 A JP 7138455A JP 13845595 A JP13845595 A JP 13845595A JP H08308589 A JPH08308589 A JP H08308589A
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JP
Japan
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cellulase
cellulose
cellooligosaccharide
regenerated cellulose
reaction
Prior art date
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JP7138455A
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Takahiro Satou
恭広 佐藤
Jun Yashiro
洵 八代
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Nippon Paper Industries Co Ltd
Jujo Paper Co Ltd
Original Assignee
Nippon Paper Industries Co Ltd
Jujo Paper Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通常のセルロース及びセルラーゼを用いて、
セロオリゴ糖を高収率で産生させる製造方法を提供する
こと。 【構成】 セルロースを溶解したセルロース溶液中にセ
ルラーゼを添加した後、得られた溶液からセルラーゼ含
有再生セルロースを得、次いで該再生セルロースを緩衝
液存在下で、セルロース中に含有されたセルラーゼに酵
素反応を行わせて、セロオリゴ糖を産生させることを特
徴とするセロオリゴ糖の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はセロビオース等のセロオ
リゴ糖の製造方法に関し、特に、セルラーゼを含有する
再生セルロースを用いたセロオリゴ糖の酵素的製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】セロオリゴ糖は、セロビオース、セロト
リオース、セロテトラオース等、グルコース(ぶどう
糖)部分のみがβ−1,4結合した比較的低重合の少糖
類であり、セルラーゼ研究用試薬や化学合成品の出発原
料等として広く用いられている。更に、近年において
は、セロオリゴ糖が持つ低甘味、難消化性等の機能性が
注目され、食品添加物としての用途も期待されている。
【0003】セロオリゴ糖の製造方法は、現在、化学的
手法と酵素学的手法の2種に大別されている。化学的手
法としては、無水酢酸−濃硫酸を用いて脱脂綿または濾
紙をアセトリシスすることによってオクタアセチルセロ
ビオースを得た後、更に脱アセチル化してセロビオース
を得る方法や、発煙塩酸−濃硫酸によりセルビオースを
酸加水分解した後、カーボンカラムなどによりセロビオ
ースを分画分取する方法[Brauns,(Organic Synthsese,
Wiley, Coll. vol.II, 124(1943)) 、Wolform,(J.Amer.
Chem.Soc.,71, 825(1949))、及びMiller,(Methods in C
arbohydrate Chemistry III, Cellulose, 134(1963))]
等が知られている。しかしながら、このような化学的手
法は反応操作が煩雑である上収率が低いため、工業的に
有利な方法であるとは言えなかった。
【0004】このような欠点は、セルロースを微生物か
ら産出されるセルラーゼにより分解し、セロオリゴ糖を
生成させることによって基本的に解決される。しかしな
がら、微生物由来のセルラーゼは複合酵素であり、その
中にβ−グルコシダーゼが多く含まれているため、セル
ロースの分解生産物であるセロオリゴ糖の大部分が単糖
のグルコースにまで分解されるために、目的とするセロ
オリゴ糖の収率が極めて低いという欠点があった。
【0005】β−グルコシダーゼの活性を阻止して、上
記の問題を解決する方法として、セルロースにβ−グル
コシダーゼが吸着しにくい性質を利用したβ−グルコシ
ダーゼ除去方法(特開昭63−226294号公報)、
β−グルコシダーゼの特異的阻害剤であるグルコノラク
トンの存在下で酵素反応を行わせる方法(特開平4−7
5594号公報)、及び、リグニンにβ−グルコシダー
ゼを吸着させて不活性化する方法(特開平5−3170
73号公報)等が開発された。
【0006】しかしながら、酵素学的手法は限外濾過装
置等の設備が必要であること、特異酵素を得るためにセ
ルラーゼ生産菌を培養しなければならないこと、阻害剤
と生成物との分離に手間がかかること等の理由から、そ
の何れの方法も工業的には適しないと言う欠点があっ
た。また、セルロースをセロオリゴ糖に特異的に分解す
る特殊なセルラーゼを使用したり(特開平1−2563
94号公報)、特定のセルロースを使用してセロオリゴ
糖を製造する方法(特開平2−295492号公報)も
あったが、いずれも特異性があるので、広範囲かつ工業
的に生産するのには適さないという欠点があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らはこのよう
な欠点を解決すべく鋭意検討した結果、セルロース溶液
中にセルラーゼを添加した溶液からセルラーゼ含有再生
セルロースを得る工程を経過させた場合には、通常のセ
ルロースとセルラーゼを用いて酵素反応を行わせること
によって、セロオリゴ糖を収率良く生成させることがで
きることを見出し、本発明に到達した。従って、本発明
の目的は、通常のセルロース及びセルラーゼを用いて、
収率良くセロオリゴ糖を産生させることのできる、セロ
オリゴ糖の製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の上記の目的は、
セルロースを溶解したセルロース溶液中にセルラーゼを
添加した後、得られた溶液からセルラーゼ含有再生セル
ロースを得、次いで該再生セルロースを緩衝液存在下
で、セルロース中に包含されたセルラーゼに酵素反応を
行わせてセロオリゴ糖を産生させることを特徴とするセ
ロオリゴ糖の製造方法によって達成された。
【0009】本発明に用いられるセルロースの原料は特
に限定されず、木材パルプやリンターパルプ及びそれら
の粉末、木材チップ、木粉、廃木の木質原料及び農業副
産物である稲ワラ、モミやサトウキビ、トウモロコシ等
の廃棄物、更に果汁の圧搾汁粕等の中から広く選択する
ことができるが、中でも木粉やパルプ及びその粉末はセ
ルロース溶剤への溶解性が高いので、本発明におけるセ
ルロース原料として好ましい。
【0010】本発明においては、それらのセルロース原
料に何等特別の処理を施す必要はないが、溶剤に対する
溶解性を良好にするために、溶解前に爆砕、粉砕等の物
理的処理、あるいは、酸やアルカリ等を用いた化学的処
理を施しても良い。セルロース原料を溶解する方法は特
に限定されず、アミンオキシド系の他、塩化リチウム/
N,N−ジメチルアセトアミド系、亜硫酸/アミン/極
性溶媒系等のセルロース混合溶剤を用いる方法や、銅ア
ンモニア法、ビスコース法等広く選択することができる
が、中でも塩化リチウム/N,N−ジメチルアセトアミ
ド系混合溶剤は、添加した酵素を殆ど変性させないの
で、本発明で使用するのに好都合である。
【0011】セルロース濃度は20重量%の範囲内であ
ることが好ましいが、セルロース溶液の粘度の上昇によ
る攪拌操作の困難化を考慮すると、0.1〜5重量%の
範囲であることが好ましい。各薬剤の混合比率や溶解操
作は、それぞれ通常の方法に従って行えば足りる。ま
た、セルロース原料の形状やセルロースの純度に応じて
調整しても良い。
【0012】セルロース溶液に添加するセルラーゼの種
類は特に限定されず、通常の培養によって得たセルラー
ゼを用いることもできるし、市販のセルラーゼを用いる
こともできるが、水分の存在によってセルロースが再生
する様な溶解法、例えば塩化リチウム/N,N−ジメチ
ルアセトアミド系等を選択した場合には、乾燥粉末状の
酵素を使用することが、酵素を定量的に包含させること
が出来る上操作性も良いので好ましい。酵素の添加量は
特に限定されるものではないが、セルロース重量当た
り、0.1〜30%の範囲内であることが好ましい。
【0013】セルラーゼを包含した再生セルロースを再
生させる溶媒としては、それぞれ選択した溶解法に応じ
た再生溶媒を使用すれば良いが、中でも、水、メタノー
ル及びエタノールが取り扱いやすいので好ましい。再生
セルロースの形状は特に限定されず、シート状、ビーズ
状、繊維状あるいは不定形であっても何等差し支えな
い。
【0014】再生させたセルロースは洗浄せずに使用す
ることができるが、所望であればメタノール等で洗浄し
ても差し支えない。再生セルロースは乾燥させることな
く次の工程に使用することができるが、乾燥させても良
い。乾燥させる場合には、酵素の熱変性を避けるため
に、高温加熱を行わない凍結乾燥等の乾燥方法を用いる
ことが好ましい。酵素反応の条件は特に限定されない
が、選択した酵素の至適pH、及び、至適温度付近で、
適宜の時間反応を行わせることが好ましい。また、反応
性を向上させるために、攪拌しながら反応を行わせるこ
とが好ましい。
【0015】反応液の上清液中に生成したセロオリゴ糖
は、遠心分離等の操作により上清部分と不溶物を分離し
た後、上清部分を濃縮してシロップ状とし、あるいは結
晶操作を行って結晶させることにより回収することが出
来る。またこの反応系に限外濾過装置を使用し、反応生
成物を逐次系外に取り出し、濃縮、結晶化させることも
できる。結晶操作の際にメタノール等の水溶性有機溶液
を添加しても差し支えない。また所望であれば活性炭カ
ラム等による精製操作を行うこともできる。
【0016】本発明におけるセロオリゴ糖の特異的生成
の機構は明らかではないが、セルロース、セルロース溶
剤、再生溶媒及び酵素の種類に対する特別の選択性がな
いことから、薬剤によるβ−グルコシダーゼの阻害であ
るとは考えにくい。また、水性の溶剤、再生溶媒を使用
しない場合でもこの現象が観察されるため、セルロース
に対する酵素の吸着性の違いによって、溶解・再生操作
中にβグルコシダーゼが除去されるわけでもない。
【0017】更に、酵素反応を長時間行っても上清中の
セロオリゴ糖はグルコースに分解されなかったので、反
応中にβ−グルコシダーゼが脱離しているわけでもな
い。また、セルラーゼを包含させない再生セルロース
に、外部からセルラーゼ反応を行わせてもセロオリゴ糖
は特異的に生成しなかったので、セルラーゼを再生セル
ロース中に包含させることは、本発明において必須の要
件である。
【0018】
【発明の効果】本発明のセロオリゴ糖の製造方法は、従
来行われていたような、セルラーゼに含まれるβ−グル
コシダーゼを特定的に阻害、除去する工程を必要としな
い上、原料であるセルロース及び酵素であるセルラーゼ
に対する制限はなく、市販酵素で簡便にかつ特異的にセ
ロオリゴ糖を製造することができるため、セロオリゴ糖
の工業的製造方法として極めて有効である。また、その
原料であるセルロースは、地球上で年間1,000億ト
ンのバイオマスとして産出される上、農業及び林業上の
植物性食品の廃棄物に大量に含まれているので、本発明
はセルロースの活用を通してバイオマスを有効に利用す
ることができ、産業上極めて有意義である。
【0019】
【実施例】以下、本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、本発明はこれによって限定されるものではな
い。
【0020】実施例1.N,N−ジメチルアセトアミド
300mlに塩化リチウム28.1gを添加し、160
℃に加温した後、セルロースパウダー(商品名:KCフ
ロックW400、日本製紙株式会社製)9.6gを添加
した。10分間攪拌し、100℃まで温度を低下させた
後、更に30分間攪拌してセルロースをほぼ完全に溶解
させた。このセルロース溶液を室温まで冷却し、セルラ
ーゼ(商品名:セルレースナガセ、ナガセ生化学工業株
式会社製)を0.96g添加、攪拌して均一に分散させ
た後、メタノール中にこのセルロース溶液を滴下して、
セルロースをビーズ状に再生させた。
【0021】この再生セルロースビーズ10gを、pH
4.5の50mM酢酸緩衝液200mlに添加し、50
℃で24時間、攪拌しながら酵素反応を行わせた。反応
終了後、上清の糖組成をHPLCによって定量した結
果、グルコースは0.5mg/ml、セロビオースは
3.7mg/ml、セロトリオースは2.3mg/m
l、セロテトラオースは1.2mg/ml生成してい
た。
【0022】実施例2.セルラーゼとしてセルロシンT
2(上田化学工業株式会社製の商品名)を用いた他は、
実施例1と全く同様な条件で反応を行った。反応終了後
の上清の糖組成をHPLCによって定量した結果、グル
コースは1.5mg/ml、セロビオースは4.7mg
/ml、セロトリオースは0.3mg/ml生成してい
た。
【0023】比較例1.セルラーゼを添加しない他は、
実施例1と全く同様の条件で調整したセルロースビーズ
10gを、pH4.5の50mM酢酸緩衝液200ml
に添加した後実施例1で使用したものと同じセルレース
ナガセ1gを添加し、50℃で24時間、攪拌しながら
酵素反応を行わせた。反応終了後、上清の糖組成をHP
LCによって定量した結果、グルコースが6.8mg/
ml、及びセロビオースが1.5mg/mlであり、殆
どがグルコースになっていることが確認された。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セルロースを溶解したセルロース溶液中
    にセルラーゼを添加した後、得られた溶液からセルラー
    ゼ含有再生セルロースを得、次いで該再生セルロースを
    緩衝液存在下で、セルロース中に包含されたセルラーゼ
    に酵素反応を行わせてセロオリゴ糖を産生させることを
    特徴とするセロオリゴ糖の製造方法。
JP7138455A 1995-05-12 1995-05-12 セルラーゼ含有再生セルロースを用いたセロオリゴ糖の製造方法 Pending JPH08308589A (ja)

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JP (1) JPH08308589A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006223152A (ja) * 2005-02-16 2006-08-31 Hitachi Zosen Corp セルロース溶剤による溶解と加水分解の組合せによるバイオマス処理方法
US7947656B2 (en) 2004-07-27 2011-05-24 Asahi Kasei Chemicals Corporation Processes for producing cellooligosaccharide

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7947656B2 (en) 2004-07-27 2011-05-24 Asahi Kasei Chemicals Corporation Processes for producing cellooligosaccharide
JP2006223152A (ja) * 2005-02-16 2006-08-31 Hitachi Zosen Corp セルロース溶剤による溶解と加水分解の組合せによるバイオマス処理方法

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