JPS5856691A - セルロ−ス質材の酵素加水分解方法 - Google Patents
セルロ−ス質材の酵素加水分解方法Info
- Publication number
- JPS5856691A JPS5856691A JP56155509A JP15550981A JPS5856691A JP S5856691 A JPS5856691 A JP S5856691A JP 56155509 A JP56155509 A JP 56155509A JP 15550981 A JP15550981 A JP 15550981A JP S5856691 A JPS5856691 A JP S5856691A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cellulosic material
- enzymatic hydrolysis
- lignin
- ray
- reaction
- Prior art date
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- Granted
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
- C12P19/02—Monosaccharides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
- C12P19/14—Preparation of compounds containing saccharide radicals produced by the action of a carbohydrase (EC 3.2.x), e.g. by alpha-amylase, e.g. by cellulase, hemicellulase
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P2201/00—Pretreatment of cellulosic or lignocellulosic material for subsequent enzymatic treatment or hydrolysis
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はセルロース質材の酵素加水分解方法に関する。
従来、セルロースをグルコースに分解する方法として酸
加水分解及び酵素加水分解がある。このうち、酵素加水
分解まは、穏やかな圧力、温度条件下で反応が進行し、
特異的で二次分解も起こらないという利点をもつ。しか
し、木材、稲わら。
加水分解及び酵素加水分解がある。このうち、酵素加水
分解まは、穏やかな圧力、温度条件下で反応が進行し、
特異的で二次分解も起こらないという利点をもつ。しか
し、木材、稲わら。
小麦わら、トウモロコシの茎６葉、バカ゛ス及び紙類な
どに含まれるセルロースは一般に結晶性が高く、またリ
グニン灰分などと混在しているため酵素分解に対して強
い抵抗性を示し、反応速度は遅く、分解率は低いという
欠点がある。この欠点を取り除くため、妨素加水分解を
行う前に、ボールミルなどによる機械的破壊及び電子線
または１ｍ照射と機械的破壊との組み合わせによる微粉
化でセルロースの非品性と反応表面積を増大させ、反応
メト分解率とを高める物理的方法やＳＨ，ＰＯ４ｔ。
どに含まれるセルロースは一般に結晶性が高く、またリ
グニン灰分などと混在しているため酵素分解に対して強
い抵抗性を示し、反応速度は遅く、分解率は低いという
欠点がある。この欠点を取り除くため、妨素加水分解を
行う前に、ボールミルなどによる機械的破壊及び電子線
または１ｍ照射と機械的破壊との組み合わせによる微粉
化でセルロースの非品性と反応表面積を増大させ、反応
メト分解率とを高める物理的方法やＳＨ，ＰＯ４ｔ。
ａ、ｓｏｐ ｙ ＺｎＯ１ａ を力ドキセン及びＮａＯ
Ｈなどの試薬により、セルロースの結晶構造を破壊した
り、リグニンを除去するなどの化学的方法が前処理とし
て行われているが、物理的前処理でのみ十分な効果を期
待すれば、七ルーロース以外の物質の除去は直接的には
困離であるため、エネルギー消費が大きくなる場合が多
く、ま〆化学画処理では高温、高圧条件が必要で、廃液
処理の必要があるなどの欠点をもつ。
Ｈなどの試薬により、セルロースの結晶構造を破壊した
り、リグニンを除去するなどの化学的方法が前処理とし
て行われているが、物理的前処理でのみ十分な効果を期
待すれば、七ルーロース以外の物質の除去は直接的には
困離であるため、エネルギー消費が大きくなる場合が多
く、ま〆化学画処理では高温、高圧条件が必要で、廃液
処理の必要があるなどの欠点をもつ。
本発明は、か＼る従来技術における欠点を改善し、廃液
処理が不必要で、かつ少ないエネルギーで十分な前処理
を行い、速い反応速度と高い分解率をもつ、セルロース
質材の酵素加水分解反応に関するものである。
処理が不必要で、かつ少ないエネルギーで十分な前処理
を行い、速い反応速度と高い分解率をもつ、セルロース
質材の酵素加水分解反応に関するものである。
すなわち、本発明は稲わら、小麦わら、トウモロコシの
謎０葉、バガス及び紙類などの高結晶性でリグニン混在
のセルロース質材に対し１電子線またはｒ＃！を照射す
ることを前処理としたものを基質とし、ボールミル、ら
いかい機などにより、攪拌または混合及び微粉砕を与え
ながら加水分解酵素により、糖を生成させることを特徴
としたセルロース質材の酵素加水分解方法である。
謎０葉、バガス及び紙類などの高結晶性でリグニン混在
のセルロース質材に対し１電子線またはｒ＃！を照射す
ることを前処理としたものを基質とし、ボールミル、ら
いかい機などにより、攪拌または混合及び微粉砕を与え
ながら加水分解酵素により、糖を生成させることを特徴
としたセルロース質材の酵素加水分解方法である。
高結晶性でリグニン混在のセルロース質材への放射線に
よる処理は、（１）セルロースの重合度の低下、（２）
結晶量の減少、（３）還元糖の生成、（４）機械的劣化
、の効果があることが知られているが、（１）。
よる処理は、（１）セルロースの重合度の低下、（２）
結晶量の減少、（３）還元糖の生成、（４）機械的劣化
、の効果があることが知られているが、（１）。
（２１、（３１の効果が特に顕著に現れてくるのは、照
射線量が１０ ｒａｄ以上となった場合で、多大なエネ
ルギーを要し、酵素加水分解の前処理として行うことは
困難である。それ鴫こ比べ、（４）の効果はＩＯ’ｒａ
ｄ程度の照射量でも明らかで、セルロース質材の粉砕を
容易にすることが知られている。例えばボールミルによ
る稲わらの粉砕のとき、全量の５０％が３００メツシユ
パスとなるに要する粉砕時間は夕×ＩＯ’ ｒａｄ電子
線照射で、未照射時に比べ約半分となる。
射線量が１０ ｒａｄ以上となった場合で、多大なエネ
ルギーを要し、酵素加水分解の前処理として行うことは
困難である。それ鴫こ比べ、（４）の効果はＩＯ’ｒａ
ｄ程度の照射量でも明らかで、セルロース質材の粉砕を
容易にすることが知られている。例えばボールミルによ
る稲わらの粉砕のとき、全量の５０％が３００メツシユ
パスとなるに要する粉砕時間は夕×ＩＯ’ ｒａｄ電子
線照射で、未照射時に比べ約半分となる。
本発明はｉｔ素加水分解反応進行中に、上記の電子ｍま
たはγ線照射による粉砕効果をとり入れたものである。
たはγ線照射による粉砕効果をとり入れたものである。
電子線またはγ線の照射による粉砕を容易にする効果は
溶液中においても発揮される。
溶液中においても発揮される。
このため、加水分解酵素溶液において、基質としてのセ
ルロース質材は容易に粉砕され、常に新しい酵素加水分
解可能なセルロース表面を提供する。
ルロース質材は容易に粉砕され、常に新しい酵素加水分
解可能なセルロース表面を提供する。
セルロースとリグニンとは非常に微細に接合しており、
加水分解前にいくら微小に粉砕しても、リグニンに覆わ
れて酵素加水分解不可能なセルロース部分が残る。これ
に対し、ある程度加水分解が進行しリグニンのみが残存
している表面部分では機械的強度が低減し、粉砕にょる
せん断力により剥離され、新しいセルロース面が露出し
、齢素加水分解可能となり、酵素加水分解反応はけ！７
００％進行する。さらに、リグニン、灰分など酵素加水
分解不可能な物質に吸着し、見掛は上活性ヲ失っている
酵素は、粉砕によるせん断力により強制的に脱着され、
セルロースと反応可能な酵素の数は反応開始時のま＼維
持することが可能となり、速い分解速度を与えることが
できる。
加水分解前にいくら微小に粉砕しても、リグニンに覆わ
れて酵素加水分解不可能なセルロース部分が残る。これ
に対し、ある程度加水分解が進行しリグニンのみが残存
している表面部分では機械的強度が低減し、粉砕にょる
せん断力により剥離され、新しいセルロース面が露出し
、齢素加水分解可能となり、酵素加水分解反応はけ！７
００％進行する。さらに、リグニン、灰分など酵素加水
分解不可能な物質に吸着し、見掛は上活性ヲ失っている
酵素は、粉砕によるせん断力により強制的に脱着され、
セルロースと反応可能な酵素の数は反応開始時のま＼維
持することが可能となり、速い分解速度を与えることが
できる。
以上の効果は、ボールミル、らいかい機、チューブミル
などの微粉砕機により与えることができ、局部的に微粉
砕を与えることによっても効果は認められるが、その際
全ての基質が順次微粉砕を与えられるように、また反応
系の物質移動が充分に行われるように、攪拌または混合
を与えなければならない。
などの微粉砕機により与えることができ、局部的に微粉
砕を与えることによっても効果は認められるが、その際
全ての基質が順次微粉砕を与えられるように、また反応
系の物質移動が充分に行われるように、攪拌または混合
を与えなければならない。
また、反応開始時に基質として粉砕しないま＼の電子線
またはｒｌＩｌ照射のセルロース質材を用いても容易に
微粉化しスラリー状となるが、粉砕していないセルロー
ス質材はかさ密度が大きいため高基質濃度とするのは困
難であり、高基質濃度で酵素加水分解を行う場合には、
予め粉砕前処理をしてかさ、密度を小さくしておくこと
が好ましい。
またはｒｌＩｌ照射のセルロース質材を用いても容易に
微粉化しスラリー状となるが、粉砕していないセルロー
ス質材はかさ密度が大きいため高基質濃度とするのは困
難であり、高基質濃度で酵素加水分解を行う場合には、
予め粉砕前処理をしてかさ、密度を小さくしておくこと
が好ましい。
以下実施例を詳述するが、本発明がこの実施例にのみ限
定されるものでないことはいうまでもない。
定されるものでないことはいうまでもない。
セルロース質材として稲わら（セルローフ３／％）を電
子線加速器で照射したものを、ハンマーミルにより粉砕
したもの＼うちｊ；ｖｍの丸孔スクリーンを通るものを
用い、セルロース加水分解酵素（商品名セルラーゼオ／
ズ力、近畿ヤクルト■製）を用いて、Ｍ、素加水分解を
行った。従来法として、セルロース質材を前処理しない
ま一１ｓｏｏｍｔｔ容のマイヤーフラスコに２０ｇ入れ
、加水分解酵素ｌ乙Ｏｍｇ ｅ ｐＨ，９とした酢酸バ
ッファー溶液／ｌｆＯｍ１．を加え、４！５°Ｃとした
往復式振湯培養機中で酵素加水分解を行った。
子線加速器で照射したものを、ハンマーミルにより粉砕
したもの＼うちｊ；ｖｍの丸孔スクリーンを通るものを
用い、セルロース加水分解酵素（商品名セルラーゼオ／
ズ力、近畿ヤクルト■製）を用いて、Ｍ、素加水分解を
行った。従来法として、セルロース質材を前処理しない
ま一１ｓｏｏｍｔｔ容のマイヤーフラスコに２０ｇ入れ
、加水分解酵素ｌ乙Ｏｍｇ ｅ ｐＨ，９とした酢酸バ
ッファー溶液／ｌｆＯｍ１．を加え、４！５°Ｃとした
往復式振湯培養機中で酵素加水分解を行った。
従来法２では、セルロース質材を３００ ｍｌ容のボ−
ルミル内で、２＋時間前粉砕したものを基質としたほか
は従来法１と同様にして酵素加水分解を行った。
ルミル内で、２＋時間前粉砕したものを基質としたほか
は従来法１と同様にして酵素加水分解を行った。
本発明法として、従来法ｌと同量のセルロース′Ｉ質材
、セルロース加水分解ｇ素、及び酢酸バッファー溶液を
従来法２で用いたボールミル内に入れ、’Ｉ！；０Ｃと
した恒温槽内でボールミルを運転しながら酵素加水分解
を行った。上記の反応液中のグルコース量を測定し、各
方法によるグルフ〜ス２ｇｔｔ生成するに要する時間を
表に示した。
、セルロース加水分解ｇ素、及び酢酸バッファー溶液を
従来法２で用いたボールミル内に入れ、’Ｉ！；０Ｃと
した恒温槽内でボールミルを運転しながら酵素加水分解
を行った。上記の反応液中のグルコース量を測定し、各
方法によるグルフ〜ス２ｇｔｔ生成するに要する時間を
表に示した。
なお、同表中の（注ｌ）、（注２）、（注３）について
説明を加えると （注／）反応終了時にも、グルコース量は２ｇに達して
いなかった。
説明を加えると （注／）反応終了時にも、グルコース量は２ｇに達して
いなかった。
（注２）前処理としての粉砕時間２’１時間とグルコー
ス２ｇが生成するまでの酵素加水分岬反応時間を加えた
ものである。
ス２ｇが生成するまでの酵素加水分岬反応時間を加えた
ものである。
（注３）比較のため、照射を行わない稲わらを基質とし
、本発明法と同じくボールミルにより混合及び微粉砕を
与えながら酵素加水分解を行ったところ、生成グルコー
ス量が、２ｇとなるに要した時間は２１時間であった。
、本発明法と同じくボールミルにより混合及び微粉砕を
与えながら酵素加水分解を行ったところ、生成グルコー
ス量が、２ｇとなるに要した時間は２１時間であった。
表
〔実施例２〕
ｉ０１００Ｏ容量のらいかい機に、９０Ｘ１０ ｒａ
ｄの電子線を照射した稲わら、２０ ｇ ｔセルロース
加水分解−書素／乙Ｑｍｇ、及び９ＨＩｆ９の酢酸バッ
ファー／ざＯｍｌを入れ、ｔ！０Ｃで運転して得られた
反応液中のグルコース量を測定した結果、グルコース２
ｇを生成するに要する時間は７０時間であった。
ｄの電子線を照射した稲わら、２０ ｇ ｔセルロース
加水分解−書素／乙Ｑｍｇ、及び９ＨＩｆ９の酢酸バッ
ファー／ざＯｍｌを入れ、ｔ！０Ｃで運転して得られた
反応液中のグルコース量を測定した結果、グルコース２
ｇを生成するに要する時間は７０時間であった。
代理人 弁理士 浦田清−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、 電子線またはｒｓａを１０’ ｒａｄ以上照射し
たセルロース質材を基質とし、−拌または混合とともに
微粉砕を与えながら、加水分解６本素により糖を生成さ
せることを特徴とするセルロース質材の酵素加水分解方
法。 ２、 ボールミルにより、混合及び微粉砕を与えること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセルロース質
材の酵素加水分解方法。 ３、 らいかい機により、混合及び微粉砕を与えること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセルロース質
材の酵素加水分解方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56155509A JPS5915633B2 (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | セルロ−ス質材の酵素加水分解方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56155509A JPS5915633B2 (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | セルロ−ス質材の酵素加水分解方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5856691A true JPS5856691A (ja) | 1983-04-04 |
| JPS5915633B2 JPS5915633B2 (ja) | 1984-04-10 |
Family
ID=15607599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56155509A Expired JPS5915633B2 (ja) | 1981-09-30 | 1981-09-30 | セルロ−ス質材の酵素加水分解方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5915633B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013519391A (ja) * | 2010-02-17 | 2013-05-30 | ザイレコ，インコーポレイテッド | バイオマスの処理 |
| JP2016010404A (ja) * | 2006-10-26 | 2016-01-21 | キシレコ インコーポレイテッド | バイオマスの加工方法 |
| US10011625B2 (en) | 2009-02-11 | 2018-07-03 | Xyleco, Inc. | Processing facility |
-
1981
- 1981-09-30 JP JP56155509A patent/JPS5915633B2/ja not_active Expired
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016010404A (ja) * | 2006-10-26 | 2016-01-21 | キシレコ インコーポレイテッド | バイオマスの加工方法 |
| JP2017169592A (ja) * | 2006-10-26 | 2017-09-28 | キシレコ インコーポレイテッド | バイオマスの加工方法 |
| US10011625B2 (en) | 2009-02-11 | 2018-07-03 | Xyleco, Inc. | Processing facility |
| US10519180B2 (en) | 2009-02-11 | 2019-12-31 | Xyleco, Inc. | Processing biomass |
| JP2013519391A (ja) * | 2010-02-17 | 2013-05-30 | ザイレコ，インコーポレイテッド | バイオマスの処理 |
| JP2017136067A (ja) * | 2010-02-17 | 2017-08-10 | ザイレコ，インコーポレイテッド | バイオマスの処理 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5915633B2 (ja) | 1984-04-10 |
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