JPS5886095A - セルロ−ス質材酵素加水分解の前処理方法 - Google Patents
セルロ−ス質材酵素加水分解の前処理方法Info
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- JPS5886095A JPS5886095A JP18167181A JP18167181A JPS5886095A JP S5886095 A JPS5886095 A JP S5886095A JP 18167181 A JP18167181 A JP 18167181A JP 18167181 A JP18167181 A JP 18167181A JP S5886095 A JPS5886095 A JP S5886095A
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- cellulosic material
- lignin
- cellulose
- enzymatic hydrolysis
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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酵素加水分解の前処理方法に関
するものである。
するものである。
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
分解法は、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。
酸加水分解及び酵素加水分解がある。このうち酵素加水
分解法は、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０
葉、バガ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
。ため酵素加水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、酵素加水分解を行う前に、ボールミルな
どによる機械的粉砕、高温加熱粉砕、ｒ線照射による破
壊など、セルロースの非品性と反応表面積を増大させる
物理的前処理や、Ｈ３Ｐ０ｔｆｔ Ｈｘ８０ｙ ＋ Ｚ
ｒＣ１ｚ を力ドキセン及びＮａＯＨ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
る化学的前処理を行って、天然のセルロース質材を加水
分解酵素か分解しやすい構造に変えることが行われてい
る。
葉、バガ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
。ため酵素加水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、酵素加水分解を行う前に、ボールミルな
どによる機械的粉砕、高温加熱粉砕、ｒ線照射による破
壊など、セルロースの非品性と反応表面積を増大させる
物理的前処理や、Ｈ３Ｐ０ｔｆｔ Ｈｘ８０ｙ ＋ Ｚ
ｒＣ１ｚ を力ドキセン及びＮａＯＨ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
る化学的前処理を行って、天然のセルロース質材を加水
分解酵素か分解しやすい構造に変えることが行われてい
る。
しかし、従来行われている前処理方法により十分な効果
を期待すれば、長時間の運転や高濃度。
を期待すれば、長時間の運転や高濃度。
高温、高圧などが必要となり、エネルギー消費量が、大
きくなってしまうという欠点をもつ。
きくなってしまうという欠点をもつ。
本発明は、か＼る従来技術における欠点を改善し、緩和
な条件、少ないエネルギーで十分であり、２度と高い分
解率を与える前処理方法を提供するものである。
な条件、少ないエネルギーで十分であり、２度と高い分
解率を与える前処理方法を提供するものである。
すなわち本発明は所孝素加水分解の前処理として、ｆめ
電子線またはｒｍを／Ｑ ｒａｄ以上１０ ｒａｄ以
下照射することにより、アルカリ水溶液処理を容易にす
るというものである。
電子線またはｒｍを／Ｑ ｒａｄ以上１０ ｒａｄ以
下照射することにより、アルカリ水溶液処理を容易にす
るというものである。
前処理方法としての、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、ｉｌ＋ 、 ＋２
１ 、 ＋３１の効果が特に顕著に現われてくるのは、
照射１１Ｍ量がＩＯ’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。（４）の効果は１０ ｒａｄ程度の
照射量でも明らかであるが、酵素加水分解反応の速度と
分解率とを飛躍的に高めるためには、３０７１程度の微
粉としなければならないため、電子線またはｒ線による
照射と粉砕に要するエネルギーはかなり太きい。このほ
か、照射および加熱の相乗効果として、酵素加水分解反
応の速度と分解率とが高められることが知られているが
、かなりの高温条件が必要であるなど、やはり十分な効
果を期待すれば大きなエネルギー消費量を必要とする。
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、ｉｌ＋ 、 ＋２
１ 、 ＋３１の効果が特に顕著に現われてくるのは、
照射１１Ｍ量がＩＯ’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。（４）の効果は１０ ｒａｄ程度の
照射量でも明らかであるが、酵素加水分解反応の速度と
分解率とを飛躍的に高めるためには、３０７１程度の微
粉としなければならないため、電子線またはｒ線による
照射と粉砕に要するエネルギーはかなり太きい。このほ
か、照射および加熱の相乗効果として、酵素加水分解反
応の速度と分解率とが高められることが知られているが
、かなりの高温条件が必要であるなど、やはり十分な効
果を期待すれば大きなエネルギー消費量を必要とする。
しかるに本発明法によれば、電子線またはｒ線の照射量
は１０ ｒａｄ以上１０ ｒａｄ以下であればよく
、またアルカリ水溶液処理の条件も、常温付近、短時間
で十分であり、少ないエネルギー消費量の前処理により
、速い反応速度と高い分解率とを与えることができる。
は１０ ｒａｄ以上１０ ｒａｄ以下であればよく
、またアルカリ水溶液処理の条件も、常温付近、短時間
で十分であり、少ないエネルギー消費量の前処理により
、速い反応速度と高い分解率とを与えることができる。
１０ ｒａｄ以上１０ ｒａｄ以下の電子線または
ｒｔａを照射した高結晶性でＩＪ ９”ニン混在のセル
ロース質材をアルカリ水溶液により、セルロース質材中
に含まれるリグニンが全て可溶化する条件より緩和な条
件により処理を行ったとき、照射量が大きくなればなる
ほど、処理後のセルロース質材の回収率は小さくなり、
可溶分は増大する。セルロース質材のクラーソンリグニ
ン量は１０ ’ ｒａｄ以上の電子線またはＦ線の１１
α射により若干低減することが報告されているが、クラ
ーソンリグニン量の低減は、セルロース質材中に含まれ
るリグニンが電子線またはｒ線の照射により、その反応
性が高められることを示している。
ｒｔａを照射した高結晶性でＩＪ ９”ニン混在のセル
ロース質材をアルカリ水溶液により、セルロース質材中
に含まれるリグニンが全て可溶化する条件より緩和な条
件により処理を行ったとき、照射量が大きくなればなる
ほど、処理後のセルロース質材の回収率は小さくなり、
可溶分は増大する。セルロース質材のクラーソンリグニ
ン量は１０ ’ ｒａｄ以上の電子線またはＦ線の１１
α射により若干低減することが報告されているが、クラ
ーソンリグニン量の低減は、セルロース質材中に含まれ
るリグニンが電子線またはｒ線の照射により、その反応
性が高められることを示している。
本発明は、この電子線またはｒ線の照射によるリグニン
の反応性の向上を利用したものである。
の反応性の向上を利用したものである。
電子線またはｒ線を１０ ｒａｄ以上１０ ｒａｄ以下
照射したセルロース質材に含まれるリグニンはアルカリ
水溶液処理によっても容易に低分子化、可溶化するよう
になる。その結果、アルカリ濃度、処理温度、処理時間
などの条件を緩和しても、容易にセルロースとリグニン
との微細な接合を離すことができ、酵素加水分解反応に
対しても、セルロース加水分解酵素がリグニンに阻害さ
れることなしに細胞壁のセルロース層に到達できるよう
になり、糖化速度および分解率は向上する。
照射したセルロース質材に含まれるリグニンはアルカリ
水溶液処理によっても容易に低分子化、可溶化するよう
になる。その結果、アルカリ濃度、処理温度、処理時間
などの条件を緩和しても、容易にセルロースとリグニン
との微細な接合を離すことができ、酵素加水分解反応に
対しても、セルロース加水分解酵素がリグニンに阻害さ
れることなしに細胞壁のセルロース層に到達できるよう
になり、糖化速度および分解率は向上する。
アルカリ水溶液処理を行ったセルロース質材の不溶分を
！大別し、これを基質として酵素加水分解反応を行って
もよいが、電子線または７′線の照射ニヨリセルロース
の重合度低下がおこり、処理条件によってはアルカリ水
溶液処理の際に可溶化するセルロース分があるので、セ
ルロース質材中のセルロースの全利用という点から、不
溶分の萌孝素加水分解とは別に、ｊ液に酢酸またはリン
酸などを加えて緩衝液とし、セルロース加水分解り素を
加えて酵素加水分解を行うか、あるいは処理し客液を炉
別せず、酢酸またはリン酸などを加えＰＨを調節し、セ
ルロース加水分解１ｊ８素を加え糖化液とし、酵素加水
分解を行うことが好ましい。可溶化しているセルロース
の重合度は低く、セルロース加水分解酵素によりグルコ
ースが生成する速度は大きい。またｎｆ ’ｆＪ化して
いるリグニンは、固体リグニンと異なり、セルロース加
水分解酵素が吸着し活性を失うことがないなど、舛素加
水分解に対して大きな阻害を及ぼさない。
！大別し、これを基質として酵素加水分解反応を行って
もよいが、電子線または７′線の照射ニヨリセルロース
の重合度低下がおこり、処理条件によってはアルカリ水
溶液処理の際に可溶化するセルロース分があるので、セ
ルロース質材中のセルロースの全利用という点から、不
溶分の萌孝素加水分解とは別に、ｊ液に酢酸またはリン
酸などを加えて緩衝液とし、セルロース加水分解り素を
加えて酵素加水分解を行うか、あるいは処理し客液を炉
別せず、酢酸またはリン酸などを加えＰＨを調節し、セ
ルロース加水分解１ｊ８素を加え糖化液とし、酵素加水
分解を行うことが好ましい。可溶化しているセルロース
の重合度は低く、セルロース加水分解酵素によりグルコ
ースが生成する速度は大きい。またｎｆ ’ｆＪ化して
いるリグニンは、固体リグニンと異なり、セルロース加
水分解酵素が吸着し活性を失うことがないなど、舛素加
水分解に対して大きな阻害を及ぼさない。
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。
実施例１
セルロース質材として稲わら（セルロース分３／％）を
ハンマーミルにより粉砕したもの−うち、ｔ２〜ｇｏメ
ツシュの試料に対し電子線加速機により照射を行い、こ
れを各温度に保った２５倍量の／規定水酸化す） ＩＪ
ウム水溶液中で７５分間攪拌し、炉別して水および酢酸
水、溶液で洗浄後乾燥して回収率を求め、リグニン除去
率を計算した。表７に各照射量の試料を各温度で処理し
たときのリグニンの除去率を示した。この表の如く、照
射を行うことにより、リグニンの除去率が向上すること
、特に常温付近での処理における照射の効果が顕著であ
ることが判った。
ハンマーミルにより粉砕したもの−うち、ｔ２〜ｇｏメ
ツシュの試料に対し電子線加速機により照射を行い、こ
れを各温度に保った２５倍量の／規定水酸化す） ＩＪ
ウム水溶液中で７５分間攪拌し、炉別して水および酢酸
水、溶液で洗浄後乾燥して回収率を求め、リグニン除去
率を計算した。表７に各照射量の試料を各温度で処理し
たときのリグニンの除去率を示した。この表の如く、照
射を行うことにより、リグニンの除去率が向上すること
、特に常温付近での処理における照射の効果が顕著であ
ることが判った。
表 ／
実施例コ
セルロース質材として稲わら（セルロース分３／％）を
電子線加速機で照射を行い、ハンマーミルにより粉砕し
たもの＼うち、ｓｔｔｍの丸孔スクリーンを通るものを
用い、処理濃度７％となるようにθ２Ｓ規定水酸化ナト
リウム水溶液を加え３００Ｃ、／！；分間攪拌する。７
０％酢酸水溶液および水を加えてＰＨ’１．９．基質濃
度Ｓ％となるように調節し、セルロー ｘ 加水分解酵
素（商品名 セルラーゼオノズカ、近畿ヤクルト（株）
製）を全量の０２％になるよう加え、峙−累加水分解を
行った。図７に加水分解時間対酵素加水分解によるセル
ロース分解率を示した。予め照射を行ったものは、リグ
ニン除去率が向上しており、照射の効果が顕著にあられ
れている。
電子線加速機で照射を行い、ハンマーミルにより粉砕し
たもの＼うち、ｓｔｔｍの丸孔スクリーンを通るものを
用い、処理濃度７％となるようにθ２Ｓ規定水酸化ナト
リウム水溶液を加え３００Ｃ、／！；分間攪拌する。７
０％酢酸水溶液および水を加えてＰＨ’１．９．基質濃
度Ｓ％となるように調節し、セルロー ｘ 加水分解酵
素（商品名 セルラーゼオノズカ、近畿ヤクルト（株）
製）を全量の０２％になるよう加え、峙−累加水分解を
行った。図７に加水分解時間対酵素加水分解によるセル
ロース分解率を示した。予め照射を行ったものは、リグ
ニン除去率が向上しており、照射の効果が顕著にあられ
れている。
水酸化カリウム水溶液またはアンモニア水溶液などのア
ルカリ水溶液を用いた場合も同様の結果が得られている
。
ルカリ水溶液を用いた場合も同様の結果が得られている
。
図／は加水分解時間対酵素加水分解によるセルロース分
解率を示したものである。
解率を示したものである。
Claims (1)
- １、 セルロース質材のアルカリ水溶液による脱リグニ
ン処理を行う前に、予め該セルロース質材に電子線また
は？ｒ線をＩＯ’ｒａｄ以上１０’ｒ、Ｉｄ以下照射す
ることを特徴とするセルロース質材酵素加水分解の前処
理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18167181A JPS5858077B2 (ja) | 1981-11-12 | 1981-11-12 | セルロ−ス質材酵素加水分解の前処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18167181A JPS5858077B2 (ja) | 1981-11-12 | 1981-11-12 | セルロ−ス質材酵素加水分解の前処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5886095A true JPS5886095A (ja) | 1983-05-23 |
| JPS5858077B2 JPS5858077B2 (ja) | 1983-12-23 |
Family
ID=16104829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18167181A Expired JPS5858077B2 (ja) | 1981-11-12 | 1981-11-12 | セルロ−ス質材酵素加水分解の前処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5858077B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60164494A (ja) * | 1984-02-07 | 1985-08-27 | Res Assoc Petroleum Alternat Dev<Rapad> | セルロ−ス質材酵素加水分解の前処理方法 |
| JPS60251897A (ja) * | 1984-05-29 | 1985-12-12 | Res Assoc Petroleum Alternat Dev<Rapad> | セルロ−ス質材酵素加水分解の前処理方法 |
| JP2010506961A (ja) * | 2007-06-25 | 2010-03-04 | コリア アクセラレーター アンド プラズマ リサーチ アソシエーション | 電子ビームを利用したバイオ燃料製造方法 |
| US7900857B2 (en) * | 2008-07-17 | 2011-03-08 | Xyleco, Inc. | Cooling and processing materials |
| KR101170052B1 (ko) | 2010-12-17 | 2012-08-01 | 한국수력원자력 주식회사 | 방사선 조사를 이용한 리그닌의 추출방법 |
| 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 |
| JP2016013550A (ja) * | 2009-02-11 | 2016-01-28 | キシレコ インコーポレイテッド | バイオマスの加工方法 |
| JP2018202414A (ja) * | 2013-03-08 | 2018-12-27 | ザイレコ，インコーポレイテッド | プロセスガスの制御 |
-
1981
- 1981-11-12 JP JP18167181A patent/JPS5858077B2/ja not_active Expired
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60164494A (ja) * | 1984-02-07 | 1985-08-27 | Res Assoc Petroleum Alternat Dev<Rapad> | セルロ−ス質材酵素加水分解の前処理方法 |
| JPS60251897A (ja) * | 1984-05-29 | 1985-12-12 | Res Assoc Petroleum Alternat Dev<Rapad> | セルロ−ス質材酵素加水分解の前処理方法 |
| JPH0217157B2 (ja) * | 1984-05-29 | 1990-04-19 | Shinnenryoyu Kaihatsu Gijutsu Kenkyu Kumiai | |
| 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 |
| JP2010506961A (ja) * | 2007-06-25 | 2010-03-04 | コリア アクセラレーター アンド プラズマ リサーチ アソシエーション | 電子ビームを利用したバイオ燃料製造方法 |
| US8733676B2 (en) | 2008-07-17 | 2014-05-27 | Xyleco, Inc. | Cooling and processing materials |
| US7900857B2 (en) * | 2008-07-17 | 2011-03-08 | Xyleco, Inc. | Cooling and processing materials |
| US9822386B2 (en) | 2008-07-17 | 2017-11-21 | Xyleco, Inc | Cooling and processing materials |
| JP2016013550A (ja) * | 2009-02-11 | 2016-01-28 | キシレコ インコーポレイテッド | バイオマスの加工方法 |
| JP2017195899A (ja) * | 2009-02-11 | 2017-11-02 | キシレコ インコーポレイテッド | バイオマスの加工方法 |
| US10519180B2 (en) | 2009-02-11 | 2019-12-31 | Xyleco, Inc. | Processing biomass |
| KR101170052B1 (ko) | 2010-12-17 | 2012-08-01 | 한국수력원자력 주식회사 | 방사선 조사를 이용한 리그닌의 추출방법 |
| JP2018202414A (ja) * | 2013-03-08 | 2018-12-27 | ザイレコ，インコーポレイテッド | プロセスガスの制御 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5858077B2 (ja) | 1983-12-23 |
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