JPS5915633B2 - 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
- JPS5915633B2 JPS5915633B2 JP56155509A JP15550981A JPS5915633B2 JP S5915633 B2 JPS5915633 B2 JP S5915633B2 JP 56155509 A JP56155509 A JP 56155509A JP 15550981 A JP15550981 A JP 15550981A JP S5915633 B2 JPS5915633 B2 JP S5915633B2
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- JP
- Japan
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- enzymatic hydrolysis
- cellulose
- cellulosic materials
- reaction
- cellulosic material
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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
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さして酸
加水分解及び酵素加水分解がある。
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、特異的に二次分解も起こらないとい
う利点をもつ。
下で反応が進行し、特異的に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、
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。
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破壊及び電子線またはγ線照
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、反応速度と分解率
とを高める物理的方法や、Ｈ３ＰＯ４゜Ｈ２ＳＯ４，Ｚ
ｎＣｌ２．カドキセン及び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、セルロース
以外の物質の除去は直接的には困難であるため、エネル
ギー消費が大きくなる場合が多く、また化学的処理では
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。
ールミルなどによる機械的破壊及び電子線またはγ線照
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、反応速度と分解率
とを高める物理的方法や、Ｈ３ＰＯ４゜Ｈ２ＳＯ４，Ｚ
ｎＣｌ２．カドキセン及び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、セルロース
以外の物質の除去は直接的には困難であるため、エネル
ギー消費が大きくなる場合が多く、また化学的処理では
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
茎、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、電子線またはγ線を照射する
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。
茎、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、電子線またはγ線を照射する
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腿械的劣化、
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腿械的劣化、
の効果があることが知られているが、（１）。
（２） 、 （３）の効果が特に顕著に現れてくるのは
、照射線量が１０８ｒａｄ以上となった場合、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。
、照射線量が１０８ｒａｄ以上となった場合、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。
それに比べ、（４）の効果は１０６ｒａｄ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。
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５
０％が３００メツシユパスとなるに要する粉砕時間は５
Ｘ１０６ｒａｄ電子線照射で、未照射時に比べ約半分と
なる。
０％が３００メツシユパスとなるに要する粉砕時間は５
Ｘ１０６ｒａｄ電子線照射で、未照射時に比べ約半分と
なる。
本発明は酵素加水分解反応進行中に、上記の電子線また
はγ線照射による粉砕効果をとり入れたものである。
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線の押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。
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
よ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、酵素加水分解可能となり、酵素加水分解反応はは
ゾ１００％進行する。
残存している表面部分では機械的強度が低減し、粉砕に
よ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、酵素加水分解可能となり、酵素加水分解反応はは
ゾ１００％進行する。
さらに、リグニン、灰分なと酵素加水分解不可能な物質
に吸着し、見掛は上清性を失っている酵素は、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５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。
に吸着し、見掛は上清性を失っている酵素は、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５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、らいかイ機、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５の電子線
またはγ線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
材はかさ密度が太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き密度を小さくしておくことが好ま
しい。
またはγ線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
材はかさ密度が太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き密度を小さくしておくことが好ま
しい。
以下、実施例、比較例で本発明を説明するが、本発明か
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。
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。
比較例 １
稲わら（セルロース分３１％）を電子線加速器で照射し
たもの（照射量２４Ｘ１０６ｒａｄ 、４８Ｘ １０’
ｒａｄ 、 ９６Ｘ １０６ｒａｄ ）及び未照射のも
のを、ハンマーミルにより粉砕したものトうち５７ＩＬ
ｍの丸孔スクリーンを通るものをセルロース質材として
用い、前記セルロース質材をそのま５５００ｒｆＬｌ容
のマイヤーフラスコに２（ｌ入れ、セルロース加水分解
酵素（商品名セルラーゼオノズカ、近畿ヤクル斗（株）
製）１６０■、ｐＨ４，９とした酢酸バッファー溶液１
８０ｍ１を加え、４５℃とした往復式振盪培養機中で酵
素加水分解を行った０ 比較例 ２ 比較例１で用いた各セルロース質材を、５００酩容のボ
ールミルにより２４時間前粉砕を行ったものを５００ｒ
Ｉｌｌ容のマイヤーフラスコに２０ｇ入れたほかは、比
較例１さ同様にして酵素加水分解を行った。
たもの（照射量２４Ｘ１０６ｒａｄ 、４８Ｘ １０’
ｒａｄ 、 ９６Ｘ １０６ｒａｄ ）及び未照射のも
のを、ハンマーミルにより粉砕したものトうち５７ＩＬ
ｍの丸孔スクリーンを通るものをセルロース質材として
用い、前記セルロース質材をそのま５５００ｒｆＬｌ容
のマイヤーフラスコに２（ｌ入れ、セルロース加水分解
酵素（商品名セルラーゼオノズカ、近畿ヤクル斗（株）
製）１６０■、ｐＨ４，９とした酢酸バッファー溶液１
８０ｍ１を加え、４５℃とした往復式振盪培養機中で酵
素加水分解を行った０ 比較例 ２ 比較例１で用いた各セルロース質材を、５００酩容のボ
ールミルにより２４時間前粉砕を行ったものを５００ｒ
Ｉｌｌ容のマイヤーフラスコに２０ｇ入れたほかは、比
較例１さ同様にして酵素加水分解を行った。
実施例 １
本発明方法として、比較例１で用いたセルロース質材の
うち、２４Ｘ１０６ｒａｄ 、４８Ｘ１０６ｒａｄ、
９６ Ｘ １０６ｒａｄの照射量の電子線を照射したも
のを用い、比較例１と同量のセルロース質材、セルロー
ス加水分解酵素、及び酢酸バッファー溶液を比較例２で
用いたボールミル内に入れ、４５℃とした恒温槽内でボ
ールミルを運転し、混合及び微粉砕を与えながら酵素加
水分解を行った。
うち、２４Ｘ１０６ｒａｄ 、４８Ｘ１０６ｒａｄ、
９６ Ｘ １０６ｒａｄの照射量の電子線を照射したも
のを用い、比較例１と同量のセルロース質材、セルロー
ス加水分解酵素、及び酢酸バッファー溶液を比較例２で
用いたボールミル内に入れ、４５℃とした恒温槽内でボ
ールミルを運転し、混合及び微粉砕を与えながら酵素加
水分解を行った。
比較例 ３
比較のため、比較例１で用いたセルロース質材のうちの
未照射のものを用いたほかは実施例１と同様にしてボー
ルミルにより混合及び微粉砕を行゛いながら酵素加水分
解を行った。
未照射のものを用いたほかは実施例１と同様にしてボー
ルミルにより混合及び微粉砕を行゛いながら酵素加水分
解を行った。
比較例１，２．３及び実施例１のそれぞれについて、酵
素加水分解反応溶液中の生成グルコース量を、酵素膜電
極を用いたグルコース測定装置（イエロースプリングイ
ンストラメント、ＹＳ■モデル２７）を用いて追跡し、
それぞれの酵素加水分解反応溶液中に生成するグルコー
ス量が２ｇに達するまでの時間を表に示した。
素加水分解反応溶液中の生成グルコース量を、酵素膜電
極を用いたグルコース測定装置（イエロースプリングイ
ンストラメント、ＹＳ■モデル２７）を用いて追跡し、
それぞれの酵素加水分解反応溶液中に生成するグルコー
ス量が２ｇに達するまでの時間を表に示した。
同表中の（注１）及び（注２）について説明を加えると
、 （注１） 酵素加水分解反応がこれ以上進行しないと考えられる反
応開始後１６８時間経過後にも、生成グルコース量は２
ｇに達していなかった。
、 （注１） 酵素加水分解反応がこれ以上進行しないと考えられる反
応開始後１６８時間経過後にも、生成グルコース量は２
ｇに達していなかった。
（注２）
前処理としてのボールミルによる粉砕時間２４時間とグ
ルコース２ｇが生成するまでの酵素加水分解反応時間を
加えたものである。
ルコース２ｇが生成するまでの酵素加水分解反応時間を
加えたものである。
実施例 ２
１０００１７１１容のらいかい機に、比較例１で用いた
セルロース質材のうちの９６Ｘ １０６ｒａｄの照射量
の電子線を照射したものを２１、セルロース加水分解酵
素１６０ｒｒ１ｇ、及びｐＨ４，９の酢酸バッファー溶
液１８０ｒｎｌを入れ、４５℃で運転し混合及び微粉砕
を与えながら酵素加水分解を行い、酵素加水分解反応溶
液中に生成するグルコース量を追跡した結果、グルコー
ス２ｇを生成するに要する時間は１０時間であった。
セルロース質材のうちの９６Ｘ １０６ｒａｄの照射量
の電子線を照射したものを２１、セルロース加水分解酵
素１６０ｒｒ１ｇ、及びｐＨ４，９の酢酸バッファー溶
液１８０ｒｎｌを入れ、４５℃で運転し混合及び微粉砕
を与えながら酵素加水分解を行い、酵素加水分解反応溶
液中に生成するグルコース量を追跡した結果、グルコー
ス２ｇを生成するに要する時間は１０時間であった。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 電子線またはγ線を１０６ｒａｄ以上照射したセル
ロース質材を基質とし、攪拌または混合とともに微粉砕
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 JPS5856691A (ja) | 1983-04-04 |
| JPS5915633B2 true 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) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2415803A3 (en) * | 2006-10-26 | 2012-10-31 | Xyleco, Inc. | Method of making a composite from biomass |
| BRPI1008565B1 (pt) | 2009-02-11 | 2017-11-21 | Xyleco, Inc. | Methods of reducing the recharction of a biomass premium and preparation of a product |
| AU2011218331B2 (en) * | 2010-02-17 | 2015-05-07 | Xyleco, Inc. | Processing biomass |
-
1981
- 1981-09-30 JP JP56155509A patent/JPS5915633B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5856691A (ja) | 1983-04-04 |
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