JPS6036279B2 - 糖液の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、糖液の製造法に関し、その目的とするところ
は、植物繊維質素材よりグルコース、キシロース等を主
構成糖とする糠類を高収率で得ることの出来る製造を提
供することにある。

従釆、植物繊維質素材より糠類（例えば、グルコース、
キシロース等）を製造する方法としては、例えば、植物
繊維質素材を粉砕したものをそのままか、もしくは単に
高圧蒸煮処理したのち、これをセルラーゼ等の酵素剤も
しくは酸等により加水分解して糠類を得る方法が知られ
ている。

しかしながら、上記のように植物繊維質素材を粉砕した
ものをそのま）か、もしくは、膨化処理することなく．
単に高圧蒸煮処理した程度では、植物繊維質素材を構成
する繊維質を主成分とする細胞に対してそれを取りまく
細胞壁と、細胞と細胞の間に存在して細胞を接着してい
るリグニンの充填構造を、ほとんど、もしくは全く破壊
することが出来ないため、上記のように処理した植物繊
維質素材に、セルラーゼ等の酵素剤もしくは酸等を作用
させても、前記酵素剤もしくは酸等は、容易に基質であ
るセルロース等に、作用することが出来ず、従って糖類
の収量が著しく低下する等の欠点があった。そこで、本
発明者は、上記欠点を鱗消すべく種々検討した結果、植
物繊維質素材を圧力４ｋ９／塊（ゲージ圧力）以上、温
度１５ｒｏ以上で加圧、加熱したのち、急激により低圧
下に放出することにより、植物繊維質素材内の細胞壁、
細胞間層は、共に短時間に均一な熱変化を受け、リグニ
ンとセルロース、ヘミセルロース等の強固な結合は、緩
和されて空隙が生じること、さらに、上記処理により得
た膨化物をセルラーゼ等の酵素等により加水分解すれば
、該酵素剤等と基質とが直接接触し、加水分解は容易と
なり、したがって、糠類の収量は、著しく増加すること
、さらにこのようにして得られた糠液は、微生物に対す
る生育阻害成分がほとんど飛散除去されているので、そ
のま）好適な発酵用原料とすることが出来ること等の知
見を得、本発明を完成した。

すなわち本発明は、植物繊維質素材を、圧力４ｋ９／鮒
（ゲージ圧力）以上、温度１５１℃以上で加圧、加熱し
たのち、急激により低圧下に放出して膨化物を得、次い
でこれを加水分解することを特徴とする糠液の製造法で
ある。

以下、本発明を詳細に説明する。

先ず、本発明に使用される植物繊維質素材としては、セ
ル。

−ス、ヘミセルロース等の多糖類を含有し、しかも、組
織状構造を有しているものであれば如何なるものでも良
く、例えば、木質原料（木材片、木の外皮等）、ワラ、
バガス、トウモロコシの残稗、穀皮、豆類の茨、茎、落
花生の外皮等が挙げられ、それらのうちでも木質原料等
は、特に好適なものとして挙げられる。そして、上記植
物繊維質素材は、そのま）、もしくは通常の粉砕機もし
くは割砕機により粉砕もしくは割砕するか、あるいは、
範、スラィサー等により薄片状としても良い。

この際、粉砕もしくは割砕した場合の粒度としては、例
えば、約８メッシュより紐粒、好適には１６〜８０メッ
シュよりも紬粒のものが好ましく、また薄片状としたも
のは、例えば、厚さが約３脚以下、好適には１脚以下の
ものが好ましい。

なお、上記植物繊維質素材は、そのま）でも良く、また
必要によりこれに適宜な加水を行っても良い。

次に、本発明における加圧加熱手段を具体的に述べると
、前記植物繊維質素材を加圧加熱膨化処理装置に没入し
、圧力４ｋ９／地（ゲージ圧力）以上、好ましくは８ｋ
９／ｃ確（ゲージ圧力）〜１７ｋ９／係（ゲージ圧力）
で温度１５ｌｏｏ以上、好ましくは１７５００〜２０６
０Ｃの飽和水蒸気もしくは過熱水蒸気の存在下、あるし
、はほ）、同様な圧力、温度での圧縮条件下で３０分以
内、好ましくは１５分以内加圧、加熱し、次いで、これ
より低圧下、例えば、大気圧下に放出して膨化植物繊維
質素材を得る。

なお、上記加圧、加熱手段のうち、飽和水蒸気もしくは
過熱水蒸気による膨化処理は、比較的植物繊維質素材に
存在する微生物に対する生育阻害成分をほとんど飛散除
去出来る等のため、好ましい膨化処理手段ということが
出来る。

そして、前記植物繊維質素材の加圧、加熱膨化処理条件
が、圧力４ｋ９／嫌（ゲージ圧力）禾満で、温度１５１
℃未満の場合には、糠類の収率が著しく低下する等のた
め上記圧力および温度条件において、加圧、加熱膨化処
理することは望ましくない。

ここで、本発明における植物繊維質素材の加圧、加熱処
理条件について実験およびその結果を示して説明する。

実験例‘１’ 試料：製材したブナ材を電気銅で処理し
て得られた錐屑〔２仇廠（長さ）×７豚（幅）×１職（
厚さ）〕〔水分舎量：９．２％（Ｗ／Ｗ）〕を用いた。

‘２１ 試料の調整法：前記鋼屑試料ｌｋｇを、そのま
ま３ｋｇ／の（ゲージ圧力）（１４３℃）、４ｋｇ／流
（ゲージ圧力）（１５１００）、５ｋ９／地（ゲージ圧
力）（１５８℃）、７ｋｇ／の（ゲージ圧力）（１６９
００）、８ｋ９／地（ゲージ圧力）（１７５ｏ０）、９
ｋ９／ｃ髭（ゲージ圧力）（１７９ｑｏ）および１２ｋ
９／仇（ゲージ圧力）（１９１℃）の夫々異なる飽和水
蒸気で夫々３分間加圧、加熱し、次いで、急激に大気中
に放出して膨化鞄屑を夫々得た。

次いで、夫々の膨化錐暦を温度６０ｑｏで２卵時間乾燥
を行なった衝撃式粉砕機〔細川鉄工所（製）、サンプル
ミルＡＰ型）で粉砕したものより粒度４０〜８０メッシ
ュのものを分取し、酵素反応用試料を得た。

なお、比較のため、前記金色肩試料ｌｋｇ、並びに前記
鎚屑試料ｌｋ９をそのま）夫々３ｋ９／泳（ゲ−ジ圧力
）、（１４３ｏｏ）、４ｋ９／ｃ瀞（ゲージ圧力）（１
５１００）、５ｋ９／仇（ゲージ圧力）（１５８００）
、７ｋ９／稀（ゲージ圧力）（１６９ｏｏ）、８ｋｏ／
塊（ゲージ圧力）（１７５ｑＣ）、９ｋｇ／ｃ虎（ゲー
ジ圧力）（１７９００）および１２ｋ９／鮒（ゲージ圧
力）（１９１℃）の夫々異なる飽和水蒸気で夫々３分間
加圧加熱し、次いで、同圧力の空気室に放出して２００
０に空気冷却を行なったのち、空気圧を徐々に大気圧迄
低下させて、夫々加圧、加熱鍵肩試料を得たものを使用
した。

次いで、前記鍵層試料を夫々温度６０℃で２４時間乾燥
を行なったのち、衝撃式粉砕機〔細川鉄工所（製）、サ
ンプルミルＡＰ型〕で粉砕したものより粒度４０〜８０
メッシュのものを分取し、酵素反応用試料を得た。

【３｝ 結果：上記の如くして得た夫々の酵素反応用試
料を、下記酵素分解試験を行なって得た結果を夫々第１
表に示す。

酵素分解試験 前記酵素反応用試料４００雌を、夫々メイセラーゼＰ〔
明治製菓■製、繊維素分解酵素〕を、０．１モル酢酸塩
緩衝液（ｐＨ５．０）に１％（Ｗ／Ｖ）濃度となる如く
溶解させた溶液１０叫に、夫々分散させて得た懸濁液を
夫々Ｌ型ガラス管に充填し、モノド式陣溢振縁機〔中島
製作■、Ｍ型〕を使用して、４０ｏｏ（水温）で４鞘時
間酵素反応を行ない酵素分解物を得た。

その後、各試料の酵素分解物をガラスフィルターを用い
て、固液分離を行なって得た酵素分解液についてジニト
ロサルチル酸法（実験化学講座、生物化学１、Ｐ．４１
８〜４１９、昭和３２壬１２月２０日発行、２窃萱）に
より還元糖量を測定した。

第１表 上表より、膨化圧力が４ｋ９／地（ゲージ圧力）以上、
好ましくは８ｋｇ／地（ゲージ圧力）以上にあるとき、
加圧、加熱錐暦試料を使用した場合に比し、還元糖量が
著しく増加することが判明した。

本発明に用いられる加圧、加熱膨化処理装置としては、
如何なる形状、構造のものでも使用可能であり、例えば
、特公昭４６−３４７４７号公報記載の気流加熱膨化処
理装置、特開昭４９一１１０８９４号公報記載のスクリ
ュー式の加熱勝化処理装置、あるいは特公昭４５一２６
６９５号公報記載の連続流動加熱膨化装置は、特に好適
なものとして挙げることが出来る。

次いで、前記膨化植物繊維質素材を加水分解する。

加水分解する方法としては、如何なる方法でも良く、例
えば、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、セロビアーゼ、キ
シラナーゼ、ベクチナーゼ、プロトベクチナーゼ等より
選ばれた少なくとも１種の酵素あるいはその含有物等に
よる加水分解または塩酸、硫酸等の酸による加水分解等
が挙げられ、なかでもセルラーゼもしくはセルラーゼ含
有物による加水分解は、特に好適な例ということが出来
る。

上記酵素による加水分解を行なう条件としては、如何な
る条件でも良く、例えば、温度１８〜５５ｏｏ、好まし
くは４５〜即℃、ｐＨ３．０〜６．０、好ましくは、４
．０〜５．０で２〜４糊時間そのま）もしくは燈梓条件
下に酵素反応させる。

上記３．０〜６．０のｐＨに調整する方法としては、常
法により行なうことが出釆、例えば、酢酸塩緩衝液等の
緩衝液等を用いて所望のｐＨに調整することが出来る。

この際、酵素の添加量は、如何なる添加量でも良く、例
えば、溶液中の総濃度が、０．１〜１．０％（Ｗ／Ｖ）
となる妊く添加することが望ましい。そして、必要時間
酵素反応を行なったのち、必要により通常の酵素失活手
段により酵素を失活させる。次いで、前記酵素反応物を
、必要により通常の固液分離手段により固液分離して、
糠液を得る。

以上の如く、本発明によれば、植物繊維質素材より著し
く高収率で糖類を得ることが出来るので、植物繊維質素
材の有効利用となり、産業上極めて有意義である。さら
に、本発明により得られる糖液は、植物繊維質素材に由
来する微生物に対する生育阻害成分がほとんど飛散除去
されているので、そのま）好適な発酵用原料（例えば、
エタノール発酵、アセトン・ブタノール発酵、ペントー
ス資化性酵母の培養等の原料）とすることが出来る。

以下、本発明を実施例を挙げてさらに具体的に説明する
。

実施例 １ ブナの木片〔５仇（長さ）×５弧（幅）×１伽（厚さ）
〕〔水分舎量：１２．３％（Ｗ／Ｗ）〕をそのま）特公
昭４５−２６６９５号記載の連続流動加熱膨化装置に１
００ｋ９／時間の供給速度で連続的に該装置内部に没入
し、１２ｋ９／地（ゲージ圧力）で、１９１℃の飽和水
蒸気により５分間加圧、加熱したのち、連続的に急激に
大気中に放出してブナの膨化木片を得た。

次いで、このようにして得たブナの膨化木片を衝撃式粉
砕機〔昭和技研■製、パワーミル〕を用いて粉砕したも
のより粒度４０〜８０メッシュのものを分取した。

そして、粒度４０〜８０メッシュのブナの膨化物２夕を
、メィセラーゼＰ〔明治製菓■製、繊維素分解酵素〕を
３００の【三角フラスコ中の０．１モルの酢酸塩緩衝液
（ｐＨ５．０）に、１％（Ｗ／Ｖ）濃度となる如く溶解
させて得た溶液５０机とに懸濁させ、４０ｑｏで４８時
間振糧しつ）酵素反応させ、酵素分解物を得た。

このようにして得た酵素分解物をガラスフィルターを用
いて固液分離を行なって健液を得た。

そして、この糠液について、前記実験例に記載のジニト
ロサルチル酸法により還元糖量を測定し、還元糖生成物
を算出した第２表に示す。さらに、前記糖液中の糖類組
成について、液体クロマトグラフィーもこより分析した
結果も第２表に示す。

なお、比較のため対照は、前記ブナの木片を、上記の如
く膨化処理をすることなくそのま）前述と同様の酵素分
解を行なって糖液を得たものであ第２表上表より明らか
な如く、本発明は、対照に比し、糠元糠生成率および糖
類のうちグルコース量が著しく増加することが判明した
。

実施例 ２ アカマツの鎖屑（８メッシュの粒度に粉砕したもの）〔
水分含量：９．６％（Ｗ／Ｗ）〕を、内部を一定方向へ
連続して１５ｋｇ／の（ゲージ圧力）で温度２３０００
の過熱水蒸気が流れる中空の細長い密閉容器内に、投入
ロータリーバルブを用いて気密的に１０ｋ９／時間の速
度で供給し、１５ｋ９／淡（ゲージ圧力）で２３０ｑｏ
の過熱水蒸気により１現砂間加圧、加熱したのち、排出
ロータリーバルブにより連続的に急激に大気中に放出し
て膨化鋸屑を得た。

次いで、このようにして得られた膨化鏡屑を、そのま）
衝撃式粉砕機〔細川鉄工所（製）、サンプルミルＡＰ型
〕で粉砕したものより粒度４０〜８０メッシュのものを
分取して得た試料４００爪９をメィセラーゼＰ〔明治製
菓■製、繊維素分解酵素〕を、０．１モル酢酸塩緩衝液
（ＰＨ５．６）に、１％（Ｗ／Ｖ）濃度となる如く溶解
させて得た溶液１０の‘に、夫々分散させて得た懸濁液
を夫々Ｌ型ガラス管に充填し、前記実験例に記載したモ
ノド式恒温振濠機を使用して４０００（水温）で４濁時
間酵素反応を行ない酵素分解物を得た。次いで、このよ
うにして得られた酵素分解物をガラスフィルターを用い
て固液分離を行なって糠液を得た。

そして、この糖液について、前記実験例に記載のジニト
ロサルチル酸法により還元糖量を測定した結果を第３表
に示す。

なお、比較のため対照は、前記アカマツの鎖屑を上記の
如く膨化処理することなくそのま）前述と同様の酵素分
解を行なって糖液を得たものである。

第３表 上表より明らかな如く、本発明は、対照に比し著しく還
元糖量が増加することが判明した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 植物繊維質素材を、圧力４ｋｇ／ｃｍ＾２（ゲージ
   圧力）以上、温度１５１℃以上で加圧、加熱したのち、
   急激により低圧下に放出して膨化物を得、次いでこれを
   加水分解することを特徴とする糖液の製造法。 ２ セルラーゼもしくはセルラーゼ含有物で加水分解す
   る特許請求の範囲第１項記載の製造法。 ３ 植物繊維質素材を、圧力８ｋｇ／ｃｍ＾２（ゲージ
   圧力）以上、温度１７５℃以上で加圧、加熱する特許請
   求の範囲第１項記載の糖液の製造法。 ４ 植物繊維質素材の加圧、加熱手段が、飽和水蒸気も
   しくは過熱水蒸気である特許請求の範囲第１項記載の糖
   液の製造法。