JPS61128898A - セルロ−スの糖化方法 - Google Patents
セルロ−スの糖化方法Info
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- JPS61128898A JPS61128898A JP25044484A JP25044484A JPS61128898A JP S61128898 A JPS61128898 A JP S61128898A JP 25044484 A JP25044484 A JP 25044484A JP 25044484 A JP25044484 A JP 25044484A JP S61128898 A JPS61128898 A JP S61128898A
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- clostridium thermocellum
- glucosidase
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- medium
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- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
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の糖化方法に関し、詳しくはセルロ
ースの分解率が向上し、かつ分解生成物中のグルコース
含量が高いことを特色とするセルロースの糖化方法に関
する。
ースの分解率が向上し、かつ分解生成物中のグルコース
含量が高いことを特色とするセルロースの糖化方法に関
する。
セルロース分解菌のうちクロストリジウム・ザ温(60
℃程度)でセルロースを分解し、還元糖(グルコースと
セロビオースをほぼ同量含む)を蓄積することが知られ
ている( Biotechnol、 &Bioeng、
Symp、A8. 103〜114 (197B))。
℃程度)でセルロースを分解し、還元糖(グルコースと
セロビオースをほぼ同量含む)を蓄積することが知られ
ている( Biotechnol、 &Bioeng、
Symp、A8. 103〜114 (197B))。
しかしながら、この場合の還元糖の蓄積量は8 ?/l
程度で頭打ちとなシ、以後はとんど増加が認められな
い。この原因については、クロストリジウム・サーモセ
ラムのセルラーゼがセロビオースによって阻害を受ける
ことにあることが解明されている。
程度で頭打ちとなシ、以後はとんど増加が認められな
い。この原因については、クロストリジウム・サーモセ
ラムのセルラーゼがセロビオースによって阻害を受ける
ことにあることが解明されている。
このようなセロビオースによるセルラーゼ阻害を防ぐ方
法についても検討され、中温性のβ−グルコシダーゼを
添加することが有効で”・あるととが提案された( J
、 Appl、 Biochem、 4 、 64〜7
1(1982))。しかし、中温性β−グルコシダ〜ゼ
を添加することによってセロビオースによるセルラーゼ
阻害を防止するには該酵素を多量に添加しなければ十分
な効果が得られない。しかも、その活性低下が早いとい
う問題がある上、中温性であるだめ使用温度が45℃程
度までであり、クロストリジウム・サーモセラムによる
セルロースの糖化を効率的に行なえないという本質的な
問題点を有していた。
法についても検討され、中温性のβ−グルコシダーゼを
添加することが有効で”・あるととが提案された( J
、 Appl、 Biochem、 4 、 64〜7
1(1982))。しかし、中温性β−グルコシダ〜ゼ
を添加することによってセロビオースによるセルラーゼ
阻害を防止するには該酵素を多量に添加しなければ十分
な効果が得られない。しかも、その活性低下が早いとい
う問題がある上、中温性であるだめ使用温度が45℃程
度までであり、クロストリジウム・サーモセラムによる
セルロースの糖化を効率的に行なえないという本質的な
問題点を有していた。
そこで本発明者らは、クロストリジウム・サーモセラム
によるセルロースの糖化をより効率的に行なう方法を開
発すべく鋭意検討を重ねだ。その結果、該微生物と共に
高温性β−グルコシダーゼを用いることによって上記問
題点を解消できることを見出し、かかる知見に基いて本
発明を完成するに至った。
によるセルロースの糖化をより効率的に行なう方法を開
発すべく鋭意検討を重ねだ。その結果、該微生物と共に
高温性β−グルコシダーゼを用いることによって上記問
題点を解消できることを見出し、かかる知見に基いて本
発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、セルロース含有物質を主要炭素源と
して含む培地にクロストリジウム・サーモセラムを培養
してセルロースを糖化する方法において、該クロストリ
ジウム・サーモセラムと共に高温性β−グルコシダーゼ
を添加することを特徴とするセルロースの糖化方法を提
供するものである。
して含む培地にクロストリジウム・サーモセラムを培養
してセルロースを糖化する方法において、該クロストリ
ジウム・サーモセラムと共に高温性β−グルコシダーゼ
を添加することを特徴とするセルロースの糖化方法を提
供するものである。
本発明においてセルロース含有物質とは、セルロースお
よびセルロースを主要成分とする物質を意味する。具体
的にはマツ、スギ、ブナ、ポプラなどの木材;麻類、ミ
ツマタ、稲ワラ、ノεガス。
よびセルロースを主要成分とする物質を意味する。具体
的にはマツ、スギ、ブナ、ポプラなどの木材;麻類、ミ
ツマタ、稲ワラ、ノεガス。
モミガラなどの茎葉・ジン皮類;綿などの種子毛;新聞
紙、雑誌、ダンボール廃紙などの古紙類;その他繊維質
廃棄物;パルプ、セルロースパウダーなどがあり、これ
らは必要に応じて粉砕その他の前処理を施してから炭素
源として用いることが望ましい。セルロース含有物質は
セルロースとして培地中に1〜10%程度、好ましくは
3〜6係の調合で含まれるように用いる。培地中の他の
成分である窒素源、無機塩、その他発酵に必要な物質の
種類、添加量々どは常法により適宜決定すればよい。ま
た、培地は使用にあたり常法にしたがって殺菌を行なう
。
紙、雑誌、ダンボール廃紙などの古紙類;その他繊維質
廃棄物;パルプ、セルロースパウダーなどがあり、これ
らは必要に応じて粉砕その他の前処理を施してから炭素
源として用いることが望ましい。セルロース含有物質は
セルロースとして培地中に1〜10%程度、好ましくは
3〜6係の調合で含まれるように用いる。培地中の他の
成分である窒素源、無機塩、その他発酵に必要な物質の
種類、添加量々どは常法により適宜決定すればよい。ま
た、培地は使用にあたり常法にしたがって殺菌を行なう
。
次に、セルロース分解菌であるクロストリジウム・ザー
モセラムとしては既知の菌株を使用しうるが、特にクロ
ストリジウム・サーモセラムC−2フ株(FERMP−
74+) 1 )、同C−315株(FERMP−78
72)、同ATCC27’405株などが好適である。
モセラムとしては既知の菌株を使用しうるが、特にクロ
ストリジウム・サーモセラムC−2フ株(FERMP−
74+) 1 )、同C−315株(FERMP−78
72)、同ATCC27’405株などが好適である。
ここでクロストリジウム・サーモセラムC−’27株の
菌学的性質は特願昭59−26118号明細書に記載さ
れている。!f、た、クロストリジウム・ザーモセラム
C−315株は一本発明者らが長i県の山林土壌よシ分
離した新菌であり、氷中の菌学的性質は次の通りである
。
菌学的性質は特願昭59−26118号明細書に記載さ
れている。!f、た、クロストリジウム・ザーモセラム
C−315株は一本発明者らが長i県の山林土壌よシ分
離した新菌であり、氷中の菌学的性質は次の通りである
。
(a) 次の各培地での生育状況
■ 肉汁で生育せず
■ 肉汁寒天培地で生育せず
■ ゼラチン培地で生育せず
■ ペプトン水で生育せず
■ リドマスミルクで生育せず
■ 下記組成の培地ですこぶるよく生育する表 培地
組成 第1リン酸カリウム 1.5 F?第2リ
ン酸カリウム 2.92硫酸アンモニウム
1..3F?硫酸第1鉄(7水塩’)、
o、oax25y塩化マグネシウム(6水塩)
■、oy塩化カルシウム o、1
5グ酵母エキス 2.Of?システ
ィン塩酸塩 0.57寒天(固体培地のみ
) 2o、oy蒸留水
10−00ml。
組成 第1リン酸カリウム 1.5 F?第2リ
ン酸カリウム 2.92硫酸アンモニウム
1..3F?硫酸第1鉄(7水塩’)、
o、oax25y塩化マグネシウム(6水塩)
■、oy塩化カルシウム o、1
5グ酵母エキス 2.Of?システ
ィン塩酸塩 0.57寒天(固体培地のみ
) 2o、oy蒸留水
10−00ml。
炭素源(ろ紙またはセロビオース)10.0fpH7,
0 (b)形態 ■ 大きさ 0..4〜0.6 X4〜.14 μm■
形状桿形 ■ 胞 子 有り、卵〜球形、 1.0〜1,5 X 1.2〜2.OPL擲支■ 運動
性 有り、周鞭毛 ■ 集落の形成 白色、半透明1円形で極めて小さい (c) 生理的性質 ■ 最適生育条件 pH7,0,,60℃、嫌気性■
生育しうる条4pHs、o〜9,0゜温度50〜70℃ ■ ダラム陰性 ■ 抗酸性なし ■ メチルレッド試験 陽性 ■ フォーゲス−プロスカラエル反応 陰性■ インド
ール生成せず ■ 硫化水素生成せず ■ 硝酸塩の還元性 利用性なし [F] カタラーゼ生成せず ■ ゼラチン・カゼインを液化せず ■ 澱粉を加水分解しない ■ クエン酸を利用しない ■ 牛乳を凝固せず ■ アンモニウム塩・グルタミン酸を利用する@ ウレ
アーゼ活性なし くd) 各種炭素源の利用性 ■ L−アラビノース 利用し々い■ D−アラ
ビノース ■ D−フラクトース 利用する■ D−ガラク
トース 利用しない■ D−グルコース
利用する■ D−マンノース 利用しない■
L−ラムノース ■ D−リボゝ−ス ■ D−キシロース [F] セロビオース 利用する■ ラクト
ース 利用しない■ マルトース 0 シュクロース ■ メラビオース [相] トレハロース 〃■ ラフィ
ノース ■ フラクトース ■ デキストリン ■ グリコーゲン −7= [相] スターチ 利用しない[相]
アミグ1ダリン ○ ニスZリン [相] サリシン 利用する[相] エ
リスリトール 利用しない[相] イノシトー
ル @ マンニトール 0 グリセロール [相] ズルシトール [相] ソルビトール ■ アドニトール [相] セルロース 利用する氷中はパー
ジエイズ・マニュアル・オブ・テイターミナティブ・バ
クテリオロジー(Bergey’sMant(al o
f Determinative Bacteriol
ogy)第8版によると、クロストリジウム・サーモセ
ラムに属するものである。氷中を類似の耐熱性嫌気性セ
ルロース分解徊と比較しても該当するものが力く、本発
明者らは折中と判断し、クロストリジウム・サーモセラ
ムC−315と命名した。なお、氷中とクロストリジウ
ム・サーモセラムC−2フ株およびクロストリジウム・
サーモセラムATCC2フ405株との比較を第1表に
示す。
0 (b)形態 ■ 大きさ 0..4〜0.6 X4〜.14 μm■
形状桿形 ■ 胞 子 有り、卵〜球形、 1.0〜1,5 X 1.2〜2.OPL擲支■ 運動
性 有り、周鞭毛 ■ 集落の形成 白色、半透明1円形で極めて小さい (c) 生理的性質 ■ 最適生育条件 pH7,0,,60℃、嫌気性■
生育しうる条4pHs、o〜9,0゜温度50〜70℃ ■ ダラム陰性 ■ 抗酸性なし ■ メチルレッド試験 陽性 ■ フォーゲス−プロスカラエル反応 陰性■ インド
ール生成せず ■ 硫化水素生成せず ■ 硝酸塩の還元性 利用性なし [F] カタラーゼ生成せず ■ ゼラチン・カゼインを液化せず ■ 澱粉を加水分解しない ■ クエン酸を利用しない ■ 牛乳を凝固せず ■ アンモニウム塩・グルタミン酸を利用する@ ウレ
アーゼ活性なし くd) 各種炭素源の利用性 ■ L−アラビノース 利用し々い■ D−アラ
ビノース ■ D−フラクトース 利用する■ D−ガラク
トース 利用しない■ D−グルコース
利用する■ D−マンノース 利用しない■
L−ラムノース ■ D−リボゝ−ス ■ D−キシロース [F] セロビオース 利用する■ ラクト
ース 利用しない■ マルトース 0 シュクロース ■ メラビオース [相] トレハロース 〃■ ラフィ
ノース ■ フラクトース ■ デキストリン ■ グリコーゲン −7= [相] スターチ 利用しない[相]
アミグ1ダリン ○ ニスZリン [相] サリシン 利用する[相] エ
リスリトール 利用しない[相] イノシトー
ル @ マンニトール 0 グリセロール [相] ズルシトール [相] ソルビトール ■ アドニトール [相] セルロース 利用する氷中はパー
ジエイズ・マニュアル・オブ・テイターミナティブ・バ
クテリオロジー(Bergey’sMant(al o
f Determinative Bacteriol
ogy)第8版によると、クロストリジウム・サーモセ
ラムに属するものである。氷中を類似の耐熱性嫌気性セ
ルロース分解徊と比較しても該当するものが力く、本発
明者らは折中と判断し、クロストリジウム・サーモセラ
ムC−315と命名した。なお、氷中とクロストリジウ
ム・サーモセラムC−2フ株およびクロストリジウム・
サーモセラムATCC2フ405株との比較を第1表に
示す。
第 1 表
利用可能な糖 フラクトース、 フラクトース、
フラクトース。
フラクトース。
グルコース、クルコース、クルコース。
セロビオース、 セロビオース、 セロビオース。
サリシン、 ソルビトール、 サリシン。
セルロース セルロース ソルビトール。
セルロース
黄色色素の生成 無 有
有氷中は徴工研に寄託されてお)、その受託番号は
FERM P−7872である。
有氷中は徴工研に寄託されてお)、その受託番号は
FERM P−7872である。
高温性β−グルコシダーゼについては
Mucor m1eher YH−10株(FERM
P−5428)が生産するととが報告されている( A
gri、c、 Biol。
P−5428)が生産するととが報告されている( A
gri、c、 Biol。
Chem、44(12)、2817〜2824(198
0))が、他の起源に由来するものであっても本発明に
使用するととができる。この酵素液は使用に際し無菌濾
過することか望ましい。この酵素は70℃程度までの高
温においても活性を有している。
0))が、他の起源に由来するものであっても本発明に
使用するととができる。この酵素液は使用に際し無菌濾
過することか望ましい。この酵素は70℃程度までの高
温においても活性を有している。
本発明では、前記セルロース含有物質を主要炭素源とし
て含む培地にクロストリジウム・サーモセラムを植菌し
、培養するが、通常は上記微生物の種培養液を調製して
おき培地に対して1〜10条の割合で植菌する。さらに
、高温性β−グルコシダーゼを1〜1001U/l、好
ましくは3〜301U/lの割合にて培地に添加する。
て含む培地にクロストリジウム・サーモセラムを植菌し
、培養するが、通常は上記微生物の種培養液を調製して
おき培地に対して1〜10条の割合で植菌する。さらに
、高温性β−グルコシダーゼを1〜1001U/l、好
ましくは3〜301U/lの割合にて培地に添加する。
添加量が11U/l未満では十分な効果が得られず、ま
だ1001U/lを超える量を添加しても、それ以上の
向上が認められない。
だ1001U/lを超える量を添加しても、それ以上の
向上が認められない。
まだ、該β−グルコシダーゼの添加時期については制限
はなく、上記微生物と一緒に加えてもよく、あるいはそ
の前後に加えてもよい。また、数回に分割して添加する
こともできる。
はなく、上記微生物と一緒に加えてもよく、あるいはそ
の前後に加えてもよい。また、数回に分割して添加する
こともできる。
培養は嫌気的条件下50〜70℃、好ましくは55〜6
5℃の温度にて行なう。温度以外の条件については、使
用する微生物が良く生育し、セルロースを糖化するよう
な条件を選定すべきである。
5℃の温度にて行なう。温度以外の条件については、使
用する微生物が良く生育し、セルロースを糖化するよう
な条件を選定すべきである。
培養期間は通常、2〜10日間が適当である。
本発明によるセルロースの糖化によって還元糖のほかエ
タノール、酢酸なども生成するが、還元糖のうちグルコ
ースの比率が高いことが大きな特色である。しかも、少
量の高温性β−グルコシダーゼを添加したことによって
セロビオースによるセルラーゼの阻害がないため、セル
ロースの分解率が著しく向上する。
タノール、酢酸なども生成するが、還元糖のうちグルコ
ースの比率が高いことが大きな特色である。しかも、少
量の高温性β−グルコシダーゼを添加したことによって
セロビオースによるセルラーゼの阻害がないため、セル
ロースの分解率が著しく向上する。
したがって1本発明の方法はバイオマス利用によるグル
コースの製法として極めて有用である。
コースの製法として極めて有用である。
次に、実施例によう本発明の詳細な説明する。
実施例1〜7および比較例1
第2表に示しだ組成の培地にセルロースとしてろ紙60
?/l を加え、オートクレーブ殺菌した培地を調製
した。
?/l を加え、オートクレーブ殺菌した培地を調製
した。
一方、種培養液としてろ紙10 ?/l を含む第2
表の培地167−に嫌気条件下にて3日間クロストリジ
ウム・サーモセラムC−27株(FERMP−7451
)を培養した。
表の培地167−に嫌気条件下にて3日間クロストリジ
ウム・サーモセラムC−27株(FERMP−7451
)を培養した。
上記培地20m1に種培養液2−を接種し、さらに高温
性β−グルコシダーゼ(活性601U/l。
性β−グルコシダーゼ(活性601U/l。
Agric、Biol、Chem、44. 2817〜
2823(1980)に記載の方法に準じて調製)水溶
液を第3表に示す時期に所定量添加し、60℃にて8日
間静置培養を行なった。
2823(1980)に記載の方法に準じて調製)水溶
液を第3表に示す時期に所定量添加し、60℃にて8日
間静置培養を行なった。
培養終了後、培養液について液体クロマトグラフにより
グルコースおよびセロビオースを定量した。また分解セ
ルロースは重量法により求めた。
グルコースおよびセロビオースを定量した。また分解セ
ルロースは重量法により求めた。
結果を第1図に示す。
々お、高温性β−グルコシダーゼはグルコースを除くだ
め透析し、かつメンブランフィルタ−(0,45μ)で
無菌濾過しだものを用いた。
め透析し、かつメンブランフィルタ−(0,45μ)で
無菌濾過しだものを用いた。
第 2 表
粉末酵母エキス 5.0ポリペプ
トン 5・0硫酸アンモニウム
1.3第1リン酸カリウム
1.5第2リン酸カリウム
2.9塩化マグネシウム(6水塩)1.O 塩化カルシウム 0.15硫酸第
1鉄(7水塩) 0.00125シス
テイン塩酸塩 0.5レサズリンナ
トリウム 0.002第 3
表 実施例8,9および比較例2 実施例1において、クロストリジウム・サーモセラムC
−2フ株の代シにクロストリジウム・サーモセラムC−
315株(FERM P−7872)を用い、高温性β
−グルコシダーゼの添加時期および添加量を第4表に示
すようにしたこと以外は実施例1と同様にして培養を行
なった。結果を第2図に示す。
トン 5・0硫酸アンモニウム
1.3第1リン酸カリウム
1.5第2リン酸カリウム
2.9塩化マグネシウム(6水塩)1.O 塩化カルシウム 0.15硫酸第
1鉄(7水塩) 0.00125シス
テイン塩酸塩 0.5レサズリンナ
トリウム 0.002第 3
表 実施例8,9および比較例2 実施例1において、クロストリジウム・サーモセラムC
−2フ株の代シにクロストリジウム・サーモセラムC−
315株(FERM P−7872)を用い、高温性β
−グルコシダーゼの添加時期および添加量を第4表に示
すようにしたこと以外は実施例1と同様にして培養を行
なった。結果を第2図に示す。
第 4 表
実施例10および比較例3
実施例1において、クロストリジウム・サーモセラムC
−2フ株の代りにクロストリジウム・サーモセラムAT
CC27405株を用い、高温性β−グルコシダーゼの
添加時期および添加量を第5表に示すようにしたこと以
外は実施例1と同様にして培養を行なった。結果を第3
図に示す。
−2フ株の代りにクロストリジウム・サーモセラムAT
CC27405株を用い、高温性β−グルコシダーゼの
添加時期および添加量を第5表に示すようにしたこと以
外は実施例1と同様にして培養を行なった。結果を第3
図に示す。
第 5 表
比較例4
実施例3において、高温性β−グルコシダーゼの代シに
中温性β−グルコシダーゼ(アーモンド由来)を用いた
こと以外は実施例3と同様にして培養を行なった。し゛
かし、セルラーゼ阻害のためセルロースの分解率が低く
、還元糖の生成量は僅かであった。
中温性β−グルコシダーゼ(アーモンド由来)を用いた
こと以外は実施例3と同様にして培養を行なった。し゛
かし、セルラーゼ阻害のためセルロースの分解率が低く
、還元糖の生成量は僅かであった。
第1〜3図は高温性β−グルコシダーゼの添加方法とセ
ルロース糖化力との関係を示すグラフである。 第2図 第3図
ルロース糖化力との関係を示すグラフである。 第2図 第3図
Claims (4)
- (1)セルロース含有物質を主要炭素源として含む培地
にクロストリジウム・サーモセラムを培養してセルロー
スを糖化する方法において、該クロストリジウム・サー
モセラムと共に高温性β−グルコシダーゼを添加するこ
とを特徴とするセルロースの糖化方法。 - (2)クロストリジウム・サーモセラムがクロストリジ
ウム・サーモセラムC−27株(FERM P−745
1)、クロストリジウム・サーモセラムC−315株(
FERM P−7872)およびクロストリジウム・サ
ーモセラムATCC27405株のいずれかである特許
請求の範囲第1項記載の方法。 - (3)高温性β−グルコシダーゼガムコール・ミエヘイ
YH−10株(FERM P−5428)の生産するも
のである特許請求の範囲第1項記載の方法。 - (4)高温性β−グルコシダーゼの添加量が1〜100
IU/lである特許請求の範囲第1項記載の方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25044484A JPS61128898A (ja) | 1984-11-29 | 1984-11-29 | セルロ−スの糖化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25044484A JPS61128898A (ja) | 1984-11-29 | 1984-11-29 | セルロ−スの糖化方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61128898A true JPS61128898A (ja) | 1986-06-16 |
Family
ID=17207960
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25044484A Pending JPS61128898A (ja) | 1984-11-29 | 1984-11-29 | セルロ−スの糖化方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61128898A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010055495A3 (en) * | 2008-11-17 | 2010-11-25 | Designer Energy Ltd. | Methods and compositions for enhanced bacterial hydrolysis of cellulosic feedstocks |
WO2013137151A1 (ja) * | 2012-03-10 | 2013-09-19 | 独立行政法人国際農林水産業研究センター | グルコースの生産方法 |
CN106399383A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-02-15 | 华南理工大学 | 利用β‑葡萄糖苷酶提高菇渣产氢和产糖的方法及其应用 |
EP2943569A4 (en) * | 2013-01-10 | 2017-03-08 | Designer Energy Ltd. | Highly potent cellulolytic enzyme preparations and processes for producing same |
WO2022230670A1 (ja) * | 2021-04-26 | 2022-11-03 | 国立研究開発法人国際農林水産業研究センター | β-グルコシダーゼを生産する好熱性微生物、そのスクリーニング方法及びβ-グルコシダーゼを生産する好熱性微生物を用いたセルロース系バイオマスの糖化方法、並びに好熱性微生物由来のβ-グルコシダーゼ及び該β-グルコシダーゼをコードする遺伝子 |
-
1984
- 1984-11-29 JP JP25044484A patent/JPS61128898A/ja active Pending
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