WO2011059082A1 - 単糖類、二糖類、及び／又はオリゴ糖の製造方法 - Google Patents

単糖類、二糖類、及び／又はオリゴ糖の製造方法 Download PDF

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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing polysaccharides, particularly monosaccharides, disaccharides, and / or oligosaccharides (hereinafter collectively referred to as “decomposed sugars”) from biomass.
  • Enzymatic saccharification has the advantage that it can be hydrolyzed under mild conditions compared to acid saccharification, but especially when cellulosic biomass is used, the reaction rate is very slow and increasing the saccharification rate is a major issue. Yes.
  • a method for improving the saccharification rate a method of pretreating biomass in advance prior to the saccharification step has been studied.
  • the pretreatment method for example, a sulfuric acid method, an organic solvent method, a hydrothermal treatment method, mechanical crushing, and the like are known.
  • Patent Document 1 A saccharification method of cellulose in which a substance having high affinity with lignin, for example, a protein is added in advance and then the reaction is started by hydrolase (Patent Document 2); A method for hydrolyzing biomass (Non-Patent Document 1) and the like are known.
  • the present invention provides a method for producing monosaccharides, disaccharides and / or oligosaccharides in which a hydrolase is allowed to act on polysaccharides in the presence of fatty acids.
  • FIG. 1 is a graph showing the influence of fatty acids on the saccharification rate when cellulase is allowed to act on the pulverized wood pulp.
  • the inventors of the present invention have intensively studied in view of the above problems, and by causing a hydrolase to act on a polysaccharide in the presence of a fatty acid, a decrease in the reaction rate is suppressed, a saccharification rate is improved, and a decomposed sugar is efficiently produced. It was found that can be manufactured.
  • Cellulosic biomass is generally considered to contain a large amount of lignin in the cell walls and intercellular layers constituting the plant, which inhibits hydrolysis by cellulase.
  • the saccharification rate can be improved, and it is possible to efficiently produce decomposed sugar.
  • the method of the present invention can also be applied to biomass containing polysaccharides, and can be expected as a technique for improving the production efficiency of useful substances such as ethanol from biomass.
  • polysaccharide used in the present invention examples include cellulose, hemicellulose, xyloglucan, pectin, starch, mannan, glucomannan, galactomannan, chitin, chitosan, inulin, alginic acid, agar, fucoidan, laminarin, ⁇ -glucan, pullulan. Natural polysaccharides such as these or derivatives thereof. These can be used alone or in combination of two or more. Of these, cellulose, hemicellulose, chitin, and chitosan are preferable, and cellulose and hemicellulose are particularly preferable because they are inexpensive and can be converted into useful substances by fermentation production after decomposition.
  • the molecular weight of the polysaccharide used in the present invention is not particularly limited, but generally it is preferably 1,000 or more and 5,000,000 or less.
  • the raw material containing the said polysaccharide for example, biomass
  • Biomass is an organic resource derived from living organisms, excluding fossil resources.
  • the biomass include cellulose-based, starch-based, and saccharide-based biomass, and these can be used alone or in combination of two or more.
  • Cellulose biomass is mainly composed of cellulose, hemicellulose, and lignin.
  • cellulose hemicellulose
  • lignin For example, cotton, wood pulp, kenaf, hemp, small-diameter wood, thinned wood, sawdust, wood waste, waste paper, newspaper, wrapping paper, tissue paper Woody materials such as toilet paper and cardboard; plant biomass such as bagasse, switchgrass, elephant grass, rice straw and wheat straw.
  • starch-based biomass include rice, wheat, corn, and potato
  • examples of the saccharide-based biomass include sugar-based biomass such as sugar cane, sugar beet, seaweed, shrimp shell, and crab shell.
  • pretreatment may be performed prior to the hydrolysis reaction.
  • the pretreatment method is not particularly limited, and examples thereof include a sulfuric acid method, an organic solvent method, a hydrothermal treatment method, and mechanical crushing.
  • drying pulverization, shredding and the like are preferable.
  • a ventilated band dryer, a shelf-type hot air dryer or the like can be used.
  • pulverization and chopping for example, a known rotating ball mill, planetary ball mill, disk mill, rod mill, or the like can be used.
  • the pulverization and shredding of the biomass is preferably performed to a size of 800 ⁇ m or less, particularly 3 to 300 ⁇ m from the viewpoint of increasing the contact surface area with the hydrolase.
  • Biomass is amorphized by pretreatment such as pulverization, and the amorphized biomass is advantageous for enzymatic saccharification.
  • the degree of amorphization can be measured by calculating the degree of crystallinity described in the examples.
  • the degree of crystallinity of biomass is preferably 80% or less, more preferably 50% or less, further preferably 20% or less, and particularly preferably zero.
  • the enzymatic hydrolysis reaction of the polysaccharide is performed in the presence of a fatty acid.
  • the fatty acid include linear or branched saturated or unsaturated fatty acids.
  • the melting point of the fatty acid is 60 ° C. or less, more preferably ⁇ 10 to 50 ° C., particularly ⁇ 5 to 30 ° C., because it is easy to separate and recover from the sugar solution after hydrolysis, and easy to handle. From the viewpoint of dispersion efficiency and the improvement of saccharification rate.
  • the number of carbon atoms of the fatty acid is not particularly limited, but for the same reason, it is preferably 6 to 24 carbon atoms, more preferably 6 to 22 carbon atoms, particularly preferably 6 to 20 carbon atoms, and even more preferably 6 to 12 carbon atoms. .
  • caprylic acid is preferable.
  • the amount of fatty acid used is preferably from 0.005 to 2.0, more preferably from 0.008 to 1.0, particularly from 0.009 to 2.0 as a mass ratio to the dry solid content of the polysaccharide, which is a substrate, from the viewpoint of improving the saccharification rate. 0.8, especially 0.01 to 0.29 is preferred.
  • the polysaccharide is preferably used in the form of a slurry, and the content of the polysaccharide in the slurry is 1 to 200 g / L, more preferably 5 to 150 g / L, particularly 8 to 100 g / L from the viewpoint of fluidity. Is preferred.
  • the slurry include water and various buffer solutions. Examples of water include tap water, distilled water, ion exchange water, and purified water.
  • As the buffer those having a buffer capacity in the range of pH 3 to 8 are preferable, and examples thereof include a phosphate buffer, a citrate buffer, an acetate buffer, and a Tris buffer.
  • the fatty acid is preferably added to the polysaccharide-containing slurry, and the timing of addition may be before or after adding the hydrolase.
  • the hydrolase used in the present invention is not particularly limited as long as it has an activity of hydrolyzing polysaccharides.
  • amylase, glucoamylase, cellulase, dextranase, glucanase, glucosidase, galactosidase, Mannosidase, agarase, lactose, mutanase, chitinase, chitosanase and the like can be mentioned.
  • the origin of the hydrolase is not limited, and it may be an artificial enzyme by gene recombination technique, partial hydrolysis or the like.
  • the form of the hydrolase is not particularly limited, and dried enzyme protein, particles containing enzyme protein, liquid containing enzyme protein, and the like can be used.
  • the amount of hydrolase used varies depending on the conditions of the hydrolysis reaction, the type of polysaccharide, and the like. For example, in the case of cellulase, 1 to 200 FPU per gram of polysaccharide is preferable, and 5 to 50 FPU is particularly preferable.
  • the FPU activity is measured by the IUPAC method shown below. First, 50 mg of filter paper (Whatman No. 1) is used as a substrate, 0.5 mL of enzyme solution and 1.0 mL of 0.05 M citrate buffer (pH 4.8) are added thereto, and the enzyme reaction is carried out at 50 ° C. for 1.0 hour.
  • the temperature and pH can be selected according to the characteristics of the enzyme used.
  • the pH should be 3 to 8, particularly 4 to 7.
  • the temperature is preferably 10 to 80 ° C., more preferably 20 to 60 ° C.
  • the reaction temperature is preferably a condition where the fatty acid exists in a liquid state.
  • reaction time varies depending on the type of polysaccharide, etc., from the viewpoint of saccharification rate and production efficiency, for example, it is preferably 1 to 240 hours, more preferably 2 to 200 hours, particularly 3 to 140 hours.
  • the reaction solution may be separated into a sugar solution containing decomposed sugar and a fatty acid.
  • the method for separating the sugar solution containing the decomposed sugar and the fatty acid is not particularly limited, and can be performed, for example, by centrifugation or decantation.
  • the recovered fatty acid may be reused.
  • examples of the monosaccharide obtained by the hydrolysis reaction include glucose, fructose, mannose, galactose, xylose, arabinose and the like.
  • examples of the disaccharide include cellobiose, maltose, di-N-acetylchitobiose, and the like.
  • Oligosaccharides include those having 3 to 10 monosaccharide units.
  • a decomposing sugar can be produced from a polysaccharide at a saccharification rate of 10 to 100%, further 15 to 100%, particularly 20 to 100%.
  • the saccharification rate means a value obtained by dividing the total mass of water-soluble sugars (monosaccharides typified by glucose, disaccharides and oligosaccharides) generated by the hydrolysis reaction by the mass of the raw material polysaccharide. It can be obtained by this method.
  • the obtained decomposed sugar can be used to produce useful substances such as ethanol, polylactic acid, amino acids, xylitol, and erythritol by performing microbial fermentation or chemical conversion using these decomposed sugars as a sugar source.
  • Saccharification rate (%) ⁇ (water-soluble sugar mass after reaction) ⁇ (water-soluble sugar mass before reaction) ⁇ / mass of raw material polysaccharide ⁇ 100 (1)
  • Cellulose type I crystallinity is calculated by the Segal method from the diffraction intensity value by the X-ray diffraction method, and is defined by the following equation (2).
  • Cellulose type I crystallinity (%) [(I 22.6 -I 18.5 ) / I 22.6 ] ⁇ 100 (2)
  • the cellulose I type crystallinity defined by the above formula (2) may be a negative value in calculation, but in the case of a negative value, the cellulose I type crystallinity is 0%.
  • Example 1 1.05 g of microcrystalline powder cellulose (manufactured by Sigma Aldrich, water content 5%, crystallinity 70%) was dispersed in 19.95 g of a 0.1 M citrate buffer solution having a pH of 5.0. To this was added 0.29 g of caprylic acid and 125 ⁇ L of cellulase (1.5 C of cell crust manufactured by Novozymes) (addition per gram of substrate was 8.75 FPU). Hydrolysis was performed for 72 hours in a thermostatic bath at 50 ° C. while shaking at 110 r / min. After completion of the reaction, the reaction solution was filtered through a filter, and the water-soluble sugar concentration was measured. As water-soluble sugars, glucose, cellobiose, and xylose were measured. The reaction conditions and results are shown in Table 1.
  • Example 2 The reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that 0.18 g of oleic acid was used instead of caprylic acid. The reaction conditions and results are shown in Table 1.
  • Comparative Example 1 The reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that no fatty acid was added. The reaction conditions and results are shown in Table 1.
  • Example 3 Sheet wood pulp (Blue Bear Ultra Ether manufactured by Borregard, cellulose content 96 mass%) was dry-ground for 30 minutes using a vibrating rod mill ( ⁇ 30 mm ⁇ 13). The crystallinity of the cellulose after the treatment was zero. 1.14 g of this amorphous cellulose (water content: 14%) was dispersed in 19.86 g of a 0.1 M citrate buffer solution having a pH of 5.0. To this was added 0.01 g of caprylic acid and 125 ⁇ L of cellulase (1.5 C of cell crust manufactured by Novozymes) (addition per gram of substrate was 8.75 FPU). Hydrolysis was carried out for 240 hours while shaking at 110 r / min in a constant temperature bath at 50 ° C.
  • reaction solution was sampled at any time, each reaction solution was filtered with a filter, and the water-soluble sugar concentration was measured.
  • water-soluble sugars glucose, cellobiose, and xylose were measured.
  • Table 2 shows the reaction conditions and the results when reacted for 120 hours. Moreover, the time-dependent change of a saccharification rate is shown in FIG.
  • Comparative Example 2 The reaction was performed in the same manner as in Example 3 except that no fatty acid was added. The reaction conditions and results are shown in Table 2. Moreover, the time-dependent change of a saccharification rate is shown in FIG.

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Abstract

　多糖類に脂肪酸の存在下、加水分解酵素を作用させる単糖類、二糖類、及び／又はオリゴ糖の製造方法。

Description

単糖類、二糖類、及び／又はオリゴ糖の製造方法
　本発明は、多糖類、特にバイオマスから単糖類、二糖類、及び／又はオリゴ糖（以下、総称して「分解糖」ともいう）を製造する方法に関する。
　近年、化石資源に代えてセルロース系、デンプン系、或いは糖質系のバイオマスからエタノールや乳酸等の有用物質を製造する技術の開発が望まれている。とりわけ、非食糧資源であるセルロース系バイオマスを有効利用する技術への関心が高まっている。
　バイオマスからのエタノール等の製造は、バイオマスを糖化工程において糖に分解した後、これを発酵工程においてエタノール等に変換することにより行うことができる。糖化は、硫酸等を用いる酸糖化と酵素糖化に大別される。
　酵素糖化は、酸糖化に比して緩和な条件で加水分解できる等の利点があるが、特にセルロース系バイオマスを利用する場合、反応速度が非常に遅く、糖化率の向上が大きな課題になっている。
　糖化率向上のための技術として、糖化工程に先立って予めバイオマスを前処理する方法が検討されている。前処理方法としては、例えば、硫酸法、有機溶媒法、水熱処理法、機械的破砕等が知られている。
　また、酵素反応時に第３成分を添加して糖化率を向上させる検討も行われ、例えば、リグノセルロース系植物材料を粉砕処理した後、小麦フスマ及び界面活性剤を添加して糖化酵素により糖化処理する方法（特許文献１）；リグニンと親和性の高い物質、例えばタンパク質を予め添加した後、加水分解酵素により反応を開始するセルロースの糖化方法（特許文献２）；ポリエチレングリコールを添加してセルラーゼによりバイオマスを加水分解する方法（非特許文献１）等が知られている。
特開２００７－９７５７５号公報 特開２００９－７２１４４号公報
Enzyme Microb. Tschnol., 40, 754(2007)
　本発明は、多糖類に脂肪酸の存在下、加水分解酵素を作用させる単糖類、二糖類、及び／又はオリゴ糖の製造方法を提供するものである。
図１は、木材パルプの粉砕物にセルラーゼを作用させた時の糖化率に及ぼす脂肪酸の影響を示した図である。
　セルロース系バイオマスを機械的破砕等で前処理した後に酵素糖化に供した場合でも、経時的に反応速度が低下し、十分な糖化率が得られない場合があることが判明した。
　一方で、従来の酵素反応時に界面活性剤を添加する方法では、加水分解率を高めるため添加量を多くすると酵素が失活してしまい、却って糖化率が低下する場合がある。また、上記いずれの添加成分も水溶性であるため加水分解後の糖溶液からの除去が困難で、操作が煩雑になる。
　従って、本発明は、反応速度の低下を抑制し、効率よく多糖類から分解糖を製造することのできる方法を提供することに関する。
　本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討したところ、多糖類に脂肪酸の存在下で加水分解酵素を作用させることにより、反応速度の低下が抑制され、糖化率が向上し、効率よく分解糖を製造できることを見出した。
　セルロース系バイオマスは、通常、植物を構成する細胞壁や細胞間層にリグニンを多量に含み、これがセルラーゼによる加水分解を阻害していると考えられている。そのため、上記従来技術では、原料に含まれるリグニンをマスキングすることにより、セルラーゼのリグニンへの吸着を抑制し、セルロースにセルラーゼを作用させ易くして糖化率向上を試みている。これに対し、本発明者らは、脂肪酸の存在下で酵素による加水分解反応を行えば、リグニンを含む原料だけでなく、リグニンを含まない原料であっても高い糖化率が得られることを見出した。
　本発明によれば、糖化率を向上させることができ、分解糖を効率よく製造することが可能になる。本発明方法は、多糖類を含むバイオマスにも適用可能であり、バイオマスからのエタノ－ル等有用物質の製造を高効率化する技術として期待できる。
　本発明で用いられる多糖類としては、例えば、セルロース、ヘミセルロース、キシログルカン、ペクチン、澱粉、マンナン、グルコマンナン、ガラクトマンナン、キチン、キトサン、イヌリン、アルギン酸、寒天、フコイダン、ラミナリン、β－グルカン、プルラン等の天然多糖又はこれらの誘導体が挙げられる。これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。なかでも、安価かつ分解後の発酵生産により有用物質に変換可能である点から、セルロース、ヘミセルロース、キチン、キトサンが好ましく、特にセルロース、ヘミセルロースが好ましい。本発明で用いられる多糖類の分子量は、特に限定されないが、一般的には１，０００以上５，０００，０００以下であることが好ましい。
　また、本発明における多糖類として、前記多糖類を含む原料、例えば、バイオマスを用いることもできる。バイオマスとは、生物由来の有機資源で、化石資源を除いたものである。バイオマスとしては、セルロース系、デンプン系、或いは糖質系のバイオマスが挙げられ、これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
　なかでも、資源の有効活用の点から、セルロースを含有するセルロース系バイオマスを用いることが好ましい。
　セルロース系バイオマスは、セルロース、ヘミセルロース及びリグニンを主成分とするものであり、例えば、綿、木材系パルプ、ケナフ、麻、小径木、間伐材、おが屑、木屑、古紙、新聞紙、包装紙、ティッシュペーパー、トイレットペーパー、ダンボール等の木質系；バガス、スイッチグラス、エレファントグラス、稲ワラ、ムギワラ等の草木系のバイオマスが挙げられる。また、デンプン系バイオマスとしては、例えば、米、麦、トウモロコシ、イモ等が挙げられ、糖質系バイオマスとしては、サトウキビ、テンサイ、海藻、エビ殻、カニ殻等の糖質系バイオマスが挙げられる。
　多糖類としてバイオマスを用いる場合は、加水分解反応に先立って前処理を施してもよい。前処理方法としては、特に制限されず、例えば、硫酸法、有機溶媒法、水熱処理法、機械的破砕等が挙げられる。なかでも、乾燥、粉砕、細断等を行うのが好ましい。
　乾燥は通気式バンド乾燥機、棚段式熱風乾燥機等を用いることができる。粉砕、細断は、例えば公知の回転ボールミル、遊星型ボールミル、ディスクミル、ロッドミル等を用いることができる。バイオマスの粉砕、細断は、加水分解酵素との接触表面積を大きくする点から、８００μｍ以下、特に３～３００μｍのサイズまで行うのが好ましい。
　バイオマスは、粉砕等の前処理により非晶化が進行し、非晶化されたバイオマスは酵素糖化に有利である。非晶化の程度は、実施例記載の結晶化度の算出により測定できる。バイオマスの結晶化度は８０％以下が好ましく、５０％以下がより好ましく、２０％以下がさらに好ましく、ゼロであるものが特に好ましい。
　本発明において、多糖類の酵素による加水分解反応は脂肪酸の存在下で行われる。ここで、脂肪酸としては、直鎖又は分岐鎖状の飽和又は不飽和の脂肪酸が挙げられる。脂肪酸の融点は、６０℃以下、更に－１０～５０℃、特に－５～３０℃であるのが、加水分解後の糖溶液からの分離・回収が容易である点、取扱が容易である点、分散効率の点、及び糖化率向上の点から好ましい。また、脂肪酸の炭素数に特に制限はないが、同様の理由から、炭素数６～２４、更に炭素数６～２２、特に炭素数６～２０、殊更に炭素数６～１２であるのが好ましい。具体的には、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エイコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸等が挙げられる。なかでも、カプリル酸が好ましい。
　脂肪酸の使用量は、糖化率向上の点から、基質である多糖類の乾燥固形分に対する質量比として０．００５～２．０が好ましく、更に０．００８～１．０、特に０．００９～０．８、殊更０．０１～０．２９が好ましい。
　多糖類はスラリー状にして用いるのが好ましく、スラリー中の多糖類の含有量は、流動性の点から、１～２００ｇ／Ｌ、更に５～１５０ｇ／Ｌ、特に８～１００ｇ／Ｌとするのが好ましい。スラリーとしては、水、各種緩衝液等が挙げられる。水としては、水道水、蒸留水、イオン交換水、精製水が例示される。緩衝液としては、ｐＨ３～８の範囲に緩衝能を有するものが好ましく、例えば、リン酸緩衝液、クエン酸緩衝液、酢酸緩衝液、トリス緩衝液等が例示される。
　脂肪酸は、この多糖類を含むスラリーへ添加するのが好ましく、添加のタイミングは、加水分解酵素を添加する前でも後でもよい。
　本発明で用いられる加水分解酵素としては、多糖類に対して加水分解活性を有する酵素であれば特に制限はないが、例えば、アミラーゼ、グルコアミラーゼ、セルラーゼ、デキストラナーゼ、グルカナーゼ、グルコシダーゼ、ガラクトシダーゼ、マンノシダーゼ、アガラーゼ、ラクトーゼ、ムタナーゼ、キチナーゼ、キトサナーゼ等が挙げられる。
　加水分解酵素は、その起源に限定はなく、さらに、遺伝子組み換え技術、部分加水分解等による人工酵素であってもよい。
　また、加水分解酵素の形態は特に限定されず、酵素蛋白質の乾燥物、酵素蛋白質を含む粒子、及び酵素蛋白質を含む液体等を用いることができる。
　加水分解酵素の使用量は、加水分解反応の条件、多糖類の種類等によって異なるが、例えば、セルラーゼの場合、多糖類１ｇあたり１～２００ＦＰＵが好ましく、特に５～５０ＦＰＵが好ましい。ここでＦＰＵ活性は以下に示すＩＵＰＡＣ法により測定される。まず、濾紙（ワットマンＮｏ．１）５０ｍｇを基質とし、これに酵素液０．５ｍＬと０．０５Ｍクエン酸緩衝液（ｐＨ４．８）１．０ｍＬを加え、５０℃で１．０時間酵素反応を行った後、ジニトロサリチル酸試薬３．０ｍＬを加え、１００℃で５．０分間加熱し発色させる。冷却後、これにイオン交換水２０ｍＬを加え５４０ｎｍの波長で比色定量する。１分間に１μmolのグルコースに相当する還元糖を生成する酵素量を１ユニット（ＦＰＵ）とする。
　多糖類と加水分解酵素との反応は、使用する酵素の特性に合わせて温度やｐＨを選択することが可能であるが、例えば、セルラーゼを用いる場合、ｐＨ３～８、特にｐＨ４～７とすることが好ましく、温度は１０～８０℃、特に２０～６０℃とすることが好ましい。また、反応温度は、脂肪酸が液体で存在する条件であることが好ましい。
　反応時間は、多糖類の種類等によって異なるが、糖化率及び生産効率の点から、例えば、１～２４０時間が好ましく、更に２～２００時間、特に３～１４０時間が好ましい。
　加水分解反応終了後、反応液を分解糖を含む糖溶液と脂肪酸とに分離してもよい。分解糖を含む糖溶液と脂肪酸とを分離する方法としては、特に制限されず、例えば遠心分離やデカンテーションにより行うことができる。回収した脂肪酸は、再利用してもよい。
　かくして、加水分解反応により得られる単糖類としては、例えば、グルコース、フルクトース、マンノース、ガラクトース、キシロース、アラビノース等が挙げられる。また、二糖類としては、セロビオース、マルトース、ジ－Ｎ－アセチルキトビオース等が挙げられ、オリゴ糖としては３～１０の単糖単位を有するものをいい、例えば、セロトリオース、セロテトラオース、セロペンタオース、セロヘキサオース、マルトトリオース、マルトテトラオース、マルトペンタオース、マルトヘキサオース、トリ－Ｎ－アセチルキトトリオース、テトラ－Ｎ－アセチルキトテトラオース、ペンタ－Ｎ－アセチルキトペンタオース、ヘキサ－Ｎ－アセチルキトヘキサオース等が挙げられる。
　本発明方法によれば、１０～１００％、更に１５～１００％、特に２０～１００％の糖化率で多糖類から分解糖を製造することができる。なお、糖化率とは、加水分解反応により生成した水溶性糖（グルコースに代表される単糖類、二糖類とオリゴ糖）の合計質量を、原料多糖類の質量で割った値を云い、後記記載の方法で求めることができる。
　得られる分解糖は、これら分解糖を糖源として、微生物発酵を行ったり、化学変換したりすることにより、エタノール、ポリ乳酸、アミノ酸、キシリトールやエリスリトール等の有用物質を製造することができる。
＜水溶性糖濃度（単糖類濃度、二糖類濃度、オリゴ糖濃度）の測定＞
　日立製作所製高速液体クロマトグラフを用い、昭和電工製カラムＡｓａｈｉｐａｋ　ＮＨ２Ｐ－５０　４Ｅ（４．５ｍｍφ×２５０ｍ）を装着し、カラム温度２０℃でグラジエント法により行った。移動相Ａ液はアセトニトリル、Ｂ液は３０％メタノール水とし、１．００ｍＬ／分で送液した。グラジエント条件は以下のとおりである。
　　時間（分）　　Ａ液（％）　　　Ｂ液（％）
　　　０　　　　　　２０　　　　　８０
　　４５　　　　　　５０　　　　　５０
　　４５．１　　　　２０　　　　　８０
　　５５　　　　　　２０　　　　　８０
試料注入量は５μＬ、検出はＥＳＡ　Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ社製コロナＣＡＤ検出器を用いた。
＜糖化率の算出＞
　糖化率は次式（１）により算出した。
　　糖化率（％）＝｛（反応後の水溶性糖質量）－（反応前の水溶性糖質量）｝／原料多糖類の質量×１００　　　（１）
＜結晶化度の算出＞
　セルロースＩ型結晶化度は、Ｘ線回折法による回折強度値からＳｅｇａｌ法により算出したもので、次式（２）により定義される。
　セルロースＩ型結晶化度（％）＝〔（Ｉ22.6－Ｉ18.5）／Ｉ22.6〕×１００　　（２）
〔Ｉ22.6は、Ｘ線回折における格子面（００２面）（回折角２θ＝２２．６°）の回折強度、Ｉ18.5は、アモルファス部（回折角２θ＝１８．５°）の回折強度を示す〕
　なお、上記式（２）で定義されたセルロースＩ型結晶化度では計算上マイナスの値になる場合があるが、マイナスの値の場合はセルロースＩ型結晶化度は０％とする。
実施例１
　微結晶粉末セルロース（シグマアルドリッチ製、含水率５％、結晶化度７０％）１．０５ｇをｐＨ５．０の０．１Ｍクエン酸緩衝溶液１９．９５ｇに分散させた。これにカプリル酸０．２９ｇとセルラーゼ（ノボザイムズ製セルクラスト１．５Ｌ）１２５μＬを添加した（基質１ｇあたりの添加は８．７５ＦＰＵ）。加水分解は５０℃の恒温槽中、１１０ｒ／ｍｉｎで振とうしながら７２時間行った。反応終了後、反応液をフィルターでろ過し、水溶性糖濃度を測定した。水溶性糖としては、グルコース、セロビオース、キシロースが測定された。反応条件と結果を表１に示す。
実施例２
　カプリル酸の代わりにオレイン酸０．１８ｇを使用した以外は実施例１と同様に反応を行った。反応条件と結果を表１に示す。
比較例１
　脂肪酸を添加しない以外は実施例１と同様に反応を行った。反応条件と結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
実施例３
　シート状木材パルプ（Ｂｏｒｒｅｇａｒｄ社製Ｂｌｕｅ　Ｂｅａｒ　Ｕｌｔｒａ　Ｅｔｈｅｒ、セルロース含有量９６質量％）を振動ロッドミル（φ３０ｍｍ×１３本）を用いて３０分乾式粉砕した。処理後のセルロースの結晶化度はゼロであった。この非晶化セルロース（含水率１４％）１．１４ｇをｐＨ５．０の０．１Ｍクエン酸緩衝溶液１９．８６ｇに分散させた。これにカプリル酸０．０１ｇとセルラーゼ（ノボザイムズ製セルクラスト１．５Ｌ）を１２５μＬ添加した（基質１ｇあたりの添加は８．７５ＦＰＵ）。加水分解は５０℃の恒温槽中で１１０ｒ／ｍｉｎで振とうしながら２４０時間反応を行った。反応中、随時反応液のサンプリングを行い、各反応液をフィルターでろ過し、水溶性糖濃度を測定した。水溶性糖としては、グルコース、セロビオース、キシロースが測定された。反応条件と１２０時間反応させた時の結果を表２に示す。また、糖化率の経時変化を図１に示す。
比較例２
　脂肪酸を添加しない以外は実施例３と同様に反応を行った。反応条件と結果を表２に示す。また、糖化率の経時変化を図１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表１及び２から明らかなように、多糖類を脂肪酸の存在下で酵素加水分解した実施例１～３では、脂肪酸無添加の比較例１及び２に比べていずれも糖化率が向上した。特に、表２及び図１から明らかなように、非晶化された多糖類を用いることでより高い糖化率が得られた。

Claims (5)

  1. 　多糖類に脂肪酸の存在下、加水分解酵素を作用させる単糖類、二糖類、及び／又はオリゴ糖の製造方法。
  2. 　多糖類の乾燥固形分に対する脂肪酸の質量比が０．００５～２．０である請求項１記載の単糖類、二糖類、及び／又はオリゴ糖の製造方法。
  3. 　脂肪酸の融点が６０℃以下である請求項１又は２記載の単糖類、二糖類、及び／又はオリゴ糖の製造方法。
  4. 　脂肪酸の炭素数が６～２４である請求項１～３のいずれか１項記載の単糖類、二糖類、及び／又はオリゴ糖の製造方法。
  5. 　多糖類としてセルロース含有バイオマスを用いる、請求項１～４のいずれか１項記載の単糖類、二糖類、及び／又はオリゴ糖の製造方法。
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