WO2014192958A1 - グルコース製造方法およびこの方法により製造されたグルコース - Google Patents

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    • C13K1/00—Glucose; Glucose-containing syrups
    • C13K1/02—Glucose; Glucose-containing syrups obtained by saccharification of cellulosic materials

Definitions

  • the present invention relates to a glucose production method using a living organism having at least a disaccharide in the body as a raw material, and glucose produced by this method.
  • industrial glucose is potatoes and grains such as corn, wheat, barley, rye, triticale or rice, or plants for sugar raw materials such as sugar cane and sugar beet.
  • potatoes and grains such as corn, wheat, barley, rye, triticale or rice
  • sugar raw materials such as sugar cane and sugar beet.
  • the transaction prices of cereals and sugar-based plants that are traded for food use have risen, and because of concerns over household pressure and hunger in developing countries, Attempts have been made to obtain glucose by saccharifying a cellulose raw material.
  • the present invention provides a glucose production method for producing glucose from organisms that use such a cellulose source as food or nutrients, particularly insects, crustaceans and mushrooms, which have a large number of living in nature, and glucose produced by this method.
  • the purpose is to provide.
  • the disaccharide when the disaccharide is trehalose, enzymatic decomposition is performed with trehalase, and when the disaccharide is converted into cellobiose, enzymatic decomposition is performed with ⁇ -glucosidase to produce glucose. It is characterized by that. And the sixth aspect is characterized in that the organism is an insect, a crustacean or a mushroom.
  • glucose production method of the present invention it is easy by enzymatically degrading an organism having a disaccharide in its body, particularly insects, crustaceans or mushrooms. It is possible to produce glucose, which is a monosaccharide.
  • the glucose of the present invention is produced using the production method according to any one of the first to sixth aspects.
  • Such glucose of the present invention is made of insects, crustaceans or mushrooms, which have a very large number of inhabitants in nature, and can therefore be provided to the market at a low cost.
  • glucose production method of the present invention it is possible to easily produce glucose, which is a monosaccharide, by enzymatically decomposing a living organism having disaccharides in the body.
  • glucose of the present invention effectively utilizes, for example, locusts and cynomolgus grasshoppers that cause drought damage, silkworm pupae that are discharged in large quantities by sericulture, shellfish and mushrooms such as daphnia and artemia that are easy to breed Can be provided to the market at low cost.
  • the glucose production method of the present invention is a method for producing glucose mainly from an organism that has disaccharides in the body.
  • Examples of organisms that hold disaccharides in the body include insects, crustaceans and mushrooms.
  • insects include, for example, locusts such as locusts, locust grasshoppers, Drosophila grasshoppers, ombatta grasshoppers, termites such as Yamato termites and termites, rodents such as stag beetles, Yamato nafushi, Japanese bees, honey bees , Wasps such as wasps, butterflies such as silkworms, white butterflies and swallowtail butterflies.
  • locusts such as locusts, locust grasshoppers, Drosophila grasshoppers, ombatta grasshoppers
  • termites such as Yamato termites and termites
  • rodents such as stag beetles, Yamato nafushi, Japanese bees, honey bees , Wasps such as wasps
  • butterflies such as silkworms, white butterflies and swallowtail butterflies.
  • crustaceans examples include shrimp, crab, krill, barnacles, daphnia and artemia.
  • mushrooms examples include shiitake mushrooms, shimeji mushrooms, maitake mushrooms, mushrooms, jellyfish and the like.
  • Insects and crustaceans accumulate trehalose in the body as blood sugar, and easily produce glucose by enzymatic degradation of the insects and crustaceans using trehalase that performs enzymatic degradation using trehalose as a substrate. be able to.
  • the disaccharide held in the body may be cellobiose generated at the stage where cellulose as a food is decomposed.
  • cellulose In addition to disaccharides, living organisms that use cellulose as food, such as insects, may also possess highly soluble cellooligosaccharides such as cellotriose and cellotetraose. It can be broken down to glucose.
  • the enzyme used for the enzymatic degradation can be appropriately selected according to the type of disaccharide held in the organism. For example, as shown in Table 1, when trehalose is held, trehalase and cellobiose are used. ⁇ -glucosidase can be used. Furthermore, when cellooligosaccharide is possessed, ⁇ -glucosidase, endoglucanase, cellobiohydrase, or the like can be additionally used. In addition to commercially available enzymes, enzymes extracted from bacteria, plants or animals may also be used. In particular, insects and crustaceans that possess disaccharides are disaccharides and cellooligoides in the body.
  • sugar In addition to sugar, it often has enzymes for enzymatic degradation of the disaccharides and cellooligosaccharides, and it is extracted from insects and crustaceans as raw materials, or insects and crustaceans as raw materials
  • the degraded enzyme may be used.
  • the crushing step S1 can be omitted depending on the form and state of the insect that is the raw material. For example, when the insect as a raw material is very small and does not require pulverization, the pulverization step S1 can be omitted and the enzyme decomposition step S2 can be performed immediately.
  • Example 1 In Example 1, 10 g of dried locust commercially available as insects as raw materials was used, and dried locust was pulverized in a mortar to obtain 10 g of locust powder. Next, 10 mL of 50 mM sodium phosphate buffer was divided into 10 times with 10 g of locust powder and suspended while washing the mortar to obtain a 100 mg / mL substrate suspension. 40 ⁇ L of 100 mg / mL substrate suspension was dispensed into a 1.5 mL microtube, and 500 ⁇ g of cellulase derived from Trichoderma violet was suspended in 10 ⁇ L of trehalase (T8778, Sigma-Aldrich) and 1 mL of 20 mM sodium acetate buffer.
  • trehalase T8778, Sigma-Aldrich
  • Example 2 In Example 2, 5 g of brine shrimp (Artemia) dormant eggs commercially available as crustaceans as raw materials were used, and the brine shrimp dormant eggs were pulverized in a mortar to obtain 5 g of brine shrimp dormant eggs. Next, 10 mL of 50 mM sodium phosphate buffer solution was divided into 5 times with 5 g of brine shrimp dormant egg powder and suspended while washing the mortar to obtain a 100 mg / mL substrate suspension.
  • An example 2 5 g of brine shrimp (Artemia) dormant eggs commercially available as crustaceans as raw materials were used, and the brine shrimp dormant eggs were pulverized in a mortar to obtain 5 g of brine shrimp dormant eggs.
  • 10 mL of 50 mM sodium phosphate buffer solution was divided into 5 times with 5 g of brine shrimp dormant egg powder and suspended while washing the mortar to obtain a 100 mg / mL substrate suspension.
  • glucose which is easily a monosaccharide from an organism that holds disaccharides in the body in this example, locust, brine shrimp and eringi It is clear that it is possible to produce glucose from organisms that possess disaccharides in the body in this way, and because it is made from insects, crustaceans and mushrooms that have a large number of inhabitants in the natural world, inexpensive glucose Can be provided to the market.

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Abstract

　 【課題】本発明は、このようなセルロース源を食料または栄養素とする生物、特に自然界において埋蔵量が多い昆虫類、甲殻類およびキノコ類からグルコースを製造するグルコース製造方法およびこの方法により製造されたグルコースを提供することを目的とする。 【解決手段】少なくとも二糖類を体内に保有する生物からグルコースを製造することを特徴とするグルコース製造方法およびこの方法により製造されたグルコース。

Description

グルコース製造方法およびこの方法により製造されたグルコース
　本発明は、少なくとも二糖類を体内に保有する生物を原料としたグルコース製造方法およびこの方法により製造されたグルコースに関する。
　近年、グルコースは、石油燃料の代替燃料としてのバイオエタノールや高分子素材の原材料として、工業用用途への利用が増加している。
　従来、工業用のグルコースは、特許文献１に記載されているように、ジャガイモ類およびトウモロコシ、コムギ、オオムギ、ライムギ、ライコムギまたは米などの穀類、もしくは、サトウキビやテンサイのような砂糖原料用の植物から製造されていたが、工業用用途への加速化により、食料用として取引される穀類や砂糖原料用の植物の取引価格が高騰し、家計の圧迫や発展途上国における飢餓への懸念から、セルロース原料を糖化することでグルコースを得ることが試みられている。
特開２０１１－９１５５５０号公報
　しかしながら、セルロースの結晶質は非常に強固であるため、酵素分解の前にアルカリ溶液へ浸漬するなどの前処理を施したり、強酸などで可溶化処理を施すなど、グルコースを得るまでに多くの工程を必要とした。
　ここで、自然界には、このようなセルロース源を食料として摂取し、体内でセルロースを分解することで得られる糖を体内に保有する生物が存在することが知られている。
　そこで、本発明は、このようなセルロース源を食料または栄養素とする生物、特に自然界において生息数が多い昆虫類、甲殻類およびキノコ類からグルコースを製造するグルコース製造方法およびこの方法により製造されたグルコースを提供することを目的とする。
　上記の目的を達成するべく、本発明のグルコース製造方法の第１の態様は、少なくとも二糖類を体内に保有する生物からグルコースを製造することを特徴とする。第２の態様は、前記二糖類が、トレハロースおよび／またはセロビオースであることを特徴とする。第３の態様は、前記生物を酵素分解してグルコースを製造することを特徴とする。第４の態様は、前記生物中における、少なくとも二糖類を酵素分解してグルコースを製造することを特徴とする。第５の態様は、前記二糖類がトレハロースとされる場合には、トレハラーゼで酵素分解を行い、前記二糖類がセロビオースとされる場合には、β－グルコシダーゼで酵素分解を行ってグルコースを製造することを特徴とする。そして、第６の態様は、前記生物が、昆虫類、甲殻類またはキノコ類であることを特徴とする。
　このような、本発明のグルコース製造方法の第１の態様乃至第６の態様においては、二糖類を体内に保有する生物、特に、昆虫類、甲殻類またはキノコ類を酵素分解することにより、容易に単糖類であるグルコースを製造することを可能とする。
　本発明のグルコースは、前記第１の態様乃至第６の態様のいずれかの製造方法を用いて製造されたことを特徴とする。
　このような、本発明のグルコースにおいては、自然界における生息数が極めて多い昆虫類、甲殻類またはキノコ類を原料としているので、安価で市場に提供することができる。
　本発明のグルコース製造方法によれば、二糖類を体内に保有する生物を酵素分解して、容易に単糖類であるグルコースを製造することを可能とする。
　また、本発明のグルコースは、例えば、蝗害の原因となるイナゴやトノサマバッタ、養蚕で大量に排出されるカイコガのサナギ、繁殖が容易なミジンコやアルテミアなどの甲殻類やキノコ類などを有効活用することにより安価で市場に提供することができる。
本発明のグルコース製造方法の実施形態における製造工程を示すフローチャート
　以下に、本発明のグルコース製造方法の具体的な実施形態を図１を用いて詳しく説明する。
　本発明のグルコース製造方法は、主として二糖類を体内に保有する生物からグルコースを製造する方法である。
　二糖類を体内に保有する生物としては、昆虫類、甲殻類およびキノコ類が挙げられる。
　より具体的には、昆虫類としては、例えば、イナゴ、トノサマバッタ、ショウリョウバッタ、オンブバッタ等のバッタ亜目、ヤマトシロアリ、イエシロアリなどのシロアリ目、コブナナフシ、ヤマトナナフシなどのナナフシ目、ニホンミツバチ、セイヨウミツバチ、スズメバチなどのハチ目、カイコガ、モンシロチョウ、アゲハチョウなどのチョウ目などが挙げられる。
　また、甲殻類としては、例えば、エビ、カニ、オキアミ、フジツボ、ミジンコおよびアルテミアなどが挙げられる。
　キノコ類としては、例えば、シイタケ、シメジ、マイタケ、ナメコ、キクラゲ、エリンギなどが挙げられる。
　昆虫類および甲殻類は、トレハロースを血糖として体内に蓄積しており、トレハロースを基質として酵素分解を行うトレハラーゼを用いて、当該昆虫類および甲殻類を酵素分解することにより、容易にグルコースを製造することができる。なお、体内に保有されている二糖類には、トレハロース以外にも、食料であるセルロースが分解される段階で生じたセロビオースなどでもよい。
　また、昆虫類のようにセルロースを食料とする生物の体内には二糖類以外にもセロトリオ－スやセロテトラオースなどの可溶性の高いセロオリゴ糖も保有されている場合があり、このセロオリゴ糖も酵素分解してグルコースとすることができる。
　本発明のグルコース製造方法は、二糖類を体内に保有する生物を酵素分解することにより、当該生物が保有する少なくとも二糖類を酵素分解して、グルコースを製造するように形成されている。
　また、酵素分解に用いる酵素は、生物に保有されている二糖類の種類に応じて適宜選択することができ、表１に示すように、例えば、トレハロースを保有している場合にはトレハラーゼ、セロビオースを保有している場合にはβ－グルコシダーゼを用いることができる。さらに、セロオリゴ糖を保有している場合にはβ－グルコシダーゼやエンドグルカナーゼまたはセロビオヒドラーゼなどを追加して用いることができる。また、当該酵素は、市販のもの以外に、細菌や植物または動物から抽出した酵素を用いてもよく、特に、二糖類を保有している昆虫類や甲殻類は、体内において、二糖類やセロオリゴ糖と一緒に、当該二糖類やセロオリゴ糖を酵素分解するための酵素をも保有していることが多く、原材料とする昆虫類や甲殻類そのもの、もしくは、原材料とする昆虫類や甲殻類から抽出した分解酵素を用いるようにしてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　本発明のグルコース製造方法は、より具体的には、図１に示すように、二糖類を体内に保有する生物をミキサーなどにより粉砕する粉砕工程Ｓ１を行った後、当該二糖類を分解する分解酵素を混合して糖分解する酵素分解工程Ｓ２を行いグルコースの生成を行うとともに、生成されたグルコースを抽出するグルコース精製工程Ｓ３行ってグルコースを製造するようにされている。
　なお、粉砕工程Ｓ１は、原料となる昆虫の形態や状態に応じて省略することができる。例えば、原料となる昆虫が非常に小さく、粉砕を必要としない場合には、粉砕工程Ｓ１を省略して、直ちに、酵素分解工程Ｓ２を行うようにすることができる。
　このような、本発明のグルコース製造方法によれば、二糖類を体内に保有する生物を分解酵素によって糖へ分解することにより、容易に単糖類であるグルコースを製造することを可能とする。また、本発明のグルコース製造方法により製造されたグルコースによれば、自然界に大量に存在する昆虫を原料としているので、例えば、蝗害の原因となるイナゴやトノサマバッタ、養蚕で大量に排出されるカイコガのサナギ、繁殖が容易なミジンコやアルテミアなどの甲殻類やキノコ類などを有効活用することにより安価で市場に提供することができる。
　以下に、本発明のグルコース製造方法の実施例を説明する。
　＜実施例１＞
　実施例１においては、原料となる昆虫類として市販されている乾燥イナゴ１０ｇを用い、乳鉢にて乾燥イナゴを粉砕してイナゴ粉末１０ｇを得た。次に、イナゴ粉末１０ｇに対して、５０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液１０ｍＬを１０回に分けて乳鉢を洗い込みながら懸濁し、１００ｍｇ／ｍＬ基質懸濁液を得た。１００ｍｇ／ｍＬ基質懸濁液４０μＬを１．５ｍＬマイクロチューブに分取し、トレハラーゼ（Ｔ８７７８、Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ社製）１０μＬおよび２０ｍＭ酢酸ナトリウム緩衝液１ｍＬ中当たりにＴｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ　ｖｉｒｉｄｅ由来のセルラーゼ５００μｇを懸濁したセルラーゼ懸濁液１０μＬを添加して、３７℃の条件下で２４時間のインキュベーションを行った。生成したグルコースをグルコース定量試薬（ラボアッセイＴＭグルコース、和光純薬工業株式会社製）を用いて定量を行った結果、７９．２ｍｇ／ｇ（グルコース重量／基質重量）のグルコースを得た。
　＜実施例２＞
　実施例２においては、原料となる甲殻類として市販されているブラインシュリンプ（アルテミア属）休眠卵５ｇを用い、乳鉢にてブラインシュリンプ休眠卵を粉砕してブラインシュリンプ休眠卵５ｇを得た。次に、ブラインシュリンプ休眠卵粉末５ｇに対して、５０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液１０ｍＬを５回に分けて乳鉢を洗い込みながら懸濁し、１００ｍｇ／ｍＬ基質懸濁液を得た。１００ｍｇ／ｍＬ基質懸濁液４０μＬを１．５ｍＬマイクロチューブに分取し、トレハラーゼ（Ｔ８７７８、Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ社製）１０μＬを添加して、３７℃の条件下で２４時間のインキュベーションを行った。生成したグルコースをグルコース定量試薬（ラボアッセイＴＭグルコース、和光純薬工業株式会社製）を用いて定量を行った結果、１１３．４ｍｇ／ｇ（グルコース重量／基質重量）のグルコースを得た。
　＜実施例３＞
　実施例３においては、原料となるキノコ類として市販されているエリンギ１０ｇを用い、０．５ｃｍ平方角にカットした後、５０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液３０ｍＬを添加して、ミキサーにて粉砕を行い、さらに、５０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液１０ｍＬを７回に分けてミキサー内を洗い込みながら懸濁して、１００ｍｇ／ｍＬ基質懸濁液を得た。１００ｍｇ／ｍＬ基質懸濁液４０μＬを１．５ｍＬマイクロチューブに分取し、トレハラーゼ（Ｔ８７７８、Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ社製）１０μＬを添加して、３７℃の条件下で２４時間のインキュベーションを行った。生成したグルコースをグルコース定量試薬（ラボアッセイＴＭグルコース、和光純薬工業株式会社製）を用いて定量を行った結果、１３３．７ｍｇ／ｇ（グルコース重量／基質重量）のグルコースを得た。
　上記、実施例１乃至実施例３から、本発明のグルコース製造方法を用いることにより、二糖類を体内に保有する生物、本実施例においてはイナゴ、ブラインシュリンプおよびエリンギから容易に単糖類であるグルコースを製造できることは明らかであり、このように二糖類を体内に保有する生物からグルコースを製造することにより、自然界において生息数の多い昆虫類、甲殻類およびキノコ類を原料としているので、安価なグルコースを市場に提供することを可能とする。
Ｓ１　粉砕工程
Ｓ２　酵素分解工程
Ｓ３　グルコース精製工程

Claims (7)

  1. 　少なくとも二糖類を体内に保有する生物からグルコースを製造することを特徴とするグルコース製造方法。
  2. 　前記二糖類が、トレハロースおよび／またはセロビオースであることを特徴とする請求項１に記載のグルコース製造方法。
  3. 　前記生物を酵素分解してグルコースを製造することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のグルコース製造方法。
  4. 　前記生物中における、少なくとも二糖類を酵素分解してグルコースを製造することを特徴とする請求項３に記載のグルコース製造方法。
  5. 　前記二糖類がトレハロースとされる場合には、トレハラーゼで酵素分解を行い、前記二糖類がセロビオースとされる場合には、β－グルコシダーゼで酵素分解を行ってグルコースを製造することを特徴とする請求項４に記載のグルコース製造方法。
  6. 　前記生物が、昆虫類、甲殻類またはキノコ類であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のグルコース製造方法。
  7. 　請求項１乃至請求項６のいずれかの製造方法を用いて製造されたことを特徴とするグルコース。
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