用樹木為原料制造乙醇的方法、以及由此得到的乙醇溶液的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種使發(fā)酵困難的樹木發(fā)酵，從而生成燃料用乙醇或可用作糧食的乙醇的方法，該方法的特征在于具有以下步驟：在目標(biāo)樹木中施用母細(xì)胞溶解酶群，由此將所述樹木分解為粉末狀從而得到樹木分解物的步驟，其中所述母細(xì)胞溶解酶群是在伴隨著作為MRE共生菌群的產(chǎn)孢子好氧細(xì)菌的孢子形成的細(xì)胞溶解中生成的；對所述樹木分解物滅菌的步驟；對滅菌后的所述樹木分解物施用曲霉菌從而進(jìn)行一次發(fā)酵的步驟；向通過所述一次發(fā)酵而得到的發(fā)酵液中添加酵母菌從而進(jìn)行二次發(fā)酵的步驟；以及對通過所述二次發(fā)酵而得到的發(fā)酵液進(jìn)行過濾的步驟，所述母細(xì)胞溶解酶群是通過以下方式獲得的：培養(yǎng)作為所述MRE共生菌群的產(chǎn)孢子好氧細(xì)菌并將所得到的培養(yǎng)液置于饑餓狀態(tài)，由此使該細(xì)菌內(nèi)生孢子化，并從該培養(yǎng)液中除去含有該內(nèi)生孢子化細(xì)菌的雜質(zhì)。
【專利說明】用樹木為原料制造乙醇的方法、以及由此得到的乙醇溶液
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及由樹木制造乙醇的方法以及通過該方法得到的乙醇溶液。具體而言，本發(fā)明涉及通過使原本發(fā)酵困難的樹木發(fā)酵來制造乙醇的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在，在地球變暖和原油枯竭問題等的背景下，世界范圍內(nèi)正進(jìn)行以低碳社會為目標(biāo)的努力。其中，利用生物質(zhì)的能源生產(chǎn)方法受到關(guān)注，特別是生物乙醇作為代替汽油的能源而備受關(guān)注。但是，生物乙醇的制造中使用了用作糧食的淀粉類？糖類作為原料，因此在將它們轉(zhuǎn)用于生物乙醇的生產(chǎn)時，從谷物價格高漲和糧食危機的觀點等來看被認(rèn)為是有局限性的。
[0003]因此，人們研究了以不與糧食相沖突的木質(zhì)類生物質(zhì)為原料、通過對纖維素進(jìn)行化學(xué)處理和微生物的酶利用等來生產(chǎn)乙醇的方法。但是，即使在使用了這種木質(zhì)類生物質(zhì)的燃料用乙醇的生產(chǎn)中，作為主要的障礙依然存在生產(chǎn)成本的問題，現(xiàn)階段的現(xiàn)狀是作為燃料用乙醇使用是困難的。
[0004]另一方面，使用木質(zhì)類生物質(zhì)以有助于糧食供應(yīng)的研究也在進(jìn)行中。例如，在專利文獻(xiàn)I中，使竹筍皮或幼竹發(fā)酵以生產(chǎn)肥料，另外在專利文獻(xiàn)2中生產(chǎn)了含有茶氨酸等成分的健康食品成分。但是，專利文獻(xiàn)I只生產(chǎn)了肥料，不能制造糧食。此外，專利文獻(xiàn)2中由于使用了厭氧菌，不適合用于飲料和調(diào)味料。
[0005]另外，專利文獻(xiàn)3中提出了一種竹醋的制造方法，該竹醋作為健康食品的竹醋，不含在傳統(tǒng)竹炭制造中附隨的、從煙當(dāng)中蒸餾得到的竹醋中所含的苯并芘等致癌物質(zhì)或?qū)θ梭w有害的物質(zhì)。但是，在低溫減壓下的蒸餾會花費5天至15天這樣長的時間，另外雜質(zhì)也多。此外，專利文獻(xiàn)4中提出使用曲霉菌進(jìn)行乙醇發(fā)酵的方法，但專利文獻(xiàn)4中的原材料是谷物，為了制作具有抗菌物質(zhì)的竹子等樹木的發(fā)酵物，不能直接應(yīng)用該技術(shù)。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開2006-131487
[0009]專利文獻(xiàn)2:日本特開2006-180832
[0010]專利文獻(xiàn)3:日本特開2004-141141
[0011]專利文獻(xiàn)4:日本專利第4113252號

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]發(fā)明要解決的問題
[0013] 本發(fā)明鑒于這樣的狀況而進(jìn)行，目的在于使由于含有特定的抗菌物質(zhì)因而發(fā)酵困難的樹木發(fā)酵，從而生成燃料用乙醇和可用作糧食的乙醇。此外，本發(fā)明的目的還在于，不進(jìn)行任何的使用硫酸等化學(xué)品的化學(xué)處理，而是使用自然界中原本存在的菌來釀造飲料用乙醇，從而提供不會對人體產(chǎn)生有害影響、安全的乙醇飲料以及含有乙醇的糧食。[0014]此外，本發(fā)明的目的還在于，不進(jìn)行化學(xué)品處理和菌的基因重組，而將乙醇發(fā)酵后產(chǎn)生的發(fā)酵殘渣和發(fā)酵后的液體等用作家畜的飼料和植物用肥料，由此有效地利用在傳統(tǒng)的乙醇發(fā)酵飲料制造中需要進(jìn)行不可缺少的廢棄物處理的殘渣。
[0015]解決問題的手段
[0016]本發(fā)明基于以下發(fā)現(xiàn)而完成:在不供給來自谷物和糠等的糖類的情況下，曲霉菌或酵母菌可以僅通過樹木自身的纖維素和糖類直接由樹木的分解物進(jìn)行乙醇發(fā)酵。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，由于含特定抗菌物質(zhì)且?guī)缀鯖]有營養(yǎng)，因此曲霉菌和酵母菌的生存？繁殖是困難的，結(jié)果，對于利用該曲霉菌和酵母菌發(fā)酵困難的樹木而言，通過施用本發(fā)明所述的母細(xì)胞溶解酶群，使得以該樹木為原料利用曲霉菌或酵母菌的發(fā)酵成為可能。
[0017]因此，根據(jù)本發(fā)明的第一主要觀點，提供了一種由樹木制造乙醇的方法，其特征在于，具有以下步驟:施用步驟，其為在目標(biāo)樹木中施用母細(xì)胞溶解酶群的步驟，由此將所述樹木分解為粉末狀從而得到樹木分解物，其中所述母細(xì)胞溶解酶群是在伴隨著產(chǎn)孢子好氧細(xì)菌的孢子形成的細(xì)胞溶解中生成的；對所述樹木分解物滅菌的步驟；對滅菌后的所述樹木分解物施用曲霉菌從而進(jìn)行一次發(fā)酵的步驟；向通過所述一次發(fā)酵而得到的發(fā)酵液中添加酵母菌從而進(jìn)行二次發(fā)酵的步驟；以及對通過所述二次發(fā)酵而得到的發(fā)酵液進(jìn)行過濾的步驟，所述母細(xì)胞溶解酶群是通過以下方式獲得的:培養(yǎng)所述產(chǎn)孢子好氧細(xì)菌并將所得到的培養(yǎng)液置于饑餓狀態(tài)，由此使該細(xì)菌內(nèi)生孢子化，進(jìn)一步從該培養(yǎng)液中除去含有該內(nèi)生孢子化細(xì)菌的雜質(zhì)，其中所述產(chǎn)孢子好氧細(xì)菌為MRE共生菌群。
[0018]根據(jù)這樣的構(gòu)成，可以提供這樣一種方法:在不供給谷物和糠等的糖類的情況下，通過曲霉菌和酵母菌，僅利 用樹木自身的纖維素和糖類直接由樹木的分解物進(jìn)行乙醇發(fā)酵。另外，根據(jù)本發(fā)明，由于只對成為乙醇原料的樹木分解物進(jìn)行滅菌，因此生成的乙醇保持了樹木本來的成分，另外能夠提供還保持了樹木香味的乙醇。
[0019]此外，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，在這樣的方法中，所述樹木選自竹子、杉木、柏木。
[0020]此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案，在這樣的方法中，所述曲霉菌選自甘酒曲霉菌(Aspergillus amazake)、米曲霉菌(Aspergillus orgzae) (NBRC30104)、米曲霉菌(Aspergillus orgzae) (NBRC3Oll3)、放線曲霉菌(Aspergillus cellulosae) (NBRC4040)、放線曲霉菌(Aspergillus cellulosae) (IF04297)、宇佐美曲霉菌(Aspergillus usami )(NBRC4O33)、泡盛曲霉菌(Aspergillus awamori) (NBRC4388) ?
[0021]此外，根據(jù)本發(fā)明的又一個實施方案，在這樣的方法中，所述酵母菌選自面包酵母、釀酒酵母(Saccharomyces celevisiae) (NBRC0244)、釀酒酵母(Saccharomycescelevisiae) (NBRC0249)、釀酒酵母(Saccharomyces celevisiae) (NBRC0282)、釀酒酵母(Saccharomyces celevisiae) (NBRC2373)、釀酒酵母(Saccharomyces celevisiae)(NBRC2377)、釀酒酵母(Saccharomyces celevisiae) (IF01728)。
[0022]此外，根據(jù)本發(fā)明的又另一個實施方案，在這樣的方法中，將所述樹木浸潰在分解溶液中，并通過對該溶液進(jìn)行曝氣使所述樹木分解，其中所述分解溶液含有所述母細(xì)胞溶解酶群和/或通過所述產(chǎn)孢子好氧細(xì)菌的孢子形成而生成的孢子。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的第二主要觀點，提供了含有由上述方法得到的乙醇溶液的燒酒。
[0024]此外，根據(jù)本發(fā)明的第三主要觀點，提供了一種發(fā)酵殘渣，其為在通過上述方法得到的乙醇溶液的制造過程中得到的發(fā)酵殘渣，其特征在于，該發(fā)酵殘渣是通過對由所述二次發(fā)酵得到的發(fā)酵液進(jìn)行過濾而得到的。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，在這樣的發(fā)酵殘渣中，所述發(fā)酵殘渣被用作農(nóng)業(yè)用堆肥或家畜飼料。
[0026]需要說明的是，通過參考下面的發(fā)明實施方案部分和附圖，上述以外的本發(fā)明的特征和顯著的作用、效果對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。
[0027]附圖簡要說明
[0028][圖1]圖1是本發(fā)明的一個實施方案中乙醇發(fā)酵的流程圖。
[0029][圖2]圖2是本發(fā)明的一個實施方案中糖化后的乙醇發(fā)酵的流程圖。
[0030][圖3]圖3是本發(fā)明的一個實施方案中菌絲伸長試驗的流程圖。
[0031][圖4]圖4是本發(fā)明的一個實施方案中，用于研究乙醇發(fā)酵條件的流程圖。
[0032][圖5]圖5是本發(fā)明的一個實施方案中，用于研究不同酵母的乙醇發(fā)酵能力的流程圖。
[0033][圖6]圖6是本發(fā)明的一個實施方案中，利用了經(jīng)MRE處理的竹子的分段釀造(段仕込々)流程圖。
[0034][圖7]圖7是本發(fā) 明的一個實施方案中，向經(jīng)MRE處理的竹子中均勻混合米曲(米糚)的分段釀造流程圖。
[0035][圖8]圖8是本發(fā)明的一個實施方案中，邊逐步減少經(jīng)MRE處理的竹子中的米曲邊釀造的分段釀造流程圖。
[0036][圖9]圖9是本發(fā)明的一個實施方案中，邊逐步增加經(jīng)MRE處理的竹子中的米曲邊釀造的分段釀造流程圖。
[0037][圖10]圖10是本發(fā)明的一個實施方案中，經(jīng)MRE處理的竹子的大容量發(fā)酵實驗的流程圖。
[0038][圖11]圖11是本發(fā)明的一個實施方案中，不同種類曲霉菌的菌絲伸長試驗中第10天的照片。
[0039][圖12]圖12是本發(fā)明的一個實施方案中，加水率不同的菌絲伸長試驗中第10天的照片。
[0040][圖13]圖13是示出本發(fā)明的一個實施方案中，第1次的不同酵母乙醇發(fā)酵能力結(jié)果的圖表。
[0041][圖14]圖14是示出本發(fā)明的一個實施方案中，葡萄糖濃度的圖表。
[0042][圖15]圖15是示出本發(fā)明的一個實施方案中，第2次的不同酵母乙醇發(fā)酵能力結(jié)果的圖表。
[0043][圖16]圖16是示出本發(fā)明的一個實施方案中，葡萄糖濃度的圖表。
[0044][圖17]圖17是示出本發(fā)明的一個實施方案中，根據(jù)本發(fā)明所述方法進(jìn)行乙醇發(fā)酵的結(jié)果和葡萄糖濃度的圖表。
[0045][圖18]圖18是示出本發(fā)明的一個實施方案中，根據(jù)本發(fā)明所述方法進(jìn)行乙醇發(fā)酵的結(jié)果和葡萄糖濃度的圖表。
[0046][圖19]圖19是示出本發(fā)明的一個實施方案中，根據(jù)本發(fā)明所述方法進(jìn)行乙醇發(fā)酵的結(jié)果和葡萄糖濃度的圖表。[0047][圖20]圖20是示出本發(fā)明的一個實施方案中，根據(jù)本發(fā)明所述方法進(jìn)行乙醇發(fā)酵的結(jié)果和葡萄糖濃度的圖表。
[0048][圖21]圖21是示出本發(fā)明的一個實施方案中，根據(jù)本發(fā)明所述方法得到的乙醇的餾分乙醇濃度的圖表。
[0049][圖22]圖22是示出本發(fā)明的一個實施方案中，根據(jù)本發(fā)明所述方法以大容量進(jìn)行乙醇發(fā)酵的結(jié)果的乙醇濃度和葡萄糖濃度的圖表。
[0050][圖23]圖23是本發(fā)明的一個實施方案中，使用經(jīng)MRE處理的杉木.柏木進(jìn)行乙醇發(fā)酵的流程圖。
[0051][圖24]圖24是本發(fā)明的一個實施方案中，用于研究不同酵母的乙醇發(fā)酵能力的流程圖。
[0052][圖25]圖25是本發(fā)明的一個實施方案中，經(jīng)MRE處理的杉木.柏木的分段釀造乙醇發(fā)酵的流程圖。
[0053][圖26]圖26是本發(fā)明的一個實施方案中，使用了經(jīng)MRE處理的杉木的不同種類曲霉菌的菌絲伸長試驗中第10天的照片。
[0054][圖27]圖27是本發(fā)明的一個實施方案中，使用了經(jīng)MRE處理的柏木的不同種類曲霉菌的菌絲伸長試驗中第10天的照片。 [0055][圖28]圖28是示出本發(fā)明的一個實施方案中，使用了經(jīng)MRE處理的杉木的不同酵母乙醇發(fā)酵能力的圖表。
[0056][圖29]圖29是示出本發(fā)明的一個實施方案中，使用了經(jīng)MRE處理的杉木情況下的葡萄糖濃度的圖表。
[0057][圖30]圖30是示出本發(fā)明的一個實施方案中，使用了經(jīng)MRE處理的柏木的不同酵母乙醇發(fā)酵能力的圖表。
[0058][圖31]圖31是示出本發(fā)明的一個實施方案中，使用了經(jīng)MRE處理的杉木情況下的葡萄糖濃度的圖表。
[0059][圖32]圖32是示出本發(fā)明的一個實施方案中，使用了經(jīng)MRE處理的杉木情況下的分段釀造時的乙醇濃度和葡萄糖濃度的圖表。
[0060][圖33]圖33是示出本發(fā)明的一個實施方案中，使用了經(jīng)MRE處理的柏木情況下的分段釀造時的乙醇濃度和葡萄糖濃度的圖表。
【具體實施方式】
[0061]如上所述，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種生成乙醇的方法，其中，利用母細(xì)胞溶解酶群將樹木分解，以該樹木為原料，使用特定的曲霉菌進(jìn)行發(fā)酵，從而制作出含有乙醇和美味成分等的一次發(fā)酵液，進(jìn)一步使用特定的酵母菌進(jìn)行提高乙醇濃度的二次發(fā)酵，其中所述母細(xì)胞溶解酶群是在伴隨著形成內(nèi)生孢子(孢子)的好氧細(xì)菌的孢子化的母細(xì)胞細(xì)胞溶解時釋放出來的。并且，該好氧細(xì)菌只要能形成內(nèi)生孢子即可，沒有特別的限制，優(yōu)選為MRE共生菌群。另外，在本發(fā)明所述的方法中使用的好氧細(xì)菌可以是由一種或一種以上的好氧細(xì)菌構(gòu)成的混合菌群。
[0062]傳統(tǒng)上，不使竹子等樹木發(fā)酵以提供給飲料和食品。這是因為2，6_ 二甲氧基-1，4-苯醌、對苯醌、單寧等抗菌物質(zhì)抑制曲霉菌等的活動，使得利用曲霉菌和酵母菌等的發(fā)酵難以持續(xù)。此外，在使用了樹木等木質(zhì)類生物質(zhì)的乙醇制造中，需要從纖維素?半纖維素得到葡萄糖的過程，但是，為了從纖維素?半纖維素回收糖，需要進(jìn)行前處理，該前處理也存在成本和勞力時間的問題。本發(fā)明基于這樣的發(fā)現(xiàn)而完成:在沒有谷物和糠等的糖類供給的情況下，曲霉菌或酵母菌可以僅通過纖維素或樹木的糖類直接由樹木分解物進(jìn)行乙醇發(fā)酵。
[0063] 利用MRE共生菌群的樹木分解物的生成通過以下方式進(jìn)行:利用伴隨著MRE共生菌群孢子化的母細(xì)胞溶解酶將樹木批量分解，將所得物通過篩網(wǎng)篩分分離，將該結(jié)果得到的粉末狀分解物用作樹木發(fā)酵的原料。通過這樣做，一方面抑制了樹木所具有的抗菌能力，另一方面保持了樹木當(dāng)中具有的香味等，同時發(fā)酵變得容易。
[0064]然后，往該發(fā)酵原料中加水，用高壓滅菌器或蒸汽機加熱滅菌后，投入曲霉菌，在25°C下進(jìn)行一次發(fā)酵4天，從所得發(fā)酵液中除去固體。向除去了該固體后的發(fā)酵液中進(jìn)一步加入酵母菌，在15°C下進(jìn)行二次發(fā)酵I天。用過濾器過濾二次發(fā)酵所得到的發(fā)酵液，得到最終發(fā)酵液。通過這樣做，可以得到幾乎不含異丙醇的樹木發(fā)酵液。該發(fā)酵液保持了作為原料的樹木的香味和若干抗菌成分。
[0065]需要說明的是，在使用(例如)竹子作為樹木的情況下制造竹醋時，如果就這樣持續(xù)發(fā)酵進(jìn)行過度發(fā)酵的話，能夠生成不含有害成分的竹醋。此外，竹子燒酒是通過在80°C~90°C的范圍內(nèi)進(jìn)行蒸餾、并將2次發(fā)酵原液混入所得的蒸餾液中而制造的。此外，通過2次發(fā)酵得到的該樹木的發(fā)酵液中含有鮮味成分谷氨酸和天冬氨酸，因此也可以用作樹木風(fēng)味的調(diào)味料。
[0066]進(jìn)一步詳細(xì)說明，在第一階段中，將精細(xì)粉碎為Icm~5mm左右的樹木用使用了MRE的干式分解裝置來分解。該分解裝置利用了母細(xì)胞溶解酶群的溶酶體同源降解酶，其中所述母細(xì)胞溶解酶群是在MRE共生菌群的內(nèi)生孢子形成過程中生成的。
[0067]這里，上述MRE共生菌群由芽孢桿菌屬(Bacillus sp.) (FERM BP-11209、識別號 MK-005)、梭形賴氨酸芽抱桿菌(Lysinibacillus fusiformis) (FERM BP-11206、識別號MK-001)、枯草芽孢桿菌(Bacillus sonorensis)(識別號MK-004)、賴氨酸芽孢桿菌屬(Lysinibacillus sp.) (FERM BP-11207、識別號 MK-002)、以及叢毛單胞菌屬(Comamonassp.) (FERM BP-11208、識別號MK-003)構(gòu)成，均為好氧細(xì)菌類。
[0068]在本發(fā)明的方法中，通過用0.2 μ m的膜和0.02 μ m的過濾器對所形成的內(nèi)生孢子沉淀后的溶液進(jìn)行過濾，除去了殘存的極微量的培養(yǎng)細(xì)胞和殘存浮游的內(nèi)生孢子(孢子)，并將通過對該溶液進(jìn)行通氣(曝氣)而得到的溶液適用于樹木。并且，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，將由于分解困難這樣的理由因而傳統(tǒng)上不能用作乙醇原料的樹木作為原料，能夠有效地生成乙醇，從而完成了本發(fā)明。
[0069]進(jìn)一步詳細(xì)說明，將作為上述形成內(nèi)生孢子的好氧細(xì)菌的集合的MRE共生菌群(MK-001、MK-002、MK003、MK-004和MK-005)的培養(yǎng)液Im3裝入同樣形狀的2個1.2m3的曝氣培養(yǎng)容器中，對其進(jìn)行通氣(曝氣)使得溶解氧濃度為0.5mg/L至1.2mg/L。將其中一個命名為細(xì)胞培養(yǎng)槽，另一個命名為孢子化槽。向細(xì)胞培養(yǎng)槽中加入魚粉500g、米糠500g、油渣250g、肉汁50g作為最低限度的營養(yǎng)物質(zhì)，在培養(yǎng)pH為6.0-6.8以及培養(yǎng)溫度為25°C -35°C的培養(yǎng)條件下通氣并繼續(xù)進(jìn)行培養(yǎng)。另一方面，當(dāng)在孢子化槽中斷絕一切營養(yǎng)以置于饑餓狀態(tài)下，并且在25 V _35°C的條件下進(jìn)行連續(xù)通氣時，以氮成分的枯竭為誘因開始內(nèi)生孢子化。等培養(yǎng)液的透明度增加時停止通氣(供氧)，這時內(nèi)生孢子一起開始沉淀，成為透明的溶液。將該溶液用0.2 μ m的膜過濾，再用0.02 μ m的過濾器進(jìn)行過濾，將所得濾液再次裝入仔細(xì)洗凈的孢子化槽中，這樣就做好了樹木分解的準(zhǔn)備。這里，將使用過濾器從MRE菌孢子化的溶液中除去了殘存母細(xì)胞和孢子之后所得到的溶液稱為MRE濾液。因此，可以說處于MRE溶液中幾乎不存在菌和孢子的狀態(tài)，而該MRE溶液中存在母細(xì)胞溶解酶群。本發(fā)明利用了該母細(xì)胞溶解酶群的分解能力。需要說明的是，在本說明書中，使用了 “MRE溶液”、“孢子化后的溶液”、“孢子化后的菌不存在的溶液”等表達(dá)方式，但是，除了特別提及，否則都是指含有本發(fā)明所述的母細(xì)胞溶解酶群的溶液。
[0070]在本申請發(fā)明中，對適用于上述溶液的膜和過濾器的大小沒有特別限定。例如，所述膜可以為I U m、0.7 μ m、0.5 μ m、0.3 μ m,優(yōu)選為0.2 μ m。另外，過濾器可以為0.15 μ m、0.1 μ m、0.07 μ m、0.05 μ m、0.03 μ m,優(yōu)選為 0.02 μ m。
[0071]另外，在本申請發(fā)明中，使用上述細(xì)胞培養(yǎng)槽和孢子化槽2者，對其進(jìn)行通氣(曝氣)使得兩者中的溶解氧濃度都變?yōu)?.5mg/L至1.2mg/L,同時進(jìn)行以下實驗。
[0072]該MRE溶液通過在60°C~80°C的溫度范圍內(nèi)使用而發(fā)揮威力。特別是，在通常氧氣流入的環(huán)境中噴灑含有母細(xì)胞溶解酶群的溶液，邊用散熱器攪拌加熱使得溫度為80°C以下邊將對象樹木分解是優(yōu)選的，該溶液可以同時含有母細(xì)胞溶解酶群和孢子(孢子)。將根據(jù)該原理運行的裝置稱為利用了 MRE的干式分解裝置，可以將通常無法分解的樹木在80°C以下的低溫下分解，并能夠成為乙醇發(fā)酵的原料。
[0073]在本申請的發(fā)明中，可以使用上述干式分解裝置來分解處理成為問題的竹子、柏木、杉木等樹木、疏伐材、稻草等，從而制成用于乙醇生產(chǎn)的原料。
[0074]另外，在本發(fā)明中，分解樹木時所使用的上述MRE溶液可以是原液也可以是稀釋液，優(yōu)選為I~100倍稀釋，更優(yōu)選為I~50倍稀釋，進(jìn)一步優(yōu)選為I~25倍稀釋，更進(jìn)一步優(yōu)選為I~10倍稀釋，最優(yōu)選為稀釋3~6倍后使用。
[0075]在本申請的發(fā)明中，使用上述干式分解裝置處理粉碎后的樹木，經(jīng)過約36~48小時后，得到含水率為3.8%~6%的干燥狀態(tài)的微細(xì)粉末狀殘留物。將該殘留物通過特定的篩網(wǎng)篩分，可以得到經(jīng)MRE處理的樹木粉末。該經(jīng)MRE處理的樹木粉末由于處于超干燥狀態(tài)因而具有不容易吸濕且即使長時間放置也不會腐敗的性質(zhì)。
[0076]此外，在本申請發(fā)明所述的一個實施方案中，上述分解裝置可以被分為分解槽和完成槽(仕上槽)，可以首先通過分解槽進(jìn)行前處理，接著轉(zhuǎn)移到完成槽中完成分解。此時，優(yōu)選的是，在分解槽中于60~80°C、優(yōu)選在70°C下進(jìn)行36~48小時前處理，接著向通過分解槽所得到的原料中加水，在完成槽中于60~80°C、優(yōu)選在70°C下進(jìn)行24小時的處理。
[0077]此外，在本申請發(fā)明所述的一個實施方案中，將成為發(fā)酵原料的樹木浸潰在溶液中，并且可以邊對該溶液進(jìn)行通氣邊進(jìn)行分解，其中所述溶液含有本申請發(fā)明所述的母細(xì)胞溶解酶群和/或通過上述產(chǎn)孢子好氧細(xì)菌的孢子形成而生成的孢子(孢子)。
[0078]在本申請的發(fā)明中，對適用于上述殘留物的篩網(wǎng)的大小沒有特別的限制。例如，可以是5~8mm篩目或者2~5mm篩目，優(yōu)選為1mm篩目。此外，殘留在篩網(wǎng)上的殘渣可以在上述分解槽中再處理。
[0079]需要說明的是，在對本申請發(fā)明的一個實施方案所述的經(jīng)MRE處理的樹木粉末(竹粉末)進(jìn)行分析時，纖維素為43.1%、半纖維素為12.6%、木質(zhì)素為25.2%。剩余的19.1%是碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)。
[0080]此外，在本申請發(fā)明的一個實施方案中，作為一次發(fā)酵中使用的曲霉菌，可以使用甘酒曲霉菌(Aspergillus amazake)、米曲霉菌(Aspergillus orgzae) (NBRC30104)、米曲霉菌(Aspergillus orgzae) (NBRC30113)、放線曲霉菌(Aspergillus cellulosae)(NBRC4040)、放線曲霉菌(Aspergillus cellulosae) (IF04297)、宇佐美曲霉菌(Aspergillus usami) (NBRC4033)、泡盛曲霉菌(Aspergillus awamori) (NBRC4388),但是只要能夠糖化樹木粉末即可，不局限于這些，也可以使用米曲。
[0081]此外，在本申請發(fā)明的一個實施方案中，作為二次發(fā)酵中使用的曲霉菌，可以使用面包酵母、釀酒酵母(Saccharomyces celevisiae) (NBRC0244)、釀酒酵母(Saccharomycescelevisiae) (NBRC0249)、釀酒酵母(Saccharomyces celevisiae) (NBRC0282)、釀酒酵母(Saccharomyces celevisiae) (NBRC2373)、釀酒酵母(Saccharomyces celevisiae)(NBRC2377)、釀酒酵母(Saccharomyces celevisiae) (IF01728)，但是只要是可以進(jìn)行通常的乙醇發(fā)酵的酵母菌即可，不限于這些。
[0082]此外，在本申請發(fā)明的一個實施方案中，可以按以下的步驟進(jìn)行從樹木粉末的乙醇發(fā)酵。首先，向經(jīng)MRE處理的樹木粉末中以10倍重量的比率加入水，用高壓滅菌器在120°C下進(jìn)行15分鐘滅菌。加入甘酒曲霉菌或黑曲Aspergillus orgzae NBRC4388菌等曲霉菌，在25°C下進(jìn)行一次發(fā)酵4天。然后，從該一次發(fā)酵的生成物中除去固體，向其中加入酵母菌，在15°C下進(jìn)行二次發(fā)酵I天。對二次發(fā)酵的生成液進(jìn)行0.45 μ m的過濾后進(jìn)一步進(jìn)行0.2μπι的過濾，可以得到乙醇濃度為0.29%以上的二次發(fā)酵生成液。需要說明的是，在本發(fā)明中，用于從樹木粉末生成乙醇的步驟不限于上述步驟，發(fā)酵條件(溫度、時間等)可以根據(jù)所使用的曲霉菌和酵母菌的種類來采用適合的最佳的條件，也可以采用傳統(tǒng)的乙醇發(fā)酵和燒酒制造中的步驟。 [0083]此外，在本申請發(fā)明的一個實施方案中，當(dāng)用氣相色譜對本發(fā)明的二次發(fā)酵生成液進(jìn)行分析時，可知是不優(yōu)選作為飲料的異丙醇極少的、以乙醇為成分的酒精。此外，本發(fā)明的二次發(fā)酵生成液含有游離谷氨酸和游離天冬氨酸這樣的與海藻的海帶相同的鮮味成分。因此，當(dāng)將本發(fā)明的二次發(fā)酵生成液作為調(diào)味料使用時，可以提供含有微量的乙醇、游離谷氨酸和游離天冬氨酸的樹木風(fēng)味的調(diào)味料。
[0084]當(dāng)進(jìn)一步持續(xù)該二次發(fā)酵以進(jìn)行過度發(fā)酵時，乙醇變?yōu)?00%醋酸。通過該過度發(fā)酵，可以得到含有游離谷氨酸和游離天冬氨酸這樣的鮮味成分的樹木風(fēng)味的醋酸。也可以通過添加該樹木醋酸蒸餾后的醋酸來制造任意醋酸濃度的食醋。
[0085]此外，在本申請發(fā)明的一個實施方案中，通過在79°C~90°C下對本發(fā)明的二次發(fā)酵生成液連續(xù)蒸餾以提取乙醇、并進(jìn)一步加入2%以內(nèi)范圍的二次發(fā)酵生成液調(diào)整乙醇濃度為20%~40%，由此可以制成具有樹木風(fēng)味的燒酒。此外，在本申請發(fā)明的一個實施方案中，對在得到燒酒的連續(xù)蒸餾中所得到的殘液進(jìn)一步加熱濃縮，使得谷氨酸和天冬氨酸等鮮味成分的濃度上升，由此也可以得到來自樹木成分的調(diào)味料。
[0086]此外，在本申請的發(fā)明中，作為成為乙醇發(fā)酵原料的樹木，可以使用竹子、柏木、杉木等，但是，只要是由于含有抗菌物質(zhì)而在傳統(tǒng)方法中難以發(fā)酵的樹木即可，沒有特別的限制。
[0087]在本申請發(fā)明的一個實施方案中，也可以將除去了發(fā)酵后的乙醇的發(fā)酵殘渣用作農(nóng)業(yè)用的堆肥。傳統(tǒng)上，燒酒等發(fā)酵過程的殘渣的處理從環(huán)保的觀點來看是困難的，另外還存在處理成本高的問題。在本發(fā)明中，也可以將所得發(fā)酵殘渣直接用作農(nóng)業(yè)用的良好的堆肥和動物飼料。
[0088]以下參考附圖對本發(fā)明所述的一個實施方案和實施例進(jìn)行說明。
[0089]實施例
[0090](實施例1)
[0091]MRE溶液的制造
[0092]MRE共生菌群的培養(yǎng)采用好氧性革蘭氏陽性菌的一般培養(yǎng)方法來進(jìn)行培養(yǎng)。將1000升水裝入1.2立方米的曝氣培養(yǎng)槽中，進(jìn)行通氣(曝氣)。向該曝氣培養(yǎng)槽中加入魚粉3kg、米糠3kg、油渣1.6kg、肉汁350g作為營養(yǎng)物質(zhì)，然后加入適量硫酸鎂和二氧化硅等礦物質(zhì)。進(jìn)一步加入菌體，在培養(yǎng)PH為6.0至6.8以及培養(yǎng)溫度為25°C至35°C的培養(yǎng)條件下，邊施加通氣(曝氣)使溶解氧濃度達(dá)到0.5mg/L至1.2mg/L，邊對MRE共生菌群進(jìn)行培養(yǎng)。
[0093]等菌充分繁殖并穩(wěn)定后，斷絕MRE共生菌群的一切營養(yǎng)以置于饑餓狀態(tài)下，進(jìn)一步在15°C至35°C的條件下繼續(xù)進(jìn)行通氣時，以氮成分的枯竭為誘因開始MRE共生菌群的內(nèi)生孢子化。等培養(yǎng)液的透明度迅速增加時停止通氣(供氧)，內(nèi)生孢子一起開始沉淀，得到透明的上清液。
[0094]再將這樣得到的上清液用0.2 μ m的膜進(jìn)行加壓過濾，得到MRE溶液。另外，利用相差顯微鏡確認(rèn)孢子化完成之后，可以停止通氣。
[0095](實施例2)
[0096]經(jīng)MRE處理的竹子的制作方法
[0097]本實施例中使用的竹子是用MRE溶液處理過的，按照以下的步驟1~5進(jìn)行處理。
[0098]1.使用地板材料中篩分殘余物60L的竹子
[0099]2.將用于地板材料的粉碎竹子40L、MRE溶液投入到分解槽中，在70°C下進(jìn)行分解處理36小時
[0100]3.36小時后，從分解槽中取出原料，稱量體積、重量
[0101]4.往分解槽取出物中加水20L，投入到完成槽中
[0102]5.在完成槽中于70°C下處理24小時(水分8%以下)，用1mm篩目的篩網(wǎng)篩分。將殘留在篩網(wǎng)上的殘余物按照步驟2再次投入
[0103] 該流程如下所示。
[0104]
【權(quán)利要求】
1.一種由樹木制造乙醇的方法，其特征在于，具有以下步驟: 施用步驟，其為在目標(biāo)樹木中施用母細(xì)胞溶解酶群的步驟，由此將所述樹木分解為粉末狀從而得到樹木分解物，其中所述母細(xì)胞溶解酶群是在伴隨著產(chǎn)孢子好氧細(xì)菌的孢子形成的細(xì)胞溶解中生成的； 對所述樹木分解物滅菌 的步驟； 對滅菌后的所述樹木分解物施用曲霉菌從而進(jìn)行一次發(fā)酵的步驟； 向通過所述一次發(fā)酵而得到的發(fā)酵液中添加酵母菌從而進(jìn)行二次發(fā)酵的步驟；以及 對通過所述二次發(fā)酵而得到的發(fā)酵液進(jìn)行過濾的步驟， 所述母細(xì)胞溶解酶群是通過以下方式獲得的:培養(yǎng)所述產(chǎn)孢子好氧細(xì)菌并將所得到的培養(yǎng)液置于饑餓狀態(tài)，由此使該細(xì)菌內(nèi)生孢子化，進(jìn)一步從該培養(yǎng)液中除去含有該內(nèi)生孢子化細(xì)菌的雜質(zhì)， 其中所述產(chǎn)孢子好氧細(xì)菌為MRE共生菌群。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述樹木選自竹子、杉木、柏木。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述曲霉菌選自甘酒曲霉菌Aspergillus amazake、米曲霉菌Aspergillusorgzae(NBRC30104)> 米曲霉菌 Aspergillus orgzae (NBRC30113)、放線曲霉菌Aspergillus cellulosae (NBRC4040)、放線曲霉菌 Aspergillus cellulosae (IF04297)、宇佐美曲霉菌 Aspergillus usami(NBRC4033)、泡盛曲霉菌 Aspergillusawamori(NBRC4388)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述酵母菌選自面包酵母、釀酒酵母Saccharomyces celevisiae (NBRC0244)、釀酒酵母 Saccharomyces celevisiae(NBRC0249)、釀酒酵母 Saccharomycescelevisiae(NBRC0282)、釀酒酵母 Saccharomyces celevisiae(NBRC2373)、釀酒酵母 Saccharomyces celevisiae (NBRC2377)、釀酒酵母 Saccharomycescelevisiae (IF01728)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 將所述樹木浸潰在分解溶液中，并通過對該溶液進(jìn)行曝氣使所述樹木分解，其中所述分解溶液含有所述母細(xì)胞溶解酶群和/或通過所述產(chǎn)孢子好氧細(xì)菌的孢子形成而生成的孢子。
6.一種燒酒，其含有通過權(quán)利要求1所述的方法而得到的乙醇溶液。
7.一種發(fā)酵殘渣，其為在通過權(quán)利要求1所述的方法得到的乙醇溶液的制造過程中獲得的發(fā)酵殘渣，其特征在于， 該發(fā)酵殘渣是通過對由所述二次發(fā)酵得到的發(fā)酵液進(jìn)行過濾而得到的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)酵殘渣，其特征在于， 所述發(fā)酵殘渣被用作農(nóng)業(yè)用堆肥或家畜飼料。
【文檔編號】C12P7/10GK103906847SQ201280025541
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月23日
【發(fā)明者】御手洗薰, 坂井美穗, 松井賢二 申請人:有限公司名將, 藤澤環(huán)境開發(fā)株式會社