糖液的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及由纖維素制造糖液的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，使用纖維素酶的生物質(zhì)的水解方法由于能量使用量以及環(huán)境負(fù)荷少且糖 收量多，所以被廣泛研究。然而，使用纖維素酶的糖液的制造方法的缺點(diǎn)是由于纖維素酶的 價(jià)格高，因而糖液制造成本增大。為了解決這樣的技術(shù)課題，提出了將水解中使用的纖維素 酶回收再利用的方法，但是由于纖維素酶強(qiáng)烈地吸附于水解含纖維素生物質(zhì)時(shí)產(chǎn)生的水解 殘?jiān)?，所以酶的再利用性低成為問題。
[0003] 作為使吸附于水解殘?jiān)睦w維素酶脫附，提高纖維素酶的回收率的方法，公開了 用pH值8左右的氫氧化鈉水溶液洗滌水解殘?jiān)姆椒?非專利文獻(xiàn)1)、使水解殘?jiān)c非離子 性表面活性劑接觸的方法(專利文獻(xiàn)1)等。另一方面，作為減少纖維素酶對(duì)水解殘?jiān)奈?的方法，已知在含纖維素生物質(zhì)的水解時(shí)，添加水溶性鹽類而將電導(dǎo)率調(diào)節(jié)為5~25mS/cm 的方法(專利文獻(xiàn)2 )、添加相對(duì)于含纖維素生物質(zhì)的固體物重量為1~10重量％的碳酸鈣粒 子的方法(專利文獻(xiàn)3)等。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)1:日本特開昭63-87994號(hào)公報(bào)
[0007] 專利文獻(xiàn)2:日本特許第4947223號(hào)公報(bào)
[0008] 專利文獻(xiàn)3:日本特開2012-100617號(hào)公報(bào)
[0009] 非專利文獻(xiàn)
[0010] 非專利文獻(xiàn)I :D.E.0tter等，"Elution of Trichoderma reesei Cellulase from Cellulose by pH Adjustment with Sodium Hydroxide^Biotechnology Letters(1984) Vol.6,No.6,369-374

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 如上所述，雖然進(jìn)行了各種通過回收在含纖維素生物質(zhì)的水解中使用的纖維素 酶、進(jìn)行再利用，從而削減纖維素酶的使用量的嘗試，但是由于纖維素酶強(qiáng)烈吸附于水解殘 渣，因而其回收率低，并沒有解決問題。
[0012] 因此，本發(fā)明的目的在于，提供提高以往的方法中纖維素酶使用量的削減效果的 糖液的制造方法。
[0013] 本發(fā)明者們這次進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在利用源自絲狀菌的纖維素酶水解 第1含纖維素生物質(zhì)的前處理物時(shí)，添加相對(duì)于所述前處理物的固體成分重量為1~50%范 圍的量的第2含纖維素生物質(zhì)或其前處理物，結(jié)果能夠顯著高效地回收源自絲狀菌的纖維 素酶的酶成分，從而完成了本發(fā)明。
[0014] 即，本發(fā)明包含以下[1]~[8]的構(gòu)成。
[0015] [1]-種糖液的制造方法，包括以下的工序(1)~(3)，
[0016] 工序(1):準(zhǔn)備第1含纖維素生物質(zhì)的前處理物，
[0017]工序(2):添加第2含纖維素生物質(zhì)或其前處理物，通過源自絲狀菌的纖維素酶進(jìn) 行水解，所述第2含纖維素生物質(zhì)或其前處理物的量相對(duì)于工序（1)的第1含纖維素生物質(zhì) 的前處理物的固體成分重量為1~50%的范圍，
[0018] 工序(3):將工序(2)的水解物固液分離為溶液成分和水解殘?jiān)?，使溶液成分通過 超濾膜進(jìn)行過濾，作為非透過液回收源自絲狀菌的纖維素酶，作為透過液回收糖液。
[0019] [2]根據(jù)[1]所述的糖液的制造方法，工序(2)的第2含纖維素生物質(zhì)的前處理物是 將第2含纖維素生物質(zhì)進(jìn)行水熱處理和/或酸處理而得的前處理物。
[0020] [3]根據(jù)[1]或[2]所述的糖液的制造方法，工序(2)的第2含纖維素生物質(zhì)是谷物 外皮。
[0021] [4]根據(jù)[1]~[3]中任一項(xiàng)所述的糖液的制造方法，工序(2)的第2含纖維素生物 質(zhì)是選自玉米外皮、大豆外皮和小麥外皮中的1種以上的生物質(zhì)。
[0022] [5]根據(jù)[1]~[4]中任一項(xiàng)所述的糖液的制造方法，工序（1)的第1含纖維素生物 質(zhì)是草本系生物質(zhì)或木質(zhì)系生物質(zhì)。
[0023] [6]根據(jù)[1]~[5]中任一項(xiàng)所述的糖液的制造方法，工序（1)的第1含纖維素生物 質(zhì)是選自玉米秸桿、玉米穗軸、稻秸、麥秸和蔗渣中的1種以上的生物質(zhì)。
[0024] [7]根據(jù)[1]~[6]中任一項(xiàng)所述的糖液的制造方法，工序（1)的第1含纖維素生物 質(zhì)的前處理物是通過選自酸處理、堿處理、水熱處理、亞臨界水處理、微粉碎處理和蒸煮處 理中的1種以上的方法進(jìn)行前處理而得的。
[0025] [8]-種化學(xué)品的制造方法，包括以下工序:通過[1]~[7]中任一項(xiàng)所述的糖液的 制造方法制造糖液的工序，以及將以上工序中得到的糖液作為發(fā)酵原料來培養(yǎng)微生物的工 序。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制源自絲狀菌的纖維素酶對(duì)含纖維素生物質(zhì)的水解殘?jiān)奈?附，特別是能夠高效地回收和/或再利用在水解反應(yīng)中發(fā)揮重要作用的纖維二糖水解酶、內(nèi) 切葡聚糖酶、葡糖苷酶、木聚糖酶、木糖苷酶等酶群。其結(jié)果是，與以往技術(shù)相比，能夠 削減纖維素酶的使用量，將糖液制造成本控制在低水平。
【附圖說明】
[0027] 圖1是表示實(shí)施本發(fā)明的糖液的制造方法的一個(gè)方式的概略圖。
[0028]發(fā)明的具體說明
[0029]以下，按照工序一一對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0030] 工序(1):準(zhǔn)備第1含纖維素生物質(zhì)的前處理物的工序
[0031] 本發(fā)明的第1含纖維素生物質(zhì)是指包含纖維素成分的生物資源。對(duì)第1含纖維素生 物質(zhì)無特別限制，作為具體例子，可舉出蔗渣、柳枝稷、象草、蔗茅、玉米秸桿、玉米穗軸、甜 菜漿、稻秸、麥秸等草本系生物質(zhì)，樹木、廢建材等木質(zhì)系生物質(zhì)，或者藻類、海草等源自水 生環(huán)境的生物質(zhì)，作為優(yōu)選的具體例子，可舉出草本系生物質(zhì)或木質(zhì)系生物質(zhì)，作為更優(yōu)選 的具體例子，可舉出草本系生物質(zhì)，作為進(jìn)一步優(yōu)選的具體例子，可舉出選自玉米秸桿、玉 米穗軸、稻秸、麥秸和蔗渣中的1種或2種以上。
[0032]由于在含纖維素生物質(zhì)中，除了纖維素和半纖維素（以下，作為纖維素與半纖維素 的總稱稱為"纖維素"。）以外，還含有作為芳香族高分子的木質(zhì)素等，因此，通過進(jìn)行前處理 能夠提高利用纖維素酶的水解效率。作為前處理的方法，可舉出利用硫酸、乙酸等的酸處 理、利用苛性鈉、氨等的堿處理、水熱處理、亞臨界水處理、微粉碎處理、蒸煮處理，但是在本 發(fā)明中有效的是氨處理、水熱處理、乙酸處理或稀硫酸處理，優(yōu)選這些前處理方法。在本發(fā) 明中，將進(jìn)行了前處理的生物質(zhì)稱為生物質(zhì)前處理物。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，優(yōu)選在工序 (1)的準(zhǔn)備中對(duì)第1含纖維素生物質(zhì)進(jìn)行前處理。然而，本發(fā)明工序（1)的準(zhǔn)備中，可以預(yù)先 購(gòu)入進(jìn)行了如上所述的前處理的生物質(zhì)前處理物來使用，本發(fā)明中也包含這樣的方式。 [0033]在含纖維素生物質(zhì)的前處理物中，除了源自含纖維素生物質(zhì)的固體物以外，還包 含含有木糖的溶液成分，該木糖是含纖維素生物質(zhì)中所包含的半纖維素的一部分水解而生 成的。本發(fā)明中的前處理物，是指包含固體物與溶液成分兩者的狀態(tài)、或者通過固液分離 和/或固體物的洗滌除去包含木糖的溶液成分的狀態(tài)兩者。
[0034]工序(2):添加第2含纖維素生物質(zhì)或其前處理物，通過源自絲狀菌的纖維素酶進(jìn) 行水解的工序，所述第2含纖維素生物質(zhì)或其前處理物的量相對(duì)于工序（1)的第1含纖維素 生物質(zhì)的前處理物的固體成分重量為1~50%的范圍
[0035] 本發(fā)明的特征在于，在水解第1含纖維素生物質(zhì)前處理物時(shí)，添加第2含纖維素生 物質(zhì)或其前處理物。第2含纖維素生物質(zhì)是指與第1含纖維素生物質(zhì)同樣地包含纖維素成分 的生物資源，但是其特征在于，與第1含纖維素生物質(zhì)植物種類或植物部位不同。
[0036] 作為第2含纖維素生物質(zhì)的優(yōu)選的具體例子，可舉出谷物外皮。谷物是指包含禾本 科作物、豆科作物或者其他植物的種子果實(shí)在內(nèi)的以淀粉質(zhì)為主體的種子果實(shí)，具體而言， 可以示例出玉米、稻、麥、大豆、蕎麥、莧屬植物、昆諾阿藜(quinoa)等。這些谷物都是相當(dāng)于 種子果實(shí)的部分，而谷物外皮是指種子果實(shí)最外側(cè)的表皮部分。例如，對(duì)于玉米、小麥、大 豆、稻，在食品加工的過程中，有時(shí)除去谷物外皮的部分。玉米在淀粉制造中、小麥在小麥粉 制造中、大豆在大豆油制造中、稻來在作為食用部分的精米的制造過程中等會(huì)除去谷物外 皮的部分。由于這樣的谷物外皮包含纖維素，因而可以說是在前述谷物加工過程中產(chǎn)生的 含纖維素生物質(zhì)。作為本發(fā)明的第2含纖維素生物質(zhì)最優(yōu)選的是玉米外皮、大豆外皮、小麥 外皮。
[0037] 雖然第2含纖維素生物質(zhì)直接使用也能發(fā)揮充分的效果，但是優(yōu)選進(jìn)行了水熱處 理和/或酸處理的前處理物。通過對(duì)第2含纖維素生物質(zhì)進(jìn)行前處理，能夠在提高利用源自 絲狀菌的纖維素酶分解第2含纖維素生物質(zhì)的分解效率的同時(shí)，增大工序(3)中源自絲狀菌 的纖維素酶的回收量。
[0038