JPS5858076B2 - セルロ−スの糖化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、セルロースの酵素糖化方法に関し１、詳しく
は粉砕したセルロースをオゾン処理したのち、酵素分解
させる木材の糖化方法に関するものである。

従来、木材等のセルロース含有物質を酵素分解して糖化
する方法は各方面で研究され、とくにセルラーゼ含有酵
素を利用する木材の糖化法においては、木材の組織を破
壊することが必要であるといわれている。

このようなセルロース含有物ｆｌの組織を破壊する方法
としては、例えばボールミルなどにより粒径５０μ以下
に微粉砕する方法、凍結粉砕法、放射線照射法などがあ
る。

しかし、これらの方法はセルロースの構造を破壊するの
に長時間、通常１５〜１６時間を安し、そのための多量
の電力エネルギーが必要で、とくに凍結粉砕法及び放射
線照射法は多量の電力のばか特別な処理装置や操作環境
をつくることが必要である。

一方、化学的組織破壊法としては亜塩素酸塩法、過酢酸
法などが知られているが、多量のこれらの薬剤を必要と
するばかりでなく、処理に用いた多量の薬剤及びリグニ
ン含有処理廃液の廃棄のための処理に多大の経費を必要
とする欠点がある。

本発明者らは、従来知られたセルロース含有物質の化学
的組織破壊法の欠陥を克服し、効果的にその組織を化学
的に破壊して酵素分解によりセルロースを糖化する方法
について研究を重ねた結果極めて有効な方法を見出した
。

本発明は、繊維状又は粒状に粉砕したセルロース含有物
質を、３０〜９０重量係の含水率条件下でオゾンで処理
してその組織を破壊したのち、セルラーゼを含む酵素を
作用させて酵素分解することを特徴とするセルロースの
糖化方法を要旨とするものである。

例えば、セルロース含有物質として代表的な木材はセル
ロース、ヘミセルロース、リグニンの３成分から構成さ
れており、その量割合は樹種により異なるが、通常セル
ロース４０〜５０重量咎、ヘミセルロース２０〜３０重
量悌及びリグニン２０〜３０重量係程度から成っている
。

このような構成成分の木材は前記したように、各種の手
段で木材の組織を可及的に破壊し、セルラーゼ含有酵素
により糖化される。

本発明においては、セルロース含有物質は繊維状又は粒
状に粉砕される。

この場合、例えば木材をウイレ一式粉砕機やディスクリ
ファイナ−などのような通常の機械的パイプ化法により
容易に繊維状又は粒状に粉砕することができる。

このようにして得られた粉砕物は水の存在下にオゾンの
作用により組織が破壊され、糖化酵素により効果的に分
解糖化される。

しかし、粉砕物の径が５關以上のものは、オゾン処理物
の酵素分解率の向上が殆んど期待できないので不都合で
ある。

従って本発明においては、セルロース含有物質は５關よ
り小さい繊維状又は粒状に粉砕されることが望ましい。

次に、粉砕されたセルロース含有物質は水の存在下にオ
ゾン処理して、その組織を化学的に破壊させる。

このオゾン処理においては、セルロース含有物質と該セ
ルロース含有物質と接触状態にある付着水及び含浸水を
主とする混和水の存在量は酵素分解率に与える影響が極
めて大きいことが見出された。

セルロース含有物質を処理するオゾンの量は、セルロー
ス含有物質の粉砕状態及び存在させる水の量により変化
するが、乾燥セルロース含有物質に対し■〜３０重量φ
程度好ましくは１０〜２５重量φが好都合に採用され、
他の条件に応じて好適量が選択される。

本発明においては、オゾンは粉砕された含水セルロース
に対し、ガス状で作用させることがよい。

またオゾンはセルロース含有物質の組織を破壊すればよ
く、そのための充分量が有利に用いられるが、その破壊
処理に際し、粉砕セルロース含有物質は、３０〜９０重
量φの含水率となるように調整することが重要である。

含水率が上記範囲を逸脱するとき、オゾン処理セルロー
スの酵素による分解率が低下するので好ましくない。

これに関しては後記具体例においてさらに明確にされる
。

このような水分量は粉砕セルロース含有物質を水に浸漬
したのち、例えば圧搾などして容易に調整できる。

オゾン処理したセルロース含有物質は、通常知られた糖
化酵素、例えばアスペルギルス属、イルペックス属、ト
リコデルマ属などの各種微生物の生産するセルラーゼ含
有酵素により分解処理される。

このようにして、セルロース含有物質は糖化処理されて
単糖類に変換される。

本発明の方法は、従来知られたセルロース含有物質の糖
化方法に比べて、操作は極めて簡単で、また水質汚濁な
どの環境汚染の心配も全くなく、しかも高い糖化率で還
元糖を得ることができる。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

実施例 ■ アカマツチツブを加圧型ディスクリファイナ−で処理し
て、サーモメカニカルパルプ（以下ＴＭＰと記す）を得
た。

この未乾燥ＴＭＰ（含水率６９．６係）１６．４Ｆｌ（
乾燥ＴＭＰとして５ｇ）を５００ｍ１ナス型フラスコに
採取し、これをロータリー型エバポレーターに取りつけ
て回転させながら、一端より３容量幅のオゾンを２００
μ／紬の流速で通気し、他端より排出させて組織を破壊
した。

通気時間を変えたもの、換言すればオゾン作用量を変え
た各種処理試料を調製し、それらを水洗し風乾した。

このようにして得られたオゾン処理風乾試料各２ｇに、
市販のセルラーゼ（メイセラーゼ）５０■を含有する０
、１モル酢酸緩衝液（ｐＨ５，０）１０−を加え、４０
℃の温度でインキュベートした。

４８時間後、分解液を３ Ｇ、ガラスフィルターで１過
し、未分解残渣を１０５°Ｃの温度で充分乾燥してその
重量を測定した。

また、得られたｆ液の還元糖を定量し、オゾン作用量と
パルプ分解率との関係をまとめて下掲第１表に示す。

なお、比較のために、オゾン処理しないＴＭＰを上記と
同一酵素分解条件で実験を行ない、その結果も下表中に
併記した。

上表かられかるように、オゾン未処理ＴＭＰの還元糖生
成率は１．９％であるのに対し、１重量幅オゾン処理し
たものは５．０ ％であり、オゾン作用量を増大させる
ほど還元糖生成率、すなわち糖化分解効率は上昇する。

しかし、含水率６９．６φのＴＭＰでは２４重量饅のオ
ゾンを作用させたとき最大の酵素による分解率を示し、
３６重量係のオゾン作用量では、いくらか分解率が低下
する傾向が見られる。

実権例 ２ 実権例１で得たＴＭＰを風乾し、これを完全乾燥正味量
として５ｇ採取して水に１時間浸漬した後、５０分間脱
気処理を行い、充分に水を浸透させた試料をブフナーロ
ート上で脱水し、各種含水率の試料を調製した。

これらにオゾンを各々６φ通気し、その後は実施例１と
同様にしてあと処理した。

このようにして得られた試料を酵素分解し、同様に処理
して試料の含水率と糖分解率の関係を求めた。

その結果を第２表に示す。アカマツのＴＭＰに約６重量
饅のオゾンを作用させた場合、含水率４６重重量前後で
酵素分解率がピークを示すことがわかる。

実施例 ３ アカマツ木粉（６０〜８０メツシユ、アルコール・ベン
ゼン抽出済）及び実権例２の風乾ＴＭＰを、実権例２で
示した方法により含水率５０〜５４重量饅に調整し、種
々の時間オゾン通気した後、実施例１と同様にオゾン作
用量と糖分解率の関係を求めた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 繊維状又は粒状に粉砕したセルロース含有物質を、
   ３０〜９０重量袈の含水率条件下でオゾンにより処理し
   てその組織を破壊したのち、セルラーゼを含む酵素を作
   用させて酵素分解することを特徴とするセルロースの糖
   化方法。 ２ セルロース含有物質が木材である特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ３ オゾンを粉砕したセルロース含有物質の乾燥絶対量
   に対し、■〜３０重量多作用させる特許請求の範囲第１
   項及び第２項のいずれかに記載の方法。 ４ セルロース含有物質が繊維状又は５朋以下の粒状に
   粉砕されてなる特許請求の範囲第１〜３項のいずれかに
   記載の方法。