JPS5858077B2 - セルロ−ス質材酵素加水分解の前処理方法 - Google Patents
セルロ−ス質材酵素加水分解の前処理方法Info
- Publication number
- JPS5858077B2 JPS5858077B2 JP18167181A JP18167181A JPS5858077B2 JP S5858077 B2 JPS5858077 B2 JP S5858077B2 JP 18167181 A JP18167181 A JP 18167181A JP 18167181 A JP18167181 A JP 18167181A JP S5858077 B2 JPS5858077 B2 JP S5858077B2
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- Japan
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- enzymatic hydrolysis
- cellulose
- lignin
- irradiation
- rad
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- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はセルロース質材酵素加水分解の前処理方法に関
するものである。
するものである。
従来、セルロースをグルコースに分解する方法として、
酸加水分解及び酵素加水分解がある。
酸加水分解及び酵素加水分解がある。
このうち酵素加水分解法は、穏やかな圧力・温度条件下
で反応が進行し、特異的で二次分解も起こらないという
利点をもつ。
で反応が進行し、特異的で二次分解も起こらないという
利点をもつ。
しかし、木材、稲わら、小麦わら、トウモロコシの茎、
葉、バガス及び紙類などに含まれるセルロースは一般に
結晶性が高く、またリグニン、灰分などと混在している
ため酵素加水分解に対して強い抵抗性を示し、反応速度
は遅く、分解率は低いという欠点がある。
葉、バガス及び紙類などに含まれるセルロースは一般に
結晶性が高く、またリグニン、灰分などと混在している
ため酵素加水分解に対して強い抵抗性を示し、反応速度
は遅く、分解率は低いという欠点がある。
この欠点を取り除くため、酵素加水分解を行う前に、ボ
ールミルなどによる機械的粉砕、高温加熱粉砕、γ線照
射による破壊など、セルロースの非品性と反応表面積を
増大させる物理的前処理や、Ｈ３ＰＯ４，Ｈ２ＳＯ４゜
ＺｒＣ１□、カドキセン及びＮａＯＨなどの試薬により
セルロースの結晶構造を破壊したり、リグニンを除去す
る化学的前処理を行って、天然のセルロース質材を加水
分解酵素が分解しやすい構造に変えることが行われてい
る。
ールミルなどによる機械的粉砕、高温加熱粉砕、γ線照
射による破壊など、セルロースの非品性と反応表面積を
増大させる物理的前処理や、Ｈ３ＰＯ４，Ｈ２ＳＯ４゜
ＺｒＣ１□、カドキセン及びＮａＯＨなどの試薬により
セルロースの結晶構造を破壊したり、リグニンを除去す
る化学的前処理を行って、天然のセルロース質材を加水
分解酵素が分解しやすい構造に変えることが行われてい
る。
しかし、従来行われている前処理方法により十分な効果
を期待すれば、長時間の運転や高濃度、高温、高圧など
が必要となり、エネルギー消費量が大きくなってしまう
という欠点をもつ。
を期待すれば、長時間の運転や高濃度、高温、高圧など
が必要となり、エネルギー消費量が大きくなってしまう
という欠点をもつ。
本発明は、か＼る従来技術における欠点を改善し、緩和
な条件、少ないエネルギーで十分であり、セルロース質
材の酵素加水分解反応に対して速い反応速度と高い分解
率を与える前処理方法を提供するものである。
な条件、少ないエネルギーで十分であり、セルロース質
材の酵素加水分解反応に対して速い反応速度と高い分解
率を与える前処理方法を提供するものである。
すなわち本発明は酵素加水分解の前処理として、予め電
子線またはγ線を１０’ｒａｄ以上Ｌ ０８ｒａｄ以下
照射することにより、アルカリ水溶液処理を容易にする
というものである。
子線またはγ線を１０’ｒａｄ以上Ｌ ０８ｒａｄ以下
照射することにより、アルカリ水溶液処理を容易にする
というものである。
前処理方法としての、高結晶性でリグニン混在のセルロ
ース質材への放射線による処理は、（１）セルロースの
重合度の低下 （２）結晶量の減少 （３）還元糖の生成 （４）機械的劣化 の効果があることが知られているが、（１） 、 （２
） 、 （３）の効果が特に顕著に現われてくるのは、
照射線量カ１０８ｒａｄ以上となった場合で、多大なエ
ネルギーを要し、酵素加水分解の前処理として行うこと
は困難である。
ース質材への放射線による処理は、（１）セルロースの
重合度の低下 （２）結晶量の減少 （３）還元糖の生成 （４）機械的劣化 の効果があることが知られているが、（１） 、 （２
） 、 （３）の効果が特に顕著に現われてくるのは、
照射線量カ１０８ｒａｄ以上となった場合で、多大なエ
ネルギーを要し、酵素加水分解の前処理として行うこと
は困難である。
（４）の効果はｌ ０６ｒａｄ程度の照射量でも明らか
であるが、酵素加水分解反応の速度と分解率とを飛躍的
に高めるためには、３０μ程度の微粉としなければなら
ないため、電子線またはγ線による照射と粉砕に要する
エネルギーはかなり太きい。
であるが、酵素加水分解反応の速度と分解率とを飛躍的
に高めるためには、３０μ程度の微粉としなければなら
ないため、電子線またはγ線による照射と粉砕に要する
エネルギーはかなり太きい。
このほか、照射および加熱の相乗効果として、酵素加水
分解反応の速度と分解率とが高められることが知られて
いるが、かなりの高温条件が必要であるなど、やはり十
分な効果を期待すれば大きなエネルギー消費量を必要と
する。
分解反応の速度と分解率とが高められることが知られて
いるが、かなりの高温条件が必要であるなど、やはり十
分な効果を期待すれば大きなエネルギー消費量を必要と
する。
しかるに本発明法によれば、電子線またはγ線の照射量
は■０６ｒａｄ以上１０８ｒａｄ以下であればよく、ま
たアルカリ水溶液処理の条件も、常温付近、短時間で十
分であり、少ないエネルギー消費量の前処理により、速
い反応速窒と高い分解率とを与えることりうできる。
は■０６ｒａｄ以上１０８ｒａｄ以下であればよく、ま
たアルカリ水溶液処理の条件も、常温付近、短時間で十
分であり、少ないエネルギー消費量の前処理により、速
い反応速窒と高い分解率とを与えることりうできる。
１０６ｒａｄ以上Ｌ ０８ｒａｄ以下の電子線またはγ
線を照射した高結晶性でリグニン混在のセルロース質材
をアルカリ水溶液により、セルロース質材中に含まれる
リグニンが全て可溶化する条件より緩和な条件により処
理を行ったとき、照射量が大きくなればなるほど、処理
後のセルロース質材の回収率は小さくなり、可溶分は増
大する。
線を照射した高結晶性でリグニン混在のセルロース質材
をアルカリ水溶液により、セルロース質材中に含まれる
リグニンが全て可溶化する条件より緩和な条件により処
理を行ったとき、照射量が大きくなればなるほど、処理
後のセルロース質材の回収率は小さくなり、可溶分は増
大する。
セルロース質材のクラーソンリグニン量は１０６ｒａｄ
以上の電子線またはγ線の照射により若干低減すること
が報告されているが、クラーソンリグニン量の低減は、
セルロース質材中に含まれるリグニンが電子線またはγ
線の照射により、その反応性が高められることを示して
いる。
以上の電子線またはγ線の照射により若干低減すること
が報告されているが、クラーソンリグニン量の低減は、
セルロース質材中に含まれるリグニンが電子線またはγ
線の照射により、その反応性が高められることを示して
いる。
本発明は、この電子線またはγ線の照射によるリグニン
の反応性の向上を利用したものである。
の反応性の向上を利用したものである。
電子線またはγ線を１０６ｒａｄ以上１０８ｒａｄ以下
照射したセルロース質材に含まれるリグニンはアルカリ
水溶液処理によっても容易に低分子化、可溶化するよう
になる。
照射したセルロース質材に含まれるリグニンはアルカリ
水溶液処理によっても容易に低分子化、可溶化するよう
になる。
その結果、アルカリ濃度、処理温度、処理時間などの条
件を緩和しても、容易にセルロースとリグニンとの微細
な接合を離すことができ、酵素加水分解反応に対しても
、セルロース加水分解酵素がリグニンに阻害されること
なしに細胞壁のセルロース層に到達できるようになり、
糖化速度および分解率は向上する。
件を緩和しても、容易にセルロースとリグニンとの微細
な接合を離すことができ、酵素加水分解反応に対しても
、セルロース加水分解酵素がリグニンに阻害されること
なしに細胞壁のセルロース層に到達できるようになり、
糖化速度および分解率は向上する。
アルカリ水溶液処理を行ったセルロース質材の不溶分を
Ｐ別し、これを基質として酵素加水分解反応を行っても
よいが、電子線またはγ線の照射によりセルロースの重
合度低下がおこり、処理条件によってはアルカリ水溶液
処理の際に可溶化するセルロース分があるので、セルロ
ース質材中のセルロースの全利用という点から、不溶分
の酵素加水分解とは別に、沢液に酢酸またはリン酸など
を加えて緩衝液とし、セルロース加水分解酵素を加えて
酵素加水分解を行うか、あるいは処理藩液を戸別せず、
酢酸またはリン酸などを加えＰＨを調節し、セルロース
加水分解酵素を加え糖化液とし、酵素加水分解を行うこ
とが好ましい。
Ｐ別し、これを基質として酵素加水分解反応を行っても
よいが、電子線またはγ線の照射によりセルロースの重
合度低下がおこり、処理条件によってはアルカリ水溶液
処理の際に可溶化するセルロース分があるので、セルロ
ース質材中のセルロースの全利用という点から、不溶分
の酵素加水分解とは別に、沢液に酢酸またはリン酸など
を加えて緩衝液とし、セルロース加水分解酵素を加えて
酵素加水分解を行うか、あるいは処理藩液を戸別せず、
酢酸またはリン酸などを加えＰＨを調節し、セルロース
加水分解酵素を加え糖化液とし、酵素加水分解を行うこ
とが好ましい。
可溶化しているセルロースの重合度は低く、セルロース
加水分解酵素によりグルコースが生成する速度は大きい
。
加水分解酵素によりグルコースが生成する速度は大きい
。
また可溶化しているリグニンは、固体リグニンと異なり
、セルロース加水分解酵素が吸着し活性を失うことがな
いなど、酵素加水分解に対して大きな阻害を及ぼさない
。
、セルロース加水分解酵素が吸着し活性を失うことがな
いなど、酵素加水分解に対して大きな阻害を及ぼさない
。
以下実施例を詳述するが、本発明がこの実権例にのみ限
定されるものでないことはいうまでもない。
定されるものでないことはいうまでもない。
実権例 ■
セルロース質材として稲わら（セルロース分３１％）を
ハンマーミルにより粉砕したもの＼うち、４２〜８０メ
ツシユの試料に対し電子線加速機により照射を行い、こ
れを各温度に保った２５倍量のｌ規定水酸化ナトリウム
水溶液中で■５分間攪拌し、戸別して水および酢酸水溶
液で洗浄後乾燥して回収率を求め、リグニン除去率を計
算した。
ハンマーミルにより粉砕したもの＼うち、４２〜８０メ
ツシユの試料に対し電子線加速機により照射を行い、こ
れを各温度に保った２５倍量のｌ規定水酸化ナトリウム
水溶液中で■５分間攪拌し、戸別して水および酢酸水溶
液で洗浄後乾燥して回収率を求め、リグニン除去率を計
算した。
表１に各照射量の試料を各温度で処理したときのリグニ
ンの除去率を示した。
ンの除去率を示した。
この表の如く、照射を行うことにより、リグニンの除去
率が向上すること、特に常温付近での処理における照射
の効果が顕著であることが判った。
率が向上すること、特に常温付近での処理における照射
の効果が顕著であることが判った。
実施例 ２
セルロース質材として稲わら（セルロース分３１φ）を
電子線加速機で照射を行い、ハンマーミルにより粉砕し
たもの＼うち、５１１Ｌ７ＩＬの丸孔スクリーンを通る
ものを用い、処理濃度７饅となるように０．２５規定水
酸化ナトリウム水溶液を加え３０°Ｃ９１５分間攪拌す
る。
電子線加速機で照射を行い、ハンマーミルにより粉砕し
たもの＼うち、５１１Ｌ７ＩＬの丸孔スクリーンを通る
ものを用い、処理濃度７饅となるように０．２５規定水
酸化ナトリウム水溶液を加え３０°Ｃ９１５分間攪拌す
る。
ＩＯφ酢酸水溶液および水を加えてＰ Ｈ４，９、基質
濃度５％となるように調節し、セルロース加水分解酵素
（商品名セルラーゼオノズ力、近畿ヤクルト■製）を全
量の０．２係になるよう加え、酵素加水分解を行った。
濃度５％となるように調節し、セルロース加水分解酵素
（商品名セルラーゼオノズ力、近畿ヤクルト■製）を全
量の０．２係になるよう加え、酵素加水分解を行った。
図１に加水分解時間対酵素加水分解によるセルロース分
解率を示した。
解率を示した。
予め照射を行ったものは、リグニン除去率が向上してお
り、照射の効果が顕著にあられれている。
り、照射の効果が顕著にあられれている。
水酸化カリウム水溶液またはアンモニア水溶液などのア
ルカリ水溶液を用いた場合も同様の結果が得られている
。
ルカリ水溶液を用いた場合も同様の結果が得られている
。
図１は加水分解時間対酵素加水分解によるセルロース分
解率を示したものである。
解率を示したものである。
Claims (1)
- １ セルロース質材のアルカリ水溶液により脱リグニン
処理を行う前に、予め該セルロース質材に電子線または
γ線をｌ ０６ｒａｄ以上１０８ｒａｄ以下照射するこ
とを特徴とするセルロース質材酵素加水分解の前処理方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18167181A JPS5858077B2 (ja) | 1981-11-12 | 1981-11-12 | セルロ−ス質材酵素加水分解の前処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18167181A JPS5858077B2 (ja) | 1981-11-12 | 1981-11-12 | セルロ−ス質材酵素加水分解の前処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5886095A JPS5886095A (ja) | 1983-05-23 |
| JPS5858077B2 true JPS5858077B2 (ja) | 1983-12-23 |
Family
ID=16104829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18167181A Expired JPS5858077B2 (ja) | 1981-11-12 | 1981-11-12 | セルロ−ス質材酵素加水分解の前処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5858077B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60164494A (ja) * | 1984-02-07 | 1985-08-27 | Res Assoc Petroleum Alternat Dev<Rapad> | セルロ−ス質材酵素加水分解の前処理方法 |
| JPS60251897A (ja) * | 1984-05-29 | 1985-12-12 | Res Assoc Petroleum Alternat Dev<Rapad> | セルロ−ス質材酵素加水分解の前処理方法 |
| EA201600301A1 (ru) * | 2006-10-26 | 2016-12-30 | Ксилеко, Инк. | Переработка биомассы |
| KR100873700B1 (ko) * | 2007-06-25 | 2008-12-12 | 사단법인 한국가속기 및 플라즈마 연구협회 | 전자빔을 이용한 바이오 연료 제조 방법 |
| US7900857B2 (en) | 2008-07-17 | 2011-03-08 | Xyleco, Inc. | Cooling and processing materials |
| CN106834359A (zh) | 2009-02-11 | 2017-06-13 | 希乐克公司 | 加工生物量 |
| KR101170052B1 (ko) | 2010-12-17 | 2012-08-01 | 한국수력원자력 주식회사 | 방사선 조사를 이용한 리그닌의 추출방법 |
| NZ743055A (en) * | 2013-03-08 | 2020-03-27 | Xyleco Inc | Equipment protecting enclosures |
-
1981
- 1981-11-12 JP JP18167181A patent/JPS5858077B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5886095A (ja) | 1983-05-23 |
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