JPS60244294A - セルロ−スから高濃度アルコ−ルを半連続的に製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発ＨＡはセルロースを基質とし、これから高濃度アル
コールを半連続的に高収率で製造する方法に関する。

従来、生物学的手段にょシ、セルロース性物質からアル
コ−ｋｆ製造する方法としては、主として次の３つの方
法が知られて釣る。［Ｆ］セルロース性動物質セルロー
ス分解酵素を作用させてグルコースを生成させ、次−で
とのグルコースにアルコール生産能を有する微生物（以
下、「アルコール生産微生物」と称する仁ともめる）を
作用させる方法。■セルロース性物質にセルロース分解
酵素とアルコール生産微生物を同時に作用させ、同−発
酵槽中で糖化とアルコール発酵を行う、所謂糖化発酵並
行方式（ｓｓｙ）による方法。■セルロース性物質にセ
ルロース発酵性細菌を作用させて、一段階でアルコール
を製造する方法。

しかしながら、■の方法は、セルロース分解酵素による
糖化工程金倉まないので、■及び■の方法に比較して工
程が単純でおるが、最終アルコール濃度が低く、！ｆた
菌の増殖速度が遅いなどの欠点がめシ、未だ実用に供さ
れていない。

■の方法は、固定化微生物等を用いた連続発酵が可能で
あるが、セルロース性物質より一グρコース全生成する
反応におりて生産物阻害が生じ、セルロース分解速度及
び最終分解率が劣ることが認められており、高濃度の糖
化’？ｌｌ調製することが極めて困難でるるという欠点
を有する。

また、■の方法は、糖化とアルコール発酵を同一発酵槽
中で一挙に行うことができるので、反応系が簡略化され
、かつ上々ロース糖化速度、最終糖化率が増大するとい
う利点はおるが、操作上、固定化微生物等音用−る連続
発酵は困難でめり、回分的にアルコール生産微生物を培
養して添加しなければならないという欠点を有する。

斯かる実情において、本発明者は、上記欠点を克服せん
と鋭意研究を行い、セルロース性物質にセルロース分解
＃素とアルコール生産微生物全同時に作用させる前記■
の方法において、所定時間間隔毎に発酵醪の一部（Ｖ２
〜２／３量）を抜き取シ、残液に抜き取った量に相当す
る基質（セルロース性物質）とセルロース分解酵素全補
給して糖化発酵を繰シ返し穴ところ、発酵醪中のアルコ
ール生産微生物が増殖し、半連続的に比較的高濃度のア
ルコールが製造されることを見出し穴。

しかし、この方法では、セルロース性物質の濃度を高め
ると反応液の流動性が著しく低、下するため半連続運転
が困難となり、またセルロース性物質がアルコール生産
微生物の増殖を抑えるようになるため補給するセルロー
ス性物質の量が制約を受けることがある。

そこで、本発明者は更に研究を行い、２つの発酵槽を使
用し、その一つ（第１発酵槽）でｈセルロース性物質の
糖化とアルコール生産微生物の増殖に適し大条件下で同
時糖化発酵を行い、他の１つ（第２発酵槽）では、第１
発酵槽で得た発酵醪を用して、これにセルロース性物質
のみを添加して糖化発酵を行えば高濃度アルコールが半
連続的に製造されることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、第１発酵槽にセルロース性物質、
セルロース分解酵素及びアルコール発酵能含有する微生
物を加えて同時糖化発酵を行い、その発酵醪の一部全第
２発酵槽に移し、第１発酵槽にはセルロース性物質及び
セルロース分解酵素を補給して同時糖化発＃を行い、ま
た第２発酵槽にはセルロース性物質のみ會加えて糖化発
酵を行い、第２発酵槽からアルコ−／Ｉ／全採取するこ
とを特徴とするセルロースから高濃度アルコ−ｉＩ／’
ｆｃ半連続的に製造する方法を提供するものでるる。

本発明において原料物質として用いられるセル−−ス性
物質としては、純セルロースもしくは木材、稲わら、バ
ガスなどの農林産物、新聞紙、ダンゴール紙などのセル
ロースを主要構成分とする物質が挙げられる。木材、稲
わら、バガスなどの農林産物は粉砕、破砕又はアルカリ
処理等の物理的るるいは化学的前処理を行つｋもの全使
用するのが好ましい。

また、セルロース分解酵素としては、市販の各種のセル
ラーゼ製剤あるいはトリコデルマ・リーセイなどのセル
ラーゼ生産菌を培養して得られる酵素液が利用できる。

更にまた、アルコール生産微生物としては、８ａｃｃｈ
ａｒｏｍｙｃｅｓ　ｃｅｒｅｖｉｓｉｏｌＳａｃｃｂａ
ｒＯｍｙｃθｅｕｖａｒｕｍ、８ａｃｃｂａｒｏｍｙｃ
ｅｓ　ｆｏｒｉｎｏｊｅｎｓｉｓ　６どのアルコール生
産性酵母、めるいはＺｙｍＯｍＯｎａｓｍｏｋｌｉｌｉ
８のようなアルコール生産性細菌などが利用できるが、
セルロースからのアルコ−ｌ生産を効率よく行うには、
耐熱性らるいは好熱油のアルコール生産菌全使用するこ
とが好ましφ。

第１発酵槽における反応条件は、セルロース性物質がセ
ルロース分解酵素にニジ速やかに糖化されアルコール生
産微生物が安定して増殖を繰り返す条件が好ましく、使
用するセルロース性物質、セルロース分解酵ｉ、フルコ
ール生産微生物によっても異なるが、温度３０〜４０℃
、反応時間１０〜３０時間、発酵醪の最終濃度ｇ　Ｖ　
／　Ｖ％以下、特に５〜７Ｖ／Ｖチが好ましい。

斯くして発酵を行った後、その発酵醪の一部、好ましく
は１７２〜２／３を抜き取って第２発酵槽に移される。

第１発酵槽の残液には抜き取ったものと略同量のセルロ
ース性物質と更にセルロース分解酵素全補給して発酵を
行う。同第１発酵槽には、酵母エキス、？リペプトンコ
〜ンステイープリカー等の栄養源を添加することもでき
る。

第２発酵槽には、第１槽から移行するセルロース分解酵
素及びアルコール生産微生物によって糖化発酵される量
のセルロース性物質を固形のｆま加え発酵全行う。この
発酵は、３０〜４０℃で２４〜４８時間行うのが好まし
い。このようにすると、第２発酵槽では更に２〜４Ｖ／
Ｖ％のアルコールが生産され、最終濃度約１０７／Ｖ％
の高濃度アルコールが得られる。

以上述べたように、本発明によると、セルロース性物質
よ）アルコールを製造するに際し、七ルロース分解酵素
とアルコール生産微生物を同時に作用させ効率的にセル
ロース性物質からのアルコール生産を行し、その上半連
続操作によシ酒母Ｏ製造全不要とし、また２つの発酵槽
を使用することによシ、従来の方法に比べ効率的に一層
高黴度のアルコール生産が可能でめるので、本発明はバ
イオマス転換エネルギーとしてのセルロース性物質から
のアルコール生産に有力な工業的方法を提供するもので
るる。

次に実施例を挙けて説明する。

実施例１゜ 本実施例では、攪拌機を備え７１ｖ２Ｊ容の発酵槽を使
用して行った。

（１ン　第１発酵槽に、市販のトリコデルマ起源のセル
ラーゼ製剤ＴＡＰ　−６（大野製薬（銅製）１００Ｐを
ｐ）ｌ　４．８　、０．０５　Ｍクエン酸緩衝液に溶解
した酵素液ＩＪ、セルロース性物質としてアルカリ処理
バガス（セルロース含量８１％）２５０？、栄養源とし
て酵母エキス３ｔ、麦芽エキス３Ｆ、＆ｌＪペゾトン５
９．さらに前培養によシ得られた酵母（Ｓａｃｃｂａｒ
ｏｍｙｃｅｓ　ｕｖａｒｕｍ　ＡＴｏ（！２６６０２）
全１−当９１０８個になるように添加し、培養温度３７
℃、攪拌数３００ｒｐｍの栄件で反応を開始した。仕込
み開始から２４時間後、発酵醪の２ン３量を第２発酵槽
に送った。第１発酵槽には、抜き取った発酵醪に相当す
るアルカリ処理バガス１６７ｆ、栄養源およびセルラー
ゼ製剤６６ｆを溶解し大酵素液６６６ｍ’を添加し、上
記と同様にして発酵全行い、これを繰シ返した。その結
果は第１表に示すとおシでめシ、酵母は安定に増殖を繰
シ返し、約７７／Ｖ饅のアル・コールが２５日間安定に
生産された。

（ｉ＋）　第２発酵槽の発酵醪にアルカリ処理バガス６
６ｆｔ加え、３７℃、３００　ｒｐｍで４８時間発＃を
行った。その結果は第１表のとおシでめシ、約１０Ｖ／
Ｖ％のアルコールが安定して生産された。

第１表 実施例２゜ セルロース分解酵素として、トリコデルマ・リーセイの
セルラーゼ高生産変異株の培養液を濾過して得た酵素液
を使用し、第１発酵槽及び第２発酵槽へのアルカリ処理
バガスの添加量をそれぞれ１５０Ｆ　（２回目以後は１
００？　）及びｓａｔとし、第２発酵槽の発酵を２４時
間とする以外は実施例１と同様に操作した。その結果は
第２表のとお）でめ）、第２発酵槽から７７／Ｖ５６の
アルコールが１４日間安定して収得された。

以下余白 第２表 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｌ　第１発酵槽にセルロース性物質、セルロース分解酵
   素及びアルコール発酵能を有する微生物を加えて同時糖
   化発酵を行１１その発醪醪の一部全第２発酵槽に移し、
   第１発酵槽にはセルロース性物質及びセルロース分解酵
   素を補給して発酵を行い、また第２発酵槽にはセルロー
   ス性物質のみを加えて同時糖化発酵を行い、第、２発酵
   槽からアルコ−／Ｉ／を採取するこ・と全特徴とするセ
   ／Ｉ／ｃ２−スから高濃度アルコールを半連続的に製造
   する方法。