来源于多糖类系生物量的化合物的制造方法

专利名称：来源于多糖类系生物量的化合物的制造方法
技术领域：
本发明涉及高效率地制造来源于多糖类系生物量的化合物的方法，在以多糖类系 生物量为原料来制造五碳糖和/或六碳糖的单糖和/或寡糖的工序、将所得的该单糖和/ 或寡糖通过发酵转化成化学品的工序中的至少1个工序中，在糖化工序的前阶段和/或发 酵工序的前阶段设置用分离膜除去发酵抑制物质的处理。
背景技术：
大量消耗、大量废弃的20世纪已经结束，在要求构建环境协调型社会的21世纪， 随着化石资源的枯竭问题和地球变暖问题的严重化，期待促进作为循环型资源的生物量资 源的有效利用。现在，在生物量资源中，以甘蔗和/或玉米为原料的生物乙醇的制造在美国、巴西 等地盛行。这是由于甘蔗和/或玉米中含有丰富的蔗糖和/或淀粉，容易由它们调制糖液 并进行发酵的缘故。然而，甘蔗和/或玉米本来是食品，在以它们为原料时存在引起与食品 和/或饲料的竞争而导致原料价格暴涨这样的重大问题，因而正在进行以非食用生物量为 原料的技术开发。作为非食用生物量，可列举地球上最大量存在的纤维素，但大部分纤维素以作为 与芳香族聚合物木质素和/或半纤维素的复合体的多糖类系生物量的形式存在。由多糖类 系生物量中的纤维素和/或半纤维素来制造五碳糖和/或六碳糖的单糖和/或寡糖，将所 得的单糖和/或寡糖进行发酵，从而转化成乙醇和/或乳酸等各种来源于多糖类系生物量 的化合物的技术备受瞩目。然而，正如非专利文献1中所记载的那样，多糖类系生物量是纤 维素、半纤维素、木质素的复杂构成体，而且通过木质素来保护纤维素和/或半纤维素不受 生物分解，此外它们的构成比率根据地域、季节、原料不同而千差万别。因此，仅仅选择性获 得五碳糖和/或六碳糖的单糖和/或寡糖并不容易。迄今为止，已经研究了以下前处理方法通过使用酸、碱、酶、亚临界水(超临界 水)等对多糖类系生物量进行处理，使木质素的屏障破坏或软化，从而回收含有五碳糖和/ 或六碳糖的单糖和/或寡糖的液体和/或固体。例如，采用亚临界水(超临界水)进行处 理由于具有处理时间短、并且不需要无机酸等、即无需进行中和处理、因而具有不会产生石 膏等副产物这样的环境方面的优势，因此作为环境关怀型的新一代处理方法而受到注目。 然而，正如专利文献1中所记载的那样，由于亚临界水(超临界水)的反应性高，因此难以 控制，还同时生成作为糖的过分解物的糠醛和/或5-羟甲基糠醛、作为来源于木质素的芳 香族化合物的香草醛和/或愈创木酚等各种发酵抑制物质，因而不能直接在发酵工序中使 用。此外，根据前处理条件的不同，有时所得的五碳糖和/或六碳糖的单糖和/或寡糖浓度 较低，这时在供给至发酵工序之前需要进行几倍 十倍左右的单纯浓缩。此时，五碳糖和/ 或六碳糖的单糖和/或寡糖被浓缩，另一方面，发酵抑制物质也同时被浓缩，因此难以在发 酵工序中使用。针对这样的问题，进行了除去发酵抑制物质的研究。例如，非专利文献2公开了通过活性炭来吸附除去发酵抑制物质的方法，但是由于活性炭不仅吸附发酵抑制物质也吸附 五碳糖和/或六碳糖的单糖和/或寡糖，因此存在五碳糖和/或六碳糖的单糖和/或寡糖 的收率降低这样的问题。专利文献1公开了通过木质系碳化物来吸附除去发酵抑制物质的方法，由于该方 法可以选择性地吸附除去发酵抑制物质，因此可以高收率地获得五碳糖和/或六碳糖的单 糖和/或寡糖。然而，由于除去机理为吸附，因此如果超过吸附容量，则发酵抑制物质会流 出而污染后续工序的装置、配管等。发酵反应只有精密地实施才能获得高品质的制品，特 别是在连续供给原料的同时使装置连续运转来进行制造的情况下，如果装置、配管等发生 污染，则会导致成本增加和品质降低，因此期望稳定且确实地除去发酵抑制物质的方法。此 外，在使用五碳糖和/或六碳糖的单糖和/或寡糖浓度低的原料的情况下，从降低成本和提 高制品品质的观点出发，期望可以将五碳糖和/或六碳糖的单糖和/或寡糖的浓缩工序和 发酵抑制物质的除去工序这2个工序缩短成1个工序、或者降低浓缩工序的负荷的方法。另一方面，在使用胶合板等建筑废料作为多糖类系生物量的情况下，来源于胶合 板中所含的粘结剂的乙酸、甲酸等会成为发酵抑制物质。此外，专利文献2公开了通过蒸馏 来除去乙酸、甲酸等挥发性发酵抑制物质的方法。该方法仅在不能通过蒸馏除去的不挥发 性发酵抑制物质以不对发酵工序产生不良影响的浓度存在的情况下才有效，因而难以在以 具有广泛组成的多糖类系生物量为原料的情况下应用。专利文献1 特开2005-270056号公报专利文献2 特开2004-187650号公报非专利文献1 八 < 才7工才、义￥—利用技術主编汤川英明〉一工Λ〉一出 版(2006)非专利文献2 biotechnology Letters Vol. 5，No. 3，pl75_pl78 (1983)

发明内容
本发明是鉴于现有技术的上述问题，其目的是提供为了实现有效地降低以具有广 泛组成的多糖类系生物量为原料来制造五碳糖和/或六碳糖的单糖和/或寡糖的工序、将 所得的该单糖和/或寡糖通过发酵转化成化学品的工序中的至少1个工序的负荷，通过稳 定且确实地除去作为障碍物的发酵抑制物质，从而制造来源于多糖类生物量的化合物的方法。为了解决上述课题，本发明通过下述(1) (6)的构成来实现。(1) 一种来源于多糖类系生物量的化合物的制造方法，是具备下述工序中的至少 1个工序的由多糖类系生物量制造化合物的方法由将多糖类系生物量进行水解处理而获 得的产物来制造包含单糖和/或寡糖的糖液的糖化工序、以及对包含来源于多糖类系生物 量的单糖和/或寡糖的糖液进行发酵处理的发酵工序，该方法的特征在于，在糖化工序的前阶段和/或发酵工序的前阶段进行用分离膜 除去发酵抑制物质的处理，所述分离膜在0. 510^的操作压力下分别使251、？!1值为6.5的 500ppm葡萄糖水溶液和25°C、pH值为6. 5的500ppm异丙醇水溶液透过时，葡萄糖除去率 和异丙醇除去率同时满足下述式(I)和(II)，葡萄糖除去率彡80%(I)
葡萄糖除去率-异丙醇除去率彡20% (II)。(2)根据(1)所述的来源于多糖类系生物量的化合物的制造方法，通过用所述分 离膜除去发酵抑制物质的处理，在除去发酵抑制物质的同时，使纤维素、半纤维素、单糖和/ 或寡糖浓缩。(3)根据(1)所述的来源于多糖类系生物量的化合物的制造方法，在用所述分离 膜除去发酵抑制物质的处理之后、且在发酵工序之前，使用反渗透膜对化合物进行浓缩处理。(4)根据(1)所述的来源于多糖类系生物量的化合物的制造方法，通过分离膜进 行除去处理，直至将要进行发酵工序时的糖液中的发酵抑制物质含量为500ppm以下。(5)根据(1)所述的来源于多糖类系生物量的化合物的制造方法，分离膜具有通 过正电子湮没寿命测定法测得的平均孔半径为0. Snm 4. Onm的孔。(6)根据(5)所述的来源于多糖类系生物量的化合物的制造方法，该平均孔半径 为 2. 5nm 4. Onm0根据本发明，提供一种来源于多糖类生物量的化合物的制造方法，在以多糖类系 生物量为原料来制造五碳糖和/或六碳糖的单糖和/或寡糖的工序、将所得的该单糖和/ 或寡糖通过发酵转化成化学品的工序中的至少1个工序中，在糖化工序的前阶段和/或发 酵工序的前阶段进行用分离膜除去作为障碍物的发酵抑制物质的处理。由于分离膜可以连 续地除去发酵抑制物质，并可以根据需要通过选定、连接分离膜来控制水质，还可以自由地 设计改变回收率、使原水的一部分循环等向分离膜供给原水的方法，因此即使在以具有广 泛组成的多糖类系生物量为原料的情况下，也可以除去发酵抑制物质直至其达到不对后续 工序产生不良影响的浓度。
具体实施例方式在本发明的制造方法中，作为处理对象的多糖类系生物量主要含有纤维素、半纤 维素和木质素，例如是针叶树、阔叶树、建筑废料、林地残材、剪枝废料、稻秸、稻壳、麦秸、木 材碎片、木材纤维、化学纸浆、废纸、胶合板等农林产物资源、农林产物废弃物和农林产物加 工品。此外，即使是甘蔗、甜菜等含蔗糖资源，玉米、甘薯等含淀粉资源等木质素含量少或完 全不含木质素的资源，只要是含有或生成以糖的过分解物为代表的发酵抑制物质，就可以 在本发明的制造方法中作为处理对象。这些多糖类系生物量可以是单独的，也可以是混合 物。由于半纤维素具有木糖等以5个碳原子为构成单元的被称为五碳糖的糖，和/或 甘露糖、阿拉伯糖、半乳糖醛酸等以6个碳原子为构成单元的被称为六碳糖的糖，以及葡甘 露聚糖和/或葡糖醛酸木聚糖等复合多糖，因此如果发生水解，就会生成包含5个碳原子的 五碳糖的单糖和/或由多个该单糖连接而成的五碳糖的寡糖、包含6个碳原子的六碳糖的 单糖和/或由多个该单糖连接而成的六碳糖的寡糖、多个五碳糖的单糖与六碳糖的单糖连 接而成的寡糖。由于纤维素具有6个碳原子作为构成单元，因此如果发生水解，就会生成包 含6个碳原子的六碳糖的单糖和/或由多个该单糖连接而成的六碳糖的寡糖。一般而言， 五碳糖和/或六单糖的单糖和/或寡糖的构成比率和/或生成量根据前处理方法和/或作 为原料使用的农林产物资源、农林产物废弃物和农林产物加工品的种类不同而不同。
已经提出了各种多糖类系生物量的处理流程，其概要可以说明如下。首先，将多 糖类系生物量供给至通过水解处理将木质素除去或使其软化，并使纤维素和/或半纤维素 容易提取出的前处理工序。接着，转移至将所得的纤维素、半纤维素进一步进行水解处理， 从而获得五碳糖和/或六碳糖的单糖和/或寡糖的糖化工序。此处，前处理工序和糖化工 序中的水解处理可列举例如，采用酸、碱、酶、高温高压(亚临界水、超临界水)等进行的处 理，这些处理可以单独或组合使用。此外，前处理工序和糖化工序可以分别独立地实施，也 可以同时实施。而且，在糖化工序后，转移至发酵工序，该发酵工序是以纤维素、半纤维素、 五碳糖和/或六碳糖的单糖和/或寡糖为原料，通过发酵转换成乙醇、丁醇、1，3_丙二醇、1， 4_ 丁二醇、甘油等醇，丙酮酸、琥珀酸、苹果酸、衣康酸、柠檬酸、乳酸等有机酸，肌苷、鸟苷等 核苷，肌苷酸、鸟苷酸等核苷酸，尸胺等二胺化合物等各种来源于多糖类系生物量的化合物 的工序。在通过发酵获得的化合物是乳酸等单体的情况下，还有时转移至通过聚合而转化 成聚合物的聚合工序。最后，在发酵工序或聚合工序后，为了提高所得的各种来源于多糖类 系生物量的化合物的品质，多转移至纯化工序。如上所述，在前处理工序和/或糖化工序中，通过酸、碱、酶、高温高压(亚临界水、 超临界水)等已知方法对多糖类系生物量进行水解处理。水解处理的种类和/或条件只要 考虑用作原料的多糖类系生物量的种类、发酵、聚合、纯化等全部工序的成本来适当选定即 可，可以进行单独的水解处理，也可以组合进行多种水解处理。例如，在前处理工序和糖化 工序中的任一工序中使用酸进行水解处理的情况下，前处理工序和糖化工序可以在同一工 序内实施，也可以前处理工序在较高温度下实施、糖化工序在较低温度下实施这样独立地 实施各个工序。此外，例如，也可以采用如下方法在经过以使用亚临界水将木质素除去或 使其软化为要点的前处理工序之后，接着转移至以使用酶由纤维素和/或半纤维素来制造 五碳糖和/或六碳糖的单糖和/或寡糖为要点的糖化工序。除了五碳糖和/或六碳糖的单糖和/或寡糖以外，由在前处理工序中实施了水解 处理的多糖类系生物量还可获得各种副产物。如果这些副产物是对后续工序的酶糖化、发 酵等不产生不良影响的物质，则只要通过提高制品品质的纯化工序等的任何工序除去即 可，因此不会成为大问题，但是如果是会对后续工序的酶糖化、发酵等产生不良影响的发酵 抑制物质，则需要通过酶糖化、发酵的前期工序将其除去直至不产生不良影响的程度。一般而言，发酵抑制物质是在使用酶的糖化工序和/或发酵工序中阻碍酶反应和 /或发酵反应的物质。作为代表性的发酵抑制物质，可列举糖的过分解物、木质素和/或来 源于木质素的芳香族化合物、来源于粘结剂和/或涂料的化合物。其中，来源于粘结剂和/ 或涂料等人工试剂的化合物可以通过使用不实施这些处理的来自天然的多糖类系生物量 来一定程度地避免。但是，只要以多糖类系生物量为原料，就难以避免生成糖的过分解物和 /或来源于木质素的芳香族化合物。此处，在发酵抑制物质为木质素等不溶性固体，且纤维 素、半纤维素、五碳糖和/或六碳糖的单糖和/或寡糖为可溶性的情况下，有时也可以通过 通常的固液分离来除去。然而，在发酵抑制物质和有用物质均为可溶性的情况下，不能应用 通常的固液分离，因此优选应用本发明中使用的通过分离膜来除去发酵抑制物质的处理方 法。即，在本发明中作为主要处理对象的发酵抑制物质，实质上是指与纤维素、半纤维素、五 碳糖和/或六碳糖的单糖和/或寡糖形成混合溶液，且通过通常的固液分离不能分离或难 以分离的状态的发酵抑制物质。作为这样的发酵抑制物质，可列举例如，乙酸、甲酸、乙酰丙酸，作为糖的过分解物的糠醛、5_羟甲基糠醛，作为来源于木质素的芳香族化合物的香草 醛、乙酰香草醛、愈创木酚等。阻碍酶反应和/或发酵反应的发酵抑制物质浓度根据各反应不同而不同，一般是 指500 IOOOppm以上的浓度。因此，优选在供给至使用酶的糖化工序和/或发酵工序 之前，除去发酵抑制物质直至浓度为500ppm以下，更优选除去发酵抑制物质直至浓度为 150ppm以下，最优选除去发酵抑制物质直至0ppm(检测限)。越降低发酵抑制物质浓度，越 可以降低使用酶的糖化工序和/或发酵工序的负荷，从而实现使用酶的糖化工序和/或发 酵工序的效率化。然而，实际上要考虑通过分离膜除去发酵抑制物质的工序所需的成本以 及后续工序的酶糖化、发酵、聚合、纯化工序等所需的成本，来计算使总成本最低的发酵抑 制物质浓度。本发明的特征是为了从包含纤维素、半纤维素、五碳糖和/或六碳糖的单糖和/或 寡糖的溶液中除去发酵抑制物质而使用分离膜，分离膜只要能将纤维素、半纤维素、五碳糖 和/或六碳糖的单糖和/或寡糖与发酵抑制物质分离即可，没有特别的限制。作为除去对 象的发酵抑制物质根据发酵方法不同而不同，主要是糖的过分解物和/或来源于木质素的 芳香族化合物等分子量为100 200左右的低分子化合物。另一方面，虽然纤维素、半纤维 素的分子量一般高达几百 几万，但五碳糖和/或六碳糖的单糖的分子量为100 200左 右。因此，特别是通过膜细孔径将分子量为100 200左右的发酵抑制物质与五碳糖和/ 或六碳糖的单糖分离是困难的，可预计分离效率低。然而，本发明者们发现，在使用纳米过滤膜作为分离膜的情况下，特别是在使用葡 萄糖除去率较高、且葡萄糖除去率与异丙醇除去率之差大的纳米过滤膜的情况下，可以高 效率地实现两者的分离，从而完成了本发明。此处，所谓纳米过滤膜，是指被称为纳米过滤器(Nano Filtration)(纳米过滤膜， NF膜)的、一般被定义为“透过一价离子、阻挡二价离子的膜”的膜。是被认为具有几纳米 左右的微小空隙的膜，主要用于阻挡水中的微小粒子和/或分子、离子、盐类等。虽然现在通过纳米过滤膜来分离溶质的机理还不完全清楚，但是认为是将利用电 荷排斥的分离机理、利用与分离膜的亲和性的差异的分离机理、利用膜细孔径的分离机理 等组合而进行分离。如果是作为一种六碳糖的单糖的葡萄糖的除去率高的分离膜，就不难 想像可以使五碳糖和/或六碳糖不透过而进行浓缩。然而，令人惊讶的是，可以通过获知作 为不带电性有机物的葡萄糖与异丙醇的除去率之差来预测五碳糖和/或六碳糖的单糖与 发酵抑制物质的分离倾向。其原因是，发酵抑制物质中大量包含糖的过分解物、来源于木质 素的芳香族化合物和/或具有芳香性的化合物。由于在这样的具有芳香性的化合物与五碳 糖和/或六碳糖等不具有芳香性的化合物的分离中，利用与分离膜的亲和性的差异的分离 机理发挥强烈的作用，因此认为仅仅研究不带电性有机物的分离倾向难以预测可以容易地 将它们分离。虽然显示出这种惊人倾向的理由还不清楚，但是认为是由于在通过作为本发明中 所使用的分离膜的纳米过滤膜进行的五碳糖和/或六碳糖的单糖与发酵抑制物质的分离 中，利用膜细孔径的分离机理是占优势的。即，认为由于五碳糖和/或六碳糖的单糖的亲水 性高，因此在水中连接大量水分子而具有大的水合半径，而由于发酵抑制物质的亲水性低， 因此不具有五碳糖和/或六碳糖的单糖那样的水合半径，该水合半径之差在利用膜细孔径的分离机理中发挥作用从而实现分离。在本发明中，优选使用纳米过滤膜作为分离膜。本发明中使用的纳米过滤膜的材 料可以使用乙酸纤维素等纤维素酯系聚合物，聚酰胺、聚酯、聚酰亚胺、乙烯基聚合物等高 分子材料，但是不限于由上述1种材料构成的膜，也可以是包含多种膜材料的膜。此外，该 膜结构可以是在膜的至少一面具有致密层并具有从致密层向膜内部或另一面孔径逐渐增 大的微细孔的不对称膜、和/或在不对称膜的致密层上具有由其它材料形成的非常薄的功 能层的复合膜中的任一种。作为复合膜，例如，可以使用特开昭62-201606号公报中记载 的、在以聚砜为膜材料的支撑膜上构成了由聚酰胺功能层形成的纳米过滤器的复合膜。其中，优选兼备高耐压性和高透水性、高溶质除去性能、且具有优异潜力的、以聚 酰胺为功能层的复合膜。为了能够维持对操作压力的耐久性和高透水性、阻挡性能，具有以 聚酰胺为功能层、并将该功能层用包含多孔质膜和/或无纺布的支撑体保持的结构的复合 物是合适的。此外，作为聚酰胺半透膜，在支撑体上具有通过多官能胺与多官能酰卤的缩聚 反应而获得的交联聚酰胺的功能层而形成的复合半透膜是合适的。在以聚酰胺为功能层的纳米过滤膜中，作为构成聚酰胺的单体的优选羧酸成分， 可列举例如，1，3，5-苯三酸、二苯甲酮四甲酸、1，2，4-苯三酸、1，2，4，5-苯四酸、间苯二甲 酸、对苯二甲酸、萘二甲酸、联苯甲酸、吡啶甲酸等芳香族羧酸。在成膜时，为了提高与下述 胺成分的反应性，优选使用这些羧酸的卤化物和/或酸酐，特别是如果考虑对溶剂的溶解 性等操作性，则更优选1，3，5-苯三酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸和它们的混合物的卤化物。作为构成上述聚酰胺的单体的优选胺成分，可列举间苯二胺、对苯二胺、联苯胺、 亚甲基双苯胺、4，4，_ 二氨基二苯醚、联茴香胺、3，3，，4_三氨基二苯醚、3，3，，4，4，_四氨基 二苯醚、3，3’ - 二羟基联苯胺、1，8_萘二胺、单甲基间苯二胺、单甲基对苯二胺、3，3’ -单甲 基氨基_4，4’ - 二氨基二苯醚、4，N，N’ - (4-氨基苯甲酰)-间苯二胺-2，2’ -双(4-氨基苯 基苯并咪唑)、4，N, N’ -(4-氨基苯甲酰)-对苯二胺_2，2’ -双(4-氨基苯基苯并咪唑)、 2，2’ -双(4-氨基苯基苯并巧悉唑)、2，2’ -双(4-氨基苯基苯并噻唑)等具有芳香环的伯 二胺，哌嗪、2，5-二甲基哌嗪、哌啶或它们的衍生物等仲二胺。此处，以包含哌嗪或哌啶作为 单体的交联聚酰胺为功能层的纳米过滤膜不但具有耐压性、耐久性，而且具有耐热性、耐化 学性，因而优选使用，更优选以上述交联哌嗪聚酰胺或交联哌啶聚酰胺为主成分的聚酰胺， 进一步优选为以交联哌嗪聚酰胺为主成分的聚酰胺。作为以交联哌嗪聚酰胺为主成分的纳 米过滤膜，例如，可列举特开昭62-201606号公报中记载的纳米过滤膜，作为具体例，可列 举東 > (株)制的交联聚酰胺纳米过滤(NF)膜(UTC-60)。此外，在特开平5-96140号公报中所记载的、在以聚砜为膜材料的支撑膜上形成 交联聚酰胺的超薄膜层、然后用过一硫酸化合物水溶液和/或过二硫酸化合物水溶液进行 处理的方法中，通过控制处理条件也可获得纳米过滤膜。作为交联聚酰胺，可以由上述羧酸 成分和胺成分来制造。此外，如特开2005-177741号公报中所述，即使通过在适当条件下使具有包含伯 氨基的功能层的聚酰胺膜与可与伯氨基反应而生成重氮盐或其衍生物的试剂接触，也可获 得纳米过滤膜。为了获得包含伯氨基的功能层，在上述胺成分中使用间苯二胺、对苯二胺、 联苯胺、亚甲基双苯胺、4，4，- 二氨基二苯醚、联茴香胺、3，3，，4_三氨基二苯醚、3，3，，4， 4’ _四氨基二苯醚、3，3’ - 二羟基联苯胺、1，8_萘二胺、单甲基间苯二胺、单甲基对苯二胺、3，3’_单甲基氨基-4，4’-二氨基二苯醚、4力力’-(4-氨基苯甲酰)_对苯二胺_2，2’ -双 (4-氨基苯基苯并咪唑)、4，N，N’ -(4-氨基苯甲酰)-间苯二胺_2，2’ -双(4-氨基苯基苯 并咪唑)、2，2’_双(4-氨基苯基苯并巧悉唑)、2，2’_双(4-氨基苯基苯并噻唑)等具有芳 香环的伯二胺。作为本发明中使用的分离膜，特别地如果是葡萄糖除去率高、且葡萄糖除去率与 异丙醇除去率之差大的纳米过滤膜，则容易分离五碳糖和/或六碳糖的单糖与发酵抑制物 质，因此优选。因此，需要葡萄糖除去率为80%以上、且葡萄糖除去率与异丙醇除去率之差 为20%以上的纳米过滤膜。更优选葡萄糖除去率为90%以上，进一步优选葡萄糖除去率为 95%以上。此外，更优选葡萄糖除去率与异丙醇除去率之差为30%以上，进一步优选葡萄糖 除去率与异丙醇除去率之差为50%以上。在本发明中，需要葡萄糖除去率为80%以上、且葡萄糖除去率与异丙醇除去率之 差为20%以上的纳米过滤膜，可以在满足该条件的基础上，考虑被处理液水质和总成本来 选择适当的纳米过滤膜，以获得纤维素、半纤维素、五碳糖和/或六碳糖的单糖和/或寡糖 的回收率以及发酵抑制物质的除去率。例如，在发酵抑制物质的浓度低，而纤维素、半纤维 素、五碳糖和/或六碳糖的单糖和/或寡糖的浓度高的情况下，优选葡萄糖除去率优先于葡 萄糖除去率与异丙醇除去率之差，从而不仅可以抑制纤维素、半纤维素、五碳糖和/或六碳 糖的单糖和/或寡糖的流出，而且可以除去发酵抑制物质。在该情况下，优选纳米过滤膜的 葡萄糖除去率为95%以上，更优选葡萄糖除去率为98%以上，进一步优选葡萄糖除去率为 99%以上。另一方面，优选纳米过滤膜的葡萄糖除去率与异丙醇除去率之差为25%以上，更 优选葡萄糖除去率与异丙醇除去率之差为30%以上。此外，例如，在发酵抑制物质的浓度 高，而纤维素、半纤维素、五碳糖和/或六碳糖的单糖和/或寡糖的浓度低的情况下，优选葡 萄糖除去率与异丙醇除去率之差优先于葡萄糖除去率，从而可以在短时间内除去发酵抑制 物质。在该情况下，优选纳米过滤膜的葡萄糖除去率与异丙醇除去率之差为30%以上，更优 选葡萄糖除去率与异丙醇除去率之差为50%以上，进一步优选葡萄糖除去率与异丙醇除去 率之差为60%以上。另一方面，优选纳米过滤膜的葡萄糖除去率为90%以上，更优选葡萄 糖除去率为95%以上。葡萄糖除去率和/或异丙醇除去率如下评价使用25°C、pH值为6. 5的500ppm 葡萄糖水溶液和/或500ppm异丙醇水溶液，在0. 5MPa的操作压力下分别使其透过分离 膜，将透过水与供给水的葡萄糖和/或异丙醇浓度进行比较。即，由葡萄糖除去率(％) =100X (1-(透过水中的葡萄糖浓度/供给水中的葡萄糖浓度))，异丙醇除去率(％)= 100X (1_(透过水中的异丙醇浓度/供给水中的异丙醇浓度))来计算。对于显示上述范围的葡萄糖除去率和异丙醇除去率的纳米过滤膜，用正电子湮没 寿命测定法来测定它们的分离功能层的平均孔半径，结果为0. Snm 4. Onm0纳米过滤膜的 分离功能层是指在纳米过滤膜中担负实质的溶质分离的层，一般位于纳米过滤膜的最表层 或表层附近。正电子湮没寿命测定法是测定从正电子入射至样品到湮没的时间(几百皮秒 几十纳秒数量级)，由其湮没寿命来非破坏性地评价约0. 1 IOnm的孔隙的尺寸、数量密 度、以及尺寸分布的信息的方法。关于上述测定法，在例如“第4版实验化学讲座”第14卷， 第485页，日本化学会编，丸善株式会社(1992)中详细记载。
该方法根据正电子放射源的种类不同而大致分成二种。一种是正电子放射源采用 放射性同位素(22Na)的22Na法，适用于树脂、粉末、纤维、液体等的孔隙评价。另一种是正 电子放射源采用由电子直线加速器发出的正电子束的正电子束法，可以适用于在各种基材 上成膜的厚度为几百nm左右的薄膜的孔隙评价。特别是后者正电子束法，即使在以纳米过 滤膜作为测定样品的情况下，也可以仅仅通过使膜为干燥状态来测定该纳米过滤膜的功能 层，不需要从纳米过滤膜分离出分离功能层等特别的加工，因此作为纳米过滤膜的分离功 能层的测定法更为优选。在正电子束法中，通过入射的正电子束能量的不同来调节自样品表面向深度方向 的测定区域。虽然能量越高，包括在测定区域中的部分距离样品表面越深，但是该深度还取 决于样品的密度。在测定纳米过滤膜的分离功能层时，通常如果采用IkeV左右的能量入射 正电子束，则可测定距离样品表面为50 150nm左右的区域，如果是具有150 300nm左 右厚度的分离功能层，则可以特别选择性测定分离功能层内的中心部。正电子与电子通过相互的库仑力结合而生成作为中性的类氢原子的正电子素Ps。 根据正电子和电子的自旋是反平行还是平行，Ps存在仲正电子素P-Ps和正正电子素o-Ps， 其根据自旋统计以1 3的比例生成。各自的平均寿命p-Ps为125ps，0-Ps为140ps，但是 在凝聚状态的物质中，o-Ps与其它电子重合，这与o-Ps自我结合不同，发生被称为撞击湮 没的湮没的几率会增加，其结果是o-Ps的平均寿命缩短至几ns。绝缘材料中的o-Ps的湮 没是o-Ps与存在于物质中的孔隙壁上的电子重合而引起的，因此孔隙越小湮没速度越快。 即o-Ps的湮没寿命可以与绝缘材料中的孔隙直径相关。对于o-Ps由于上述撞击湮没产生的湮没寿命τ，可以通过非线性最小二乘程序 P0SITR0NFIT (例如在 P. Kierkegaard 等人的 Computer Physics Communication,第 3 卷， 第40页，North Holland Publishing Co. (1972)中详细记载)将由正电子湮没寿命测定 法测得的正电子湮没寿命曲线分成4部分进行分析，从其中的第4部分的分析结果来获得。本发明中的纳米过滤膜的分离功能层中的平均孔半径R是使用上述正电子湮没 寿命τ，由下式(1)求出的。式(1)显示在假定O-Ps存在于位于厚度为AR的电子层中 的半径为R的孔隙中的情况下的关系，Δ R根据经验求出为0. 166nm(在中西等人的” ^ 一 于；·才·水。丨J 一 寸^工父叉八一卜B 水。丨J彳一· 夕夕叉，第27卷，第1419 页，夕3 > · ” 1J 一&寸 > 文· ^ > 二一水。l· 一歹7 F (1989)中详细记载)。
. r R 1 / 2kR 、ηΖΓ" = 2 I 1 --+ — sin(- JJ(1)
R+厶R 2丌 R+厶R在表达分离膜的性能时，不仅使用上述除去率，还使用与除去率具有权衡关系的 透过性能。例如，除去率同等、透过性能高的分离膜可缩短分离操作所需的时间，因此优选。 在本发明中，在0. 5MPa的操作压力下使25°C、pH值为6. 5的500ppm葡萄糖水溶液透过时， 优选使用显示0. 5m3/m2天以上的透过性能的分离膜。如果是显示0. 7m3/m2天以上的透过性 能的分离膜，则由于可以以更短时间进行分离操作，因此更优选。为了控制水质，本发明中使用的分离膜可以根据需要选定、连接分离膜来使用。只 要在分离膜的选定、连接中，使用至少1个显示上述范围的葡萄糖除去率和异丙醇除去率 的分离膜，就可以有效地除去发酵抑制物质。例如，可以首先使用发酵抑制物质的除去率低、但透过性能高的分离膜进行粗处理，接着使用透过性能低、但发酵抑制物质的除去率高 的分离膜来进行提高水质的处理。即使在五碳糖和/或六碳糖的单糖和/或寡糖浓度和发 酵抑制物质浓度均较低的情况下，通过这样的分离膜的选定、连接，也可以同时进行浓缩和 发酵抑制物质的除去，因此优选使用。对于本发明中使用的分离膜的形状，只要可以对多糖类系生物量进行处理即可， 没有特别的限制，可以从平膜状、中空纤维膜状、褶形膜状、管形膜状等中选择使用。特别是 将平膜加工成信封状、并将该膜与网状物等各种部件一起卷成螺旋状而制成的所谓螺旋型 元件可以增大膜面积，因此特别优选使用。此外，分离膜只要配置在从产生发酵抑制物质的地点直至发酵抑制物质被转移到 使用酶的糖化、发酵工序等会受到它们产生的不良影响的工序的地点，能将发酵抑制物质 除去直至不对后续工序产生不良影响的范围即可。此外，为了控制水质，对于改变回收率、 使原水的一部分循环等向分离膜供给原水的方法也可以自由地设计，例如可以根据多糖类 系生物量的种类不同来改变供给方法。因此，上述使用分离膜进行的多糖类系生物量的处理由于设计的自由度大，因此 即使在以多种多糖类系生物量为原料的情况下，也可以除去发酵抑制物质直至不对后续工 序产生不良影响范围。此外，当使用显示上述范围的葡萄糖除去率和异丙醇除去率的分离膜，从包含五 碳糖和/或六碳糖的单糖和/或寡糖的溶液中除去发酵抑制物质时，五碳糖和/或六碳糖 的单糖和/或寡糖比发酵抑制物质更加被浓缩，并被回收到盐水侧。即，如果使用显示上述 范围的葡萄糖除去率和异丙醇除去率的分离膜，则有时可以在除去发酵抑制物质的同时， 进行五碳糖和/或六碳糖的单糖和/或寡糖的浓缩，因此特别适合用于五碳糖和/或六碳 糖的单糖和/或寡糖浓度低的溶液。其结果是，可以将需要五碳糖和/或六碳糖的单糖和/ 或寡糖的浓缩工序和发酵抑制物质的除去工序这2个工序的现有方法缩短成1个工序，或 者可以降低浓缩工序的负荷。以下，列举具体实施例来说明本发明，但本发明受这些实施例限制。实施例实施例和比较例中的测定如下进行。此外，实施例和比较例中使用的分离膜A G如下制作。在实施例1 8，比较例1、2中，为了评价是否能够从五碳糖和/或六碳糖的单糖 和/或寡糖中除去发酵抑制物质，配制以下模型水溶液，将其供给至各分离膜。即，使用葡 萄糖和蔗糖作为五碳糖和/或六碳糖的单糖和/或寡糖，并使用糠醛、5-羟甲基糠醛和香草 醛作为发酵抑制物质，将它们分别以500ppm溶解在水中，从而配制模型水溶液。在实施例9中，使用葡萄糖作为五碳糖和/或六碳糖的单糖和/或寡糖，使用糠 醛、5-羟甲基糠醛和香草醛作为发酵抑制物质，来研究发酵抑制物质浓度对大肠菌和酵母 的生长速度的影响。(异丙醇除去率)通过将在操作压力为0. 5Mpa下向分离膜供给调整成温度为25°C、pH值为6. 5的 500ppm异丙醇水溶液时的透过水与供给水的异丙醇浓度进行比较，从而进行评价。S卩，由异 丙醇除去率(％) = 100X (1-(透过水中的异丙醇浓度/供给水中的异丙醇浓度))来计算。此外，异丙醇浓度通过通常的气相色谱测定求出。(葡萄糖除去率)通过将在操作压力为0. 5Mpa下向分离膜供给调整成温度为25°C、pH值为6. 5的 500ppm葡萄糖水溶液时的透过水与供给水的葡萄糖浓度进行比较，从而进行评价。S卩，由葡 萄糖除去率(％) = 100X (1-(透过水中的葡萄糖浓度/供给水中的葡萄糖浓度))来计 算。此外，葡萄糖浓度采用折射率计(岛津制作所制RID-6A)来测定。(透过性能)测定在操作压力为0. 5Mpa下向分离膜供给调整成温度为25°C、pH值为6. 5的 500ppm葡萄糖水溶液时的单位时间(天)和单位面积(m2)的透过水量(m3)，从而计算透过 性能(m3/m2天)。(利用正电子束法的正电子湮没寿命测定法)为了不对分离膜的分离功能层进行特别加工而进行正电子湮没寿命测定，如下使 用正电子束法来测定即可。即，在减压下、在室温下使其干燥，将切割成边长1. 5cmXl. 5cm 的测定样品用具有正电子束发生装置的薄膜用正电子湮没寿命测定装置(该装置在例如
，夕工一〉3 > · 7 ^夕夕7 · r > F · ’ U卜1J 一，第58卷，第603页，“一办毛>
(2000)中详细描述)，在束流强度为IkeV、室温、真空下，使用光电倍增管通过二氟化钡制 闪烁计数器以总计数为500万进行测定，采用P0SITR0NFIT进行分析。由分析获得的第4 部分的平均寿命τ，可以分析出平均孔半径R、平均孔体积V、相对强度I、孔隙量VXI。(聚砜支撑膜的制作)本发明中使用的聚砜支撑膜通过如下方法来制造。即，将由单丝纤度为0. 5与1. 5 分特的聚酯纤维的混纤制成的通气度为0. 7cm3/cm2 ·秒、平均孔径为7 μ m以下、尺寸为长 30cm、宽20cm的湿式无纺布固定在玻璃板上，在其上流延以二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂的 聚砜浓度为15重量％的溶液(2. 5泊20°C )，使总厚度为200 μ m,立即浸渍在水中，从而获 得聚砜支撑膜。(分离膜A的制作)将聚砜支撑膜在包含2. 0重量％的间苯二胺和2. 0重量％的ε -己内酰胺的水溶 液中浸渍2分钟，然后在其上以160cm7m2的比例涂布在癸烷中溶解有0. 1重量％的1，3， 5-苯三甲酰氯的溶液，再除去过量的溶液，从而获得分离膜。将由此得到的分离膜用包含 0. 07重量％的亚硝酸钠和0. 1重量％的浓硫酸的水溶液在室温下处理2分钟，然后立即用 水洗涤，在室温下保存，从而获得分离膜A。(分离膜B的制作)在烧杯中加入20. Og乙醇和10. 8g甘油，在剧烈搅拌下加入20. Og四正丁氧基钛。 5分钟后，一边用玻璃棒搅拌所得的凝胶一边添加6. Og的28%氨水。当凝胶变成白浊溶液 状后，再用搅拌器搅拌2小时。将所得的白浊溶液用离心分离器(2，500rpm，3分钟)进行 离心分离。将沉降得到的白色固体再次制成乙醇的白浊溶液，用离心分离器(2，500rpm，3 分钟)进行离心分离，回收沉降得到的白色固体。将所得的白色固体在常温下进行真空干 燥，再在120°C下真空干燥3小时，由此获得粉末状的白色固体。配制所得的粉末状的白色固体的稀盐酸溶液(白色固体/水/IN盐酸= 1/5. 5/3. 5重量％ )，将该溶液涂布在聚砜支撑膜上，通过氮气吹扫除去表面的液滴，然后用90°C的热风干燥器干燥1小时，从而获得分离膜B。(分离膜C的制作)将聚砜支撑膜在包含2. 0重量％的间苯二胺和2. 0重量％的ε -己内酰胺的水溶 液中浸渍2分钟，然后在其上以160cm7m2的比例涂布在癸烷中溶解有0. 1重量％的1，3， 5-苯三甲酰氯的溶液，再除去过量的溶液，从而获得分离膜。将由此得到的分离膜用包含7 重量％的亚硝酸钠和0. 1重量％的浓硫酸的水溶液在室温下处理2分钟，然后立即用水洗 涤，在室温下保存，从而获得分离膜C。(分离膜D的制作)将聚砜支撑膜在包含2. 0重量％的间苯二胺和2. 0重量％的ε -己内酰胺的水溶 液中浸渍2分钟，然后在其上以160cm7m2的比例涂布在癸烷中溶解有0. 1重量％的1，3， 5-苯三甲酰氯的溶液，再除去过量的溶液，从而获得分离膜。将由此获得的分离膜用包含 0. 07重量％的亚硝酸钠和0. 1重量％的浓硫酸的水溶液在室温下处理60分钟，然后立即用 水洗涤，在室温下保存，从而获得分离膜D。(分离膜E的制作)将聚砜支撑膜在包含2. 0重量％的间苯二胺的水溶液中浸渍1分钟，然后在其上 以160cm7m2的比例涂布在癸烷中溶解有0. 1重量％的1，3，5_苯三甲酰氯的溶液，再除去 过量的溶液，在碳酸钠的0. 2重量％的水溶液中浸渍5分钟。将由此获得的分离膜在调整 成浓度为1.0重量％、pH值为6的过一硫酸钾水溶液中浸渍2分钟，然后立即用水洗涤，在 室温下保存，从而获得分离膜E。(分离膜F的制作)在聚砜支撑膜上涂布包含1.0重量％的哌嗪、0.2重量％的1，3-双(4_哌啶基) 丙烷、0. 5重量％的十二烷基硫酸钠、1. 0重量％的磷酸三钠的水溶液，在室温下风干2分 钟。接着，在其上以160cm7m2的比例涂布在癸烷中溶解有1. 0重量％的间苯二甲酰氯与1， 3，5_苯三甲酰氯的混合物(重量比为2 1)的溶液，然后用100°C的热风热处理5分钟， 然后立即用水洗涤，在室温下保存，从而获得分离膜F。(分离膜G的制作)在聚砜支撑膜上涂布包含1.0重量％的哌嗪、0.2重量％的1，3_双(4_哌啶基) 丙烷、2. 0重量％的十二烷基硫酸钠、1. 0重量％的磷酸三钠的水溶液，用80°C的热风干燥 30秒。接着，在其上以160cm7m2的比例涂布在癸烷中溶解有0. 5重量％的间苯二甲酰氯 与1，3，5_苯三甲酰氯的混合物(重量比为1 1)的溶液，然后用100°C的热风热处理5分 钟，然后立即用水洗涤，在室温下保存，从而获得分离膜G。<实施例1>使用UTC_60(東 > (株)制交联聚酰胺纳米过滤(NF)膜)作为分离膜，来评价异 丙醇除去率、葡萄糖除去率、透过性能。UTC-60的异丙醇除去率为35%，葡萄糖除去率为 95%，透过性能为1. lm3/m2天，葡萄糖除去率与异丙醇除去率之差为60%。此外，通过正电 子湮没寿命测定法测得的UTC-60的平均孔半径为2. 5nm 3. 5nm。在操作压力为0. 5Mpa下供给调整成温度为25°C、pH值为6. 5的模型水溶液，使用 折射率计(岛津制作所制RID-6A)和/或紫外可见吸光光度计(岛津制作所制UV VISIBLE SPECTROPHOTOMETER 2450)测定透过水和供给水的葡萄糖浓度、蔗糖浓度、糠醛浓度、5-羟甲基糠醛浓度和香草醛浓度，求出各自的除去率。结果归纳示于表1。由表1可知，由于 UTC-60的葡萄糖和蔗糖的除去率高，糠醛、5-羟甲基糠醛和香草醛的除去率低，因此显示 出能够从五碳糖和/或六碳糖的单糖和/或寡糖中除去发酵抑制物质。<实施例2>除了使用UTC-20 (東 > (株)制交联聚酰胺纳米过滤(NF)膜)作为分离膜以外， 进行与实施例1同样的操作。UTC-20的异丙醇除去率为30%，葡萄糖除去率为84%，透过 性能为0. SmVm2天，葡萄糖除去率与异丙醇除去率之差为54%。此外，通过正电子湮没寿 命测定法测得的UTC-20的平均孔半径为3. 5nm 4. Onm。此外，使用模型水溶液的评价结果示于表1。由表1可知，由于UTC-20的葡萄糖和 蔗糖的除去率高，糠醛、5-羟甲基糠醛和香草醛除去率低，因此显示出能够从五碳糖和/或 六碳糖的单糖和/或寡糖中除去发酵抑制物质。<实施例3>除了使用分离膜A作为分离膜以外，进行与实施例1同样的操作。分离膜A的异 丙醇除去率为70 %，葡萄糖除去率为99. 5 %，透过性能为1. 3m3/m2天，葡萄糖除去率与异丙 醇除去率之差为29. 5%。此外，通过正电子湮没寿命测定法测得的分离膜A的平均孔半径 为 0. 8nm 1. Onm0此外，使用模型水溶液的评价结果示于表1。由表1可知，分离膜A葡萄糖和蔗糖的 除去率非常高，因而显示出葡萄糖和蔗糖几乎不向透过侧流出。另一方面，由于糠醛、5-羟 甲基糠醛和香草醛除去率低于葡萄糖和蔗糖的除去率，因此显示出能够从五碳糖和/或六 碳糖的单糖和/或寡糖中除去发酵抑制物质。<实施例4>除了使用分离膜C作为分离膜以外，进行与实施例1同样的操作。分离膜C的异 丙醇除去率为62%，葡萄糖除去率为99%，透过性能为1.6m3/m2天，葡萄糖除去率与异丙 醇除去率之差为37%。此外，通过正电子湮没寿命测定法测得的分离膜A的平均孔半径为 1. Onm 1. 5nm。此外，使用模型水溶液的评价结果示于表1。由表1可知，分离膜A葡萄糖和蔗糖的 除去率非常高，因而显示出葡萄糖和蔗糖几乎不向透过侧流出。另一方面，由于糠醛、5-羟 甲基糠醛和香草醛除去率低于葡萄糖和蔗糖的除去率，因此显示出能够从五碳糖和/或六 碳糖的单糖和/或寡糖中除去发酵抑制物质。〈实施例5>除了使用分离膜D作为分离膜以外，进行与实施例1同样的操作。分离膜D的异 丙醇除去率为60 %，葡萄糖除去率为98. 5 %，透过性能为1. 7m3/m2天，葡萄糖除去率与异丙 醇除去率之差为38. 5%。此外，通过正电子湮没寿命测定法测得的分离膜A的平均孔半径 为 1. Onm 1. 7nm。此外，使用模型水溶液的评价结果示于表1。由表1可知，分离膜A葡萄糖和蔗糖的 除去率非常高，因而显示出葡萄糖和蔗糖向透过侧流出被抑制。另一方面，由于糠醛、5-羟 甲基糠醛和香草醛除去率低于葡萄糖和蔗糖的除去率，因此显示出能够从五碳糖和/或六 碳糖的单糖和/或寡糖中除去发酵抑制物质。〈实施例6>
除了使用分离膜E作为分离膜以外，进行与实施例1同样的操作。分离膜E的异 丙醇除去率为75%，葡萄糖除去率为98%，透过性能为0. 9m3/m2天，葡萄糖除去率与异丙 醇除去率之差为23%。此外，通过正电子湮没寿命测定法测得的分离膜A的平均孔半径为 0. 8nm 1. 5nm。此外，使用模型水溶液的评价结果示于表1。由表1可知，分离膜A葡萄糖和蔗糖的 除去率非常高，因而显示出葡萄糖和蔗糖向透过侧流出被抑制。另一方面，由于糠醛、5-羟 甲基糠醛和香草醛除去率低于葡萄糖和蔗糖的除去率，因此显示出能够从五碳糖和/或六 碳糖的单糖和/或寡糖中除去发酵抑制物质。〈实施例7>除了使用分离膜F作为分离膜以外，进行与实施例1同样的操作。分离膜F的异 丙醇除去率为32%，葡萄糖除去率为90%，透过性能为1.5m3/m2天，葡萄糖除去率与异丙 醇除去率之差为58%。此外，通过正电子湮没寿命测定法测得的分离膜A的平均孔半径为 2. 5nm 3. 5nm。此外，使用模型水溶液的评价结果示于表1。由表1可知，由于分离膜A的葡萄糖 和蔗糖的除去率高，糠醛、5-羟甲基糠醛和香草醛除去率低，因此显示出能够从五碳糖和/ 或六碳糖的单糖和/或寡糖中除去发酵抑制物质。〈实施例8>除了使用分离膜G作为分离膜以外，进行与实施例1同样的操作。分离膜G的异 丙醇除去率为36%，葡萄糖除去率为95%，透过性能为1.3m3/m2天，葡萄糖除去率与异丙 醇除去率之差为59%。此外，通过正电子湮没寿命测定法测得的分离膜A的平均孔半径为 2. 5nm 3. 5nm。此外，使用模型水溶液的评价结果示于表1。由表1可知，由于分离膜A的葡萄糖 和蔗糖的除去率高，糠醛、5-羟甲基糠醛和香草醛除去率低，因此显示出能够从五碳糖和/ 或六碳糖的单糖和/或寡糖中除去发酵抑制物质。〈比较例1>除了使用UTC-70U(東 > (株)制交联聚酰胺反渗透(RO)膜)作为分离膜以外， 进行与实施例1同样的操作。UTC-70U的异丙醇除去率为96.2%，葡萄糖除去率为99.9%， 透过性能为0. 7m3/m2天，葡萄糖除去率与异丙醇除去率之差仅为3. 7%。此外，通过正电子 湮没寿命测定法测得的UTC-70U的平均孔半径为0. 25nm 0. 35nm。此外，使用模型水溶液的评价结果示于表1。由表1可知，由于UTC-70U的葡萄糖 和蔗糖的除去率高，糠醛、5-羟甲基糠醛和香草醛除去率也高，因此难以从五碳糖和/或六 碳糖的单糖和/或寡糖中除去发酵抑制物质。〈比较例2>除了使用分离膜B作为分离膜以外，进行与实施例1同样的操作。分离膜B的异 丙醇除去率为1%，葡萄糖除去率为29%，透过性能为2. 0m3/m2天，葡萄糖除去率与异丙醇 除去率之差为28%。此外，或许由于分离膜B的细孔径过大，因此不能通过正电子湮没寿命 测定法测定平均孔半径。此外，使用模型水溶液的评价结果示于表1。由表1可知，由于分离膜B的葡萄糖 和蔗糖的除去率低，因此显示出五碳糖和/或六碳糖的单糖和/或寡糖流出。
〈实施例9>购入包含实施例1中所使用的UTC-60作为分离膜的螺旋型元件SU_620(東> (株)制，膜面积为28m2)，采用该螺旋型元件SU-620以60%回收率对含有1. 0重量％的葡 萄糖、IOOOppm糠醛、IOOOppm 5-羟甲基糠醛、IOOOppm香草醛的溶液(I)IOOL进行处理，结 果获得含有2. 4重量％的葡萄糖、1150ppm糠醛、1200ppm 5-羟甲基糠醛、1150ppm香草醛 的溶液(2)40L。向溶液(2)中加水将葡萄糖浓度调整成1.0重量％，从而获得含有480ppm 糠醛、500ppm5-羟甲基糠醛、480ppm香草醛的溶液(3)。再次使用SU-620以60%回收率对溶液(3)进行处理，结果获得含有2. 4重量％葡 萄糖、550ppm糠醛、600ppm 5-羟甲基糠醛、550ppm香草醛的溶液(4)。向溶液(4)中加水将 葡萄糖浓度调整成1. 0重量％，从而获得含有230ppm糠醛、250ppm 5-羟甲基糠醛、230ppm 香草醛的溶液(5)。再使用SU-620以60%回收率对溶液(5)进行处理，结果获得含有2. 4重量％葡萄 糖、290ppm糠醛、310ppm 5-羟甲基糠醛、290ppm香草醛的溶液(6)。向溶液(6)中加水将 葡萄糖浓度调整成1. 0重量％，从而获得含有120ppm糠醛、130ppm 5-羟甲基糠醛、120ppm 香草醛的溶液(7)。配制仅包含1. 0重量％葡萄糖而不包含糠醛、5-羟甲基糠醛和香草醛的溶液(0)。此外，将各溶液的葡萄糖浓度调整成1.0重量％是为了在同等的葡萄糖浓度下评 价下述的大肠菌和酵母的生长速度。另外，葡萄糖、糠醛、5-羟甲基糠醛、香草醛浓度的测定利用高速液相色谱。即，采 用液相色谱送液单元(岛津制作所制LC-10AD)，使用市售的反相柱(0DS柱)和糖分离柱 (CAPCELL PAK NH2SG)进行分离，使用折射率计(岛津制作所制RID-6A)和/或紫外可见吸 光光度计(岛津制作所制SPD-10A)作为检测器来测定各自的浓度。使用溶液(0)、(1)、(3)和(7)作为底物来评价大肠菌和酵母的生长速度，从而研 究糠醛、5-羟甲基糠醛和香草醛浓度对发酵的影响。大肠菌和酵母的生长速度通过以下方法进行评价。供试菌使用大肠菌(大肠杆菌W3110株)和酵母(酿酒酵母NBRC2260)。大肠菌 使用LB培养基(1 %胰蛋白胨、0. 5 %酵母提取物、1 %氯化钠)，酵母使用YPD培养基(2 %胰 蛋白胨、酵母提取物、2%葡萄糖)，在30°C下震荡培养24小时(前培养)。作为评价培 养基，向溶液(0)、(1)、(3)和(7)中添加玉米浆，使最终浓度为5%，从而制造调整成pH值 为7的评价培养基(0)、(1)、(3)和(7)。向50mL这些评价培养基((0)、(1)、(3)和(7)) 中添加3mL前培养后的培养液，在30°C下震荡培养24小时。在培养24小时后，大肠菌和酵 母的生长量通过测定600nm的吸光度(0D600值)来计算。将设评价培养基(0)的24小时 后的大肠菌或者酵母的0D600值为100时的评价培养基(1)、(3)、(7)的各自生长速度归纳 于表2。特别是，包含120 130ppm的糠醛、5-羟甲基糠醛和香草醛浓度的评价培养基 (7)与不包含糠醛、5-羟甲基糠醛和香草醛的评价培养基(0)显示基本上同等的大肠菌和 酵母生长速度，明显观察到发酵抑制物质除去的效果。
权利要求
一种来源于多糖类系生物量的化合物的制造方法，是具备下述工序中的至少1个工序的由多糖类系生物量制造化合物的方法由将多糖类系生物量进行水解处理而获得的产物来制造包含单糖和/或寡糖的糖液的糖化工序、以及对包含来源于多糖类系生物量的单糖和/或寡糖的糖液进行发酵处理的发酵工序，该方法的特征在于，在糖化工序的前阶段和/或发酵工序的前阶段进行用分离膜除去发酵抑制物质的处理，所述分离膜在0.5MPa的操作压力下分别使25℃、pH值为6.5的500ppm葡萄糖水溶液和25℃、pH值为6.5的500ppm异丙醇水溶液透过时，葡萄糖除去率和异丙醇除去率同时满足下述式(I)和(II)，葡萄糖除去率≥80％ (I)葡萄糖除去率 异丙醇除去率≥20％(II)。
2.根据权利要求1所述的来源于多糖类系生物量的化合物的制造方法，通过用所述分 离膜除去发酵抑制物质的处理，在除去发酵抑制物质的同时，使纤维素、半纤维素、单糖和/ 或寡糖中的任一种浓缩。
3.根据权利要求1所述的来源于多糖类系生物量的化合物的制造方法，在用所述分离 膜除去发酵抑制物质的处理之后、且在发酵工序之前，使用反渗透膜对化合物进行浓缩处 理。
4.根据权利要求1所述的来源于多糖类系生物量的化合物的制造方法，通过分离膜进 行除去处理，直至将要进行发酵工序时的糖液中的发酵抑制物质含量为500ppm以下。
5.根据权利要求1所述的来源于多糖类系生物量的化合物的制造方法，分离膜具有通 过正电子湮没寿命测定法测得的平均孔半径为0. Snm 4. Onm的孔。
6.根据权利要求5所述的来源于多糖类系生物量的化合物的制造方法，该平均孔半径 为 2. 5nm 4. Onm0
全文摘要
在以多糖类系生物量为原料来制造五碳糖和/或六碳糖的单糖和/或寡糖的工序、将所得的该单糖和/或寡糖通过发酵转化成化学品的工序中的至少1个工序中，有效地除去作为障碍物的发酵抑制物质。在以多糖类系生物量为原料来制造五碳糖和/或六碳糖的单糖和/或寡糖的工序、将所得的该单糖和/或寡糖通过发酵转化成化学品的工序中的至少1个工序中，在糖化工序的前阶段和/或发酵工序的前阶段进行用分离膜除去发酵抑制物质的处理。
文档编号C12P19/02GK101960016SQ20098010768
公开日2011年1月26日 申请日期2009年2月27日 优先权日2008年3月5日
发明者峰岸进一, 栗原宏征, 花川正行 申请人:东丽株式会社