糖液的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及由纤维素制造糖液的方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，使用纤维素酶的生物质的水解方法由于能量使用量以及环境负荷少且糖 收量多，所以被广泛研究。然而，使用纤维素酶的糖液的制造方法的缺点是由于纤维素酶的 价格高，因而糖液制造成本增大。为了解决这样的技术课题，提出了将水解中使用的纤维素 酶回收再利用的方法，但是由于纤维素酶强烈地吸附于水解含纤维素生物质时产生的水解 残渣中，所以酶的再利用性低成为问题。
[0003] 作为使吸附于水解残渣的纤维素酶脱附，提高纤维素酶的回收率的方法，公开了 用pH值8左右的氢氧化钠水溶液洗涤水解残渣的方法(非专利文献1)、使水解残渣与非离子 性表面活性剂接触的方法(专利文献1)等。另一方面，作为减少纤维素酶对水解残渣的吸附 的方法，已知在含纤维素生物质的水解时，添加水溶性盐类而将电导率调节为5~25mS/cm 的方法(专利文献2 )、添加相对于含纤维素生物质的固体物重量为1~10重量％的碳酸钙粒 子的方法(专利文献3)等。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1:日本特开昭63-87994号公报
[0007] 专利文献2:日本特许第4947223号公报
[0008] 专利文献3:日本特开2012-100617号公报
[0009] 非专利文献
[0010] 非专利文献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
【发明内容】
[0011] 如上所述，虽然进行了各种通过回收在含纤维素生物质的水解中使用的纤维素 酶、进行再利用，从而削减纤维素酶的使用量的尝试，但是由于纤维素酶强烈吸附于水解残 渣，因而其回收率低，并没有解决问题。
[0012] 因此，本发明的目的在于，提供提高以往的方法中纤维素酶使用量的削减效果的 糖液的制造方法。
[0013] 本发明者们这次进行了深入研究，结果发现，在利用源自丝状菌的纤维素酶水解 第1含纤维素生物质的前处理物时，添加相对于所述前处理物的固体成分重量为1~50%范 围的量的第2含纤维素生物质或其前处理物，结果能够显著高效地回收源自丝状菌的纤维 素酶的酶成分，从而完成了本发明。
[0014] 即，本发明包含以下[1]~[8]的构成。
[0015] [1]-种糖液的制造方法，包括以下的工序(1)~(3)，
[0016] 工序(1):准备第1含纤维素生物质的前处理物，
[0017]工序(2):添加第2含纤维素生物质或其前处理物，通过源自丝状菌的纤维素酶进 行水解，所述第2含纤维素生物质或其前处理物的量相对于工序（1)的第1含纤维素生物质 的前处理物的固体成分重量为1~50%的范围，
[0018] 工序(3):将工序(2)的水解物固液分离为溶液成分和水解残渣，使溶液成分通过 超滤膜进行过滤，作为非透过液回收源自丝状菌的纤维素酶，作为透过液回收糖液。
[0019] [2]根据[1]所述的糖液的制造方法，工序(2)的第2含纤维素生物质的前处理物是 将第2含纤维素生物质进行水热处理和/或酸处理而得的前处理物。
[0020] [3]根据[1]或[2]所述的糖液的制造方法，工序(2)的第2含纤维素生物质是谷物 外皮。
[0021] [4]根据[1]~[3]中任一项所述的糖液的制造方法，工序(2)的第2含纤维素生物 质是选自玉米外皮、大豆外皮和小麦外皮中的1种以上的生物质。
[0022] [5]根据[1]~[4]中任一项所述的糖液的制造方法，工序（1)的第1含纤维素生物 质是草本系生物质或木质系生物质。
[0023] [6]根据[1]~[5]中任一项所述的糖液的制造方法，工序（1)的第1含纤维素生物 质是选自玉米秸杆、玉米穗轴、稻秸、麦秸和蔗渣中的1种以上的生物质。
[0024] [7]根据[1]~[6]中任一项所述的糖液的制造方法，工序（1)的第1含纤维素生物 质的前处理物是通过选自酸处理、碱处理、水热处理、亚临界水处理、微粉碎处理和蒸煮处 理中的1种以上的方法进行前处理而得的。
[0025] [8]-种化学品的制造方法，包括以下工序:通过[1]~[7]中任一项所述的糖液的 制造方法制造糖液的工序，以及将以上工序中得到的糖液作为发酵原料来培养微生物的工 序。
[0026] 根据本发明，能够抑制源自丝状菌的纤维素酶对含纤维素生物质的水解残渣的吸 附，特别是能够高效地回收和/或再利用在水解反应中发挥重要作用的纤维二糖水解酶、内 切葡聚糖酶、葡糖苷酶、木聚糖酶、木糖苷酶等酶群。其结果是，与以往技术相比，能够 削减纤维素酶的使用量，将糖液制造成本控制在低水平。
【附图说明】
[0027] 图1是表示实施本发明的糖液的制造方法的一个方式的概略图。
[0028]发明的具体说明
[0029]以下，按照工序一一对本发明进行说明。
[0030] 工序(1):准备第1含纤维素生物质的前处理物的工序
[0031] 本发明的第1含纤维素生物质是指包含纤维素成分的生物资源。对第1含纤维素生 物质无特别限制，作为具体例子，可举出蔗渣、柳枝稷、象草、蔗茅、玉米秸杆、玉米穗轴、甜 菜浆、稻秸、麦秸等草本系生物质，树木、废建材等木质系生物质，或者藻类、海草等源自水 生环境的生物质，作为优选的具体例子，可举出草本系生物质或木质系生物质，作为更优选 的具体例子，可举出草本系生物质，作为进一步优选的具体例子，可举出选自玉米秸杆、玉 米穗轴、稻秸、麦秸和蔗渣中的1种或2种以上。
[0032]由于在含纤维素生物质中，除了纤维素和半纤维素（以下，作为纤维素与半纤维素 的总称称为"纤维素"。）以外，还含有作为芳香族高分子的木质素等，因此，通过进行前处理 能够提高利用纤维素酶的水解效率。作为前处理的方法，可举出利用硫酸、乙酸等的酸处 理、利用苛性钠、氨等的碱处理、水热处理、亚临界水处理、微粉碎处理、蒸煮处理，但是在本 发明中有效的是氨处理、水热处理、乙酸处理或稀硫酸处理，优选这些前处理方法。在本发 明中，将进行了前处理的生物质称为生物质前处理物。根据本发明的一个方式，优选在工序 (1)的准备中对第1含纤维素生物质进行前处理。然而，本发明工序（1)的准备中，可以预先 购入进行了如上所述的前处理的生物质前处理物来使用，本发明中也包含这样的方式。 [0033]在含纤维素生物质的前处理物中，除了源自含纤维素生物质的固体物以外，还包 含含有木糖的溶液成分，该木糖是含纤维素生物质中所包含的半纤维素的一部分水解而生 成的。本发明中的前处理物，是指包含固体物与溶液成分两者的状态、或者通过固液分离 和/或固体物的洗涤除去包含木糖的溶液成分的状态两者。
[0034]工序(2):添加第2含纤维素生物质或其前处理物，通过源自丝状菌的纤维素酶进 行水解的工序，所述第2含纤维素生物质或其前处理物的量相对于工序（1)的第1含纤维素 生物质的前处理物的固体成分重量为1~50%的范围
[0035] 本发明的特征在于，在水解第1含纤维素生物质前处理物时，添加第2含纤维素生 物质或其前处理物。第2含纤维素生物质是指与第1含纤维素生物质同样地包含纤维素成分 的生物资源，但是其特征在于，与第1含纤维素生物质植物种类或植物部位不同。
[0036] 作为第2含纤维素生物质的优选的具体例子，可举出谷物外皮。谷物是指包含禾本 科作物、豆科作物或者其他植物的种子果实在内的以淀粉质为主体的种子果实，具体而言， 可以示例出玉米、稻、麦、大豆、荞麦、苋属植物、昆诺阿藜(quinoa)等。这些谷物都是相当于 种子果实的部分，而谷物外皮是指种子果实最外侧的表皮部分。例如，对于玉米、小麦、大 豆、稻，在食品加工的过程中，有时除去谷物外皮的部分。玉米在淀粉制造中、小麦在小麦粉 制造中、大豆在大豆油制造中、稻来在作为食用部分的精米的制造过程中等会除去谷物外 皮的部分。由于这样的谷物外皮包含纤维素，因而可以说是在前述谷物加工过程中产生的 含纤维素生物质。作为本发明的第2含纤维素生物质最优选的是玉米外皮、大豆外皮、小麦 外皮。
[0037] 虽然第2含纤维素生物质直接使用也能发挥充分的效果，但是优选进行了水热处 理和/或酸处理的前处理物。通过对第2含纤维素生物质进行前处理，能够在提高利用源自 丝状菌的纤维素酶分解第2含纤维素生物质的分解效率的同时，增大工序(3)中源自丝状菌 的纤维素酶的回收量。
[0038