糖液的制造方法_3

文档序号:9713190阅读:来源:国知局
是本领域技术人员周知的。 [0058]在使用超滤膜进行的源自丝状菌的纤维素酶与糖成分的分离中,其截留分子量只 要能够使作为糖液主成分的单糖的葡萄糖(分子量180)、木糖(分子量150)透过且能够截留 源自丝状菌的纤维素酶就不特别限定,但是优选截留分子量为500~100,000,从保证源自 丝状菌的纤维素酶成分的收率、且将对酶反应显示抑制作用的夹杂物质与源自丝状菌的纤 维素酶成分分离的观点出发,更优选为截留分子量5,000~50,000的范围,进一步优选为截 留分子量1〇,〇〇〇~30,000的范围。
[0059] 作为超滤膜的材料,可以使用聚醚砜(PES)、聚砜(PS)、聚丙烯腈(PAN)、聚1,1_二 氟乙烯(PVDF)、再生纤维素、纤维素、纤维素酯、磺化聚砜、磺化聚醚砜、聚烯烃、聚乙烯醇、 聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯等,但是由于再生纤维素、纤维素、纤维素酯受到源自丝状 菌的纤维素酶的分解,因此优选使用以PES、PVDF等合成高分子作为材料的超滤膜。
[0060] 作为超滤膜的过滤方式,有死端过滤、错流过滤,但从抑制膜污染的观点出发,优 选错流过滤。此外,作为使用的超滤膜的膜形态,可以使用平膜型、螺旋型、管状型、中空丝 型等适宜的形态。具体而言,可举出DESAL社的G-5型、G-IO型、G-20型、G-50型、PW型、HWSUF 型,KOCH 社的 HFM-180、HFM-183、HFM-251、HFM-300、HFK-131、HFK-328、MPT-U20、MPS-U20P、 MPS-U20S,Synder 社的 SPEI、SPE3、SPE5、SPE10、SPE30、SPV5、SPV50、S0W30,旭化成株式会社 制的^彳夕口一f (注册商标)UF系列的相当于截留分子量3,000~10,000的膜,日东电工 株式会社制的NTR7410、NTR7450等。
[0061] 作为利用超滤膜的过滤的非透过液而被回收的源自丝状菌的纤维素酶,可以在工 序(2)的水解工序中进行再利用。在本发明中,通过对回收纤维素酶进行再利用,从而源自 丝状菌的纤维素酶的使用量减少,从而能够削减糖液制造成本。另外,在使用回收纤维素酶 进行含纤维素生物质的水解的情况下,可以向回收纤维素酶中新添加未使用的源自丝状菌 的纤维素酶。如果新添加的源自丝状菌的纤维素酶的量增加,则在成本方面变得不利,因 此,为了获得充分的糖收量,优选添加必要的最低限度的未使用纤维素酶。
[0062] 作为利用超滤膜的过滤的透过液而被回收的糖液是以作为单糖的葡萄糖和木糖 为主成分的糖液,可以直接作为后述发酵工序中的发酵原料使用,但是为了提高发酵工序 的效率,也可以进行进一步提高糖浓度的浓缩处理。作为糖液的浓缩处理,可以示例出蒸发 浓缩、减压浓缩、膜浓缩等,但是通过能量使用量少且能够分离糖液中所包含的发酵抑制物 质的W02010/067785号中记载的、通过纳滤膜和/或反渗透膜进行过滤的方法,能够获得糖 成分浓缩了的浓缩糖液。
[0063] 通过培养具有将由本发明获得的糖液作为发酵原料来生产化学品的能力的微生 物,能够制造各种化学品。这里所谓的作为发酵原料而使微生物生长繁育,意思是将糖液中 所包含的糖成分或氨源作为微生物的营养素进行利用,从而进行微生物的增殖、生长繁育 维持。这样的化学品是以糖液中的糖成分作为碳源,在其代谢过程中在生物体内外作为化 学品而蓄积产生的。作为化学品的具体例,可举出乙醇、1,3_丙二醇、1,4_丁二醇、甘油等 醇,乙酸、乳酸、丙酮酸、琥珀酸、苹果酸、衣康酸、柠檬酸等有机酸,肌苷、鸟苷等核苷,肌苷 酸、鸟苷酸等核苷酸,尸胺等胺化合物。进而,本发明的源自纤维素的糖液还能够应用于酶、 抗生素、重组蛋白质等的生产中。 实施例
[0064]以下,通过实施例更具体地说明本发明。但是,本发明不受这些实施例限定。
[0065](参考例1)蛋白质浓度的测定
[0066] 蛋白质浓度的测定使用市售的蛋白质浓度测定试剂(Quick Start Bradford Protein Assay,Bi〇-Rad制)。在回到室温的蛋白质浓度测定试剂250yL中添加5yL稀释的纤 维素酶溶液,在室温下静置5分钟之后,用酶标仪(POWERSCAN HT、大日本住友制药株式会社 制)测定其在595nm的吸光度。将牛血清白蛋白水溶液作为标准液,参照标准曲线算出纤维 素酶溶液的蛋白质浓度。
[0067](参考例2)糖浓度的测定
[0068] 糖液中所包含的葡萄糖和木糖浓度在下述所示的HPLC条件下,通过与标准品的比 较进行定量。
[0069] 柱:Luna 順2( Phenomenex社制)
[0070]流动相=Milli-Q:乙腈= 25:75(流速0.6mL/分钟)
[0071]检测方法:RI (差示折射率)
[0072] 温度:30。(3。
[0073] (参考例3)源自丝状菌的纤维素酶的活性测定方法
[0074]纤维素酶活性,即作为与纤维素的分解相关的酶群的活性,通过以下所示的方法 测定评价(1)4-硝基苯基-β-D-吡喃乳糖苷(pNP-Lac)和(2)4-硝基苯基-β-D-吡喃葡萄糖苷 (pNP-Glc)的分解活性;作为与作为半纤维素主成分的木聚糖的分解相关的酶群的活性,通 过以下所示的方法测定评价⑶4-硝基苯基-β-D-吡喃木糖苷(pNP-Xyl)的分解活性。另外, 将上述(1)~(3)的底物合并称为pNP-糖。
[0075]向分别以l.lmM的浓度包含各底物的55mM乙酸缓冲液(pH5.0)0.9mL中添加酶液 O.lmL,在30°C下使其反应(底物的终浓度ImM,缓冲液的终浓度50mM)。在底物为pNP-Lac的 情况下,反应时间为60分钟;在底物为pNP-Glc的情况下,反应时间为10分钟;在底物为pNP-Xyl的情况下,反应时间为30分钟,在按照各自的时间正确地使其反应之后,添加0.1 mL的2M 碳酸钠水溶液使反应停止,测定在405nm的吸光度(ODtest)。作为空白,对于向底物溶液中 依次添加2M碳酸钠水溶液、酶液而得的样品同样地测定在405nm的吸光度(ODblank)。将在 上述反应体系中1分钟生成lymol的4-硝基苯酚的酶量定义为1U,根据下述式算出活性值 (U/mL)。另外,上述反应体系中的4-硝基苯酸的毫摩尔分子吸光系数是17.2L/mmol/cm。
[0076] pNP-Lac分解活性(U/mL) = { (ODtest-ODblank) X 1 · I (mL) X 酶稀释倍率}/{17 · 2 X60(分钟)XO.l(mL)}
[0077] pNP-Glc分解活性(U/mL) = { (ODtest-ODblank) X 1 · I (mL) X 酶稀释倍率}/{17 · 2 ><1〇(分钟)><〇.1(11^)}
[0078] pNP-Xyl分解活性(U/mL) = {(ODtest-ODblank) X 1 · I (mL) X 酶稀释倍率}/{17 · 2 X60(分钟)X0.1(mL)}。
[0079] (比较例1)仅使用第1含纤维素生物质的情况
[0080] (工序1:第1含纤维素生物质的前处理)
[0081] (前处理1)第1含纤维素生物质的氨处理
[0082] 将第1含纤维素生物质(玉米穗轴或稻秸)投进小型反应器(耐压硝子工业制、TVS-N230ml)中,用液氮进行冷却。向该反应器中充入氨气,使试样完全浸渍在液氨中。关闭反应 器的盖,在室温下放置15分钟左右。接着,在150°C的油浴中处理1小时。处理后,将反应器从 油浴中取出,在通风橱中直接泄掉氨气,然后再用真空栗将反应器内部抽真空到IOPa并使 其干燥。将玉米穗轴的前处理物作为前处理物1、将稻秸的前处理物作为前处理物2用于以 下的实施例。
[0083](前处理2)第1含纤维素生物质的水热处理
[0084]将第1含纤维素生物质(玉米穗轴)浸渍在水中,一边搅拌一边在180°C下进行20分 钟高压釜处理(日东高压株式会社制)。此时的压力是lOMPa。处理后,通过离心分离(3, 000G)而固液分离为溶液成分和固体物,将该固体物作为前处理物3用于以下的实施例。 [0085](前处理3)第1含纤维素生物质的稀硫酸处理
[0086]使第1含纤维素生物质(玉米秸杆、麦秸或蔗渣)混悬在硫酸2%水溶液中,调制固 体成分浓度30%的浆液。在150°C下对该浆液进行30分钟高压釜处理(日东高压株式会社 制)。处理后,通过离心分离(3,OOOg)而固液分离为溶液成分和固体物,将通过玉米秸杆的 前处理获得的固体物作为前处理物4、将通过麦秸的前处理获得的固体物作为前处理物5、 将通过蔗渣的前处理获得的固体物作为前处理物6用于以下的实施例。
[0087](工序2:利用源自丝状
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