含有木聚糖的组合物的制造方法及含有葡聚糖的组合物的制造方法_5

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干燥质量)而使处理液整体达到水940质 量份、氨氧化钢15质量份的方式加入氨氧化钢及离子交换水,利用高压蓋(TOMY SEIKO CO.,LTD.、LSX-700),用约40分钟从室溫(25°C)升溫至120°C后,在120°C保持2小时后(在实 施例的表中,将该时间表示为保持时间。),自然冷却约1小时,在溫度低于70°C的时刻回收 碱一次处理混合物(加热处理溫度维持在70°C W上且180°C W下的范围内的时间为3.5小 时)。此时的H-因子为20。对碱1次处理混合物,进行过滤?离子交换水清洗,得到碱一次处 理薦渣的固体部及滤液。
[0334] (碱两段处理-第2阶段(工序(2)))
[0335] 相对于上述工序中得到的碱一次处理薦渣的固体部100质量份(干燥质量),加入 12质量%氨氧化钢水溶液900质量份,在25°C揽拌1小时。处理后,利用过滤?离子交换水清 洗而得到碱二次处理薦渣的固体部及滤液。
[0336] (组成分析)
[0337] 对利用透析膜从碱两段处理的第1阶段(工序(1))的滤液除去碱后的液体进行冷 冻干燥,由所得的来自生物质原料的固体成分的质量(X)与上述(1)的式(1-2)的固体成分 中的木聚糖含量(质量%)之积,求出第1阶段的木聚糖的含量(g)。
[0338] 另外,对利用透析膜从碱两段处理的第2阶段(工序(2))的滤液除去碱后的液体进 行冷冻干燥,由所得的来自生物质原料的固体成分的质量(Y)与上述(1)的式(1-2)的固体 成分中的木聚糖含量(质量%)之积,求得第2阶段的木聚糖含量(g)。
[0339] 另外,根据下述式(A),求出第1阶段与第2阶段的木聚糖含量(g)的总和(工序(3-1))在原料薦渣的木聚糖含量(g)中所占的比例作为木聚糖回收率(质量%)。
[0340] 另外,根据下述式(B),求出第2阶段中所得的木聚糖含量(g)(工序(3-2))在原料 薦渣的木聚糖含量(g)中所占的比例作为木聚糖回收率(质量% )。
[0%1]另外,工序(3-1)中的木聚糖含量(质量%)根据下述式(C)来求得。
[0342] 予W说明,工序(3-2)中的木聚糖含量(质量%)根据上述(1)的式(1-2)来求得。
[0343] 另外,对利用透析膜从碱两段处理的第1阶段(工序(1))的滤液除去碱后的液体进 行冷冻干燥,由所得的来自生物质原料的固体成分的质量(X)与上述(1)的式(1-3)的固体 成分中的葡聚糖含量(% )之积,求出第1阶段的葡聚糖的含量(g)。
[0344] 另外,对利用透析膜从碱两段处理的第2阶段(工序(2))的滤液除去碱后的液体进 行冷冻干燥,由所得的来自生物质原料的固体成分的质量(Y)与上述(I)的式(1-3)的固体 成分中的葡聚糖含量(% )之积,求出第2阶段的葡聚糖含量(g)。
[0345] 另外,工序(3-1)中的葡聚糖含量(质量%)根据下述式(D)来求得。
[0346] 予W说明,工序(3-2)中的葡聚糖含量(质量%)根据上述(1)的式(1-3)来求得。
[0347] 工序(3-1)中的木聚糖回收率(质量% )=(第1阶段与第2阶段的木聚糖总含量 (g)/原料生物质中的木聚糖含量(g)) XlOO* ?? (A)
[0348] 工序(3-2)中的木聚糖回收率(质量% )=第2阶段的木聚糖含量(g)/原料生物质 中的木聚糖含量(g)) XlOO. . .(B)
[0349] 工序(3-1)中的木聚糖含量(质量% ) = ((第1段的木聚糖含量(g)+第2段的木聚糖 含量(g))/(X(g)巧(g)))X100 - ? -(C)
[0350] 工序(3-1)中的葡聚糖含量(质量% )=(第1段的葡聚糖含量(g)+第2段的葡聚糖 含量(g))/(X(g)巧(g)))X100 - ? -(D)
[0351] 实施例1-2~10(第1阶段(工序(1))处理条件)
[0352] 除了将碱两段处理的第1阶段(工序(1))的处理条件变更为表1所示的值W外,利 用与实施例1-1同样的方法进行各成分的回收率及含量的确认。将结果示于表1中。
[0353] 实施例1-11~14(第2阶段处理条件)
[0354] 除了将碱两段处理的第2阶段(工序(2))的处理条件变更为表1所示的量W外,利 用与实施例1-1同样的方法进行各成分的回收率及含量的确认。将结果示于表1中。
[0%5]实施例1-15(第2阶段处理时间的变更)
[0356] 除了将碱两段处理的第2阶段(工序(2))的处理时间变更为4.5小时W外,利用与 实施例1-1同样的方法进行各成分的回收率及含量的确认。将结果示于表1中。
[0357] 实施例1-16 (第2阶段氨氧化钢水溶液的液量的变更)
[0358] 除了将碱两段处理的第2阶段(工序(2))中使用的12质量%氨氧化钢水溶液的量 变更为400质量份W外,利用与实施例1-1同样的方法进行各成分的回收率及含量的确认。 将结果示于表1中。
[0359] 实施例1-17(原料的变更)
[0360] 将所使用的草本类生物质原料变为稻草〔葡聚糖含量29.5质量%、木聚糖含量 19.7质量%、木质素含量26.0质量% ),并且将碱两段处理的第1阶段(工序(1))的处理条件 变更为表1所示的值,除此W外,利用与实施例1-1同样的方法进行各成分的回收率及含量 的确认。将结果示于表1中。
[0361] 实施例1-18(原料的变更)
[0362] 将所使用的草本类生物质原料变为玉米棒子〔葡聚糖含量30.5质量%、木聚糖含 量29.4质量%、木质素含量25.4质量% ),并且将碱两段处理的第1阶段(工序(1))的处理条 件变更为表1所示的值,除此W外,利用与实施例1-1同样的方法进行各成分的回收率及含 量的确认。将结果示于表1中。
[0363] 比较例1-1
[0364] 除了不实施碱两段处理的第1阶段处理(工序(1)) W外,利用与实施例1-1同样的 方法进行各成分的回收率及含量的确认。将结果示于表1中。
[0365] 比较例1-2
[0366] 不实施碱两段处理的第2阶段处理(工序(2)),并且设为表1所示的处理条件,除此 W外,利用与实施例1-1同样的方法进行各成分的回收率及含量的确认。将结果示于表1中。
[0367] 比较例1-3~5(第1阶段(工序(1))处理条件)
[0368] 除了将碱两段处理的第1阶段(工序(1))的处理条件变更为表1所示的值W外,利 用与实施例1-1同样的方法进行各成分的回收率及含量的确认。将结果示于表1中。
[0369] 比较例1-6(第2阶段(工序(2))处理条件)
[0370] 除了将碱两段处理的第2阶段(工序(2))的处理条件变更为表1所示的值W外,利 用与实施例1-1同样的方法进行各成分的回收率及含量的确认。将结果示于表1中。
[0371] 比较例1-7~10(原料的变更)
[0372] 将所使用的生物质原料变更为表1所示的原料,并且将碱两段处理的第1阶段(工 序(1))的处理条件变更为表1所示的值,除此W外,利用与实施例1-1同样的方法进行各成 分的回收率及含量的确认。将结果示于表1中。
[0373] 原料组成:
[0374] 松的木质部〔葡聚糖含量40.1质量%、木聚糖含量20.8质量%、木质素含量30.6质 量% )
[0375] 梅的木质部〔葡聚糖含量23.8质量%、木聚糖含量11.5质量%、木质素含量35.1质 量% )
[0376] 桃的木质部〔葡聚糖含量23.4质量%、木聚糖含量13.1质量%、木质素含量36.0质 量% )
[0377] 柿的木质部〔葡聚糖含量22.0质量%、木聚糖含量12.2质量%、木质素含量31.1质 量% )
[037引实施例1-19(工序(1)与(2)的连续处理)
[0379] 在进行碱两段处理的第1阶段(工序(1))后不进行固液分离而自然冷却至室溫,并 且按照使所得的碱处理混合物的氨氧化钢浓度达到12质量%的方式添加270质量份的48% 氨氧化钢水溶液,除此W外,利用与实施例1-1同样的方法进行各成分的回收率及含量的确 认。将结果示于表2中。
[0380] 实施例1-20~30(第1阶段处理条件)
[0381] 除了将碱两段处理的第1阶段(工序(1))的处理条件变更为表2所示的值W外,利 用与实施例1-1同样的方法进行各成分的回收率及含量的确认。将结果示于表2中。
[0382] 实施例1-31(粗粉碎处理的省略)
[0383] 除了在碱两段处理的第1阶段(工序(1))处理之前不进行粗粉碎处理W外,利用与 实施例1-1同样的方法进行各成分的回收率及含量的确认。将结果示于表2中。
[0384] 比较例1-11(碱种的变更)
[0385] 除了将所使用的碱从氨氧化钢变更为氨W外,利用与实施例1-1同样的方法进行 各成分的回收率及含量的确认。将结果示于表2中。
[03化]比较例1-12 (粗粉碎处理的省略)
[0387]除了在碱两段处理的第1阶段(工序(1))处理之前不进行粗粉碎处理W外,利用与 比较例1-5同样的方法进行各成分的回收率及含量的确认。将结果示于表2中。
[038引
[0389]
[0390] 如表1及2所示,当在本申请规定的范围内实施碱两段处理的情况下,可W由草本 类生物质高回收率地制造木聚糖。
[0391] W下,使用具体方式对第二方式进行说明,但是其权利范围不受运些方式的任何 限定。
[0392] 在W下的实施例中,在无特别说明的情况下,"%"是指除棒填充率W外的"质 量%"。
[0393] (1)生物质中的葡聚糖含量、木聚糖含量的测定(原料及含有葡聚糖的组合物)
[0394] 在生物质试样300mg(干燥质量)中加入72质量%硫酸3ml,在30°C的水浴中静置1 小时。之后,使用离子交换水84ml,将其转移至玻璃制耐压瓶中,利用高压蓋W120°C、1小时 的条件进行加热处理。在所得的处理液中加入离子交换水,调整至100ml。取出液体的一部 分,利用碳酸巧中和至抑5~6,利用离屯、分离进行固液分离,取得上清液。使用HPLC在下述 的条件下对上清液中的葡萄糖及木糖量进行定量,根据下述式(2-2)、(2-3)计算葡聚糖及 木聚糖含量。
[03M]予W说明,经过高压蓋处理的葡萄糖的残存率根据下述式(2-4)求得。即,制成葡 萄糖0.5g、72质量%硫酸3ml、离子交换水84ml的葡萄糖标准溶液,取半量进行上述的高压 蓋处理,根据处理前后的葡萄糖浓度的变化来计算。木糖的残存率也与式(2-4)同样地进行 计算。
[0396] 葡聚糖含量(%) = [{上清液中葡萄糖浓度(g/ml)/(葡萄糖残存率XO.9)}/生物 质试样浓度(g/ml(0.3g/100ml))]X100???(2-2)
[0397] 木聚糖含量(%) = [{上清液中木糖浓度(g/ml)/(木糖残存率XO.88)}/生物质试 样浓度(g/ml(0.3g/100ml))] XlOO* ? *(2-3)
[0398] 葡萄糖残存率=处理后标准液的葡萄糖浓度/处理前标准液的葡萄糖浓度?? ? (2-4)
[0399] < HPLC测定条件>
[0400] 柱:Transgeomic ICS邱 ICE-I0N-300(TCI公司)
[040。柱溫:40°C
[0402] 洗脱液:0.0085N的硫酸水溶液
[0403] 流速:0.4ml/min、检测器:RI
[0404] (2)H-因子的计算
[0405] H-因子(HF)根据上述式(1)来计算。
[0406] (3)各种糖化率、收率及葡萄糖纯度的测定
[0407] 在实施例及比较例中,采用酶的糖化反应结束后,利用离屯、分离将沉淀物和上清 液分离。将分离后的上清液用0.085N的硫酸水溶液稀释成10倍,使用HPLC,在上述条件下对 葡萄糖及木糖浓度进行定量。根据下述式(2-5)计算葡萄糖的糖化率。式(2-5)中,生物质试 样是指进行了糖化处理的生物质试样。葡萄糖收率利用碱处理后残存的葡聚糖收率与葡萄 糖的糖化率之积来计算。另外,根据下述式(2-6),由上清液中的葡萄糖及木糖浓度计算葡 萄糖纯度。
[040引葡萄糖化率(%) =上清液中的葡萄糖浓度(g/ml)/[{生物质试样浓度(g/ml(干燥 质量换算))X葡聚糖含量(g/g-生物质试样)}/0.9] - ? - (2-5)
[0409]葡萄糖纯度(% )=上清液中的葡萄糖浓度(g/ml)/{:上清液中的葡萄糖浓度(g/ ml)+上清液中的木糖浓度(g/ml)} XlOO - ? -(2-6)
[0410] (4)生物质中的灰分量的测定
[0411] 用电炉(AS 0肥公司、R0P-001)将空的相蜗加热至600°C后,将其在干燥器中冷却, 称量相蜗的皮重。接着,将样品250mg(干燥质量)加入到相蜗中,在600°C下强热4小时。在干 燥器中冷却后进行称量,将从皮重质量增加的质量设为灰分量。
[0412] (5)生物质中的木质素含量的测定
[0413] 在生物质试样300mg(干燥质量)中加入72质量%硫酸3ml,在30°C的溫浴中静置1 小时。
[0414] 之后,使用离子交换水84ml,将其转移至玻璃制耐压瓶中,利用高压蓋W120°C、1 小时的条件进行加热处理。处理后,使用预先测定过质量的玻璃过滤器(SIBATA公司1GP16) 对耐压瓶内的黑色沉淀进行吸引过滤。将所得的沉淀物用l〇〇°C的水约300ml清洗,接着用 25°C的水约300ml清洗后,在80°C送风干燥机中干燥一昼夜。利用上述方法对所得的干燥粉 体的灰分量进行测定,将从干燥粉体质量减去灰分量后的质量设为酸不溶性木质素量。对 滤液使用光路长Imm的比色皿测定205nm吸光度。减去空白的吸光度(72%硫酸与离子交换 水的混合液(3/84V/V)的205nm吸光度),并使用来自枠的木质素的摩尔吸光系数1131/g-cm(参照日本木材学会编木质科学实验便览),计算滤液中溶存的试药木质素相当量,将该 量设为酸可溶性木质素量。使用酸不溶性木质素和酸可溶性木质素两者的总量,根据下述 式(2-7),求出生物质试样中的木质素含量(% )。
[0415] 木质素含量(% ) = [{酸不溶性木质素与酸可溶性木质素两者的总和(g)}/生物质 试样质量(g(0.3g))]X100 - ? -(2-7)
[0416] 实施例2-1
[0417] (生物质原料的粗粉碎处理)
[0418] 量取W干燥质量计为100g的作为生物质原料的糖甘薦渣〔甘薦的压棒渣淳、葡聚 糖含量34.9质量%、木聚糖含量21.2质量%、木质素含量29.9质量% ),投入到间歇式振动 磨机(中央化工机株式会社制"MB-r:容器总容积3.化、作为棒,使用d) 30mm、长218mm、截面 形状为圆形的SUS304制棒13根、棒填充率57% ),粉碎处理5分钟,由此得到粗粉碎处理薦 渣。
[0419] (碱两段处理-第1阶段(工序(1)))
[0420] 按照相对于粗粉碎处理薦渣100质量份(干燥质量)而使处理液整体达到水940质 量份、氨氧化钢15质量份的方式加入氨氧化钢及离子交换水,利用高压蓋(TOMY SEIKO CO.,LTD.、LSX-700),用约40分钟从室溫(25°C)升溫至120°C后,在120°C保持2小时后(在实 施例的表中,将该时间表示为保持时间。),自然冷却约1小时,在溫度降低到70°C的时刻回 收碱一次处理混合物(加热处理溫度维持在70°C W上且180°C W下的范围内的时间为3.5小 时)。此时的H-因子为20。对碱1次处理混合物,进行过滤?离子交换水清洗,得到碱一次处 理薦渣的固体部
[0421 ](碱两段处理-第2阶段(工序(2)))
[0422] 相对于上述工序中得到的碱一次处理薦渣的固体部100质量份(干燥质量),加入 12质量%氨氧化钢水溶液900质量份,在25 °C揽拌1小时。
[0423] (工序(3))
[0424] 处理后,利用过滤?离子交换水清洗而得到碱二次处理薦渣的固体部(含有葡聚 糖的组合物)。
[0425]利用上述(1)及(5)的方法对所得的含有葡聚糖的组合物的成分进行分析,将各成 分的含量示于表3中。
[04%](采用酶的糖化处理(工序(4)))
[0427] 将上述工序中得到的含有葡聚糖的组合物150mg( W干燥质量计)投入带盖螺旋管 (MA抓EMU株式会社制、No. 5,<1) 27 X 55mm)中,添加水、IM硫酸及IOOmM乙酸缓冲液0.3ml,W 共计3ml调整至抑5.0。对所得的混合液,按照使酶蛋白量达到1.5mg(酶使用量lOmg/g-碱二 次处理生物质干燥质量)的方式添加酶制剂,边振荡揽拌边在50°C糖化72小时。酶制剂使用 市售的Cellic CTec2(Novozymes公司)。此时,Cellic CTec2的蛋白质量按照200g/L来计 算。
[0428] 糖化反应结束后,利用离屯、分离将沉淀物与上清液分离,利用HPLC对游离于上清 液的葡萄糖及木糖进行定量,求得葡萄糖收率及葡萄糖纯度。将结果示于表3中。
[0429] 实施例2-2~9(第1阶段处理条件)
[0430] 除了将碱两段处理的第1阶段(工序(1))的处理条件变更为表3所示的值W外,利 用与实施例2-1同样的方法进行葡萄糖的制造。将结果示于表3中。
[0431] 实施例2-10~13(第2阶段处理条件)
[0432] 除了将碱两段处理的第2阶段(工序(2))的处理条件变更为表3所示的值W外,利 用与实施例2-1同样的方法进行葡萄糖的制造。将结果示于表3中。
[0433] 实施例2-14(第2阶段处理时间的变更)
[0434] 除了将碱两段处理的第2阶段(工序(2))的处理时间变更为4.5小时W外,利用与 实施例2-1同样的方法进行葡萄糖的制造。将结果示于表3中。
[0435] 实施例2-15(原料的变更)
[0436] 将所使用的草本类生物质原料变为稻草〔葡聚糖含量29.5质量%、木聚糖含量 19.7质量%、木质素含量26.0质量% ),并且将碱两段处理的第1阶段的处理条件变更为表3 所示的量,除此W外,利用与实施例2-1同样的方法进行葡萄糖的制造。将结果示于表3中。
[0437] 实施例2-16(原料的变更)
[0438] 除了将所使用的草本类生物质原料变为玉米棒子〔葡聚糖含量30.5质量%、木聚 糖含量29.4质量%、木质素含量25.4质量% ) W外,利用与实施例2-1同样的方法进行葡萄 糖的制造。将结果示于表3中。
[0439] 比较例2-1
[0440] 除了不实施碱两段处理的第1阶段处理(工序(1)) W外,利用与实施例2-1同样的 方法进行葡萄糖的制造。将结果示于表3中。
[0441 ] 比较例2-2
[0442] 不实施碱两段处理的第2阶段处理(工序(2)),并且设为表3所示的处理条件,除此 W外,利用与实施例2-1同样的方法进行葡萄糖的制造。将结果示于表3中。
[0443] 比较例2-3~6(第1阶段(工序(1))处理条件)
[0444] 除了将碱两段处理的第1阶段(工序(1))的处理条件变更为表3所示的值W外,利 用与实施例2-1同样的方法进行葡萄糖的制造。将结果示于表3中。
[0445] 比较例2-7(第2阶段(工序(2))处理条件)
[0446] 除了将碱两段处理的第2阶段(工序(2))的处理条件变更为表3所示的值W外,利 用与实施例2-1同样的方法进行葡萄糖的制造。将结果示于表3中。
[0447] 比较例2-8~11 (原料的变更)
[0448] 将所使用的生物质原料变更为表3所示的原料,并且将碱两段处理的第1阶段(工 序(1))的处理条件变更为表3所示的值,除此W外,利用与实施例2-1同样的方法进行葡萄 糖的制造。将结果示于表3中。
[0449] 实施例2-17(工序(1)与(2)的连续处理)
[0450] 在进行碱两段处理的第1阶段(工序(1))后不进行固液分离而自然冷却至室溫,按 照使所得的碱处理混合物的氨氧化钢浓度达到12质量%的方式添加48质量%氨氧化钢水 溶液270质量份,除此W外,利用与实施例2-1同样的方法进行葡萄糖的制造。将结果示于表 4中。
[0451 ] 实施例2-18~28(第1阶段处理条件)
[0452] 除了将碱两段处理的第1阶段(工序(1))的处理条件变更为表4所示的值W外,利 用与实施例2-1同样的方法进行葡萄糖的制造。将结果示于表4中。
[0453] 实施例2-29(粗粉碎处理的省略)
[0454] 除了在碱两段处理的第1阶段(工序(1))处理之前不进行粗粉碎处理W外,利用与 实施例2-1同样的方法进行葡萄糖的制造。将结果示于表4中。
[0455] 比较例2-12(碱种的变更)
[0456] 除了将所使用的碱从氨氧化钢变更为氨W外,利用与实施例2-1同样的方法进行 葡萄糖的制造。将结果示于表4中。
[0457] 比较例2-13(粗粉碎处理的省略)
[0458] 除了在碱两段处理的第1阶段(工序(1))处理之前不进行粗粉碎处理W外,利于与 比较例2-6同样的方法进行葡萄糖的制造。将结果示于表4中。
[0459] 实施例2-30~33及比较例2-
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