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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-08-31
(54)【発明の名称】バイオマスの高固形分酵素分解率向上方法
(51)【国際特許分類】
C12P 19/02 20060101AFI20230824BHJP
【ＦＩ】
C12P19/02
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023509787
(86)(22)【出願日】2021-11-30
(85)【翻訳文提出日】2023-02-10
(86)【国際出願番号】 CN2021134584
(87)【国際公開番号】W WO2022116978
(87)【国際公開日】2022-06-09
(31)【優先権主張番号】202011403739.9
(32)【優先日】2020-12-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】520401745
【氏名又は名称】浙江▲華▼康葯▲業▼股▲フン▼有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＺＨＥＪＩＡＮＧ ＨＵＡＫＡＮＧ ＰＨＡＲＭＡＣＥＵＴＩＣＡＬ ＣＯ．， ＬＴＤ．
(71)【出願人】
【識別番号】515126422
【氏名又は名称】浙江工▲業▼大学
(74)【代理人】
【識別番号】110000729
【氏名又は名称】弁理士法人ユニアス国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】李 勉
(72)【発明者】
【氏名】柳 志強
(72)【発明者】
【氏名】曽 徐浩
(72)【発明者】
【氏名】胡 昌輝
(72)【発明者】
【氏名】王 静
(72)【発明者】
【氏名】蔡 雪
(72)【発明者】
【氏名】張 曉健
(72)【発明者】
【氏名】鄭 裕国
【テーマコード（参考）】
4B064
【Ｆターム（参考）】
4B064AF02
4B064CA11
4B064CA21
4B064CB07
4B064CC06
4B064CC12
4B064CC15
4B064DA16
(57)【要約】
本発明は、バイオマス基質の粒度を篩分けし、バイオマス粗粒子基質とバイオマス微粒子基質に異なる水分制御方式を採用し、バイオマス粗粒子基質とバイオマス微粒子基質を混合したもの全体の含水量を制御することにより、酵素分解初期の粘度を低下させ、液化速度を高め、最終的にバイオマスの高固形分酵素分解率を向上させるバイオマスの高固形分酵素分解率向上方法に関する。本発明の酵素分解系は製造されやすく、装置への要件が低く、省エネで、酵素分解効率を向上させ、操作されやすく、工業化生産と応用に有利である。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
バイオマス原料を前処理して含水量５０％～７０％のバイオマス基質を得て、該バイオマス基質をスクリーンで篩分けし、１０メッシュ以上のバイオマス粗粒子基質及び１０メッシュ以下～５０メッシュのバイオマス微粒子基質を得るステップ１と、バイオマス微粒子基質の含水量を６０％～６５％、バイオマス粗粒子基質の含水量を５０％～７０％に調整し、異なる含水量のバイオマス微粒子基質とバイオマス粗粒子基質を混合して、混合基質の含水量を５０％～６５％に制御するステップ２と、
混合基質を酵素分解タンクに入れて、ｐＨ４．６～５．５のクエン酸塩緩衝溶液及びセルラーゼを加えて酵素分解するステップ３とを含むことを特徴とするバイオマスの高固形分酵素分解率向上方法。
【請求項2】
ステップ３では、添加される混合基質の乾燥物質量が１５％～２５％であることを特徴とする請求項１に記載のバイオマスの高固形分酵素分解率向上方法。
【請求項3】
ステップ３では、添加されるセルラーゼの量が、酵素分解系中の乾燥物質量の４％～６％であることを特徴とする請求項１に記載のバイオマスの高固形分酵素分解率向上方法。
【請求項4】
ステップ３では、添加されるセルラーゼはノボザイムズ製Ｃｅｌｌｉｃ ＣＴｅｃ２であることを特徴とする請求項１に記載のバイオマスの高固形分酵素分解率向上方法。
【請求項5】
ステップ３では、酵素分解タンクは、温度が４５℃～５０℃に制御され、酵素分解タンクでの撹拌装置の撹拌速度が５０ｒｐｍ～３００ｒｐｍであり、酵素分解時間が４８ｈ～９６ｈであることを特徴とする請求項１に記載のバイオマスの高固形分酵素分解率向上方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は糖アルコール製造の技術分野に関し、特にバイオマスの高固形分酵素分解率向上方法に関する。
【背景技術】
【0002】
バイオマス資源で開発されたエタノールなどの燃料は現在、グリーン新エネルギーの研究における焦点となっている。このエネルギーの開発は主に前処理、酵素分解、発酵の３つの主要なステップに関わる。このうち、酵素分解はリグノセルロース中のセルロース、ヘミセルロースを発酵可能な糖に変換し、その後の発酵に用いてエタノールを生産することである。酵素分解のセルロース転化率及び酵素分解液のグルコース濃度は酵素分解効率を評価する重要な要素である。
【0003】
低基質含有量の酵素分解の場合、セルロース転化率は高いが、酵素分解液のグルコース濃度は低く、工業化生産や応用に不利であり、高基質含有量の酵素分解の場合、酵素分解液のグルコース濃度は高いが、セルロース転化率は低く、また酵素分解初期では系の粘度は大きく、酵素分解装置に対する要求が高く、酵素分解効率は低い。開示番号ＣＮ１１０３４３７２７Ａの特許は高固形分形分バイオマス原料の連続酵素分解方法及びシステムを開示しており、装置の性能を向上させることにより高固形分形分酵素分解の操作性を高めているが、このシステムは複雑であり、多段搬送装置が必要であり、エネルギー消費量が多い。開示番号ＣＮ１１０１５７７５５Ａの特許は、高固形分形分農林バイオマスの酵素分解による糖生産方法を開示しており、回分補給及び界面活性剤の補助により酵素分解効率を高めているが、この方法の操作過程は複雑である。従来技術は更なる改良と向上が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明が解決しようとする技術的課題は、簡単に行えるバイオマスの高固形分酵素分解率向上方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は以下のように達成される。
バイオマス原料を前処理して含水量５０％～７０％のバイオマス基質を得て、該バイオマス基質をスクリーンで篩分けし、１０メッシュ以上のバイオマス粗粒子基質及び１０メッシュ以下～５０メッシュのバイオマス微粒子基質を得るステップ１と、
バイオマス微粒子基質の含水量を６０％～６５％、バイオマス粗粒子基質の含水量を５０％～７０％に調整し、異なる含水量のバイオマス微粒子基質とバイオマス粗粒子基質を混合して、混合基質の含水量を５０％～６５％に制御するステップ２と、
混合基質を酵素分解タンクに入れて、ｐＨ４．６～５．５のクエン酸塩緩衝溶液及びセルラーゼを加えて酵素分解するステップ３とを含むことを特徴とするバイオマスの高固形分酵素分解率向上方法を提供する。
バイオマス原料を前処理して含水量５０％～７０％のバイオマス基質を得て、該バイオマス基質をスクリーンで篩分けし、１０メッシュ以上のバイオマス粗粒子基質及び１０メッシュ以下～５０メッシュのバイオマス微粒子基質を得るステップ１と、
バイオマス微粒子基質の含水量を６０％～６５％、バイオマス粗粒子基質の含水量を５０％～７０％に調整し、異なる含水量のバイオマス微粒子基質とバイオマス粗粒子基質を混合して、混合基質の含水量を５０％～６５％に制御するステップ２と、
混合基質を酵素分解タンクに入れて、ｐＨ４．６～５．５のクエン酸塩緩衝溶液及びセルラーゼを加えて酵素分解するステップ３とを含むことを特徴とするバイオマスの高固形分酵素分解率向上方法を提供する。
【0006】
バイオマス酵素分解系を構築するときに、高固形分にするために材料の含水量を制御する必要がある。前処理材料を直接乾燥処理すると、材料の多孔質構造が崩壊し、セルラーゼ酵素分解効率に悪影響を及ぼす。本発明では、実験によれば、前処理材料中の粗粒子の乾燥操作（含水量変化）は酵素分解に与える影響が小さく、微粒子が乾燥されると酵素分解率は急激に低下することを見出した。本発明に係る方法では、まず、バイオマス基質の粒度を篩分けし、次に、篩分けにより得られた微粒子と粗粒子のバイオマス基質の含水量を別々区別して制御した後、微粒子と粗粒子のバイオマス基質を混合し、酵素分解系に加える混合基質の含水量を制御することによって、酵素分解初期の粘度を低下させ、液化速度を高め、最終的にバイオマスの高固形分酵素分解率を向上させる。
【発明の効果】
【0007】
従来技術と比べ、本発明のバイオマスの高固形分酵素分解率向上方法はまた、以下の特徴を有する。
（１）酵素分解系は初期粘度が低く、液化速度が速くなり、酵素分解装置への要件が低くなり、省エネが図られる。
（２）酵素分解系では、グルコース濃度及びセルロース転化率のいずれも向上し、工業化生産と応用に有利である。
（３）材料の含水量を制御することにより、高固形分酵素分解系を構築しやすくし、分回補充によって高基質含有量の条件を作ることが不要になり、これによって、操作の複雑性が低下する。
（１）酵素分解系は初期粘度が低く、液化速度が速くなり、酵素分解装置への要件が低くなり、省エネが図られる。
（２）酵素分解系では、グルコース濃度及びセルロース転化率のいずれも向上し、工業化生産と応用に有利である。
（３）材料の含水量を制御することにより、高固形分酵素分解系を構築しやすくし、分回補充によって高基質含有量の条件を作ることが不要になり、これによって、操作の複雑性が低下する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の実施例１０の酵素分解比較試験の結果の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明が解決しようとする技術的課題、技術的解決手段及び有益な効果をより明確にするために、以下、図面及び実施例を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。なお、ここで説明される特定実施例は本発明を解釈するために過ぎず、本発明を限定するものではない。
【0010】
本発明のバイオマスの高固形分酵素分解率向上方法の好適実施例は、ステップ１～ステップ３を含む。
ステップ１、バイオマス原料を前処理して含水量５０％～７０％のバイオマス基質を得て、該バイオマス基質をスクリーンで篩分けし、１０メッシュ以上のバイオマス粗粒子基質及び１０メッシュ以下～５０メッシュのバイオマス微粒子基質を得る。
ステップ２、バイオマス微粒子基質の含水量を６０％～６５％、バイオマス粗粒子基質の含水量を５０％～７０％に調整し、異なる含水量のバイオマス微粒子基質とバイオマス粗粒子基質を混合して、混合基質の含水量を５０％～６５％に制御する。
ステップ３、混合基質を酵素分解タンクに入れて、ｐＨ４．６～５．５のクエン酸塩緩衝溶液及びセルラーゼを加えて酵素分解する。
ステップ３では、添加される混合基質の乾燥物質量が１５％～２５％である。添加されるセルラーゼの量が、酵素分解系中の乾燥物質量の４％～６％である。添加されるセルラーゼはノボザイムズ製Ｃｅｌｌｉｃ ＣＴｅｃ２である。酵素分解タンクは、温度が４５℃～５０℃に制御され、酵素分解タンク上の撹拌装置の撹拌速度が５０ｒｐｍ～３００ｒｐｍであり、酵素分解時間が４８ｈ～９６ｈである。
バイオマス原料はトウモロコシ茎葉、トウモロコシ穂軸、バガス及び他の農林廃棄物を含む。
ステップ１、バイオマス原料を前処理して含水量５０％～７０％のバイオマス基質を得て、該バイオマス基質をスクリーンで篩分けし、１０メッシュ以上のバイオマス粗粒子基質及び１０メッシュ以下～５０メッシュのバイオマス微粒子基質を得る。
ステップ２、バイオマス微粒子基質の含水量を６０％～６５％、バイオマス粗粒子基質の含水量を５０％～７０％に調整し、異なる含水量のバイオマス微粒子基質とバイオマス粗粒子基質を混合して、混合基質の含水量を５０％～６５％に制御する。
ステップ３、混合基質を酵素分解タンクに入れて、ｐＨ４．６～５．５のクエン酸塩緩衝溶液及びセルラーゼを加えて酵素分解する。
ステップ３では、添加される混合基質の乾燥物質量が１５％～２５％である。添加されるセルラーゼの量が、酵素分解系中の乾燥物質量の４％～６％である。添加されるセルラーゼはノボザイムズ製Ｃｅｌｌｉｃ ＣＴｅｃ２である。酵素分解タンクは、温度が４５℃～５０℃に制御され、酵素分解タンク上の撹拌装置の撹拌速度が５０ｒｐｍ～３００ｒｐｍであり、酵素分解時間が４８ｈ～９６ｈである。
バイオマス原料はトウモロコシ茎葉、トウモロコシ穂軸、バガス及び他の農林廃棄物を含む。
【0011】
以下、特定実施例を参照して本発明の方法をさらに説明する。
【0012】
＜実施例１＞
本発明のバイオマスの高固形分酵素分解率向上方法の第１実施例はステップ１１～ステップ１４を含む。
ステップ１１、前処理により材料の含水量が７０％のトウモロコシ穂軸滓（セルロース含有量７０％）を得る。
ステップ１２、１０メッシュのスクリーンを用いて粗粒子材料と微粒子材料を篩分けして分離し、１０メッシュ以上の材料と１０メッシュ以下の材料をそれぞれ６０℃及び４０℃で乾燥させた。
ステップ１３、ステップ１２で得られた粗粒子材料と微粒子材料を所定の割合で混合し、混合材料全体の含水量を６０％に制御した。
１０メッシュ以上の材料と１０メッシュ以下の材料の含水量はそれぞれ６０％に制御され、混合割合は１：１である。或いは、１０メッシュ以上の材料の含水量は５５％に制御され、１０メッシュ以下の材料の含水量は６５％に制御され、１：１で混合される。或いは、１０メッシュ以上の材料の含水量は５０％に制御され、１０メッシュ以下の材料の含水量は６５％に制御され、約３：７で混合される。このことから類推する。
ステップ１４、混合材料をクエン酸塩緩衝溶液（ｐＨ４．６～５．５）に加えて、酵素分解系の乾燥物質量を２０％とした後、乾燥物質量の４％のセルラーゼＣｅｌｌｉｃ ＣＴｅｃ２を加えて酵素分解する。ここで、酵素分解タンクは温度が５０℃、撹拌速度が２００ｒｐｍ、酵素分解時間が７２ｈに制御される。
本発明のバイオマスの高固形分酵素分解率向上方法の第１実施例はステップ１１～ステップ１４を含む。
ステップ１１、前処理により材料の含水量が７０％のトウモロコシ穂軸滓（セルロース含有量７０％）を得る。
ステップ１２、１０メッシュのスクリーンを用いて粗粒子材料と微粒子材料を篩分けして分離し、１０メッシュ以上の材料と１０メッシュ以下の材料をそれぞれ６０℃及び４０℃で乾燥させた。
ステップ１３、ステップ１２で得られた粗粒子材料と微粒子材料を所定の割合で混合し、混合材料全体の含水量を６０％に制御した。
１０メッシュ以上の材料と１０メッシュ以下の材料の含水量はそれぞれ６０％に制御され、混合割合は１：１である。或いは、１０メッシュ以上の材料の含水量は５５％に制御され、１０メッシュ以下の材料の含水量は６５％に制御され、１：１で混合される。或いは、１０メッシュ以上の材料の含水量は５０％に制御され、１０メッシュ以下の材料の含水量は６５％に制御され、約３：７で混合される。このことから類推する。
ステップ１４、混合材料をクエン酸塩緩衝溶液（ｐＨ４．６～５．５）に加えて、酵素分解系の乾燥物質量を２０％とした後、乾燥物質量の４％のセルラーゼＣｅｌｌｉｃ ＣＴｅｃ２を加えて酵素分解する。ここで、酵素分解タンクは温度が５０℃、撹拌速度が２００ｒｐｍ、酵素分解時間が７２ｈに制御される。
【0013】
＜実施例２＞
本発明のバイオマスの高固形分酵素分解率向上方法の第２実施例は、ステップ２１～ステップ２４を含む。
ステップ２１、前処理により材料の含水量が５０％のトウモロコシ穂軸滓（セルロース含有量７０％）を得る。
ステップ２２、１０メッシュ、５０メッシュのスクリーンを用いて粗粒子材料と微粒子材料を篩分けして分離し、１０メッシュ以上の材料を５０℃で乾燥させ、１０メッシュ～５０メッシュの材料と５０メッシュ以下の材料をそれぞれ３０℃で乾燥させた。
ステップ２３、ステップ２２で得られた粗粒子材料と微粒子材料を所定の割合で混合し、前処理材料全体の含水量を５０％に制御した。
３種類の材料の含水量の制御及び混合割合は実施例１のステップ１３の方法を参照する。
ステップ２４、混合材料をクエン酸塩緩衝溶液（ｐＨ４．６～５．５）に加え、酵素分解系の乾燥物質量を２０％とした後、乾燥物質量の５％のセルラーゼＣｅｌｌｉｃ ＣＴｅｃ２を加えて酵素分解した。ここで、酵素分解タンクは温度が４５℃、撹拌速度が１８０ｒｐｍ、酵素分解時間が４８ｈに制御される。
本発明のバイオマスの高固形分酵素分解率向上方法の第２実施例は、ステップ２１～ステップ２４を含む。
ステップ２１、前処理により材料の含水量が５０％のトウモロコシ穂軸滓（セルロース含有量７０％）を得る。
ステップ２２、１０メッシュ、５０メッシュのスクリーンを用いて粗粒子材料と微粒子材料を篩分けして分離し、１０メッシュ以上の材料を５０℃で乾燥させ、１０メッシュ～５０メッシュの材料と５０メッシュ以下の材料をそれぞれ３０℃で乾燥させた。
ステップ２３、ステップ２２で得られた粗粒子材料と微粒子材料を所定の割合で混合し、前処理材料全体の含水量を５０％に制御した。
３種類の材料の含水量の制御及び混合割合は実施例１のステップ１３の方法を参照する。
ステップ２４、混合材料をクエン酸塩緩衝溶液（ｐＨ４．６～５．５）に加え、酵素分解系の乾燥物質量を２０％とした後、乾燥物質量の５％のセルラーゼＣｅｌｌｉｃ ＣＴｅｃ２を加えて酵素分解した。ここで、酵素分解タンクは温度が４５℃、撹拌速度が１８０ｒｐｍ、酵素分解時間が４８ｈに制御される。
【0014】
＜実施例３＞
本発明のバイオマスの高固形分酵素分解率向上方法の第３実施例は、ステップ３１～ステップ３４を含む。
ステップ３１、前処理により材料の含水量が７０％のトウモロコシ穂軸滓（セルロース含有量７０％）を得た。
ステップ３２、１０メッシュ、３０メッシュ、５０メッシュのスクリーンを用いて粗粒子材料と微粒子材料を篩分けして分離し、１０メッシュ以上の材料を７０℃で乾燥させ、１０メッシュ～３０メッシュ材料、３０メッシュ～５０メッシュ材料及び５０メッシュ以下の材料をそれぞれ４０℃で乾燥させた。
ステップ３３、ステップ３２で得られた粗粒子材料と微粒子材料を所定の割合で混合し、前処理材料全体の含水量を６５％に制御した。
ステップ３４、混合材料をクエン酸塩緩衝溶液（ｐＨ４．６～５．５）に加え、酵素分解系の乾燥物質量を２０％とした後、乾燥物質量の６％のセルラーゼＣｅｌｌｉｃ ＣＴｅｃ２を加えて酵素分解した。ここで、酵素分解タンクは温度が５０℃、撹拌速度が１８０ｒｐｍ、酵素分解時間が９６ｈに制御された。
本発明のバイオマスの高固形分酵素分解率向上方法の第３実施例は、ステップ３１～ステップ３４を含む。
ステップ３１、前処理により材料の含水量が７０％のトウモロコシ穂軸滓（セルロース含有量７０％）を得た。
ステップ３２、１０メッシュ、３０メッシュ、５０メッシュのスクリーンを用いて粗粒子材料と微粒子材料を篩分けして分離し、１０メッシュ以上の材料を７０℃で乾燥させ、１０メッシュ～３０メッシュ材料、３０メッシュ～５０メッシュ材料及び５０メッシュ以下の材料をそれぞれ４０℃で乾燥させた。
ステップ３３、ステップ３２で得られた粗粒子材料と微粒子材料を所定の割合で混合し、前処理材料全体の含水量を６５％に制御した。
ステップ３４、混合材料をクエン酸塩緩衝溶液（ｐＨ４．６～５．５）に加え、酵素分解系の乾燥物質量を２０％とした後、乾燥物質量の６％のセルラーゼＣｅｌｌｉｃ ＣＴｅｃ２を加えて酵素分解した。ここで、酵素分解タンクは温度が５０℃、撹拌速度が１８０ｒｐｍ、酵素分解時間が９６ｈに制御された。
【0015】
＜実施例４＞
該実施例の操作ステップは実施例１と同様であるが、実施例１と比べ、その酵素分解系の乾燥物質量は１５％であった。
該実施例の操作ステップは実施例１と同様であるが、実施例１と比べ、その酵素分解系の乾燥物質量は１５％であった。
【0016】
＜実施例５＞
該実施例の操作ステップは実施例２と同様であるが、実施例２と比べ、その酵素分解系の乾燥物質量は１５％であった。
該実施例の操作ステップは実施例２と同様であるが、実施例２と比べ、その酵素分解系の乾燥物質量は１５％であった。
【0017】
＜実施例６＞
該実施例の操作ステップは実施例３と同様であるが、実施例３と比べ、その酵素分解系の乾燥物質量は１５％であった。
該実施例の操作ステップは実施例３と同様であるが、実施例３と比べ、その酵素分解系の乾燥物質量は１５％であった。
【0018】
＜実施例７＞
該実施例の操作ステップは実施例１と同様であるが、実施例１と比べ、その酵素分解系の乾燥物質量は２５％であった。
該実施例の操作ステップは実施例１と同様であるが、実施例１と比べ、その酵素分解系の乾燥物質量は２５％であった。
【0019】
＜実施例８＞
該実施例の操作ステップは実施例２と同様であるが、実施例２と比べ、その酵素分解系の乾燥物質量は２５％であった。
該実施例の操作ステップは実施例２と同様であるが、実施例２と比べ、その酵素分解系の乾燥物質量は２５％であった。
【0020】
＜実施例９＞
該実施例の操作ステップは実施例３と同様であるが、実施例３と比べ、その酵素分解系の乾燥物質量は２５％であった。
該実施例の操作ステップは実施例３と同様であるが、実施例３と比べ、その酵素分解系の乾燥物質量は２５％であった。
【0021】
＜比較例１＞
該比較例はステップ（１１）とステップ（１２）を含む。
ステップ（１１）、前処理により材料の含水量が７０％のトウモロコシ穂軸滓（セルロース含有量７０％）を得た。
ステップ（１２）、前処理材料をクエン酸塩緩衝溶液（ｐＨ４．６～５．５）に加え、酵素分解系の乾燥物質量を２０％とした後、乾燥物質量の４％のセルラーゼＣｅｌｌｉｃ ＣＴｅｃ２を加えて酵素分解した。ここで、酵素分解タンクは温度が５０℃、撹拌速度が２００ｒｐｍ、酵素分解時間が７２ｈに制御された。
該比較例はステップ（１１）とステップ（１２）を含む。
ステップ（１１）、前処理により材料の含水量が７０％のトウモロコシ穂軸滓（セルロース含有量７０％）を得た。
ステップ（１２）、前処理材料をクエン酸塩緩衝溶液（ｐＨ４．６～５．５）に加え、酵素分解系の乾燥物質量を２０％とした後、乾燥物質量の４％のセルラーゼＣｅｌｌｉｃ ＣＴｅｃ２を加えて酵素分解した。ここで、酵素分解タンクは温度が５０℃、撹拌速度が２００ｒｐｍ、酵素分解時間が７２ｈに制御された。
【0022】
＜比較例２＞
該比較例はステップ（２１）～ステップ（２３）を含む。
ステップ（２１）、前処理により材料の含水量が７０％のトウモロコシ穂軸滓（セルロース含有量７０％）を得た。
ステップ（２２）、前処理材料を６０℃で乾燥させ、材料の含水量を６０％に制御した。
ステップ（２３）、前処理材料をクエン酸塩緩衝溶液（ｐＨ４．６～５．５）に加え、酵素分解系の乾燥物質量を２０％とした後、乾燥物質量の４％のセルラーゼＣｅｌｌｉｃ ＣＴｅｃ２を加えて酵素分解した。ここで、酵素分解タンクは温度が５０℃、撹拌速度が２００ｒｐｍ、酵素分解時間が７２ｈに制御される。
該比較例はステップ（２１）～ステップ（２３）を含む。
ステップ（２１）、前処理により材料の含水量が７０％のトウモロコシ穂軸滓（セルロース含有量７０％）を得た。
ステップ（２２）、前処理材料を６０℃で乾燥させ、材料の含水量を６０％に制御した。
ステップ（２３）、前処理材料をクエン酸塩緩衝溶液（ｐＨ４．６～５．５）に加え、酵素分解系の乾燥物質量を２０％とした後、乾燥物質量の４％のセルラーゼＣｅｌｌｉｃ ＣＴｅｃ２を加えて酵素分解した。ここで、酵素分解タンクは温度が５０℃、撹拌速度が２００ｒｐｍ、酵素分解時間が７２ｈに制御される。
【0023】
＜比較例３＞
該比較例はステップ（３１）～ステップ（３３）を含む。
ステップ（３１）、前処理により材料の含水量が７０％のトウモロコシ穂軸滓（セルロース含有量７０％）を得た。
ステップ（３２）、前処理材料を６０℃で乾燥させ、材料の含水量を６５％に制御した。
ステップ（３３）、前処理材料をクエン酸塩緩衝溶液（ｐＨ ４．６～５．５）に加え、酵素分解系の乾燥物質量を１５％とした後、乾燥物質量の４％のセルラーゼＣｅｌｌｉｃ ＣＴｅｃ２を加えて酵素分解した。ここで、酵素分解タンクは温度が５０℃、撹拌速度が２００ｒｐｍ、酵素分解が７２ｈに制御される。
該比較例はステップ（３１）～ステップ（３３）を含む。
ステップ（３１）、前処理により材料の含水量が７０％のトウモロコシ穂軸滓（セルロース含有量７０％）を得た。
ステップ（３２）、前処理材料を６０℃で乾燥させ、材料の含水量を６５％に制御した。
ステップ（３３）、前処理材料をクエン酸塩緩衝溶液（ｐＨ ４．６～５．５）に加え、酵素分解系の乾燥物質量を１５％とした後、乾燥物質量の４％のセルラーゼＣｅｌｌｉｃ ＣＴｅｃ２を加えて酵素分解した。ここで、酵素分解タンクは温度が５０℃、撹拌速度が２００ｒｐｍ、酵素分解が７２ｈに制御される。
【0024】
＜比較例４＞
該比較例はステップ（４１）～ステップ（４３）を含む。
ステップ（４１）、前処理により材料の含水量が７０％のトウモロコシ穂軸滓（セルロース含有量７０％）を得た。
ステップ（４２）、前処理材料を６０℃で乾燥させ、材料の含水量を５５％に制御した。
ステップ（４３）、前処理材料をクエン酸塩緩衝溶液（ｐＨ４．６～５．５）に加え、酵素分解系の乾燥物質量を２５％とした後、乾燥物質量の４％のセルラーゼＣｅｌｌｉｃ ＣＴｅｃ２を加えて酵素分解した。ここで、酵素分解タンクは温度が５０℃、撹拌速度が２００ｒｐｍ、酵素分解が７２ｈに制御される。
該比較例はステップ（４１）～ステップ（４３）を含む。
ステップ（４１）、前処理により材料の含水量が７０％のトウモロコシ穂軸滓（セルロース含有量７０％）を得た。
ステップ（４２）、前処理材料を６０℃で乾燥させ、材料の含水量を５５％に制御した。
ステップ（４３）、前処理材料をクエン酸塩緩衝溶液（ｐＨ４．６～５．５）に加え、酵素分解系の乾燥物質量を２５％とした後、乾燥物質量の４％のセルラーゼＣｅｌｌｉｃ ＣＴｅｃ２を加えて酵素分解した。ここで、酵素分解タンクは温度が５０℃、撹拌速度が２００ｒｐｍ、酵素分解が７２ｈに制御される。
【0025】
＜比較例５＞
該比較例の操作ステップは比較例１と同様であるが、比較例１と比べ、その酵素分解系の乾燥物質量は１５％であった。
該比較例の操作ステップは比較例１と同様であるが、比較例１と比べ、その酵素分解系の乾燥物質量は１５％であった。
【0026】
＜比較例６＞
該比較例の操作ステップは比較例１と同様であるが、比較例１と比べ、その酵素分解系の乾燥物質量は２５％であった。
該比較例の操作ステップは比較例１と同様であるが、比較例１と比べ、その酵素分解系の乾燥物質量は２５％であった。
【0027】
実施例１～実施例９及び比較例１～比較例６の酵素分解過程及び酵素分解効果を観察し、酵素分解終了後、高速液体クロマトグラフィーによって酵素分解液中のグルコース含有量を測定し、セルロース転化率を算出し、結果を表１～表３に示す。
【0028】
【表1】
【0029】
【表2】
【0030】
【表3】
【0031】
表１から明らかなように、２０％高固形分系では、材料の水分制御によって酵素分解初期の粘度を低下させる役割を果たし、系の液化を顕著に促進し、また、酵素分解効果を高め、セルロース転化率を向上させることができる。その結果から、粒度が細く分級されるほど、酵素分解効果が高いことが明らかになった。それは、低温で微粒子の水分を制御するか、微粒子の水分を変更しないと、前処理後の材料の多孔質特性を維持することができ、セルラーゼ酵素分解に有利であるためである。粒度を篩分けせずに水分を制御すると、各粒度の水分制御においてむらが大きくなり、そして、微粒子の構造が崩壊しやすく後の酵素分解の効果が悪影響を受ける。
【0032】
表２から明らかなように、１５％高固形分系では、粒度を篩分け、水分を制御することによって、初期含水量を低下させ、酵素分解効率を向上させることができ、その傾向が２０％系と類似しており、粒度が細く分級されると、酵素分解効果が高い。
【0033】
表３から明らかなように、２５％高固形分系では、水分制御が行われないと、酵素分解効率が極めて低く、操作性が低く、篩分けを行わずに水分を制御すると、系の液化が遅くなり、全体の酵素分解率が低く、一方、粒度を篩分けして水分をバッチごとに管理すると、酵素分解初期の粘度が明らかに低下し、液化速度も向上し、セルロース転化率もある程度高まり、このことから、粒度が多く分級されるほど、酵素分解効果が高い。
【0034】
＜実施例１０＞
各粒度材料の様々な水分条件下での酵素分解について比較試験を行い、その操作ステップは以下のとおりである。
ステップ（１）、前処理により材料の含水量が７０％のトウモロコシ穂軸滓（セルロース含有量７０％）を得た。
ステップ（２）、材料を６０℃オーブンにて乾燥させ、水分の含有量をそれぞれ６５％、６０％、５５％、５０％に制御した。
ステップ（３）、上記材料をすべて１０メッシュのスクリーンで篩分けし、１０メッシュ以上、１０メッシュ以下及び混合材料を酵素分解した。乾燥物質量が２０％の１ｋｇの系を構築し、乾燥物質量の４％のセルラーゼＣｅｌｌｉｃ ＣＴｅｃ２を加えて酵素分解した。ここで、酵素分解タンクは温度が５０℃、撹拌速度が２００ｒｐｍ、酵素分解時間が７２ｈに制御される。
各粒度材料の様々な水分条件下での酵素分解について比較試験を行い、その操作ステップは以下のとおりである。
ステップ（１）、前処理により材料の含水量が７０％のトウモロコシ穂軸滓（セルロース含有量７０％）を得た。
ステップ（２）、材料を６０℃オーブンにて乾燥させ、水分の含有量をそれぞれ６５％、６０％、５５％、５０％に制御した。
ステップ（３）、上記材料をすべて１０メッシュのスクリーンで篩分けし、１０メッシュ以上、１０メッシュ以下及び混合材料を酵素分解した。乾燥物質量が２０％の１ｋｇの系を構築し、乾燥物質量の４％のセルラーゼＣｅｌｌｉｃ ＣＴｅｃ２を加えて酵素分解した。ここで、酵素分解タンクは温度が５０℃、撹拌速度が２００ｒｐｍ、酵素分解時間が７２ｈに制御される。
【0035】
酵素分解過程及び酵素分解効果を観察しながら、酵素分解液中のグルコース濃度を測定し、セルロース転化率を算出し、結果を図１に示す。
【0036】
図１から分かるように、６０％水分では、材料の酵素分解効果が最も高く、微粒子（１０メッシュ以下）の含水量は酵素分解効率への影響が大きく、粗粒子（１０メッシュ以上）の影響が小さい。
【0037】
以上は本発明の好適な実施例に過ぎず、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨及び原則を逸脱することなく行われる全ての修正、同等置換及び改良などは全て本発明の特許範囲に含まれるものとする。
【図1】
【国際調査報告】