(57)【要約】      （修正有）【課題】簡便な工程で酵素による糖化反応効率を向上させることが可能な糖化反応液、糖化酵素組成物、糖の製造方法及びエタノールの製造方法の提供。【解決手段】セルロース及びヘミセルロースの少なくとも一方を糖化する糖化反応液であって、前記セルロース及び前記ヘミセルロースの少なくとも一方と、糖化酵素と、シリカ又はシリカ含有物質と、多価アルコール化合物及びその誘導体、及びアセチレングリコール及びそのアルキレンオキサイド付加物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物とを含有することを特徴とする糖化反応液。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロース及びヘミセルロースの少なくとも一方を糖化する糖化反応液であって、前記セルロース及び前記ヘミセルロースの少なくとも一方と、糖化酵素と、シリカ又はシリカ含有物質と、下記一般式（１）で表される多価アルコール化合物及びその誘導体、及び下記一般式（２）で表されるアセチレングリコール及びそのアルキレンオキサイド付加物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物（Ａ）とを含有することを特徴とする糖化反応液。
【化１】
2020072682.tif 000027
［一般式（１）中のＲ１は炭素数２又は３の直鎖アルキル基を表し、Ｒ２及びＲ３はそれぞれ独立に水素原子、炭素数１以上６以下の直鎖のアルキル基、炭素数１以上６以下のアルケニル基、炭素数１以上６以下のアルコキシ基、ヒドロキシル基を表す。Ｒ４及びＲ５はそれぞれ独立に水素原子、炭素数１以上６以下の直鎖のアルキル基を表す。また繰り返し単位ｎは１以上５００以下を満たす。］
【化２】
2020072682.tif 000028
［一般式（２）中のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は各々独立して、主鎖の炭素数が１以上１０以下の飽和の直鎖のアルキル基を表す。またＡ１及びＡ２は各々独立して、主鎖の炭素数が２以上４以下の直鎖又は分岐鎖のアルキレンオキサイド基（ただしアルキレンオキサイド基の片末端の酸素原子は水素原子に結合し、片末端の炭素原子は酸素原子に結合するものとする）を表し、アルキレンオキサイド単位の付加モル数ｍ及びｎは総和で０以上５０以下を満たす。］
【請求項２】
前記シリカ含有物質は、珪藻土又は珪砂であることを特徴とする請求項１に記載の糖化反応液。
【請求項３】
前記シリカ又は前記シリカ含有物質中のシリカと前記化合物（Ａ）との質量比率（化合物（Ａ）／シリカ）が、０．０００１以上、１以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の糖化反応液。
【請求項４】
前記多価アルコール化合物は、２価アルコール、３価アルコール及び４価アルコールのモノマー、ジオマー及びトリゴマー、並びにポリアルキレングリコールからなる群から選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の糖化反応液。
【請求項５】
前記多価アルコール化合物の誘導体は、多価アルコールエーテル類及びポリアルキレングリコールエーテル類からなる群から選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の糖化反応液。
【請求項６】
前記化合物（Ａ）は、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、グリセロール、ペンタエリトリトール、ポリプロピレングリコール、プロピレングリコール１−モノメチルエーテルからなる群から選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の糖化反応液。
【請求項７】
前記化合物（Ａ）が、前記アルキレンオキサイド単位の付加モル数ｍ及びｎの総和が１０以上３０以下である前記一般式（２）で表されるアセチレングリコールのアルキレンオキサイド付加物であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の糖化反応液。
【請求項８】
前記化合物（Ａ）は、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物（エチレンオキサイド付加モル数ｍ＋ｎ＝１０）、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物（エチレンオキサイド付加モル数ｍ＋ｎ＝３０）からなる群から選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の糖化反応液。
【請求項９】
ｐＨが３以上６以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の糖化反応液。
【請求項１０】
セルロース及びヘミセルロースの少なくとも一方を糖化する糖化酵素組成物であって、糖化酵素と、シリカ又はシリカ含有物質と、下記一般式（１）で表される多価アルコール化合物及びその誘導体、及び下記一般式（２）で表されるアセチレングリコール及びそのアルキレンオキサイド付加物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物（Ａ）とを含有し、前記シリカ又は前記シリカ含有物質中のシリカと前記化合物（Ａ）との質量比率（化合物（Ａ）／シリカ）が、０．０００１以上、１以下であることを特徴とする糖化酵素組成物。
【化３】
2020072682.tif 000029
［一般式（１）中のＲ１は炭素数２又は３の直鎖アルキル基を表し、Ｒ２及びＲ３はそれぞれ独立に水素原子、炭素数１以上６以下の直鎖のアルキル基、炭素数１以上６以下のアルケニル基、炭素数１以上６以下のアルコキシ基、ヒドロキシル基を表す。Ｒ４及びＲ５はそれぞれ独立に水素原子、炭素数１以上６以下の直鎖のアルキル基を表す。また繰り返し単位ｎは１以上５００以下を満たす。］
【化４】
2020072682.tif 000030
［一般式（２）中のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は各々独立して、主鎖の炭素数が１以上１０以下の飽和の直鎖のアルキル基を表す。またＡ１及びＡ２は各々独立して、主鎖の炭素数が２以上４以下の直鎖又は分岐鎖のアルキレンオキサイド基（ただしアルキレンオキサイド基の片末端の酸素原子は水素原子に結合し、片末端の炭素原子は酸素原子に結合するものとする）を表し、アルキレンオキサイド単位の付加モル数ｍ及びｎは総和で０以上５０以下を満たす。］
【請求項１１】
前記シリカ含有物質は、珪藻土又は珪砂であることを特徴とする請求項１０に記載の糖化酵素組成物。
【請求項１２】
前記多価アルコール化合物は、２価アルコール、３価アルコール及び４価アルコールのモノマー、ジオマー及びトリゴマー、並びにポリアルキレングリコールからなる群から選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の糖化酵素組成物。
【請求項１３】
前記多価アルコール化合物の誘導体は、多価アルコールエーテル類及びポリアルキレングリコールエーテル類からなる群から選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれか一項に記載の糖化酵素組成物。
【請求項１４】
前記化合物（Ａ）は、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、グリセロール、ペンタエリトリトール、ポリプロピレングリコール、プロピレングリコール１−モノメチルエーテルからなる群から選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１０乃至請求項１３のいずれか一項に記載の糖化酵素組成物。
【請求項１５】
前記化合物（Ａ）が、前記アルキレンオキサイド単位の付加モル数ｍ及びｎの総和が１０以上３０以下である前記一般式（２）で表されるアセチレングリコールのアルキレンオキサイド付加物であることを特徴とする請求項１０乃至請求項１４のいずれか一項に記載の糖化酵素組成物。
【請求項１６】
前記化合物（Ａ）は、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物（エチレンオキサイド付加モル数ｍ＋ｎ＝１０）、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物（エチレンオキサイド付加モル数ｍ＋ｎ＝３０）からなる群から選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１０乃至請求項１５のいずれか一項に記載の糖化酵素組成物。
【請求項１７】
ｐＨが３以上６以下であることを特徴とする請求項１０乃至請求項１６のいずれか一項に記載の糖化酵素組成物。
【請求項１８】
セルロース及びヘミセルロースの少なくとも一方を糖化する糖化反応液を用いて糖を製造する糖の製造方法であって、前記セルロース及び前記ヘミセルロースの少なくとも一方と、糖化酵素と、シリカ又はシリカ含有物質と、下記一般式（１）で表される多価アルコール化合物及びその誘導体、及び下記一般式（２）で表されるアセチレングリコール及びそのアルキレンオキサイド付加物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物（Ａ）とを含有する糖化反応液を用いて糖を製造することを特徴とする糖の製造方法。
【化５】
2020072682.tif 000031
［一般式（１）中のＲ１は炭素数２又は３の直鎖アルキル基を表し、Ｒ２及びＲ３はそれぞれ独立に水素原子、炭素数１以上６以下の直鎖のアルキル基、炭素数１以上６以下のアルケニル基、炭素数１以上６以下のアルコキシ基、ヒドロキシル基を表す。Ｒ４及びＲ５はそれぞれ独立に水素原子、炭素数１以上６以下の直鎖のアルキル基を表す。また繰り返し単位ｎは１以上５００以下を満たす。］
【化６】
2020072682.tif 000032
［一般式（２）中のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は各々独立して、主鎖の炭素数が１以上１０以下の飽和の直鎖のアルキル基を表す。またＡ１及びＡ２は各々独立して、主鎖の炭素数が２以上４以下の直鎖又は分岐鎖のアルキレンオキサイド基（ただしアルキレンオキサイド基の片末端の酸素原子は水素原子に結合し、片末端の炭素原子は酸素原子に結合するものとする）を表し、アルキレンオキサイド単位の付加モル数ｍ及びｎは総和で０以上５０以下を満たす。］
【請求項１９】
前記シリカ含有物質は、珪藻土又は珪砂であることを特徴とする請求項１８に記載の糖の製造方法。
【請求項２０】
前記シリカ又は前記シリカ含有物質中のシリカと前記化合物（Ａ）との質量比率（化合物（Ａ）／シリカ）が、０．０００１以上、１以下であることを特徴とする請求項１８又は請求項１９に記載の糖の製造方法。
【請求項２１】
前記多価アルコール化合物は、２価アルコール、３価アルコール及び４価アルコールのモノマー、ジオマー及びトリゴマー、並びにポリアルキレングリコールからなる群から選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１８乃至請求項２０のいずれか一項に記載の糖の製造方法。
【請求項２２】
前記多価アルコール化合物の誘導体は、多価アルコールエーテル類及びポリアルキレングリコールエーテル類からなる群から選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１８乃至請求項２１のいずれか一項に記載の糖の製造方法。
【請求項２３】
前記化合物（Ａ）は、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、グリセロール、ペンタエリトリトール、ポリプロピレングリコール、プロピレングリコール１−モノメチルエーテルからなる群から選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１８乃至請求項２２のいずれか一項に記載の糖の製造方法。
【請求項２４】
前記化合物（Ａ）が、前記アルキレンオキサイド単位の付加モル数ｍ及びｎの総和が１０以上３０以下である前記一般式（２）で表されるアセチレングリコールのアルキレンオキサイド付加物であることを特徴とする請求項１８乃至請求項２３のいずれか一項に記載の糖の製造方法。
【請求項２５】
前記化合物（Ａ）は、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物（エチレンオキサイド付加モル数ｍ＋ｎ＝１０）、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物（エチレンオキサイド付加モル数ｍ＋ｎ＝３０）からなる群から選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１８乃至請求項２４のいずれか一項に記載の糖の製造方法。
【請求項２６】
前記糖化反応液のｐＨが３以上６以下であることを特徴とする請求項１８乃至請求項２５のいずれか一項に記載の糖の製造方法。
【請求項２７】
請求項１８乃至請求項２６のいずれか一項に記載の糖の製造方法により糖を得た後、発酵微生物を添加してエタノール発酵を行い、エタノールを製造することを特徴とするエタノールの製造方法。
【請求項２８】
請求項１８乃至請求項２６のいずれか一項に記載の糖の製造方法により糖を製造する際に発酵微生物を添加して、糖の製造とエタノール発酵とを同時に行うことを特徴とするエタノールの製造方法。
【請求項２９】
前記発酵微生物は、酵母、カビ又は細菌であることを特徴とする請求項２７又は請求項２８に記載のエタノールの製造方法。
【請求項３０】
前記発酵微生物は、サッカロマイセス（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）属、ザイモモナス（Ｚｙｍｏｍｏｎａｓ）属、ピチア（Ｐｉｃｈｉａ）属、カンジダ（Ｃａｎｄｉｄａ）属、ザイモバクター（Ｚｙｍｏｂａｃｔｅｒ）属、コリネバクテリウム（Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ）属、クルイウェロマイセス（Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ）属又はエシェリキア（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ）属に属する微生物であることを特徴とする請求項２９に記載のエタノールの製造方法。
【請求項３１】
エタノール発酵を１５℃以上、３５℃以下で行うことを特徴とする請求項２７乃至請求項３０のいずれか一項に記載のエタノールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、糖化反応液、糖化酵素組成物、糖の製造方法及びエタノールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セルロース又はヘミセルロースを含むセルロース系バイオマスを原料に、エタノールを製造するセルロース系バイオエタノールが知られている。
【０００３】
セルロース又はヘミセルロースを含むセルロース系バイオマスからグルコースといった糖を生成する方法（糖化技術）としては、セルロース系バイオマスに硫酸を加えて加水分解する方法が知られているが、反応器の腐食や廃液処理の問題がある。また、例えば、カーボンやゼオライト等にスルホ基を担持させた固体酸触媒を用いてセルロース系バイオマスを糖化する方法も提案されているが、固体同士の反応であるが故に、反応速度が極めて遅い上、未反応残渣と固体酸触媒との分離が困難という問題がある。更に、上述のどの方法も加水分解の制御が難しく、反応が進行し過ぎた結果、糖自体が分解し、糖の収率が低下してしまう問題もある。
【０００４】
一方、酵素を用いて糖化を行う方法も知られている（特許文献１参照）。かかる方法は、原料を加圧熱水で処理する熱水処理工程、その熱水処理物を機械的粉砕処理する機械的粉砕処理工程、及びその機械的粉砕物を酵素で糖化処理する糖化処理工程を含む。しかしながら、かかる方法では、酵素で糖化する際の反応速度が遅く、得られる糖化液の濃度が十分とはいえないという問題があった。
【０００５】
そこで、酵素をシリカ系メソ多孔体に担持させて用いることにより、酵素を溶解した状態よりも高濃度に反応系中に存在させることができ、酵素反応をより効率的に進めるという方法が提案されている（特許文献２参照）。しかしながら、かかる方法では、酵素を担体に吸着固定化する工程が必要であるという問題があり、また、固定化された酵素は、固定化されていないものと比較して、反応効率が４０％〜５０％程度に低下する虞があるという問題がある。更に、固体同士の反応であるが故に、未反応残渣と酵素が固定された担体との分離が困難という問題もある。
【０００６】
また、シリカゾルと酵素を混合し、シリカゲルとした後、粉末化した固定化酵素も知られている（特許文献３，４参照）。このような固定化酵素でも酵素の回収はできるものの、反応効率自体は低いものであった。他にも、０．５μｍ〜１００μｍのシリカ粉末と酵素を混合してセルロースを含む植物繊維を加水分解する方法も知られているが、シリカ粉末を混合した効果が明確ではなく、未反応残渣と懸濁したシリカ粉末との分離が困難という問題がある（特許文献５参照）。
【０００７】
更に、酵素とポリエチレングリコール又はその誘導体等を含んだ糖化反応促進剤を用いてセルロース系バイオマスを糖化する方法も提案されている（特許文献６参照）。しかしながら、この糖化反応促進剤は、得られる糖化液の濃度が十分とはいえないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１３６２６３号公報
【特許文献２】特開２００９−１２５００６号公報
【特許文献３】特公昭６３−２５９５号公報
【特許文献４】特公昭６３−２１４７５号公報
【特許文献５】特開平１０−６６５９４号公報
【特許文献６】特公昭５８−５８０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡便な工程で酵素による糖化反応効率を向上させることが可能な糖化反応液、糖化酵素組成物、糖の製造方法及びエタノールの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する本発明の第１の態様は、セルロース及びヘミセルロースの少なくとも一方を糖化する糖化反応液であって、前記セルロース及び前記ヘミセルロースの少なくとも一方と、糖化酵素と、シリカ又はシリカ含有物質と、下記一般式（１）で表される多価アルコール化合物及びその誘導体、及び下記一般式（２）で表されるアセチレングリコール及びそのアルキレンオキサイド付加物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物（Ａ）とを含有することを特徴とする糖化反応液にある。
【００１１】
【化１】
2020072682.tif 000002
【００１２】
［一般式（１）中のＲ１は炭素数１以上９以下の直鎖アルキル基を表し、Ｒ２及びＲ３はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、アシル基、アセチル基、アミド基、アミノ基、アリル基、アリール基、アルデヒド基、炭素数１以上６以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、炭素数１以上６以下のアルキレン基、炭素数１以上６以下のアルケニル基、炭素数１以上６以下のアルコキシ基、カルバモイル基、カルボキシル基、シアノ基、スルホ基、スルホニル基、トシル基、ニトロ基、ヒドロキシル基、フェニル基、ベンジル基、ホスホリル基又はメルカプト基を表し、これらの基は更に置換基を有していてもよい。Ｒ４及びＲ５はそれぞれ独立に水素原子、アシル基、アセチル基、アミド基、アリル基、アリール基、アルデヒド基、炭素数１以上６以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、炭素数１以上６以下のアルキレン基、炭素数１以上６以下のアルケニル基、カルバモイル基、カルボキシル基、シアノ基、スルホ基、スルホニル基、トシル基、フェニル基、ベンジル基又はホスホリル基を表し、これらの基は更に置換基を有していてもよい。また繰り返し単位ｎは１以上５００以下を満たす。］
【００１３】
【化２】
2020072682.tif 000003
【００１４】
［一般式（２）中のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は各々独立して、主鎖の炭素数が１以上１０以下の飽和又は不飽和の直鎖又は分岐鎖のアルキル基又はアルケニル基を表し、前記アルキル基又はアルケニル基は更に置換基を有していてもよい。またＡ１及びＡ２は各々独立して、主鎖の炭素数が２以上４以下の直鎖又は分岐鎖のアルキレンオキサイド基（ただしアルキレンオキサイド基の片末端の酸素原子は水素原子に結合し、片末端の炭素原子は酸素原子に結合するものとする）を表し、アルキレンオキサイド単位の付加モル数ｍ及びｎは総和で０以上５０以下を満たす。］
【００１５】
上記目的を達成する本発明の第２の態様は、前記シリカ含有物質が、珪藻土又は珪砂であることを特徴とする第１の態様の糖化反応液にある。
【００１６】
上記目的を達成する本発明の第３の態様は、前記シリカ又は前記シリカ含有物質中のシリカと前記化合物（Ａ）との質量比率（化合物（Ａ）／シリカ）が、０．０００１以上、１以下であることを特徴とする第１又は第２の態様の糖化反応液にある。
【００１７】
上記目的を達成する本発明の第４の態様は、前記多価アルコール化合物は、２価アルコール、３価アルコール及び４価アルコールのモノマー、ジオマー、トリゴマー及びオリゴマー、並びにポリアルキレングリコールからなる群から選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする第１の態様乃至第３の態様のいずれか一つの態様の糖化反応液にある。
【００１８】
上記目的を達成する本発明の第５の態様は、前記多価アルコール化合物の誘導体は、多価アルコールエーテル類及びポリアルキレングリコールエーテル類からなる群から選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする第１の態様乃至第４の態様のいずれか一つの態様の糖化反応液にある。
【００１９】
上記目的を達成する本発明の第６の態様は、前記化合物（Ａ）は、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、グリセロール、ペンタエリトリトール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、プロピレングリコール１−モノメチルエーテル、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物（エチレンオキサイド付加モル数ｍ＋ｎ＝１０）、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物（エチレンオキサイド付加モル数ｍ＋ｎ＝３０）からなる群から選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする第１の態様乃至第５の態様のいずれか一つの態様の糖化反応液にある。
【００２０】
上記目的を達成する本発明の第７の態様は、セルロース及びヘミセルロースの少なくとも一方を糖化する糖化酵素組成物であって、糖化酵素と、シリカ又はシリカ含有物質と、下記一般式（１）で表される多価アルコール化合物及びその誘導体、及び下記一般式（２）で表されるアセチレングリコール及びそのアルキレンオキサイド付加物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物（Ａ）とを含有し、前記シリカ又は前記シリカ含有物質中のシリカと前記化合物（Ａ）との質量比率（化合物（Ａ）／シリカ）が、０．０００１以上、１以下であることを特徴とする糖化酵素組成物にある。
【００２１】
【化３】
2020072682.tif 000004
【００２２】
［一般式（１）中のＲ１は炭素数１以上９以下の直鎖アルキル基を表し、Ｒ２及びＲ３はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、アシル基、アセチル基、アミド基、アミノ基、アリル基、アリール基、アルデヒド基、炭素数１以上６以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、炭素数１以上６以下のアルキレン基、炭素数１以上６以下のアルケニル基、炭素数１以上６以下のアルコキシ基、カルバモイル基、カルボキシル基、シアノ基、スルホ基、スルホニル基、トシル基、ニトロ基、ヒドロキシル基、フェニル基、ベンジル基、ホスホリル基又はメルカプト基を表し、これらの基は更に置換基を有していてもよい。Ｒ４及びＲ５はそれぞれ独立に水素原子、アシル基、アセチル基、アミド基、アリル基、アリール基、アルデヒド基、炭素数１以上６以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、炭素数１以上６以下のアルキレン基、炭素数１以上６以下のアルケニル基、カルバモイル基、カルボキシル基、シアノ基、スルホ基、スルホニル基、トシル基、フェニル基、ベンジル基又はホスホリル基を表し、これらの基は更に置換基を有していてもよい。また繰り返し単位ｎは１以上５００以下を満たす。］
【００２３】
【化４】
2020072682.tif 000005
【００２４】
［一般式（２）中のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は各々独立して、主鎖の炭素数が１以上１０以下の飽和又は不飽和の直鎖又は分岐鎖のアルキル基又はアルケニル基を表し、前記アルキル基又はアルケニル基は更に置換基を有していてもよい。またＡ１及びＡ２は各々独立して、主鎖の炭素数が２以上４以下の直鎖又は分岐鎖のアルキレンオキサイド基（ただしアルキレンオキサイド基の片末端の酸素原子は水素原子に結合し、片末端の炭素原子は酸素原子に結合するものとする）を表し、アルキレンオキサイド単位の付加モル数ｍ及びｎは総和で０以上５０以下を満たす。］
【００２５】
上記目的を達成する本発明の第８の態様は、前記シリカ含有物質が、珪藻土又は珪砂であることを特徴とする第７の態様の糖化酵素組成物にある。
【００２６】
上記目的を達成する本発明の第９の態様は、前記多価アルコール化合物は、２価アルコール、３価アルコール及び４価アルコールのモノマー、ジオマー、トリゴマー及びオリゴマー、並びにポリアルキレングリコールからなる群から選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする第７又は第８の態様の糖化酵素組成物にある。
【００２７】
上記目的を達成する本発明の第１０の態様は、前記多価アルコール化合物の誘導体は、多価アルコールエーテル類及びポリアルキレングリコールエーテル類からなる群から選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする第７の態様乃至第９の態様のいずれか一つの態様の糖化酵素組成物にある。
【００２８】
上記目的を達成する本発明の第１１の態様は、前記化合物（Ａ）は、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、グリセロール、ペンタエリトリトール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、プロピレングリコール１−モノメチルエーテル、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物（エチレンオキサイド付加モル数ｍ＋ｎ＝１０）、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物（エチレンオキサイド付加モル数ｍ＋ｎ＝３０）からなる群から選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする第７の態様乃至第１０の態様のいずれか一つの態様の糖化酵素組成物にある。
【００２９】
上記目的を達成する本発明の第１２の態様は、セルロース及びヘミセルロースの少なくとも一方を糖化する糖化反応液を用いて糖を製造する糖の製造方法であって、前記セルロース及び前記ヘミセルロースの少なくとも一方と、糖化酵素と、シリカ又はシリカ含有物質と、下記一般式（１）で表される多価アルコール化合物及びその誘導体、及び下記一般式（２）で表されるアセチレングリコール及びそのアルキレンオキサイド付加物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物（Ａ）とを含有する糖化反応液を用いて糖を製造することを特徴とする糖の製造方法にある。
【００３０】
【化５】
2020072682.tif 000006
【００３１】
［一般式（１）中のＲ１は炭素数１以上９以下の直鎖アルキル基を表し、Ｒ２及びＲ３はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、アシル基、アセチル基、アミド基、アミノ基、アリル基、アリール基、アルデヒド基、炭素数１以上６以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、炭素数１以上６以下のアルキレン基、炭素数１以上６以下のアルケニル基、炭素数１以上６以下のアルコキシ基、カルバモイル基、カルボキシル基、シアノ基、スルホ基、スルホニル基、トシル基、ニトロ基、ヒドロキシル基、フェニル基、ベンジル基、ホスホリル基又はメルカプト基を表し、これらの基は更に置換基を有していてもよい。Ｒ４及びＲ５はそれぞれ独立に水素原子、アシル基、アセチル基、アミド基、アリル基、アリール基、アルデヒド基、炭素数１以上６以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、炭素数１以上６以下のアルキレン基、炭素数１以上６以下のアルケニル基、カルバモイル基、カルボキシル基、シアノ基、スルホ基、スルホニル基、トシル基、フェニル基、ベンジル基又はホスホリル基を表し、これらの基は更に置換基を有していてもよい。また繰り返し単位ｎは１以上５００以下を満たす。］
【００３２】
【化６】
2020072682.tif 000007
【００３３】
［一般式（２）中のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は各々独立して、主鎖の炭素数が１以上１０以下の飽和又は不飽和の直鎖又は分岐鎖のアルキル基又はアルケニル基を表し、前記アルキル基又はアルケニル基は更に置換基を有していてもよい。またＡ１及びＡ２は各々独立して、主鎖の炭素数が２以上４以下の直鎖又は分岐鎖のアルキレンオキサイド基（ただしアルキレンオキサイド基の片末端の酸素原子は水素原子に結合し、片末端の炭素原子は酸素原子に結合するものとする）を表し、アルキレンオキサイド単位の付加モル数ｍ及びｎは総和で０以上５０以下を満たす。］
【００３４】
上記目的を達成する本発明の第１３の態様は、前記シリカ含有物質が、珪藻土又は珪砂であることを特徴とする第１２の態様の糖の製造方法にある。
【００３５】
上記目的を達成する本発明の第１４の態様は、前記シリカ又は前記シリカ含有物質中のシリカと前記化合物（Ａ）との質量比率（化合物（Ａ）／シリカ）が、０．０００１以上、１以下であることを特徴とする第１２又は第１３の態様の糖の製造方法にある。
【００３６】
上記目的を達成する本発明の第１５の態様は、前記多価アルコール化合物は、２価アルコール、３価アルコール及び４価アルコールのモノマー、ジオマー、トリゴマー及びオリゴマー、並びにポリアルキレングリコールからなる群から選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする第１２の態様乃至第１４の態様のいずれか一つの態様の糖の製造方法にある。
【００３７】
上記目的を達成する本発明の第１６の態様は、前記多価アルコール化合物の誘導体は、多価アルコールエーテル類及びポリアルキレングリコールエーテル類からなる群から選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする第１２の態様乃至第１５の態様のいずれか一つの態様の糖の製造方法にある。
【００３８】
上記目的を達成する本発明の第１７の態様は、前記化合物（Ａ）は、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、グリセロール、ペンタエリトリトール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、プロピレングリコール１−モノメチルエーテル、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物（エチレンオキサイド付加モル数ｍ＋ｎ＝１０）、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物（エチレンオキサイド付加モル数ｍ＋ｎ＝３０）からなる群から選ばれる少なくとも１種を含有することを特徴とする第１２の態様乃至第１６の態様のいずれか一つの態様の糖の製造方法にある。
【００３９】
上記目的を達成する本発明の第１８の態様は、第１２の態様乃至第１７の態様のいずれか一つの態様の製造方法により得られた糖を用いて、発酵微生物によるエタノール発酵を行い、エタノールを製造することを特徴とするエタノールの製造方法にある。
【００４０】
上記目的を達成する本発明の第１９の態様は、糖を製造する工程に発酵微生物を添加して、糖の製造とエタノール発酵とを同時に行うことを特徴とする第１８の態様のエタノールの製造方法にある。
【００４１】
上記目的を達成する本発明の第２０の態様は、前記発酵微生物は、酵母、カビ又は細菌であることを特徴とする第１８の態様又は第１９の態様のエタノールの製造方法にある。
【００４２】
上記目的を達成する本発明の第２１の態様は、前記発酵微生物は、サッカロマイセス（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）属、ザイモモナス（Ｚｙｍｏｍｏｎａｓ）属、ピチア（Ｐｉｃｈｉａ）属、カンジダ（Ｃａｎｄｉｄａ）属、ザイモバクター（Ｚｙｍｏｂａｃｔｅｒ）属、コリネバクテリウム（Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ）属、クルイウェロマイセス（Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ）属又はエシェリキア（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ）属に属する微生物であることを特徴とする第２０の態様のエタノールの製造方法にある。
【００４３】
上記目的を達成する本発明の第２２の態様は、エタノール発酵を１５℃以上、３５℃以下で行うことを特徴とする第１８の態様乃至第２１の態様のいずれか一つの態様のエタノールの製造方法にある。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、簡便な工程で酵素による糖化反応効率を向上させることが可能な糖化反応液、糖化酵素組成物、糖の製造方法及びエタノールの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】実施例３，７，８及び比較例１〜３，６，１０〜１４のトリプロピレングリコールの添加による糖化反応効率の向上効果の測定結果を示したグラフである。
【図２】実施例１〜６及び比較例１，４〜９，１２のトリプロピレングリコール濃度による糖化反応効率の向上効果の測定結果を示したグラフである。
【図３】実施例９〜２０及び比較例１，１２の多価アルコール化合物、多価アルコール化合物の誘導体又はアセチレングリコールのアルキレンオキサイド付加物の添加による糖化反応効率の向上効果の測定結果を示したグラフである。
【図４】実施例２１及び比較例１５〜１７のＰＰＧ１０００の添加による糖化反応効率の向上効果の測定結果を示したグラフである。
【図５】実施例２２〜２８及び比較例１８〜２６のＰＰＧ１０００の添加による糖化反応効率の向上効果の測定結果を示したグラフである。
【図６】実施例２９，３０及び比較例１，２７〜２９のＰＰＧ１０００又は２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物の添加による糖化反応効率の向上効果の測定結果を示したグラフである。
【図７】実施例３１及び比較例３０〜３２のＰＰＧ１０００によるエタノール発酵効率の向上効果の測定結果を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
本発明においては、グルコースといった糖を生成するための原料として、セルロース及びヘミセルロースの少なくとも一方が用いられる。
【００４７】
かかるセルロース又はヘミセルロースは、例えば、広葉樹、針葉樹等の農林水産物資源、又は当該農林水産物資源の廃棄物といったセルロース系バイオマスに含有されている。より具体的には、バガス、稲ワラ、コーンストーバー、アブラヤシ空果房、木材繊維、木材チップ、単板くず、木粉、パルプ類、古紙類、綿、ホヤ、酢酸菌等の原料が挙げられる。また、これらの原料は、セルロース系バイオマス由来のものであれば特に限定されず、１種類を単独で用いても、２種類以上を混合して用いてもよい。
【００４８】
これらの中でも、ユーカリ木粉（広葉樹）、スギ木粉（針葉樹）、バガス、稲ワラ、コーンストーバー、アブラヤシ空果房、綿等に含有されるセルロース又はヘミセルロースであることが好ましい。これらの場合、理由は定かではないが、解繊しやすく、比較的高収率で糖を得ることができる。
【００４９】
ここで、セルロースとは、グルコースがβ−１，４グルコシド結合により重合した重合体をいう。ヘミセルロースとは、グルコース、キシロース、マンノース、ガラクトース等がグルコシド結合により重合した重合体で、セルロース以外の水不溶性の多糖類をいう。
【００５０】
また、セルロースは、その部分分解物であるセロオリゴ糖、セロビオース等を含んでいてもよく、結晶性であっても非結晶性であってもよい。また、カルボキシメチル化、アルデヒド化又はエステル化した誘導体であってもよい。なお、セルロース又はヘミセルロースは、上述した通り、バイオマス由来のものであれば特に限定されず、植物由来、真菌由来、細菌由来等であってもよい。
【００５１】
本発明の糖化酵素としては、セルラーゼを主体としたものが用いられる。かかるセルラーゼは、セルロース又はヘミセルロースをグルコース等の糖にまで分解する酵素を意味している。
【００５２】
かかる糖化酵素を生産する微生物としては、特に限定されないが、例えば、アクレモニウム（Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ）属菌、アスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）属菌、ケトミウム（Ｃｈａｅｔｏｍｉｕｍ）属菌、フザリウム（Ｆｕｓａｒｉｕｍ）属菌、フミコーラ（Ｈｕｍｉｃｏｌａ）属菌、イルペックス（Ｉｒｐｅｘ）属菌、ファネロケーテ（Ｐｈａｎｅｒｏｃｈａｅｔｅ）属菌、ペニシリウム（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ）属菌、シゾフィラム（Ｓｃｈｉｚｏｐｈｙｌｌｕｍ）属菌、スポロトリクム（Ｓｐｏｒｏｔｒｉｃｈｕｍ）属菌、トレメテス（Ｔｒａｍｅｔｅｓ）属菌、トリコデルマ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ）属菌等が挙げられる。これらの他にも、クロストリジウム（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ）属菌、シュードモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）属菌、セルロモナス（Ｃｅｌｌｕｌｏｍｏｎａｓ）属菌、ルミノコッカス（Ｒｕｍｉｎｏｃｏｃｃｕｓ）属菌、バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属菌等の細菌；スルフォロバス（Ｓｕｌｆｏｌｏｂｕｓ）属菌、ストレプトマイセス（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ）属菌、サーモアクチノマイセス（Ｔｈｅｒｍｏａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｓ）属菌、サーモモノスポラ（Ｔｈｅｒｍｏｍｏｎｏｓｐｏｒａ）属菌等の放線菌が挙げられる。なお、これらの糖化酵素は、人工的に改変されていてもよい。また、これらの糖化酵素は、１種類を単独で用いても、２種類以上を混合して用いてもよい。
【００５３】
これらの中でも、特に、Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ属由来の糖化酵素及びＴｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ属由来の糖化酵素が好ましい。これらの糖化酵素は、結晶性セルロースに対して活性が高いからである。
【００５４】
また、セルラーゼは、一連の酵素群であってもよい。かかる酵素群としては、エンドグルカナーゼ（ＥＣ  ３．２．１．７４）、セロビオヒドロラーゼ（ＥＣ  ３．２．１．９１）、β−グルコシダーゼ（ＥＣ  ２３．２．４．１，ＥＣ  ３．２．１．２１）等が挙げられる。本発明は、異なった微生物由来のセルラーゼを混合して用いることが好ましい。この場合、それらの相乗効果により、セルロース又はヘミセルロースの糖化をより促進させることができる。
【００５５】
上述のセルラーゼは、多くはｐＨ３以上、ｐＨ６以下の範囲で至適な酵素活性を有するものが一般的であるが、ｐＨ６〜ｐＨ１０の範囲で至適な酵素活性を有するアルカリセルラーゼと呼ばれるものであってもよい。また、上述のセルラーゼは、多くは反応温度２５℃以上、５０℃以下の範囲で至適な酵素活性を有するものが多いが、７０℃以上、１００℃以下の範囲で至適な酵素活性を有する耐熱性セルラーゼと呼ばれるものであってもよい。
【００５６】
本発明でシリカ又はシリカ含有物質として、シリカ、珪藻土又は珪砂を用いることができる。シリカ含有物質である珪藻土及び珪砂は、シリカが主成分の天然物である。シリカは少なくとも二酸化ケイ素を含有する化合物の総称であり、表面の一部にシラノール基が存在しているのが一般的である。このシリカは、粒子形状が球状でも非球状でもよく、粒子構造が中実構造でも多孔質構造でもよく、結晶性が非晶質でも結晶質でもよく、粉末状、懸濁液、分散液どの状態で使用してもよい。シリカ表面の一部がシラノール基以外の別の官能基で修飾されていてもよい。また、シランカップリング剤やシリコンアルコキシド、又はケイ酸イオン等でシリカ以外の化合物の表面に反応させてシリカの層が存在する形でもよい。その中でも特にコロイダルシリカ、珪藻土及び珪砂の適用が好ましい。
【００５７】
本発明で、コロイダルシリカは、平均一次粒子径が１ｎｍ以上、４００ｎｍ以下、好ましくは、５ｎｍ以上、３５０ｎｍ以下であり、糖化反応液中に存在させて用いられる。平均一次粒子径は、窒素吸着法（ＢＥＴ法）により測定される比表面積Ｓ（ｍ２／ｇ）から換算式（Ｄ（ｎｍ）＝２７２０／Ｓ）により算出されたものである。なお、コロイダルシリカは、水、メタノール、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン、エチレングリコール等の分散媒に分散させた分散液として用いられ、分散液は、コロイド液、ゾル等と呼ばれる。本発明では、酵素の活性を阻害しない範囲で、分散媒を選択してよいが、水、エタノール等の分散媒の適用が好ましい。
【００５８】
コロイダルシリカの製造方法として、水ガラスを原料とする水ガラス法、金属アルコキシドを原料とするアルコキシド法、塩化ケイ素化合物を原料とする気相法等がある。どの製造法で得られたコロイダルシリカを用いてもよいが、水ガラス法により得られたコロイダルシリカの適用が好ましい。
【００５９】
本発明の下記一般式（１）中のＲ１は炭素数１以上９以下の直鎖アルキル基を表し、Ｒ２及びＲ３はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、アシル基、アセチル基、アミド基、アミノ基、アリル基、アリール基、アルデヒド基、炭素数１以上６以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、炭素数１以上６以下のアルキレン基、炭素数１以上６以下のアルケニル基、炭素数１以上６以下のアルコキシ基、カルバモイル基、カルボキシル基、シアノ基、スルホ基、スルホニル基、トシル基、ニトロ基、ヒドロキシル基、フェニル基、ベンジル基、ホスホリル基又はメルカプト基を表し、これらの基は更に置換基を有していてもよい。Ｒ４及びＲ５はそれぞれ独立に水素原子、アシル基、アセチル基、アミド基、アリル基、アリール基、アルデヒド基、炭素数１以上６以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基、炭素数１以上６以下のアルキレン基、炭素数１以上６以下のアルケニル基、カルバモイル基、カルボキシル基、シアノ基、スルホ基、スルホニル基、トシル基、フェニル基、ベンジル基又はホスホリル基を表し、これらの基は更に置換基を有していてもよい。また繰り返し単位ｎは１以上５００以下を満たす。Ｒ１のアルキル基の炭素数は１以上６以下が好ましく、更に好ましくは１以上４以下である。Ｒ２及びＲ３のアルキル基、アルキレン基、アルケニル基及びアルコキシ基の炭素数は１以上４以下が好ましく、更に好ましくは１以上３以下である。Ｒ４及びＲ５のアルキル基、アルキレン基、アルケニル基の炭素数は１以上４以下が好ましく、更に好ましくは１以上３以下である。この繰り返し単位ｎは１以上３００以下が好ましく、更に好ましくは１以上１００以下である。
【００６０】
【化７】
2020072682.tif 000008
【００６１】
本発明の下記一般式（２）中のＲ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は各々独立して、主鎖の炭素数が１以上１０以下の飽和又は不飽和の直鎖又は分岐鎖のアルキル基又はアルケニル基を表し、前記アルキル基又はアルケニル基は更に置換基を有していてもよい。またＡ１及びＡ２は各々独立して、主鎖の炭素数が２以上４以下の直鎖又は分岐鎖のアルキレンオキサイド基（ただしアルキレンオキサイド基の片末端の酸素原子は水素原子に結合し、片末端の炭素原子は酸素原子に結合するものとする）を表し、アルキレンオキサイド単位の付加モル数ｍ及びｎは総和で０以上５０以下を満たす。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４のアルキル基又はアルケニル基の炭素数は１以上８以下が好ましく、更に好ましくは１以上６以下である。Ａ１及びＡ２のアルキレンオキサイド基の炭素数は２又は３が好ましい。アルキレンオキサイド単位の付加モル数ｍ及びｎは総和で０以上４０以下が好ましく、更に好ましくは１０以上３０以下である。
【００６２】
【化８】
2020072682.tif 000009
【００６３】
一般式（１）で表される多価アルコール化合物としては、特に限定されないが、具体的には、エチレングリコール（別称；１，２−エタンジオール）、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール（別称；１，２−プロパンジオール）、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、トリメチレングリコール（別称；１，３−プロパンジオール）、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、１，２−ペンタンジオール、１，５−ペンタンジオール、２，４−ペンタンジオール、へキシレングリコール（別称；２−メチルペンタン−２，４−ジオール）、１，２−ヘキサンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，２−ヘプタンジオール、１，７−ヘプタンジオール、１，２−オクタンジオール、１，８−オクタンジオール、１，２−ノナンジオール、１，９−ノナンジオール、３−メトキシ−１，２−プロパンジオール、３−（２−エチルヘキシルオキシ）−１，２−プロパンジオール、３−アミノ−１，２−プロパンジオール、３−メチルアミノ−１，２−プロパンジオール、３−（ジメチルアミノ）−１，２−プロパンジオール、３−（ジエチルアミノ）−１，２−プロパンジオール、３−アリルオキシ−１，２−プロパンジオール、α−クロロヒドリン（別称；３−クロロ−１，２−プロパンジオール）、３−フェノキシ−１，２−プロパンジオール、３−メルカプト−１，２−プロパンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール（別称；２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール）、２−メチル−２−プロピル−１，３−プロパンジオール、２−エチル−２−メチル−１，３−プロパンジオール、２−ブチル−２−エチル−１，３−プロパンジオール、２，２ージイソブチル−１，３−プロパンジオール、２，２ージイソペンチル−１，３−プロパンジオール、２−（２，２ージエトキシエチル）−１，３−プロパンジオール、２−メチレン−１，３−プロパンジオール、セリノール（別称；２−アミノ−１，３−プロパンジオール）、２−アミノ−２−メチル−１，３−プロパンジオール、２−アミノ−２−エチル−１，３−プロパンジオール、ジブロモネオペンチルグリコール（別称；２，２ービス（ブロモメチル）−１，３−プロパンジオール）、ブロノポール（別称；２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオール）、２−メチル−２−ニトロ−１，３−プロパンジオール、２−フェニル−１，３−プロパンジオール、２−ベンジルオキシ−１，３−プロパンジオール、３−メチル−１，３−ブタンジオール、４−ベンジルオキシ−１，３−ブタンジオール、２，２，３，３−テトラフルオロ−１，４−ブタンジオール、ピナコール（別称；２，３−ジメチル−２，３−ブタンジオール）、ＤＬ−１，４−ジクロロ−２，３−ブタンジオール、１，４−ジメルカプト−２，３−ブタンジオール、ヘキサフルオロ−２，３−ビス（トリフルオロメチル）−２，３−ブタンジオール、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール、２，４−ジ���チル−２，４−ペンタンジオール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、２，５−ジメチル−２，５−ヘキサンジオール等の２価アルコール；グリセロール、ジグリセロール、１，２，３−ブタントリオール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，５−ペンタントリオール、１，２，６−ヘキサントリオール、１，２，７−ヘプタントリオール、１，２，８−オクタントリオール、１，２，９−ノナントリオール、ペンタグリセロール（別称；２−ヒドロキシメチル−２−メチル−１，３−プロパンジオール）、トリメチロールプロパン（別称；２−エチル−２−ヒドロキシメチル−１，３−プロパンジオール）、トリス塩基（別称；２−アミノ−２−（ヒドロキシメチル）−１，３−プロパンジオール）、２−（ブロモメチル）−２−（ヒドロキシメチル）−１，３−プロパンジオール、２−（ヒドロキシメチル）−２−ニトロ−１，３−プロパンジオール等の３価アルコール；ペンタエリトリトール（別称；２，２ービス（ヒドロキシメチル）−１，３−プロパンジオール）、ジトリメチロールプロパン（別称；２，２’−オキシビス（メチレン）ビス（２−エチル−１，３−プロパンジオール））、Ｌ−トレイトール（別称；Ｌ−１，２，３，４−ブタンテトラオール）等の４価以上のアルコール；ポリエチレングリコール、直鎖又は分岐鎖のポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール又はポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリオキシエチレングリコールのランダム共重合体、交互共重合体及びブロック共重合体等のポリアルキレングリコール類；ポリオキシエチレングリセリルエーテル、ポリオキシプロピレングリセリルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリセリルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレントリメチロールプロパン、ポリオキシテトラメチレンポリオキシエチレングリコール又はポリオキシテトラメチレンポリオキシプロピレングリコールのランダム共重合体、交互共重合体及びブロック共重合体、ポリグリセロール等が挙げられる。また、上述の多価アルコールのモノマー、ジオマー、トリゴマー等であってもよい。これらの中では、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、グリセロール、ペンタエリトリトール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールが好ましい。
【００６４】
一般式（１）で表される多価アルコール化合物の誘導体としては、特に限定されないが、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノイソブチルエーテル、エチレングリコールモノ−ｔｅｒｔ−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル（別称；プロピレングリコール１−モノメチルエーテル）、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコール１−モノブチルエーテル、１，３−プロパンジオールモノメチルエーテル、１，２−ブタンジオール１−モノメチルエーテル、１，４−ブタンジオールモノメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、１，５−ペンタンジオールジメチルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジメチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類（多価アルコールエーテル類）；ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノアセタート、エチレングリコールモノアリルエーテル、ジエチレングリコールアミン（別称；エチレングリコールモノ（２−アミノエチル）エーテル）、エチレングリコールモノ［２−（ジエチルアミノ）エチル］エーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセタート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノ（２−プロピン−１−イル）エーテル、トリエチレングリコールモノクロロヒドリン、トリエチレングリコールモノ（２−プロピニル）エーテル、トリエチレングリコールモノベンジルエーテル、プロピレングリコール１−モノメチルエーテル２−アセタート、プロピレングリコール２−モノフェニルエーテル、エチレングリコールジアセタート、ジエチレングリコールジアセタート、トリエチレングリコールジアセタート、エチレングリコールジクロロアセタート、エチレングリコールジトシラート、ジエチレングリコールジトシラート、エチレングリコールジブチラート、エチレングリコールジフェニルエーテル、エチレングリコールジベンジルエーテル、エチレングリコールジベンゾアート、ジエチレングリコールジベンゾアート、プロピレングリコールジアセタート、トリメチレングリコ−ルジトシラート（別称；１，３−プロパンジオールジトシラート）、ネオペンチルグリコールジトシラート（別称；２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオールジトシラート）、１，４−ブタンジオールジアセタート、ブスルファン（別称；１，４−ブタンジオールジメタンスルホナート）、１，４−ブタンジオールビス（３−アミノプロピル）エーテル、１，４−ブタンジオールビス（チオグリコラート）、１，５−ペンタンジオールジアセタート、２，５−ヘキサンジオールジアセタート、１，８−オクタンジオールジアセタート、１，９−ノナンジオールジアセタート等のグリコールエーテル類；ポリオキシプロピレンブチルエーテル等のポリアルキレングリコールアルキルエーテル類；ポリエチレングリコールアリルエーテル、ポリエチレングリコールビス（３−アミノプロピル）エーテル等のポリアルキレングリコールエーテル類等が挙げられる。これらの中では、プロピレングリコール１−モノメチルエーテルが好ましい。
【００６５】
一般式（２）で表されるアセチレングリコール化合物としては、特に限定されないが、例えば、２−ブチン−１，４−ジオール、２，５−ジメチル−３−ヘキシン−２，５−ジオール、３，６−ジメチル−４−オクチン−３，６−ジオール、２，３，６，７−テトラメチル−４−オクチン−３，６−ジオール、４，７−ジメチル−５−デシン−４，７−ジオール、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール、２，５，８，１１−テトラメチル−６−ドデシン−５，８−ジオール等が挙げられる。
【００６６】
また、一般式（２）のアセチレングリコール化合物のアルキレンオキサイド付加物としては、特に限定されないが、例えば、３，６−ジメチル−４−オクチル−３，６−ジオールのエチレンオキサイド付加物（エチレンオキサイド付加モル数ｍ＋ｎ＝４）、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物（エチレンオキサイド付加モル数ｍ＋ｎ＝１．３）、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物（エチレンオキサイド付加モル数ｍ＋ｎ＝３．５）、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物（エチレンオキサイド付加モル数ｍ＋ｎ＝１０）、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物（エチレンオキサイド付加モル数ｍ＋ｎ＝３０）、２，５，８，１１−テトラメチル−６−ドデシン−５，８−ジオールのエチレンオキサイド付加物（エチレンオキサイド付加モル数ｍ＋ｎ＝６）等のアセチレングリコールのエチレンオキサイド誘導体を挙げることができる。これらの中では、特に２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物（エチレンオキサイド付加モル数ｍ＋ｎ＝１０）、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物（エチレンオキサイド付加モル数ｍ＋ｎ＝３０）等が好ましい。
【００６７】
アセチレングリコール化合物及びそのアルキレンオキサイド付加物の市販品としては、例えば、日信化学工業株式会社製のサーフィノールシリーズ、オルフィンシリーズ、川研ファインケミカル株式会社製のアセチレノールシリーズ等が挙げられる。
【００６８】
一般式（１）及び（２）で表される化合物（Ａ）は、単独で使用してもよいし、複数の化合物を併用してもよい。
【００６９】
本発明の糖化反応液は、セルロース及びヘミセルロースの少なくとも一方を原料に、糖化酵素組成物である、糖化酵素、シリカ又はシリカ含有物質及び一般式（１）で表される多価アルコール化合物及びその誘導体、及び一般式（２）で表されるアセチレングリコール及びそのアルキレンオキサイド付加物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物（Ａ）を含有するものである。詳細は後述するが、糖化反応効率（単に反応効率ともいう）の向上効果を享受する観点から、糖化反応液において、シリカ又はシリカ含有物質及び化合物（Ａ）を併用させることが好ましい。
【００７０】
ここで、糖化反応液において、糖化酵素の濃度は、ＢＳＡ（Ｂｏｖｉｎｅ  ｓｅｒｕｍ  ａｌｂｕｍｉｎ；ウシ血清由来アルブミン）のタンパク質濃度に換算して、０．００１質量％以上、３．０質量％以下、好ましくは、０．００１質量％以上、１．０質量％以下である。糖化酵素の濃度がこの範囲より低いと反応効率が低下して好ましくなく、一方、これより高いと糖化酵素が溶液に溶解しにくくなるだけでなく、経済的に不適である。
【００７１】
また、糖化反応液において、シリカ又はシリカ含有物質中のシリカの濃度は、０．００１質量％以上、４０質量％以下、好ましくは、０．００５質量％以上、１０質量％以下である。シリカ又はシリカ含有物質中のシリカの濃度がこの範囲より低いと反応効率が低下して好ましくなく、一方、これより高いと分散性が悪化するだけでなく、経済的に不適である。
【００７２】
また、糖化反応液において、糖化酵素とシリカ又はシリカ含有物質中のシリカとの質量比率（糖化酵素／シリカ）は、０．０００２以上、３００以下、好ましくは、０．００２以上、３０以下である。両者の質量比率がこの範囲を外れると反応効率の向上が顕著ではなくなる。
【００７３】
また、糖化反応液において、化合物（Ａ）の濃度は、０．００００１質量％以上、１０質量％以下、好ましくは、０．０００１質量％以上、１質量％以下である。化合物（Ａ）の濃度がこの範囲より低いと反応効率が低下して好ましくなく、一方、これより高いと分散性が悪化するだけでなく、経済的に不適である。
【００７４】
また、糖化反応液において、シリカ又はシリカ含有物質中のシリカと化合物（Ａ）との質量比率（化合物（Ａ）／シリカ）は、０．０００１以上、１以下、好ましくは、０．００１以上、０．１以下である。両者の質量比率がこの範囲を外れると反応効率の向上が顕著ではなくなる。
【００７５】
また、糖化反応液のｐＨは、３以上、１１以下、好ましくは、３以上、６以下である。ｐＨが３より低いと、シリカ又はシリカ含有物質の凝集が生じて糖化酵素の反応効率が低下し、一方、ｐＨが１１より高いと、シリカ又はシリカ含有物質が溶解しやすくなるため、好ましくない。
【００７６】
糖化反応液のｐＨ調整剤として、硫酸、塩酸、硝酸といった鉱酸；酢酸、シュウ酸といったカルボン酸；クエン酸、酒石酸、リンゴ酸といったヒドロキシ酸；水酸化ナトリウムや水酸化カリウムといった水酸化物塩；アンモニア、尿素等が挙げられる。本発明の効果を阻害しない範囲であれば、特にその種類や濃度に使用制限はない。また、これらのｐＨ調整剤は、１種類を単独で用いても、２種類以上を混合して用いてもよい。更に緩衝作用を有する緩衝液の状態で使用してもよい。
【００７７】
また、本発明の糖化反応液は、反応温度を、５℃以上、１００℃以下、好ましくは、２０℃以上、５５℃以下とするのが好ましい。糖化酵素の至適温度に合わせて反応温度を設定することが好ましい。一般的に、反応温度が５℃より低いと糖化反応の効率が著しく低下し、１００℃より高いと糖化酵素が失活する虞があり、好ましくない。
【００７８】
なお、セルロース又はヘミセルロースを含有するセルロース系バイオマスの前処理は、公知の範囲により行えばよい。一般には、カッターミル等による物理的な粉砕、及び酸又はアルカリ処理によってリグニンとセルロース及びヘミセルロースとの構造を化学的に破壊することにより、糖化反応用原料とすればよい。
【００７９】
糖化反応液を作製する際に、糖化酵素が分散している反応液にシリカ又はシリカ含有物質及び化合物（Ａ）を添加してもよく、シリカ又はシリカ含有物質及び化合物（Ａ）が分散している反応液に糖化酵素を添加してもよい。シリカ又はシリカ含有物質及び化合物（Ａ）を同時に添加してもよいし、別々に添加してもよく、糖化反応効率が低下しなければ添加順序は問わない。その際、化合物（Ａ）を粉末状態で添加してもよいし、溶液状態で添加してもよい。また、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、ｐＨ調整剤等のその他の添加剤は任意の順序で添加することができる。
【００８０】
以上で説明した通り、本発明の糖化反応液は、セルロース及びヘミセルロースの少なくとも一方を原料に、糖化酵素組成物である、糖化酵素、シリカ及び一般式（１）で表される多価アルコール化合物及びその誘導体、及び一般式（２）で表されるアセチレングリコール及びそのアルキレンオキサイド付加物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物（Ａ）を含有することで得られる。この糖化反応液において、メカニズムは明らかでないが、シリカ又はシリカ含有物質及び化合物（Ａ）を併用させることで、セルロース又はヘミセルロースの糖化をより促進させることができる。
【００８１】
また、本発明の糖化反応液は、シリカ又はシリカ含有物質及び化合物（Ａ）の併用により、糖化酵素の使用量を減少させることができるので、コスト性にも優れている。
【００８２】
本発明で得られた糖を使用して、エタノール発酵を行う発酵微生物によりエタノール発酵させてエタノールを得ることもできる。糖を得た後に、エタノール発酵を行う発酵微生物を添加し、エタノール発酵させてエタノールを得てもよいし、前記糖化反応液を用いて糖を得る工程にエタノール発酵を行う発酵微生物を添加して、糖の製造とエタノール発酵とを同時に行い、エタノールを得てもよい。
【００８３】
本発明の発酵微生物は、酵母、カビ、細菌等が挙げられる。これらの中でも特に、酵母又は細菌であることが好ましい。また、これらの発酵微生物は、１種類を単独で用いても、２種類以上を混合して用いてもよい。用いられる発酵微生物としては、例えば、サッカロマイセス（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）属、ザイモモナス（Ｚｙｍｏｍｏｎａｓ）属、ピチア（Ｐｉｃｈｉａ）属、カンジダ（Ｃａｎｄｉｄａ）属、ザイモバクター（Ｚｙｍｏｂａｃｔｅｒ）属、コリネバクテリウム（Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ）属、クルイウェロマイセス（Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ）属、エシェリキア（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ）属等に属する微生物が挙げられる。
【００８４】
エタノール発酵を行う際の好ましい発酵温度は１５℃以上、３５℃以下であり、２８℃以上、３２℃以下とするのがより好ましい。一般的に、発酵温度が１５℃より低いと発酵微生物の活動が活発でなくなるためエタノール発酵の効率が著しく低下し、また、３５℃より高いと発酵微生物が死滅する虞があり、好ましくない。
【００８５】
また、本発明のエタノール発酵を行う発酵微生物によるエタノールの製造方法は、シリカ又はシリカ含有物質及び化合物（Ａ）の併用により、エタノール発酵を行う際の好ましい発酵温度でも効率的に糖化酵素により糖を得ることができるため、得られる糖を利用したエタノール発酵も効率的に行うことが出来る。一般的には、糖を得る反応温度がエタノールを得る発酵温度よりも高いため、エタノール発酵工程の前に反応液を冷却する必要があり、エネルギーの浪費が生じるが、本発明の方法によれば、糖を得る反応温度とエタノールを得る発酵温度を同じ温度範囲とすることができ、エネルギーの浪費を避けることが出来るため、効率的である。
【実施例】
【００８６】
以下、実施例に基づいて更に詳述するが、本発明はこの実施例により何ら限定されるものではない。
【００８７】
［１．シリカ又はシリカ含有物質としてシリカを用いた糖の製造］
（１−１．平均一次粒子径）
シリカの平均一次粒子径は、以下の測定装置を用いて測定した。
窒素吸着法測定装置：Ｍｏｎｏｓｏｒｂ  ＭＳ−１６（カンタクローム・インスツルメンツ・ジャパン合同会社製）
【００８８】
（１−２．セルラーゼ水溶液）
以下の手順で、セルラーゼ水溶液を作製した。
脱イオン交換水中に、所定量の混合セルラーゼの粉末を添加し、室温下、ローターで１００ｒｐｍ、３０分間回転させながら溶解してセルラーゼ水溶液を得た。なお、糖化酵素であるセルラーゼとしては、ｐＨ３以上、ｐＨ６以下の範囲で至適な酵素活性を有するトリコデルマ・リーゼイ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ  ｒｅｅｓｅｉ；Ｔ．  ｒｅｅｓｅｉ）属由来のセルラーゼ（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ製）及びアスペルギルス・ニガー（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ  ｎｉｇｅｒ；Ａ．  ｎｉｇｅｒ）属由来のセルラーゼ（ＭＰ  ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｓ製）を７：３（ｗ／ｗ）の割合で混合した混合セルラーゼを用いた。
【００８９】
（１−３．糖化酵素水溶液）
以下の手順で、糖化酵素水溶液を作製した。
脱イオン交換水中に、ｐＨ調整として最終的に０．０５Ｍになるよう１Ｍ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）、及び１−２．で得られたセルラーゼ水溶液を添加し、室温下、ローターで１００ｒｐｍ、３０分間回転させながら混合して、下記表１に示した糖化酵素濃度（本実施例ではセルラーゼ濃度）の糖化酵素水溶液をそれぞれ得た。これらの糖化酵素水溶液を、比較サンプル１〜比較サンプル３とした。各比較サンプルの糖化酵素濃度は、Ｂｒａｄｆｏｒｄ法（ＣＢＢ法）を用い、ＢＳＡ（商品名：タンパク質標準物質、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ製）のタンパク質濃度に換算して算出した。糖化酵素濃度算出の具体的な手順は以下の通りである。
【００９０】
セル長１０ｍｍのディスポーザブルセルに、プロテインアッセイＣＢＢ溶液（５倍濃縮）（ナカライテスク株式会社製）を脱イオン交換水で５倍に希釈したものを２．５ｍＬ添加し、次いで、各比較サンプル１〜３を０．０５ｍＬ添加し、密栓して混合溶液とした。この混合溶液を、上下反転を繰り返し均一に混合した。その後、３０分間静定し、分光光度計ＵＶ−３１５０（株式会社島津製作所製）を用い、波長５９５ｎｍの吸光度を測定した。既知のＢＳＡのタンパク質濃度の試料を作製し、同様に吸光度を測定して検量線を作成した。得られた検量線から糖化酵素濃度を算出した。なお、トリコデルマ・リーゼイ属由来のセルラーゼの粉末１ｇ中には０．２７ｇのタンパク質が含有していた。また、アスペルギルス・ニガー属由来のセルラーゼの粉末１ｇ中には０．０６ｇのタンパク質が含有していた。
【００９１】
【表１】
2020072682.tif 000010
【００９２】
（１−４．糖化酵素組成物）
以下の手順で、糖化酵素組成物を作製した。
脱イオン交換水中に、ｐＨ調整として最終的に０．０５Ｍになるよう１Ｍ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）、シリカとして水ガラス法で製造された中実で球状のコロイダルシリカ（平均一次粒子径：３５ｎｍ）が水に分散された酸性シリカゾル（ｐＨ２．１、シリカ濃度４０質量％）、化合物（Ａ）としてトリプロピレングリコール、及び１−２．で得られたセルラーゼ水溶液を添加し、室温下、ローターで１００ｒｐｍ、３０分間回転させながら混合して、下記表２に示した糖化酵素濃度（本実施例ではセルラーゼ濃度）、シリカ濃度及び化合物（Ａ）濃度の糖化酵素組成物をそれぞれ得た。これらの糖化酵素組成物を、サンプル１〜サンプル８とした。なお、下記表２に示したサンプル１〜サンプル８の各構成成分の濃度は、糖化酵素組成物中の濃度である。
【００９３】
また、化合物（Ａ）として多価アルコール化合物、多価アルコール化合物の誘導体又はアセチレングリコールのアルキレンオキサイド付加物を用いたこと以外は、サンプル１〜サンプル８と同様にして、糖化酵素組成物をそれぞれ作製した。これらの糖化酵素組成物を、下記表２に示したサンプル９〜サンプル２０とした。なお、下記表２に示したサンプル９〜サンプル２０の各構成成分の濃度は、糖化酵素組成物中の濃度である。
【００９４】
なお、下記表２における化合物（Ａ）の種類Ａ〜Ｍは、以下に示した通りである。
Ａ：トリプロピレングリコール
Ｂ：エチレングリコール
Ｃ：ポリエチレングリコール（平均分子量２００）
Ｄ：プロピレングリコール
Ｅ：ジプロピレングリコール
Ｆ：ポリプロピレングリコール（平均分子量２５０）
Ｇ：ポリプロピレングリコール（平均分子量７００）
Ｈ：ポリプロピレングリコール（平均分子量１０００）
Ｉ：プロピレングリコールモノメチルエーテル
Ｊ：１，３−ブタンジオール
Ｋ：グリセリン
Ｌ：２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物（エチレンオキサイド付加モル数ｍ＋ｎ＝１０）
（日信化学工業株式会社製、サーフィノール４６５）
Ｍ：２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物（エチレンオキサイド付加モル数ｍ＋ｎ＝３０）
（日信化学工業株式会社製、サーフィノール４８５）
【００９５】
【表２】
2020072682.tif 000011
【００９６】
（１−５．トリプロピレングリコール含有糖化酵素水溶液）
以下の手順で、化合物（Ａ）としてトリプロピレングリコールを用いたトリプロピレングリコール含有糖化酵素水溶液を作製した。
【００９７】
脱イオン交換水中に、ｐＨ調整として最終的に０．０５Ｍになるよう１Ｍ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）、トリプロピレングリコール、及び１−２．で得られたセルラーゼ水溶液を添加し、室温下、ローターで１００ｒｐｍ、３０分間回転させながら混合して、下記表３に示した糖化酵素濃度（本実施例ではセルラーゼ濃度）、及びトリプロピレングリコール濃度のトリプロピレングリコール含有糖化酵素水溶液をそれぞれ得た。これらのトリプロピレングリコール含有糖化酵素水溶液を、比較サンプル４〜比較サンプル１１とした。なお、下記表３に示した比較サンプル４〜比較サンプル１１の各構成成分の濃度は、トリプロピレングリコール含有糖化酵素水溶液中の濃度である。
【００９８】
【表３】
2020072682.tif 000012
【００９９】
（１−６．シリカ含有糖化酵素水溶液）
以下の手順で、シリカ含有糖化酵素水溶液を作製した。
脱イオン交換水中に、ｐＨ調整として最終的に０．０５Ｍになるよう１Ｍ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）、シリカとして水ガラス法で製造された中実で球状のコロイダルシリカ（平均一次粒子径粒子径：３５ｎｍ）が水に分散された酸性シリカゾル（ｐＨ２．１、シリカ濃度４０質量％）、及び１−２．で得られたセルラーゼ水溶液を添加し、室温下、ローターで１００ｒｐｍ、３０分間回転させながら混合して、下記表４に示した糖化酵素濃度（本実施例ではセルラーゼ濃度）、及びシリカ濃度のシリカ含有糖化酵素水溶液をそれぞれ得た。これらのシリカ含有糖化酵素水溶液を、比較サンプル１２〜比較サンプル１４とした。なお、下記表４に示した比較サンプル１２〜比較サンプル１４の各構成成分の濃度は、シリカ含有糖化酵素水溶液中の濃度である。
【０１００】
【表４】
2020072682.tif 000013
【０１０１】
（１−７．糖化反応液）
サンプル１〜サンプル２０の糖化酵素組成物に、微結晶セルロース粉末を添加し、分散させて各サンプルを用いた糖化反応液とした。具体的な手順は以下の通りである。
【０１０２】
まず、１３．５ｍＬのガラス瓶に各サンプルを１０ｍＬ入れ、４ｍｍφ×１０ｍｍのスターラーで撹拌した状態で、微結晶セルロース粉末（結晶型：Ｉ型、商品名：Ａｖｉｃｅｌ  ＰＨ−１０１、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ製）を０．０５ｇ（５ｍｇ／ｍＬ相当）添加した後に密栓した。
【０１０３】
また、比較サンプル１〜比較サンプル３の糖化酵素水溶液、比較サンプル４〜比較サンプル１１のトリプロピレングリコール含有糖化酵素水溶液、及び比較サンプル１２〜比較サンプル１４のシリカ含有糖化酵素水溶液を用いたこと以外は、サンプル１〜サンプル２０の糖化酵素組成物と同様にして、各比較サンプルの糖化反応液を得た。
【０１０４】
（１−８．糖の製造）
上述の各サンプル及び各比較サンプルを用いた糖化反応液を、２５℃の恒温槽中で、撹拌下で２日間酵素反応させた。この酵素反応により、糖（グルコース）を得た。
【０１０５】
（１−９．グルコース生成量の算出）
（実施例１）
酵素法（ＧＯＤ法）を用いて、サンプル１の糖化酵素組成物から得られた糖化反応液（以下、実施例１の糖化反応液という）について、１−８．の酵素反応２日後のグルコース生成量を算出した。
【０１０６】
２ｍＬマイクロチューブに、サンプル１の糖化反応液の試料を０．５ｍＬ採取し、１０５℃、１５分で酵素を失活させた。次に、未反応のセルロース、シリカを除去するため、絶対孔径０．１μｍのフィルターが付いた２ｍＬのマイクロチューブに試料を移し、高速冷却遠心分離機ＳＲＸ−２０１（株式会社トミー精工製）で１０，０００Ｇ、５分の条件で遠心分離し、その後、ろ液を回収した。酵素法には、グルコースＣＩＩ−テストワコー（和光純薬工業株式会社製）を使用した。分光光度計ＵＶ−３１５０（株式会社島津製作所製）を用いて波長５０５ｎｍの吸光度（セル長１０ｍｍ）を測定した。具体的な手順は以下の通りである。
【０１０７】
セル長１０ｍｍのディスポーザブルセルに発色試液を３．０ｍＬ添加し、次いで、上記のろ液を０．０２ｍＬ添加し、密栓して混合溶液とした。次に、この混合溶液を、上下反転を繰り返し均一に混合した。その後、２４℃で１５分間静定し、波長５０５ｎｍの吸光度を、分光光度計を用いて測定し、Ｅｓとした。次に、セル長１０ｍｍのディスポーザブルセルに発色試液を３．０ｍＬ添加し、次いで、ブドウ糖標準液ＩＩ（５００ｍｇ／ｄＬ）を０．０２ｍＬ添加し、上下反転を繰り返し均一に混合した後、２４℃で１５分間静定し、波長５０５ｎｍの吸光度を、分光光度計を用いて測定し、Ｅｓｔｄとした。ここでは、発色試液３．０ｍＬの吸光度を対照として、実施例１の糖化反応液の吸光度Ｅｓ、及びブドウ糖標準液ＩＩの吸光度Ｅｓｔｄを測定した。
【０１０８】
次に、実施例１の糖化反応液のグルコース生成量（ｍｇ／ｍＬ）を、下記式（３）から求めた。その結果を下記表５に示した。
【０１０９】
【数１】
2020072682.tif 000014
【０１１０】
（実施例２〜実施例２０）
実施例１と同様にして、サンプル２〜サンプル２０の糖化酵素組成物から得られた各糖化反応液（以下、実施例２〜実施例２０の糖化反応液という）について、１−８．の酵素反応２日後のグルコース生成量を算出し、その結果を下記表５に示した。
【０１１１】
【表５】
2020072682.tif 000015
【０１１２】
（比較例１〜比較例１４）
実施例１と同様にして、比較サンプル１〜比較サンプル３の糖化酵素水溶液、比較サンプル４〜比較サンプル１１のトリプロピレングリコール含有糖化酵素水溶液、及び比較サンプル１２〜比較サンプル１４のシリカ含有糖化酵素水溶液から得られた各糖化反応液（以下、比較例１〜比較例１４の糖化反応液という）について、１−８．の酵素反応２日後のグルコース生成量を算出し、その結果を下記表６に示した。
【０１１３】
【表６】
2020072682.tif 000016
【０１１４】
（１−１０．糖化反応効率）
上記表５及び上記表６のグルコース生成量に基づき、各糖化反応液の糖化反応効率について検討した。まず、実施例３、実施例７、実施例８、比較例１〜比較例３、比較例６、及び比較例１０〜比較例１４におけるグルコース生成量から、トリプロピレングリコールの添加による糖化反応効率の向上効果について検討した。
【０１１５】
図１は、実施例３，７，８及び比較例１〜３，６，１０〜１４のトリプロピレングリコールの添加による糖化反応効率の向上効果の測定結果を示したグラフである。図１に示した通り、比較例１〜比較例３の糖化反応液と、比較例１２〜比較例１４の糖化反応液を比較すると、セルラーゼ水溶液にシリカを添加した比較例１２〜比較例１４の方がグルコース生成量が増加しており、糖化反応効率の向上が見られた。また、比較例１２〜比較例１４の糖化反応液と、実施例３、実施例７、実施例８の糖化反応液を比較すると、セルラーゼ水溶液にシリカ及びトリプロピレングリコールを添加した実施例４、実施例７、実施例８の方がグルコース生成量が増加しており、更なる糖化反応効率の向上が見られた。一方、比較例１〜比較例３の糖化反応液と、比較例６、比較例１０、比較例１１の糖化反応液を比較すると、セルラーゼ水溶液にトリプロピレングリコールを添加しても糖化反応効率の向上はしなかった。従って、セルロースの糖化反応において、シリカとトリプロピレングリコールを併用することによって、糖化反応効率が向上することが確認できた。
【０１１６】
また、この結果より、比較例１〜比較例３の糖化反応液と、セルラーゼ水溶液にシリカを添加した比較例１２〜比較例１４の糖化反応液において、セルラーゼの使用量を比較すると、比較例１２〜比較例１４では、２０％程度の使用量を削減することができる。一方、比較例１〜比較例３の糖化反応液と、シリカ及びトリプロピレングリコールを添加した実施例３、実施例７、実施例８の糖化反応液において、セルラーゼの使用量を比較すると、実施例３、実施例７、実施例８では、３０％程度の使用量の削減が期待でき、セルラーゼ水溶液にシリカを添加した場合より、糖化反応におけるセルラーゼの使用量を更に１０％程度削減することができると考えられる。
【０１１７】
次に、実施例１〜実施例６、比較例１、比較例４〜比較例９、比較例１２におけるグルコースの生成量から、トリプロピレングリコールの添加量（トリプロピレングリコール濃度）による糖化反応効率の向上効果について検討した。
【０１１８】
図２は、実施例１〜６及び比較例１，４〜９，１２のトリプロピレングリコール濃度による糖化反応効率の向上効果の測定結果を示したグラフである。図２に示した通り、シリカとトリプロピレングリコールの質量比率（トリプロピレングリコール／シリカ）が概ね０．０００１〜１の範囲において、糖化反応効率が大幅に向上し、両者の併用効果を確認することができた。従って、この結果より、グルコース生成量は、特にトリプロピレングリコールの添加量に依存することが示唆された。なお、糖化酵素（セルラーゼ）にトリプロピレングリコールだけを組み合わせても、糖化反応効率の向上効果は見られなかった。
【０１１９】
また、実施例９〜実施例２０、比較例１及び比較例１２におけるグルコースの生成量から、トリプロピレングリコール以外の化合物（Ａ）である多価アルコール化合物、多価アルコール化合物の誘導体又はアセチレングリコールのアルキレンオキサイド付加物の添加による糖化反応効率の向上効果について検討した。
【０１２０】
図３は、実施例９〜２０及び比較例１，１２の多価アルコール化合物、多価アルコール化合物の誘導体又はアセチレングリコールのアルキレンオキサイド付加物の添加による糖化反応効率の向上効果の測定結果を示したグラフである。図３に示した通り、実施例９〜実施例２０の糖化反応液と、比較例１及び比較例１２の糖化反応液を比較すると、セルラーゼ水溶液にシリカ及び多価アルコール化合物、多価アルコール化合物の誘導体又はアセチレングリコールのアルキレンオキサイド付加物を添加した実施例９〜実施例２０に糖化反応効率の向上効果が見られた。従って、セルロースの糖化反応において、シリカと化合物（Ａ）として多価アルコール化合物、多価アルコール化合物の誘導体又はアセチレングリコールのアルキレンオキサイド付加物を併用することによって、糖化反応効率が向上することが確認できた。
【０１２１】
［２．市販のセルラーゼを用いた糖の製造］
（２−１．セルラーゼ水溶液）
Ｔ．  ｒｅｅｓｅｉ属由来のセルラーゼ（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ製）及びＡ．  ｎｉｇｅｒ属由来のセルラーゼ（ＭＰ  ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｓ製）を７：３（ｗ／ｗ）の割合で混合した混合セルラーゼから、市販のセルラーゼ（製品名：Ｃｅｌｌｉｃ（登録商標）  ＣＴｅｃ２、Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ製）に変更した以外は、１−２．と同様にしてセルラーゼ水溶液を作製した。
【０１２２】
（２−２．糖化酵素組成物）
以下の手順で、糖化酵素組成物を作製した。
脱イオン交換水中にｐＨ調整として最終的に０．０５Ｍになるよう１Ｍ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）、シリカとして水ガラス法で製造された中実で球状のコロイダルシリカ（平均一次粒子径：８５ｎｍ）が水に分散されたアルカリ性シリカゾル（ｐＨ９．３、シリカ濃度４０質量％）、化合物（Ａ）としてポリプロピレングリコール（平均分子量１０００）（以下、ＰＰＧ１０００という）、及び２−１．で得られたセルラーゼ水溶液を添加し、室温下、ローターで１００ｒｐｍ、３０分間回転させながら混合して、下記表７に示した糖化酵素濃度（本実施例ではセルラーゼ濃度）、シリカ濃度及びＰＰＧ１０００濃度の糖化酵素組成物を得た。この糖化酵素組成物をサンプル２１とした。なお、下記表７に示したサンプル２１の各構成成分の濃度は、糖化酵素組成物中の濃度である。
【０１２３】
（２−３．糖化酵素水溶液）
以下の手順で、糖化酵素組成物を作製した。
脱イオン交換水中にｐＨ調整として最終的に０．０５Ｍになるよう１Ｍ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）、及び上述のセルラーゼ水溶液を添加し、室温下、ローターで１００ｒｐｍ、３０分間回転させながら混合して、下記表７に示した糖化酵素濃度（本実施例ではセルラーゼ濃度）の糖化酵素水溶液を得た。この糖化酵素水溶液を比較サンプル１５とした。
【０１２４】
（２−４．ポリプロピレングリコール含有糖化酵素水溶液）
以下の手順で、化合物（Ａ）として２−２．と同様のＰＰＧ１０００を用いたＰＰＧ１０００含有糖化酵素水溶液を作製した。
【０１２５】
脱イオン交換水中に、ｐＨ調整として最終的に０．０５Ｍになるよう１Ｍ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）、ＰＰＧ１０００、及び２−１．で得られたセルラーゼ水溶液を添加し、室温下、ローターで１００ｒｐｍ、３０分間回転させながら混合して、下記表７に示した糖化酵素濃度（本実施例ではセルラーゼ濃度）、及びＰＰＧ１０００濃度のＰＰＧ１０００含有糖化酵素水溶液を得た。このＰＰＧ１０００含有糖化酵素水溶液を、比較サンプル１６とした。なお、下記表７に示した比較サンプル１６の各構成成分の濃度は、ＰＰＧ１０００含有糖化酵素水溶液中の濃度である。
【０１２６】
（２−５．シリカ含有糖化酵素水溶液）
以下の手順で、シリカ含有糖化酵素水溶液を作製した。
脱イオン交換水中にｐＨ調整として最終的に０．０５Ｍになるよう１Ｍ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）、シリカとして水ガラス法で製造された中実で球状のコロイダルシリカ（平均一次粒子径：８５ｎｍ）が水に分散されたアルカリ性シリカゾル（ｐＨ９．３、シリカ濃度４０質量％）、及び２−１．で得られたセルラーゼ水溶液を添加し、室温下、ローターで１００ｒｐｍ、３０分間回転させながら混合して、下記表７に示した糖化酵素濃度（本実施例ではセルラーゼ濃度）、及びシリカ濃度のシリカ含有糖化酵素水溶液を得た。このシリカ含有糖化酵素水溶液を、比較サンプル１７とした。なお、下記表７に示した比較サンプル１７の各構成成分の濃度は、シリカ含有糖化酵素水溶液中の濃度である。
【０１２７】
【表７】
2020072682.tif 000017
【０１２８】
（２−６．糖化反応液）
サンプル２１の糖化酵素組成物に、微結晶セルロース粉末を添加し、分散させて糖化反応液とした。具体的な手順は以下の通りである。
【０１２９】
まず、１３．５ｍＬのガラス瓶に各サンプルを１０ｍＬ入れ、４ｍｍφ×１０ｍｍのスターラーで撹拌した状態で、微結晶セルロース粉末（結晶型：Ｉ型、商品名：Ａｖｉｃｅｌ  ＰＨ−１０１、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ製）を１．００ｇ（１００ｍｇ／ｍＬ相当）添加した後に密栓した。
【０１３０】
また、比較サンプル１５の糖化酵素水溶液、比較サンプル１６のＰＰＧ１０００含有糖化酵素水溶液、及び比較サンプル１７のシリカ含有糖化酵素水溶液を用いたこと以外は、サンプル２１の糖化酵素組成物と同様にして、各比較サンプルの糖化反応液を得た。
【０１３１】
（２−７．糖の製造）
上述の各サンプル及び各比較サンプルを用いた糖化反応液を、５０℃の恒温槽中で、撹拌下で３日間酵素反応させた。この酵素反応により、糖（グルコース）を得た。
【０１３２】
（２−８．グルコース生成量の算出）
（実施例２１）
実施例１と同様にして、サンプル２１の糖化酵素組成物から得られた糖化反応液（以下、実施例２１の糖化反応液という）について、２−７．の酵素反応３日後のグルコース生成量を算出し、その結果を下記表８に示した。
【０１３３】
（比較例１５〜１７）
実施例１と同様にして、比較サンプル１５の糖化酵素水溶液、比較サンプル１６のＰＰＧ１０００含有糖化酵素水溶液、及び比較サンプル１７のシリカ含有糖化酵素水溶液から得られた糖化反応液（以下、比較例１５〜１７の糖化反応液という）について、２−７．の酵素反応３日後のグルコース生成量を算出し、その結果を下記表８に示した。
【０１３４】
【表８】
2020072682.tif 000018
【０１３５】
（２−８．糖化反応効率）
上記表８のグルコース生成量に基づき、各糖化反応液の糖化反応効率について検討した。まず、実施例２１、及び比較例１５〜比較例１７におけるグルコース生成量から、ＰＰＧ１０００の添加による糖化反応効率の向上効果について検討した。
【０１３６】
図４は、実施例２１及び比較例１５〜比較例１７のＰＰＧ１０００の添加による糖化反応効率の向上効果の測定結果を示したグラフである。図４に示した通り、比較例１５の糖化反応液と、セルラーゼ水溶液にＰＰＧ１０００を添加した比較例１６の糖化反応液と、セルラーゼ水溶液にシリカを添加した比較例１７の糖化反応液と、セルラーゼ水溶液にシリカ及びＰＰＧ１０００を添加した実施例２１の糖化反応液を比較すると、これらの中では、セルラーゼ水溶液にシリカ及びＰＰＧ１０００を添加した実施例２１がグルコース生成量が増加しており、糖化反応効率の向上が見られた。従って、市販のセルラーゼを用いてもシリカとＰＰＧ１０００を併用することによって、糖化反応効率が向上することが確認できた。
【０１３７】
［３．シリカ又はシリカ含有物質として珪藻土を用いた糖の製造］
（３−１．平均二次粒子径）
珪藻土の平均二次粒子径は、以下の測定装置を用いて測定した。
レーザ回折／散乱式粒子径分布測定装置：ＬＡ−３００（株式会社堀場製作所製）
【０１３８】
（３−２．セルラーゼ水溶液）
以下の手順で、セルラーゼ水溶液を作製した。
脱イオン交換水中に、所定量の混合セルラーゼの粉末を添加し、室温下、ローターで１００ｒｐｍ、３０分間回転させながら溶解してセルラーゼ水溶液を得た。なお、糖化酵素であるセルラーゼとしては、ｐＨ３以上、ｐＨ６以下の範囲で至適な酵素活性を有するトリコデルマ・リーゼイ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ  ｒｅｅｓｅｉ；Ｔ．  ｒｅｅｓｅｉ）属由来のセルラーゼ（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ製）及びアスペルギルス・ニガー（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ  ｎｉｇｅｒ；Ａ．  ｎｉｇｅｒ）属由来のセルラーゼ（ＭＰ  ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｓ製）を７：３（ｗ／ｗ）の割合で混合した混合セルラーゼを用いた。
【０１３９】
（３−３．糖化酵素組成物）
以下の手順で、糖化酵素組成物を作製した。
脱イオン交換水中にｐＨ調整として最終的に０．０５Ｍになるよう１Ｍ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）、シリカ含有物質として珪藻土（オプライトＰ−１２００、中央シリカ株式会社製、シリカ含有率：９０質量％、平均二次粒子径：１５μｍ）、化合物（Ａ）として２−２．と同様のＰＰＧ１０００、及び３−２．で得られたセルラーゼ水溶液を添加し、室温下、ローターで１００ｒｐｍ、３０分間回転させながら混合して、下記表９に示した糖化酵素濃度（本実施例ではセルラーゼ濃度）、珪藻土濃度及びＰＰＧ１０００濃度の糖化酵素組成物を得た。この糖化酵素組成物をサンプル２２とした。なお、下記表９に示したサンプル２２の各構成成分の濃度は、糖化酵素組成物中の濃度である。
【０１４０】
また、平均二次粒径が異なる珪藻土を用いたこと以外はサンプル２２と同様にして、糖化酵素組成物をそれぞれ作製した。これらの糖化酵素組成物を、下記表９に示したサンプル２３〜サンプル２８とした。なお、下記表９に示したサンプル２３〜サンプル２８の各構成成分の濃度は、糖化酵素組成物中の濃度である。
【０１４１】
【表９】
2020072682.tif 000019
【０１４２】
なお、上記表９における珪藻土の種類Ｎ〜Ｓは、以下に示した通りである。
Ｎ：オプライトＰ−１２００、中央シリカ株式会社製、シリカ含有率：９０質量％、平均二次粒子径：１５μｍ
Ｏ：シリカ＃１００Ｆ、中央シリカ株式会社製、シリカ含有率：９０質量％、平均二次粒子径：１９μｍ
Ｐ：シリカ＃３００Ｓ、中央シリカ株式会社製、シリカ含有率：９０質量％、平均二次粒子径：１９μｍ
Ｑ：シリカ＃６００Ｓ、中央シリカ株式会社製、シリカ含有率：９０質量％、平均二次粒子径：３０μｍ
Ｒ：シリカ＃６００Ｈ、中央シリカ株式会社製、シリカ含有率：９０質量％、平均二次粒子径：３８μｍ
Ｓ：シリカクイーンＬ、中央シリカ株式会社製、シリカ含有率：９０質量％、平均二次粒子径：２５μｍ
【０１４３】
（３−４．糖化酵素水溶液）
以下の手順で、糖化酵素組成物を作製した。
脱イオン交換水中にｐＨ調整として最終的に０．０５Ｍになるよう１Ｍ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）、及び３−２．で得られたセルラーゼ水溶液を添加し、室温下、ローターで１００ｒｐｍ、３０分間回転させながら混合して、下記表１０に示した糖化酵素濃度（本実施例ではセルラーゼ濃度）の糖化酵素水溶液を得た。この糖化酵素水溶液を比較サンプル１８とした。
【０１４４】
（３−５．ＰＰＧ１０００含有糖化酵素水溶液）
以下の手順で、化合物（Ａ）としてＰＰＧ１０００を用いたＰＰＧ１０００含有糖化酵素水溶液を作製した。
【０１４５】
脱イオン交換水中に、ｐＨ調整として最終的に０．０５Ｍになるよう１Ｍ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）、ＰＰＧ１０００、及び３−２．で得られたセルラーゼ水溶液を添加し、室温下、ローターで１００ｒｐｍ、３０分間回転させながら混合して、下記表１０に示した糖化酵素濃度（本実施例ではセルラーゼ濃度）、及びＰＰＧ１０００濃度のＰＰＧ１０００含有糖化酵素水溶液を得た。このＰＰＧ１０００含有糖化酵素水溶液を、比較サンプル１９とした。なお、下記表１０に示した比較サンプル１９の各構成成分の濃度は、ＰＰＧ１０００含有糖化酵素水溶液中の濃度である。
【０１４６】
（３−６．珪藻土含有糖化酵素水溶液）
以下の手順で、珪藻土含有糖化酵素水溶液を作製した。
脱イオン交換水中にｐＨ調整として最終的に０．０５Ｍになるよう１Ｍ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）、シリカ含有物質として珪藻土（オプライトＰ−１２００、中央シリカ株式会社製、シリカ含有率：９０質量％、平均二次粒子径：１５μｍ）、及び３−２．で得られたセルラーゼ水溶液を添加し、室温下、ローターで１００ｒｐｍ、３０分間回転させながら混合して、下記表１０に示した糖化酵素濃度（本実施例ではセルラーゼ濃度）、及び珪藻土濃度の珪藻土含有糖化酵素水溶液を得た。この珪藻土含有糖化酵素水溶液を、比較サンプル２０とした。なお、下記表１０に示した比較サンプル２０の各構成成分の濃度は、珪藻土含有糖化酵素水溶液中の濃度である。
【０１４７】
また、平均二次粒径が異なる珪藻土を用いたこと以外は比較サンプル２０と同様にして、珪藻土含有糖化酵素水溶液をそれぞれ作製した。これらの糖化酵素組成物を、下記表１０に示した比較サンプル２１〜比較サンプル２６とした。なお、下記表１０に示した比較サンプル２１〜比較サンプル２６の各構成成分の濃度は、珪藻土含有糖化酵素水溶液中の濃度である。
【０１４８】
【表１０】
2020072682.tif 000020
【０１４９】
なお、上記表１０における珪藻土の種類Ｎ〜Ｓは、以下に示した通りである。
Ｎ：オプライトＰ−１２００、中央シリカ株式会社製、シリカ含有率：９０質量％、平均二次粒子径：１５μｍ
Ｏ：シリカ＃１００Ｆ、中央シリカ株式会社製、シリカ含有率：９０質量％、平均二次粒子径：１９μｍ
Ｐ：シリカ＃３００Ｓ、中央シリカ株式会社製、シリカ含有率：９０質量％、平均二次粒子径：１９μｍ
Ｑ：シリカ＃６００Ｓ、中央シリカ株式会社製、シリカ含有率：９０質量％、平均二次粒子径：３０μｍ
Ｒ：シリカ＃６００Ｈ、中央シリカ株式会社製、シリカ含有率：９０質量％、平均二次粒子径：３８μｍ
Ｓ：シリカクイーンＬ、中央シリカ株式会社製、シリカ含有率：９０質量％、平均二次粒子径：２５μｍ
【０１５０】
（３−７．糖化反応液）
サンプル２２〜サンプル２８の糖化酵素組成物に、微結晶セルロース粉末を添加し、分散させて糖化反応液とした。具体的な手順は以下の通りである。
【０１５１】
まず、１３．５ｍＬのガラス瓶に各サンプルを１０ｍＬ入れ、４ｍｍφ×１０ｍｍのスターラーで撹拌した状態で、微結晶セルロース粉末（結晶型：Ｉ型、商品名：Ａｖｉｃｅｌ  ＰＨ−１０１、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ製）を０．５０ｇ（５０ｍｇ／ｍＬ相当）添加した後に密栓した。
【０１５２】
また、比較サンプル１８の糖化酵素水溶液、比較サンプル１９のＰＰＧ１０００含有糖化酵素水溶液、及び比較サンプル２０〜比較サンプル２６の珪藻土含有糖化酵素水溶液を用いたこと以外は、サンプル２１〜サンプル２８の糖化酵素組成物と同様にして、各比較サンプルの糖化反応液を得た。
【０１５３】
（３−８．糖の製造）
上述の各サンプル及び各比較サンプルを用いた糖化反応液を、４０℃の恒温槽中で、撹拌下で３日間酵素反応させた。この酵素反応により、糖（グルコース）を得た。
【０１５４】
（３−９．グルコース生成量の算出）
（実施例２２〜実施例２８）
実施例１と同様にして、サンプル２２〜サンプル２８の糖化酵素組成物から得られた糖化反応液（以下、実施例２２〜実施例２８の糖化反応液という）について、３−８．の酵素反応３日後のグルコース生成量を算出し、その結果を下記表１１に示した。
【０１５５】
【表１１】
2020072682.tif 000021
【０１５６】
（比較例１８〜２６）
実施例１と同様にして、比較サンプル１８の糖化酵素水溶液、比較サンプル１９のＰＰＧ１０００含有糖化酵素水溶液、及び比較サンプル２０〜比較サンプル２６の珪藻土含有糖化酵素水溶液から得られた糖化反応液（以下、比較例１８〜比較例２６の糖化反応液という）について、３−８．の酵素反応３日後のグルコース生成量を算出し、その結果を下記表１２に示した。
【０１５７】
【表１２】
2020072682.tif 000022
【０１５８】
（３−１０．糖化反応効率）
上記表１１及び上記表１２のグルコース生成量に基づき、各糖化反応液の糖化反応効率について検討した。まず、実施例２２〜実施例２８、及び比較例１８〜比較例２６におけるグルコース生成量から、ＰＰＧ１０００の添加による糖化反応効率の向上効果について検討した。
【０１５９】
図５は、実施例２２〜実施例２８、及び比較例１８〜比較例２６のＰＰＧ１０００の添加による糖化反応効率の向上効果の測定結果を示したグラフである。図５に示した通り、比較例１８の糖化反応液と、セルラーゼ水溶液にＰＰＧ１０００を添加した比較例１９の糖化反応液と、セルラーゼ水溶液に珪藻土を添加した比較例２０〜比較例２６の糖化反応液、セルラーゼ水溶液に珪藻土及びＰＰＧ１０００を添加した実施例２２〜実施例２８の糖化反応液を比較すると、セルラーゼ水溶液に珪藻土及びＰＰＧ１０００を添加した実施例２２〜実施例２８の方がグルコース生成量が増加しており、糖化反応効率の向上が見られた。従って、セルロースの糖化反応において、シリカ含有物質として珪藻土を用い、更にＰＰＧ１０００を併用することによって、糖化反応効率が向上することが確認できた。
【０１６０】
［４．シリカ又はシリカ含有物質として珪砂を用いた糖の製造］
（４−１．平均一次粒子径）
珪砂の平均一次粒子径は、以下の測定装置を用いて測定した。測定の際には、観察倍率５０倍で粒子を１００個観察し、長軸の長さを算術平均した値を用いた。
金属顕微鏡：ＥＣＬＩＰＳＥ  ＭＥ６００Ｄ（株式会社ニコンインステック製）
【０１６１】
（４−２．セルラーゼ水溶液）
以下の手順で、セルラーゼ水溶液を作製した。
脱イオン交換水中に、所定量の混合セルラーゼの粉末を添加し、室温下、ローターで１００ｒｐｍ、３０分間回転させながら溶解してセルラーゼ水溶液を得た。なお、糖化酵素であるセルラーゼとしては、ｐＨ３以上、ｐＨ６以下の範囲で至適な酵素活性を有するトリコデルマ・リーゼイ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ  ｒｅｅｓｅｉ；Ｔ．  ｒｅｅｓｅｉ）属由来のセルラーゼ（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ製）及びアスペルギルス・ニガー（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ  ｎｉｇｅｒ；Ａ．  ｎｉｇｅｒ）属由来のセルラーゼ（ＭＰ  ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｓ製）を７：３（ｗ／ｗ）の割合で混合した混合セルラーゼを用いた。
【０１６２】
（４−３．糖化酵素組成物）
以下の手順で、糖化酵素組成物を作製した。
脱イオン交換水中にｐＨ調整として最終的に０．０５Ｍになるよう１Ｍ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）、シリカ含有物質として珪砂（５号、株式会社トーヨーマテラン製、シリカ含有率：９５質量％、平均一次粒子径：３１０μｍ）、化合物（Ａ）として２−２．と同様のＰＰＧ１０００、及び４−２．で得られたセルラーゼ水溶液を添加し、室温下、ローターで１００ｒｐｍ、３０分間回転させながら混合して、下記表１３に示した糖化酵素濃度（本実施例ではセルラーゼ濃度）、珪砂濃度及びＰＰＧ１０００濃度の糖化酵素組成物を得た。この糖化酵素組成物をサンプル２９とした。なお、下記表１３に示したサンプル２９の各構成成分の濃度は、糖化酵素組成物中の濃度である。
【０１６３】
また、化合物（Ａ）として２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物（エチレンオキサイド付加モル数ｍ＋ｎ＝１０）を用いたこと以外は、サンプル２９と同様にして、糖化酵素組成物を作製した。この糖化酵素組成物を、下記表１３に示したサンプル３０とした。なお、下記表１３に示したサンプル３０の各構成成分の濃度は、糖化酵素組成物中の濃度である。
【０１６４】
（４−４．化合物（Ａ）含有糖化酵素水溶液）
以下の手順で、化合物（Ａ）としてＰＰＧ１０００を用いたＰＰＧ１０００含有糖化酵素水溶液を作製した。
【０１６５】
脱イオン交換水中に、ｐＨ調整として最終的に０．０５Ｍになるよう１Ｍ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）、ＰＰＧ１０００、及び４−２．で得られたセルラーゼ水溶液を添加し、室温下、ローターで１００ｒｐｍ、３０分間回転させながら混合して、下記表１３に示した糖化酵素濃度（本実施例ではセルラーゼ濃度）、及びＰＰＧ１０００濃度の化合物（Ａ）含有糖化酵素水溶液を得た。この化合物（Ａ）含有糖化酵素水溶液を、比較サンプル２７とした。なお、下記表１３に示した比較サンプル２７の各構成成分の濃度は、化合物（Ａ）含有糖化酵素水溶液中の濃度である。
【０１６６】
また、化合物（Ａ）として２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物（エチレンオキサイド付加モル数ｍ＋ｎ＝１０）を用いたこと以外は、比較サンプル２７と同様にして、化合物（Ａ）含有糖化酵素水溶液を作製した。この化合物（Ａ）含有糖化酵素水溶液を、下記表１３に示した比較サンプル２８とした。なお、下記表１３に示した比較サンプル２８の各構成成分の濃度は、化合物（Ａ）含有糖化酵素水溶液中の濃度である。
【０１６７】
（４−５．珪砂含有糖化酵素水溶液）
以下の手順で、珪砂含有糖化酵素水溶液を作製した。
脱イオン交換水中にｐＨ調整として最終的に０．０５Ｍになるよう１Ｍ酢酸緩衝液（ｐＨ５．０）、シリカ含有物質として珪砂（５号、トーヨーマテラン株式会社製、シリカ含有率：９５質量％、平均一次粒子径：３１０μｍ）、及び４−２．で得られたセルラーゼ水溶液を添加し、室温下、ローターで１００ｒｐｍ、３０分間回転させながら混合して、下記表１３に示した糖化酵素濃度（本実施例ではセルラーゼ濃度）、及び珪砂濃度の珪砂含有糖化酵素水溶液を得た。この珪砂含有糖化酵素水溶液を、比較サンプル２９とした。なお、下記表１３に示した比較サンプル２９の各構成成分の濃度は、珪砂含有糖化酵素水溶液中の濃度である。
【０１６８】
【表１３】
2020072682.tif 000023
【０１６９】
なお、上記表１３における化合物（Ａ）の種類Ｕ及びＶは、以下に示した通りである。
Ｕ：ポリプロピレングリコール（平均分子量１０００）
Ｖ：２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物（エチレンオキサイド付加モル数ｍ＋ｎ＝１０）
（日信化学工業株式会社製サーフィノール４６５）
【０１７０】
（４−６．糖化反応液）
サンプル２９，３０の糖化酵素組成物、比較サンプル２７，２８の化合物（Ａ）含有糖化酵素水溶液及び比較サンプル２９の珪砂含有糖化酵素水溶液を用いたこと以外は、サンプル１〜サンプル１８の糖化酵素組成物と同様にして、サンプル２９，サンプル３０及び比較サンプル２７〜比較サンプル２９の糖化反応液を得た。
【０１７１】
（４−７．糖の製造）
実施例１と同様にして、上述の各サンプル及び各比較サンプルを用いた糖化反応液を、２５℃の恒温槽中で、撹拌下で２日間酵素反応させた。この酵素反応により、糖（グルコース）を得た。
【０１７２】
（４−８．グルコース生成量の算出）
（実施例２９，実施例３０）
実施例１と同様にして、サンプル２９及びサンプル３０の糖化酵素組成物から得られた糖化反応液（以下、実施例２９，３０の糖化反応液という）について、４−７．の酵素反応２日後のグルコース生成量を算出し、これらの結果を下記表１４に示した。
【０１７３】
（比較例２７〜２９）
実施例１と同様にして、比較サンプル２７及び比較サンプル２８の化合物（Ａ）含有糖化酵素水溶液及び比較サンプル２９の珪砂含有糖化酵素水溶液から得られた糖化反応液（以下、比較例２７〜２９の糖化反応液という）について、４−７．酵素反応２日後のグルコース生成量を算出し、これらの結果を下記表１４に示した。
【０１７４】
【表１４】
2020072682.tif 000024
【０１７５】
（４−９．糖化反応効率）
上記表１４のグルコース生成量に基づき、各糖化反応液の糖化反応効率について検討した。まず、実施例２９、実施例３０、及び比較例１、比較例２７〜比較例２９におけるグルコース生成量から、ＰＰＧ１０００又は２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物の添加による糖化反応効率の向上効果について検討した。
【０１７６】
図６は、実施例２９，３０及び比較例１，２７〜２９のＰＰＧ１０００又は２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物の添加による糖化反応効率の向上効果の測定結果を示したグラフである。図６に示した通り、比較例１の糖化反応液と、セルラーゼ水溶液にＰＰＧ１０００又は２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物を添加した比較例２７、比較例２８の糖化反応液と、セルラーゼ水溶液に珪砂を添加した比較例２９の糖化反応液、セルラーゼ水溶液に珪砂及びＰＰＧ１０００、又は珪砂及び２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物を添加した実施例２９、実施例３０の糖化反応液を比較すると、これらの中では、セルラーゼ水溶液に珪砂及びＰＰＧ１０００又は珪砂及び２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物を添加した実施例２９、実施例３０がグルコース生成量が増加しており、糖化反応効率の向上が見られた。従って、セルロースの糖化反応において、シリカ含有物質として珪砂を用い、更にＰＰＧ１０００又は２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールのエチレンオキサイド付加物を併用することによって、糖化反応効率が向上することが確認できた。
【０１７７】
［５．糖を用いたエタノールの製造］
（５−１．酵母水溶液）
以下の手順で、酵母水溶液を作製した。
予め３５℃に調整した脱イオン交換水４０ｇ中に酵母の粉末０．２ｇを添加し、３５℃に保持したままマグネティックスターラーを用いて、２０分間撹拌させながら溶解して０．５質量％（＝酵母粉末０．２ｇ／脱イオン交換水４０ｇ）の酵母水溶液を得た。なお、酵母としては、サッカロマイセス（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）属のサッカロマイセス・セレビシエ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ；Ｓ．  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）  ＹＰ２（Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ製）を用いた。
【０１７８】
（５−２．エタノール発酵水溶液）
以下の手順で、エタノール発酵水溶液を作製した。
脱イオン交換水中に、ｐＨ調整として最終的にｐＨ５前後になるよう硫酸、窒素源として最終的に０．２１ｍｇ／ｍＬとなるよう尿素、１−２．で得られたセルラーゼ水溶液及び５−１．で得られた酵母水溶液を添加し、室温下、マグネティックスターラーで、１０分間回転させながら混合して、下記表１５に示した糖化酵素濃度（本実施例ではセルラーゼ濃度）、及び酵母濃度のエタノール発酵水溶液を得た。このエタノール発酵水溶液を比較サンプル３０とした。
【０１７９】
（５−３．エタノール発酵組成物）
以下の手順で、エタノール酵素組成物を作製した。
脱イオン交換水中に、ｐＨ調整として最終的にｐＨ５前後になるよう硫酸、窒素源として最終的に０．２１ｍｇ／ｍＬとなるよう尿素、シリカ含有物質として水ガラス法で製造された中実で球状のコロイダルシリカ（平均一次粒子径：８５ｎｍ）が水に分散されたアルカリ性シリカゾル（ｐＨ９．５、シリカ濃度４０質量％）、化合物（Ａ）として２−２．と同様のＰＰＧ１０００、１−２．で得られたセルラーゼ水溶液及び５−１．で得られた酵母水溶液を添加し、室温下、マグネティックスターラーで、１０分間回転させながら混合して、下記表１５に示した糖化酵素濃度（本実施例ではセルラーゼ濃度）、シリカ濃度、ＰＰＧ１０００濃度、及び酵母濃度のエタノール発酵組成物を得た。このエタノール発酵組成物をサンプル３１とした。なお、下記表１５に示したサンプル３１の各構成成分の濃度は、エタノール発酵組成物中の濃度である。
【０１８０】
（５−４．ＰＰＧ１０００含有エタノール発酵水溶液）
以下の手順で、ＰＰＧ１０００含有エタノール発酵水溶液を作製した。
脱イオン交換水中に、ｐＨ調整として最終的にｐＨ５前後になるよう硫酸、窒素源として最終的に０．２１ｍｇ／ｍＬとなるよう尿素、化合物（Ａ）としてＰＰＧ１０００、１−２．で得られたセルラーゼ水溶液及び５−１．で得られた酵母水溶液を添加し、室温下、マグネティックスターラーで、１０分間回転させながら混合して、下記表１５に示した糖化酵素濃度、ＰＰＧ１０００濃度、及び酵母濃度のＰＰＧ１０００含有エタノール発酵水溶液を得た。このＰＰＧ１０００含有エタノール発酵水溶液を比較サンプル３１とした。なお、下記表１５に示した比較サンプル３１の各構成成分の濃度は、ＰＰＧ１０００含有エタノール発酵水溶液中の濃度である。
【０１８１】
（５−５．シリカ含有エタノール発酵水溶液）
以下の手順で、シリカ含有エタノール発酵水溶液を作製した。
脱イオン交換水中に、ｐＨ調整として最終的にｐＨ５前後になるよう硫酸、窒素源として最終的に０．２１ｍｇ／ｍＬとなるよう尿素、シリカとして水ガラス法で製造された中実で球状のコロイダルシリカ（平均一次粒子径粒子径８５ｎｍ）が水に分散されたアルカリ性シリカゾル（ｐＨ９．５、シリカ濃度４０質量％）、１−２．で得られたセルラーゼ水溶液及び５−１．で得られた酵母水溶液を添加し、室温下、ローターで１００ｒｐｍ、３０分間回転させながら混合して、下記表１５に示した糖化酵素濃度（本実施例ではセルラーゼ濃度）、シリカ濃度、及び酵母濃度のシリカ含有エタノール発酵水溶液を得た。このシリカ含有エタノール発酵水溶液を、比較サンプル３２とした。なお、下記表１５に示した比較サンプル３２の各構成成分の濃度は、シリカ含有エタノール発酵水溶液中の濃度である。
【０１８２】
【表１５】
2020072682.tif 000025
【０１８３】
（５−６．糖化反応及びエタノール発酵液）
サンプル３１のエタノール発酵組成物に、微結晶セルロース粉末を添加し、分散させてサンプル３１を用いた糖化反応及びエタノール発酵液とした。具体的な手順は以下の通りである。
【０１８４】
まず、１３．５ｍＬのガラス瓶にサンプル３１を１０ｍＬ入れ、４ｍｍφで１０ｍｍのスターラーで撹拌した状態で、微結晶セルロース粉末（結晶型：Ｉ型、商品名：Ａｖｉｃｅｌ  ＰＨ−１０１、Ｓｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ製）を０．２０ｇ（２０ｍｇ／ｍＬ相当）添加した後に、絶対孔径０．２２μｍの疎水性ＰＴＥＦ製メンブレンフィルターを付けたシリコン栓で栓をした。
【０１８５】
また、比較サンプル３０のエタノール発酵水溶液、比較サンプル３１のＰＰＧ１０００含有エタノール発酵水溶液、及び比較サンプル３２のシリカ含有物質含有エタノール発酵水溶液を用いたこと以外は、サンプル３１のエタノール発酵組成物と同様にして、各比較サンプルの糖化反応及びエタノール発酵液を得た。
【０１８６】
（５−７．エタノールの製造）
上述の各サンプル及び各比較サンプルを用いた糖化反応及びエタノール発酵液を、３１℃の恒温槽中で、撹拌下で２日間それぞれ酵素反応及びエタノール発酵を同時にさせた。この酵素反応により得られた糖（グルコース）を用いてエタノール発酵させ、エタノールを得た。
【０１８７】
（５−８．エタノール生成量の算出）
（実施例３１）
ガスクロマトグラフィ（ＧＣ）を用いて、サンプル３１のエタノール発酵組成物から得られた糖化反応及びエタノール発酵液（以下、実施例３１の糖化反応及びエタノール発酵液という）の酵素反応及びエタノール発酵後のエタノール生成量を算出した。
【０１８８】
２ｍＬマイクロチューブに、実施例３１の糖化反応及びエタノール発酵液の試料を０．５ｍＬ採取し、１０５℃、１５分で酵素及び酵母を失活させた。次に、未反応のセルロース、シリカ含有物質及び酵母を除去するため、高速冷却遠心分離機ＳＲＸ−２０１（株式会社トミー精工製）で１５，０００Ｇ、３０分の条件で遠心分離し、その後、上澄み液を回収した。エタノール生成量の定量には、ガスクロマトグラフＧＣ−２０１４ｓ（株式会社島津製作所製）を用いて１点検量線法で測定し、エタノール生成量（ｍｇ／ｍＬ）の測定結果を下記表１６に示した。
【０１８９】
具体的な分析条件は以下の通りである。
＜分析条件＞
カラム：ポーラパックＱ、長さ１ｍ、内径３．２ｍｍ（ジーエルサイエンス株式会社製）
検出器：ＦＩＤ
カラム温度：１５０℃
流量：４０ｍＬ／ｍｉｎ
サンプル量：２μＬ
検量線用標品：エタノール１０ｍｇ／ｍＬ水溶液
【０１９０】
（比較例３０〜比較例３２）
実施例３１と同様にして、比較サンプル３０のエタノール発酵水溶液、比較サンプル３１のＰＰＧ１０００含有エタノール発酵水溶液、及び比較サンプル３２のシリカ含有物質含有エタノール発酵水溶液から得られた各糖化反応及び各エタノール発酵液（以下、比較例３０〜比較例３２の糖化反応及びエタノール発酵液という）について、５−７．の糖化反応及びエタノール発酵２日後のエタノール生成量を算出し、その結果を下記表１６に示した。
【０１９１】
【表１６】
2020072682.tif 000026
【０１９２】
（５−９．エタノール発酵効率）
上記表１６のエタノール生成量に基づき、各糖化反応及びエタノール発酵液のエタノール発酵効率について検討した。実施例３１及び比較例３０〜比較例３２におけるエタノール生成量から、ＰＰＧ１０００の添加による糖化反応効率の向上効果について検討した。
【０１９３】
図７は、実施例３１及び比較例３０〜３２のＰＰＧ１０００の添加によるエタノール発酵効率の向上効果の測定結果を示したグラフである。図７に示した通り、比較例３０、比較例３２の糖化反応及びエタノール発酵液を比較すると、セルラーゼ水溶液及び酵母水溶液にシリカを添加した比較例３２の方がエタノール生成量は増加しており、エタノール生成効率の向上が見られた。また、実施例３１及び比較例３２の糖化反応及びエタノール発酵液を比較すると、セルラーゼ水溶液及び酵母水溶液にシリカ及びＰＰＧ１０００を添加した実施例３１の方がエタノール生成量が増加しており、更なるエタノール生成効率の向上が見られた。一方、比較例３０、比較例３１の糖化反応及びエタノール発酵液を比較すると、セルラーゼ水溶液及び酵母水溶液にＰＰＧ１０００を添加してもエタノール生成効率の向上はしなかった。従って、セルロースの糖化反応及びエタノール発酵において、シリカ含有物質とＰＰＧ１０００を併用することによって、エタノール生成効率が向上することが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１９４】
本発明は、セルロース又はヘミセルロースを含むセルロース系バイオマスからグルコースといった糖を生成する糖化技術が適用される産業分野、例えば、セルロース系バイオエタノールの製造等で利用することができる。
【図１】
2020072682.tif 000033
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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