(57)【要約】【課題】この発明の課題は、従来、廃棄されていたアサイ種子の廃殻を用いて糖化液製造方法と、該糖化液を醗酵させてエタノールを生成させるエタノールの製造方法を開発・提供することにある。【解決手段】ブラジル産のやし科植物である，アサイの表面、即ち，果肉を取り除いた種子を粉砕する粉砕工程10、粉砕したアサイ種子中の精油及び親水性成分を含む流出成分をヘキサン抽出により流出させるヘキサン抽出工程20と、前記粉砕工程での粉砕、及び、前記ヘキサン抽出工程でのヘキサン抽出を行った前記アサイ種子の廃殻を液体媒体に混合する混合工程30と、前記混合工程で、前記液体媒体に混合させた前記アサイ廃殻種子に対して酵素を使用し、酵素糖化反応によって液化液を生成させる糖化工程40とを有することを特徴とする糖化液製造方法からなる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラジル産のやし科植物である，アサイの表面、即ち，果肉を取り除いた種子を粉砕する粉砕工程と、
粉砕したアサイ種子中の精油及び親水性成分を含む流出成分をヘキサン抽出により流出させるヘキサン抽出工程と、
前記粉砕工程での粉砕、及び、前記ヘキサン抽出工程でのヘキサン抽出を行った前記アサイ種子の廃殻を液体媒体に混合する混合工程と、
前記混合工程で、前記液体媒体に混合させた前記アサイ廃殻種子に対して酵素を使用し、酵素糖化反応によって液化液を生成させる糖化工程とを有すること
を特徴とする糖化液製造方法。
【請求項２】
前記粉砕工程は、前記ヘキサン抽出前のアサイ種子、又は、ヘキサン抽出工程前のアサイを粉砕することを特徴とする請求項１記載の糖化液製造方法。
【請求項３】
前記粉砕工程、及び、前記ヘキサン抽出工程は、交互に複数回行われることを特徴とする請求項１記載の糖化液製造方法。
【請求項４】
前記混合工程は、前記ヘキサン抽出工程での流出成分の流出、及び、前記粉砕工程での粉砕を行った前記アサイ種子が４０％以下となるように、前記液体媒体に混合することを特徴とする請求項１記載の糖化液製造方法。
【請求項５】
前記混合工程は、前記粉砕工程での粉砕を行った、及び、前記ヘキサン抽出工程でのヘキサン抽出を行ったアサイ種子をそのまま前記液体媒体と混合することを特徴とする請求項１記載の糖化液製造方法。
【請求項６】
アサイ種子を粉砕する粉砕工程と、
アサイ種子中の精油及び親水性成分を含む流出成分をヘキサン抽出によって流出させる前記ヘキサン抽出工程と、
前記粉砕工程でのヘキサン抽出でのヘキサン抽出、及び前記アサイ種子を液体媒体に混合する混合工程と、
前記混合工程で前記液体媒体に混合させた前記アサイ種子に対して酵素を使用し、酵素を使用し、酵素糖化反応によって糖化液を生成させる糖化工程と、
前記糖化工程で生成した前記糖化液を醗酵させて、エタノールを生成させる醗酵工程とを有することを特徴とするエタノール製造方法。
【請求項７】
前記醗酵工程は、前記糖化工程によって生成した糖化液に酵母を投入して、醗酵によってエタノールを生成させることを特徴とする請求項６記載のエタノール製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ブラジル産のやし科植物である，アサイ種子から種々の工業原料として有用な糖類を含む糖化液を製造する方法に関し、また、この発明は生成した糖化液を醗酵させることで、二酸化炭素排出削減に直結するガソリンの添加剤として極めて重要な低級アルコール燃料として認知されているエタノールをアサイ種子から製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ブラジル産のやし科植物である，アサイは、アマゾン地方を中心として、低湿地帯に生育するヤシ科植物であり、和名はワカバキャベツヤシ、アサイヤシ、英名：ＡＳＳＡＩＰＡＬＭ）と呼ばれ、果実は主として６月〜１２月の乾季に収穫され、その果汁はアマゾン地域において飲料に用いられ、栄養価の高いことからマンジョカ（キャッサバ）の粉と混ぜて食する習慣がある。
【０００３】
しかしながら、アサイの表面の果肉の部分は上記のように食用として用いられるが、アサイ種子の部分は、廃殻として捨てられているのが実状であった。
【０００４】
ところで、アサイ種子は、リグノセルロース資源の一つであり、このリグノセルロース資源に、蒸煮処理、薬剤処理、粉砕処理又は爆砕処理を施した後、高圧熱水により加水分解する方法や酵素糖化反応により糖類を製造する方法が提案されている。例えば、特許文献１のように。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１４９３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、この発明の課題は、従来、廃棄されていたアサイ種子の廃殻を用いて糖化液製造方法と、該糖化液を醗酵させてエタノールを生成させるエタノールの製造方法を開発・提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、この発明者は、リグノセルロース資源であるアサイ種子の廃殻に着目し、脱脂した該廃殻の有効利用の一つとして、該廃殻を用いて糖化液製造方法と、該糖化液を醗酵させてエタノールを生成させるエタノールの製造方法である。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、ヘキサン抽出によって、酵素によるセルロースの糖化反応を阻害するおそれのある精油及び親水性成分を流出成分としてアサイ種子から流出させることができる。  そして、予め、アサイ種子を粉砕することにより、セルロースの結晶性が低下するため、アサイ種子の粉砕によって木質成分のネットワーク構造を破壊することでミクロフィブリルの一部を露出させるとともに、セルロースの結晶性をも破壊することができる。
従って、セルロースの酵素糖化反応が促進され、より効果的に糖化液を生成させることができる。そして、生成した糖化液を醗酵させることで、より効果的にエタノールを生成させることが出来る等極めて有益なる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１で説明する本発明の糖化液製造方法の一例の工程図である。
【図２】実施の形態２で説明する本発明のエタノール製造方法の一例の工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明について詳細に説明する。なお、本発明においては、以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲においては適宜変更可能である。
【実施例】
【００１１】
〔実施の形態１〕
実施の形態１で説明する本発明の糖化液製造方法は、図１のように、原料となるアサイ種子に対して、粉砕工程１０と、ヘキサン抽出工程２０と、混合工程３０と、糖化工程４０との４工程が行われる。
【００１２】
本発明の糖化液製造方法に使用される原料としては、ブラジル産ヤシ科植物であるアサイの表面、即ち，果肉を取り除いた種子のみを用いるものである。
【００１３】
粉砕工程１０は、例えば、アサイ種子３００ｇ（含水率１５．４％）を乾燥して２５３．８ｇにした後、振動ミルによって、微粉砕処理を行うものである。
【００１４】
そして、この粉砕工程１０では、アサイ種子を２０μｍ〜１００μｍのサイズに粉砕するのが好ましい。この粉砕工程１０でのアサイ種子の粉砕は、振動ミルによって、微粉際処理を行うものであるが、その他の回転ボールミル、遊星型ボールミル、ロールミル、ディスクミル、高速回転羽根型ミキサー、ホモミキサー等を用いても行うことができる。
【００１５】
次に、ヘキサン抽出工程２０は、所定の大きさにしたアサイ種子をヘキサン抽出し、アサイ種子中に含まれる精油及び親水性成分を流出成分として流出させる工程である。
なお、流出成分は、ヘキサン抽出を行った後、エバボレータによりヘキサンを留去し淡黄色の油分である。
【００１６】
アサイ種子には、その細胞中に、水に不溶な親水性の精油と水に可溶な親水性成分とが含まれる。精油は、油状から半固体状で得られる揮発性物質である。一方、親水性成分は、アサイ種子中に含まれる有機酸や糖類などの物質である。
【００１７】
このヘキサン抽出工程２０に使用されるアサイ種子の大きさとしては、ヘキサン抽出を行うことができればどのような大きさであってもよい。また、ヘキサン抽出工程１０を行った後に、粉砕工程１０を行ってもよい。これにより、大きさが均一で、小さなアサイ種子に対してヘキサン抽出を行うことができるため、精油と親水性成分との流出効率を向上させることができる。
【００１８】
この粉砕工程１０で所定の大きさにまでアサイ種子を粉砕することによって、アサイ種子を構成するセルロース、ヘミセルロース及びリグニンからなるネットワーク構造を破壊する。そして、セルロースから特にリグニンを引き離して、セルロースが結晶化したものによって形成されるミクロフィブリルの一部を露出させることができる。これにより、糖化工程４０にのいて、セルロースが酵素と接触しやすくなり、酵素糖化反応を容易に受け易くなる。
【００１９】
また、このように、粉砕工程１０とヘキサン抽出２０とを行うことにより、アサイ種子を構成するミクロフィブリルの一部を露出させるとともに、ミクロフィブリル同士の間隔が広がりやすくなり、酵素がよりセルロースと接触しやすい状態となるかそのため、より効率的に糖化液を生成させることができる。
【００２０】
混合工程３０は、粉砕工程１０及びヘキサン抽出工程２０を行ったアサイ種子を液体媒体と混合する工程である。このとき、糖化工程４０での酵素糖化反応のために、酵素の至適ｐＨの範囲内になるように、アサイ種子と液体媒体との混合液のｐＨが調整される。
【００２１】
この混合工程３０で液体媒体に混合されるアサイ種子の量は４０％以下であることが好ましい。アサイ種子の量が例えば５０％以上となると、粉末状のアサイ種子が湿り気を帯びるだけで混合液とならない。従って、この状態で酵素を投入しても円滑に酵素糖化反応が進行しない。
【００２２】
この混合工程３０で使用される液体媒体としては、酵素糖化反応を阻害しないものであれば特に限定されるものではない。例えば水やｐＨ緩衝溶液等が挙げられる。例えば、液体媒体としてｐＨ緩衝溶液を使用する場合、酵素糖化反応に使用する酵素の至適ｐＨに合わせたｐＨ緩衝溶液を選択し、アサイ種子と混合する。これにより、糖化工程４０で、酵素の至適ｐＨの範囲内から外れ難くなり、円滑に酵素糖化反応を行うことができる。
【００２３】
また、例えば、液体媒体として水を使用する場合、アサイ種子と混合した後、その混合液に酸又はアルカリを投入して、酵素の至適ｐＨの範囲内になるようにｐＨを調整する。  本発明では、ヘキサン抽出２０によりアサイ種子から流出成分を流出させているため、酵素糖化反応中に系中に流出して混合液のｐＨを変化させるような有機酸等の量が少なくなっている。そのため、少量の酸又はアルカリで混合液中のｐＨを至適ｐＨの範囲内に調整することができる。また、アサイ種子から有機酸が流出する量が少ないため、酵素糖化反応中に至適ｐＨの範囲から外れ難くなり、円滑に反応が進行する。
【００２４】
糖化工程４０は、混合工程３０でアサイ種子と液体媒体とを混合した混合液に酵素を投入し、酵素糖化反応により糖化液を精製させる工程である。酵素を投入することで、混合液中のセルロースが加水分解し、セロビオースやグルコースが生成する。この糖化工程４０は、回分式でも、固定化酵素を含むバイオアクターを用いた連続式で行ってもよい。
この酵素糖化反応に使用される酵素は、セルラーゼを使用することができる。また、エキソ型のセルラーゼでも、エンド型のセルラーゼでもよく、これらを組み合わせて使用してもよい。
【００２５】
セルラーゼを使用して、セルロースの加水分解を行う場合、通常のセルロースをグルコースに分解する方法において用いられている条件下で行うことができる。このセルラーゼをの性質は、それを生産する微生物の種類によって若干異なるが、至適ｐＨ範囲は、３．５〜５．５、至適温度範囲は、４５〜５５°Ｃである。そのため、糖化工程４０で、セルラーゼを使用する場合、前工程の混合工程３０で混合液のｐＨを３．５〜５．５となるように調整する。また、この糖化工程４０では、酵素糖化反応にを円滑に進めるために、酵素の至適ｐＨ及び至適温度の範囲内となるように、反応系中のｐＨ及び温度を調整する。  
【００２６】
実施の形態１で説明する本発明の糖化液製造方法は、図１のように、まず、原料となるアサイ種子を粉砕し（粉砕工程１０）次に、アサイ種子をヘキサン抽出し（ヘキサン抽出工程２０）、アサイ種子中の流出成分を流出させる。
【００２７】
一方、粉砕工程１０を後に行う場合、アサイ種子を上述の大きさに粉砕することで、アサイ種子の表面積が大きくなり、ヘキサン抽出工程２０でアサイ種子の精油及び親水性成分を流出させやすくなる。
【００２８】
また、さらに、この粉砕工程１０及びヘキサン抽出工程２０は、交互に複数回行ってもよい。これにより流出成分をより多く流出させることができるとともに、より多くのセルロースを露出させることができる。従って、より効率的に酵素糖化反応を進行させ、効率的に糖化液を生成することができる。
【００２９】
〔実施の形態２〕
上述の実施の形態１では、糖化液の製造方法を説明したが、効率的に生成した糖化液を醗酵させることで、効率的にエタノールを生成させることができる。実施の形態２では、このエタノールの製造方法について説明する。
【００３０】
実施の形態２で説明するエタノールの製造方法は、図２のように、原料となるアサイ種子に対して粉砕工程１０とヘキサン抽出工程２０と混合工程３０と、糖化工程４０と、醗酵工程５０の５工程が行われる。このうち、醗酵工程５０を除く４工程は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００３１】
醗酵工程５０は、酵母を糖化工程４０で生成した糖化液に投入し、糖化液中のグルコースを醗酵させて、エタノールを生成させる工程である。この酵素に使用される酵母は、糖化液中のグルコースからエタノールを生成させる酵母であれば特に限定するものではなく、例えばパン酵母等を使用することができる。また、一種類の酵母を単独で使用してもよいが、複数種類の酵母を組み合わせて使用してもよい。酵母の温度も、使用する酵母に応じて適宜変更さる。
【００３２】
この酵母工程５０では、糖化工程４０で生成した糖化液に酵母を投入して、醗酵を行ってもよい。即ち，糖化工程４０で生成した糖化液は、抽出、濃縮、精製等を行う必要がなく、そのまま醗酵工程５０に用いることができる。これにより、より簡便にエタノールを生成させることができる。
【００３３】
このように、アサイ種子に対して粉砕及びヘキサン抽出を行うことで、より効率的にセルロースを糖化させることができる。そして、この生成した糖化液を醗酵させることで、エタノールがより効率的に生成させることができる。
【００３４】
本発明の糖化液製造方法で生成した糖化液は、実施の形態２で説明したように、エタノールの原料として用いられるだけでなく、グルコース等を抽出して糖として使用することも可能である。また、糖化液を培地として使用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
この発明のよると、糖化液製造方法及びエタノール製造方法の製造技術を確立し、それに基づいて製造・販売することにより、産業上の利用可能性があるものである。
【符号の説明】
【００３６】
１０  粉砕工程
２０  ヘキサン抽出工程
３０  混合工程
４０  糖化工程
５０  醗酵工程
【図１】
2010161997.tif 000003
【図２】
2010161997.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成21年3月3日(2009.3.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
アサイ種子には、その細胞中に、水に不溶な疎水性の精油と水に可溶性親水の成分とが含まれる。精油は、油状から半固体状で得られる揮発性物質である。一方、親水性成分は、アサイ種子中に含まれる有機酸や糖類などの物質である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
このヘキサン抽出工程２０に使用されるアサイ種子の大きさとしては、ヘキサン抽出を行うことができればどのような大きさであってもよい。また、ヘキサン抽出工程２０を行った後に、粉砕工程１０を行ってもよい。これにより、大きさが均一で、小さなアサイ種子に対してヘキサン抽出を行うことができるため、精油と親水性成分との流出効率を向上させることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
糖化工程４０は、混合工程３０でアサイ種子と液体媒体とを混合した混合液に酵素を投入し、酵素糖化反応により糖化液を生成させる工程である。酵素を投入することで、混合液中のセルロースが加水分解し、セロビオースやグルコースが生成する。この糖化工程４０は、回分式でも、固定化酵素を含むバイオアクターを用いた連続式で行ってもよい。
この酵素糖化反応に使用される酵素は、セルラーゼを使用することができる。また、エキソ型のセルラーゼでも、エンド型のセルラーゼでもよく、これらを組み合わせて使用してもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
醗酵工程５０は、酵母を糖化工程４０で生成した糖化液に投入し、糖化液中のグルコースを醗酵させて、エタノールを生成させる工程である。この工程に使用される酵母は、糖化液中のグルコースからエタノールを生成させる酵母であれば特に限定するものではなく、例えばパン酵母等を使用することができる。また、一種類の酵母を単独で使用してもよいが、複数種類の酵母を組み合わせて使用してもよい。工程の温度も、使用する酵母に応じて適宜変更さる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
前記粉砕工程は、前記ヘキサン抽出前のアサイ種子、又は、ヘキサン抽出後のアサイ種子を粉砕することを特徴とする請求項１記載の糖化液製造方法。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2010161997.tif 000005
【図２】
2010161997.tif 000006