(57)【要約】      （修正有）【課題】従来の方法ではセルロースの再生が難しいリグノセルロース等のバイオマスからセルロースを再生させる前処理において、セルロースを簡単、低コスト、省エネルギー的に取り出す方法を提供する。【解決手段】セルロースを含むリグノセルロース等のバイオマスをイオン液体中に分散させ、水を加えて再生させたセルロースに酵素を作用させることでセルロースを糖化する一連のプロセスにおいて、低濃度の過酸化物を含む水溶液中で加熱処理する工程、加熱処理したバイオマスを凍結乾燥する工程、乾燥させたバイオマスをイオン液体中で撹拌混合し、バイオマスを含むイオン液体からセルロースを析出させてセルロースを再生する工程からなるセルロースを含むバイオマスの前処理方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロースを含むバイオマスを処理する方法であって、過酸化物を含む水溶液中で前記バイオマスを加熱処理する第１の工程と、その加熱処理した水溶液を乾燥する第２の工程と、乾燥させたバイオマスをイオン液体中で撹拌混合し、バイオマスを含むイオン液体からセルロースを析出させてセルロースを再生する第３の工程とを有し、セルロースを含むバイオマスを、前記第１の工程、前記第２の工程、および前記第３の工程の順番で処理する、セルロースを含むバイオマスの前処理方法。
【請求項２】
前記第１の工程において加熱処理した前記バイオマスおよび過酸化物を含む水溶液を、前記第２の工程においてそのまま直接乾燥する、請求項１記載の前処理方法。
【請求項３】
前記第２の工程において、前記水溶液を乾燥する方法が真空凍結乾燥法である、請求項１または請求項２記載の前処理方法。
【請求項４】
前記第３の工程において、前記バイオマスを攪拌混合したイオン液体に、水を加えてセルロースを析出させる、請求項１記載の前処理方法。
【請求項５】
前記バイオマスが、リグニンおよび／またはヘミセルロースをさらに含むリグノセルロースであることを特徴とする、請求項１記載の前処理方法。
【請求項６】
前記リグノセルロースが、木材、稲わら、麦わら、もみ殻、ベイマツ、および／または、その粉末であることを特徴とする、請求項５に記載の前処理方法。
【請求項７】
前記イオン液体のカチオン部位が、イミダゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、および／またはアンモニウムカチオンであることを特徴とする、請求項１記載の前処理方法。
【請求項８】
前記イミダゾリウムカチオンが、１−ｅｔｈｙｌ−３−ｍｅｔｈｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  ｉｏｎであることを特徴とする、請求項７記載の前処理方法。
【請求項９】
前記イオン液体のアニオン部位が、塩化物イオン、リン酸イオン、ギ酸イオン、酢酸イオン、および／またはパーフルオロアルキル基を含むイオンであることを特徴とする、請求項１記載の前処理方法。
【請求項１０】
前記イオン液体が、１−ｅｔｈｙｌ−３−ｍｅｔｈｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  ａｃｅｔａｔｅであることを特徴とする、請求項１記載の前処理方法。
【請求項１１】
前記第１の工程において、前記過酸化物が、過酸化水素、および／または過酢酸であることを特徴とする、請求項１記載の前処理方法。
【請求項１２】
前記第１の工程において、前記水溶液中の前記過酸化物の濃度が、１重量％から８重量％であることを特徴とする、請求項１記載の前処理方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の前処理方法を経て、再生したセルロースをセルラーゼにより酵素分解するセルロース分解工程を含む、単糖、二糖、および／またはオリゴ糖の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルロースを含むバイオマスの前処理方法、特に、セルラーゼによりセルロースを効率的に酵素分解するためのセルロースの糖化前処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化対策として、カーボンニュートラル、石油（燃料・基礎化学品）代替の観点から、バイオエタノールの利用が考案されている。現状、バイオエタノールはトウモロコシやさとうきび等の可食部バイオマスを原料として生産されており、原料と食糧が競合する従来の生産方法には限界がある。そこで、その競合を解消するべく、バガスやベイマツ、木粉等の非可食部バイオマスを原料としたバイオエタノールの製造プロセスが検討されている。非可食部バイオマスを原料として用いることができれば、単位耕作面積に対するバイオエタノールの生産量を増やすことができるなど多くの利点がある。しかしながら、先述したバガスやベイマツ、木粉等の非可食部バイオマスのほとんどが、リグノセルロースと呼ばれるセルロースにリグニン（フェノール化合物が複雑な３次元状網目構造を形成した高分子化合物）やヘミセルロース（植物の細胞壁を構成する高分子多糖化合物）が結着したセルロースの複合体であり、リグニンやヘミセルロースとの結着性が強固なことから、リグノセルロース中のセルロースが効率的に利用できないことが懸念されている。
【０００３】
また、酵素による糖化は、温和な反応条件と高い反応選択性の観点から、セルロース系バイオマスにおける望ましい糖化法の一つとして考えられているが、リグノセルロースを基質とする酵素糖化反応には、次に示す２つの大きな課題がある。それは、リグノセルロース中のセルロースがリグニンやヘミセルロースと結着しているため、その結着した状態のままでは酵素反応の基質として効率的に利用できないこと、そしてリグノセルロース中のセルロースが結晶性セルロースであるため、セルラーゼによる酵素反応が非常に遅いことである。そこで、リグノセルロースの酵素による糖化プロセスの実用化に向けて、酵素による糖化反応の前にリグノセルロースを何らかの方法で処理する、すなわち糖化前処理に関する様々な検討がなされてきた。
【０００４】
例えば、特許文献１では、もみ殻等のリグノセルロースを凍結させた後、機械的に粉砕し、その後アルカリで処理することでリグニンを除去する前処理方法が開示されている。この方法では、機械を用いた粉砕を行うため大量の電気エネルギーが必要なほか、粉砕後のリグノセルロースをアルカリ溶液で処理しリグニンを除去するため、煩雑な操作が必須となる。さらに、酵素による糖化反応の前にアルカリを酸で中和する必要があるため、高コストな前処理方法であると言わざるを得ない。
【０００５】
また、特許文献２では、もみ殻等のリグノセルロースを加圧下にて熱水で処理した後、機械的に粉砕する前処理方法が開示されている。この方法では、リグニンの除去工程は必要ないものの、特許文献１で公開されている方法と同様に大量のエネルギーを必要とするため、高コストな前処理方法であると言わざるを得ない。
【０００６】
一方、特許文献３では、スギチップ等のリグノセルロースをアルカリ蒸解した後、酸素等で漂白しリグニンを除去する前処理方法が開示されている。この方法では、蒸解に高濃度のアルカリを用いるため、その後の中和洗浄が容易でないことや、蒸解に１５０℃以上の温度が必要であることからも、実用的な酵素反応の前処理方法であるとは言い難い。
【０００７】
以上で例に挙げた前処理方法は、リグノセルロース中でセルロースに結着しているリグニンやヘミセルロースを除去することに主眼を置いている。これは、先述した課題の１つである、リグノセルロース中のセルロースがリグニンやヘミセルロースと結着しているため、その結着した状態のままでは酵素反応の基質として効率的に利用できないことを解決するために他ならない。リグノセルロースからリグニンやヘミセルロースを分解、除去、抽出する方法は、パルプの漂白分野においてこれまでに多くの検討がなされている。実際、特許文献４や５では、過酸化物によるリグニンの除去方法が開示されており、特許文献６や７では、アルカリによるヘミセルロースの抽出方法が開示されている。また、特許文献８では、加圧スチームを用いたリグニンの分解方法が、さらに、特許文献９では熱水を用いたヘミセルロースの抽出方法が開示されている。しかし、いずれの方法も、高濃度な薬品や高温度での処理が必要であり、中和処理の煩雑さや使用するエネルギーの大きさを考えると、酵素反応の前処理方法として実用的であるとは言い難い。すなわち、リグノセルロースを酵素反応の基質として実用的に用いるためには、簡単かつ省エネルギーな方法でリグノセルロースからリグニンやヘミセルロースを除去、抽出する方法が必要である。
【０００８】
さて、セルロースを酵素で分解、具体的にはセルラーゼで効率的に糖化するには、セルロースの強固で密な結晶構造を緩和して、セルラーゼが作用しやすい構造にすることが有効である。特許文献１０および非特許文献１には、その手段として、セルロースをイオン液体に溶解する方法が開示、報告されている。イオン液体に溶解することで、イオン液体の強い水素結合能がセルロース内外の水素結合を緩和もしくは切断するため、セルラーゼが作用しやすい結晶構造に変換されると考えられている。実際は、セルロースをイオン液体に一旦溶解し、溶解が確認された後にセルロースに対する貧溶媒である水等を加えてセルロースを析出させる。この手法は、一般的にセルロースの再生と称され、再生されたセルロースは元のセルロースの結晶性が緩和され、セルラーゼが作用しやすい結晶構造に変化しているとされる。
【０００９】
特許文献１１には、リグノセルロースに疎水性イオン液体を浸透させるように接触させる工程を備える前処理方法が開示されているが、疎水性イオン液体を浸透させるだけではセルロースとリグニンやヘミセルロースとの結着を解くまでには至らない。この方法では、結果的にセルロースの結晶緩和が進まないため、糖化反応促進効果が十分とは言えず、リグノセルロース系バイオマスの有効利用が十分に果たされているとは言えない。また、特許文献１２には、木質系バイオマス、いわゆるリグノセルロースをイオン液体に浸漬し、そこに超音波を照射することでリグノセルロースからリグニンやヘミセルロースを除去するとともに、セルロースの結晶性を緩和する前処理方法が開示されているが、超音波を発生させる装置を別途設けなければならないことや超音波照射に大量の電気エネルギーが必要となることから、この方法も実用的な酵素反応の前処理方法であるとは言えない。
【００１０】
以上で例に挙げたように、イオン液体を用いてセルロースの結晶性を緩和する方法は有効であるが、除去困難な不純物を含むバイオマスであるリグノセルロース等を基質とする場合、簡単、低コスト、省エネルギー的かつ実用的な前処理方法とは、リグノセルロース等からリグニンやヘミセルロース等の不純物を除去、抽出する工程と、それによって得られたセルロースの結晶性をイオン液体で緩和し、セルラーゼが作用しやすい結晶構造に変化させる工程とを有する方法であると考えられる。
【００１１】
しかしながら、そのような簡単、低コスト、省エネルギーかつ実用的な前処理方法について開示、報告された例はほとんどなく、先述した通り、リグノセルロースからリグニンやヘミセルロースを除去、抽出する工程に高濃度の薬品や高温度での処理を用いるなど、高コスト、高エネルギーな手法になっているのが現状である。言い換えれば、簡単、低コスト、省エネルギー的にリグノセルロース等のバイオマスからリグニンやヘミセルロース等の不純物を除去、抽出できる方法があれば、リグノセルロース等を基質とした有用な糖化前処理方法を構築することが可能となり、リグノセルロース等を含む非可食部のバイオマスからバイオエタノールを生産する極めて有益なプロセスを構築することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開昭５５−０４５３０６号
【特許文献２】特開２００６−１３６２６３号
【特許文献３】特開２０１０−１３６７０２号
【特許文献４】特開平１−２２１５８７号
【特許文献５】特開平８−５０３７４９号
【特許文献６】特開昭６４−０４０５０２号
【特許文献７】特開平２−００１７０１号
【特許文献８】特開平４−１４６２８１号
【特許文献９】特開昭６４−０６２３０３号
【特許文献１０】特表２００５−５０６４０１号
【特許文献１１】特開２０１０−２２０４９０号
【特許文献１２】特開２０１２−０８６１５４号
【特許文献１３】特開２００９−２０１３９４号
【特許文献１４】特開２０１１−１４９１２４号
【特許文献１５】特開２０１２−００５３５９号
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Ｒ．Ｄ．Ｒｏｇｅｒｓら、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ.，１２４（１８），４９７４−４９７５，２００２．
【非特許文献２】Ｒ．Ｄ．Ｒｏｇｅｒｓら、Ｇｒｅｅｎ  Ｃｈｅｍ．，５，４４３−４４７，２００３．
【非特許文献３】Ｃ．Ａ．Ｓｃｈａｌｌら、Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂｉｏｅｎｇ．，９５（５），９０４−９１０，２００６．
【非特許文献４】Ｙａｓｕｎｏら、Ｂｉｏｓｃｉ．Ｂｉｏｔｅｃｈ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．，６１（１１），１９４４−１９４６，１９９７．
【非特許文献５】Ｋ．Ｓｈｉｌｌら、Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂｉｏｅｎｇ., １０８（３），５１１−５２０，２０１１．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、リグノセルロース等のバイオマスに含まれるセルロースを、セルラーゼにより簡単、低コスト、省エネルギー的かつ効率的に糖化するための、セルロースを含むバイオマスの前処理方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、リグノセルロースを始めとするバイオマスをイオン液体中に分散させ、そこに水等の貧溶媒を加えてセルロースを再生し、その再生したセルロースに酵素を作用させることでセルロースを糖化する一連のプロセスにおいて、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、低濃度の過酸化物を含む水溶液中でリグノセルロース等のセルロースを含むバイオマスを加熱処理する第１の工程と、加熱処理後の水溶液を凍結乾燥等により乾燥する第２の工程と、乾燥させたバイオマス、すなわち乾燥により得られたセルロース混合物をイオン液体に分散させ攪拌混合した後、水等の貧溶媒を加えることでセルロースを析出させてセルロースを再生する第３の工程とを含む前処理方法において、第１の工程の後に第２の工程を行うことでリグノセルロースを主成分とするバイオマスからリグニンおよびヘミセルロースを簡単、低コスト、省エネルギー的に除去することが可能となり、次いで第３の工程を、第２の工程の後で行うことで、バイオマスから取り出されたセルロースが効率的に再生され、その結果、その後に行う酵素によるセルロースの糖化効率が改善することを見出し、本発明をなすに至った。
【００１６】
すなわち、本発明は、以下の通りである。
＜１＞  セルロースを含むバイオマスを処理する方法であって、過酸化物を含む水溶液中で前記バイオマスを加熱処理する第１の工程と、その加熱処理した水溶液を乾燥する第２の工程と、乾燥させたバイオマスをイオン液体中で撹拌混合し、バイオマスを含むイオン液体からセルロースを析出させてセルロースを再生する第３の工程とを有し、セルロースを含むバイオマスを、第１の工程、第２の工程、および第３の工程の順番で処理する、セルロースを含むバイオマスの前処理方法である。
＜２＞  前記第１の工程において加熱処理した前記バイオマスおよび過酸化物を含む水溶液を、第２の工程においてそのまま直接乾燥する、上記＜１＞に記載の前処理方法である。
＜３＞  前記第２の工程において、前記水溶液を乾燥する方法が真空凍結乾燥法である、上記＜１＞または上記＜２＞に記載の前処理方法である。
＜４＞  前記第３の工程において、前記バイオマスを攪拌混合したイオン液体に、水を加えてセルロースを析出させる、上記＜１＞に記載の前処理方法である。
＜５＞  前記バイオマスが、リグニンおよび／またはヘミセルロースをさらに含むリグノセルロースであることを特徴とする、上記＜１＞に記載の前処理方法である。
＜６＞  前記リグノセルロースが、木材、稲わら、麦わら、もみ殻、ベイマツ、および／または、その粉末であることを特徴とする、上記＜５＞に記載の前処理方法である。
＜７＞  前記イオン液体のカチオン部位が、イミダゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、および／またはアンモニウムカチオンであることを特徴とする、上記＜１＞に記載の前処理方法である。
＜８＞  前記イミダゾリウムカチオンが、１−ｅｔｈｙｌ−３−ｍｅｔｈｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  ｉｏｎであることを特徴とする、上記＜７＞に記載の前処理方法である。
＜９＞  前記イオン液体のアニオン部位が、塩化物イオン、リン酸イオン、ギ酸イオン、酢酸イオン、および／またはパーフルオロアルキル基を含むイオンであることを特徴とする、上記＜１＞に記載の前処理方法である。
＜１０＞  前記イオン液体が、１−ｅｔｈｙｌ−３−ｍｅｔｈｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  ａｃｅｔａｔｅであることを特徴とする、上記＜１＞に記載の前処理方法である。
＜１１＞  前記第１の工程において、前記過酸化物が、過酸化水素、および／または過酢酸であることを特徴とする、上記＜１＞に記載の前処理方法である。
＜１２＞  前記第１の工程において、前記水溶液中の前記過酸化物の濃度が、１重量％から８重量％であることを特徴とする、上記＜１＞に記載の前処理方法である。
また、本発明は、
＜１３＞  上記＜１＞に記載の前処理方法を経て、再生したセルロースをセルラーゼにより酵素分解するセルロース分解工程を含む、単糖、二糖、および／またはオリゴ糖の製造方法である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜バイオマス＞
本発明の前処理方法等においては、セルロースを含むバイオマスを用いる。具体的には、セルロースの抽出が可能である限り特に限定はされないが、バイオマスは、例えば、セルロース単体と、リグニンおよび／またはヘミセルロースをさらに含むリグノセルロースである。セルロース単体としては、例えば、天然のセルロースであるI型セルロース、天然のセルロースを一度溶解後、溶剤を水洗し、乾燥させて得られるII型セルロース、および非結晶性の非晶質セルロースが挙げられ、バイオマス中のセルロースとしては、これらを複数含んでいても良い。また、リグノセルロースとしては、リグニンおよび／またはヘミセルロースを含有する木質系または草本系のバイオマス、例えば、木材、稲わら、麦わら、もみ殻、バガス、ベイマツおよび／または、それらの粉末等が挙げられる。本発明においては、これらのバイオマスを単独で、あるいは２種類以上組み合わせて、用いることができる。
【００１８】
＜前処理方法＞
本発明の前処理方法は、セルロースを含むバイオマスを、低濃度の過酸化物の水溶液中で加熱処理する第１の工程と、第１の工程の処理により得られたセルロースを含むバイオマスの水溶液を乾燥する第２の工程と、第３の工程とを含む。第３の工程においては、乾燥して得られたセルロースを含むバイオマスをイオン液体中で撹拌する混合工程と、そこで得られたセルロースを含むバイオマスおよびイオン液体を含む混合液からセルロースを析出させて、セルロースを再生するセルロース再生工程とを有する。以下、これらの工程において使用される成分、および各工程について説明する。
【００１９】
＜過酸化物＞
本発明に使用する過酸化物は、特に限定されないが、過酸化水素、過酢酸、有機過酸化物、モノ過硫酸、過酸化塩素等が挙げられる。中でも好ましい過酸化物は過酸化水素、過酢酸であり、特に好ましい過酸化物は過酢酸である。また、本発明において、過酸化物は単独でも２種類以上組み合わせて用いてもよい。さらに、過酸化物以外にも、二酸化塩素等が使用できる。
【００２０】
＜過酸化物添加濃度＞
第１の工程において、セルロースを含むバイオマスを加熱処理する水溶液中の過酸化物添加濃度は、１重量％から８重量％であることが好ましい。より好ましくは１重量％から５重量％であり、最も好ましくは１重量％から３重量％である。過酸化物添加濃度が１重量％以下では、過酸化物添加によるセルロースを含むバイオマスからのリグニンを始めとする不純物の除去効果がみられない。また、８重量％以上では高濃度の過酸化物を用いることによる高コスト化が懸念されるほか、過酸化物添加による水溶液ｐＨの低下が顕著となるため、新たに中和工程を組み込まなければならず、結果的に高コストな手法となり好ましくない。さらに、本発明はセルロースを含むバイオマスを過酸化物水溶液中で加熱処理し、その水溶液を乾燥させる第２の工程を含むが、高濃度の過酸化物水溶液を乾燥させる場合、特に、後述するように急速に凍結乾燥させる場合においては、過酸化物が急激に分解する恐れがあるため、高濃度の過酸化物を用いずに、安全性を確保する必要がある。
【００２１】
＜乾燥工程＞
本発明の第２の工程においては、第１の工程で加熱処理した水溶液を乾燥させる。この工程においては、処理された水溶液をそのままの状態で直接乾燥させることが好ましい。「そのままの状態で直接乾燥させる」とは、第１の工程の終了後、水溶液に何ら添加することなく、また、水溶液中から水等の揮発性成分以外を除去することなく、乾燥させることをいう。乾燥方法は、特に限定されず、加温や温風による一般的な乾燥や凍結乾燥を適用することができるが、より好ましい乾燥方法は凍結乾燥である。これは、凍結乾燥では乾燥対象物を一旦凍結させるため、引火性を有し、化学的に不安定で分解しやすい物質、例えば本願で取り扱う過酸化物等を、安全に乾燥できることによる。
【００２２】
本発明においては、例えば温風やホットプレートなどを用いて、乾燥対象物の引火点未満で水溶液を加熱することが好ましい。このような乾燥方法によれば、水溶液を凍結させることなしに、安全性を確保できる。凍結乾燥以外の手法で乾燥させる場合、水溶液は、４０〜９０℃、好ましくは４０〜６０℃程度に加熱する。また、本発明においては、乾燥時間を短縮するために、第１の工程で加熱処理した水溶液の上澄みを取り除いた後で、種々の方法を用いて乾燥することもできる。
【００２３】
＜凍結乾燥＞
凍結乾燥とは、いわゆる一般的な真空凍結乾燥技術により行われるものを指す。すなわち、対象物をマイナス３０℃以下まで、より好ましくはマイナス４０℃程度まで冷却して凍らせ、真空中に置き、水分を昇華させて除去、乾燥させる方法である。マイナス３０℃以下まで冷却する方法は、特に限定されないが、急速に冷却し凍結させることが好ましいため、一般的には液体窒素等の冷媒が用いられる。このように、熱を加えずに急速に乾燥させることにより、過酸化物を水溶液中から安全に除去することができる。
【００２４】
＜イオン液体＞
本発明の第３の工程（混合工程）において使用するイオン液体は、特に限定されないが、親水性イオン液体、疎水性イオン液体を用いることができる。
【００２５】
＜イオン液体のカチオン部位＞
本発明に使用する親水性イオン液体および疎水性イオン液体を構成するカチオン部位は、特に限定されないが、ヘテロ環オニウムカチオンおよびアンモニウムカチオンが好ましい。中でも好ましいカチオン部位は、イミダゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオンであり、最も好ましいカチオン部位は、イミダゾリウムカチオンである。
イミダゾリウムカチオンとしては、例えば、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−プロピル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−ペンチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−ヘプチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−オクチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−ノネチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−デカチル−３−メチルイミダゾリウムイオン等のジアルキルイミダゾリウムカチオン、１−（１，２または３−ヒドロキシプロピル）−３−メチルイミダゾリウムイオン、１，２，３−トリメチルイミダゾリウムイオン、１，２−ジメチル−３−プロピルイミダゾリウムイオン、１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムイオン等のトリアルキルイミダゾリウムカチオンが挙げられる。
ピリジニウムカチオンとしては、例えば、Ｎ−プロピルピリジニウムイオン、Ｎ−ブチルピリジニウムイオン、１−ブチル−４−メチルピリジニウムイオン、１−ブチル−２，４−ジメチルピリジニウムイオン等が挙げられる。
また、アンモニウムカチオンとしては、例えば、トリメチルプロピルアンモニウムイオン、トリメチルヘキシリルアンモニウムイオン、テトラペンチルアンモニウムイオン、ジエチルトリメチル（２−メトキシエチル）アンモニウムイオン等の脂肪族４級アンモニウムイオン、Ｎ−ブチル−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン等の脂環式４級アンモニウムイオン等が挙げられる。
【００２６】
＜イオン液体のアニオン部位＞
本発明に使用する親水性イオン液体および疎水性イオン液体を構成するアニオン部位は、特に限定されないが、親水性イオン液体を構成するアニオン部位は、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオンといったハロゲンアニオン、ギ酸イオン、酢酸イオン、プロピオン酸イオンといったカルボン酸アニオン、硫酸イオン、およびリン酸イオンが好ましい。中でも好ましいアニオン部位は、塩化物イオン、ギ酸イオン、酢酸イオン、リン酸イオンであり、最も好ましいアニオン部位は、酢酸イオンである。また、疎水性イオン液体を構成するアニオン部位は、フッ化アルキル基含有アニオンが好ましく、中でもパーフルオロアルキル基を含むアニオン部位が好ましい。
【００２７】
＜アニオンとカチオンの組み合わせについて＞
イオン液体は、カチオンとアニオンの組み合わせであり、上述したカチオン部位やアニオン部位を含む従来公知のカチオンおよびアニオンを適宜組み合わせて用いることができる。イオン液体は、商業的に入手できるものの他に、公知の方法で合成したものも用いることができる。合成方法は特に限定されず、カチオンをいったん塩とし、その後、得ようとするイオン液体のアニオンと反応させる、もしくはいったん水酸化物とした上で、アニオンを含む酸で中和してもよい。
【００２８】
＜イオン液体の使用について＞
本発明に使用する上記イオン液体は、単独でも２種類以上組み合わせて用いてもよい。また本発明に使用するイオン液体の融点は、１００℃以下であることが好ましく、８０℃以下がより好ましい。さらに好ましくは４０℃以下であり、最も好ましくは２０℃以下である。これは、より低い温度下でセルロースを再生することができ、セルロースの再生工程で使用するエネルギーを低減し、かつ加熱による糖の過分解を防ぐことができるためである。
【００２９】
＜バイオマス濃度＞
本発明に使用するセルロースを含むバイオマスの濃度は、特に限定されないが、イオン液体にセルロースを添加していくと現実的にはイオン液体の粘性が増加するため、イオン液体中のセルロースを含むバイオマスの濃度は適宜調節することが好ましい。例えばバイオマスとして、過酸化物の水溶液で加熱処理し、その水溶液のまま凍結乾燥して得られたベイマツを用い、イオン液体として１−ｅｔｈｙｌ−３−ｍｅｔｈｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  ａｃｅｔａｔｅ（１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアセテート）を用いた場合には、１２０℃に加熱したイオン液体に対してベイマツ濃度を１０重量％以下にすることが好ましく、イオン液体の粘性の増加により撹拌等の操作が困難となる場合にはさらに希釈することが好ましい。
【００３０】
＜第１の工程＞
本発明の第１の工程において、バイオマスと過酸化物とを含む水溶液の加熱温度は、好ましくは７０〜９０℃、より好ましくは７０〜８０℃である。これは、バイオマスと過酸化物との反応を考慮すると、加熱温度は高温であることが好ましいが、媒体の大部分は水であるため、水の沸点以上まで加熱することは、安全面およびコスト面で好ましくないことによる。また、加熱処理時間は、好ましくは５〜８時間、より好ましくは６〜７時間である。これは、バイオマスと過酸化物との反応を考慮すると、加熱処理時間は長時間であることが好ましいが、高温下での長時間処理は過酸化物の分解を促進するため、安全面で好ましくないことによる。
【００３１】
＜第２の工程＞
本発明の第２の工程において、加熱処理した水溶液を、先述のように、マイナス３０℃以下で冷却させる場合、冷却時間は凍結させる対象物の量や物性に応じて適宜調節することが好ましい。また、乾燥時間についても、乾燥させる対象物の量や含水量等の状態に応じて適宜調節することが好ましい。
【００３２】
＜混合工程＞
本発明の第３の工程の前段階である混合工程においては、乾燥させたバイオマスをイオン液体中で、好ましくは１００〜１３０℃、より好ましくは、１１０〜１２０℃で撹拌する。これは、撹拌時の温度を水の沸点以上にすることで、イオン液体に対するバイオマスの溶解性を向上させることによるが、高温下での撹拌処理は、イオン液体の分解を促進するため、安全面およびコスト面で好ましくないことによる。また、撹拌時間は、イオン液体の温度に応じて調節されるが、好ましくは１〜３時間、より好ましくは、１〜２時間である。これは、バイオマスの溶解を考慮すると、撹拌処理時間は長時間であることが好ましいが、高温下での長時間処理は、イオン液体の分解を促進するため、安全面およびコスト面で好ましくないことによる。なお、混合工程におけるバイオマス濃度については上述のように適宜調節されるが、概ね１〜１０重量％、より好ましくは、３〜７重量％である。
【００３３】
＜セルロース再生工程＞
本発明の第３の工程の後段階であるセルロース再生工程においては、イオン液体とバイオマスの混合液からセルロースを析出、再生させる。このセルロース再生工程では、混合液にセルロースの貧溶媒、例えば、水、プロトン性極性溶媒であるメタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、非プロトン性溶媒であるジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、アセトン、酢酸エチル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、非極性溶媒であるジクロロメタン、クロロホルム、ベンゼン等を加えることが好ましい。より好ましくは、混合液に貧溶媒として水を加える。なお、セルロースを再生する際に使用する水等の温度は、溶解液温度と同程度に加熱されていることが好ましい。例えば、セルロース再生時に水を投入する場合、投入する水と溶解液の温度差が２０℃以下、より好ましくは１０℃以下であれば、溶解液と水の混合時にゲルが形成されにくい。一方、温度差が３０℃以上であれば、再生時にセルロースゲルが形成され、その後の酵素反応において酵素が作用しにくくなり反応速度が遅くなる可能性がある。
【００３４】
＜イオン液体除去工程＞
イオン液体中に可溶化したセルロースをセルラーゼで糖化する試みもなされているが、非特許文献２では、イオン液体中でセルラーゼが不活性化されるという報告がなされている。また、非特許文献３では、イオン液体にセルロースを溶解し、水等の貧溶剤を加え再生した後、再生後のセルロースをさらに水等で洗浄してイオン液体を取り除いた結果、再生したセルロースは水中でセルラーゼにより容易に分解されることが報告されている。すなわち、酵素反応前のセルロース材料においては、イオン液体を少なくとも１０重量％以下、好ましくは５重量％以下、より好ましくは１重量％未満まで除去することが好ましい。
【００３５】
また、再生された酵素反応前のセルロース材料は、完全に脱水された状態ではなく、ウエットな状態であることが望まれる。再生された酵素反応前のセルロース材料中の水を主とする溶媒の濃度は、好ましくは１０重量％以下、より好ましくは３重量％以下である。イオン液体とバイオマスの混合液に、水を加えて得られたスラリーから、固体成分（セルロースおよび水に不溶な生成物等）と液体成分（イオン液体、水等）を分離する方法としては、例えば、一般的な固液分離方法である遠心沈降や濾過（重力濾過、真空濾過、加圧濾過、遠心濾過、圧搾濾過）、透析等が挙げられる。その他にも、特許文献１３で開示されるようなイオン交換樹脂を用いて分離することもできる。前記した固液分離方法は組み合わせて用いることもでき、例えば、特許文献１４で開示されるような紙の製造で通常に使用している脱水方法が挙げられるが、長網、円網、傾斜ワイヤー等で液体成分を除いた後、ロールプレスで分離することもできる。
【００３６】
＜糖の製造方法およびセルロース分解工程＞
本発明は、単糖、二糖、および／またはオリゴ糖の製造方法を含む。この本発明における糖の製造方法は、上述の前処理方法を経て、再生させたセルロースをセルラーゼにより酵素分解させるセルロース分解工程を含む。この方法によれば、前処理の各工程により再生セルロースの加水分解（糖化）が促進されるため、従来法よりも簡単、低コスト、省エネルギーかつ効率的に、セルロース分解物である単糖、二糖、および／またはオリゴ糖を製造することが可能である。
【００３７】
＜セルラーゼ＞
セルラーゼは、セルロースをグルコースにまで加水分解するのに作用する各種酵素の総称である。本発明に使用されるセルラーゼは、特に限定されないが、β−１，４−エンドグルカナーゼ、グルカン１，４−β−グルコシダーゼ、セルロース１，４−β−セロビオシダーゼ、β−グルコシダーゼが挙げられる。また、セルラーゼは天然由来であっても人工的に改変されたものであってもよい。天然由来のものとしては、特に限定されないが、Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ属又はＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ属由来のセルラーゼ等を用いることが好ましい。本発明においては、上記したセルラーゼを１種類または２種類以上を組み合わせて用いることもできる。また、由来の異なるセルラーゼを組み合わせて用いることもできる。
【００３８】
＜緩衝液＞
酵素反応に用いる緩衝液は、特に限定されないが、用いるセルラーゼの至適ｐＨを含む、酵素活性に適したｐＨ域と一致する範囲に緩衝能を有するものを用いることが好ましい。一般的なセルラーゼの好適なｐＨは４から６程度であるため、例えばクエン酸緩衝液（クエン酸およびクエン酸ナトリウム）、酢酸緩衝液（酢酸および酢酸ナトリウム）、クエン酸    −リン酸緩衝液（クエン酸およびリン酸二水素ナトリウム）等を用いて、緩衝液の濃度やｐＨを適宜調節し、セルラーゼ作用環境のｐＨを４以上８以下に設定することが好ましく、ｐＨ５以上６以下に設定することがより好ましい。
【００３９】
＜酵素反応時の温度＞
酵素反応時の温度は、特に限定されないが、用いるセルラーゼの至適温度に合わせて選択することが好ましい。一般的なセルラーゼの好適な温度は３５℃から６０℃程度である。
【００４０】
＜セルロース分解生成物の定量方法＞
セルロースの分解生成物量は、セルロースの分解によって生じる還元糖の量や、セル    ロース分解生成物量そのものを測定することにより評価することができる。還元糖の定量法としては、Ｓｏｍｏｇｙｉ−Ｎｅｌｓｏｎ法やＰａｒｋ−Ｊｏｈｎｓｏｎ法が知られており、これらの方法を用いてセルロースから分解生成した還元糖を定量することでセルロースの分解率（糖化率）を評価することができる。また、セルロース分解生成物量そのものを測定する方法として、特許文献１５には、セルロース分解生成物である水溶性の糖をＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィー）で定量する方法が開示されており、非特許文献４には、糖を誘導体化した後にＨＰＬＣにて定量する方法が報告されているが、これらの方法を用いてセルロース分解生成物を定量することでセルロースの分解率（糖化率）を評価することもできる。
【００４１】
＜リグニンの定量方法＞
リグニンは、フェノール化合物が複雑な３次元状の網目構造を形成した高分子化合物である。したがって、リグニン量は芳香族化合物のＵＶ−Ｖｉｓ（紫外−可視）領域における吸光度を測定することで定量することができる。非特許文献５には、クラーソンリグニンを標準物質として、水溶液中のリグニン濃度を２８０ｎｍにおける紫外吸光度から定量する方法が報告されており、この方法を用いることで水溶液中のリグニン濃度を評価することができる。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００４３】
リグノセルロースであるベイマツ（セルロース含有率５０重量％）５０ｍｇに水１．０ｇを加え、そこに４０重量％過酢酸（以下、ＰＡＡと略記。三菱ガス化学（株）社製）５０μＬを添加し、８０℃、６時間加熱攪拌した（過酢酸の濃度は約１．９重量％）。加熱攪拌終了後、ベイマツおよびＰＡＡを含む水溶液を液体窒素にて急速に凍結させ、真空凍結乾燥を行った。続いて、その凍結乾燥物に、イオン液体である１−ｅｔｈｙｌ−３−ｍｅｔｈｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  ａｃｅｔａｔｅ（以下、［ＥＭＩｍ］［ＯＡｃ］と略記。Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社製）１．０ｇを加え、１２０℃、１時間加熱撹拌した。得られた反応液に、９０℃に加熱した水５．０ｍＬを加えて、セルロースを析出、再生させた後、４０００ｒｐｍにて２０分間遠心分離を行い、上澄み（水、イオン液体、水溶性糖およびＰＡＡの混合物）と沈殿物（リグノセルロース、再生セルロースおよびその他の難溶性物質）に分離した。上澄みを抜き取り、残った沈殿物に水５．０ｍＬを加えて、先述と同条件下にて遠心分離を行う操作を３回繰り返し、最後に上澄みを取り除いた。先の操作で合計４回抜き取った上澄み中のリグニン量をＵＶ−Ｖｉｓ分光光度計を用いて定量し、ベイマツから除去されたリグニン濃度、すなわち、４回抜き取った上澄みの合計量である約２０ｍＬ中のリグニンの濃度を算出した。その結果、除去されたリグニン濃度は０．９８ｍｇ／ｍＬだった（後述する表１参照）。
【００４４】
続いて、先の操作で得られた沈殿物に、１０ｍＭクエン酸−クエン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ：５．０）を１０ｍＬ、Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ  ｒｅｅｓｅｉＡＴＣＣ ２６９２１由来のセルラーゼＣ８５４６（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社製）を２０ｍｇ加えて、セルラーゼ濃度が２ｍｇ／ｍＬ（４ｕｎｉｔ／ｍＬ）になるように調製した。４０℃、２００ｒｐｍでインキュベートし、セルラーゼ添加１時間後、および２５時間後のスラリーを採取し、１００℃下、２０分間ブロックヒーターにて加熱して酵素を失活させた。得られたそれぞれの採取液中におけるグルコースおよびセロビオース濃度をＨＰＬＣにて定量し、グルコース変換率ならびにセロビオース変換率を式（１）ならびに（２）に従い算出して、その和を糖化率と定義した（後述する表２参照）。その結果、本操作におけるグルコース変換率は、セルラーゼ添加１時間後で３７．７％、２５時間後で８５．７％だった。また、本操作におけるセロビオース変換率は、セルラーゼ添加１時間後で４１．１％、２５時間後で０％（全て分解されてグルコースに変換された）だった。したがって、糖化率は、セルラーゼ添加１時間後で７８．８％、２５時間後で８５．７％だった（後述する表２参照）。
【数１】
2014097012.tif 000002
【数２】
2014097012.tif 000003
【実施例２】
【００４５】
実施例１における凍結乾燥を温風乾燥に変更した以外は、実施例１と同様の操作を行った。具体的には、ベイマツ５０ｍｇに水１．０ｇを加え、そこに４０重量％過酢酸５０μＬを添加し、８０℃、６時間加熱攪拌した。加熱攪拌終了後、ベイマツおよびＰＡＡを含む水溶液から上澄みだけを慎重に取り除き、残渣を送風定温乾燥器（庫内温度：５０℃）内で２４時間乾燥した。続いて、その乾燥物に、［ＥＭＩｍ］［ＯＡｃ］１．０ｇを加え、１２０℃、１時間加熱撹拌した。得られた反応液に、９０℃に加熱した水５．０ｍＬを加えて、セルロースを析出、再生させた後、４０００ｒｐｍにて２０分間遠心分離を行い、上澄み（水、イオン液体、水溶性糖およびＰＡＡの混合物）と沈殿物（リグノセルロース、再生セルロースおよびその他の難溶性物質）に分離した。上澄みを抜き取り、残った沈殿物に水５．０ｍＬを加えて、先述と同条件下にて遠心分離を行う操作を３回繰り返し、最後に上澄みを取り除いた。なお、本実施例２では、第２工程の乾燥を行う前に水溶液から上澄みを取り除いたため、ベイマツから除去されたリグニンを厳密に定量することができないと推察し、ＵＶ−Ｖｉｓ分光光度計を用いたリグニンの定量は行わなかった（後述する表１参照）。
【００４６】
続いて、先の操作で得られた沈殿物に、１０ｍＭクエン酸−クエン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ：５．０）を１０ｍＬ、Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ  ｒｅｅｓｅｉＡＴＣＣ ２６９２１由来のセルラーゼＣ８５４６を２０ｍｇ加えて、セルラーゼ濃度が２ｍｇ／ｍＬ（４ｕｎｉｔ／ｍＬ）になるように調製した。４０℃、２００ｒｐｍでインキュベートし、セルラーゼ添加１時間後、および２５時間後のスラリーを採取し、１００℃下、２０分間ブロックヒーターにて加熱して酵素を失活させた。得られたそれぞれの採取液中におけるグルコースおよびセロビオース濃度をＨＰＬＣにて定量し、グルコース変換率、セロビオース変換率およびその和である糖化率を算出した。その結果、本操作におけるグルコース変換率は、セルラーゼ添加１時間後で５５．８％、２５時間後で８９．２％だった。また、本操作におけるセロビオース変換率は、セルラーゼ添加１時間後で１６．６％、２５時間後で０％（全て分解されてグルコースに変換された）だった。したがって、糖化率は、セルラーゼ添加１時間後で７２．４％、２５時間後で８９．２％だった（後述する表２参照）。
【比較例１】
【００４７】
実施例１におけるＰＡＡ水溶液による加熱攪拌処理と、［ＥＭＩｍ］［ＯＡｃ］による加熱攪拌処理の順番を入れ替え、凍結乾燥を行わない以外は、実施例１とほぼ同様の操作を行った。具体的には、ベイマツ５０ｍｇに［ＥＭＩｍ］［ＯＡｃ］を１．０ｇ加え、１２０℃、１時間加熱撹拌した。そこに、４０重量％ＰＡＡを５０μＬ添加し、さらに８０℃、６時間加熱攪拌した。加熱攪拌終了後、ベイマツ、イオン液体およびＰＡＡを含む水溶液に、９０℃に加熱した水５．０ｍＬを加えて、セルロースを析出、再生させた後、４０００ｒｐｍにて２０分間遠心分離を行い、上澄み（水、イオン液体、水溶性糖およびＰＡＡの混合物）と沈殿物（リグノセルロース、再生セルロースおよびその他の難溶性物質）に分離した。上澄みを抜き取り、残った沈殿物に水５．０ｍＬを加えて、先述と同条件下にて遠心分離を行う操作を３回繰り返し、最後に上澄みを取り除いた。先の操作で合計４回抜き取った約２０ｍＬの上澄み中のリグニン量をＵＶ−Ｖｉｓ分光光度計を用いて定量し、ベイマツから除去されたリグニン濃度を算出した。その結果、除去されたリグニン濃度は０．４７ｍｇ／ｍＬだった（後述する表１参照）。
【００４８】
続いて、先の操作で得られた沈殿物に、１０ｍＭクエン酸−クエン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ：５．０）を１０ｍＬ、Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ  ｒｅｅｓｅｉＡＴＣＣ ２６９２１由来のセルラーゼＣ８５４６を２０ｍｇ加えて、セルラーゼ濃度が２ｍｇ／ｍＬ（４ｕｎｉｔ／ｍＬ）になるように調製した。４０℃、２００ｒｐｍでインキュベートし、セルラーゼ添加１時間後、および２５時間後のスラリーを採取し、１００℃下、２０分間ブロックヒーターにて加熱して酵素を失活させた。得られたそれぞれの採取液中におけるグルコースおよびセロビオース濃度をＨＰＬＣにて定量し、グルコース変換率、セロビオース変換率およびその和である糖化率を算出した。その結果、本操作におけるグルコース変換率は、セルラーゼ添加１時間後で１８．２％、２５時間後で６８．２％だった。また、本操作におけるセロビオース変換率は、セルラーゼ添加１時間後で２８．６％、２５時間後で０％（全て分解されてグルコースに変換された）だった。したがって、糖化率は、セルラーゼ添加１時間後で４６．８％、２５時間後で６８．２％だった（後述する表２参照）。
【比較例２】
【００４９】
実施例１におけるＰＡＡ水溶液を水に変更した（ＰＡＡを添加しない）以外は、実施例１と同様の操作を行った。具体的には、ベイマツ５０ｍｇに水１．０ｇを加え、８０℃、６時間加熱攪拌した。加熱攪拌終了後、ベイマツの水溶液を液体窒素にて急速に凍結させ、真空凍結乾燥を行った。続いて、その凍結乾燥物に［ＥＭＩｍ］［ＯＡｃ］を１．０ｇ加え、１２０℃、１時間加熱撹拌した。得られた反応液に、９０℃に加熱した水５．０ｍＬを加えて、セルロースを析出、再生させた後、４０００ｒｐｍにて２０分間遠心分離を行い、上澄み（水、イオン液体、水溶性糖の混合物）と沈殿物（リグノセルロース、再生セルロースおよびその他の難溶性物質）に分離した。上澄みを抜き取り、残った沈殿物に水５．０ｍＬを加えて、先述と同条件下にて遠心分離を行う操作を３回繰り返し、最後に上澄みを取り除いた。先の操作で合計４回抜き取った約２０ｍＬの上澄み中のリグニン量をＵＶ−Ｖｉｓ分光光度計を用いて定量し、ベイマツから除去されたリグニン濃度を算出した。その結果、除去されたリグニン濃度は０．３０ｍｇ／ｍＬだった（後述する表１参照）。
【００５０】
続いて、先の操作で得られた沈殿物に、１０ｍＭクエン酸−クエン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ：５．０）を１０ｍＬ、Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ  ｒｅｅｓｅｉＡＴＣＣ ２６９２１由来のセルラーゼＣ８５４６を２０ｍｇ加えて、セルラーゼ濃度が２ｍｇ／ｍＬ（４ｕｎｉｔ／ｍＬ）になるように調製した。４０℃、２００ｒｐｍでインキュベートし、セルラーゼ添加１時間後、および２５時間後のスラリーを採取し、１００℃下、２０分間ブロックヒーターにて加熱して酵素を失活させた。得られたそれぞれの採取液中におけるグルコースおよびセロビオース濃度をＨＰＬＣにて定量し、グルコース変換率、セロビオース変換率およびその和である糖化率を算出した。その結果、本操作におけるグルコース変換率は、セルラーゼ添加１時間後で５．８％、２５時間後で６９．０％だった。また、本操作におけるセロビオース変換率は、セルラーゼ添加１時間後で２０．７％、２５時間後で０％（全て分解されてグルコースに変換された）だった。したがって、糖化率は、セルラーゼ添加１時間後で２６．５％、２５時間後で６９．０％だった（後述する表２参照）。
【００５１】
上述の実施例および比較例において、ベイマツから除去されたリグニンの濃度を表１にまとめた。
【表１】
2014097012.tif 000004
【００５２】
この表１からも明らかであるように、実施例１においては、効率的にベイマツからリグニンが除去されたと言える。実施例１のリグニン除去濃度が０．９８ｍｇ／ｍＬであったのに対し、比較例１および２では、同量（約２０ｍＬ）の上澄み中のリグニン除去濃度が実施例１の半分以下であったためである。すなわち、表１より、実施例１では、比較例よりも効率的に、ベイマツからリグニンが除去されていることが確認された。
【００５３】
さらに、上述の実施例および比較例における糖化率の結果を、表２にまとめた。
【表２】
2014097012.tif 000005
【００５４】
この表２からも明らかであるように、実施例１および２では、セルラーゼ添加１時間後、および２５時間後のいずれにおいても、比較例に比べて糖化率が高いと言える。実施例１および２のセルラーゼ添加１時間後の糖化率がそれぞれ７８．８％、７２．４％であったのに対し、比較例１および２では、それぞれ４６．８％、２６．５％であったためである。また同様に、実施例１および２のセルラーゼ添加２５時間後の糖化率がそれぞれ８５．７％、８９．２％であったのに対し、比較例１および２では、それぞれ６８．２％、６９．０％であったためである。
【００５５】
また、表１および表２から、実施例１および２では、比較例よりもセルロースの酵素分解反応が効率的に行われ、糖化率が向上していることが確認された。本願実施例において、温風乾燥または凍結乾燥のいずれの乾燥方法を適用しても、セルロースの糖化率が向上することが示唆されたが、引火性を有し、化学的に不安定で分解しやすい物質をより安全に乾燥できる点においては、凍結乾燥がより有効な乾燥方法であると言える。ただし、温風乾燥を採用した実施例２においても、安全上の問題は生じず、安全性は確保されていた。
【００５６】
以上の結果から、糖化率を向上させる手法として、ＰＡＡ水溶液等の過酸化物による加熱攪拌処理の有用性に加え、過酸化物、および［ＥＭＩｍ］［ＯＡｃ］等のイオン液体の順番で加熱攪拌処理する工程や、セルロースを含むバイオマスと過酸化物とを含有する加熱処理された水溶液を、例えば真空凍結乾燥法を用いて乾燥させる工程等の有用性が確認された。そしてこれらの有用な工程を含む本願発明の前処理方法によれば、セルロースを含むバイオマスから不純物を効率的に除去し、簡便に、かつ低コストで省エネルギー的に、セルロースを再生、糖化させることが可能である。