(57)【要約】【課題】生物資源に含有されるセルロースからエタノールを効率よく製造するエタノール製造方法を提供する。【解決手段】本発明のエタノール製造方法は、アミンを含有するセルロース溶媒に対してセルロース原料を溶解して溶解再生セルロースを得る工程と、溶解再生セルロースをセルロース分解剤により分解しグルコースを得る工程と、グルコースを反応させてエタノールを得る工程とを含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アミンを含有するセルロース溶媒に対してセルロース原料を溶解して溶解再生セルロースを得る工程と、前記溶解再生セルロースをセルロース分解剤により分解しグルコースを得る工程と、前記グルコースを反応させてエタノールを得る工程とを含むことを特徴とするエタノール製造方法。
【請求項２】
前記セルロース原料として、植物原料を前記セルロース分解剤により分解した分解残滓を得る工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のエタノール製造方法。
【請求項３】
植物原料からリグニンを除去する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のエタノール製造方法。
【請求項４】
前記植物原料からリグニンを除去する工程は、クラフト法パルプ化によりリグニンを除去する工程を含むことを特徴とする請求項３に記載のエタノール製造方法。
【請求項５】
前記植物原料は、木材、トウモロコシ葉茎、稲藁、麦藁、綿、綿製品、紙、古紙、パルプ、パルプ製造残滓、結晶セルロース、微結晶セルロース及びミクロクリスタリンセルロースから選ばれる１以上を含有することを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載のエタノール製造方法。
【請求項６】
前記セルロース溶媒として、４級アミンオキシド、４級アミンオキシドの水溶液、４級アミンオキシドのジメチルスルホキシド溶液、４級アミンオキシドのジメチルホルムアミド溶液、及びそれらの混合物から選ばれるいずれか１以上を含有するものを用いることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のエタノール製造方法。
【請求項７】
前記４級アミンＮ−オキシドとして、Ｎ−メチルモルフォリンＮ−オキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホモピペリジンＮ−オキシド、及びＮ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミンＮ−オキシドのいずれか１以上を含有するものを用いることを特徴とする請求項６に記載のエタノール製造方法。
【請求項８】
前記セルロース溶媒として、Ｎ−メチルモルフォリンＮ−オキシドを含有するものを用いることを特徴とする請求項７に記載のエタノール製造方法。
【請求項９】
前記溶解再生セルロースを得る工程は、前記セルロース原料を前記セルロース溶媒に対して１〜２０重量％溶解する工程を含むことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のエタノール製造方法。
【請求項１０】
前記セルロース分解剤として、セルラーゼ及びβグルコシダーゼを含有するセルロース分解酵素を用いることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のエタノール製造方法。
【請求項１１】
前記セルラーゼ又はβグルコシダーゼとして、バイオマス加水分解ユニットで５０〜５０００を含有するものを用いることを特徴とする請求項１０に記載のエタノール製造方法。
【請求項１２】
前記セルロース分解酵素は、前記セルロースの重量あたり１〜１００重量％用いることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のエタノール製造方法。
【請求項１３】
前記グルコースを反応させてエタノールを得る工程は、前記植物原料に含まれるマンノース、ガラクトース、スクロース、ラクトース、セロビオース又はセロオリゴ等の１以上を発酵させてエタノールを得る工程を含むことを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に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】
本発明は、木質等の有機物からエタノールを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生物資源、特に穀物生産残滓、草及び木材等は、多くが利用されずに廃棄されている。これらの生物資源は、グルコースが重合したセルロースを含有する。このセルロースを酸又は酵素等で分解してグルコースとし、ついで、このグルコースを分解することでエタノールが得られる。この生物資源由来のエタノール（バイオエタノール）は、化石燃料等を代替可能なエネルギ源の一つとして注目され、その開発技術が進められている。
【０００３】
特許文献１には、グアニジン及びセルラーゼを含有する糖化反応促進剤が開示されている。この糖化反応促進剤は、バイオマス（生物資源）からバイオエタノールを製造する際、バイオマスのセルロースを酵素により分解してグルコースとする糖化において、糖化反応促進剤を添加することで糖化反応を促進することができ、かつ長期間バイオマスの分解性能が低下せず保存安定性が高い糖化反応促進剤を得ようとするものである。
【０００４】
一方で、生物資源由来のセルロースを利用する技術として、特許文献２には、セルロースを３級アミンＮ−オキシド溶液に溶解する方法が開示されている。この技術は、難溶性のセルロースを溶解し繊維等の素材として利用しようとするものである。
【０００５】
特許文献３には、Ｎ−メチルモルフォリン−Ｎ−オキシドにセルロースを溶解した紡糸原液を乾湿式紡糸して得られ、かつリグニンの含有率が全セルロース重量に対して１重量％以上の再生セルロース繊維について開示されている。この技術は、セルロース資源を有効に活用し、かつ物性の高い再生セルロース繊維を得ようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２３４７１５号公報
【特許文献２】米国特許第４２４６２２１号明細書
【特許文献３】特許第３８５２６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、実施例においてセルロース分子の実験室レベルでの分解については試験を行っているが、穀物生産残滓、草及び木材等の生物資源からの分解については検証されていない。
【０００８】
本発明者らの研究によると、生物資源に含まれるセルロースを酵素により分解しエタノールを産生しようとすると、セルロースの多くは残滓として残留する。生物資源のうち木材に含まれるセルロースは、６０重量％が結晶状態の結晶セルロースであり、残りは主に４０重量％が非晶質状態のアモルファスセルロースからなる。このうち、アモルファスセルロースは酵素により容易に加水分解されグルコースとなる。しかし、結晶セルロースは、セルロース分子が密に水素結合して他の分子が結晶間へ侵入することを阻害しているので、酵素による加水分解を受けにくく、グルコースへ分解されにくい。その結果、木材からのエタノールの産生においては、結晶セルロース成分がそのまま残滓として残留する。そのため、生物資源に含まれるセルロースの含有量のうちおよそ半分以上がエタノールとして利用できない。
【０００９】
生物資源の含有するセルロースから、酵素による加水分解でエタノールを効率よく製造するには、セルロースのうち結晶セルロースをエタノールへの分解に利用することが望まれる。本発明者らは、結晶セルロースの有効な分解、特に酵素によるグルコースへの加水分解を有効に行う方法について鋭意研究を進めていった。
【００１０】
然るに本発明者らは、生物由来エタノールの製造方法とは技術分野の異なるセルロース繊維の製造において、特許文献２及び３が、難溶性のセルロースを溶解する技術を含むことに着目した。そして、この難溶性のセルロースを溶解する技術を用いることでエタノールの製造方法を改良することを目指し、さらに研究した。
【００１１】
本発明はこのような背景に従ってなされたものであり、その目的は、生物資源に含有されるセルロースからエタノールを効率よく製造するエタノール製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のエタノール製造方法は、アミンを含有するセルロース溶媒に対してセルロース原料を溶解して溶解再生セルロースを得る工程と、溶解再生セルロースをセルロース分解剤により分解しグルコースを得る工程と、グルコースを反応させてエタノールを得る工程とを含む。
【００１３】
アミンを含有するセルロース溶媒によって、セルロース原料に含まれるセルロースのうち、セルロース分解剤により分解されにくい結晶セルロースの結晶が溶解し、分解されやすい分子構造を持つ溶解再生セルロースとなる。溶解再生セルロースをセルロース分解剤によってグルコースに分解し、そのグルコースを発酵などにより反応させてエタノールを得る。このエタノール製造方法により、セルロース原料中の結晶セルロースを含むセルロース成分が分解され、高い効率でエタノールが得られる。
【００１４】
セルロース原料は、植物原料をセルロース分解剤により分解した分解残滓を用いることが好ましい。さらにセルロース分解剤により分解されやすいアモルファスセルロースを分解し、その残滓をセルロース原料とすることで、結晶セルロースの含有量が多いセルロース原料が得られる。結晶セルロースの含有量が多いセルロース原料は、他の分子の阻害なくセルロース溶媒の影響を受けて溶解されるので、結晶セルロースが効率よく溶解再生セルロースへと変換される。この製造方法により、高い効率でエタノールが得られる。
【００１５】
植物原料からリグニンを除去する工程をさらに含むことが好ましい。木材等の植物原料に多く含まれるリグニンを除去することで、さらに結晶セルロースの含有量が多いセルロース原料が得られる。結晶セルロースの含有量が多いセルロース原料は、他の分子の阻害なくセルロース溶媒の影響を受けて溶解されるので、結晶セルロースが効率よく溶解セルロースに溶解される。この製造方法により、高い効率でエタノールが得られる。
【００１６】
植物原料からリグニンを除去する工程は、クラフト法パルプ化によりリグニンを除去する工程を含むことが好ましい。クラフト法パルプ化を用いることで、除去されたリグニン及びキシランの一部を工程内で燃料として有効活用できるので、グルコース等を容易に製造でき、エタノール製造のコストを低下することができる。植物原料などの直接に生物資源に由来する原料の他に、リグニンを取り除いたセルロース原料を資源として広く利用することができる。
【００１７】
植物原料は、木材、トウモロコシ葉茎、稲藁、麦藁、綿、綿製品、紙、古紙、パルプ、パルプ製造残滓、結晶セルロース、微結晶セルロース及びミクロクリスタリンセルロースから選ばれる１以上を含有することが好ましい。植物に由来する加工材料、廃材又は各種のセルロース原料は、結晶セルロースを多く含有するので、これらを原料とすることにより高効率でエタノールが得られる。
【００１８】
セルロース溶媒として、４級アミンオキシド、４級アミンオキシドの水溶液、４級アミンオキシドのジメチルスルホキシド溶液、４級アミンオキシドのジメチルホルムアミド溶液、及びそれらの混合物から選ばれるいずれか１以上を含有するものを用いることが好ましい。これらの化合物を含有するセルロース溶媒は、結晶セルロースを高効率で溶解再生することができる。
【００１９】
４級アミンＮ−オキシドとして、Ｎ−メチルモルフォリンＮ−オキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホモピペリジンＮ−オキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミンＮ−オキシドのいずれか１以上を含有するものを用いることが好ましい。これらの化合物を含有するセルロース溶媒は、結晶セルロースを特に高効率で溶解再生することができる。
【００２０】
セルロース溶媒として、Ｎ−メチルモルフォリンＮ−オキシドを含有するものを用いることが好ましい。これらの化合物を含有するセルロース溶媒は、結晶セルロースを特に高効率で溶解再生することができ、回収再利用が容易である。
【００２１】
溶解再生セルロースを得る工程は、セルロース原料をセルロース溶媒に対して１〜２０重量％溶解する工程を含むことが好ましい。結晶セルロースの溶解が充分に行われ、ＮＭＭＯなどの溶媒に充分に溶解した溶解再生セルロースとなる。
【００２２】
セルロース分解剤として、セルラーゼ及びβグルコシダーゼを含有するセルロース分解酵素を用いることが好ましい。セルラーゼによりセルロースがセロビオースへと分解され、βグルコシダーゼによりセルロース及びセロビオースがグルコースへと分解される。これらを含有することによりセルロースが高効率でグルコースへと分解される。セルロース分解剤にこれらを含有するセルロース分解酵素を用いることによって、セルロースをグルコースに分解する反応が適切に行われ、反応条件を調整しやすく、高効率で分解され、またグルコース以外の化合物へと分解されることが少ない。
【００２３】
セルラーゼ又はβグルコシダーゼは、バイオマス加水分解ユニットで５０〜５０００を含有するものを用いることが好ましい。適切な範囲のセルラーゼを用いることでセルロースが効率よくセロビオースへと分解され、グルコースへの分解とエタノールの製造が効率よく行われる。
【００２４】
セルロース分解酵素として、セルロースの重量あたり１〜１００重量％用いることが好ましい。セルロースをグルコースに分解する反応が適切に行われ、高効率で分解される。
【００２５】
グルコースを反応させてエタノールを得る工程は、植物原料に含まれるマンノース、ガラクトース、スクロース、ラクトース、セロビオース又はセロオリゴ等の１以上を発酵させてエタノールを得る工程を含むことが好ましい。植物原料に含まれるセルロース以外の炭水化物が、グルコースを発酵しエタノールとするためのエネルギとして利用されるので、植物原料の成分が有効に利用され、他にエネルギを加える必要がなく、少ない工程で効率よくエタノールを製造することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、アミンを含有するセルロース溶媒によって、セルロース原料に含まれるセルロースのうち、セルロース分解剤により分解されにくい結晶セルロースの結晶が溶解し、分解をされやすい分子構造を持つ溶解再生セルロースとなる。溶解再生セルロースをセルロース分解剤によってグルコースに分解し、そのグルコースを発行させてエタノールを得る。このエタノール製造方法により、セルロース原料中の結晶セルロースを含むセルロース成分が分解され、高い効率でエタノールが得られる。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２８】
（第１の実施形態）
本実施形態のセルロース原料は、セルロースを含有する原料である。セルロースを含有する原料には、主に生物を由来とする生物資源があり、特に植物由来の植物原料又はそこから得られる原料がある。
【００２９】
本実施形態では植物原料からリグニンを除去し、セルロース分解剤により分解した分解残滓を、セルロース原料とする。植物原料は、植物に由来する原料、その加工品、又はそれらの残滓を主とする。本実施形態では、植物原料として木材由来のパルプを使用している。その他の植物原料の例としては、木材、トウモロコシ葉茎、稲藁、麦藁、綿、綿製品、紙、古紙及びパルプ製造残滓等がある。又、これらを原料として得られた結晶セルロース、微結晶セルロース及びミクロクリスタリンセルロース等も植物原料に含む。
【００３０】
まず、植物原料からリグニンを除去しリグニン除去原料を得る工程を行う。リグニンは主に木材等の植物材料に多く含有されるフェノール性の化合物である。リグニンは、例えば周知のクラフト法パルプ化等などの木材のパルプ化工程を用いることで除去できる。セルロース原料にリグニンが含有されていると、セルロースがセルロース分解剤やセルロース溶媒の反応を受ける際の阻害となるが、リグニンを除去しリグニン除去原料とすることでその影響の多くを除くことができる。なお、植物原料が既にパルプ化工程を経たパルプ等である場合、リグニンを除去する工程は省略し、植物原料をリグニン除去原料として直接に次のセルロース分解剤による分解の工程を行ってもよい。
【００３１】
ついで、このリグニン除去原料を、セルロース分解剤により分解する工程を行う。セルロース分解剤は、セルロースの分解を行うことのできる添加物で、加水分解を行うものが望ましい。加水分解を行うことができるセルロース分解剤には、酸や加水分解酵素を含有したものがある。本実施形態のセルロース分解剤はセルロースを加水分解できる酵素であるセルロース分解酵素を用いている。
【００３２】
セルロース分解酵素は、セルロースを分解できる酵素で、特にセルロースの単糖の間のいずれかの結合を加水分解する酵素を一以上含有していることが望ましい。こうした酵素には、セルロースのグリコシド結合を加水分解し二糖のセロビオースとすることができるセルラーゼ、βグリコシド結合を加水分解しセルロースやセロビオースをグルコースに分解できるβグルコシダーゼがある。本実施形態では、セルラーゼ及びβグルコシダーゼを含有するセルロース分解酵素を用いている。
【００３３】
セルロース分解酵素の活性はセルロース原料のセルロースの含有量から適宜選択できるが、目安としてセルラーゼ又はβグルコシダーゼはバイオマス加水分解ユニット（ＢＨＵ）で５０〜５０００のものを用いることで効率的に分解を行うことができる。この活性のセルラーゼ又はβグルコシダーゼを用いる場合、セルロース分解酵素はセルロースの重量あたり１〜１００重量％用いることが好ましい。特に１〜２０重量％用いることが、セルロース分解効率の面から望ましい。セルロース分解酵素のセルラーゼ及びβグルコシダーゼの含有比は反応条件が最適となるよう適宜選択できるが、本実施形態ではおよそ１：１のものを用いている。
【００３４】
ついで、セルロース分解酵素により処理したリグニン除去原料を、分解された上清と分解されない分解残滓に分離する。上清は、リグニン除去原料に含まれていたアモルファスセルロースがセルロース分解酵素により分解されたグルコースが含まれている。この上清に含まれるグルコースは、公知の発酵などの反応を行わせてエタノールに変換することができる。
【００３５】
セルロース分解酵素により分解されない分解残滓を、上述したセルロース原料とする。セルロース原料は、結晶セルロースを多く含んでいる。
【００３６】
ついで、このセルロース原料について、アミンを含有するセルロース溶媒に対して溶解し、溶解再生セルロースを得る工程を行う。セルロース溶媒はセルロースを分解等の反応を行いやすい形態にしつつ溶解することができる溶媒である。
【００３７】
セルロース溶媒が含有するアミンは、各種のアミンから選択することができ、４級アミンオキシド等が使用できる。本実施形態では、セルロース溶媒は４級アミンオキシドのうちＮ−メチルモルフォリンＮ−オキシド（ＮＭＭＯ）を含有するものを用いている。
【００３８】
その他に、４級アミンＮ−オキシドはＮ，Ｎ−ジメチルホモピペリジンＮ−オキシド又はＮ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミンＮ−オキシド等を用いることができる。
【００３９】
セルロース溶媒は上述の４級アミンオキシドの水溶液、そのジメチルスルホキシド溶液、そのジメチルホルムアミド溶液、並びにそれらの混合物から選択することができる。また、セルロース溶媒は塩化リチウム／ジメチルアセトアミド系、四塩化二窒素／ジメチルホルムアミド系、アンモニア／アンモニウムチオシアナート及びジメチルスルホキシド／パラホルムアミド系の化合物を溶媒として用いることができる。
【００４０】
セルロース溶媒に対するセルロース原料の溶解濃度は、セルロース溶媒に対してセルロース原料が１〜２０重量％となるようにする。これ以上セルロース原料の濃度が濃いとセルロース原料が充分に溶解再生セルロースに分解せず、濃度が薄いと溶解再生セルロースのセルロース含有量が少なすぎて後の操作が行いにくい。特に１〜１０重量％であると、溶解再生セルロースを後述する水膨潤体の形態とした際に適度にセルロースを含有するゲル状となって発酵の効率が高くなり、操作が行いやすい。本実施形態では、セルロース溶媒はＮＭＭＯの３０〜７０重量％の水溶液とし、ここにセルロース原料を３〜６重量％溶解している。
【００４１】
セルロース溶媒により、結晶セルロースは溶媒に溶解し、分解を受けやすい溶解再生セルロースとなる。この作用は、結晶セルロースのセルロースＩがセルロース溶媒によってセルロースＩＩに変換されると共にセルロース溶媒に溶解することによる。すなわち、セルロースＩは高分子鎖が並行（パラレル）に配列し密に水素結合して酵素及びプロトンの結晶内部への侵入を阻害している。これに対し、セルロースＩＩでは高分子鎖が非並行（アンチパラレル）に配列していることで、他の物質の作用を受けやすく、すなわち酵素やプロトンによる分解を受けやすくなっている。
【００４２】
セルロース原料に含まれるアモルファスセルロースも、セルロース溶媒中に溶解されることで、加水分解されやすい状態となる。
【００４３】
ついで、この溶解再生セルロースを、セルロース分解剤により分解しグルコースを得る工程を行う。セルロース分解剤は前述したものと同様のものを用いるのが望ましい。本実施形態では前述のセルロース分解剤と同様のセルラーゼ及びβグルコシダーゼでＢＨＵ５０〜５０００を持つものを溶解再生セルロースの重量に対して１〜２０重量％用いている。
【００４４】
溶解再生セルロースのセルロース分解剤による分解は、その手法については適宜選択してよいが、一例として、溶解再生セルロースを水膨潤体へと再生させ、セルロース分解酵素を含む水溶液に加える方法を用いることができる。水膨潤体は、溶解再生セルロースを、水を主成分とする溶液に膨潤させて、セルロースの分子鎖間に多量の水分を含むゲル状としたものである。この水膨潤体は、紐状、ロープ状、滴状、粒状、帯状、テープ状、フィルム状、棒状、板状又はスパイラル状等の表面積の広い形態とする。ついで、この水膨潤体をセルロース分解酵素を含む水溶液に加えることで、水膨潤体に水に溶けたセルロース分解酵素が染み込み、セルロースとセルロース分解酵素の反応が有効に行われる。この工程により、セルロース分解酵素を含む水溶液中にはセルロースが分解されたグルコースやセロオリゴ糖が含まれる。
【００４５】
ついで、このグルコースを反応させてエタノールを得る工程を行う。グルコースをエタノールとする反応は各種の反応、例えば微生物による反応や化学合成反応から選択することができる。本実施形態では、グルコースを発酵させる方法を用いている。グルコースからエタノールをグルコースの発酵は適宜知られた方法で行うことができ、条件を設定しやすく多量に行うことができる方法に酵母による発酵がある。本実施形態では上述の水溶液中のセルロース酵素を不活性化させた後に濃縮乾燥して得られたグルコースを含む酵素分解物を、酵母（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）の培養液中で発酵させ、エタノールを得ている。この工程で用いる酵素分解物は、植物原料に含まれていたマンノース、ガラクトース、スクロース、ラクトース、セロビオース又はセロオリゴ糖等を含有していることがある。これらの炭水化物は、グルコースと共に酵母が発酵を行う際のエネルギとしても利用される。
【００４６】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、第１の実施形態の植物原料からセルロース原料を得る工程を省略する。具体的には、植物原料からリグニンを除去する工程及び植物原料をセルロース分解剤により分解する工程を含まない。この製造方法では、セルロース原料は主にリグニンを含有しないもの、例えば植物原料などの生物資源に直接に由来しないもの、すなわちパルプ等を用いる。この製造方法は、セルロース原料をセルロース溶媒に対して溶解する工程と、溶解再生セルロースをセルロース分解酵素により分解しグルコースを得る工程と、グルコースを発酵させてエタノールを得る工程とを含む。
【００４７】
この実施形態では、セルロース原料に、直接は植物由来でないもの、生物資源に由来しないもの、すなわちパルプ等を利用した場合に、リグニンを除去する工程や植物原料をセルロース分解剤で分解する工程を省略できるので、より少ない工程でエタノールを製造できる。例えば結晶セルロース、微結晶セルロース、ミクロクリスタリンセルロース及びその他のセルロースについて、化学的に合成した非天然のセルロースをセルロース原料とした場合、効率よく少ない工程で、短時間かつ低コストでエタノールを製造できる。
【実施例】
【００４８】
実施例１〜４について、植物原料として繊維を解いたパルプ（針葉樹漂白クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）、Ｃａｎｆｏｒ社）（実施例１〜３）、ミクロクリスタリンセルロース（実施例４）５．０ｇを、水１８０ｍｌに対し懸濁液とした。この懸濁液に、セルロース分解剤として各実施例につき表１で示した割合のセルラーゼコンプレックス（ＮＳ−２２０８６、Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ社）１０００ＢＨＵ／ｇ、ｄ＝１．１５、セルロース：βグルコシダーゼ含有比およそ１：１のものを加え、４５℃で７２時間攪拌した。その後、遠心分離により上清と固体残滓を分離し、固体残滓をセルロース原料とした。
【００４９】
フラスコ中のセルロース原料に対し、セルロース溶媒としてＮ−メチルモルフォリン−Ｎ−オキシド（ＮＭＭＯ）５０重量％水溶液を各実施例につき表１で示した量を加え、エバポレータによって真空近くまで減圧しつつ各実施例につき表１で示した温度まで昇温したところ、固体が溶解し粘稠な溶液状となった。この溶液を１．０Ｌの水中に注ぎ、水分含有量の多いゲル状の固体沈殿物、すなわち溶解再生セルロースを得た。
【００５０】
得られた溶解再生セルロースを、水中でセルロース分解剤として１０重量％の上述のセルラーゼコンプレックスを加え、再度酵素分解した。酵素を不活性処理した反応水溶液を濃縮乾燥し、酵素分解物を得た。
【００５１】
酵素分解物を酵母（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ  ＮＢＲＣ２３４７）を各実施例につき表１で示した酵母数と液量の培養液中で、表１で示す時間発酵させ、エタノール溶液を得た。エタノールの収量は、ガスクロマトグラフィーで測定した。
【００５２】
また、上述した上清から得られた濃縮物を酵母（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ  ＮＢＲＣ２３４７）各実施例につき表１で示した酵母数と液量の培養液中で、表１で示す時間発酵させ、エタノール溶液を得た。エタノールの総収量と、理論収量（植物原料のセルロース含有量理論値に対して回収できたエタノールの割合）を表１に示す。
【００５３】
比較例１として、グルコース５．０ｇを上述の酵母１０８×１００個を含む１００ｍｌの培養液中で発酵させ、エタノール溶液を得た結果もあわせて表１に示す。
【００５４】
【表１】
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【００５５】
木材等の植物原料に含まれるセルロースのうち、およそ４０重量％がセルロースＩＩ型、６０重量％がセルロースＩ型結晶であるといわれる。本試験の収量によれば、使用したセルロース原料に対してセルロースＩＩ型の含有量を大きく上回る収率のエタノールが得られているため、セルロースＩ型結晶も分解され、エタノールとして得られていることがわかる。
【００５６】
また、ミクロクリスタルセルロース２ｇをＮＭＭＯ処理を行い、ＮＳ２２０８６（ノボザイムス社）１０００  ＢＨＵ／ｇをセルロースに対して１０ｗｔ％（＝  １００  ＢＨＵ／ｇ）、塩酸でｐＨ５．０に調整した水６０ｍＬを加え、４５℃、７２時間糖化を行った。そのとき、未糖化セルロース量は０．０１ｇであった。一方、ＮＭＭＯ処理していないミクロクリスタルセルロースでは、同条件で未糖化セルロース量は０．７５ｇであった。
【００５７】
これらの結果から、ＮＭＭＯ処理により大幅に糖化効率が改善されたことが示された。本発明によってセルロースからエタノールがきわめて高効率で得られることが示された。
【００５８】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明のエタノールの製造方法は生産業や加工業における資源の有効利用のみならず、エネルギ供給にも役立ち、産業及び環境問題全般に広く寄与できるものである。