(57)【要約】  酵素で変性させた繊維パルプを製造するための方法であって、変性パルプが製紙プロセスについての特性を改善させる、酵素で変性させた繊維パルプを製造するための方法が提供される。変性パルプ及びその使用方法も提供される。
2019534391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製紙用パルプの変性方法であって、製紙用繊維を含むパルプと、
（ａ）繊維内部の損傷を引き起こす条件下でセルロース加水分解性酵素及び
（ｂ）繊維長低減促進剤とを接触させて、
（ｉ）リファイナーを通過した後又はリファイナーを迂回した後に５％〜９６％の製紙用繊維の長さの低減及び
（ｉｉ）約２００カナダ標準濾水度（ＣＳＦ）〜約７００ＣＳＦのパルプ濾水度レベル
を有する変性パルプを製造すること
を含む、製紙用パルプの変性方法。
【請求項２】
変性パルプが、叩解されたパルプである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
パルプと繊維長低減促進剤との接触を、好ましくはパルプと酵素とを接触させた後に生じさせる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
繊維長低減促進剤が、７０％超の加水分解度を有するビニルホルムアミドの加水分解ポリマー又はコポリマー、アクリルアミドとアクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマー、アクリルアミドとジアリルジメチルアンモニウムクロリドとのコポリマー、遊離グリオキサール、及びそれらの２超の任意の混合物からなる群から選択される、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
セルロース加水分解性酵素が、セルラーゼ酵素又はセルラーゼ機能化ヘミセルラーゼ酵素である、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
セルロース加水分解性酵素が、クリソスポリウム・ラクノウェンス（Chrysosporium lucknowense）／ミセリオフトラ・サーモフィラ（Myceliophthora thermophilia）から得られるか又はそれらに由来するセルラーゼ、フミコーラ・インソレンス（Humicola insolens）から得られるか又はそれらに由来するセルラーゼ、アスペルギルス属（Aspergillus）から得られるか又はそれらに由来するセルラーゼ、トリコデルマ属（Trichoderma）から得られるか又はそれらに由来するセルラーゼ、及びそれらの組合せからなる群から選択されるセルラーゼである、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
パルプが、針葉樹パルプ、広葉樹パルプ、及びそれらの混合物からなる群から選択される製紙用繊維を含む、請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
繊維長低減促進剤が、７０％超の加水分解度を有するビニルホルムアミドの加水分解ポリマー又はコポリマー、及びアクリルアミドとアクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマーからなる群から選択され、変性パルプの製紙用繊維の長さの低減が、約５％〜約２０％であり、変性パルプのパルプ濾水度レベルが、約３００ＣＳＦ〜約６５０ＣＳＦである、請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
製紙用繊維が、木材繊維であり、かつ繊維長低減促進剤が、７０％超の加水分解度を有するビニルホルムアミドの加水分解ポリマー又はコポリマー、及びアクリルアミドとアクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマーからなる群から選択され、パルプ１トンあたり０．５キログラム（０．５ｋｇ／トン（パルプ））〜約２９ｋｇ／トン（パルプ）の投与量であり、ここで変性パルプのパルプ濾水度レベルが、約３５０ＣＳＦ〜約６５０ＣＳＦである、請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
繊維長低減促進剤が、７０％超の加水分解度を有するビニルホルムアミドの加水分解ポリマー又はコポリマー、及びアクリルアミドとアクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマーからなる群から選択され、かつパルプ１トンあたり薬剤０．５キログラム（０．５ｋｇ／トン（パルプ））〜約２９ｋｇ／トン（パルプ）の投与量であり、変性パルプの製紙用繊維の長さの低減が、約５％〜約２０％であり、変性パルプのパルプ濾水度レベルが、約３００ＣＳＦ〜約６５０ＣＳＦである、請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか１項に記載の酵素で変性した繊維パルプ。
【請求項１２】
製紙用繊維を含むパルプと、熱安定性又は超熱安定性のセルロース加水分解性酵素とを約７０℃〜約１２５℃の温度で接触させることを含むパルプ繊維の変性方法であって、セルラーゼ酵素が、実質的に約３５℃〜約５５℃の温度で不活性である、パルプ繊維の変性方法。
【請求項１３】
パルプ又は繊維状材料の叩解エネルギーが、少なくとも１０％だけ低減される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
変性パルプが、熱安定性又は超熱安定性のセルロース加水分解性と接触させることなく製造したパルプのヘミセロロース含有量と比較して、少なくとも０．２質量％だけ低減されたヘミセルロース含有量を有する、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
セルロース加水分解性酵素が、セルラーゼ、セルラーゼ機能化ヘミセルラーゼ酵素、又は付随するヘミセルラーゼ酵素機能を含むセルラーゼ、例えばキシラナーゼ、マンナナーゼ、グルカナーゼ、及びベータ−グルカナーゼである、請求項１２から１４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
セルロース加水分解性酵素が、配列番号２及び配列番号６からなる群から選択されるセルラーゼである、請求項１２から１５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
接触ステップが、さらに、ヘミセルラーゼ、マンナナーゼ、キシラナーゼ、ペクチナーゼ、ラッカーゼ、リグニンペルオキシダーゼ、マンガンペルオキシダーゼ、及びオキシドレダクターゼからなる群から選択される熱安定性又は超熱安定性酵素を含む、請求項１２から１６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
パルプが、針葉樹パルプ、広葉樹パルプ、及びそれらの混合物からなる群から選択される製紙用繊維を含む、請求項１２から１７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
酵素接触ステップが、さらに、イオン性液体、Ｎ−アルキル化尿素、Ｎ−アルキル化ラクタム、Ｎ−アルキル化アミド、ポリオールエーテル、ポリオール、及びそれらの組合せからなる群から選択される結晶内リグノセルロース剤を含む、請求項１２から１８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
パルプが、クラフトパルプ、亜硫酸パルプ、機械パルプ、半化学パルプ、半機械パルプ、化学機械パルプ、フラッフパルプ、ティシューパルプ、溶解パルプ、古紙パルプ、バイオリファイナリーパルプ、又は脱インキパルプを含む、請求項１２から１９までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
請求項１２から２０までのいずれか１項に記載の酵素で変性した繊維パルプ。
【請求項２２】
製紙用パルプの変性方法であって、
（１）ＦＱＡ長さ−加重平均繊維長により測定して約２．１ｍｍ〜約２．８ｍｍの繊維長を有する針葉樹繊維を含むパルプと、セルロース加水分解性酵素とを、約３５℃〜約１２５℃の温度で接触させ、
（２）変性パルプを叩解して、
（ｉ）約０．６ｍｍ〜約１．７ｍｍの繊維長及び
（ｉｉ）約４００カナダ標準濾水度（ＣＳＦ）〜約７００ＣＳＦのパルプ濾水度レベル
を有する変性パルプを製造すること
を含む、製紙用パルプの変性方法。
【請求項２３】
接触ステップを、約３５℃〜約１２５℃の温度で、約３０分〜約１０時間実施する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
接触ステップを、約３５℃〜約６５℃の温度で、及びパルプ１トンあたり酵素約０．２キログラム（約０．２ｋｇ／Ｔ）〜約２０ｋｇ／Ｔの酵素投与量で実施する、請求項２２又は２３に記載の方法。
【請求項２５】
セルロース加水分解性酵素が、クリソスポリウム・ラクノウェンス（Chrysosporium lucknowense）／ミセリオフトラ・サーモフィラ（Myceliophthora thermophilia）から得られるか又はそれらに由来するセルラーゼ、フミコーラ・インソレンス（Humicola insolens）から得られるか又はそれらに由来するセルラーゼ、アスペルギルス属（Aspergillus）から得られるか又はそれらに由来するセルラーゼ、トリコデルマ属（Trichoderma）から得られるか又はそれらに由来するセルラーゼ、及びそれらの組合せからなる群から選択されるセルラーゼである、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
接触ステップを、約６６℃〜約１２５℃の温度で、及びパルプ１トンあたり酵素約０．２キログラム（約０．２ｋｇ／Ｔ）〜約２０ｋｇ／Ｔの酵素投与量で実施する、請求項２２から２４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
セルロース加水分解性酵素が、セルラーゼ酵素又はセルラーゼ機能化ヘミセルラーゼ酵素である、請求項２２から２６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
セルロース加水分解性酵素が、配列番号２及び配列番号６からなる群から選択されるセルラーゼである、請求項２６又は２７に記載の方法。
【請求項２９】
さらに、パルプと繊維長低減促進剤との接触を含む、請求項２２から２８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
パルプと繊維長低減促進剤との接触が、好ましくはパルプと酵素とを接触させた後に生じる、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
（ｉ）約０．６ｍｍ〜約１．７ｍｍの繊維長、及び
（ｉｉ）約４００カナダ標準濾水度（ＣＳＦ）〜約７００ＣＳＦのパルプ濾水度レベル
を有する、酵素で変性させた針葉樹繊維パルプ。
【請求項３２】
請求項１から３１までのいずれか１項に記載の変性パルプを含む紙匹又はパルプ製品。
【請求項３３】
請求項３２に記載の紙匹又はパルプ製品であって、印刷筆記用紙、包装紙、板紙、パーソナルケア及び衛生製品、紙ティシュー、ペーパータオル、紙ナプキン、紙ワイプ、紙皿、紙コップ、紙容器、脱インキ紙、再生紙、微結晶セルロース、ミクロフィブリル化セルロース、ナノフィブリル化セルロース、ナノ結晶セルロース、溶解パルプ、及びポリマー含浸のための原紙又は複合材のための原紙からなる群から選択される、紙匹又はパルプ製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年９月１６日に出願された米国仮特許出願第６２／３９５，６９８号（U.S. Provisional Application No. 62/395,698）の出願日の利益を主張する。
【０００２】
配列表についての参照
本発明は、ＡＳＣＩＩフォーマットで電子提出された配列表を含み、参照をもってその全体を本明細書に組み込まれたものとする。２０１７年９月１３日に作成された前記ＡＳＣＩＩコピーは、205666_5069_WO_566976_ST25.txtであり、サイズは４８５４２バイトである。
【０００３】
背景技術
以下の背景技術の説明では、特定の構造及び／又は方法について言及する。しかしながら、以下の参考文献は、これらの構造及び／又は方法が先行技術を構成することの容認として解釈されるべきではない。出願人は、かかる構造及び／又は方法が先行技術としての資格がないことを証明する権利を明示的に保持する。
【０００４】
セルロース酵素を、パルプ及び紙の用途、例えば、排水性の改善、叩解（refining）エネルギーの低減、脱インキ、古紙パルプ完成紙料の再活性化、及び特定の状況下での引張強さの向上において使用できることは、十分に確立された知識並びに商業的慣例である。例えば、米国特許第４，９２３，５６５号（ＵＳＰ ４，９２３，５６５）（Ｆｕｅｎｔｅｓら）、欧州特許第０５８３３１０号（ＥＰ ０５８３３１０）（Ｌｅｃｌｅｒｃ）、及び米国特許第５，１６９，４９７号（ＵＳＰ ５，１６９，４９７）（Ｓａｒｋａｒら）を参照されたい。種々の製紙用薬剤又はポリマーと組み合わせたセルラーゼ処理の使用も報告されている。これらの使用は、使用される薬剤又はポリマーに対する種々の名称、例えば乾燥強度剤、湿潤強度剤、保持剤、凝集剤、固定剤、汚染防止剤、及び酵素安定剤を有する。これらの薬剤は、カチオン性ポリマー、アニオン性ポリマー、非イオン性ポリマー、両性ポリマー、並びに種々のアニオン性及び非イオン性界面活性剤を含む。例えば、米国特許番号第５，１６９，４９７号（ＵＳＰ ５，１６９，４９７）（Ｓａｒｋａｒら）、米国特許番号第５，４２３，９４６号（ＵＳＰ ５，４２３，９４６）、米国特許番号第５，５０７，９１４号（ＵＳＰ ５，５０７，９１４）、米国特許番号第６，９３９，４３７号（ＵＳＰ ６，９３９，４３７）（Ｈｉｌｌら）、米国特許番号第２００２−００８４０４６号（ＵＳ Ｐｕｂｌ． Ｎｏ． ２００２−００８４０４６）（Ｈｓｕら）、米国特許番号第６，０６６，２３３号（ＵＳＰ ６，０６６，２３３）（Ｏｌｓｅｎら）、米国特許番号第６，７７０，１７０号（ＵＳＰ ６，７７０，１７０）（Ｃｏｖａｒｒｕｂｉａｓ）、米国特許出願公開番号第２０１１−０１６８３４４号（ＵＳ Ｐｕｂｌｎ． Ｎｏ． ２０１１−０１６８３４４）（Ｋｌｅｉｎら）、米国特許出願公開番号第２０１４−０１１６６３５号（ＵＳ Ｐｕｂｌｎ． Ｎｏ． ２０１４−０１１６６３５）（Ｐｏｒｔｏら）、及び米国特許番号第９，０１１，６４３号（ＵＳＰ ９，０１１，６４３）（Ｇｕら）を参照されたい。
【０００５】
セルラーゼ酵素は、時に処理されるべき完成紙料に関連した適切なヘミセルラーゼ酵素と組み合わされて、叩解又は機械的作用によって生じるような水和した繊維表面（「ゲル」）層を加水分解して、排水性と濾水性が向上するように働くことが当業者によって一般的に理解される。セルラーゼのエンドグルカナーゼ作用が、叩解のために繊維の非晶質領域に作用し、繊維を軟化させることも当業者に理解される。セルラーゼ酵素は、適切な配合又は投与によって、繊維表面に作用して繊維表面の外部のフィブリル化（fibrillation）を生じ、したがって結合強度又は引張強度を改善することも一般的に認識されている。当業者は、セルラーゼ処理が、繊維内部の損傷を生じ、それが繊維の強度特性及び繊維の長さの減少に悪影響を及ぼしうることを認識している。その結果、製紙のための木材繊維へのセルラーゼ酵素の適用において、繊維に内部損傷を生じないように注意が払われ、したがって繊維の強度及び長さを保つ。
【０００６】
機械パルプ化は、繊維分解（defiberization）及びパルプ繊維化のために膨大な量の電気エネルギーを消費する。様々な戦略が、電気エネルギーの要求を低減するために使用又は提案されてきている。従来の商業的実施は、ＳＯ2又は亜硫酸水素塩添加（例えばＣＴＭＰ）、アルカリ過酸化物添加（例えばＡＰＭＰ）、高温及び持続時間処理（例えばサーモパルプ（Ｔｈｅｒｍｏ−ｐｕｌｐ））、水蒸気爆発、並びに冷ソーダ前処理が含まれる。研究調査面では、様々な化学的前処理が評価されている。例えば、触媒による酸素化処理は、例えば機械パルプ化のための二次廃棄物を含むインプレッシファイナー（impressifiner）工程又は粗叩解工程における、バナジル有機錯体又は硫酸バナジルに基づき、５０％のエネルギー減少及び実質的に改善された繊維順応性が報告されている。例えば国際特許公開番号第１９９８０２０１９９号（ＷＯ １９９８０２０１９９）を参照されたい。
【０００７】
製紙及び他の製品のための改良された性質を有する繊維パルプに対して、当該技術分野において未だ対処されていない要求がある。本開示はこの要求に対処する。
【０００８】
発明の概要
以下の概要は、広範な概略ではない。様々な実施形態の足掛かり又は重要な要素を識別することも、それらの範囲を詳細に描写することも意図されていない。
【０００９】
本開示は、変性パルプを製造するための方法に関する。前記方法は、所与の濾水度で著しい繊維長の減少によって例示されるように、制御された程度の繊維内部の損傷を意図的に引き起こす。得られた繊維は、紙、パルプ又は紙匹の製造のための種々の適用において有用である。具体的に、著しい繊維長の減少によって例示されるように、有意であるが制御された程度の繊維内部の変性又は「繊維内部の損傷」を（繊維表面の変性に加えて）意図的に引き起こすことによって、選択した製紙用化学物質との相乗効果で、種々の製紙上の利点が活用されうる。
【００１０】
製紙用繊維を含むパルプと、（ａ）繊維内部の損傷を引き起こす条件下でセルロース加水分解性酵素及び（ｂ）繊維長低減促進剤（fiber length reduction enhancement agent）とを接触させて、（ｉ）リファイナーを通過した後又はリファイナーを迂回した後の５％〜９６％の製紙用繊維の長さの減少及び（ｉｉ）約２００カナダ標準濾水度（ＣＳＦ）〜約７００ＣＳＦのパルプ濾水度レベルを有する変性パルプを製造することを含む、製紙用パルプの変性方法が提供される。前記変性パルプは、機械的に叩解されたパルプであってよい。
【００１１】
パルプと繊維長低減促進剤との接触は、好ましくは、パルプと酵素とを接触させた後に生じる。代わりに、パルプと繊維長低減促進剤との接触は、パルプと酵素とを接触させる前に又は接触と同時に生じる。
【００１２】
前記方法は、７０％超の加水分解度を有するビニルホルムアミドの加水分解ポリマー又はコポリマー、アクリルアミドとアクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマー、アクリルアミドとジアリルジメチルアンモニウムクロリドとのコポリマー、遊離グリオキサール、及びそれらの２超の任意の混合物からなる群から選択される繊維長低減促進剤を使用してよい。
【００１３】
前記方法は、セルラーゼ酵素又はセルラーゼ機能化ヘミセルラーゼ酵素であるセルロース加水分解性酵素を使用してよい。セルロース加水分解性酵素は、クリソスポリウム・ラクノウェンス（Chrysosporium lucknowense）／ミセリオフトラ・サーモフィラ（Myceliophthora thermophilia）から得られるかそれらに由来するセルラーゼ、フミコーラ・インソレンス（Humicola insolens）から得られるかそれらに由来するセルラーゼ、アスペルギルス属（Aspergillus）から得られるかそれらに由来するセルラーゼ、トリコデルマ属（Trichoderma）から得られるかそれらに由来するセルラーゼ、及びそれらの組合せからなる群から選択されるセルラーゼであってよい。
【００１４】
前記方法のパルプは、針葉樹パルプ、広葉樹パルプ、及びそれらの混合物からなる群から選択される製紙用繊維を含んでよい。
【００１５】
前記方法の繊維長低減促進剤は、７０％超の加水分解度を有するビニルホルムアミドの加水分解ポリマー又はコポリマー、及びアクリルアミドとアクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマーからなる群から選択され、変性パルプの製紙用繊維の長さの低減は、約５％〜約２０％であり、変性パルプのパルプ濾水度は、約３００ＣＳＦ〜約６５０ＣＳＦである。
【００１６】
前記方法の製紙用繊維は、木材繊維であってよく、かつ繊維長低減促進剤は、７０％超の加水分解度を有するビニルホルムアミドの加水分解ポリマー又はコポリマー、及びアクリルアミドとアクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマーからなる群から選択され、かつパルプ１トンあたり０．５キログラム（０．５ｋｇ／トン（パルプ））〜約２９ｋｇ／トン（パルプ）の投与量で存在し、その際変性パルプのパルプ濾水度は、約３５０ＣＳＦ〜約６５０ＣＳＦである。
【００１７】
前記方法の繊維長低減促進剤は、７０％超の加水分解度を有するビニルホルムアミドの加水分解ポリマー又はコポリマー、及びアクリルアミドとアクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマーからなる群から選択され、かつパルプ１トンあたり０．５キログラム（０．５ｋｇ／トン（パルプ））〜約２９ｋｇ／トン（パルプ）の投与量で存在し、変性パルプの製紙用繊維の長さの低減は、約５％〜約２０％であり、変性パルプのパルプ濾水度は、約３００ＣＳＦ〜約６５０ＣＳＦである。
【００１８】
前記した又は本明細書に記載された任意の方法の酵素で変性した繊維パルプも提供される。
【００１９】
製紙用繊維を含むパルプと、熱安定性又は超熱安定性のセルロース加水分解性酵素とを約７０℃〜約１２５℃の温度で接触させることを含むパルプ繊維の変性方法も提供され、その際セルラーゼ酵素は、実質的に約３５℃〜約５５℃の温度で不活性である。前記方法のパルプ又は繊維状材料の叩解エネルギーは、少なくとも１０％だけ低減されてよい。前記方法の変性パルプは、熱安定性又は超熱安定性のセルロース加水分解性酵素と接触させることなく製造したパルプのヘミセロロース含有量と比較して、少なくとも０．２質量％だけ低減されたヘミセルロース含有量を有しうる。前記方法のセルロース加水分解性酵素は、セルラーゼ、セルラーゼ機能化ヘミセルラーゼ酵素、又は付随するヘミセルラーゼ酵素機能を含むセルラーゼ、例えばキシラナーゼ、マンナナーゼ、グルカナーゼ、及びベータ−グルカナーゼであってよい。前記方法のセルロース加水分解性酵素は、配列番号６のセルラーゼ及び配列番号２のセルラーゼからなる群から選択されるセルラーゼであってよい。前記方法の接触ステップは、さらに、ヘミセルラーゼ、マンナナーゼ、キシラナーゼ、ペクチナーゼ、ラッカーゼ、リグニンペルオキシダーゼ、マンガンペルオキシダーゼ、及びオキシドレダクターゼからなる群から選択される熱安定性又は超熱安定性酵素を含んでよい。前記方法のパルプは、針葉樹パルプ、広葉樹パルプ、及びそれらの混合物からなる群から選択される製紙用繊維を含む。前記方法の酵素接触ステップは、さらに、イオン性液体、Ｎ−アルキル化尿素、Ｎ−アルキル化ラクタム、Ｎ−アルキル化アミド、ポリオールエーテル、ポリオール、及びそれらの組合せからなる群から選択される結晶内リグノセルロース剤（intracrystalline lignocellulosic agent）を含んでよい。前記方法のパルプは、クラフトパルプ、亜硫酸パルプ、機械パルプ、半化学パルプ、半機械パルプ、フラッフパルプ、溶解パルプ、古紙パルプ、バイオリファイナリーパルプ、又は脱インキパルプを含む。前記方法により製造された酵素で変性させた繊維パルプも考慮する。
【００２０】
（１）ＦＱＡ長さ−加重平均繊維長により測定して約２．１ｍｍ〜約２．８ｍｍの繊維長を有する針葉樹繊維を含むパルプと、セルロース加水分解性酵素とを、約３５℃〜約１２５℃の温度で接触させ、（２）変性パルプを叩解して、（ｉ）約０．６ｍｍ〜約１．７ｍｍの繊維長及び（ｉｉ）約４００カナダ標準濾水度（ＣＳＦ）〜約７００ＣＳＦのパルプ濾水度を有する変性パルプを製造することを含む、製紙用パルプの変性方法も提供される。前記方法の接触ステップは、約３５℃〜約１２５℃の温度で、約３０分〜約１０時間実施されてよい。代わりに、前記接触ステップは、約３５℃〜約６５℃の温度で、及びパルプ１トンあたり約０．２キログラム（約０．２ｋｇ／Ｔ）〜約２０ｋｇ／Ｔの酵素投与量で実施してよい。前記方法のセルロース加水分解性酵素は、クリソスポリウム・ラクノウェンス（Chrysosporium lucknowense）／ミセリオフトラ・サーモフィラ（Myceliophthora thermophilia）から得られるかそれらに由来するセルラーゼ、フミコーラ・インソレンス（Humicola insolens）から得られるかそれらに由来するセルラーゼ、アスペルギルス属（Aspergillus）から得られるかそれらに由来するセルラーゼ、トリコデルマ属（Trichoderma）から得られるかそれらに由来するセルラーゼ、及びそれらの組合せからなる群から選択されるセルラーゼであってよい。前記方法の接触ステップは、約６６℃〜約１２５℃の温度で、及びパルプ１トンあたり約０．２キログラム（約０．２ｋｇ／Ｔ）〜約２０ｋｇ／Ｔの酵素投与量で実施してよい。前記方法のセルロース加水分解性酵素は、セルラーゼ酵素又はセルラーゼ機能化ヘミセルラーゼ酵素であってよい。前記方法のセルロース加水分解性酵素は、配列番号６又は配列番号２のセルラーゼであってよい。前記方法は、パルプと繊維長低減促進剤との接触も含んでよい。パルプと繊維長低減促進剤とを接触させる前記方法は、好ましくは、パルプと酵素とを接触させた後に実施する。
【００２１】
（ｉ）約０．６ｍｍ〜約１．７ｍｍの繊維長、及び（ｉｉ）約４００カナダ標準濾水度（ＣＳＦ）〜約７００ＣＳＦのパルプ濾水度を有する、酵素で変性させた針葉樹繊維パルプも提供される。
【００２２】
本明細書において、本開示の方法のいずれかによって製造された変性パルプを含む、紙匹又はパルプ製品も記載される。紙匹又はパルプ製品は、印刷筆記用紙、包装紙、板紙、パーソナルケア及び衛生製品、ティッシュペーパー、ペーパータオル、紙ナプキン、紙ワイプ、紙皿、紙コップ、紙容器、脱インキ紙、再生紙、微結晶セルロース、ミクロフィブリル化セルロース、ナノフィブリル化セルロース、ナノ結晶セルロース、溶解パルプ、及びポリマー含浸のための原紙又は複合材のための原紙からなる群から選択されてよい。
【００２３】
前述の一般的な説明及び以下の詳細な説明の双方は、例示的かつ説明的であり、開示された化合物、組成物、及び方法のさらなる説明を提供することを意図していることを理解されたい。
【００２４】
様々な製品、組成物及び方法を説明する目的で、図面に特定の実施形態が描かれている。しかしながら、製品、組成物、それらの製造方法、及びそれらの使用方法は、図面に描かれている実施形態の正確な配置及び手段に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、対照パルプ及び２種の酵素で処理したパルプについてのＰＦＩミル回転に対する濾水度（ＣＳＦ、カナダ標準濾水度）をプロットしたグラフを図示する。
【図２】図２は、対照パルプ及び２種の酵素で処理したパルプについてのＰＦＩミル回転に対する比引張強さ（ＮＭ／ｇ）をプロットしたグラフを図示する。
【図３】図３は、対照パルプ、２種の酵素で処理したパルプ、及び１種の酵素で処理し、続いて叩解前に繊維長低減促進剤と接触させたパルプについてのＰＦＩミル回転に対するシーフィールド平滑度（ｍｌ／分）をプロットしたグラフを図示する。
【図４】図４は、対照パルプ、２種の酵素で処理したパルプ、及び１種の酵素で処理し、続いて叩解前に繊維長低減促進剤と接触させたパルプについての濾水度（ＣＳＡ）に対するシーフィールド平滑度（ｍｌ／分）をプロットしたグラフを図示する。
【図５】図５は、対照パルプ、２種の酵素で処理したパルプ、及び１種の酵素で処理し、続いて叩解前に繊維長低減促進剤と接触させたパルプについての濾水度に対する長さ−加重平均繊維長（ＬＷＡＦＬ）をプロットしたグラフを図示する。
【図６】図６は、対照パルプ及び１種の酵素で処理したパルプについてのバレービーター叩解時間（Valley−beater refining time）（分）に対する濾水度（ＣＳＦ、カナダ標準濾水度）をプロットしたグラフを図示する。濾水度を、ＸｅｌｏｒｅｘTMとブレンドした後にパルプ上で測定した。
【図７】図７は、図６の対照パルプ及び酵素で処理したパルプからのＤＳＦ（動的シート形成機（Dynamic Sheet Former））シートについてのバレービーター叩解時間（分）に対するペーパーバルク（ｃｃ／ｇ）をプロットしたグラフを図示する。パルプを、バレービーター叩解後にＸｅｌｏｒｅｘTMとブレンドし、そしてＤＳＦシートにした。
【図８】図８は、図６の対照パルプ及び酵素で処理したパルプからのＤＳＦ（動的シート形成機）シートについてのバレービーター叩解後の濾水度（ＣＳＦ）に対するペーパーバルク（ｃｃ／ｇ）をプロットしたグラフを図示する。パルプを、バレービーター叩解後にＸｅｌｏｒｅｘTMとブレンドし、そしてＤＳＦシートにした。
【図９】図９は、図６の対照パルプ及び酵素で処理したパルプからのＤＳＦ（動的シート形成機）シートについてのバレービーター叩解後の濾水度（ＣＳＦ）に対するＭＤ（縦目）引張強さ（Ｋｇｆ／ｍｍ）をプロットしたグラフを図示する。パルプを、バレービーター叩解後にＸｅｌｏｒｅｘTMとブレンドし、そしてＤＳＦシートにした。
【図１０】図１０は、図６の対照パルプ及び酵素で処理したパルプからのＤＳＦ（動的シート形成機）シートについてのバレービーター叩解後の濾水度（ＣＳＦ）に対する紙のＣＤ（横目）引裂強さ（ｇｆ）をプロットしたグラフを図示する。パルプを、バレービーター叩解後にＸｅｌｏｒｅｘTMとブレンドし、そしてＤＳＦシートにした。
【図１１】図１１は、対照パルプ及び超熱安定性セルラーゼであるセルラーゼＢで処理したパルプについてのバレービーター叩解（分）に対する濾水度（ＣＳＦ）をプロットしたグラフを図示する。
【図１２】図１２は、対照パルプ（酵素なし）、５５℃で３つの異なる投与量でセルラーゼＡで処理したパルプ、及び７０℃で３つの異なる投与量でセルラーゼＢで処理したパルプについてのバレービーター叩解（分）に対する濾水度（ＣＳＦ）をプロットしたグラフを図示する。バツ＝酵素処理していないパルプ。黒塗りの三角＝１０ｋｇ／Ｔ、７０℃でのセルラーゼＢ。黒塗りの四角＝１５ｋｇ／Ｔ、７０℃でのセルラーゼＢ。黒塗りの丸＝２０ｋｇ／Ｔ、７０℃でのセルラーゼＢ。白抜きの記号は５５℃でのセルラーゼＡについてのデータである；三角の点線は０．２ｋｇ／Ｔのデータであり、四角の点線は０．４ｋｇ／Ｔのデータであり、丸の点線は２ｋｇ／Ｔのデータである。
【図１３】図１３は、対照パルプ（酵素なし）、５５℃で３つの異なる投与量でセルラーゼＡで処理したパルプ、及び７０℃で２つの異なる投与量でセルラーゼＢで処理したパルプについてのバレービーター叩解（分）に対する長さ−加重平均繊維長（ＬＷＡＦＬ）をプロットしたグラフを図示する。
【図１４】図１４は、対照パルプ（酵素なし）、５５℃で３つの異なる投与量でセルラーゼＡで処理したパルプ、及び７０℃で２つの異なる投与量でセルラーゼＢで処理したパルプについての濾水度（ＣＳＦ）に対する長さ−加重平均繊維長（ＬＷＡＦＬ）をプロットしたグラフを図示する。
【図１５】図１５は、対照パルプ（酵素なし）、Ｐｅｒｃｏｌ（登録商標）で共叩解（co-refine）した対照パルプ、及び０．４ｋｇ／Ｔの投与量でセルラーゼＡで処理し、Ｐｅｒｃｏｌ（登録商標）又はＸｅｌｏｒｅｘTMで共叩解したパルプについてのバレービーター叩解（分）に対する濾水度（ＣＳＦ）をプロットしたグラフを図示する。
【図１６】図１６は、対照パルプ（酵素なし）、Ｐｅｒｃｏｌ（登録商標）で共叩解した対照パルプ、及び０．４ｋｇ／Ｔの投与量でセルラーゼＡで処理し、Ｐｅｒｃｏｌ（登録商標）又はＸｅｌｏｒｅｘTMで共叩解したパルプについての濾水度（ＣＳＦ）に対する長さ−加重平均繊維長（ＬＷＡＦＬ）をプロットしたグラフを図示する。
【図１７】図１７は、対照パルプ（酵素なし）、０．４ｋｇ／Ｔ又は２ｋｇ／Ｔの投与量でセルラーゼＡで処理したパルプ、及び０．４ｋｇ／Ｔの投与量でセルラーゼＡで処理し、叩解し、そしてＰｅｒｃｏｌ（登録商標）又はＸｅｌｏｒｅｘTMと合したパルプについての濾水度（ＣＳＦ）に対する長さ−加重平均繊維長（ＬＷＡＦＬ）をプロットしたグラフを図示する。
【図１８】図１８は、対照パルプ（酵素なし）及びセルラーゼＢで８５℃で処理したパルプについてのバレービーター叩解（分）に対する濾水度（ＣＳＦ）をプロットしたグラフを図示する。
【図１９】図１９は、対照パルプ（酵素なし）及びセルラーゼＡ（１ｋｇ／Ｔの投与量）で５０℃で処理したパルプについての比縁荷重（Specific Edge Load）（ＳＥＬ；Ｊ／ｍ）に対する濾水度（ＣＳＦ）をプロットしたグラフを図示する。
【図２０】図２０は、対照パルプ（酵素なし）及びセルラーゼＡ（１ｋｇ／Ｔの投与量）で５０℃で処理したパルプについての比叩解エネルギー（Specific Refining Energy）（ＫＷ−ｈ／トン）に対する濾水度（ＣＳＦ）をプロットしたグラフを図示する。
【図２１】図２１は、対照パルプ（酵素なし）、酵素叩解後にＰｅｒｃｏｌ（登録商標）を添加して又は添加せずにセルラーゼＡ（１ｋｇ／Ｔの投与量）で５０℃で処理したパルプについての濾水度（ＣＳＦ）に対する長さ−加重平均繊維長（ＬＷＡＦＬ）をプロットしたグラフを図示する。
【図２２】図２２は、対照パルプ（酵素なし）及びセルラーゼＡ（１ｋｇ／Ｔの投与量）で５０℃で処理したパルプについての比叩解エネルギー（ＫＷ−ｈ／トン）に対する長さ−加重平均繊維長（ＬＷＡＦＬ）をプロットしたグラフを図示する。
【００２６】
説明
製紙及び他の製品のための改良された性質を有する繊維パルプに対して、当該技術分野における要求がある。本開示は、変性繊維パルプを製造するための方法を提供することによってこの要求に対処する。したがって、パルプ中の製紙用繊維を変性して繊維内部の損傷を生じさせる方法が提供され、ここで変性パルプは、未変性のパルプと比較して製紙プロセスにおいて利益を提供する。変性パルプは、相応する未変性のパルプに関連して次の利益の少なくとも１つを提供する：（１）広葉樹繊維に代わってより多くの針葉樹繊維を使用することを可能にする製紙特性、例えば地合（ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）の改善；（２）所与の濾水度での製紙バルクの改善；（３）製紙の平滑度の改善；（４）叩解のためのエネルギー費用の低減；及び（５）ヘミセルロース含有量における低減。前記開示に基づいて追加の利点が明らかになるだろう。変性パルプ及びその使用方法も提供される。
【００２７】
定義
本明細書において使用されるように、以下の用語のそれぞれは、この段落において関連する意味を有する。追加の定義が本開示を通して存在する。
【００２８】
「ａ」及び「ａｎ」の冠詞は、本明細書では、冠詞の文法上の目的語の１つ又は１超（すなわち少なくとも１つ）を指すために使用される。例として、「１つの要素（ａｎ ｅｌｅｍｅｎｔ）」は、１つの要素又は１超の要素を意味する。
【００２９】
「約」という用語は、当業者には理解されるであろうし、それが使用される文脈に応じてある程度変動するであろう。本明細書で使用される場合に、「約」という用語は、記載されている数が、その数のプラスマイナス５パーセントだけ外れてよいことを意味する。例えば、「約２５０ｇ」は、２３７．５〜２６２．５ｇを意味する。「約」という用語が範囲で使用される場合に、下限は、下限の数のマイナス５％程度であってよく、上限は上限の数のプラス５％まで拡張されてよい。例えば、約１００〜約２００ｇの範囲は、低くて９５ｇから２１０ｇまでの範囲を示す。
【００３０】
範囲：本開示を通して、本開示の様々な態様を範囲形式で提示することができる。範囲形式での説明は、単に便宜上及び簡潔さのためであり、本開示の範囲に対する柔軟性のない限定として解釈されるべきではないことを理解すべきである。したがって、範囲の説明は、その範囲内の個々の数値だけでなく全ての可能な部分範囲を具体的に開示していると見なされるべきである。例えば、１〜６のような範囲の記載は、１〜３、１〜４、１〜５、２〜４、２〜６、３〜６等のような部分的範囲、並びにその範囲内の個々の数、例えば、１、２、２．７、３、４、５、５．３、及び６を具体的に開示していると見なされるべきである。これは範囲の幅に関係なく適用される。
【００３１】
開示される組成物及び方法に関して本開示において想定されているように、一態様において、本開示の実施形態は、開示された構成要素及び／又はステップを含む。他の態様において、本開示の実施形態は、本質的に開示されている構成要素及び／又はステップからなる。さらに他の態様において、本開示の実施形態は、開示されている構成要素及び／又はステップからなる。
【００３２】
詳細な説明
繊維長の低減
従来の製紙において、セルラーゼ酵素処理は、ドレネージの改善のため、又は叩解強さの改善のために遂行される。かかるセルラーゼ酵素処理において、繊維長の低減により反映されるように、内部繊維の劣化は常に避けられる。この従来の見解に反して、本出願人は、有益な製紙及び紙製品の特性が、本明細書に開示されるようにセルラーゼ処理及び叩解の組み合わせにより意図的に繊維形態の変化及び繊維長の低減を引き起こすことによって達成できることを見出した。より詳述すれば、本出願人は、セルロース加水分解性酵素の使用によって制御された程度の繊維内部の損傷を誘発して、リファイナーを通過した後又はリファイナーを迂回した後に５％から９６％の低減した製紙用繊維の長さを有し、一方で、叩解していないパルプと比較して、２００ＣＳＦ〜７００ＣＳＦのパルプ濾水レベルを維持することで、紙、紙製品、又は他のパルプ製品を製造するために使用される場合に改善された特性を有するパルプを製造することを見出した。
【００３３】
製紙用パルプと、繊維内部の損傷を引き起こす条件下でセルロース加水分解性酵素と、及び繊維長低減促進剤とを接触させ、リファイナーを通過した後又はリファイナーを迂回した後の５％〜９６％の製紙用繊維の長さの低減及び約２００カナダ標準濾水度（ＣＳＦ）〜約７００ＣＳＦのパルプ濾水度レベルを有する変性パルプを製造することによる、製紙用パルプの変性方法が本明細書において提供される。製紙用繊維の長さの低減は、セルロース加水分解性酵素及び繊維長低減促進剤での処理を受けていない相当するパルプに関する。
【００３４】
酵素処理のための例示的な投与量は、パルプ１トンあたり（酵素）０．２キログラム（０．２ｋｇ／トン）から約２５ｋｇ／トンまで、パルプ１トンあたり約０．２キログラム（約０．２ｋｇ／トン）から約２０ｋｇ／トンまで、パルプ１トンあたり約２キログラム（約２ｋｇ／トン）から約１０ｋｇ／トンまで、又は約０．２ｋｇ／トンから約２ｋｇ／トンまでである。
【００３５】
酵素処理は、約４０℃〜約５０℃の範囲内の温度、典型的な製紙工場の温度で実施されてよい。代わりに、酵素処理は、約５５℃より高い温度、例えば約７０℃〜約１２５℃で実施されてよい。いずれかの温度範囲で前記方法を実施するのに使用するための例示的なセルロース加水分解性酵素は、以下に詳細に考察される。セルロース加水分解性酵素、例えばセルラーゼは、ヘミセルラーゼ、マンナナーゼ、キシラナーゼ、ペクチナーゼ、エステラーゼ、リパーゼ、マンガンペルオキシダーゼ、リグニンペルオキシダーゼ、ラッカーゼ、ジオキシゲナーゼ、モノオキシダーゼ、クロロペルオキシダーゼ、グリオキサールオキシダーゼ、グルコースオキシダーゼ、セロビオースデヒドロゲナーゼ、及びセロビオースキノンオキシドレダクターゼを含む、パルプ及び紙の分野に一般的に適用される他の酵素と組み合わせて使用されてよい。
【００３６】
酵素処理の継続時間は、繊維長の低減により反映される繊維内部の損傷をもたらすのに十分であるべきである。例えば、酵素処理の継続時間は、１時間以上、又は１〜１０時間であってよい。
【００３７】
酵素処理は、蒸解がま後のパルプ工場の加工工程から製紙工場の原料準備までの任意の場所で実施することができ、その際十分な酵素反応時間又は温度が提供される。酵素処理のための例示的な場所は、叩解工程、漂白プラント工程、パルプ高密度（ＨＤ）塔、タンク、及びパルパー／リパルパーを含む。一実施形態において、パルプ繊維の酵素処理は、漂白プラント工程、例えば漂白ＨＤ塔で実施される。
【００３８】
酵素接触ステップは、クラフトパルプ化の前又は後、酸素脱リグニンの前、間又は後、あらゆる漂白の前又は後、化学パルプ化もしくは変性化学パルプ化の前又は後、半化学パルプ化の前又は後に行うことができる。
【００３９】
繊維長低減促進剤（本明細書において「長さ低減促進剤（length reduction enhancer）」とも言われる）は、７０％超の加水分解度を有するビニルホルムアミドの加水分解ポリマー又はコポリマー、アクリルアミドとアクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマー、アクリルアミドとジアリルジメチルアンモニウムクロリドとのコポリマー、遊離グリオキサール、又はそれらの混合物を含む。長さ低減促進剤は、酵素処理前に、酵素処理中に、又は酵素処理後に添加される。
【００４０】
変性パルプのパルプ濾水度は、約２００ＣＳＦ〜約７００ＣＳＦ、約３００ＣＳＦ〜約６５０ＣＳＦ、又は約４００ＣＳＦ〜約６００ＣＳＦであってよい。
【００４１】
変性パルプは、製紙又は紙匹材料の形成のために、１０％〜１００％（未処理の叩解したパルプ源又は未処理の叩解していないパルプ原料とブレンドした）の製紙用繊維の完成紙料に使用されてよい。
【００４２】
紙は、通常、木材繊維、すなわち針葉樹及び広葉樹から形成される。針葉樹繊維と広葉樹繊維との主な違いは、木材の個々のセルロース繊維の長さ、繊維の粗さ、及び繊維の剛さ又は可縮性である。平滑度及び地合の双方は、とりわけ、繊維長、形態及び可縮性によって影響を受ける。針葉樹繊維は、広葉樹繊維よりも強い強度を提供するが、繊維長による紙の形成及び繊維の粗さによる印刷の平滑度において広葉樹繊維より実質的に劣ることが周知である。紙の形成及び印刷の平滑度は、包装紙、例えば板紙及び他の高品質の包装及び印刷紙についての需要がますます高まっている。これは戦略的及び経済的に重要な問題となる。例えば、莫大な量のパルプ及び紙製品が製造されているアメリカ合衆国南東部において、針葉樹繊維は広葉樹繊維よりも入手可能である。
【００４３】
従来の酵素処理（酵素による叩解）を使用して繊維形態を変性する以前の方法は、不適切であることが見出されており、かつ費用効率が良くない。例えば、米国特許番号第８，２６２，８５０号（ＵＳ ８，２６２，８５０）を参照されたい。酵素による叩解の欠点に対処するための以前の方法は、過酸化物に基づく接触酸化に基づく戦略、及び叩解と組み合わせた次亜塩素酸塩又は次亜塩素酸の戦略が含まれる。例えば、米国特許番号第８，２６２，８５０号（ＵＳ ８，２６２，８５０）、米国特許番号第８，００７，６３５号（ＵＳ ８，００７，６３５）、米国特許番号第８，２８２，７７４号（ＵＳ ８，２８２，７７４）、及び米国特許番号第８，７５３，４８４号（ＵＳ ８，７５３，４８４）を参照されたい。
【００４４】
開示された方法によって製造された変性パルプの１つの利点は、針葉樹繊維の繊維形態の変性であり、その結果変性された針葉樹繊維は、広葉樹繊維の代わりに使用できる。本開示は、製紙のために実用的及び費用対効果の高い、処理された針葉樹繊維を提供するための酵素叩解及び選択的化学物質（繊維長低減促進剤）の組み合わせの寄与に基づく戦略を提供する。
【００４５】
したがって、本開示の方法は、針葉樹繊維を含むか又は針葉樹繊維からなるパルプを用いて実施することができる。本開示の方法の実施において、針葉樹繊維の長さは、リファイナーを介した後に、パルプ濾水度を約２００ＣＳＦ〜約７００ＣＳＦ、約３５０ＣＳＦ〜約６５０ＣＳＦ、約３５０ＣＳＦ〜約６５０ＣＳＦ、又は約４００ＣＳＦ〜約６５０ＣＳＦに維持しながら、５％から９６％だけ減少させることができる。針葉樹繊維の長さは、１０％〜９６％だけ、１５％〜９６％だけ、又は２０％〜９６％だけ低減されてもよい。酵素処理のための例示的な投与量は、パルプ１トンあたり約０．２キログラム（約０．２ｋｇ／トン）から約２５ｋｇ／トンまで、パルプ１トンあたり約０．２キログラム（約０．２ｋｇ／トン）から約２０ｋｇ／トンまで、パルプ１トンあたり約２キログラム（約２ｋｇ／トン）から約１０ｋｇ／トンまで、又は約０．２ｋｇ／トンから約２ｋｇ／トンまでである。酵素処理は、蒸解がま後のパルプ工場の加工工程から製紙工場の原料準備、例えば漂白プラント工程又はパルプ高密度（ＨＤ）塔までの任意の場所で実施することができ、その際十分な酵素反応時間又は温度が提供される。繊維長低減促進剤の例示的な投与量は、酵素による叩解工程の前、叩解工程中、又は叩解工程の後で、０．５ｋｇ／トン〜２０ｋｇ／トン、又は２ｋｇ／トン〜１０ｋｇ／トンであってよい。
【００４６】
変性させた針葉樹繊維のパルプは、改善した製紙特性、例えば地合を有する製紙又は紙匹材料の形成のために、１０％〜１００％（未処理の叩解したパルプ源又は未処理の叩解していないパルプ原料とブレンドした）の製紙用繊維の完成紙料に使用されてよい。改善された特性は、有利には製紙プロセスにおいて、より多くの広葉樹繊維を変性させた針葉樹繊維に置き換えることを可能にする。
【００４７】
一態様において、針葉樹繊維の長さは、０．２ｋｇ／トン〜２ｋｇ／トンの酵素投与量で１０％〜９６％だけ、１５％〜９６％だけ、又は２０％〜９６％だけ低減され、繊維長低減促進剤は、加水分解度７０％超を有するビニルホルムアルデヒドの加水分解ポリマー又はコポリマー、又はアクリルアミドとアクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマーであり、（酵素処理による叩解工程の適用前、叩解工程中、又は叩解工程後に）０．５ｋｇ／トン〜２０ｋｇ／トン、又は２ｋｇ／トン〜１０ｋｇ／トンの投与量で適用され、その際、パルプ濾水度は、３００ＣＳＦ〜６５０ＣＳＦ、又は４００ＣＳＦ〜６５０ＣＳＦであってよい。
【００４８】
一態様において、繊維長は、針葉樹パルプ又は広葉樹パルプを酵素による叩解処理の前、最中又は後に長さ低減促進剤と接触させて、５％〜２０％だけ低減されてよく、変性したパルプのパルプ濾水度は３００ＣＳＦ〜６５０ＣＳＦであってよい。長さ低減促進剤は、酵素による叩解工程の前、最中又は後に、０．５ｋｇ／トン〜２０ｋｇ／トン、又は２ｋｇ／トン〜１０ｋｇ／トンの投与量で適用される、加水分解度７０％超を有するビニルホルムアミドの高加水分解ポリマー又はコポリマー、アクリルアミドとアクリルオキシエチル−トリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマーを含む。変性させた針葉樹パルプを使用して製造された紙又は板紙製品は、有利には所与の濾水度で改善された製紙バルクを有することが見出されている。
【００４９】
一態様において、針葉樹の繊維長は、針葉樹パルプを酵素による叩解処理の前、最中又は後に長さ低減促進剤と接触させて、５％〜２０％だけ低減されてよく、変性したパルプのパルプ濾水度は３００ＣＳＦ〜６５０ＣＳＦであってよい。変性させた針葉樹パルプを使用して製造された紙又は板紙製品は、有利には所与の引張強さで改善された製紙バルクを有することが見出されている。
【００５０】
一態様において、高所処理は、繊維長低減促進剤の存在下で実施されてよく（共叩解）、その際針葉樹又は広葉樹の繊維長は、５％〜２０％だけ低減され、かつ変性パルプのパルプ濾水度は、３００ＣＳＦ〜６５０ＣＳＦであってよい。変性させた針葉樹パルプを使用して製造された紙又は板紙製品は、有利には改善された平滑度を有することが見出されている。変性させた針葉樹パルプは、低減された容器の紙むけ／毛羽立ちを有しうる。
【００５１】
前記で議論した方法の酵素処理は、セルラーゼ酵素加水分解及びキシラナーゼ酵素漂白と一緒に使用されることが周知であるように、アニオン性、非イオン性、カチオン性及び両性イオン性の界面活性剤及び分散剤、並びに、パルプ化、洗浄、及び製紙システムにおいて我々に公知のそれらの界面活性剤及び分散剤を含む任意の界面活性剤及び／又は分散剤を使用して実施されてもよい。
【００５２】
前記開示の方法は、広葉樹繊維の形態を変性し、繊維占有率を増加させ、及び／又は広葉樹繊維の粗さを低減し、それによって、ティシュー及びパーソナルケアの適用のための広葉樹繊維を向上させるために、広葉樹繊維を含むか又は広葉樹繊維からなるパルプで実施されてよい。例えば、いくつかの広葉樹繊維は、高い粗さ及び長い繊維長を有してよく、これらに制限されないが、より望ましい繊維の繊維特性に近づくために変性されてよいＵＳ南部の混合広葉樹パルプ、例えばユーカリノキ、ポプラ、又はアカシアである。開示された方法の実施のための繊維に関するさらなる開示は、「木材パルプ繊維および非木材パルプ繊維（Wood and Non-Wood Pulp Fibers）」において見出される。
【００５３】
前記開示の方法は、溶解パルプ及びフラッフパルプの変性において使用するためのパルプ繊維を処理するために使用することができる。
【００５４】
パルプに対する高温酵素処理
現代の機械パルプ化、例えば熱機械パルプ化（ＴＭＰ、ＣＴＭＰ、ＡＰＭＰ）は、種々のパルプ化工程の位置で７０℃〜１２０℃の非常に高い温度で行われる。この高温は、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、ペクチナーゼ、ラッカーゼ、及び種々のペルオキシダーゼを含む種々の酵素アプローチが研究工程でエネルギー削減のために歴史的に研究されてきたにもかかわらず、叩解エネルギーの削減のための実用化におけるセルラーゼ酵素の使用を妨げてきた。リパーゼ酵素は、ピッチ及び抽出物を除去し、したがって繊維の開発に必要な叩解エネルギーをいくらか減少させることに有用であると主張されているにもかかわらず、叩解エネルギーに任意の有意なレベルまで直接影響を与えない。
【００５５】
製紙用途において最も市販されているセルラーゼは、５０℃まで、又は５５℃までしか効果的に作用することができない酵素である。いくつかのセルラーゼ酵素がより高い温度で作用するように拡大されたとしても、これらの酵素は、より低い温度で非常に良好に又はより効果的に作用する。
【００５６】
本出願人らは、より低い温度（すなわち典型的な製紙温度）では作用しないいくつかのセルラーゼ酵素が、製紙加工温度より実質的に高い温度で非常に効果的に作用することを見出した。
【００５７】
したがって、本開示は、さらに、パルプとセルロースとを約７０℃〜約１２５℃まで、又は約８０℃〜約１００℃までの温度で接触させることを含む、パルプ繊維の変性方法を提供する。好ましくは、セルロース加水分解性酵素は、約６０℃未満、又は約５５℃未満、例えば約３５℃〜約５５℃の温度で実質的に不活性である。
【００５８】
一実施形態において、前記方法は、有利には、叩解のための低減されたエネルギー消費、例えば製紙叩解又はチップ叩解での叩解電気エネルギーの少なくとも約１０％の節約をもたらす。エネルギー消費量の減少は、約７０℃〜約１２５℃までの温度で同じ処理（しかし酵素なし）に匹敵するパルプに関するものである。実施例８は、８５℃での酵素処理で得られたかかるエネルギー節約を示す。
【００５９】
一実施形態において、前記方法は、改善された製紙特性を有する変性パルプを提供できる。一態様において、パルプ化及び／又は漂白後の処理したパルプのヘミセルロース含有量は、かかる酵素処理をせずに製造したパルプと比較し他場合に、少なくとも約０．２質量％又はそれ以上だけ低減される。
【００６０】
高温範囲は、製紙工場部門（原料調製部門、リファイナー部門、抄紙機部門、及び抄紙機白水再循環を含む）の運転温度より高い。処理された製紙用繊維によって製紙工場に残るセルラーゼ酵素は、好ましくは典型的な製紙工場温度で不活性であり、したがって他の紙等級に影響を及ぼさず、白水システムの化学物質に影響を及ぼさず、したがって長期の抄紙機操作を可能にする。したがって、変性パルプは、多くの紙製品における使用のために有利である。前記高温の方法は、これまで製紙工場におけるセルラーゼ酵素の広範な使用を制限してきた大きなハードルを克服する。
【００６１】
例えば、約７０℃〜約１２５℃まで、約７５℃〜約１２０℃まで、又は約８０℃〜約１００℃までの温度範囲での前記方法の実施に使用するための例示的なセルロース加水分解性酵素を以下で詳細に説明する。セルロース加水分解性酵素は、これらの温度範囲で酵素活性を有し、本明細書では熱安定性及び超熱安定性酵素という。熱安定性及び超熱安定性のセルロース加水分解性酵素は、後の製紙工程における他のプロセス流又は製品に影響しない追加の有利な要因を提供する後の工程での温度、例えば、６０℃未満で、又は５５℃未満で実質的に不活性であってよい。
【００６２】
高温の酵素処理のための例示的な投与量は、パルプ１トンあたり（酵素）０．２キログラム（０．２ｋｇ／トン）から約２５ｋｇ／トンまで、パルプ１トンあたり約０．２キログラム（約０．２ｋｇ／トン）から約２０ｋｇ／トンまで、パルプ１トンあたり約２キログラム（約２ｋｇ／トン）から約１０ｋｇ／トンまで、又は約０．２ｋｇ／トンから約２ｋｇ／トンまでである。
【００６３】
セルロース加水分解性酵素処理は、任意に、他の超熱安定性ヘミセルラーゼ、例えば超熱安定性マンナナーゼ又は超熱安定性キシラナーゼと一緒に実施されうる。例えば、７０℃〜９０℃の間、及び任意に１００℃までのいくつかの超熱安定性キシラナーゼが、国際特許公開番号第２００７０９５３９８号（ＷＯ ２００７０９５３９８）（Ｗｅｉｎｅｒら）、国際特許公開番号第２００９０４５６２７号（ＷＯ ２００９０４５６２７）（Ｇｒａｙら）、及び国際特許公開番号第２０１６０７３６１０号（ＷＯ２０１６０７３６１０）（Ｗｉｄｎｅｒら）において記載されている。
【００６４】
繊維は、木材繊維もしくは非木材繊維又は繊維状材料であってよい。前記開示の方法は、広葉樹繊維の形態を変性し、繊維占有率を増加させ、及び／又は広葉樹繊維の粗さを低減し、それによって、ティシュー及びパーソナルケアの適用のための広葉樹繊維を向上させるために、広葉樹繊維を含むか又は広葉樹繊維からなるパルプで実施されてよい。 開示された方法の実施のための繊維に関するさらなる開示は、「木材パルプ繊維および非木材パルプ繊維（Wood and Non-Wood Pulp Fibers）」において見出される。繊維は、超熱安定性ルロース加水分解性酵素処理ステップの前、最中、又は後に、インプレッシファイナー、砕木機、ディスクリファイナー、押出機、ニーダー、ホモジナイザー、シュレッダーなどの機械的繊維分解作用による処理を受けてよい。
【００６５】
酵素処理の継続期間は、約３０分〜１０時間までであってよい。
【００６６】
高温酵素処理は、蒸解がま後のパルプ工場の加工段階から製紙工場の原料準備までの任意の場所で実施することができ、その際十分な酵素反応時間又は温度が提供される。酵素処理のための例示的な場所は、叩解工程、漂白プラント工程、パルプ高密度（ＨＤ）塔、タンク、及びパルパー／リパルパーを含む。高温酵素処理は、前処理として、例えば叩解前のインプレッシファイナーで実施されてもよく、又は叩解を排除する前にリファイナー廃棄物に対して行ってよい。
【００６７】
任意に、あらゆる効果的な分散剤、浸透剤、界面活性剤（アニオン性、非イオン性、カチオン性、両性イオン性）、及び／又はポリマー担体を、酵素処理と一緒に使用してよい。
【００６８】
前記したように、高温酵素処理方法の一態様において、処理したパルプのヘミセルロース含有量は低減される。製紙用パルプ繊維の変性方法は、製紙用パルプと、セルロース加水分解性酵素、例えばセルラーゼ酵素、セルラーゼ酵素活性を含むヘミセルラーゼ酵素、又はセルラーゼ酵素とヘミセルラーゼ酵素の混合物とを、約７０℃〜約１２５℃まで、又は約８０℃〜約１００℃までの温度で、約３０分〜約１０時間までの反応時間で接触させることを含み、その際、パルプ化及び／又は漂白後の変性パルプは、高温酵素処理をせずに製造したパルプと比較した場合に、少なくとも約０．２質量％又はそれ以上だけ低減されたヘミセルラーゼ含有量を有する。好ましくは、セルロース酵素は、約６０℃未満、又は約５５℃未満、例えば約３５℃〜約５５℃の温度で実質的に不活性である。
【００６９】
超熱安定性酵素は、パルプ化前、パルプ化工程の中間で、及びパルプ化後に適用されてよい。パルプ化は、機械パルプ化、任意の化学パルプ化、任意の半化学パルプ化、任意の半機械パルプ化、任意の化学機械パルプ化、古紙パルプ化、又は脱インキパルプ化である。例えば、パルプ化は、亜硫酸パルプ化、クラフトパルプ化、前加水分解クラフトパルプ化、古紙パルプ化、溶剤パルプ化、蒸気／熱水前処理（爆発あり又は爆発なし）パルプ化、アンモニア（爆発あり又は爆発なし）パルプ化、炭酸ナトリウムパルプ化、ＮＳＳＣパルプ化、種々のＴＭＰ又はＲＭＰパルプ化等、並びに開示されている変性パルプ化、例えば米国特許番号第８３２８９８３号（ＵＳ ８３２８９８３）、米国特許番号第８１８２６５０号（ＵＳ ８１８２６５０）、及び米国特許番号第７５２０９５８号（ＵＳ ７５２０９５８）であってよい。超熱安定性酵素は、漂白プラント操作の前、最中又は後に適用されてもよい。酵素処理ステップは、酸素脱リグニンの前、最中又は後に実施してもよい。
【００７０】
得られた変性パルプを、化学誘導及び反応のために改善された化学反応性を有する改善された溶解パルプとして使用できる。変性パルプは、有利には、低減されたフラッフ破砕エネルギー、改質された液体吸収能力、改質された表面自由エネルギー／接触角、及び改質された液体獲得時間の１つ以上を有するフラッフパルプとして使用されうる。かかるフラッフパルプは、おむつ又はパーソナル衛生製品に有用である。変性パルプを、ティシューの柔らかさのためのティシューパルプとして使用できる。変性パルプは、高められたバルクを有する製紙用パルプであってよい。かかる超熱安定性セルラーゼ処理でのある条件下で、変性パルプは、微結晶セルロース、ミクロフィブリル化セルロース、ナノフィブリル化セルロース、ナノセルロース、及び他の特殊セルロース製品にさらに加工されてよい。変性パルプの代わりに、除去されたヘミセルロース糖のバイオリファイナリー使用も考えられ、例えば蒸気／熱水前処理（爆発あり又は爆発なし）パルプ化、アンモニア（爆発あり又は爆発なし）パルプ化、炭酸ナトリウムパルプ化、ＮＳＳＣパルプ化、種々のＴＭＰ又はＲＭＰパルプ化等である。
【００７１】
高温処理は、クラフトパルプ化の後に、例えばＢｒａｗ ＨＤ塔（上流で酸素脱リグニンあり又はなし）において適用されてよい。前記処理は、亜硫酸パルプ化後に適用されてよい。前記処理は、パルプ化前にも適用されてよい。前記処理は、漂白工程の中間で適用されてよく、及び／又はＢｌｅａｃｈｅｄ ＨＤ塔での漂白後に適用されてよい。
【００７２】
一態様において、高温処理は、好ましくは機械的繊維分解後に、例えばインプレッシファイナー又は他の機械装置によって、続いて、機械化学（クラフト、亜硫酸、又は溶剤）パルプ化又は半化学パルプ化によって、超熱安定性セルラーゼ及び超熱安定性ヘミセルラーゼ（例えば、キシラナーゼ、マンナナーゼ、及び／又はペクチナーゼ）と一緒に、木材チップもしくは非木材チップ又は繊維状材料と共に使用される。これらは、紙、板紙、フラッフパルプ、ティシュー繊維、バイオリファイナリー（砂糖使用で）、又は溶解パルプのための変性パルプ化方法を構成する。前記した超熱安定性セルラーゼ酵素に加えて、例示的な超熱安定性キシラナーゼは、特許である国際公開番号第２００７／０９５３９８号（ＷＯ ２００７／０９５３９８）（Ｗｅｉｎｅｒら）、国際公開番号第２００９／０４５６２７号（ＷＯ ２００９／０４５６２７）（Ｇｒａｙら）、及び国際公開番号第２０１６／０７３６１０号（ＷＯ２０１６／０７３６１０）（Ｗｉｄｎｅｒら）において記載されているものを含む。
【００７３】
製紙工場温度は、通常４０℃〜５５℃である。したがって、これらの温度範囲で活性でないセルラーゼ酵素が、製紙用繊維のための開示された方法を実施するために好ましい。好ましくは、セルラーゼ酵素は、５５℃より高い温度、又は６０℃より高い温度でのみ活性であるだろう。一般に、約６０℃〜１２５℃、約６５℃〜１２５℃、又は約７０℃〜１２５℃でのみ活性であるセルラーゼ酵素が、本開示の方法における繊維処理及び製紙用機能を送達するために使用されてよい。これは、超好熱性細菌の温度範囲である。
【００７４】
一態様において、高温酵素処理は、Ｂｌｅａｃｈｅｄ ＨＤ塔（又は分離タンク）で、漂白プラントの漂白プロセスの終わりに実施される。任意に、範囲外加熱、例えば蒸気注入、又は熱水供給を実施してもよい。還元剤（例えばＳＯ2、亜硫酸塩、又はチオ硫酸塩）を任意に添加して残留酸化体（例えばＣｌＯ2又は過酸化物）を除去することができ、したがってこれらの漂白プラント残留化学物質によるセルロース加水分解性酵素の不活性化を最小化又は防止する。Ｂｌｅａｃｈｅｄ ＨＤ塔について、前記方法は、６０℃超、例えば６０℃〜７５℃、又は６５℃超、例えば６５℃〜７５℃でのみ活性であるセルラーゼ酵素で実施される。
【００７５】
酵素温度及びｐＨ許容度が適切である場合に、高温酵素処理は、漂白プロセスの前又は最中に実行でき、ここで、酵素処理後に、漂白プロセスは酵素を不活性化するのに役立ってよく、又は洗浄機は処理した繊維から酵素を除去するのに役立ってよい。例えば、セルラーゼ酵素処理は、予備の又は余剰な漂白塔で実施してよい。６５℃超、又は７０℃超、又は７５℃超で熱安定性であるセルロース加水分解性酵素は、漂白プラント流プロセス温度と両立できる。
【００７６】
製紙用パルプ繊維のための高温酵素処理を、製紙工場で、化学パルプ化又は酸素脱リグニン化後に、例えばＢｒｏｗｎ ＨＤタンク中で実施してよく、ここで、その温度は通常６５℃〜９０℃、又は７０℃〜９０℃であってよい。機械パルプ化、又は化学機械パルプ化の場合に、温度は、製紙工場プロセスにおける位置に依存して７０℃〜１２０℃であってよい。
【００７７】
任意に、酵素処理を、結晶内リグノセルロース剤と組み合わせて実施してよい。例示的な結晶内リグノセルロース剤は、イオン性液体、Ｎ−アルキル化尿素、Ｎ−アルキル化ラクタム、Ｎ−アルキル化アミド、ポリオールエーテル、及びポリオールを含む。
【００７８】
前記した又はパルプ産業及び紙産業における使用について公知である全ての分散剤、浸透剤、界面活性剤を、高温酵素処理と一緒に使用するために含んでよく、又は別々の処理として使用してよい。
【００７９】
繊維長の低減  −  広葉樹繊維の置換のための針葉樹
本明細書において、（１）ＦＱＡ長さ−加重平均繊維長により測定して約２．１ｍｍ〜約２．８ｍｍの繊維長を有する針葉樹繊維を有するパルプと、セルロース加水分解性酵素とを、約３５℃〜約１２５℃の温度で接触させ、（２）変性パルプを叩解することによって製紙用パルプ針葉樹繊維を変性し、それにより（ｉ）約０．６ｍｍ〜約１．７ｍｍの繊維長及び（ｉｉ）約４００カナダ標準濾水度（ＣＳＦ）〜約７００ＣＳＦのパルプ濾水度を有する変性パルプを製造する方法が提供される。製紙用繊維の長さの低減は、セルロース加水分解性酵素での処理を受けていない相当するパルプに関する。有利には、前記プロセスは、酵素処理なしで制御叩解した場合と比較して少なくとも２０％の叩解エネルギーの節約を可能にする。さらに、変性させた針葉樹繊維パルプは、有利には、紙匹又はパルプ繊維の製造において広葉樹繊維パルプと置換されうる。
【００８０】
酵素処理は、蒸解がま後のパルプ工場の加工段階から製紙工場の原料準備までの任意の場所で実施することができ、その際十分な酵素反応時間又は温度が提供される。酵素処理のための例示的な場所は、叩解工程、漂白プラント工程、パルプ高密度（ＨＤ）塔、タンク、及びパルパー／リパルパーを含む。一実施形態において、パルプ繊維の酵素処理は、漂白プラント段階、例えば漂白ＨＤ塔で実施される。
【００８１】
叩解ステップは、ディスクリファイナー又はコニカルリファイナーのいずれかで十分なリファイナー強度で実施される。
【００８２】
前記方法の接触ステップは、約３５℃〜約１２５℃の温度で、約３０分〜約１０時間、又は約３５℃〜約１２５℃の温度で、約３０分〜約１０時間実施されてよい。
【００８３】
酵素処理のための例示的な投与量は、パルプ１トンあたり０．２キログラム（０．２ｋｇ／トン）から約２５ｋｇ／トンまで、パルプ１トンあたり約０．２キログラム（約０．２ｋｇ／トン）から約２０ｋｇ／トンまで、パルプ１トンあたり約２キログラム（約２ｋｇ／トン）から約１０ｋｇ／トンまで、又は約０．２ｋｇ／トンから約２ｋｇ／トンまでである。
【００８４】
酵素処理は、約３５℃〜約６５℃の範囲内の温度、典型的な製紙工場の温度で実施されてよい。代わりに、酵素処理は、約６５℃〜約１２５℃で実施されてよい。いずれかの温度範囲で前記方法を実施するのに使用するための例示的なセルロース加水分解性酵素は、以下に詳細に考察される。セルロース加水分解性酵素、例えばセルラーゼは、ヘミセルラーゼ、マンナナーゼ、キシラナーゼ、ペクチナーゼ、エステラーゼ、リパーゼ、マンガンペルオキシダーゼ、リグニンペルオキシダーゼ、ラッカーゼ、ジオキシゲナーゼ、モノオキシダーゼ、クロロペルオキシダーゼ、グリオキサールオキシダーゼ、グルコースオキシダーゼ、セロビオースデヒドロゲナーゼ、及びセロビオースキノンオキシドレダクターゼを含む、パルプ及び紙の分野に一般的に適用される他の酵素と組み合わせて使用されてよい。
【００８５】
任意に、針葉樹繊維を有するパルプを、繊維長低減促進剤とも接触させる。パルプを繊維長低減促進剤と接触させることができ、パルプを酵素と接触させると同時に接触させることができ、又はパルプを酵素接触ステップ及び叩解ステップの後に接触させることができる。繊維長低減促進剤は、７０％超の加水分解度を有するビニルホルムアミドの加水分解ポリマー又はコポリマー、アクリルアミドとアクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマー、アクリルアミドとジアリルジメチルアンモニウムクロリドとのコポリマー、遊離グリオキサール、グリオキサール化ポリアクリルアミド、又はそれらの混合物を含む。
【００８６】
超熱安定性セルラーゼでの再利用及び脱インキ
熱安定性及び超熱安定性セルラーゼは、非常に高い温度、例えば７０℃超、７５℃超、又は８０℃超で、酵素による紙の再利用及び／又は脱インキを可能にする。再利用及び／又は脱インキプロセスは、約８０℃〜約１２５℃の熱安定性又は超熱安定性セルラーゼを使用して実施されてよい。非常に高い温度での操作は、崩壊強度又は湿潤強度の結合、接着剤の除去、ポリマー添加剤、ラテックスの軟化及び除去において、より効率的に再利用することを可能にする。高温プロセスは、有利には、インクトナー、ポリマー、脂肪／脂肪油、及びインク成分の軟化及びより効率的な除去も可能にする。
【００８７】
前記超熱安定性セルラーゼ及びキシラナーゼに加えて、再利用及び／又は脱インキプロセスは、超熱安定性アルファ−アミラーゼ酵素、並びに他の酵素、例えばリパーゼ及びエステラーゼを含んでよい。超熱安定性アルファアミラーゼは、高温アルファ−アミラーゼ、例えばＮｏｖｏｚｙｍｅｓ及びＢＡＳＦ Ｅｎｚｙｍｅｓから入手可能なものを含む。例示的な高温アルファ−アミラーゼは、米国特許番号第７，２７３，７４０号（ＵＳ ７，２７３，７４０）（Ｃａｌｌｅｎら）において記載されており、１１０℃、１２０℃、及び１２５℃と高い温度で使用されてよい。
【００８８】
熱安定性及び超熱安定性酵素は、脱インキ促進剤と組み合わせて使用されうる。例示的な脱インキ促進剤は、イオン性液体、Ｎ−アルキル化尿素、Ｎ−アルキル化ラクタム、Ｎ−アルキル化アミド、アルキルエトキシレート、フェノールエトキシレート、ポリオールエーテル、及びポリオールを含む。例示的な脱インキ促進剤は、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ−エチルピロリドン、シクロヘキシルピロリドン、ヘキシルピロリドン、オクチルピロリドン、セルソルブ（２−エトキシエタノール）、及びブチルセルソルブ（２−ブトキシエタノール）も含む。例示的なイオン性液体は、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアセテート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムアセテート、又は他のアニオン性塩を含む。
【００８９】
脱インキプロセスは、さらに鉱物助剤を含んでよい。例示的な鉱物助剤は、珪藻土、か焼クレー、含水クレー、重質炭酸カルシウム、沈降炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、ケイ酸カルシウム、チョーク及びタルクを含む。
【００９０】
セルロース加水分解性酵素
種々のセルロース加水分解性酵素を、本開示の方法において使用できる。本開示の方法における使用に適したセルロース加水分解性酵素は、約４０℃〜５５℃の範囲の温度で活性があってよく、又は本明細書の他の箇所でさらに論じられている熱安定性もしくは超熱安定性セルロース加水分解性酵素であってよい。
【００９１】
セルロース加水分解性酵素は、主にセルラーゼ酵素及び／又はセルラーゼ機能化ヘミセルラーゼ酵素である。セルラーゼ酵素は、種々のタイプのエンドグルカナーゼ、種々のセロビオヒドラーゼ型を含むエキソグルカナーゼ、及び他の関連する酵素、例えばグルコシダーゼ等を含む。純粋なエンドグルカナーゼ、セルラーゼの混合物、及びセルロソームを含むセルロース加水分解性酵素の複合体が本開示の方法において使用されてよい。細菌源、真菌源、古細菌源、動物源、及び植物源から単離されるか、それらに由来するか、又はそれらから改質されたセルラーゼが、本開示の方法において使用されうる。さらに、セルロース加水分解活性を有する任意の単離された、合成又は組換えポリペプチドが含まれる。さらに、付随するヘミセルラーゼ酵素機能を含むセルラーゼ、例えばキシラナーゼ、マンナナーゼ、グルカナーゼ、及びベータ−グルカナーゼが、本開示の方法において使用されうる。
【００９２】
本開示において使用されるセルラーゼは、ＧＨファミリー１、３、５〜９、１２、２６、４４、４５、４８、５１、６１、及び７４を含む、セルロース加水分解性機能を含有する任意のグリコシドヒドロラーゼＧＨファミリー（Ｈｅｎｒｉｓｓａｔ， １９９１， Ｂｉｏｃｈｅｍ． Ｊ． ２８０：３０９−３１６）を含みうる。セルラーゼは、触媒ドメイン、炭水化物結合ドメイン、免疫グロブリンドメイン、フィブリネクチンドメイン、又はドックリンドメイン等の任意のモジュラー構造のものであってよい。種々の複雑な切断型のセルラーゼをさらに使用してよい。種々の「指向性進化」戦略、及び種々の合理的設計を含む、あらゆるタンパク質工学ツールにより変性されたセルラーゼを、さらに使用してよい。
【００９３】
本開示の方法において使用されるセルラーゼ酵素は、種々の量のベータ−グルカナーゼ活性を含みうる。セルラーゼ酵素は、種々のタイプのヘミセルラーゼ酵素活性も含んでよい。付随するセルラーゼ機能を含むか、又は特定の環境条件、例えばｐＨ、温度、及びイオン／塩範囲でセルラーゼ機能を示す、種々のヘミセルラーゼ酵素又はポリペプチドも含まれる。付随するヘミセルラーゼ酵素機能を含むセルラーゼ、例えばキシラナーゼ、マンナナーゼ、グルカナーゼ、及びベータ−グルカナーゼが、本開示の方法において使用されうる。
【００９４】
本開示の方法において有用な例示的なセルロース加水分解性酵素は、クリソスポリウム・ラクノウェンス（Chrysosporium lucknowense）／ミセリオフトラ・サーモフィラ（Myceliophthora thermophilia）から得られるかそれらに由来するセルラーゼ、フミコーラ・インソレンス（Humicola insolens）から得られるかそれらに由来する（又はアスペルギルス属（Aspergillus）から生成される）セルラーゼ、及びトリコデルマ属（Trichoderma）から得られるかそれらに由来するセルラーゼを含むが、これらに制限されない。本開示の方法において有用な例示的なセルロース加水分解性酵素は市販されている。いくつかの例示的な市販のセルラーゼを挙げるが、しかし、全てを網羅したものではない。Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ（Ｄｅｎｍａｒｋ）社製の例示的な酵素は、Ｎｏｖｏｚｙｍ（登録商標）６１３、Ｎｏｖｏｚｙｍ（登録商標）４７６、並びにＣｅｌｌｕｚｙｍｅ（登録商標）、Ｃｅｌｌｕｃｌａｓｔ（登録商標）、Ｃａｒｅｚｙｍｅ（登録商標）及びＦｉｂｅｒＣａｒｅ（登録商標）ファミリーにおける製品を含む。ＦｉｂｒｅＺｙｍｅ（登録商標）Ｇ４粉末又は液体は、Ｄｙａｄｉｃ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（Ｊｕｐｉｔｅｒ、ＦＬ）社製の例示的な酵素である。Ｇｅｎｅｎｃｏｒ（ＤｕＰｏｎｔ）社製の例示的な酵素は、Ｍｕｌｔｉｆｅｃｔ（登録商標）Ａ４０、及びＰｅｒｇａｌａｓｅ（登録商標）又はＯｐｔｉｍａｓｅ（登録商標）ファミリーからのセルラーゼを含む。ＯＮＯＺＵＫＡセルラーゼ（ヤクルト薬品工業株式会社、日本）はさらに例示的な酵素である。ＢＡＳＦ Ｅｎｚｙｍｅｓ ＬＬＣ（Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ、ＣＡ）社製のＰｙｒｏｌａｓｅ（登録商標）及びＰｙｒｏｌａｓｅ（登録商標）２００、熱安定性セルラーゼ、及びＰｙｒｏｌａｓｅ（登録商標）ＨＴ、超熱安定性セルラーゼは、本開示の方法についてのさらに例示的な酵素である。いくつかの工業用に調製されたバイオマス／バイオリファイナリー加水分解性セルラーゼ、例えばＮｏｖｏｚｙｍｅｓ社製のＣｅｌｌｉｃ（登録商標）ＣＴｅｃ、ＣＴｅｃ２、及びＣＴｅｃ３、ＤｕＰｏｎｔ社製のＡｃｃｅｌｌｅｒａｓｅTM１０００、ＡｃｃｅｌｌｅｒａｓｅTM１５００、及びＡｃｃｅｌｌｅｒａｓｅTMＴＲＩＯ、並びにＤｙａｄｉｃ社製のＡｌｔｅｒｎａＦｕｅｌ ＣＭＡＸも、本開示の方法において使用されてよい。ある特定のセルラーゼ酵素製品は、トリコデルマ・リーゼイ（Tricoderma reesei）から製造されたＢｉｏｃｅｌｌｕｌａｓｅ Ｗ（Ｋｅｒｒｙ Ｆｏｏｄ Ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓ Ｌｔｄ．社製）である。
【００９５】
セルラーゼは、膨大な微生物源から製造されうる。それらは、一般的に、褐色腐朽菌、白色腐朽菌、軟腐朽菌、細菌、及び放線菌から生成されうる。いくつかの属名については、アスペルギルス属（Aspergillus）（例えば、Ａ．ニガー（A. niger）、Ａ．オリザ（A. oryzae）等）、メラノカルプス属（Melanocarpus）（Ｍ．アルボマイセス（M. albomyces））、フミコーラ属（Humicola）（例えば、Ｈ．インソレン（H. insolens）及びＨ．グリサ（H. grisea））、トリコデルマ属（Tricoderma）（例えば、Ｔ．リーゼイ（T. reesei）、Ｔ．ビリデ（T. viride）、及びＴ．ロンギブラキアタム（T. longibrachiatum））、フサリウム属（Fusarium）（例えばＦ．オキシスポリウム（F. oxysporium））、マイセリオフトーラ属（Myceliophthora）、ペニシリウム属（Penicillium）、バシリス属（Bacillus）（例えばＢ．サブチリス（B. subtilis）及びＢ．リケニフォルミス（B. licheniformis））、シュードモナス属（Pseudomonas）（例えばＰ．セルローザ（P. cellulosa））、ロドサーマス属（Rhodothermus）、マクカワタケ属（Phanerochaete）、カワラタケ属（Trametes）、クロストリジウム属（Clostridium）（例えば、Ｃ．サーモセラム（C. thermocellum））、セルロモナス属（Cellulomonas）（例えばＣ．フィミ（C. fimi））、ストレプトマイセス属（Streptomyces）、及びサーモノスポラ属（Thermonospora）（例えばＴ．フスカ（T. fusca））を含む。セルラーゼ活性を含む微生物のいくつかは、牛又は他の反芻動物のルーメンに存在しうるが、共生微生物からのセルラーゼ活性は、節足動物、例えばシロアリ、及びある特定のバッタ類、又はゴキブリの腸においても見出せる。
【００９６】
いくつかの市販のセルラーゼ生成源が例として本明細書に引用されうるが、それらに限定されない。例えば、クリソスポリウム・ラクノウェンス（Chrysosporium lucknowense）／ミセリオフトラ・サーモフィラ（Myceliophthora thermophilia）（「Ｃ１技術」）は、Ｇ４セルラーゼ酵素製造についてＤｕＰｏｎｔ（以前はＤｙａｄｉｃ）により使用される。全ての多様性、改質、及び処方を含む、全てのセルラーゼ酵素、又はＤｕＰｏｎｔ Ｃ１技術から単離された、合成の、もしくは組換え体であるセルラーゼ機能性ポリペプチドは、本開示の方法のための酵素として適している。例示的なセルラーゼは、米国特許番号第７，８９２，８１２号（ＵＳＰ ７，８９２，８１２）、米国特許番号第７，８８３，８７２号（ＵＳＰ ７，８８３，８７２）、米国特許番号第８，６７３，６１８号（ＵＳＰ ８，６７３，６１８）、米国特許番号第８，９１６，３６３号（ＵＳＰ ８，９１６，３６３）においても開示されている。他の例として、フミコーラ・インソレンス（Humicola insolens）及び関連する分子生物学的改質は、セルラーゼ生成についてＮｏｖｏｚｙｍｅｓによる源として使用される。メラノカルプス・アルボマイセス（Melanocarpus albomyces）は、ＡＢ酵素セルラーゼとして使用される。工業用セルラーゼ酵素の源として、トリコデルマ属（Tricoderma）もしばしば使用される。例えば、トリコデルマ・リーゼイ（Tricoderma reesei）は、一般に有意なベータ−グルカナーゼ、キシラナーゼ、マンナナーゼ及びヘミセルラーゼと一緒に、エキソセルラーゼ及びエンドセルラーゼ酵素活性を生成することが公知である。これらのトリコデルマ属（Tricoderma）由来の酵素及び酵素機能の全ては、天然の発酵によるものでも、種々の酵素モジュール、ドメイン、及び融合タンパク質を含む種々の遺伝子修飾によるものでも全て含まれる。膨大なベータ−グルカナーゼ及び／又はヘミセルラーゼ活性を有するセルラーゼ酵素は、時に、ＯＣＣパルプ、クラフトパルプ、機械パルプ、半化学パルプ、紙パルプ、フラッフパルプ及び溶解パルプを含むリグノセルロース繊維に相乗作用を提供しうる。フラッフパルプについて、酵素は、表面繊維の化学物質及びミセルロース分布並びに繊維の平滑度／表面形態を変性し、これは繊維長の低減を最小限にしながら液体の輸送又は吸上げに有用であってよい。パルプを溶解するために、セルラーゼは、キシラン、グルコマンナン、及び他のヘミセルロース含有物をさらに除去しながら、パルプ粘度（パルプ規格を解消することにより要求されるように、通常１０ｃｐｓ未満、又は７ｃｐｓ未満）を下げる。一実施形態において、セルラーゼ活性及びヘミセルラーゼ活性の双方を含む酵素又はポリペプチドは融合タンパク質である。有名な微生物源にもかかわらず、セルラーゼの最終的な工業的生成は、異なる宿主生物から行われてよいことに留意すべきである。生成する宿主微生物の制限のない例は、アスペルギルス属（Aspergillus）、バシルス属（Bacillus）、大腸菌（E. coli,）、シュードモナス属（Pseudomonos）、サッカロマイセス属（Saccharomyces）、及びピキア・パストリス（Pichia pastoris）を含む。種々の分子生物学およびタンパク質工学ツールが、酵素が工業的に生産される前に適用され得る。適切な酵素活性が保持されている限り��全てのこれらのセルラーゼ酵素、セルラーゼ活性を含むポリペプチド（全てのそれらの多様体、改変を含む）は、本開示の方法における使用に適している。
【００９７】
熱安定性及び超熱安定性酵素
本開示の方法において有用な熱安定性及び超熱安定性セルラーゼ酵素は、６０℃超、６５℃超、又は７０℃超の温度で活性がある。これらの温度は、４０℃〜５５℃の製紙温度範囲を超えている。
【００９８】
熱安定性及び超熱安定性セルラーゼ酵素の特定の例は、ＢＡＳＦ Ｅｎｚｙｍｅｓ社製のセルラーゼ酵素製品を含む。本明細書において説明されるように、繊維に対する配列番号６のセルラーゼでの処理は、５５℃の製紙（抄紙機）温度の上限範囲であっても、本開示の方法の後叩解後に繊維長の低減をもたらさなかった。しかしながら、このセルラーゼは、７０℃で又は７０℃超で繊維長の低減において非常に有効に作用した。製紙温度での配列番号６のセルラーゼのこの不活性化とそれに続く叩解は、予想外の発見である。本開示について、６０℃〜９５℃、好ましくは６５℃〜９０℃、より好ましくは７０℃〜８５℃の温度範囲が、配列番号６のセルラーゼに推奨されている。配列番号５及び７は、配列番号６のセルラーゼについての例示的なコード配列である。いくつかの他の種類のセルラーゼについて高温が推奨されている。説明されるように、配列番号２のセルラーゼについて、酵素処理のために推奨される温度範囲は、６５℃〜１２０℃、好ましくは７０℃〜１２０℃、より好ましくは８０℃〜１１５℃である。ｐＨ範囲は、ｐＨ４〜ｐＨ１２、ｐＨ５〜ｐＨ１２、ｐＨ６〜ｐＨ１２、ｐＨ６〜ｐＨ１１、ｐＨ６〜ｐＨ１０．５、ｐＨ６〜ｐＨ１０、又はｐＨ６〜ｐＨ９．５まで変動してもよい。配列番号２のセルラーゼについての例示的なコード配列は、配列番号１及び３を含む。
【００９９】
さらに、セルラーゼ、例えば配列番号２及び６の例示的なセルラーゼは、さらに活性を改善するために加工されてよい。例えば、それらは、製造中により高い酵素濃度（したがって活性）に濃縮されてよい（例えば膜により）。それらは、例えば凍結乾燥によって又は噴霧乾燥によって、不活化及び／又は保護材料と共に、酵素製造中により高い酵素含有量（したがって活性）を有する粉末に乾燥されてもよい。不活性材料は、種々のタイプの粘土、カオリン、ベントナイト、鉱物粒子、酸化アルミニウム、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、タルク、シリカゲル、酸化シリカ、砂、珪藻土、ゼオライト、ソルビトール、キシリトール、マンニトール、マルトデキストリン、トレハロース、レジスタントスターチ等であってよい。保護材料は、使用される場合に、グリセロール、低分子ＰＥＧ、中高分子量ＰＥＧ、Ｔｗｅｅｎ、ポリエチレンオキシド、ポリアクリルアミド、アニオン性ポリアクリルアミド、グリセロールエステル（例えばエトキシレート）、ＰＥＧエステル（例えばエトキシレート）、及びフェノールエステル（例えばエトキシレート）、アルブミン、タンパク質、大豆タンパク質、乳タンパク質、カゼイン、カゼイン酸ナトリウム、ホエータンパク質、乳タンパク質単離物、ゼラチン、低粘度アルギネート、低粘度ＣＭＣ、低粘度ゲランガム、低粘度ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）を含みうる。
【０１００】
セルラーゼは、分子生物学及びプロセス改善の双方により発酵収量に関してもさらに改善されうる。
【０１０１】
広義には、超熱安定性酵素は、超好熱性微生物に由来してよい。それらは、野生型源を超えて、任意の公知の分子生物学及びタンパク質工学ツールを介してさらに改良、改質、合成、又は組換えすることもできる。それらのツールは、ランダム変異及び部位特異的変異の双方を含む。
【０１０２】
好ましくは、これらの酵素は超熱安定性微生物に由来する。超好熱性生物の例は、細菌、例えばサーモトガ属（Thermotoga）（例えば、種々のサーモトガ・マリティマ（Thermotoga maritima）株、Ｔ．ネアポリタナ（T. neapolitana,）及びＴ．サーマラム（T. thermarum））、サーモクリニス属（Thermocrinis）（Ｔ．ルーバー（T. ruber））、及びアキフェックス属（Aquifex）（Ａ．ピロフィルス（A. pyrophilus）及びＡ．エオリクス（A. aeolicus））を含む。いくつかの好熱細菌は、超好熱性生物、例えばカルデロバクテリウム・ヒドロゲノフィルム（Calderobacterium hydrogenophilum）、サーモシフォ・アフリカヌス（Thermosipho africanus）及びフェルビドバクテリウム・ヒドロゲノフィルム（Fervidobacterium hydrogenophilum）に関連しうる。細菌、ロドサームス・マリヌス（Rhodothermus marinus,）からのセルラーゼ酵素は、９０℃〜１００℃で安定であった超熱安定性セルラーゼとして機能することも報告されている（Ｈｒｅｇｇｖｉｄｓｓｏｎら（１９９６） Ａｐｐｌ． Ｅｎｖ． Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，６２（８）：３０４７−３０４９）。極度の熱安定性の例は、ディクチオグロムス・サーモフィラム（Dictyoglomus thermophilum）の種々の株から単離又は遺伝子操作された酵素も含む。
【０１０３】
超好熱性古細菌及びいくつかの関連する古細菌の例は、スルフォロブス属（Sulfolobus）（Ｓ．アシドカルダリウス（S. acidocaldarius）、Ｓ．ソルファタリウス（S. solfatarius））、メタロスフェラ属（Metallosphaera）（Ｍ．セデュラ（M. sedula））、アシジアヌス属（Acidianus）（Ａ．インフェルヌス（A. infernus））、スチジオロブス・アゾリカス（Stygiolobus azoricus）、スルフロコッカス・ミラビリス（Sulfurococcus mirabilis）、スルフリスフェラ・オーワクエンシス（Sulfurisphaera ohwakuensis）、サーモプロテウス・テナックス（Thermoproteus tenax）、ピロバキュラム属（Pyrobaculum）（Ｐ．アイランジクム（P. islandicum）、Ｐ．アエロフィルム（P. aerophilum））、サーモフィルム属（Thermofilum）（Ｔ．ペンデンス（T. pendens）、Ｔ．リブラム（T. librum））、サーモクラジウム属（Thermocladium）（Ｔ．モデスチウス（T. modestius））、カルディビルガ属（Caldivirga）（Ｃ．マクイリンゲンシス（C. maquilingensis））、デスルフロコッカス属（Desulfurcoccus）（Ｄ．ムコサス（D. mucosus）、Ｄ．フェルメンタンス（D. fermentans））、スタフィロサームス属（Staphylothermus）（Ｓ．マリヌス（S. marinus））、スルホフォボコッカス属（Sulfophobococcus）（Ｓ．ジリギー（S. zilligii））、ステテリア属（Stetteria）（Ｓ．ヒドロゲノフィラ（S. hydrogenophila））、アエロピルム属（Aeropyrum）（Ａ．ペルニックス（A. pernix））、イグニコッカス属（Ignicoccus）（Ｉ．アイランジカス（I. islandicus））、サーモスフェラ属（Thermosphaera）（Ｔ．アグレガンス（T. aggregans））、サーモディスカス属（Thermodiscus）（Ｔ．マリチムス（T. maritimus））、ピロディクチウム属（Pyrodictium）（Ｐ．オクルツム（P. occultum））、ハイパーサームス属（Hyperthermus）（Ｈ．ブチリカス（H. butylicus））、ピロロブス属（Pyrolobus）（Ｐ．フマリイ（P. fumarii））、サーモコッカス属（Thermococcus）（Ｔ．セレ（T. cele））、ピロコッカス属（Pyrococcus）（Ｐ．フリオサス（P. furiosus）、Ｐ．アビシイ（P. abyssi）、Ｐ．ホリコシイ（P. horikoshii）、Ｐ．ウォエシイ（P. woesii））、アーケオグロブス属（Archaeoglobus）（Ａ．フルギダス（A. fulgidus）、Ａ．ベネフィクス（A. veneficus）、Ａ．プロフンダス（A. profundus））、フェログロブス属（Ferroglobus）（Ｆ．プラシダス（F. placidus））、メタノテルムス属（Methanothermus）（Ｍ．フェルビダス（M. fervidus）、Ｍ．ソシアビリス（M. sociabilis））、メタノコッカス属（Methanococcus）（Ｍ．ヤナシイ（M. janaschii）、Ｍ．イグネウス（M. igneus）、Ｍ．サーモリト−トロフィクス（M. thermolitho-trophicus））、メタノピルス属（Methanopyrus）（Ｍ．カンドレリ（M. kandleri））、及びサーモプラズマ属（Thermoplasma）（Ｔ．アシドフィルム（T. acidophilum）、Ｔ．ボルカニウム（T. volcanium））を含む。
【０１０４】
前記超好熱性細菌及び超好熱性古細菌、並びに関連する細菌及び古細菌に由来する全てのセルラーゼが、本開示の方法において使用されてよい。さらに、前記超好熱性生物に由来するか、前記超好熱性生物から単離されるか、改変されるか又は合成された遺伝子によってコードされるか、またはかかる遺伝子のセグメントを含む任意のセルラーゼ及びベータグルカナーゼが本開示に含まれるが、但しそれらは適切な酵素活性を示す。指向性進化によって、部位特異的変異によって、又は他のアプローチ、例えば適切なセルロース基質上で増殖する超好熱性生物の集合体の濃縮によるセルラーゼ増大により改善されたセルラーゼ（Ｇｒａｈａｍら（２０１１） Ｎａｔｕｒｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）が、本開示の方法において使用されてよい。
【０１０５】
サーモトガ属（Thermotoga）種株ＦｊＳＳ３−Ｂ．１、サーモトガ・マリチマ（Thermotoga maritima）ＭＳＢ８、及びサーモトガ・ネアポリタナ（Thermotoga neapolitana）に由来するセルラーゼ（エンドグルカナーゼ、エキソグルカナーゼ）（Ｓｕｎｎａら（１９９７） “Ｇｌｙｃｏｓｙｌ ｈｙｄｒｏｌａｓｅｓ ｆｒｏｍ ｈｙｐｅｒｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｅｓ，” Ｅｘｔｒｅｍｏｐｈｉｌｅｓ １： ２−１３）が、本開示の方法における使用のために特に挙げられる。米国特許番号第５，９２５，７４９号（ＵＳＰ ５，９２５，７４９）、米国特許番号第５，９６２，２５８号（ＵＳＰ ５，９６２，２５８）、米国特許番号第６，００８，０３２号（ＵＳＰ ６，００８，０３２）、及び米国特許番号第６，２４５，５４７号（ＵＳＰ ６，２４５，５４７）において記載されているようなサーモトガ・マリチマ（Thermotoga maritima）からの全てのセルラーゼが、本開示の方法における使用に適している。米国特許番号第５，７８９，２２８号（ＵＳＰ ５，７８９，２２８）、米国特許番号第６，００１，９８４号（ＵＳＰ ６，００１，９８４）、米国特許番号第６，０７４，８６７号（ＵＳＰ ６，０７４，８６７）、米国特許番号第６，３２９，１８７号（ＵＳＰ ６，３２９，１８７）、及び米国特許番号第７，４６５，５７１号（ＵＳＰ ７，４６５，５７１）により記載されるエンドグルカナーゼ、特に「ＡＥＰＩＩ １ａ」からのエンドグルカナーゼも有用である。全てのセルラーゼ又はグルカナーゼ、並びに米国特許番号第７，９６０１，４８号（ＵＳＰ ７，９６０１，４８）（Ｓｔｅｅｒら、２０１１）、米国特許出願公開番号第２０１４０２９５５２３号（ＵＳ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ Ｎｏ． ２０１４０２９５５２３）（Ｓｔｅｅｒら、２０１４）、米国特許番号第７，４２２，８７６号（ＵＳＰ ７，４２２，８７６）（Ｓｈｏｒｔら）、及び米国特許番号第８，４２６，１８４号（ＵＳＰ ８，４２６，１８４）（Ｂｌｕｍら）において教示されるようなそれらのポリペプチド配列及び断片が、本開示の方法における使用に適している。種々の組合せでセルラーゼ又はポリペプチドをコードする種々のヌクレオチド配列の改変及び多様体、例えばサーモトガ・マリチマ（Thermotoga maritima）セルラーゼに関連する変異体を含む米国特許出願公開番号第２０１５００７２３９７号（ＵＳ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ Ｎｏ． ２０１５００７２３９７）が、本開示の方法における使用に適している。酵素による改変のために使用される方法は、エラープローンＰＣＲ、シャッフリング、オリゴヌクレオチド特異的変異誘発、アセンブリＰＣＲ、性的ＰＣＲ変異誘発、インビボ変異誘発、カセット変異誘発、再帰的アンサンブル変異誘発（ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ ｅｎｓｅｍｂｌｅ ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ）、指数的アンサンブル変異誘発（ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ ｅｎｓｅｍｂｌｅ ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ）、部位特異的変異誘発、遺伝子再構築、遺伝子部位飽和変異誘発（Ｇｅｎｅ Ｓｉｔｅ Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ Ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ）（ＧＳＳＭ）、合成連結再構成（ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｌｉｇａｔｉｏｎ ｒｅａｓｓｅｍｂｌｙ）（ＳＬＲ）、染色体飽和変異誘発（Ｃｈｒｏｍｏｓｏｍａｌ Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ Ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ）（ＣＳＭ）、又はそれらの組み合わせが含まれる。他の態様において、改変方法は、組換え、再帰的配列組換え、ホスホチオレート修飾ＮＤＡ変異誘発、ウラシル含有鋳型変異誘発、ギャップ二本鎖変異誘発、点ミスマッチ修復変異誘発、修復欠損宿主株変異誘発（ｒｅｐａｉｒ−ｄｅｆｉｃｉｅｎｔ ｈｏｓｔ ｓｔｒａｉｎ ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ）、化学変異誘発、放射性変異誘発、欠失変異誘発、制限酵素選択変異誘発（ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ−ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ）、制限酵素精製変異誘発（ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ−ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ｍｕｔａｇｅｎｅｓｉｓ）、人工遺伝子合成、アンサンブル変異誘発、キメラ核酸多量体の作成及びそれらの組み合わせを含む。
【０１０６】
超好熱性細菌由来のいくつかのセルラーゼ及び／又は天然に生じないそれらの多様体は、国際特許公開番号第２００９／０２０４５９号（ＰＣＴ ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ ＷＯ ２００９／０２０４５９）において記載されいる（参照をもって本明細書にその全体を組み込んだものとする）。国際特許公開番号第２００９／０２０４５９号（ＷＯ ２００９／０２０４５９）公報の全体の明細書に含まれており、参照をもって本明細書に組み込まれるその全体は、以下に列挙されるＤＮＡ及びアミノ酸の配列番号である。それらは、以下を含む：
・  国際特許公開番号第２００９／０２０４５９号  配列番号１及び２（野生型の「親」Ｔ．マリチマ（T. maritima）セルラーゼ）、本明細書においてそれぞれ配列番号５及び６として開示されている；
・  国際特許公開番号第２００９／０２０４５９号  配列番号３（野生型ＤＮＡ、交互開始を削除するように変更されている）、本明細書において配列番号７として開示されている；
・  国際特許公開番号第２００９／０２０４５９号  配列番号６及び７（「７Ｘ」と組み合わせた遺伝子部位飽和変異誘発（「ＧＳＳＭ」）変異）、本明細書においてそれぞれ配列番号８及び９として開示されている；
・  国際特許公開番号第２００９／０２０４５９号  配列番号８及び９（「１２Ｘ−６」と組み合わせたＧＳＳＭ変異）、本明細書においてそれぞれ配列番号３及び２として開示されている；
・  国際特許公開番号第２００９／０２０４５９号  配列番号１０及び１１（「１３Ｘ−１」と組み合わせたＧＳＳＭ変異）、本明細書においてそれぞれ配列番号１０及び１１として開示されている；
・  国際特許公開番号第２００９／０２０４５９号  配列番号１２及び１３（「１２Ｘ−１」と組み合わせたＧＳＳＭ変異）、本明細書においてそれぞれ配列番号１２及び１３として開示されている；
・  国際特許公開番号第２００９／０２０４５９号  配列番号１６及び１７（サーモトガ種からの代替のセルラーゼブレーカー）、本明細書においてそれぞれ配列番号１４及び１５として開示されている；
・  国際特許公開番号第２００９／０２０４５９号  配列番号１８及び１９（トウモロコシ発現のためのＴ．マリチマ（T. maritima）セルラーゼの「７Ｘ」コドン最適化版）、本明細書においてそれぞれ配列番号１６及び１７として開示されている；及び
・  国際特許公開番号第２００９／０２０４５９号  配列番号２０及び２１（トウモロコシ発現のためのＴ．マリチマ（T. maritima）セルラーゼの「１２Ｘ−６」コドン最適化版）、本明細書においてそれぞれ配列番号１８及び１９として開示されている。
【０１０７】
サーモトガ・マリチマ（Thermotoga maritima）株ＭＳＢ８由来のセルラーゼの野生型及び進化型多様体に関連する前記したヌクレオチド及びアミノ酸配列に加えて、国際特許公開番号第２００９／０２０４５９号からの表２及び実施例５に挙げられた追加の変異体も、本開示の方法の実施において有用なセルラーゼ酵素である。配列番号１、４及び２０によりコードされるセルラーゼ、並びに配列番号２１のセルラーゼは、本開示の方法において有用な他のセルラーゼである。
【０１０８】
超熱安定性セルラーゼ酵素に加えて、例示的な超熱安定性キシラナーゼは、特許である国際公開番号第２００７／０９５３９８号（ＷＯ ２００７／０９５３９８）（Ｗｅｉｎｅｒら）、国際公開番号第２００９／０４５６２７号（ＷＯ ２００９／０４５６２７）（Ｇｒａｙら）、及び国際公開番号第２０１６／０７３６１０号（ＷＯ２０１６／０７３６１０）（Ｗｉｄｎｅｒら）において記載されているものを含む。配列番号２２は、本開示の方法において有用なキシラナーゼの配列である。配列番号２３は、配列番号２２のキシラナーゼの例示的なコード配列である。
【０１０９】
熱安定性及び超熱安定性のセルラーゼ及びヘミセルラーゼの配列
本明細書に開示される実施形態は、パルプ及び紙の製造におけるそれらの使用のために、７０℃〜１２５℃、任意に８０℃〜１００℃の温度で、セルラーゼ活性を有するか又はヘミセルラーゼ活性と組み合わせて超熱安定性ポリペプチドを使用してよい。いくつかの実施形態において、超熱安定性セルラーゼ及び／又はヘミセルラーゼは、細菌、真菌、又は古細菌、又はそれらの任意の組み合わせ（混合物）からのものである。本開示の方法においてさらに有用であるのは、（ｉ）本明細書に記載された例示的なポリペプチドの任意の１つに対して、少なくとも約５０％、５１％、５２％、５３％、５４％、５５％、５６％、５７％、５８％、５９％、６０％、６１％、６２％、６３％、６４％、６５％、６６％、６７％、６８％、６９％、７０％、７１％、７２％、７３％、７４％、７５％、７６％、７７％、７８％、７９％、８０％、８１％、８２％、８３％、８４％、８５％、８６％、８７％、８８％、８９％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％もしくはそれ以上、又は１００％（完全な）の配列同一性を有するアミノ酸配列を含む、セルラーゼ活性を有する、単離された、合成の、又は組換えたポリペプチドであってよく、ここで、一態様において（任意に）、配列同一性は、配列比較アルゴリズムによる分析によって又は目視検査によって決定される。
【０１１０】
表１は、本開示の方法において使用されてよい例示的な熱安定性及び超熱安定性のセルラーゼ及びヘミセルラーゼを示す。
【表１−１】
2019534391.tif 000003
【表１−２】
2019534391.tif 000004
【表１−３】
2019534391.tif 000005
【表１−４】
2019534391.tif 000006
【表１−５】
2019534391.tif 000007
【０１１１】
繊維長低減促進剤
本明細書に示すように、アクリルアミドとアクリロキシエチル−トリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマーは、酵素による繊維長の低減を実施するための操作において非常に効果的であることが見出されている。これらのコポリマーは、例えば、ＢＡＳＦ ｐｏｌｙｍｅｒｓから市販されているもの、例えばＰｅｒｃｏｌ（登録商標）（例えばＰｅｒｃｏｌ（登録商標）３２３２Ｌ、Ｐｅｒｃｏｌ（登録商標）３０３５等）、Ｏｒｇａｎｏｐｏｌ（登録商標）（例えばＯｒｇａｎｏｐｏｌ（登録商標）５６８５、Ｏｒｇａｎｏｐｏｌ（登録商標）６４６５、Ｏｒｇａｎｏｐｏｌ（登録商標）６４８５等）、Ｚｅｔａｇポリマーを含み、パルプ１トンあたり約１０キログラム（薬剤）未満（約１０ｋｇ／トン未満）、約５ｋｇ／トン未満、約０．２ｋｇ／トン〜約５ｋｇ／トン、又は約１ｋｇ／トン〜約５ｋｇ／トン未満の投与量で使用される。１０ｋｇ／トン（パルプ）よりも高い投与量では、これらのコポリマーは、通常、本開示における酵素叩解に対して悪影響を及ぼす。アクリルアミドとジアリルジメチルアンモニウムクロリドとのコポリマーも、約０．２ｋｇ／トン〜約５ｋｇ／トンの投与量で使用されてよい。
【０１１２】
長さ低減促進剤として有用な他の薬剤は、ビニルアミンの（又はビニルアミンを含む）ポリマー又はコポリマーである。これらには、例えば、ＢＡＳＦの市販のポリマー、例えばＸｅｌｏｒｅｘTM（例えば、９０％超のアミン基を有する高加水分解ポリｎ−ビニルホルムアミドであるＸｅｌｏｒｅｘTMＲＳ１３００）が含まれる。本明細書に示すように、酵素処理と組み合わせたこれらの薬剤は、繊維長の低減、精巧な平滑度、又は所与の濾水度で精巧なバルクに対して驚くほど優れた効果をもたらす。要求される投与量は、効果を実証するために通常５ｋｇ／トン又は１０ｋｇ／トンより高い。
【０１１３】
長さ低減促進剤として有用な他の薬剤は、遊離グリオキサールである。本明細書に示すように、酵素叩解と組み合わせた遊離グリオキサールは、驚くほど改善された有益な繊維長の低減をもたらす。遊離グリオキサールの適切な投与量は、０．２ｋｇ／トン〜１ｋｇ／トン、又は１ｋｇ／トン〜５ｋｇ／トンである。任意に、遊離グリオキサールは、前記で論じたアクリルアミドとアクリルオキシエチル−トリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマー又はアクリルアミドとジアリルジメチルアンモニウムクロリドとのコポリマーと混合されてよく、又はビニルアミンを含むポリマー又はコポリマーと混合されてよい。任意に、遊離グリオキサールは、グリオキサールペルオキシダーゼ酵素と組み合わせて添加されてよい。
【０１１４】
一般に、好ましくは７５％超の加水分解度、又は８５％超の加水分解度を有する、部分的に又は完全に加水分解された重合体ｎ−ビニルホルムアミド、又は重合体ｎ−ビニルアセトアミド、重合体ｎ−ビニルイミド、例えば重合体ｎ−ビニルスクシンイミドが、本開示の方法において使用されてよい。ｎ−ビニルホルムアミドとビニルアミン又はその塩酸塩、好ましくは７５％超のビニルアミンを有するものとのコポリマーも含まれる。他のコポリマーは、全て種々の程度の遊離アミン基を有する、ｎ−ビニルホルムアミドとジアリルジメチルアンモニウムクロリドとのコポリマー、ｎ−ビニルホルムアミドとアクリルアミドとのコポリマーが含まれる。種々のポリアリルアミドも含まれる。ポリアクリルアミドからＨｏｆｆｍａｎ分解法により含まれる任意の方法により生成されたポリビニルアミンが、本明細書に開示された方法に有用である。
【０１１５】
任意の化学薬剤
任意の化学薬剤を本明細書に挙げてよく、そのうちのいくつかは、酵素による繊維長低減にある程度の好ましい効果を有するが、前記した繊維長低減促進剤よりも少ない投与量で効果を有する。それらは、原則として同様に使用することができるが、本開示に対するさらなる添加剤として一緒に使用してもよい。
【０１１６】
他の例示的な化学薬剤は、引張強さ又は湿潤強さを増大させるために使用されてよいｇ−Ｐａｍ（低レベルの遊離グリオキサールを有するグリオキサレートポリアクリルアミド）が含まれるが、酵素による繊維長低減にほとんど影響を及ぼさない。非常に限られた効果を有するカチオン保持ポリマーであるポリＤＡＤＭＡＣも含まれる。ポリエチレンイミンも含まれるが、いくらかの好ましい効果を有するが、投与量の有効性はより少なく、黄色化の副作用がある。
【０１１７】
さらに適用できる他の製紙用添加剤は、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド（ＤＡＤＭＡＣ）の他のコポリマー、ビニルピロリドン（ＶＰ）と四級化ジエチルアミノエチルメタクリレート（ＤＥＡＭＥＭＡ）とのコポリマー、カチオン性ポリウレタンラテックス、カチオン性ポリビニルアルコール、ポリアルキルアミン、ジシアンジアミドコポリマー、アミングリシジル付加ポリマー、ポリ［オキシエチレン（ジメチルイミノ）エチレン（ジメチルイミノ）エチレン］ジクロリド、ポリ（ヘキサメチレンビグアニド塩酸塩）（すなわちＰＨＭＢ）、カチオン性金属イオン、例えば水溶性アルミニウム塩、カルシウム塩、及びジルコニウム塩（これらの結合したイオンは、サイズ剤及び他の製紙用化学物質のための活性複合部位として作用することができる）、並びにカチオン性デンドリマー、例えばアミノ表面基を有するＰＡＭＡＭ（ポリアミドアミン）デンドリマー、及びアミノ表面基を有するポリプロピレンイミンデンドリマーが含まれる。それらは、製紙又は繊維網形成中に、架橋剤、例えばカチオン性デンプン、ジアルデヒドデンプン、ジアルデヒドマルトデキストリン、多官能性カルボン酸、例えばｌ，２，３，４−ブタンテトラカルボン酸（ＢＴＣＡ）、ポリ（マレイン酸）、（ＰＭＡ）、ポリ（イタコン酸）、クエン酸（好ましくは触媒を有する）、及び水分散性又は水溶性二官能性、多官能性カルボジイミド及び／又はポリカルボジイミド、例えば１，６−ヘキサメチレンビス（エチルカルボジイミド）；１，８−オクタメチレンビス（エチルカルボジイミド）；  １，１０−デカメチレンビス（エチルカルボジイミド）；１，１２ドデカメチレンビス（エチルカルボジイミド）；ＰＥＧ−ビス（プロピル（エチルカルボジイミド））；２，２’−ジチオエチルビス（エチルカルボジイミド）；１，１’−ジチオ−ｐ−フェニレンビス（エチルカルボジイミド）；並びに１，１’−ジチオ−ｍ−フェニレンビス（エチルカルボジイミド）も含む。
【０１１８】
本開示の方法の変性パルプ繊維のさらなる処理は、繊維に対する内部サイズ剤、例えばＡＫＤサイズ剤又はＡＳＡサイズ剤であってよい。さらなる処理は、例えばデンプン表面サイズ剤による、並びに非反応性サイズ剤、例えばこれらに制限されないが、ＢＡＳＦ社製の非反応性ポリマー表面サイズエマルションＢＡＳＯＰＬＡＳＴ（登録商標）３３５Ｄ、Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ａｌｌｅｎｔｏｗｎ、ＰＡ）社製の酢酸ビニルとアクリル酸ブチルのコポリマーのエマルションＦＬＥＸＢＯＮＤ（登録商標）３２５、及びＳｏｌｅｎｉｓ（以前はＡｓｈｌａｎｄ Ｗａｔｅｒ Ｔｅｃｈｏｌｏｇｉｅｓ、Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、ＤＥ）社製の非反応性サイズ剤ＰＥＮＴＡＰＲＩＮＴ（登録商標）による、形成された紙匹に対する表面処理であってもよい。
【０１１９】
木材及び非木材パルプ繊維
本明細書において使用されるように、「パルプ繊維」は、木材パルプ及び非木材パルプの双方を示す。木材パルプ繊維は、任意の公知の適切な消化／パルプ化、叩解、又は漂白操作によって製紙用完成紙料において使用するために調製された広葉樹、針葉樹、又は広葉樹及び針葉樹の組み合わせに由来するものが含まれる。例えば、パルプは、任意のタイプ、例えばこれらに限定されないが、機械パルプ、熱機械パルプ、ＣＴＭＰ、ＲＭＰ、ＡＰＭＰ、砕木パルプ、ソーダパルプ、ソーダＡＱパルプ、水蒸気爆発又は水性水抽出パルプ、緑液パルプ、炭酸ナトリウムパルプ、アンモニアパルプ化、クラフトパルプの種々の変形、予備加水分解クラフトパルプ、種々の亜硫酸パルプ、酸性亜硫酸パルプ、中性亜硫酸パルプ、ＮＳＳＣパルプ、ポリスルフィドパルプ、種々の溶媒パルプ化パルプ、アルコールパルプ、アルコール−ＳＯ2パルプ、ＡＳＡＭパルプ、及び任意の他の公知のパルプ化方法又は繊維分解法からのパルプであってよい。
【０１２０】
本明細書において使用される「広葉樹パルプ」という用語は、落葉樹（被子植物）の木質物質に由来する繊維状パルプを示す一方で、「針葉樹パルプ」は、針葉樹（裸子植物）の木質物質に由来する繊維状パルプを指す。
【０１２１】
有用なパルプ繊維は、これらに限定されないが、ケナフ、大麻、ジュート、亜麻、サイザル麻、アバカ、小麦藁、稲藁、バガス、竹、トウモロコシの株、トウモロコシの不規則網（ｃｏｒｎ ｃｏｂｗｅｂｓ）、トウモロコシ穀粒繊維、ピーナッツ殻、ラミー、海草、海藻、甜菜、オレンジピール、オレンジ（果実）繊維、レモンピール、スイッチグラス、及びコットンリンターに由来してもよい。任意の漂白パルプ、部分漂白パルプ又は半漂白パルプ、未漂白パルプ、高カッパーパルプ、溶解パルプ、フラッフパルプ、おがくずパルプが含まれる。漂白又は未漂白の古紙パルプ、及び脱インキパルプも、本開示のプロセスにおいて利用されてよい。パルプは、パルプ化及び漂白において通常である任意の処理履歴を受けていてもよく、又は例えば水／蒸気処理、アンモニアパルプ化（爆発あり又は爆発なし）、又はパルプ化の前のチップの苛性ソーダ抽出、チップ又はパルプの酸加水分解、パルプ又はチップの酵素（セルラーゼ又はヘミセルラーゼ）加水分解、酸素脱リグニン、及びチップ又はパルプの「コールドソーダ」処理によって、意図的に変性されてよい。パルプ及び紙の産業又は学界で公知であるような任意の漂白化学物質が含まれる。
【０１２２】
セルラーゼのための結晶内膨潤剤
本開示は、セルロース繊維を効果的に膨潤させることができる任意の結晶内膨潤剤と組み合わせて使用することもできる。これは、特に、超熱安定性セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、及びラッカーゼと組み合わせて使用される場合に有用である。結晶内セルロース膨潤剤の２つの主な種類は、イオン性液体、及び選択有機溶媒である。いくつかの結晶内セルロース膨潤剤は、特定の条件下でセルロースの溶解溶媒として作用しうる。したがって、かかる結晶内膨潤剤は、セルロース繊維の結晶内膨潤を引き起こすのに十分であるがセルロース溶解には十分ではない投与量（水相中）又は反応条件でのみ使用される。
【０１２３】
かかる結晶内膨潤剤の例は、イオン性液体（ＩＬ）を含む。イオン性液体は、大量の有機カチオン性部分及びアニオン性部分からなる。ＩＬのカチオンは、通常、イミダゾリウム、ピリジニウム、ピラゾリウム、ピロリジウム、トリアゾリウム、チアゾリウム、ホスホニウム、アンモニウム、クアニジニウム、及びコリニウムのイオンに基づいてよい。本開示において、イミダゾリウム、アンモニウム、クアニジニウム、及びピリジニウムのカチオンに基づくＩＬは、全て適用可能なアニオンと一緒に含まれる。本開示において含まれる特定のＩＬの例は、それらに制限されないが、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアセテート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムクロリド、１−アリル−３−メチルイミダゾリウムクロリド、１−Ｎ−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムクロリド、１−Ｎ−２，３−ジメチルイミダゾリウムブロミド、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムアセテート、１−アリル−３−メチルイミダゾリウムホルメート、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルイミダゾリウムメチルホスホネート、３−メチル−Ｎ−ブチルピリジニウムクロリド、ベンジルジメチル（テトラデシル）アンモニウムクロリド、及び１，１，３，３−テトラメチルクアニジニウムアセテートを含む。好ましいＩＬの１つは、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアセテートである。他に１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムアセテートが好ましい。他の結晶内膨潤剤、Ｎ−メチルモルホリン−Ｎ−オキシド（ＮＭＭＯ）もここで挙げられる。使用されるＩＬの量は、結晶内膨潤を引き起こす条件に基づいているが、それでもセルロースを溶解するのに十分ではない。例えば、１つの選択肢において、０．２％〜５０％のＩＬを適用することができる。処理温度は、超熱安定性酵素に依存し、通常７０℃〜１２０℃の間、７５℃〜１２０℃の間、又は８０℃〜１０５℃の間である。
【０１２４】
かかる結晶内セルロース膨潤性有機溶媒（水相中）の例は、これらの制限されないが、ホルムアミド、ＤＭＳＯ、Ｎ−アルキル化ラクタム、Ｎ−アルキル化尿素、Ｎ−アルキル化アミド、及び特にテトラメチル尿素、テトラエチル尿素、ジメチルプロピレン尿素、ジメチルエチレン尿素、Ｎ−シクロヘキシルピロリジノン、Ｎ−メチルピロリジノン、Ｎ−エチルピロリドン、Ｎ−オクチルピロリドン、ジメチルアセトアミド及びヘキサメチルリン酸アミドを含む。それらは、種々のポリオール又はグリコールエーテル、例えばセルソルブ（２−エトキシエタノール）、ブチルセルソルブ（エチレングリコールモノブチルエーテル）、ブチルカルビトール（ジエチレングリコールモノブチルエーテル）、エチルカルビトール、プロピレングリコール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も含む。
【０１２５】
紙、パルプ及び製品
本開示の方法は、任意の紙及び紙匹材料を製造するために有用な変性パルプを提供する。したがって、本開示は変性パルプを含有する製品を含む。本開示の変性パルプを含有する紙及び紙匹製品は、種々の紙等級、未被覆もしく被覆した、未漂白の、半漂白の、又は完全に漂白した紙等級、あらゆる種類の印刷及び筆記用紙、非被覆フリーシート、表面サイズ紙、高収率用紙（機械又は化学機械パルプを含む）、新聞巻取紙、ＬＷＣ、フィルムコート機械等級、表面処理機械等級、あらゆるタイプの板紙、未コート板紙、コート板紙、白色板紙、褐色板紙、ＳＵＳ、ＳＢＳ、多層板紙、ＦＢＢ、折り畳みカートン、ライナーボード、クラフト紙、サック紙、包装紙、剥離紙、シリコーン紙、再生褐色紙、再生白紙、脱インキ紙、ペーパーフィルター、マーセル紙、ポリマー含浸用原紙、コンポジット用原紙、ＡＰＰＩ紙プレート、紙コップ、含浸用紙、例えばＦｏｒｍｉｃａ、亜硫酸紙、中間紙、及び段ボール、ティシュー、タオル、ナプキン、ワイプ、不織布、パーソナルケアパッド、紙巻きタバコ紙、フラッフパルプロール、溶解パルプロール及びシート、印刷又はデジタル印刷媒体として使用される任意のセルロース含有紙匹を含む。
【０１２６】
本開示の方法は、本発明の方法により加工されたリグニン不含又はリグニン含有（木材又は非木材）パルプから、特殊材料、例えばセルロースフォーム、セルロースフィルム、微結晶セルロース、ミクロフィブリル化セルロース、ナノセルロース又はナノフィブリル化セルロース材料を製造するためにも使用できる。したがって、本開示は、変性パルプを含有する製品であって、本開示の方法により加工されたリグニン不含又はリグニン含有（木材又は非木材）パルプからのセルロースフォーム、セルロースフィルム、微結晶セルロース、ミクロフィブリル化セルロース、ナノセルロース又はナノフィブリル化セルロース材料を含む製品を含む。
【０１２７】
実施例
製品、組成物、製造方法及び使用方法は、以下の実験例を参照することによりさらに詳細に説明される。これらの実施例は、説明の目的のためのみに提供され、他に明記されない限り限定することを意図しない。したがって、本開示の製品、組成物及び方法は、以下の実施例に限定されると決して解釈されるべきではなく、むしろ本明細書において提供される教示の結果として明らかになるありとあらゆる変法を包含すると解釈されるべきである。
【０１２８】
以下の材料を実施例において使用した。
【０１２９】
セルラーゼＡは、クリソスポリウム・ラクノウェンス（Chrysosporium lucknowense）／ミセリオフトラ・サーモフィラ（Myceliophthora thermophilia）から得られた市販の粉末酵素製品であり、主にエンドグルカナーゼ活性を有している。
【０１３０】
セルラーゼＢは、配列番号６において示されるアミノ酸配列を有する超熱安定性セルラーゼである。通常８０℃でエンドグルカナーゼ活性を有する希釈酵素溶液として市販されている。酵素溶液の希釈濃度を考えて、実施例において高い投与量で使用した。
【０１３１】
ＸｅｌｏｒｅｘTMＲＳ１３００（ＢＡＳＦ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｆｌｏｒｈａｍ Ｐａｒｋ、ＮＪ）はアミン基９０％超を有する高加水分解ポリビニルホルムアミドである。
【０１３２】
Ｐｅｒｃｏｌ（登録商標）３２３２Ｌ（ＢＡＳＦ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｆｌｏｒｈａｍ Ｐａｒｋ、ＮＪ）は、アクリルアミドとアクリルオキシエチル−トリメチルアンモニウムクロリドとのコポリマーである。
【０１３３】
以下の実験方法を実施例において使用した。
【０１３４】
ＰＦＩ叩解（ｒｅｆｉｎｉｎｇ又はｂｅａｔｉｎｇ）は、ＴＡＰＰＩ標準Ｔ２４８において記載されているように、パルプ及び紙産業において使用される標準の研究室規模のパルプリファイナーである。
【０１３５】
ＴＡＰＰＩ Ｈａｎｄｓｈｅｅｔｓ（ＴＡＰＰＩ手漉きシート）を、ＴＡＰＰＩ標準Ｔ２０５及びＴ２２０に従って実施した。
【０１３６】
ＴＡＰＰＩ Ｆｒｅｅｎｅｓｓ（ＴＡＰＰＩ濾水度）を、ＴＡＰＰＩ標準Ｔ２２７に従って試験した。
【０１３７】
ＴＡＰＰＩ Ｔｅｎｓｉｌｅ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｉｎｄｅｘ（ＴＡＰＰＩ引張強さ及び指数）を、ＴＡＰＰＩ標準Ｔ４９４に従って試験した。
【０１３８】
ＴＡＰＰＩ Ｓｈｅｆｆｉｅｌｄ Ｓｍｏｏｔｈｎｅｓｓ（ＴＡＰＰＩシェフィールド平滑度）を、ＴＡＰＰＩ標準Ｔ５３８に従って試験した。
【０１３９】
ＴＡＰＰＩ Ｔｅａｒ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ（ＴＡＰＰＩ引裂強さ）をＴＡＰＰＩ Ｔ４１４に従って試験した。この研究において、Ｔ４１４を、ＤＳＦ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｈｅｅｔ Ｆｏｒｍｅｒ：動的シート成形機）シートＣＤ引張試験のためにも使用した（「ＣＤ」＝「横目」）。
【０１４０】
ＴＡＰＰＩ Ｂｕｒｓｔｉｎｇ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ（ＴＡＰＰＩ破裂強さ）を、ＴＡＰＰＩ Ｔ４０３ ｏｍ−１０に従って試験した。
【０１４１】
バレービーター叩解を、１２ｋｇの秤量プレートの総荷重下で実施し、それぞれの叩解実験について、合計４００ｏ．ｄ．グラムのパルプを、種々の叩解時間で２％濃度で叩解した（ｏ．ｄ．＝炉乾燥）。
【０１４２】
動的シート形成機（ＤＳＦ）シート製造を、手漉きシート７０ｇ／ｍ2で実施し、２％濃度の濃紙料（ｔｉｃｋｓｔｏｃｋ）を水道水で０．５％濃度の希紙料（ｔｈｉｎｓｔｏｃｋ）に希釈した。ＤＳＦ設定は、ドラム速度＝１２００ｍ／分、ポンプ速度＝５００ｒｄｓ／分、噴霧ノズル：２５１５であった。形成されたＤＳＦ手漉きシートを６０ｐｓｉでプレスし、そしてドラム乾燥機上で２４０°Ｆで５分間乾燥した。そして乾燥させたシートを、標準実験室条件：７２°Ｆ±５°Ｆ、５０％±５％Ｒ．Ｈ．で一晩調整した。そして調整した手漉きシートを試験した。
【０１４３】
Ｆｉｂｅｒ Ｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ（繊維長分布）を、ＯｐＴｅｓｔ、Ｍｏｄｅｌ ＬＤＡ０２によって、ＦＱＡ Ｆｉｂｅｒ Ｌｅｎｇｔｈ Ａｎａｌｙｚｅｒで試験した。
【０１４４】
ペーパーバルクを、ＴＡＰＰＩ標準Ｔ４１１に従って測定した。
【０１４５】
実施例１    ＰＦＩ酵素叩解
漂白されたＵＳサザンパインクラフトパルプを、セルラーゼＡで、０．２ｋｇ（酵素）／トン（パルプ）（ｋｇ／Ｔ）の投与量、及び２．０ｋｇ／Ｔの投与量で、５５℃の製紙温度、４％パルプ濃度及びｐＨ６で１時間処理した。そして、酵素処理したパルプを、標準ＴＡＰＰＩ ＰＦＩ叩解（ギャップ０．２ｍｍ）にかけ、これからＴＡＰＰＩ標準１．２グラム手漉きシートを製造し、試験した。結果を表２において示す。エネルギー（ＰＦＩ回転数）の関数として、濾水度及び引張り指数のデータを、それぞれ図１および図２にプロットする。表２において、「ＮＡ」は「未試験」を意味する。
【０１４６】
【表２】
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【０１４７】
図１は、サザンパインパルプの酵素処理が、叩解エネルギーを低減させることができることを示している。図２は、未叩解パルプの場合について、又は低レベルの叩解について、酵素処理が、紙力の発現を増強しうることを示している。しかしながら、より高い叩解レベル（又はより低い濾水度レベル）で、固有の強度は、対照の針葉樹に対して改善されていない。
【０１４８】
実際には、これらの結果を使用して、叩解エネルギー、デボトルネッキングリファイナリー（de-bottle-neck refiner）能力を低減させ、かつ／又はある濾水度標的の紙の強度を改善させることができる。再生完成紙料又は一度乾燥させたパルプについて、乾燥、仕上げ及び利用によって生じる「角化」を取り除くことに対する酵素の作用によって、有益な効果が典型的により顕著になることに留意されたい。パルプ種及び種々のリファイナーの種類／強度も、劇的な効果をもたらすであろう。
【０１４９】
実施例２    ＸｅｌｏｒｅｘTMでの共叩解での酵素処理
本実施例において、サザンパインクラフトパルプの酵素処理を、実施例１と同じ条件で２ｋｇ／ＴのセルラーゼＡを用いて実施した。酵素処理後、ＸｅｌｏｒｅｘTMＲＳ１３００を、１０ｋｇ／Ｔの投与量でパルプに添加し、パルプを共叩解した。シェフィールド平滑度及び繊維長分布（ＦＱＡ繊維長分析機で試験した）を試験した。ＰＦＩ叩解及び試験結果も表２に記載されている。平滑度を、エネルギー（ＰＦＩ回転数）の関数及び濾水度（ＣＳＦ）の関数として、それぞれ図３及び４にプロットする。繊維長分布を濾水度の関数として図５にプロットする。
【０１５０】
図３及び図４は、セルラーゼ酵素処理とそれに続くＸｅｌｏｒｅｘTMとの共叩解が、共叩解後に平滑度を予想外に改善した（シェフィールド値が減少した）ことを示している。共叩解後のこの実質的により良好な平滑度は、所与の濾水度 対 対照叩解においても明らかに示された。比較して、試験したいずれの投与量でのセルラーゼ酵素のみ（ＸｅｌｏｒｅｘTMなし）の処理は、同様の濾水度で比較した場合に、平滑度における改善を示さなかった（図４）。しかしながら、セルラーゼ酵素処理及び続くＸｅｌｏｒｅｘTMとの共叩解についての平滑度の改善を、セルラーゼ酵素叩解により加速又は促進することができた。
【０１５１】
図３及び４におけるデータは、酵素による繊維長の低減によって例示される制御された繊維内部の変性（「損傷」）が、ＸｅｌｏｒｅｘTM共叩解との相乗効果を実証したことを示唆する。相乗効果は、図５において示される繊維長低減のデータにおいても明らかであり、これは見かけの相乗作用を対応する。
【０１５２】
平滑度におけるこの叩解相乗効果は、粗い繊維、例えばサザンパイン繊維、サザンハードウッド繊維、又は他の粗い繊維（例えばダグラスファー及びヘムロック）の紙表面及び印刷特性を改善するために利用できることが期待される。紙表面の毛羽立ち、及び広葉樹の容器の紙剥けの問題を軽減するためにも使用されうる。
【０１５３】
実施例３    叩解に対する省エネルギーによるバルク改善
酵素処理を、再スラリー化した市販の漂白サザンパインクラフトパルプに対して、４８℃、４％濃度、ｐＨ６．６で、２ｋｇ／ＴのセルラーゼＡの酵素投与量で１時間実施した。酵素処理後に、パルプを２％濃度に希釈し、バレービーターにより種々の叩解時間（分）で種々の濾水度レベルに叩解した。そして、酵素により叩解したパルプを、１０ｋｇ／ＴのＸｅｌｏｒｅｘTMＲＳ１３００とブレンドし、そして７０ｇ／ｍ2の標的のＤＳＦ（動的シート形成機）シートにし、乾燥し、適応させ、そして紙特性について試験した。対照パルプは、ＤＳＦシートにする前に、酵素処理しておらず、ＸｅｌｏｒｅｘTMとブレンドしなかった。７０ｇ／ｍ2で標準化した結果を表３に記載する。
【０１５４】
【表３】
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【０１５５】
図６、図７及び図８は、叩解エネルギー節約が酵素によって達成されたが、ペーパーバルクが叩解後にも同様に著しく増加したことを示す。驚くべきことに、ペーパーバルクの増加も、所与の叩解された濾水度と比較した場合に示した。しかしながら、叩解前のペーパーバルクは、増加したペーパーバルクを示さなかったことに留意すべきである。酵素による叩解プロセスとＸｅｌｏｒｅｘTMとの相乗作用が、バルクの進化を生じたと考えられる。
【０１５６】
ポリビニルアミンと組み合わせたセルラーゼ酵素は、紙強度を実質的に改善する先行技術の主張に反して、図９は、未叩解パルプを除いて、４００〜６００ｃｓｆの一般的製紙濾水度範囲において同一の叩解濾水度で引張強さにほとんど変化がないことを示す。未叩解パルプとは、叩解されていない、すなわち０分でのパルプを示す。これは、引裂強さ（図１０を参照されたい）及び破裂強さ（表３を参照されたい）によっても示され、実際に叩解後に減少した（未叩解パルプを除く）。これらの発見は、酵素叩解中の繊維長の低減によって例示されるように、意図的かつ制御された繊維内部の損傷と一致している。
【０１５７】
実施例４    超熱安定性セルラーゼ酵素−製紙温度で叩解エネルギーに影響を及ぼさない（比較）
超熱安定性セルラーゼ、セルラーゼＢを含む市販の希釈酵素製剤をこの実施例に使用した。酵素処理を、未使用の漂白サザンパインパルプに対して、実施例１と同一条件下で、典型的な製紙（抄紙機）温度５５℃、ｐＨ６、及び濃度４％で１時間実施した。そして処理したパルプを、バレービーターにより２％濃度で叩解した。叩解／ビーターのデータを表４に示し、そして図１１にプロットする。セルラーゼＡを使用した結果とは異なり、この温度（５５℃）での超熱安定性セルラーゼＢ酵素は、非常に多い酵素投与量（２０ｋｇ／トン）のセルラーゼＢを使用したにもかかわらず、叩解エネルギーに対する影響を示さなかった。
【０１５８】
【表４】
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【０１５９】
実施例５    製紙における超熱安定性セルラーゼ酵素の使用可能性
実施例４において示すように、超熱安定性酵素セルラーゼＢは、典型的な製紙温度では効果的に機能しなかった。したがって、セルラーゼＢの機能を、この実施例においても実施例８においてもより高い温度で試験した。この実験において、酵素処理を、サザンパインパルプの別の供給源に対して７０℃、ｐＨ６で４時間行った。これらの実験条件に匹敵する条件は、実際には、例えば工業用の製紙工場のパルプ工場工程、漂白プラント工程、褐色ＨＤ塔、又は漂白ＨＤ塔での上流で得られる／達成される。対照パルプ（酵素処理なし）及び種々の酵素処理パルプを、以前のようにバレービーターによって叩解した。濾水度及び繊維長分布（ＦＱＡ繊維平均長）を評価した。データを表５において示し、そして図１２及び１３においてグラフ化する。得られた叩解／ビーター曲線は、セルラーゼＡ（５５℃、４時間）と並べて記載し、セルラーゼＢが実際にこれらの条件（７０℃、ｐＨ６）で非常によく作用することを示している。図１２は、超熱安定性セルラーゼＢが、叩解に有効であってよいことを明らかにしている。図１３は、繊維長の低減における超熱安定性セルラーゼＢの有効性を示す。
【０１６０】
表５は、以前に実証されている繊維長低減促進剤、例えばＰｅｒｃｏｌ（登録商標）３２３２Ｌ及びＸｅｌｏｒｅｘTMＲＳ１３００の効果も含めて、これらの実験のバレービーター叩解データを要約する。
【０１６１】
【表５】
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【０１６２】
製紙／製紙工場よりも高い温度を有するパルプ工場又は漂白プラント温度で作用する熱安定性酵素を使用することの特有な利点の１つは、酵素処理パルプ（洗浄あり又は洗浄なし）が、製紙工程（紙料調製又は抄紙機）に移される場合に、抄紙機白水システムの温度でほとんど又は全く酵素活性機能を示さず、したがって製紙システムに対して長期の副作用を及ぼさないことである。通常の（好中温性）セルラーゼ（例えばセルラーゼＡ）の場合とは異なり、残留する超熱安定性酵素は、パルプ中に未だ存在する場合に、製紙温度中に阻害され、そして乾燥プロセスにより不活性化／変性されるであろう。他の選択肢は、漂白ＨＤ塔（漂白プラント操作の終わり）でセルラーゼ酵素処理（通常のセルラーゼの実施形態及び熱安定性セルラーゼの実施形態の双方）を実施することであり、これは任意に延長された保持（及び反応）時間も提供し、したがって酵素投与量の低減を可能にする。
【０１６３】
実施例６    セルラーゼ酵素によるサザンパイン繊維の形態の変換（バレービーター実験）
この実施例は、４００ＣＳＦ〜６５０ＣＳＦの範囲（好ましい製紙領域）、及び好ましくは板紙について５００ＣＳＦ〜６５０ＣＳＦの範囲のパルプ濾水度を維持しながら、低強度研究室用叩解装置、例えばバレービーターによるサザンパイン繊維の長さ（長さ加重平均長）の２．３ｍｍ〜２．５ｍｍから０．６ｍｍ〜１．８ｍｍまでの低減を示す。
動向は同程度であると予想されるがディスクリファイナーは異なる値を有するため、これらは相対的な比較であることに注意されたい（ディスクリファイナー又はＣｏｎｆｌｏリファイナーを用いた方法は実施例９で論じる）。
【０１６４】
この実施例において得られた繊維長数を、表５において酵素及び叩解データと共に要約する。繊維長データを図１４においてプロットする。これらのデータは、相対的に言えば、酵素叩解のみで標的範囲の領域に到達することが可能であるが、多い投与量の酵素を要求することを示している。多い酵素投与量は、経済的だけでなく、かかる多い酵素投与量での紙力特性の過度の劣化にも影響しうるため、好ましくない。
【０１６５】
実施例７    繊維長低減促進剤との相乗効果における最適な酵素投与量でのサザンパイン繊維の形態の変換
この実施例は、繊維長低減剤（ＸｅｌｏｒｅｘTM又はＰｅｒｃｏｌ（登録商標））と組み合わせて（共叩解によって）、エネルギー節約、標的濾水度範囲への繊維長低減を伴う、最適（経済的）投与量の酵素の使用を実証する。さらに、この実施例は、叩解後に添加された繊維長低減剤（ＸｅｌｏｒｅｘTM又はＰｅｒｃｏｌ（登録商標））と組み合わせた酵素の使用を実証する。
【０１６６】
データを表６において示す。やはり、これらのデータは、リファイナーとしてバレービーターを使用した相対比較である。動向は同程度であると予想されるが、ディスクリファイナーに基づく値は異なるだろう。
【０１６７】
【表６】
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【０１６８】
図１５および図１６は、Ｐｅｒｃｏｌ ３２３２での共叩解対照（酵素処理なし）が対照の単独の叩解に対して叩解エネルギー消費をわずかに増加させたが、繊維長及び濾水度の関係に全く影響がなかったことを示す。しかしながら、驚くべきことに、０．４ｋｇ／トンのセルラーゼＡ投与量で酵素処理した繊維を、２ｋｇ／トンのＰｅｒｃｏｌ（登録商標）３２３２又は１０ｋｇ／トンのＸｅｌｅｏｒｅｘTMＲＳ１３００と共叩解した場合に、未だ叩解エネルギーの節約を維持しながら繊維長減少に対して相乗効果を示した。したがって、酵素／化学共叩解は、少ない投与量の酵素処理を標的の繊維低減域に到達させることが経済的に可能になり、同時に標的の濾水度も有する。
【０１６９】
図１７は、０．４ｋｇ／ＴのセルラーゼＡ酵素処理、続く２ｋｇ／トンのＰｅｒｃｏｌ（登録商標）３２３２の添加の後の叩解が、セルラーゼＡによってもたらされるエネルギー節約に達成しながら、繊維長の低減を目標の濾水度領域に達することを可能にしたことを示す（図１５）。この０．４ｋｇ／Ｔの酵素投与量で、０．４ｋｇ／トンの単独の酵素叩解と比較した場合に、後で添加されたＸｅｌｅｒｏｘTMも改善された繊維長差の低減及び濾水度の関係を示したが、好ましい標的の濾水度領域に達するのに十分ではなかった。より多い投与量の酵素処理は、好ましい標的の濾水度領域に到達することを可能にすると予想される。対照的に、単独の０．４ｋｇ／ＴのセルラーゼＡ叩解は、標的の濾水度領域で繊維長の減少を達成することができなかった。より多い投与量（２ｋｇ／トン）のセルラーゼＡ処理は、標的の繊維長−濾水度領域の一部に達することができたが、後で添加した２ｋｇ／トンのＰｅｒｃｏｌ（登録商標）３２３２と組み合わせた０．４ｋｇ／トンのセルラーゼＡ処理と比較してさらにより低い濾水度レベルであった。
【０１７０】
実施例８    叩解エネルギーの節約に対する８５℃での超熱安定性セルラーゼＢ酵素処理
この実施例において、市販のサザンパインマーケットクラフトパルプを再スラリー化し、そして２０ｋｇ（酵素）／トン（パルプ）の投与量で、８５℃の温度、ｐＨ６．６、４％濃度で４時間、超熱安定性セルラーゼＢで処理した。対照として、サザンパインスラリーも、酵素なしで８５℃、ｐＨ６．６、４％濃度で４時間処理した。そして、処理したパルプと対照パルプの双方を、５分の時間間隔でバレービーターによって叩解した。結果を表７においてまとめ、そして以下の図１８にプロットする。
【０１７１】
【表７】
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【０１７２】
これらのデータは、８５℃での超熱安定性セルラーゼ処理が、パルプの機械的叩解において実質的なエネルギーの節約をもたらしたことを明らかに実証している。例えば、対照について６００〜４００ＣＳＦの濾水度に達するために１５〜約３０分のバレービーター時間を要した。著しく対照的に、超熱安定性酵素で処理したパルプについて同様の範囲の濾水度に達するために約７〜約１４分しか必要としなかった。
【０１７３】
実施例９    製紙濾水度範囲の範囲内で針葉樹繊維を広葉樹繊維長に変換するためのセルラーゼ酵素叩解の戦略
この実施例において、製紙濾水度範囲でパルプ濾水度を維持しながら、針葉樹繊維を広葉樹繊維長に変換するためのセルラーゼ酵素精製の戦略を示した。北部の漂白した針葉樹クラフトパルプを水道水中で再スラリー化し、１ｋｇ（酵素）／トン（パルプ）の投与量でのセルラーゼＡで約５０℃で１．５時間処理した。酵素及びパルプシステムを、パルプの質量に対して０．０５％次亜塩素酸ナトリウム（全水スラリーに対して２０ｐｐｍの次亜塩素酸ナトリウム）で１５分間不活性化した。処理した針葉樹パルプの叩解を、パイロットスケールＳｕｎｄｓ Ｄｅｆｉｂｒａｔｏｒ Ｃｏｎｆｌｏ ＪＣ−００ Ｃｏｎｉｃａｌ Ｒｅｆｉｎｅｒ（Ｖａｒａｏｋｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、Ｆｉｎｌａｎｄ）で実施した。叩解操作を、質量流量、ｒｐｍ、及びＣＥＬ（叩解プレートパラメータ）を実質的に同一に維持しながら、叩解強度、例えば比端部荷重（ＳＥＬ）を増加させることによって実施した。エネルギー増加の正味負荷は、プレートギャップサイズを変えることによって達せられた。結果を以下の表８において要約する。
【０１７４】
【表８】
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【０１７５】
対照パルプ及び酵素処理パルプについての濾水度対比端部荷重のデータを図１９にプロットする。図１９は、酵素処理した針葉樹の叩解濾水度が、ＳＥＬによって実質的に影響を受けた一方で、対照（酵素なし）パルプは、ほとんど影響を受けなかったことを示す。
【０１７６】
対照パルプ及び酵素処理パルプについての濾水度対叩解エネルギーのデータを図２０にプロットする。図２０は、酵素処理したパルプの電気エネルギー消費が、対照パルプ叩解の電気エネルギー消費と比較して実質的に減少したことを示す。
【０１７７】
図２１は、針葉樹繊維の平均長さ（長さ−加重）対叩解濾水度のデータのプロットである。図２１は、濾水度を４００ＣＳＦ超に維持しながら、酵素処理した針葉樹繊維長（〜２．１ｍｍから２．３ｍｍの範囲で開始）が、広葉樹繊維長（通常０．８ｍｍから１．２ｍｍの範囲）に叩解することによってうまく低減されたことを示す。対照的に、対照（酵素なし）叩解針葉樹パルプの繊維長は、著しい影響を受けなかった。実際に、著しい繊維長の低減を達成する必要がある場合に、対照の針葉樹叩解は、製紙において有用である（又は実用的に実現可能である）ためには濾水度を過度に低下させる。図２１は、叩解後に添加したＰｅｒｃｏｌ（登録商標）３２３２と酵素叩解の相乗効果を示すデータもプロットしている。
【０１７８】
図２２は、繊維平均長さ（長さ−加重）対叩解エネルギーのプロットである。さらに、制御された叩解が、繊維長を著しく低減させるために多すぎる電気エネルギーを必要とすることを説明する。対照的に、酵素で処理した針葉樹繊維の長さは、非常に少量の電気エネルギー消費で広葉樹繊維の長さ範囲に変換することができる。
【０１７９】
実施例１０    変性パルプについての７５℃でのヘミセルロースの酵素による除去
この実施例において、変性パルプを生じるためのヘミセルロース含有物の除去における、熱安定性ヘミセルラーゼ酵素、例えば配列番号２２のキシラナーゼの効果が記載されている。一般に、配列番号２２のキシラナーゼによるヘミセルロース含有物の除去は、通常のパルプ、例えばヘミセルロース含有量が多い紙等級のクラフトパルプで処理する場合により顕著である。この実施例において、ヘミセルロースを、Ｐｅｎｔｏｓａｎ試験（ＴＡＰＰＩ方法Ｔ２２３ ＣＭ−０１）によって測定した。配列番号２２のキシラナーゼを使用して、０．５質量％よりも高いヘミセルロース除去を通常のクラフトパルプで達成できる。データは、機械的叩解での前処理、続く配列番号２２のキシラナーゼでのキシラナーゼ処理が、例えば普通のクラフトパルプに対してヘミセルロース（Ｐｅｎｔｏｓａｎ）１質量％超を除去することによってこの効果をさらに増大できることを示している。溶解パルプは、非常に低いヘミセルロース含有量を有し、溶解パルプ内の残りのヘミセルロースも、酵素による除去プロセスに対してより耐性があり、歴史的に強アルカリ抽出で行われてきた事実により、溶解パルプからのヘミセルロースの除去は非常に困難である。
【０１８０】
この実施例において、データは、溶解パルプに対する超熱安定性キシラナーゼ処理（例えば、配列番号２２のキシラナーゼによる）が、セルラーゼ酵素（例えば、超熱安定性セルラーゼＢ、好ましくは又は任意に結晶内セルロース膨潤剤、例えばイオン性液体）と組み合わせてさらに増大されることを示す。ヘミセルラーゼ酵素による又はヘミセルラーゼ酵素とセルラーゼ酵素との組み合わせによる溶解パルプ処理は、同様に機械的叩解による前処理でさらに増大させることができる。
【０１８１】
表９は、溶解パルプに対するヘミセルロース（又はＰｅｎｔｏｓａｎ含有物）除去のための超熱安定性酵素の使用に対する実験結果を示す。全ての酵素処理（配列番号２２のキシラナーゼの投与量０．６ｋｇ／トン、又はセルラーゼＢの投与量２０ｋｇ／トン）を７５℃で４時間実施した。使用したイオン性液体は、１０ｋｇ／トンの投与量で１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアセテートである。
【０１８２】
【表９】
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【０１８３】
本明細書における変性パルプは、任意の供給源（例えば紙パルプ、溶解パルプ、フラッフパルプ、パーソナルケアパルプ、工業用パルプ、ポリマー含浸パルプ等）のいずれも、性能が向上した及び／又は反応性が高められたパルプとして使用できる。
【０１８４】
本明細書において引用したあらゆる特許、特許出願、及び刊行物の開示は、全ての目的のためにその全体が参照をもって本明細書に組み込まれる。
【０１８５】
製品、組成物、それらの製造方法、及びそれらの使用方法が、特定の実施形態を参照して開示されている一方で、他の実施形態及び変法は、記載された製品及び方法の真の意図及び範囲から逸脱することなく当業者により発明されうることは明らかである。添付の特許請求の範囲は、全てのかかる実施形態及び同等の変法を含むと解釈されることを意図している。
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【配列表】
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【国際調査報告】
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