(57)【要約】【課題】低コストで水溶性ヘミセルロースを調製する方法を提供する。【解決手段】以下の工程（Ａ）〜（Ｃ）を含むことを特徴とする方法：（Ａ）ヘミセルロースを含有する植物由来原料から０．１〜２Ｎのアルカリ性溶媒を用いて１０〜４０℃でヘミセルロース含有抽出液を抽出する工程；（Ｂ）工程（Ａ）で抽出されたヘミセルロース含有抽出液のｐＨをｐＨ３〜８に調整する工程；及び（Ｃ）工程（Ｂ）でｐＨ調整されたヘミセルロース含有抽出液に対してヘミセルラーゼ及びセルラーゼからなる群より選択される少なくとも１種の加水分解酵素を作用させることにより水溶性ヘミセルロースを得る工程。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘミセルロースを含有する植物由来原料から水溶性ヘミセルロースを調製する方法であって、以下の工程（Ａ）〜（Ｃ）を含むことを特徴とする方法：
（Ａ）ヘミセルロースを含有する植物由来原料から０．１〜２Ｎのアルカリ性溶媒を用いて１０〜４０℃でヘミセルロース含有抽出液を抽出する工程；
（Ｂ）工程（Ａ）で抽出されたヘミセルロース含有抽出液のｐＨをｐＨ３〜８に調整する工程；及び
（Ｃ）工程（Ｂ）でｐＨ調整されたヘミセルロース含有抽出液に対してヘミセルラーゼ及びセルラーゼからなる群より選択される少なくとも１種の加水分解酵素を作用させることにより水溶性ヘミセルロースを得る工程。
【請求項２】
前記植物由来原料が、木材、茎の乾燥物、トウモロコシ穂軸、及び穀類外皮、並びにこれらから抽出されたヘミセルロースからなる群より選択される少なくとも１種である請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記茎の乾燥物が稲藁及び麦藁である請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記アルカリ性溶媒がアルカリ金属水酸化物溶媒、又はアルカリ土類金属水酸化物溶媒である請求項１〜３のいずれか記載の方法。
【請求項５】
前記加水分解酵素がヘミセルラーゼ及びセルラーゼの混合物である請求項１〜４のいずれか記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水溶性ヘミセルロースの調製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、食品、化粧品、工業用途、又はバイオマスエネルギー等の様々な分野において、水溶性ヘミセルロースがますます注目を集めている。例えば、ヘミセルロースの一種であるキシランは、食品分野及び化粧品分野においてキシリトールやキシロオリゴ糖等の原料として広く用いられている。また、キシランを加水分解して得られるキシロースは、バイオマスエタノールの原料となりうるためバイオマスエネルギーとしての活用が期待されている。
【０００３】
水溶性ヘミセルロースを調製するためには、水に対して元来不溶性であるヘミセルロースを原料として用いるため、まずこれを可溶化する必要がある。このため、従来様々な可溶化方法が試みられてきた。
【０００４】
ヘミセルロースを可溶化する方法としては例えば、蒸沸処理、酸分解処理、及びアルカリ処理の三通りの処理を利用する方法が主に用いられてきた。
【０００５】
例えば、蒸沸処理を利用する方法としては、イネ科のアラビノキシラン含有部位を、水分の存在下において１００〜１４５℃、圧力１〜４気圧で加熱処理する方法が知られている（特許文献１）。
【０００６】
また、酸分解処理を利用する方法としては、ヘミセルロースを含有する穀類外皮を、ｐＨ１．０〜３．０で酸処理した後、１２０〜１５０℃で湿式加熱処理する方法が知られている（特許文献２）。
【０００７】
さらに、アルカリ処理を利用する方法としては、綿実殻を破砕した後に、０．０２５〜０．５Ｍのアルカリ溶媒中において９０℃で加温し、続いて０．２５〜２．５Ｍのアルカリ溶媒中において６０℃で加温する方法が知られている（特許文献３）。アルカリ溶媒中において８５℃で加温した後に、キシラナーゼを６０℃で作用させる方法も知られている（特許文献４）。
【０００８】
しかしながら、従来の方法は、このヘミセルロースの可溶化工程において加温工程や加圧工程を必要とするものであり、そのためのエネルギーを必要とし、またボイラーや圧力容器等の特殊設備を必要としていた。このため、従来の方法は多大なコストを要するという問題点を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３０７９１１５号公報
【特許文献２】特開平１１−１１３６００号公報
【特許文献３】特開２００７−２１７６６１号公報
【特許文献４】特許第２７９２６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、低コストで水溶性ヘミセルロースを調製する方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記課題を解決すべく、種々の工程及び様々な条件を検討する等して多大な試行錯誤を重ねた結果、まず従来技術と比べて格段に低い温度でヘミセルロース含有原料をアルカリ性溶媒で抽出することによっても、予測に反してヘミセルロース含有抽出液が抽出されることを見出した。さらに検討を重ねるうち、このヘミセルロース含有抽出液のｐＨを中性〜酸性側へとシフトさせたとしてもヘミセルロースが予測に反して固体となって析出せず、しかも多くの加水分解酵素にとって作用可能なｐＨであるためそのまま加水分解酵素処理に供することができるという驚くべき知見を得た。本発明者らは、このような方法によることで水溶性ヘミセルロースを低コストで調製できるということを実験によって実証した。
【００１２】
この技術的思想を基礎として、本発明者らはさらに多大な時間と労力をかけることにより一層優れた水溶性ヘミセルロース調製方法を開発することに成功し、本発明を完成させた。
【００１３】
すなわち、本発明は次の通りである：
項１．ヘミセルロースを含有する植物由来原料から水溶性ヘミセルロースを調製する方法であって、以下の工程（Ａ）〜（Ｃ）を含むことを特徴とする方法：
（Ａ）ヘミセルロースを含有する植物由来原料から０．１〜２Ｎのアルカリ性溶媒を用いて１０〜４０℃でヘミセルロース含有抽出液を抽出する工程；
（Ｂ）工程（Ａ）で抽出されたヘミセルロース含有抽出液のｐＨをｐＨ３〜８に調整する工程；及び
（Ｃ）工程（Ｂ）でｐＨ調整されたヘミセルロース含有抽出液に対してヘミセルラーゼ及びセルラーゼからなる群より選択される少なくとも１種の加水分解酵素を作用させることにより水溶性ヘミセルロースを得る工程。
項２．前記植物由来原料が、木材、茎の乾燥物、トウモロコシ穂軸、及び穀類外皮、並びにこれらから抽出されたヘミセルロースからなる群より選択される少なくとも１種である項１記載の方法。
項３．前記茎の乾燥物が稲藁及び麦藁である項２記載の方法。
項４．前記アルカリ性溶媒がアルカリ金属水酸化物溶媒、又はアルカリ土類金属水酸化物溶媒である項１〜３のいずれか記載の方法。
項５．前記加水分解酵素がヘミセルラーゼ及びセルラーゼの混合物である項１〜４のいずれか記載の方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、低コストで水溶性ヘミセルロースを調製することができる。より詳細には、加温工程や加圧工程を必要としないため、そのためのエネルギーコストが不要であり、またボイラーや圧力容器等の特殊設備の調達コストも不要である。さらに、アルカリ性領域でのみ作用し得るような特殊な加水分解酵素をわざわざ用いる必要がなく、このような特殊な加水分解酵素は一般により高価であるため、加水分解酵素の調達コストがその分割安となる。このため従来技術に比べて大幅にコストを削減できる。
【００１５】
本発明を利用することで、水溶性ヘミセルロースをより安価に調製できる。したがって本発明は、食品、化粧品、工業用途、又はバイオマスエネルギー等の様々な分野において、水溶性ヘミセルロースを原料として製造される製品の製造コストを削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】キシランのアルカリ処理に水酸化ナトリウム水溶液を用いたときの、水酸化ナトリウム水溶液の濃度に対する可溶化率を示したものである。コントロールとして、相当する規定度の塩化ナトリウム溶液に対する可溶化率を示した。
【図２】キシランのアルカリ処理に水酸化ナトリウム水溶液を用いたときの、撹拌時間に対する可溶化率を水酸化ナトリウム水溶液の濃度別に示したものである。
【図３】キシランのアルカリ処理に水酸化ナトリウム水溶液を用いたときの、ｐＨに対する可溶化率を示したものである。
【図４】キシランのアルカリ処理に水酸化ナトリウム水溶液を用いたときの、ｐＨ調整後の静置時間に対する可溶化率を示したものである。コントロールとして、相当する規定度の塩化ナトリウム溶液に対する可溶化率を示した。
【図５】キシランのアルカリ処理に水酸化ナトリウム水溶液を用いたときの、原料重量に対する可溶化率を示したものである。
【図６】キシランのアルカリ処理に水酸化ナトリウム水溶液を用いたときの、原料重量に対する粘度をｐＨ調整前後で示したものである。
【図７】キシランのアルカリ処理に水酸化カリウム水溶液を用いたときの、水酸化カリウム水溶液の濃度に対する可溶化率を示したものである。コントロールとして、相当する規定度の塩化ナトリウム溶液に対する可溶化率を示した。
【図８】キシランのアルカリ処理に水酸化カリウム水溶液を用いたときの、撹拌時間に対する可溶化率を水酸化カリウム水溶液の濃度別に示したものである。
【図９】キシランのアルカリ処理に水酸化カリウム水溶液を用いたときの、ｐＨ調整後の静置時間に対する可溶化率を示したものである。
【図１０】キシランのアルカリ処理に水酸化カリウム水溶液を用いたときの、原料重量に対する可溶化率を示したものである。
【図１１】キシランのアルカリ処理に水酸化カリウム水溶液を用いたときの、原料重量に対する粘度をｐＨ調整前後で示したものである。
【図１２】キシランのアルカリ処理に水酸化リチウム水溶液を用いたときの、水酸化リチウム水溶液の濃度に対する可溶化率を示したものである。コントロールとして、相当する規定度の塩化ナトリウム溶液に対する可溶化率を示した。
【図１３】キシランのアルカリ処理に水酸化リチウム水溶液を用いたときの、撹拌時間に対する可溶化率を水酸化リチウム水溶液の濃度別に示したものである。
【図１４】キシランのアルカリ処理に水酸化リチウム水溶液を用いたときの、ｐＨ調整後の静置時間に対する可溶化率を示したものである。
【図１５】キシランのアルカリ処理に水酸化リチウム水溶液を用いたときの、原料重量に対する可溶化率を示したものである。
【図１６】キシランのアルカリ処理に水酸化リチウム水溶液を用いたときの、原料重量に対する粘度をｐＨ調整前後で示したものである。
【図１７】細断したポプラ木材のアルカリ処理に０．５Ｍ水酸化ナトリウムを用い、酵素としてセルロシンＴＰ２５（エイチビィアイ社製）を基質に対して１／３，５００量加え、反応上清をＤＮＳ法で測定したときの還元糖量を示したものである。「無処理」として、水酸化ナトリウム溶液の代わりに水を用いたものを示した。
【図１８】細断したポプラ木材のアルカリ処理に０．５Ｍ水酸化ナトリウムを用い、酵素としてセルロシンＡＣ４０（エイチビィアイ社製）を基質に対して１／７００量加え、反応上清をＤＮＳ法で測定したときの還元糖量を示したものである。「無処理」として、水酸化ナトリウム溶液の代わりに水を用いたものを示した。
【図１９】細断したポプラ木材のアルカリ処理に０．５Ｍ水酸化ナトリウムを用い、酵素としてセルロシンＴＰ２５を基質に対して１／３，５００量と、セルロシンＡＣ４０（エイチビィアイ社製）を基質に対して１／７００量加え、反応上清をＤＮＳ法で測定したときの還元糖量を示したものである。「無処理」として、水酸化ナトリウム溶液の代わりに水を用いたものを示した。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、ヘミセルロースを含有する植物由来原料から水溶性ヘミセルロースを調製する方法であって、
（Ａ）ヘミセルロースを含有する植物由来原料から０．１〜２Ｎのアルカリ性溶媒を用いて１０〜４０℃でヘミセルロース含有抽出液を抽出する工程；
（Ｂ）工程（Ａ）で抽出されたヘミセルロース含有抽出液のｐＨをｐＨ３〜８に調整する工程；及び
（Ｃ）工程（Ｂ）でｐＨ調整されたヘミセルロース含有抽出液に対してヘミセルラーゼ及びセルラーゼからなる群より選択される少なくとも１種の加水分解酵素を作用させることにより水溶性ヘミセルロースを得る工程
を含むことを特徴とする方法である。以下、本発明の実施形態について、まず原料に関して説明した上で、次に工程ごとに分けて説明する。
【００１８】
１．植物由来原料
本発明で用いる植物由来原料は、ヘミセルロースを含有する植物由来原料である。
【００１９】
本明細書において「ヘミセルロース」とは、植物細胞壁においてセルロースと結合して存在している多糖類の総称を意味する。
【００２０】
ヘミセルロースとしては、限定されないが、例えば、主要構成成分としてキシランを含む多糖の混合物等が挙げられる。本明細書において「キシラン」とは、キシロースがβ１、４結合した主鎖に様々な側鎖が結合したヘテロ糖を意味する。ヘテロ糖の側鎖としてはアラビノース又はグルクロン酸等が挙げられる。ヘミセルロースとしては、キシラン、マンナン、ガランタンが挙げられるが、なかでもキシランは木本植物や草本植物に豊富に含まれるため、特にキシランの含有量が多いものが好ましい。
【００２１】
ヘミセルロースを含有する植物由来原料としては、ヘミセルロースを含有していればよく限定されないが、例えば、木本植物の一部、草本植物及びその一部、これらの加工物、並びにこれらの抽出物等が挙げられる。これらをそれぞれ単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。木本植物としては、キシランの含有量が高い広葉植物が好ましい。
【００２２】
広葉植物としては、例えば、シラカバ、ポプラ、アカシア等が挙げられる。
【００２３】
草本植物としては、例えば、稲、麦、ススキ等が挙げられる。
【００２４】
木本植物の一部としては、例えば、木材、廃材等が挙げられる。
【００２５】
草本植物は全草を用いることができる。また、草本植物の一部としては、例えば、稲藁及び麦藁等の茎の乾燥物、トウモロコシ穂軸、並びに穀類外皮等が挙げられる。
【００２６】
加工物としては、細断又は細切することによって微粉状、粉末状又はチップ状としたもの等が挙げられる。
【００２７】
抽出物としては、ヘミセルロースを含有する抽出物であればよく限定されないが、ヘミセルロースを含有する成分を抽出できる方法は既に公知であるので、これら公知の方法に従って抽出したもの等が挙げられる。
【００２８】
これらをそれぞれ単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２９】
２．工程（Ａ）
工程（Ａ）は、ヘミセルロースを含有する植物由来原料から０．１〜２Ｎのアルカリ性溶媒を用いて１０〜４０℃でヘミセルロース含有抽出液を抽出する工程である。
【００３０】
アルカリ性溶媒の種類としては０．１〜２Ｎにおいて１０〜４０℃でヘミセルロース含有抽出液を抽出することができるものであればよく、限定されない。抽出効率の観点からは、強アルカリ性溶媒が好ましい。例えば、アルカリ金属水酸化物溶媒、又はアルカリ土類金属水酸化物溶媒が挙げられる。抽出効率の観点からは、アルカリ金属水酸化物溶媒が好ましい。具体的には、水酸化ナトリウム溶媒、水酸化カリウム溶媒、及び水酸化リチウム溶媒等が挙げられる。
【００３１】
アルカリ性溶媒は、抽出効率の観点では０．３〜１Ｎであれば好ましく、０．４〜０．６Ｎであればより好ましい。
【００３２】
ヘミセルロース含有抽出液の抽出は、ヘミセルロースを含有する植物由来原料を０．１〜２Ｎのアルカリ性溶媒中に浸漬すること等により行うことができる。浸漬後に必要に応じて抽出を促進し得るような工程をさらに加えてもよい。そのような工程としては、例えば、溶媒を撹拌する工程等が挙げられる。
【００３３】
植物由来原料の量としては、植物由来原料の種類にもよるが、例えば木材、特にポプラチップ等を用いる場合、水溶性ヘミセルロースの収率という観点では、溶媒における濃度が乾燥重量換算で１０重量％以下であれば好ましい。同じ場合において、次の工程（Ｂ）においてｐＨ調整後に粘度が上昇することを避けるという作業操作性の観点では、溶媒における濃度が乾燥重量換算で１０重量％以下であれば好ましく、乾燥重量換算で５重量％以下であればより好ましい。
【００３４】
抽出温度は１０〜４０℃であればよく、従来のアルカリ性溶媒を用いたヘミセルロースの抽出方法に比べると特に加熱する必要はないという点において本発明の方法は有利である。
【００３５】
抽出時間は、植物由来原料の種類にもよるが、例えば木材、特にポプラチップ等を用いる場合には、2時間以上であればよい。
【００３６】
上記の抽出工程は、１回のみ実施してもよいし、さらに抽出効率を高めるため、必要に応じて、抽出工程後に残渣固形分として得られる植物由来原料に対して複数回繰り返し実施してもよい。
【００３７】
上記の抽出工程後に、そのまま工程（Ｂ）に供してもよいし、あるいは必要に応じて残渣固形分を公知の方法で取り除いてから工程（Ｂ）に供してもよい。
【００３８】
３．工程（Ｂ）
工程（Ｂ）は、工程（Ａ）で抽出されたヘミセルロース含有抽出液のｐＨをｐＨ３〜８に調整する工程である。
【００３９】
本発明者らは、ヘミセルロース含有抽出液のｐＨをｐＨ３〜８の領域へとシフトさせたとしてもヘミセルロースが予測に反して固体となって析出しないという驚くべき知見を得た。
【００４０】
ｐＨ３〜８で作用する加水分解酵素は一般に入手しやすいため、ｐＨ３〜８に調整すれば次の工程（Ｃ）で加水分解酵素を選択する際に有利である。
【００４１】
具体的なｐＨは、工程（Ｃ）で使用する加水分解酵素の種類及び活性等の特性に応じて適宜設定することができる。例えば、加水分解酵素として、ヘミセルラーゼ及びセルラーゼの混合物を用いる場合、ｐＨ３〜７が好ましく、ｐＨ４〜６がより好ましく、ｐＨ４〜５がさらに好ましい。
【００４２】
ｐＨの調整は、酸性溶媒を用いて任意の方法で行うことができる。用いる酸性溶媒としては、０．１〜２Ｎのものが好ましい。例えば、２Ｎの塩酸で調整することができる。
【００４３】
必要に応じて、ｐＨ調整後にヘミセルロース含有抽出液を一定時間静置してもよい。
【００４４】
４．工程（Ｃ）
工程（Ｃ）は、工程（Ｂ）でｐＨ調整されたヘミセルロース含有抽出液に対してヘミセルラーゼ及びセルラーゼからなる群より選択される少なくとも１種の加水分解酵素を作用させることにより水溶性ヘミセルロースを得る工程である。
【００４５】
ｐＨ調整されたヘミセルロース含有抽出液に対して加水分解酵素を添加し、当該加水分解酵素が作用し得る温度でこれを作用させることにより水溶性ヘミセルロースを得ることができる。
【００４６】
加水分解酵素の反応条件（温度、酵素添加量、及び時間等）は、使用する加水分解酵素の種類及び活性等の特性に応じて適宜設定される。
【００４７】
反応温度としては、３０〜６０℃であれば好ましく、４０〜５５℃であればより好ましい。
【００４８】
上記温度の範囲内において、経時的に温度を適宜変化させてもよい。ヘミセルラーゼ及びセルラーゼからなる群より選択される少なくとも２種の加水分解酵素を用いる場合は、各酵素の至適温度を考慮した上で反応温度を適宜設定することができる。
【００４９】
加水分解酵素の反応溶液中における酵素の添加量としては、例えば、乾燥重量１ｇの植物由来原料に対して１〜１００ＨＣＵ単位の酵素または１〜１００ＣＳＵ単位の酵素が単独もしくは組み合わせて添加されるように設定することができる。
【００５０】
なお、酵素活性の単位であるＨＣＵ単位（ヘミセルラーゼ分解活性）は、アラビノキシランを基質とし、酵素がｐＨ４．５、4０℃で１０分間作用した時、反応初期に１μｍｏｌのグルコース量に相当する還元力の増加をもたらす酵素量を１単位と定義する。ＣＳＵ単位（セルラーゼ分解活性）は、ＣＭＣを基質とし、酵素がｐＨ４．２、４０℃で１０分間作用した時、反応初期に１μｍｏｌのグルコース量に相当する還元力の増加をもたらす酵素量を１単位と定義する。
【００５１】
反応時間は、加水分解の進行の程度に応じて適宜決定すればよい。反応時間としては、１２〜２４０時間であれば好ましく、１２〜９６時間であればより好ましく、２４〜４８時間であればさらに好ましい。
【００５２】
最終的に必要に応じてさらに加水分解酵素の反応を停止させるための工程を設けてもよい。反応を停止する工程としては、例えば、アルカリ処理もしくは加熱処理する工程等が挙げられる。
【００５３】
ヘミセルラーゼとしては、弱酸性から中性で作用するキシラナーゼが好ましい。
【００５４】
セルラーゼとしては、弱酸性から中性で作用するセルラーゼが好ましい。
【００５５】
水溶性ヘミセルロースの収率の観点からは、ヘミセルラーゼ及びセルラーゼの混合物が好ましい。
【００５６】
ヘミセルラーゼ及びセルラーゼの混合物としては、例えば、トリコデルマ属、アスペルギルス属、バチルス属、オウレオバシジム属、ストレプトマイセス属、及びフミコーラ属等の微生物の産生するもの等を用いることができる。また、市販されているものを用いることもできる。市販されているものとしては、例えば、セルロシンＴＰ２５（エイチビィアイ株式会社）、セルロシンＡＣ４０（エイチビィアイ株式会社）、セルロシンＨＣ１００（エイチビィアイ株式会社）等が挙げられる。
【００５７】
加水分解酵素を作用させることにより水溶性ヘミセルロースを得る工程は、１回のみ実施してもよいし、同じ加水分解酵素を用いて、または別の加水分解酵素もしくは別の組み合わせの加水分解酵素群を用いて複数回繰り返し実施してもよい。
【００５８】
５．水溶性ヘミセルロースの利用について
本発明により得られた水溶性ヘミセルロースは、必要に応じて、公知の方法により精製される。精製方法としては例えば、遠心分離、ろ過、イオン交換等が挙げられる。この水溶性ヘミセルロースは各種公知の用途で利用することができる。特に、食品素材やバイオマスエネルギーにおけるキシロオリゴ糖やキシロースの供給源として好ましく利用される。
【実施例】
【００５９】
以下、本発明を試験例及び実施例に基づき具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。
【００６０】
試験例１．工程（Ａ）及び工程（Ｂ）の条件設定（１）
ヘミセルロースを含有する植物由来原料としてキシランを用いた。乾燥重量５ｇのキシラン（シラカバ由来；Ｆｌｕｃａ製）を各種濃度の水酸化ナトリウム水溶液１００ｍｌに加え、１５℃で２時間スターラーバーを用いて回転数７５０ｒｐｍで撹拌した。撹拌終了後に２Ｍ塩酸溶液でｐＨ４．５に調整してから、全量を２，０００×ｇで１０分間遠心分離した。以上により得られた沈殿の乾燥重量を測定し、これに基づいて抽出率（％）を次の通り算出した。
【００６１】
抽出率（％）＝｛（植物由来原料の乾燥重量（ｇ）−沈殿の乾燥重量（ｇ））／植物由来原料の乾燥重量（ｇ）｝×１００（％）
さらに、上の水酸化ナトリウム水溶液に換えて、各種濃度の塩化ナトリウム水溶液を用いた場合の抽出率についても同様に算出した。
【００６２】
以上の結果をまとめて図１に示した。
【００６３】
この結果から、０．１Ｎ以上の水酸化ナトリウムを含む水溶液を用いると高い抽出率が実現でき、０．５Ｎ以上の水酸化ナトリウムを含む水溶液を用いるとより高い抽出率が実現できることが分かった。
【００６４】
一方で、塩化ナトリウム水溶液を用いても十分な抽出率が得られないことも分かった。
【００６５】
試験例２．工程（Ａ）及び工程（Ｂ）の条件設定（２）
乾燥重量５ｇのキシラン（シラカバ由来；Ｆｌｕｃａ製）を各種濃度の水酸化ナトリウム水溶液１００ｍｌに加え、１５℃でスターラーバーを用いて回転数７５０rpmで撹拌を開始した。撹拌を開始してから各一定時間後に２Ｍ塩酸溶液でｐＨ４．５に調整してから、全量を２，０００×ｇで１０分間遠心分離した。以上により得られた沈殿の乾燥重量を測定し、これに基づいて抽出率（％）を試験例１．と同様に算出した。
【００６６】
以上の結果をまとめて図２に示した。
【００６７】
この結果から、撹拌開始後１２０分の時点で高い抽出率が実現できることが分かった。
【００６８】
試験例３．工程（Ａ）及び工程（Ｂ）の条件設定（３）
乾燥重量５ｇのキシラン（シラカバ由来；Ｆｌｕｃａ製）を０．５Ｍの水酸化ナトリウム水溶液１００ｍｌに加え、１５℃で２時間スターラーバーを用いて回転数７５０rpmで撹拌した。撹拌終了後に２Ｍ塩酸溶液で各ｐＨに調整してから、全量を２，０００×ｇで１０分間遠心分離した。以上により得られた沈殿の乾燥重量を測定し、これに基づいて抽出率（％）を次の通り算出した。抽出率（％）を試験例１．と同様に算出した。
【００６９】
以上の結果をまとめて図３に示した。
【００７０】
この結果から、撹拌終了後にｐＨ３未満に調整しても高い抽出率はみられないが、ｐＨ３に調製することで急激に抽出率が向上し、ｐＨ３を超えるように調整するとその高い抽出率が維持されることが分かった。
【００７１】
試験例４．工程（Ａ）及び工程（Ｂ）の条件設定（４）
乾燥重量５ｇのキシラン（シラカバ由来；Ｆｌｕｃａ製）を０．５Ｍの水酸化ナトリウム水溶液１００ｍｌに加え、１５℃で２時間スターラーバーを用いて回転数７５０rpmで撹拌した。撹拌終了後に２Ｍ塩酸溶液でｐＨ４．５に調整してから静置を開始し、静置を開始してから各一定時間後に全量を２，０００×ｇで１０分間遠心分離した。以上により得られた沈殿の乾燥重量を測定し、これに基づいて抽出率（％）を試験例１．と同様に算出した。
【００７２】
以上の結果をまとめて図４に示した。
【００７３】
この結果から、静置開始後において抽出率のさらなる向上はみられず、少なくとも抽出率の点ではｐＨ調整後に静置する必要は特にないことが分かった。
【００７４】
試験例５．工程（Ａ）及び工程（Ｂ）の条件設定（５）
各種乾燥重量のキシラン（シラカバ由来；Ｆｌｕｃａ製）を０．５Ｍの水酸化ナトリウム水溶液１００ｍｌに加え、１５℃で２時間スターラーバーを用いて回転数７５０ｒｐｍで撹拌した。撹拌終了後に２Ｍ塩酸溶液でｐＨ４．５に調整してから、全量を２，０００×ｇで１０分間遠心分離した。以上により得られた沈殿の乾燥重量を測定し、これに基づいて抽出率（％）を試験例１．と同様に算出した。また、ｐＨ調整前後における抽出液の粘度（ｃＰ）を、粘度計（B型粘度計  BL形、東機産業株式会社製）を用いて測定した。
【００７５】
粘度が上昇すると、キシランの分散性が悪く可溶化が困難になるという問題が生じるため、この点では好ましくない。特に粘度が３，０００ｃＰ以上になると好ましくない。
【００７６】
以上の結果をそれぞれ図５及び６に示した。
【００７７】
図５に示す結果から、キシランの重量濃度が約１０重量％以下のときにより高い抽出率が実現できることが分かった。
【００７８】
図６に示す結果から、キシランの重量濃度が約５重量％以下のときｐＨ調整後における粘度の上昇がより抑制されるということが分かった。
【００７９】
試験例６．工程（Ａ）及び工程（Ｂ）の条件設定（６）
試験例１〜５の試験を、水酸化ナトリウム水溶液を水酸化カリウムに換えて行った。
【００８０】
以上の結果をそれぞれ図７〜１１に示した。
【００８１】
この結果から、水酸化ナトリウム水溶液に換えて水酸化カリウムを用いたとしても、水酸化ナトリウム水溶液を用いた場合と同様の抽出率が実現できることが分かった。
【００８２】
試験例７．工程（Ａ）及び工程（Ｂ）の条件設定（７）
試験例１〜５の試験を、水酸化ナトリウム水溶液を水酸化リチウムに換えて行った。
【００８３】
以上の結果をそれぞれ図１２〜１６に示した。
【００８４】
この結果から、水酸化ナトリウム水溶液に換えて水酸化リチウムを用いたとしても、水酸化ナトリウム水溶液を用いた場合と同様の抽出率が実現できることが分かった。
【００８５】
以上の試験例の結果より、工程（Ａ）に関しては、０．１Ｎ以上のアルカリ性溶媒を用いると高い抽出率が実現でき、０．５Ｎ以上のアルカリ性溶媒を用いるとより高い抽出率が実現できることが分かった。なお、アルカリ性溶媒による抽出にはさほど時間を要さず、１２０分程度で充分であることも分かった。
【００８６】
工程（Ｂ）に関しては、アルカリ性溶媒抽出液をｐＨ３未満に調整しても高い抽出率はみられないが、ｐＨ３に調製することで急激に抽出率が向上し、ｐＨ３を超えるように調整するとその高い抽出率が維持されることも分かった。次の工程（Ｃ）で使用する加水分解酵素を選定するに際しては、ｐＨ３以上の非常に幅広いｐＨ範囲で作用し得るものであればよいため、一般に広く用いられているものを含め幅広く選定することができ有利である。なお、ｐＨ調整後にさらにそのまま静置してもさらなる抽出率の向上はみられないことも分かった。
【００８７】
最後に植物由来原料に関しては、その重量濃度が約１０重量％以下のときにより高い抽出率が実現できることが分かった。また、植物由来原料の重量濃度が約５重量％以下のときには工程（Ｂ）のｐＨ調整後における粘度の上昇がより抑制されよりよい作業性が確保されるということが分かった。
【００８８】
実施例１．
ヘミセルロースを含有する植物由来原料としてあらかじめミルで細断したポプラチップ（株式会社  スドー製）５ｇを０．５Ｍの水酸化ナトリウム水溶液１００ｍｌに加え、15℃で２時間スターラーバーを用いて回転数１，０００ｒｐｍで撹拌した。撹拌終了後に２Ｍ塩酸溶液でｐＨ４．５に調整した。ｐＨ調整後の水溶液に加水分解酵素としてセルロシンＴＰ２５（エイチビィアイ株式会社）を基質である植物由来原料に対して１／３，５００量（重量比）、すなわちＨＣＵ換算では植物由来原料１ｇ（乾燥重量）に対して７単位相当を添加し、４０℃で反応させた。
なお、セルロシンＴＰ２５はキシラナーゼ及びセルラーゼの混合物である。反応を開始してから経時的に反応上清をとりＤＮＳ法（ジニトロサリチル酸法）により還元糖を測定することで水溶性ヘミセルロース量を測定した。
【００８９】
また、水酸化ナトリウム水溶液によるアルカリ処理を行わずに上と同様に加水分解酵素処理のみを行った場合における上清中の還元糖量についても同様に測定した。
【００９０】
以上の結果を図１７に示した。
【００９１】
この結果から、加水分解酵素反応の開始後２０時間の時点で水溶性ヘミセルロースを多く抽出できることが分かった。また、アルカリ処理を行わずに加水分解酵素処理のみを行った場合には、水溶性ヘミセルロースをほとんど抽出できないことも分かった。
【００９２】
実施例２．
加水分解酵素としてセルロシンＴＰ２５に換えてセルロシンＡＣ４０（エイチビィアイ株式会社）を基質である植物由来原料に対して１／７００量（重量比）、すなわちＣＳＵ換算では植物由来原料１ｇ（乾燥重量）に対して６単位相当を用いる他は実施例１と同様にして水溶性ヘミセルロースの抽出を行い、抽出された水溶性ヘミセルロース量を定量した。なお、セルロシンＡＣ４０はセルラーゼ及びヘミセルラーゼの混合物である。
【００９３】
この結果を図１８に示した。
【００９４】
この結果から、加水分解酵素反応の開始後２０時間の時点で水溶性ヘミセルロースを多く抽出できることが分かった。
【００９５】
実施例３．
加水分解酵素としてセルロシンＴＰ２５に加えてさらにセルロシンＡＣ４０を基質である植物由来原料に対して１／７００量（重量比）、すなわちＣＳＵ換算では植物由来原料１ｇ（乾燥重量）に対して６単位相当を加える他は実施例１と同様にして水溶性ヘミセルロースの抽出を行い、抽出された水溶性ヘミセルロース量を定量した。
【００９６】
この結果を図１９に示した。
【００９７】
この結果から、加水分解酵素反応の開始後２０時間の時点で水溶性ヘミセルロースを多く抽出できることが分かった。
【００９８】
また、セルロシンＴＰ２５に加えてさらにセルロシンＡＣ４０を用いると、セルロシンＴＰ２５又はセルロシンＡＣ４０をそれぞれ単独で用いた場合に比べても水溶性ヘミセルロースをより多く抽出できることが分かった。
【００９９】
以上の通り、ヘミセルロースを含有する植物由来原料から水溶性ヘミセルロースを調製する方法であって、
（Ａ）ヘミセルロースを含有する植物由来原料から０．１〜２Ｎのアルカリ性溶媒を用いて１０〜４０℃でヘミセルロース含有抽出液を抽出する工程；
（Ｂ）工程（Ａ）で抽出されたヘミセルロース含有抽出液のｐＨをｐＨ３〜８に調整する工程；及び
（Ｃ）工程（Ｂ）でｐＨ調整されたヘミセルロース含有抽出液に対してヘミセルラーゼ及びセルラーゼからなる群より選択される少なくとも１種の加水分解酵素を作用させることにより水溶性ヘミセルロースを得る工程
を含む方法が、従来方法に比べて低エネルギーで水溶性ヘミセルロースを調製でき、かつ、幅広い加水分解酵素を使用することができるため有利であることが実証された。
【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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