(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
木材チップ及び廃建材から選ばれる少なくとも１種の木質バイオマスを粉砕処理して木質バイオマス粉末を得る粉末化工程（１）；並びに
高分子型活性剤（１）、高分子型活性剤（２）、高分子型活性剤（３）及び一般式（１）で表されるスルホコハク酸型活性剤（Ｓ）からなる群より選ばれる少なくとも１種のアニオン性活性剤と、加水分解酵素との存在下で、木質バイオマス粉末を加水分解して糖を得る糖化処理工程（２）を含むことを特徴とする木質バイオマスの酵素糖化方法。
ただし、高分子型活性剤（１）は、Ｒ１ＯＣＯＣＨ＝ＣＨＣＯＯＲ２で表されるモノマー｛Ｒ１及びＲ２はそれぞれ、水素原子（Ｈ）、アンモニウム（ＮＨ４）、ナトリウム原子（Ｎａ）又は式：Ｒ３Ｏ−（Ａ１Ｏ）ｎ１−Ｏ−（Ｒ３は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基、Ａ１Ｏは炭素数２〜４のオキシアルキレン基、ｎ１は１又は２を表す。）を表し、Ｒ１及びＲ２の少なくとも片方は式：Ｒ３Ｏ−（Ａ１Ｏ）ｎ１−Ｏ−である。｝と、マレイン酸（塩）｛塩の場合、アンモニウム塩及び／又はナトリウム塩｝と、スチレンとを必須構成単量体としてなり、
高分子型活性剤（２）は、炭素数１〜４のアルカノールのエチレンオキシド及び／又はプロピレンオキシド２〜９０モル付加体の（メタ）アクリル酸エステルと、（メタ）アクリル酸（塩）｛塩の場合、アンモニウム塩又はナトリウム塩｝とを必須構成単量体としてなり、
高分子型活性剤（３）は、炭素数１〜４のアルカノールのエチレンオキシド及び／又はプロピレンオキシド９〜３３モル付加体の（メタ）プロペニレンエーテルと、無水マレイン酸とを必須構成単量体としてなる。
【化１】
0005688501.tif 000006
Ｒ４及びＲ５はそれぞれ炭素数６〜８のアルキル基、Ｍ１はアルカリ金属原子又はアンモニウム（ＮＨ４）、Ｃは炭素原子、Ｈは水素原子、Ｏは酸素原子、Ｓは硫黄原子を表す。
【請求項２】
請求項１に記載された木質バイオマスの酵素糖化方法の糖化処理工程（２）の後、又はこの糖化処理工程（２）と同時に、糖を発酵させて発酵エタノールを得ることを特徴とする発酵エタノールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は木質バイオマスの酵素糖化方法及び発酵エタノールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、バイオマスに含まれるセルロースを加水分解酵素によって効率よく糖化する方法として、木材チップの粉砕処理又は酵素糖化処理において、小麦フスマ等と界面活性剤を添加した後、加水分解酵素により反応を行う糖化方法（特許文献１）や、リグニンと親和性の高い物質（スキムミルク）をあらかじめ添加した後、加水分解酵素による反応を開始する糖化方法が知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−９７５８５号公報
【特許文献２】特開２００９−７２１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、木質バイオマスに含まれるセルロースは分子鎖間が強固に水素結合してセルロース結晶を形成しており、従来の糖化方法は、加水分解酵素と前記の結晶性セルロースとの反応効率が十分ではなく、十分な糖化率が得られないという問題がある。
すなわち、本発明の目的は、加水分解酵素と木質バイオマスに含まれるセルロースとの反応において優れた糖化率で糖化できる糖化方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の木質バイオマスの酵素糖化方法の特徴は、木材チップ及び廃建材から選ばれる少なくとも１種の木質バイオマスを粉砕処理して木質バイオマス粉末を得る粉末化工程（１）；並びに
高分子型活性剤（１）、高分子型活性剤（２）、高分子型活性剤（３）及び一般式（１）で表されるスルホコハク酸型活性剤（Ｓ）からなる群より選ばれる少なくとも１種のアニオン性活性剤と、加水分解酵素との存在下で、木質バイオマス粉末を加水分解して糖を得る糖化処理工程（２）を含むことを要旨とする。
【０００６】
ただし、高分子型活性剤（１）は、Ｒ１ＯＣＯＣＨ＝ＣＨＣＯＯＲ２で表されるモノマー｛Ｒ１及びＲ２はそれぞれ、水素原子（Ｈ）、アンモニウム（ＮＨ４）、ナトリウム原子（Ｎａ）又は式：Ｒ３Ｏ−（Ａ１Ｏ）ｎ１−Ｏ−（Ｒ３は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基、Ａ１Ｏは炭素数２〜４のオキシアルキレン基、ｎ１は１又は２を表す。）を表し、Ｒ１及びＲ２の少なくとも片方は式：Ｒ３Ｏ−（Ａ１Ｏ）ｎ１−Ｏ−である。｝と、マレイン酸（塩）｛塩の場合、アンモニウム塩及び／又はナトリウム塩｝と、スチレンとを必須構成単量体としてなり、
高分子型活性剤（２）は、炭素数１〜４のアルカノールのエチレンオキシド及び／又はプロピレンオキシド２〜９０モル付加体の（メタ）アクリル酸エステルと、（メタ）アクリル酸（塩）｛塩の場合、アンモニウム塩又はナトリウム塩｝とを必須構成単量体としてなり、
高分子型活性剤（３）は、炭素数１〜４のアルカノールのエチレンオキシド及び／又はプロピレンオキシド９〜３３モル付加体の（メタ）プロペニレンエーテルと、無水マレイン酸とを必須構成単量体としてなる。
【０００７】
【化１】
0005688501.tif 000002
【０００８】
Ｒ４及びＲ５はそれぞれ炭素数６〜８のアルキル基、Ｍ１はアルカリ金属原子又はアンモニウム（ＮＨ４）、Ｃは炭素原子、Ｈは水素原子、Ｏは酸素原子、Ｓは硫黄原子を表す。
【０００９】
本発明の発酵エタノールの製造方法の特徴は、上記の木質バイオマスの酵素糖化方法の糖化処理工程（２）の後、又はこの糖化処理工程（２）と同時に、糖を発酵させて発酵エタノールを得ることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の木質バイオマスの酵素糖化方法は、加水分解酵素とセルロースとの反応効率に著しくに優れ、優れた糖化率で糖化できる。よって、本発明の酵素糖化方法は、木質バイオマスを原料とした発酵エタノール（バイオエタノール）の製造に極めて有用である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜粉末化工程（１）＞
木質バイオマスとしては、木材及び廃建材から選ばれる少なくとも１種であれば制限なく使用できる。
木材としては、針葉樹（マツ、モミ、ツガ、トウヒ、カラマツ及びラジアタパイン等）及び広葉樹（ユーカリ、ポプラ、ブナ、カエデ及びカバ等）の他に、ケナフ、ミツマタ、コウゾ、ガンピ、桑、マニラ麻、アシ、タケ及びバガス等が含まれる。これらの木材は、間伐材、製材屑、流木及び剪定材であってもよく、木材の枝、根及び葉が含まれてもよい。廃建材としては、廃棄木質建材、廃棄木質パレット及び廃棄木質梱包材等が含まれる。木質バイオマスとしては、これらのいずれかを単独で用いてもよいし、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。  
【００１２】
木質バイオマスの粉砕処理は、物理的処理｛公知の裁断機（はさみ、スリッター、バンド式裁断機、ディスク式カッター及び押し切り型カッター等）又は公知の粉砕機（ハンマーミル、ローラミル、衝撃式粉砕機、グラインダ、リファイナー、ボールミル、ジェットミル、冷凍粉砕機及び木材チョッパー等）等を用いる方法、凍結粉砕法等｝及び化学的処理｛粉砕法及び蒸煮法等｝等が適用できる。
なお、木質バイオマス粉末は、粉砕処理の後、そのまま用いても、篩い分け等の公知の方法で分級してから用いてもよい。
【００１３】
粉砕処理により得られた木質バイオマス粉末の形状に制限はないが、糖化効率の観点から不定形であることが好ましい。
【００１４】
木質バイオマス粉末は、そのまま糖化処理工程（２）に供してもよいし、前処理｛蒸煮処理、爆砕処理、水熱処理、酸処理（硫酸処理、希硫酸処理等）又はアルカリ処理等の前処理のほか、アルカリ水溶液中において過酸化物と混合する前処理等｝を行ってから糖化処理工程（２）に供してもよい｛本発明において、前処理していないものも、前処理したものも、木質バイオマス粉末と呼ぶ。｝。
【００１５】
木質バイオマス粉末の大きさは、加水分解性及びエタノール発酵効率等の観点から、外接円相当径が０．５〜１ｍｍであることが好ましく、さらに好ましくは０．０５〜０．５ｍｍである。  なお、外接円相当径は、ＪＩＳ  Ｚ−８８２７−１：２００８  粒子径解析−画像解析法−第１部：静的画像解析法によって得られた粒子の投影像に外接する円の直径である。
【００１６】
木質バイオマス粉末の乾燥減量（重量％）は、加水分解性の観点から、５〜４０が好ましく、特に好ましくは１０〜３０である。乾燥減量が、この範囲よりも大きい場合、公知の乾燥方法｛順風式乾燥機等で加熱乾燥する方法、屋外で風乾する方法等｝で乾燥減量を好ましい範囲にしてから用いることができる。
なお、木質バイオマス粉末の乾燥減量は、ＪＩＳ  Ｋ００６７−１９９２  化学製品の減量及び残分試験方法  ４．１乾燥減量試験、４．１．４（２）「第３法  減圧下で加熱乾燥する方法」に準拠し、乾燥温度５０±３℃、圧力  １〜１０ｋＰａにて測定される。
【００１７】
＜糖化処理工程（２）＞
糖化処理工程（２）で用いられるアニオン性活性のうち、高分子型活性剤（１）について説明する。
【００１８】
高分子型活性剤（１）は、Ｒ１ＯＣＯＣＨ＝ＣＨＣＯＯＲ２で表されるモノマー｛Ｒ１及びＲ２はそれぞれ、水素原子（Ｈ）、アンモニウム（ＮＨ４）、ナトリウム原子（Ｎａ）又は式：Ｒ３Ｏ−（Ａ１Ｏ）ｎ１−Ｏ−（Ｒ３は水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基、Ａ１Ｏは炭素数２〜４のオキシアルキレン基、ｎ１は１又は２を表す。）を表し、Ｒ１及びＲ２の少なくとも片方は式：Ｒ３Ｏ−（Ａ１Ｏ）ｎ１−Ｏ−である。｝と、マレイン酸（塩）｛塩の場合、アンモニウム塩及び／又はナトリウム塩｝と、スチレンとを必須構成単量体とする。
【００１９】
なお、マレイン酸（塩）は、マレイン酸及び／又はマレイン酸塩を意味する。
【００２０】
Ｒ１ＯＣＯＣＨ＝ＣＨＣＯＯＲ２で表されるモノマーとしては、（無水）マレイン酸とＲ３Ｏ−（Ａ１Ｏ）ｎ１−Ｏ−Ｈで表されるアルコールとを公知の方法でエステル化して得られるマレイン酸（モノ／ジ）エステル及び／又はマレイン酸モノエステルの塩｛塩の場合、アンモニウム塩及び／又はナトリウム塩｝が含まれる。これらのうち、マレイン酸モノエステルの塩が好ましく、さらに好ましくはマレイン酸モノエステルのアンモニウム塩又はナトリウム塩、特に好ましくはマレイン酸モノエステルのアンモニウム塩である。なお、マレイン酸（モノ／ジ）エステルは、マレイン酸モノエステル及び／又はマレイン酸ジエステルを意味する。
【００２１】
水素原子又は炭素数１〜４のアルキル基（Ｒ３）のうち、炭素数１〜４のアルキル基としては、炭素数１〜４の直鎖アルキル基及び炭素数３又は４の分岐鎖アルキル基が含まれる。炭素数１〜４の直鎖アルキル基としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル及びｎ−ブチルが挙げられる。炭素数３又は４の分岐鎖アルキル基としては、ｉｓｏ−プロピル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル及びｓｅｃ−ブチルが挙げられる。これらのうち、炭素数１〜４の直鎖アルキル基が好ましく、さらに好ましくはｎ−ブチルである。
【００２２】
炭素数２〜４のオキシアルキレン基（Ａ１Ｏ）としては、オキシエチレン、オキシプロピレン及びオキシブチレンが含まれる。これらのうち、オキシエチレン及びオキシプロピレンが好ましい。
【００２３】
ｎ１が２である場合、２個のオキシアルキレン基は１種類のオキシアルキレン基から構成されてもよく、２種のオキシアルキレン基から構成されてもよい。２種のオキシアルキレン基から構成されている場合、結合の順序に制限はない。
【００２４】
Ｒ３Ｏ−（Ａ１Ｏ）ｎ１−Ｏ−Ｈで表されるアルコールとしては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル及びジエチレングリコールモノブチルエーテル等が挙げられる。
【００２５】
Ｒ１ＯＣＯＣＨ＝ＣＨＣＯＯＲ２で表されるモノマー単位の含有量（モル％）は、Ｒ１ＯＣＯＣＨ＝ＣＨＣＯＯＲ２で表されるモノマー単位、マレイン酸（塩）単位及びスチレン単位の合計モル数に基づいて、１０〜３０が好ましい。
【００２６】
マレイン酸（塩）単位の含有量（モル％）は、Ｒ１ＯＣＯＣＨ＝ＣＨＣＯＯＲ２で表されるモノマー単位、マレイン酸（塩）単位及びスチレン単位の合計モル数に基づいて、１５〜３５が好ましい。
【００２７】
スチレン単位の含有量（モル％）は、Ｒ１ＯＣＯＣＨ＝ＣＨＣＯＯＲ２で表されるモノマー単位、マレイン酸（塩）単位及びスチレン単位の合計モル数に基づいて、４０〜６０が好ましい。
【００２８】
高分子型活性剤（１）がアンモニウム塩及び／又はナトリウム塩を含む場合、高分子型活性剤（１）に含まれるＲ１ＯＣＯＣＨ＝ＣＨＣＯＯＲ２で表されるモノマー単位に含まれるアンモニウム塩単位及び／又はナトリウム塩単位と、マレイン酸塩単位との含有量（モル％）は、Ｒ１ＯＣＯＣＨ＝ＣＨＣＯＯＲ２で表されるモノマー単位とマレイン酸（塩）単位の合計モル数に基づいて、９０〜１００が好ましい。
【００２９】
高分子型活性剤（１）は、Ｒ１ＯＣＯＣＨ＝ＣＨＣＯＯＲ２で表されるモノマー、マレイン酸（塩）及びスチレンの他に、他のエチレン性不飽和単量体を構成単量体として含むことができる。
【００３０】
他のエチレン性不飽和単量体としては、Ｒ１ＯＣＯＣＨ＝ＣＨＣＯＯＲ２で表されるモノマー、マレイン酸（塩）及びスチレンと共重合できれば特に制限はなく、芳香族ビニル単量体、オレフィン、エチレン性不飽和ニトリル及びエチレン性不飽和アミド等が使用できる。
【００３１】
芳香族ビニル単量体としては、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、α−クロロスチレン、ｏ−、ｍ−又はｐ−クロロスチレン、ｐ−エチルスチレン及びジビニルベンゼン等が含まれる。
【００３２】
オレフィンとしては、炭素数２〜２０のα−オレフィン（エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン、ヘキシレン、オクチレン、ウンデシレン、テトラデシレン及びノナデシレン等）、ジイソブチレン、ブタジエン、ピペリレン、クロロプレン、ピネン、リモネン、イソデン、シクロペンタジエン、ビシクロペンタジエン及びエチリデンノルボルネン等が含まれる。
【００３３】
エチレン性不飽和ニトリルとしては、（メタ）アクリロニトリル、シアノプロペン及びシアノペンテン等が含まれる。
【００３４】
エチレン性不飽和アミドとしては、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−２−ヒドロキシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−（２−アミノエチル）（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドン及びＮ−（２−ジメチルアミノエチル）（メタ）アクリルアミド等が含まれる。
【００３５】
なお、スチレン−無水マレイン酸共重合体は、「ＳＭＡシリーズ」（Ｓａｒｔｏｍｅｒ社製）等として市場から容易に入手することができ、これらを用いることもできる。
【００３６】
高分子型活性剤（ＰＡ１）の重量平均分子量（Ｍｗ）は、加水分解性の観点から、３，０００〜１００，０００が好ましく、さらに好ましくは５，０００〜１５，０００である。
【００３７】
重量平均分子量（Ｍｗ）は、分子量既知のポリエチレグリコールを標準物質として、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）法で測定される（カラム温度４０℃、溶離液：０．１−ＭＰＢのリン酸水素二ナトリウム水溶液：０．１−ＭＰＢリン酸二水素ナトリウム水溶液＝１：１（モル比）、流速０．８ｍｌ／分、試料濃度：０．４重量％溶離液溶液。）。
【００３８】
高分子型活性剤（１）は、公知の方法で製造でき、たとえば、（無水）マレイン酸とスチレンと必要により他のエチレン性不飽和単量体を構成単量体を用いて、以下の（方法１１）又は（方法１２）に記載の方法等で得ることができる（以下、他のエチレン性不飽和単量体についての記載を省略するが、必要によりスチレン等と共重合できる。）。
【００３９】
（方法１１）無水マレイン酸とスチレンとから公知の方法で得たスチレン−無水マレイン酸共重合体を、Ｒ３Ｏ−（Ａ１Ｏ）ｎ１−Ｏ−Ｈで表されるアルコールの存在下で８０〜９０℃に加熱し、部分エステル化して、スチレン−マレイン酸−マレイン酸モノエステル共重合体を製造し、必要により引き続き水酸化ナトリウム又はアンモニアで中和して、スチレン−マレイン酸（塩）−マレイン酸モノエステル（塩）共重合体を製造する方法。
【００４０】
（方法１２）（無水）マレイン酸をＲ３Ｏ−（Ａ１Ｏ）ｎ１−Ｏ−Ｈで表されるアルコールで部分エステル化してマレイン酸モノエステルを得た後、マレイン酸モノエステルと（無水）マレイン酸とスチレンと共重合して、スチレンーマレイン酸ーマレイン酸モノエステル共重合体を製造し、必要により引き続き水酸化ナトリウム又はアンモニアで中和して、スチレンーマレイン酸（塩）ーマレイン酸モノエステル（塩）共重合体を製造する方法。
【００４１】
（方法１３）無水マレイン酸とスチレンとから公知の方法で得たスチレン−無水マレイン酸共重合体を、酸触媒（硫酸、ｐ−トルエンスルホン酸等）及びＲ３Ｏ−（Ａ１Ｏ）ｎ１−Ｏ−Ｈで表されるアルコールの存在下で１００〜１２０℃にて加熱し、脱水エステル化して、スチレン−マレイン酸−マレイン酸ジエステル共重合体を製造し、必要により引き続き水酸化ナトリウム又はアンモニアで中和して、スチレン−マレイン酸（塩）−マレイン酸ジエステル共重合体を製造する方法。
【００４２】
共重合には、重合触媒を使用することができる。重合触媒としては、通常の重合触媒等が用いられ、アゾ化合物、過硫酸塩、無機過酸化物、レドックス触媒及び有機過酸化物等が含まれる。アゾ化合物としては、２，２’−アゾビスイソブチルにトリル、４，４’−アゾビス−４−シアノバレリン酸、２，２’−アゾビス（４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル、２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、１，１’−アゾビス（シクロヘキサン−１−アルボニトリル）、２，２’−アゾビス（２，４，４−トリメス（シクロヘキサン−１−アルボニトリル）、２，２’−アゾビス（２，４，４−トリメチルペンタン）、ジメチル２，２−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、２，２’−アゾビス［２−（ヒドロキシメチル）プロピオニトリル］及び１，１’−アゾビス（１−アセトキシ−１−フェニルエタン）等が挙げられる。過硫酸塩としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム及び過硫酸ナトリウム等が挙げられる。無機過酸化物としては、過硼酸塩及び過酸化水素等が挙げられる。レドックス触媒としては、アスコルビン酸−過酸化水素等が挙げられる。有機過酸化物としては、過酸化ベンゾイル等が挙げられる。これらの重合触媒は、単独又は混合して用いられてもよい。これらのうち、過硫酸塩及びアゾ化合物が好ましく、さらに好ましくは過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム及びアゾ化合物、特に好ましくは２，２’−アゾビスイソブチロニトリルである。
【００４３】
重合触媒を使用する場合、重合触媒の使用量（重量％）は、構成単量体の重量に基づいて、１〜１００が好ましく、さらに好ましくは２〜８０、特に好ましくは３〜６０である。
【００４４】
共重合の際、ラジカル重合用連載移動剤を使用してもよい。連鎖移動剤としては、例えばチオカルボン酸（ｎ−ラウリルメルカプタン、２−メルカプトエタノール及びチオリンゴ酸等）、２級アルコール（イソプロパノール等）、アミン（ジブチルアミン等）、次亜燐酸塩（次亜燐酸ナトリウム等）が挙げられる。
【００４５】
共重合の際、溶媒を使用してもよい。溶剤としては、水（水道水、イオン交換水及び工業用水等）、炭素数１〜４のアルコール（メタノール、エタノール及びイソプロピルアルコール等）、芳香族溶剤（トルエン及びキシレン等）及び炭素数１〜６のケトン（メチルイソブチルケトン及びアセトン等）等が使用できる。これらのうち、水、水及びアルコール溶剤の混合溶媒、及び炭素数１〜６のケトンが好ましく、さらに好ましくは炭素数２〜６のケトンである。
【００４６】
溶媒を使用する場合、この使用量（重量％）は、構成単量体の全重量に基づいて、５０〜９００が好ましく、さらに好ましくは６０〜８００、特に好ましくは１００〜６００である。
【００４７】
共重合反応温度は４０〜１３０℃程度が好ましく、共重合反応時間は１〜１５時間程度が好ましい。
【００４８】
なお、構成単量体の全量又は一部を滴下しながら重合してもよい。また、重合触媒の全量又は一部を滴下しながら重合してもよい。また、溶媒の全量又は一部を構成単量体又は重合触媒と共に滴下しながら重合してもよい。一方、溶媒を重合槽に仕込んでおき溶媒を除去しながら重合してもよい。これらのうち、生産性の観点等から、構成単量体と重合触媒との全量を滴下する方法及び溶媒の一部を構成単量体又は重合触媒と共に滴下する方法が好ましく、さらに好ましくは構成単量体と重合触媒との全量を溶剤の一部と共に滴下する方法である。
【００４９】
つぎに糖化処理工程（２）で用いられるアニオン性活性のうち、高分子型活性剤（２）について説明する。
【００５０】
高分子型活性剤（２）は、炭素数１〜４のアルカノールのエチレンオキシド及び／又はプロピレンオキシド２〜９０モル付加体の（メタ）アクリル酸エステル（以下、（メタ）アクリル酸エステルという。）と、（メタ）アクリル酸（塩）｛塩の場合、アンモニウム塩又はナトリウム塩｝とを必須構成単量体とする。なお、（メタ）アクリル・・・は、メタクリル・・・及び／又はアクリル・・・を意味し、アクリル酸（塩）は、アクリル酸及び／又はアクリル酸塩を意味する。
【００５１】
炭素数１〜４のアルカノールとしては、炭素数１〜４の直鎖状アルカノール及び炭素数３又は４の分岐状アルカノールが含まれる。炭素数１〜４の直鎖状アルカノールとしては、メタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコール及びｎ−ブチルアルコールが挙げられる。炭素数３又は４の分岐状アルカノールとしては、ｉｓｏ−プロピルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、ｉｓｏ−ブチルアルコール及びｓｅｃ−ブチルアルコールが挙げられる。これらのうち、炭素数１〜４の直鎖アルコールが好ましく、さらに好ましくはメチルアルコールである。
【００５２】
（メタ）アクリル酸エステルが、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドとの付加体とのエステルである場合、エチレンオキシドとプロピレンオキシドの結合様式はブロック、ランダム及びこれらの混合のいずれでもよい。
【００５３】
（メタ）アクリル酸エステル単位の含有量（モル％）は、（メタ）アクリル酸エステル単位及び（メタ）アクリル酸（塩）単位の合計モル数に基づいて、１０〜９０が好ましい。
【００５４】
（メタ）アクリル酸（塩）単位の含有量（モル％）は、（メタ）アクリル酸エステル単位及び（メタ）アクリル酸（塩）単位の合計モル数に基づいて、１０〜９０が好ましい。
【００５５】
高分子型活性剤（２）に（メタ）アクリル酸塩単位を含む場合、（メタ）アクリル酸塩単位の含有量（モル％）は、（メタ）アクリル酸（塩）単位の合計モル数に基づいて、０．１〜９０が好ましい。また、（メタ）アクリル酸塩としては、アンモニウム塩が好ましい。
【００５６】
高分子型活性剤（２）は、（メタ）アクリル酸エステル及び（メタ）アクリル酸（塩）以外に、他のエチレン性不飽和単量体を構成単量体として含むことができる。他のエチレン性不飽和単量体としては、上記の他のエチレン性不飽和単量体と同じ単量体が使用できる。
【００５７】
高分子型活性剤（２）の重量平均分子量（Ｍｗ）の好ましい範囲は、加水分解性の観点から、３，０００〜１００，０００が好ましく、さらに好ましくは１０，０００〜３０，０００である。
【００５８】
高分子型活性剤（２）は、公知の方法で製造でき、たとえば、（メタ）アクリル酸（塩）及び必要により他のエチレン性不飽和単量体を用いて、以下の（方法２１）〜（方法２５）に記載の方法等で得ることができる（以下、他のエチレン性不飽和単量体についての記載を省略するが、必要により（メタ）アクリル酸（塩）等と共重合できる。）。
【００５９】
（方法２１）公知の重合方法で得たポリ（メタ）アクリル酸を炭素数１〜４のアルカノールのエチレンオキシド及び／又はプロピレンオキシド２〜９０モル付加体で部分エステル化して、（メタ）アクリル酸エステルー（メタ）アクリル酸共重合体を得る方法。
【００６０】
（方法２２）公知の重合方法で得たポリ（メタ）アクリル酸を炭素数１〜４のアルカノールのエチレンオキシド及び／又はプロピレンオキシド２〜９０モル付加体で部分エステル化した後、水酸化ナトリウム又はアンモニアで中和して、（メタ）アクリル酸エステルー（メタ）アクリル酸（塩）共重合体を得る方法。
【００６１】
（方法２３）公知の方法｛（メタ）アクリル酸を酸触媒存在化で炭素数１〜４のアルカノールのエチレンオキシド及び／又はプロピレンオキシド２〜９０モル付加体と加熱する方法等。｝で得た（メタ）アクリル酸エステルと(メタ）アクリル酸を公知の方法で共重合して、（メタ）アクリル酸エステルー（メタ）アクリル酸共重合体を得る方法。
【００６２】
（方法２４）公知の方法で得た（メタ）アクリル酸エステルと(メタ）アクリル酸を公知の方法で共重合した後、水酸化ナトリウム又はアンモニアで中和して、（メタ）アクリル酸エステルー（メタ）アクリル酸（塩）共重合体を得る方法。
【００６３】
（方法２５）公知の方法で得た（メタ）アクリル酸エステルと(メタ）アクリル酸（塩）を公知の方法で共重合して、（メタ）アクリル酸エステルー（メタ）アクリル酸（塩）共重合体を得る方法。
【００６４】
なお、（メタ）アクリル酸エステルは、公知の方法で得る他に、市場からも容易に入手でき、商品名として、たとえば、「ブレンマー ＰＭＥシリーズ、ＰＳＥシリーズ、ＰＰシリーズ、ＡＥシリーズ等」（日油株式会社製、「ブレンマー」は日油株式会社の登録商標である。）、「ライトアクリレートＢＯ−Ａ、ＥＣ−Ａ、ＭＴＧ−Ａ、ＥＨＤＧ−Ａ、１３０Ａ、ＤＭＰ−Ａ」（共栄社化学株式会社製）、「ライトエステルＢＯ、ＢＣ、ＭＴＧ、１３０ＭＡ、０４１ＭＡ」（共栄社化学株式会社製）、「ＮＫエステル  Ｍ−２０Ｇ、Ｍ−４０Ｇ、Ｍ−９０Ｇ、Ｍ−２３０Ｇ、ＡＭＰ−１０Ｇ、ＡＭＰ−２０Ｇ、ＡＭＰ−６０Ｇ、ＡＭ−９０Ｇ、ＬＡ等」（新中村化学工業株式会社製）等が挙げられる。
【００６５】
（方法２１）〜（方法２４）における共重合については、高分子型活性剤（１）における（方法１１）及び（方法１２）における共重合と同じ条件及び方法で行うことができる。
【００６６】
つぎに糖化処理工程（２）で用いられるアニオン性活性のうち、高分子型活性剤（３）について説明する。
【００６７】
高分子型活性剤（３）は、炭素数１〜４のアルカノールのエチレンオキシド及び／又はプロピレンオキシド９〜３３モル付加体の（メタ）プロペニレンエーテル｛以下（メタ）プロペニルエーテルという。｝と、無水マレイン酸とを必須構成単量体とする。なお、（メタ）プロペニル・・・は、プロペニル・・・及び／又は２−メチル２−プロペニル・・・を意味する。
【００６８】
炭素数１〜４のアルカノールとしては、上記の炭素数１〜４のアルカノールと同じアルカノールが使用でき、好ましいものも同じである。エチレンオキシド及びプロピレンオキシドの付加体である場合、エチレンオキシドとプロピレンオキシドの結合様式はブロック、ランダム及びこれらの混合のいずれでもよい。
【００６９】
（メタ）プロペニルエーテル単位の含有量（モル％）は、（メタ）プロペニルエーテル単位及び無水マレイン酸単位の合計モル数に基づいて、４０〜６０が好ましい。
【００７０】
無水マレイン酸単位の含有量（モル％）は、（メタ）プロペニルエーテル単位及び無水マレイン酸単位の合計モル数に基づいて、４０〜６０が好ましい。
【００７１】
高分子型活性剤（３）は、（メタ）プロペニルエーテル及び無水マレイン酸以外に、他のエチレン性不飽和単量体を構成単量体として含むことができる。他のエチレン性不飽和単量体としては、上記の他のエチレン性不飽和単量体と同じ単量体が使用できる。
【００７２】
高分子型活性剤（３）の重量平均分子量（Ｍｗ）の好ましい範囲は、高分子型活性剤（２）と同じである。
【００７３】
高分子型活性剤（３）は、公知の方法で製造でき、たとえば、公知の方法｛たとえば、（メタ）プロペニルハライドと炭素数１〜４のアルカノールのエチレンオキシド及び／又はプロピレンオキシド９〜３３モル付加体とのウイリアムソン合成法等｝で得た（メタ）プロペニルエーテルと無水マレイン酸と必要により他のエチレン性不飽和単量体とを公知の方法で共重合することで得ることができる（以下、他のエチレン性不飽和単量体についての記載を省略するが、必要により無水マレイン酸等と共重合できる。）。
【００７４】
なお、（メタ）プロペニルエーテルは、公知の方法で得るほかに、市場からも容易に入手でき、商品名として、たとえば、「ユニオックス  ＰＫＡシリーズ」（日油(株)社製、「ユニオックス」は日油株式会社の登録商標である。）、「アリルグリコール、アリルグリコールＨ（日本乳化剤(株)製）等が挙げられる。
【００７５】
共重合には、上記の（方法１１）等と同じ重合触媒、ラジカル連鎖移動剤及び溶媒を用いることができ、好ましい重合触媒、ラジカル連鎖移動剤、及び溶媒も同様である。重合反応温度及び重合方法も同じ温度と方法を用いることができ、好ましい温度及び方法も同様である。
【００７６】
つぎに糖化処理工程（２）で用いられるアニオン性活性のうち、スルホコハク酸型活性剤（Ｓ）について説明する。
【００７７】
スルホコハク酸型活性剤（Ｓ）は、一般式（１）で表される。
【化１】
0005688501.tif 000003
【００７８】
Ｒ４及びＲ５はそれぞれ炭素数６〜８のアルキル基、Ｍ１はアルカリ金属原子又はアンモニウム（ＮＨ４）、Ｃは炭素原子、Ｈは水素原子、Ｏは酸素原子、Ｓは硫黄原子を表す。
【００７９】
炭素数６〜８のアルキル基（Ｒ４、Ｒ５）としては、炭素数６〜８の直鎖状アルキル基、環状アルキル基及び分岐鎖状アルキル基が含まれる。直鎖状アルキル基としては、ヘキシル及びオクチル等が挙げられる。環状アルキル基としては、シクロヘキシル等が、分岐鎖状アルキル基としては、イソヘキシル及び２−エチルヘキシル等が挙げられる。
【００８０】
スルホコハク酸型活性剤（Ｓ）としては、スルホコハク酸ジシクロヘキシルナトリウム塩、スルホコハク酸ジ−２−エチルヘキシルナトリウム塩、スルホコハク酸ジ−２−エチルヘキシルアンモニウム塩及びスルホコハク酸ジオクチルエステルナトリウム塩等が挙げられる。これらのうち、糖化率の観点から、スルホコハク酸ジ−２−エチルヘキシルナトリウム塩及びスルホコハク酸ジ−２−エチルヘキシルアンモニウム塩が好ましい。
【００８１】
スルホコハク酸型活性剤（Ｓ）は、公知の方法（特開平０８−３３７５６７号公報）等で得ることができる。また、スルホコハク酸型活性剤（Ｓ）は、市場からも容易に入手でき、商品名として、例えば「ビューライトＥＳＳ、ＬＳＳ、ＳＳＳ、Ａ−５０００」（三洋化成工業株式会社製、「ビューライト」は三洋化成工業株式会社の登録商標である。）、「リカサーフシリーズ」（新日本理化株式会社製、「リカサーフ」は新日本理化株式会社の登録商標である。）、「ペレックスシリーズ」（花王株式会社製、「ペレックス」は花王株式会社の登録商標である。）、「コハクールシリーズ」（東邦化学工業株式会社製、「コハクール」は東邦化学工業株式会社の登録商標である。）、「ラピゾールＡシリーズ」（日油株式会社製、「ラピゾール」は日油株式会社の登録商標である。）及び「エアロール」（東邦化学工業株式会社製、「エアロール」は東邦化学工業株式会社の登録商標である。）等が挙げられる。
【００８２】
糖化処理工程（２）において、アニオン性活性剤の割合（重量％）は、木質バイオマス粉末の乾燥重量に対して、０．０５〜１０が好ましく、特に好ましくは０．１〜５である。この範囲であると糖化率が良好となり好ましい。
なお、木質バイオマス粉末の乾燥重量は、ＪＩＳ  Ｋ００６７−１９９２  化学製品の減量及び残分試験方法  ４．１乾燥減量試験、４．１．４（２）「第３法  減圧下で加熱乾燥する方法」に準拠し、乾燥温度５０±３℃、圧力  １〜１０ｋＰａにて乾燥を行った後の重量である。
【００８３】
加水分解酵素としては、セルロースを加水分解できる酵素であれば制限無く使用することができる。
セルロースとしては、β−１，４−グルコシド結合を含む多糖類が挙げられ、セルロース及びヘミセルロース（キシラン等）等が含まれる。
【００８４】
酵素としては、セルロース分解酵素及びキシラン分解酵素（たとえば、「セルラーゼ」、株式会社講談社、村尾沢夫著、１９８７年刊、第１６〜１８頁等）等が含まれる。これらのうち、セルロース分解酵素が好ましく、さらに好ましくはセルラーゼ（ＥＣ番号  ３．２．１．４）、エキソ−１，４−β−Ｄ−グルコシターゼ（ＥＣ番号 ３．２．１．７４）及びエキソセロビオヒドラーゼ（ＥＣ番号  ２．２．１．９１）からなる群より選ばれる少なくとも２種からなる複合酵素である。セルロース分解酵素としては、動物（カタツムリ、シロアリ等）、植物、微生物（たとえば、「セルラーゼ」（発行所  株式会社講談社、著作  村尾沢夫、１９８７年刊、第２４頁物等）に由来する酵素のほか、市販のセルラーゼ製剤が使用できる。市販のセルラーゼ製剤としては、「セルラーゼ”オノズカ”３Ｓ、セルラーゼＹ−ＮＣ等」（ヤクルト薬品株式会社製）、「スクラーゼＣ等」（三菱化学フーズ株式会社製）、「セルラーゼＡ「アマノ」３、セルラーゼＴ「アマノ」４等」（天野エンザイム株式会社製）、「メイセラーゼ」（明治製薬株式会社製）、「セルロシンＡＣ４０、セルロシンＡＬ、セルロシンＴ３等」（エイチビィアイ株式会社製）、「エンチロンＣＭ、ＭＣＨ、バイオヒット、バイオスター等」（洛東化成工業株式会社製）及び「フェニザイム、ビスコザイム等」（ノボザイムズジャパン株式会社製）、「スペザイムＣＰ、ＧＣ２２０、マルチフェクトＣＸ，プリマファースト、アクセルレース、夫プチマッシュ、オプチマーゼＣＸ，ピュラタックスＨＡ等」（ジェネンコア協和株式会社製）等が挙げられる。
【００８５】
酵素の使用量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、木質バイオマス粉末の乾燥重量１ｇに対して、おおよそ０．１〜３０ＦＰＵが好ましく、３〜１５ＦＰＵが特に好ましい。
なお、木質バイオマス粉末の乾燥重量は、上記の方法と同様にして測定される。ＦＰＵは、標準的な酵素単位であり、濾紙から１分間に１μｍｏｌのグルコースに相当する還元糖を生成する酵素を意味する（Ｐｕｒｅ＆Ａｐｐｌ．Ｃｈｅｍ．，ｖｏｌ．５９，Ｎｏ２，ｐｐ．２５７−２６８，１９８７．）。
【００８６】
糖化処理工程における加水分解温度としては、特に制限はないが、１０〜６０℃が好ましく、さらに好ましくは２０〜５５℃である。加水分解のｐＨとしては、特に制限はなく、３〜７が好ましく、さらに好ましくは４〜６である。
【００８７】
糖化処理工程において、アニオン性活性剤、加水分解酵素及び木質バイオマス粉末の他に、公知の緩衝溶液含んでもよい。緩衝溶液としては、酢酸緩衝溶液、リン酸緩衝溶液、炭酸緩衝溶液及びクエン酸緩衝溶液等が挙げられる。
【００８８】
糖化処理工程は、反応溶媒中で行うことが好ましい。反応溶媒としては、水及び有機溶剤を用いることができる。水としては、水道水、工業用水、蒸留水、イオン交換水、蒸留水、地下水、海水、温泉水等が利用できる。これらのうち１種類を使用してもよいし、２種以上を混合して使用しても構わない。これらのうち、加水分解性等の観点から、蒸留水及びイオン交換水などの精製水が好ましい。
【００８９】
有機溶剤としては、炭化水素溶剤（ベンゼン、トルエン及びヘキサン等）、エーテル溶剤（エチルエーテル及びイソプロピルエーテル等）、塩素溶剤（塩化炭素及び塩化メチレン等）、エステル溶剤（酢酸メチル及び酢酸エチル等）、アルコール（メタノール、エタノール及びイソブタノール等）、ケトン溶剤（アセトン及びメチルエチルケトン等）、ジオキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）及びピリジン等が挙げられる。有機溶剤のうち、アルコール、ケトン溶剤、ジオキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）及びピリジンである。
【００９０】
糖化処理工程は、木質バイオマス粉末、加水分解酵素及びアニオン性活性剤を混合することで行うことができる。木質バイオマス粉末は固体及び分散液として用いることができる。酵素は酵素溶液、酵素分散液で用いてもよく、アニオン性活性剤は溶液、固体又は分散液で用いてもよい。
【００９１】
糖化処理工程において、木質バイオマス粉末、酵素、アニオン性活性剤の添加の順序に制限はなく、たとえば、次の方法等で行うことができる。
【００９２】
（反応方法１）木質バイオマス粉末とアニオン性活性剤とを均一に混合した後、酵素を添加し、引き続き所定の条件で加水分解反応を行う方法。
【００９３】
（反応方法２）アニオン性活性剤と酵素とを反応溶媒中で均一に混合した後、木質バイオマス粉末を添加し、引き続き所定の条件で加水分解反応を行う方法。
【００９４】
（反応方法３）木質バイオマス粉末、酵素及びアニオン性活性剤を反応溶媒に一度に添加した後に均一混合し、引き続き所定の条件で加水分解反応を行う方法。
【００９５】
これらのうち、（反応方法１）又は（反応方法３）が好ましく、特に（反応方法１）が好ましい。
【００９６】
（反応方法１）において、木質バイオマス粉末とアニオン性活性剤を混合する場合、下記の前処理工程で木質バイオマス粉末とアニオン性活性剤とを均一混合すると、糖化率がさらに良好となり好ましい。これは、アニオン性活性剤の木質バイオマス粉末への浸透が進み、酵素が木質バイオマス粉末の内部を加水分解しやすくなるためと考えられる。
【００９７】
本発明の酵素糖化方法において、粉末化工程の後に木質バイオマス粉末の前処理工程を行うことができる。前処理工程としては、たとえば蒸煮処理、爆砕処理、水熱処理、酸処理（硫酸処理、希硫酸処理等）又はアルカリ処理等の方法のほか、アルカリ水溶液中において過酸化物と混合する方法等を用いることができる。
【００９８】
本発明の酵素糖化方法において、糖化処理工程は木質バイオマス粉末以外に、公知のリグノセルロース系バイオマスを用いることができ、たとえば草本バイオマス（稲、麦、トウモロコシ等の農作物残渣（茎葉）等）を用いることができる。
【００９９】
（エタノールの製造）
本発明の発酵エタノールの製造方法は、アニオン性活性剤の存在下での糖化処理工程で得られた糖液を公知の方法（たとえば、「バイオエネルギーの技術と応用  普及版」（発行所  株式会社シーエムシー出版、２００９年４月２２日発行、第１７１〜１７３頁等」    ）でエタノール発酵する。
【０１００】
糖液としては、一次糖液及び二次糖液が含まれ、エタノール発酵は、一次糖液及び二次糖液のそれぞれに対して別々に行ってもよく、両者を混合して行ってもよい。
【０１０１】
一次糖液は、ヘミセルロース由来の糖であり、キシロース、アラビノースなどの五炭糖と、グルコース、ガラクトース、マンノースなどの六炭糖を含む。
このうち五糖類は、例えばエタノールを生成しない大腸菌に、エタノールを生成する微生物由来の遺伝子を導入した遺伝子組換え大腸菌、又はエタノール発酵性のザイモモナス属（Ｚｙｍｏｍｏｎａｓ）細菌に五炭糖の代謝遺伝子を導入した遺伝子組換え細菌などを用いて行う方法（例えば、特表平５−５０２３６６号公報及び特表平６−５０４４３６号公報）、並びに五炭糖をエタノール発酵させてエタノール及び二酸化炭素を回収する方法（特開２００６−１１１５９３号公報）等の公知の方法によって発酵エタノールを製造できる。
六炭糖は、酵母によって発酵する方法、遺伝子組換えによりエタノール生成に必要な遺伝子を有する細菌を用いて行う方法等の公知の方法によって発酵エタノールを製造できる。
【０１０２】
二次糖液は、セルラーゼ由来のグルコース、ガラクトース、マンノースなどの六炭糖を含み、前記の六糖類と同様に発酵エタノールを製造できる。
【０１０３】
エタノール発酵は、木質バイオマスの糖化処理方法の糖化処理工程の後、続けて行ってもよく、糖化処理工程と同時に行ってもよい。また、エタノール発酵の発酵温度、ｐＨ等の条件は、原料となる糖の種類、使用する酵母、又は発酵菌の種類などに応じて、適宜設定することができる。
【０１０４】
発酵液は、生成したエタノールを分離する分離工程に供される。エタノールを分離する方法は、蒸留法、及び浸透気化膜法等の公知の方法を用いることができる。分離して得られたエタノールはそのまま用いてもよく、蒸留等の公知の方法で精製して用いてもよい。
【実施例】
【０１０５】
以下、実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれに限定されない。なお、特記しない限り、部は重量部を、％は重量％を意味する。
【０１０６】
製造例１〜１０で製造した高分子型活性剤（Ａ１１〜Ａ１４、Ａ２１〜Ａ２４、Ａ３１、Ａ３２）の重量平均分子量は以下の装置を使用して測定を行った。
（重量平均分子量）
機      種：Ｗａｔｅｒｓ ＬＣＭ１
検  出  器：Ｗａｔｅｒｓ ４１０示差屈折検出器
解析ソフト：Ｗａｔｅｒｓ Ｍｉｌｌｅｎｉｕｍ Ｖｅｒ．２．１８
溶  離  液：０．１−ＭＰＢのリン酸水素二ナトリウム水溶液：０．１−ＭＰＢリン酸二水素ナトリウム水溶液＝１：１（モル比）
溶離液流速：０．８ｍｌ／ｍｉｎ
カラム温度：４０℃
試料濃度  ：０．４％溶離液溶液
カ  ラ  ム：東ソー株式会社製 ＴＳＫｇｅｌ ＧｕａｒｄＣｏｌｕｍｎＳＷＸＬ＋Ｇ４０００ＳＷＸＬ＋Ｇ３０００ＳＷＸＬ＋Ｇ２０００ＳＷＸＬ
標準物質  ：ポリエチレングリコール、重量平均分子量（Ｍｗ）２７２５００、２１９３００、８５０００、４６０００、２４０００、１２６００、４２５０、７１００、１４７０
【０１０７】
製造例１〜１２において、乾燥重量の測定は、ＪＩＳ  Ｋ００６７−１９９２  化学製品の減量及び残分試験方法  ４．１乾燥減量試験、４．１．４（１）「第１法  大気圧下で加熱乾燥する方法」に準拠して乾燥温度１３０±３℃にて行った。
【０１０８】
＜製造例１＞
滴下ライン、撹拌装置及び温度計付きの耐圧反応容器にイオン交換水５００部、イソプロピルアルコール２００部及び２−メルカプトエタノール３部を投入し、密閉下で撹拌しながら８０〜１００℃に加熱した。続いて、８０〜１００℃を保ったまま撹拌しながら、アクリル酸５０部及びアクリル酸メトキシポリオキシエチレン（オキシエチレン：２モル）エステル［ブレンマーＡＥ−９０、日油（株）製］１０００部の混合モノマーと、４０％過硫酸ナトリウム水溶液１００部とをそれぞれ別々の滴下ラインから一定速度で２時間かけて滴下した。滴下終了後、密閉下で９５〜１００℃で３時間維持した。続いて、９５〜１００℃を維持しながら、徐々に圧力を抜きながらイソプロピルアルコールを留去した。イソプロピルアルコールの留去が無くなった後、９５〜１００℃を維持したままイオン交換水１５０部を滴下した。続いて９５〜１００℃を維持したまま減圧にしてイソプロピルアルコールを留去した。イソプロピルアルコールの留去が無くなった後に３０℃まで冷却した。留去したイソプロピルアルコールの合計重量は２００部であった。続いて、撹拌下で４８％水酸化ナトリウム水溶液［試薬特級、関東化学（株）製］０．１部を４０℃以上にならないように徐々に滴下した。続いて、イオン交換水を加えて乾燥重量が４０％となるように濃度を調整して高分子型活性剤（Ａ２１）［アクリル酸（１０．８モル％−アクリル酸ナトリウム塩（０．０２モル％）−アクリル酸メトキシポリオキシエチレン（オキシエチレン；２モル）エステル（８９．２モル％）共重合体］を得た。この共重合体の重量平均分子量は、４，０００であった。
【０１０９】
＜製造例２＞
「イソプロピルアルコール２００部、２−メルカプトエタノール３部、アクリル酸５０部及びアクリル酸メトキシポリオキシエチレン（オキシエチレン：２モル）エステル１０００部及び４８％水酸化ナトリウム水溶液０．６部」を、「イソプロピルアルコール０部、２−メルカプトエタノール１部、メタクリル酸５０部、メタクリル酸メトキシポリオキシエチレン（オキシエチレン：９０モル）エステル［ブレンマーＰＭＥ−４０００、日油（株）製］５８３部及び２８％アンモニア水溶液［試薬特級、ナカライテスク（株）製］０．５部」に変更したこと以外、製造例１と同様にして、高分子型活性剤（Ａ２２）［メタクリル酸（８１．９モル％）−メタクリル酸アンモニウム（１モル％）−メタクリル酸メトキシポリオキシエチレン（オキシエチレン：９０モル）エステル（１７．２％）共重合体］を得た。この共重合体の重量平均分子量は、２０，０００であった。
【０１１０】
＜製造例３＞
「イソプロピルアルコール２００部、２−メルカプトエタノール３部、アクリル酸５０部及びアクリル酸メトキシポリオキシエチレン（オキシエチレン：２モル）エステル１０００部及び４８％水酸化ナトリウム水溶液０．６部」を、「イソプロピルアルコール０部、２−メルカプトエタノール０．１部、アクリル酸５０部、アクリル酸メトキシポリオキシエチレン（オキシエチレン：２モル）エステル５２部及び４８％水酸化ナトリウム水溶液４９部」に変更したこと以外、製造例１と同様にして、高分子型活性剤（Ａ２３）［アクリル酸（１０．７モル％）−アクリル酸ナトリウム塩（５９．２モル％）−アクリル酸メトキシポリオキシエチレン（オキシエチレン：２モル）エステル（３０．１モル％）］を得た。この共重合体の重量平均分子量は１００，０００であった。
【０１１１】
＜製造例４＞
「イソプロピルアルコール２００部、２−メルカプトエタノール３部、アクリル酸５０部及びアクリル酸メトキシポリオキシエチレン（オキシエチレン：２モル）エステル１０００部及び４８％水酸化ナトリウム水溶液０．６部」を、「イソプロピルアルコール０部、２−メルカプトエタノール１．５部、メタクリル酸５０部、メタクリル酸メトキシポリオキシエチレン（オキシエチレン：２３モル）エステル［ブレンマーＰＭＥ−１０００、日油（株）製］３８０部及び２８％アンモニア水溶液８．７部」に変更したこと以外、製造例１と同様にして、高分子型活性剤（Ａ２４）［メタクリル酸（１５．３モル％）−メタクリル酸ナトリウム塩（５モル％）−メタクリル酸メトキシポリオキシエチレン（オキシエチレン：２３モル）エステル（７９．６モル％）］  を得た。この共重合体の重量平均分子量は３０，０００であった。
【０１１２】
＜製造例５＞
滴下ライン、撹拌装置及び温度計付きの反応容器にイオン交換水４部、無水マレイン酸５０部及びエチレングリコールモノブチルエーテル３６．１部を投入し、密閉下で撹拌しながら７０〜９０℃で３時間加熱した後、撹拌下でメチルエチルケトン１００部を投入した。続いて、７０〜８０℃の温度維持したまま、スチレン６２．６部と、４０％過硫酸ナトリウム水溶液１００部とをそれぞれ別々の滴下ラインから一定速度で２時間かけて滴下した。滴下終了後、密閉下で８０〜１００℃まで加熱し、この温度を３時間維持した。続いて、８０〜１００℃を維持しながら徐々に圧力を抜きながらメチルエチルケトンを留去し、同時にイオン交換水１００部を滴下ラインから投入した（イオン交換水の滴下速度の制御は行わなかった）。メチルエチルケトンの留去が無くなった後に３０℃まで冷却した。留去したメチルエチルケトンの合計重量は１００部であった。続いて撹拌下で２８％アンモニア水溶液２５．５部を４０℃以上にならないように徐々に滴下した。続いて、イオン交換水を加えて乾燥重量が４０％となるように濃度を調整して、高分子型活性剤（Ａ１１）［マレイン酸アンモニウム塩（１８モル％）−マレイン酸モノブトキシエチレングリコールエステルアンモニウム塩（２８モル％）−スチレン（５４モル％）］を得た。この共重合体の重量平均分子量は、１０，０００であった。
【０１１３】
＜製造例６＞
「エチレングリコールモノブチルエーテル３６．１部及び２８％アンモニア水溶液２５．５部」を、「エチレングリコールモノブチルエーテル２４．８部及び２８％アンモニア水溶液５２．７部」に変更したこと以外、実施例５と同様にして、高分子型活性剤（Ａ１２）［マレイン酸アンモニウム塩（３２モル％）−マレイン酸モノブトキシジエチレングリコールエステルアンモニウム塩（１４モル％）−スチレン（５４モル％）］を得た。この共重合体の重量平均分子量は、１１，０００であった。
【０１１４】
＜製造例７＞
製造例６で得た高分子型活性剤（Ａ１２）１２５部と、スルホコハク酸型活性剤（Ｓ３）｛スルホコハク酸ジ２−エチルヘキシルナトリウム塩 ７１％水・イソプロピルアルコール（重量比１８／１１）混合溶液、商品名  リカサーフＰ−１０、新日本理化（株）製｝５０部とを１５〜３０℃にて１時間均一撹拌混合して、アニオン性活性剤混合物（Ａ４１）を得た。
【０１１５】
＜製造例８＞
製造例６で得た高分子型活性剤（Ａ１２）１７５部と、ポリ（ｎ＝２３）エチレングリコールモノステアレート（商品名  イオネットＭＳ−１０００、三洋化成工業（株）製、「イオネット」は同社の登録商標である。）３０部とを１５〜３０℃にて１時間均一撹拌混合して、アニオン性活性剤混合物（Ａ４２）を得た。
【０１１６】
＜製造例９＞
スルホコハク酸型活性剤（Ｓ３）５０部と、ポリ（ｎ＝２０）エチレングリコールソルビタンココエート（商品名  イオネットＴ−２０Ｃ、三洋化成工業（株）製）７０部とを１５〜３０℃にて１時間均一撹拌混合して、アニオン性活性剤混合物（Ａ４３）を得た。
【０１１７】
＜木質バイオマスの酵素糖化方法の評価＞
木質バイオマスは天然物であり、その組成等の変動が原因となって評価データに大きなバラツキが生じる場合がある。
そこで、木質バイオマス粉末として、試薬（結晶性セルロース、微粉末、商品名：Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ，Ｍｉｃｒｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ、Ａｌｆａ  Ａｅｓａｒ社製）を用い、糖化試験を行った。なお、木質バイオマスに含まれるセルロースは分子鎖同士が強固に水素結合して結晶性セルロースを形成しており加水分解を受けにくい（酵素糖化されにくい）ため、試薬（結晶性セルロース）で良い結果が得られれば、木質バイオマスにおいても、当然に良い結果が得られると予想される。
【０１１８】
糖化試験に用いたアニオン性活性剤としては、製造例１〜９で得られたアニオン性活性剤［Ａ１１、Ａ１２、Ａ２１〜Ａ２４、Ａ４１〜Ａ４３）］のほか、つぎの高分子型活性剤（Ａ３１、Ａ３２）及びスルホコハク酸型活性剤（Ｓ１〜Ｓ４）を用いた。
【０１１９】
高分子型活性剤（Ａ３１）：商品名マリアリム  ＡＫＭ−０５３１｛無水マレイン酸（５０モル％）−メトキシポリ（ｎ＝９）エチレングリコールアリルエーテル（５０モル％）共重合体［乾燥重量９９％の粘調液状、重量平均分子量１８，０００、日油（株）製、「マリアリム」は同社の登録商標である。｝
【０１２０】
高分子型活性剤（Ａ３２）：商品名  マリアリム  ＡＫＭ−１５１１−６０｛無水マレイン酸（５０モル％）−メトキシポリ（ｎ＝３３）エチレングリコールアリルエーテル（５０モル％）共重合体水溶液［乾燥重量６０％、重量平均分子量１６，０００、日油（株）製｝
【０１２１】
スルホコハク酸型活性剤（Ｓ１）：商品名  エアロールＣＴ−１Ｐ｛スルホコハク酸ジオクチルナトリウム塩 ７０％水／イソプロピルアルコール（重量比１７／１３）混合溶液、東邦化学工業（株）製｝
【０１２２】
スルホコハク酸型活性剤（Ｓ２）：商品名  ペレックスＣＳ｛スルホコハク酸ジシクロヘキシルナトリウム塩 ４５％水溶液、花王（株）製｝
【０１２３】
スルホコハク酸型活性剤（Ｓ３）：商品名  リカサーフＰ−１０｛スルホコハク酸ジ２−エチルヘキシルナトリウム塩 ７１％水・イソプロピルアルコール（重量比１８／１１）混合溶液、新日本理化（株）製｝
【０１２４】
スルホコハク酸型活性剤（Ｓ４）：商品名  リカサーフＧ−６００｛スルホコハク酸ジ２−エチルヘキシルアンモニウム塩 ６０％水／プロピレングリコール（重量比１６／２４）混合溶液、新日本理化（株）製｝
【０１２５】
＜結晶性セルロースの糖化試験＞
容量２００ｍＬのガラス製容器に、結晶性セルロース（試薬）１ｇ、ｐＨ４．８に調整した２００ｍｍｏｌ／Ｌクエン酸緩衝液（ｐＨ４．８）１００ｍＬと表１に記載した量のアニオン性活性剤（Ａ１１、Ａ１２、Ａ２１〜Ａ２４、Ａ３１、Ａ３２、Ｓ１〜Ｓ４、Ａ４１〜Ａ４３のいずれか）、又は比較用添加剤（Ｈ１〜Ｈ３のいずれか）を入れ、６０分間均一に混合した。続いて、セルラーゼ製剤［商品名：アクセレラーゼ１０００、ジェネンコア協和（社）社製］１５ＦＰＵを加えて密閉し、４０℃の恒温槽内にて１４４時間静置した。
続いて、恒温槽から取り出し、ガラスフィルターにて固液分離して得たろ液を液体クロマトグラフに導入してろ液中の単糖類濃度を定量した。定量された単糖類濃度からセルロース含有量当たりの糖化率（％）を算出し、表１に記載した
【０１２６】
なお、液体クロマトグラフによる糖濃度の測定は、以下の装置を使用して行った。
機      種：Ｗａｔｅｒｓ  Ａｌｌｉａｎｃｅ  ２６９５
検  出  器：ＲＩＤ
解析ソフト：Ｗａｔｅｒｓ  Ｅｍｐｏｗｅｒ２
溶  離  液：水
溶離液流速：０．６ｍＬ／ｍｉｎ
カラム温度：８０℃
注  入  量：２０μＬ
カ  ラ  ム：バイオラッド  アミネックス  ＨＰＸ−８７Ｐ（３００×７．８ｍｍ）
【０１２７】
【表１】
0005688501.tif 000004
【０１２８】
なお、表１中、（    ）内の数字はアニオン性活性剤又は添加剤の添加量（ｇ）、＜  ＞内の数字は結晶性セルロースに対するアニオン性活性剤又は添加剤の添加濃度（％）を表し、Ｈ１、Ｈ２及びＨ３は、下記の比較用添加剤である。
【０１２９】
比較用添加剤１（Ｈ１）：小麦フスマ１００部とモノラウリン酸ポリオキシエチレンソルビタン［商品名：Ｔｗｅｅｎ２０、関東化学（株）製］６部との混合物
比較用添加剤２（Ｈ２）：スキムミルク［森永乳業（株）製］
比較用添加剤３（Ｈ３）：モノラウリン酸ポリオキシエチレンソルビタン［商品名：Ｔｗｅｅｎ２０、関東化学（株）製］
【０１３０】
本発明の酵素糖化方法（実施例１〜１５）は、比較用添加剤を用いた酵素糖化方法（比較例１〜３）及び添加剤を含まない酵素糖化方法（ブランク１）に比べ、糖化率が著しく大きかった。すなわち、アニオン性活性剤と加水分解酵素の存在下で加水分解を行う本発明の酵素糖化方法は、結晶性セルロースと加水分解酵素との反応効率を向上させ、結晶性セルロースを優れた糖化率で糖化できることが確認できた。以上の試薬（結晶性セルロース）での結果から、木質バイオマスの糖化においても、当然に優れた糖化率で糖化できると予測される。
【０１３１】
アニオン性活性剤としてスルホコハク酸型活性剤（Ｓ３）を用いて、以下の方法で木質バイオマスの糖化試験及び発酵エタノールの製造を行った。また、同様にスルホコハク酸型活性剤（Ｓ３）に替えて比較用添加剤（Ｈ３）を用いて木質バイオマスの糖化試験及び発酵エタノールの製造を行った。
【０１３２】
＜粉末化工程（木質バイオマス粉末の製造）＞
１００〜１２０ｍｍの大きさに粗く破砕された建築廃材３ｇを衝撃式粉砕機（高速振動試料粉砕機  ＴＩ−１００、株式会社シー・エム・ティ製）にて２分間粉砕した後、目開き１ｍｍのステンレス製金網を用いて篩い分けを行い、篩を通過したものを集めて、外接円相当径０．８ｍｍの粉砕粉末を得た。なお、粉砕粉末を乾燥温度５０±３℃、圧力１〜１０ｋＰａにて減圧乾燥を行った結果、粉砕粉末の加熱残量は１５％であった。
【０１３３】
＜粉砕粉末の前処理＞
容量１００ｍＬのガラス製耐圧容器に、乾燥重量２０ｇの粉砕粉末と０．２５Ｍ苛性ソーダ水溶液２００ｇとを入れ、１００℃にて１時間加熱した後、室温（２０〜３０）℃まで放冷した。続いて、３０％過酸化水素水溶液を添加し、２４時間反応させた後、室温（２０〜３０）℃まで放冷した。続いて、ガラスフィルターにて固液分離したろ過残渣を水洗した後、濾紙で表面の水分を取り除いて、木質バイオマス粉末を得た。この木質バイオマス粉末に含まれるセルロース量は５５％であった。
【０１３４】
なお、木質バイオマス粉末に含まれるセルロース量は以下の方法により行った。
１０ｍＬ試験管に乾燥温度５０±３℃、圧力１〜１０ｋＰａにて減圧乾燥を行った乾燥重量０．３ｇの木質バイオマス粉末と７２％硫酸水溶液３ｍＬとを加えて撹拌しながら３０℃にて１時間混合した。続いて、この混合物と８４ｍＬのイオン交換水とを容量１００ｍＬのガラス製耐圧容器に入れ、１２１℃にて１時間加熱処理を行った。続いて室温（２０〜３０）℃まで放冷し、吸引ろ過による固液分離を行った。続いて炭酸カルシウムにてｐＨ７に中和した上澄み液を上記と同様の条件の液体クロマトグラフにて測定し、測定された糖濃度からセルロース含有量を算出した。
【０１３５】
＜糖化工程（木質バイオマスの糖化処理）＞
容量２００ｍＬのガラス製容器に、乾燥重量５ｇの木質バイオマス粉末、ｐＨ４．８に調整した２００ｍｍｏｌ／Ｌクエン酸緩衝液（ｐＨ４．８）１００ｍＬと表２に記載した量のスルホコハク酸型活性剤（Ｓ３）、又は比較用添加剤（Ｈ３）を入れ、６０分間均一に混合した。続いて、セルラーゼ製剤［商品名：アクセレラーゼ１０００、ジェネンコア協和（社）社製］１５ＦＰＵを加えて密閉し、４０℃の恒温槽内にて１４４時間静置した。
続いて、恒温槽から取り出し、ガラスフィルターにて固液分離して得たろ液を液体クロマトグラフに導入してろ液中の単糖類濃度を定量した。定量された単糖類濃度と木質バイオマス粉末に含まれるセルロース含有量からセルロース含有量当たりの糖化率（％）を算出し、表２に記載した。
なお、木質バイオマス粉末の乾燥重量は、乾燥温度５０±３℃、圧力  １〜１０ｋＰａでの減圧乾燥にて測定し、液体クロマトグラフによる糖濃度の測定は、上記と同様の装置を使用して行った。
【０１３６】
＜発酵エタノールの製造＞
続いて、発酵エタノールの製造を以下の方法により実施した。
撹拌子を入れた２５０ｍＬのガラス製容器に、木質バイオマス粉末を糖化処理して得られたそれぞれの糖液９０ｇ、栄養塩類５ｇ及び酵母［商品名：Ｓｕｐｅｒｓｔａｒｔ、Ａｌｌｔｅｃｈ社製］の植菌液５ｇを加えて、３５℃、１００ｒｐｍで５０時間エタノール発酵を行った。発酵終了後、液中の発酵エタノール濃度（ｇ／Ｌ）を下記の条件の液体クロマトグラフィーにより定量し、表２に記載した。
なお、栄養塩類としては、コーンスティープリカー５ｇ／Ｌ、尿素０．８ｇ／Ｌ、リン酸二水素カリウム０．２ｇ／Ｌの溶液を用い、植菌液としてはＹＭ培地にて８時間培養した菌体を生理食塩水にてＯＤ値（吸光度）が１となるように調整したものを用いた。
【０１３７】
液体クロマトグラフィーによる発酵エタノール濃度の定量は、以下の条件により行った。
機      種：Ｗａｔｅｒｓ  Ａｌｌｉａｎｃｅ  ２６９５
検  出  器：ＲＩＤ
解析ソフト：Ｗａｔｅｒｓ  Ｅｍｐｏｗｅｒ２
溶  離  液：０．０１Ｎ  硫酸
溶離液流速：０．６ｍＬ／ｍｉｎ
カラム温度：６０℃
注  入  量：２０μＬ
カ  ラ  ム：バイオラッド  アミネックス  ＨＰＸ−８７Ｐ（３００×７．８ｍｍ）
【０１３８】
【表２】
0005688501.tif 000005
【０１３９】
なお、表２中、＜  ＞内の数字は木質バイオマス粉末に対するアニオン性活性剤又は添加剤の添加濃度を表し、（    ）内の数字、Ｈ３は表１と同様である。
【０１４０】
本発明の酵素糖化方法（実施例１６）は、比較用添加剤を用いた酵素糖化方法（比較例４）に比べ、糖化率が著しく大きかった。すなわち、本発明の酵素糖化方法は、木質バイオマスに含まれるセルロースと加水分解酵素との反応効率を向上させ、木質バイオマスに含まれるセルロースを優れた糖化率で糖化できることが確認できた。また、本発明の発酵エタノールの製造方法（実施例１６）は、比較例の発酵エタノールの製造方法（比較例４）に比べ、発酵エタノール濃度が大きく、木材及び建廃材を原料とした発酵エタノール（バイオエタノール）の生産に有用であることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１４１】
本発明の木質バイオマスの糖化処理方法は、木質バイオマスに含まれるセルロースを効率良く糖化することができ、木材及び建廃材を原料とした発酵エタノール（バイオエタノール）の生産に有用である。発酵エタノールは、クリーンエネルギー源等として注目を浴びている。