低聚木糖的制造方法技术

本发明专利技术公开了由包含木聚糖和纤维素的生物质制造低聚木糖的方法，该低聚木糖的制造方法简便，并且，通过抑制低聚木糖分解到木糖，从而低聚木糖的收量多。低聚木糖的制造方法中，通过在水解时至少具有木聚糖酶、纤维二糖水解酶和β‑葡糖苷酶的活性，并且实质上不具有β‑木糖苷酶的活性的纤维素酶组合物，来将包含木聚糖和纤维素的生物质进行水解。

Manufacturing methods of xylo-oligosaccharides

The invention discloses a method for manufacturing xylo-oligosaccharides from biomass containing xylan and cellulose. The method is simple and convenient, and the yield of xylo-oligosaccharides is increased by inhibiting the decomposition of xylo-oligosaccharides into xylose. In the manufacturing method of xylo-oligosaccharides, the biomass containing xylan and cellulose is hydrolyzed by cellulase compositions that have at least the activities of xylanase, cellobiose hydrolase and beta-glucosidase in hydrolysis and are essentially inactive for beta-xylanase.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低聚木糖的制造方法
本专利技术涉及由包含木聚糖和纤维素的生物质制造低聚木糖的方法。
技术介绍
低聚木糖是通过β-糖苷键结合多个木糖单元而得的寡糖的总称。低聚木糖由于显示出优异的整肠作用等，因此也用作功能性食品用的素材(非专利文献1)。低聚木糖可以通过将包含木聚糖和纤维素的生物质所包含的木聚糖进行水解来获得。作为水解的方法，已知进行水热处理的方法(非专利文献2)、进行酸水解的方法(非专利文献3)、使用木聚糖酶进行酶处理的方法(专利文献1)。其中，如果用木聚糖酶将木聚糖进行水解，则能够选择性地制造低聚木糖，因此能够有效率地制造低聚木糖。然而，成为木聚糖酶的底物的木聚糖为半纤维素的主成分，在植物细胞中半纤维素与纤维素、木质素一起形成高级结构。因此，为了用木聚糖酶有效率地将木聚糖进行分解，需要将这些高级结构进行水解的其它工序。此外，木聚糖酶由于作为微生物生产的纤维素酶组合物的一种酶成分而被生产，因此使用了木聚糖酶的酶的制造方法中，以木聚糖酶作为主成分的酶的制造成本成为课题。非专利文献4中记载了，不从纤维素酶组合物分离纯化木聚糖酶而将包含木聚糖和纤维素的生物质水解，制造低聚木糖的方法。纤维素酶组合物中包含各种分解酶，因此可以同时进行将木聚糖向低聚木糖水解的反应、和包含木聚糖和纤维素的生物质所包含的高级结构的分解、从半纤维素向木聚糖的水解。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2006-296224号公报非专利文献非专利文献1：AyyappanAA等，Compre.Rev.Food.Sci.FoodSaf.10，2-16(2011)非专利文献2：PatriciaM等，Ind.Crops.Prod.62，460-465(2014)非专利文献3：OzlemA等，Carbohydr.Res.344，660-666(2009)非专利文献4：KumarR等，J.Ind.Microbiol.Biotechnol.35，377-391(2008)
技术实现思路
专利技术所要解决的课题如上所述，通过使用了木聚糖酶的酶处理来制造低聚木糖的方法中，工序的复杂、木聚糖酶的成本存在课题。此外，非专利文献4所记载的方法虽然工序简单，酶的纯化成本也可以抑制得低，但制造的低聚木糖通过纤维素酶组合物所包含的水解酶而被分解直到木糖，存在低聚木糖的收量低这样的课题。用于解决课题的方法本专利技术人等为了解决上述课题而进行了深入研究，结果发现，本专利技术中，通过在对包含木聚糖和纤维素的生物质进行水解时至少具有木聚糖酶、纤维二糖水解酶、β-葡糖苷酶的活性，并且实质上不具有β-木糖苷酶的活性的纤维素酶组合物，将包含木聚糖和纤维素的生物质的前处理物进行水解，能够同时进行从半纤维素向木聚糖的水解反应、和从木聚糖向低聚木糖的水解反应，同时，也能够抑制从低聚木糖向木糖的水解反应，可以有效率地生产低聚木糖，从而完成了本专利技术。即，本专利技术具有以下[1]～[11]的构成。(1)一种低聚木糖的制造方法，所述制造方法通过将包含木聚糖和纤维素的生物质利用纤维素酶组合物进行水解来制造低聚木糖，该纤维素酶组合物在对包含木聚糖和纤维素的生物质进行水解时，至少具有木聚糖酶、纤维二糖水解酶和β-葡糖苷酶的活性，并且实质上不具有β-木糖苷酶的活性。(2)根据(1)所述的低聚木糖的制造方法，上述纤维素酶组合物包含酶活性成分，该酶活性成分是通过将对包含上述木聚糖和纤维素的生物质至少具有木聚糖酶、纤维二糖水解酶、β-葡糖苷酶活性和β-木糖苷酶活性的、木霉属真菌来源的纤维素酶混合物进行保温处理，从而使对上述生物质的β-葡糖苷酶和β-木糖苷酶的活性实质上失活而获得的。(3)根据(2)所述的低聚木糖的制造方法，上述保温处理为将pH值调整为5.5～8.0的上述木霉属真菌来源的纤维素酶混合物在35℃～60℃下保温的处理。(4)根据(1)～(3)中任一项所述的低聚木糖的制造方法，上述纤维素酶组合物的β-葡糖苷酶活性成分包含曲霉属真菌的β-葡糖苷酶活性成分。(5)根据(1)～(4)中任一项所述的低聚木糖的制造方法，上述纤维素酶组合物的β-木糖苷酶的活性以分解4-硝基苯基-β-D-吡喃木糖苷的酶活性计，相对于该纤维素酶组合物中的每1g蛋白质为50～500U/g。(6)根据(1)～(5)中任一项所述的低聚木糖的制造方法，上述纤维素酶组合物的β-葡糖苷酶的活性以分解4-硝基苯基-β-D-吡喃葡糖苷的活性计，相对于该纤维素酶组合物中的每1g蛋白质为14,000U/g以上。(7)根据(1)～(6)中任一项所述的低聚木糖的制造方法，上述水解时的pH条件为pH值6.0～8.0。(8)根据(1)～(7)中任一项所述的低聚木糖的制造方法，将前处理物利用上述纤维素酶组合物进行水解，上述前处理物是通过将包含木聚糖和纤维素的生物质进行碱处理而获得的。(9)根据(1)～(8)中任一项所述的低聚木糖的制造方法，其还包含下述工序：使通过上述水解反应而获得的水解物进行固液分离，将所得的液体成分通过超滤膜进行过滤，从非透过侧回收纤维素酶组合物，从透过侧获得低聚木糖。(10)一种纤维素酶组合物，其具有以下(a)～(d)的酶活性。(a)木聚糖酶活性以分解木聚糖的酶活性计，相对于该纤维素酶组合物中的每1g蛋白质为14,000U/g以上，(b)纤维二糖水解酶活性以分解4-硝基苯基-β-D-吡喃乳糖苷的酶活性计，相对于该纤维素酶组合物中的每1g蛋白质为50U/g以上，(c)β-葡糖苷酶活性以分解4-硝基苯基-β-D-吡喃葡糖苷的酶活性计，相对于该纤维素酶组合物中的每1g蛋白质为14,000U/g以上，(d)β-木糖苷酶活性以分解4-硝基苯基-β-D-吡喃木糖苷的酶活性计，相对于该纤维素酶组合物中的每1g蛋白质为50～500U/g。(11)根据(10)所述的纤维素酶组合物，上述(c)的β-葡糖苷酶活性成分包含曲霉属真菌的β-葡糖苷酶活性成分。专利技术的效果通过本专利技术，能够由包含木聚糖和纤维素的生物质的前处理物，通过简便的方法有效率地生产低聚木糖。具体实施方式本专利技术中使用的包含木聚糖和纤维素的生物质是至少包含作为低聚木糖的原料的木聚糖和纤维素的植物来源的生物质。木聚糖是存在于植物的细胞壁的半纤维素的构成成分，是在β-糖苷键合的木糖的主链结合有各种糖的异糖。纤维素和半纤维素经由氢键、化学键通过高级结构来构成植物的细胞壁。纤维素是具有葡萄糖通过β-糖苷键而结合在直链上的结构的细胞壁的主成分。含有木聚糖和纤维素的生物质只要是含有木聚糖和纤维素的植物来源的资源，就没有特别限定，除了种子植物、蕨类植物、苔藓植物、藻类、水草等植物以外，还可以使用废建材等。种子植物被分类为裸子植物和被子植物，但哪种都可以优选使用。被子植物进一步分类为单子叶植物和双子叶植物，作为单子叶植物的具体例，可举出甘蔗渣、柳枝稷、象草、蔗茅、玉米秸秆、玉米穗轴、稻秸、麦秸等，作为双子叶植物的具体例，优选使用甜菜浆、桉树、橡树、白桦等。在本专利技术中，优选为木聚糖和纤维素的分解性优异的甘蔗渣、玉米穗轴、玉米秸秆、稻秸、麦秸，最优选为甘蔗渣。这些生物质可以单独使用，也可以组合使用多种。包含木聚糖和纤维素的生物质所包含的木聚糖含量相对于包含木聚糖和纤维素的生物质固体成分重量优选为5重量％以上，更优选为10重量％以上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低聚木糖的制造方法，所述制造方法通过将包含木聚糖和纤维素的生物质利用纤维素酶组合物进行水解来制造低聚木糖，该纤维素酶组合物在对生物质进行水解时，至少具有木聚糖酶、纤维二糖水解酶和β‑葡糖苷酶的活性，并且实质上不具有β‑木糖苷酶的活性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.31 JP 2016-0707581.一种低聚木糖的制造方法，所述制造方法通过将包含木聚糖和纤维素的生物质利用纤维素酶组合物进行水解来制造低聚木糖，该纤维素酶组合物在对生物质进行水解时，至少具有木聚糖酶、纤维二糖水解酶和β-葡糖苷酶的活性，并且实质上不具有β-木糖苷酶的活性。2.根据权利要求1所述的低聚木糖的制造方法，所述纤维素酶组合物包含下述酶活性成分，该酶活性成分是通过将对所述生物质至少具有木聚糖酶、纤维二糖水解酶、β-葡糖苷酶活性和β-木糖苷酶活性的、木霉属真菌来源的纤维素酶混合物进行保温处理，从而使对所述生物质的β-葡糖苷酶和β-木糖苷酶的活性实质上失活而获得的。3.根据权利要求2所述的低聚木糖的制造方法，所述保温处理是将pH值调整为5.5～8.0的所述木霉属真菌来源的纤维素酶混合物在35℃～60℃下保温的处理。4.根据权利要求1～3中任一项所述的低聚木糖的制造方法，所述纤维素酶组合物的β-葡糖苷酶活性成分包含曲霉属真菌的β-葡糖苷酶活性成分。5.根据权利要求1～4中任一项所述的低聚木糖的制造方法，所述纤维素酶组合物的β-木糖苷酶的活性以分解4-硝基苯基-β-D-吡喃木糖苷的酶活性计，相对于该纤维素酶组合物中的每1g蛋白质为50～500U/g。6.根据权利要求1～5中任一项所述的低聚木糖的制造方法，所述纤维素酶组合物的β-葡糖苷酶的活性以分解4-硝基苯...

【专利技术属性】
技术研发人员：笠原拓也，山田千晶，栗原宏征，山田胜成，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP