バイオウエストの可溶化と資源変換に関する大規模システムの開発と管理体制の確立

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07680600
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 沢田 達郎 金沢大学, 工学部, 教授 (80019728)
• 研究分担者: 中村 嘉利 金沢大学, 工学部, 助教授 (20172455)
• キーワード: バイオウエスト / 水蒸気爆砕 / 酵素糖化 / アルコール発酵 / エポキシ樹脂

研究概要

本研究では、バイオウエストの可溶化と資源変換のための水蒸気爆砕、酵素糖化、アルコール発酵、樹脂化の効果的なシステムが開発された。バイオウエストの一つである稲わらが水蒸気圧力2.55〜4.02MPa、蒸煮時間0.5〜10minの操作条件下で爆砕された。爆砕稲わらは比較的容易に水可溶性物質、メタノール可溶性リグニン、Klasonリグニン、セルロースと低分子物質の混合物に抽出分離された。爆砕稲わらのpHおよび細孔径分布、抽出成分の抽出量、酵素による糖化率などの特性に及ぼす操作条件の影響が検討された。爆砕稲わらの酵素糖化率はメタノール可溶性リグニン量が増加するにつれて増加した。酵素糖化率は水蒸気圧力と蒸煮時間の関数で表され、最大糖化率は水蒸気圧力3.3〜3.8MPa、蒸煮時間1.8〜2.2minのときに得られることが式から推算された。爆砕稲わらの酵素糖化液中に含まれるグルコースとキシロースはPichia stipitisによって迅速かつ高効率でエタノールに変換され、通気量0.2vvmの時エタノール生成量は最大値に達した。ポリテトラフルオロエチレン膜を用いたバ-ベ-パレーションを連結したバイオリアクターが酵素加水分解物から高濃度エタノールを得るために開発された。水蒸気圧力3.53MPa、蒸煮時間2minの爆砕で得られたメタノール可溶性リグニンはエポキシ反応によって熱硬化性に優れた樹脂に変換された。

研究成果

• [文献書誌] Sawada,T.,Y.Nakamura,F.Kobayashi and M.Kuwahara: "Effects of Fungal Pretreatment and Steam Explosion Preteatment n Enzymatic Saccharification of Plant Biomass" Biotechnology and Bioengineering. 48. 719-724 (1995)
• [文献書誌] Nakamura Y.,T.Sawada,F.Kobayashi and M.Suzuki: "Stability Analysis of Continuous Cultre in Diauxic Growth" Journal of Fermentation and Bioengineering. 81. 429-436 (1996)
• [文献書誌] Nakamura Y.,T.Sawada,F.Kobayashi and M.Ohnaga: "Microbial Degradation of Phenol Wastewater Containing Heavy Metals by Immobilized Cells" 5th World Congress of Chemical Engineering. 2. 402-406 (1996)
• [文献書誌] Nakamura,Y.,F.Kobayashi,M.Ohnaga and T.Sawada: "Alcohol Fermentation of Starch by a Genetic Recombinant Yeast Having Glucoamylase Activity" Biotechnology and Bioengineering. 53. 21-25 (1997)
• [文献書誌] Nakamura Y.,T.Sawada,M.Godliving and M.Kuwahara: "Lignin Peroxidase Production by Phanerochaete chrysosporium Immobilized on Polyuretane Foam" Journal of Chemical Engineering of Japan. 30. 1-6 (1997)
• [文献書誌] Nakamura Y.,T.Sawada,F.Kobayashi and M.Godliving: "Microbial Treatment of Kraft Pulp Wastewater Pretreatment with Ozone" Water Science and Technology. 35. 277-282 (1997)