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      菌類菌床廢料的預(yù)處理及利用其向糖、乙醇的轉(zhuǎn)化方法

      文檔序號(hào):431859閱讀:649來(lái)源:國(guó)知局

      專利名稱::菌類菌床廢料的預(yù)處理及利用其向糖、乙醇的轉(zhuǎn)化方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      :本發(fā)明涉及利用在培養(yǎng)菌類后作為廢棄物殘留的菌床廢料中可作為能源資源利用的木質(zhì)生物質(zhì)向糖、乙醇轉(zhuǎn)化時(shí)所進(jìn)行的預(yù)處理,以及利用該預(yù)處理的菌床廢料的向糖、乙醇的轉(zhuǎn)化方法。
      背景技術(shù)
      :現(xiàn)在,為防止地球溫暖化,據(jù)說(shuō)有必要在世界范圍內(nèi)削減二氧化碳。其中,引人注目的是自未利用的生物質(zhì)中提取能源并利用。生物質(zhì)引人注目的一個(gè)理由,可列舉出所謂的碳中和(carbon-neutral),艮P,生物質(zhì)中含有的碳,追其起源是植物吸收、固定的空氣中的二氧化碳,由于再生出吸收了相當(dāng)于提取能源時(shí)生成的二氧化碳量的二氧化碳量的植物,使之抵消為土0。此外,因?yàn)閺纳镔|(zhì)中能夠提取乙醇、甲垸氣體等可成為燃料的物質(zhì),人們期待著其代替將來(lái)枯竭的化石燃料(非專利文獻(xiàn)1)。木質(zhì)生物質(zhì)在生物質(zhì)中是不容易轉(zhuǎn)化為燃料物質(zhì)的。這是因?yàn)?,作為燃料物質(zhì)的根源的纖維素被難于分解的木質(zhì)素所包圍,使之難以利用。因此,為了利用木質(zhì)生物質(zhì)的纖維素,就必需除去木質(zhì)素等使纖維素成為易于利用的形態(tài)(非專利文獻(xiàn)2、3)。僅考慮將木質(zhì)生物質(zhì)向糖、乙醇轉(zhuǎn)化的情況,總的來(lái)說(shuō),其方法分為兩類。一類是先使用酸將木質(zhì)生物質(zhì)中的纖維素水解為葡萄糖,再經(jīng)發(fā)酵轉(zhuǎn)化成乙醇的酸水解法。雖然這種方法很久以前就已考慮、研究,但因?yàn)槭窃趶?qiáng)酸性且高溫高壓的條件下進(jìn)行反應(yīng),對(duì)其耐受的裝置的成本及維持費(fèi)等的花費(fèi)高等是難以解決的問(wèn)題(非專利文獻(xiàn)2、3)Q與酸水解法相比較,另一類的利用纖維素的分解酶(纖維素酶)將纖維素分解為葡萄糖的酶糖化法因?yàn)榭梢栽跍睾偷臈l件下反應(yīng),在裝置的要求上有一定優(yōu)勢(shì)。但是,在分解進(jìn)行中纖維素酶必需和木質(zhì)生物質(zhì)中的纖維素相接觸,而上述木質(zhì)素的存在,加上纖維素的結(jié)晶化會(huì)成為其妨礙。因此,在酶反應(yīng)之前必須進(jìn)行某些預(yù)處理。作為木質(zhì)生物質(zhì)的酶糖化法的預(yù)處理,雖然有了稀硫酸法、堿處理法、微粉碎法等各種各樣的方法,但是還沒(méi)有建立權(quán)威性的方法(非專利文獻(xiàn)3、5)。人們已經(jīng)知道絲狀真菌是自然界中可以分解木質(zhì)素的生物,其中,具有代表性的是白腐菌。白腐菌由于釋放出強(qiáng)力的木質(zhì)素分解酶來(lái)分解木質(zhì)素,腐朽的木材的外表看上去會(huì)呈發(fā)霉的白色。這種白腐菌幾乎都屬于擔(dān)子菌,在香菇、平菇、舞茸等食用菌類中大量含有(非專利文獻(xiàn)6、7)。作為在木質(zhì)生物質(zhì)的處理中利用白腐菌的例子,可以列舉出利用Ceriporiopsissubvermispora白腐菌的木質(zhì)素分解能力的木屑的造紙漿設(shè)備。據(jù)說(shuō)這種處理法在造紙的費(fèi)用上具有競(jìng)爭(zhēng)力(非專利文獻(xiàn)6)。此外,近年來(lái)菌類的人工培養(yǎng)由于大規(guī)模的全年空調(diào)菌床培養(yǎng)的建立,舞茸等的菌床培養(yǎng)已逐漸普及。菌床培養(yǎng)是將細(xì)細(xì)粉碎的木屑和菌類的營(yíng)養(yǎng)成分混合,適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)含水率,在瓶或袋中填塞成培養(yǎng)基。將其滅菌并植入菌類的菌絲,在適當(dāng)條件下培養(yǎng)數(shù)月,菌類的菌絲在培養(yǎng)基的內(nèi)外延伸(將該狀態(tài)稱為菌床)后,形成菌類的子實(shí)體。在自然界中,包括菌類在內(nèi)的擔(dān)子菌類不得不與其他生物競(jìng)爭(zhēng),其結(jié)果是同化難分解性的木材,而菌床培養(yǎng)則可以免去這種競(jìng)爭(zhēng),使用易同化的木材以外的營(yíng)養(yǎng)成分來(lái)使其生長(zhǎng)。實(shí)際上,人們已經(jīng)知道,與木材的e-葡聚糖(纖維素)相比,舞茸優(yōu)先地消化來(lái)源于營(yíng)養(yǎng)成分的ot-葡聚糖(TFA可溶性葡聚糖)(非專利文獻(xiàn)8)。因此可以推測(cè),在菌床培養(yǎng)中,收獲了菌類后留下的菌床(菌床廢料)中,未利用的木屑中的纖維素成分幾乎完整的保留下來(lái)。此外,培養(yǎng)基成分中木屑的重量比率(除去水)的情況,是真姬菇等為40%左右、舞茸等的一部分菌類為50%90%(主要為闊葉樹)的、大部分是木屑的情況。基于這種認(rèn)識(shí),菌類菌床廢料特別是舞茸等的培養(yǎng)基成分的大部分是木屑的菌類菌床廢料,作為木質(zhì)生物質(zhì)資源是很有前景的。而且,舞茸等在工廠里可以大規(guī)模的進(jìn)行培養(yǎng),能夠大量地集中地獲得菌類菌床廢料。但令人遺憾的是,現(xiàn)在的菌床廢料的利用還只是局限于煮器的熱源等很小的范圍。非專利文獻(xiàn)1:山地憲治(2002),生物質(zhì)能源的特性及能源的轉(zhuǎn)化、利用技術(shù),NTS,p3-36。非專利文獻(xiàn)2:坂士朗等(2001),生物質(zhì)'能源'環(huán)境,IPC,p251-260。非專利文獻(xiàn)3:杉浦純(2002),生物質(zhì)能源的特性及能源的轉(zhuǎn)化、利用技術(shù),NTS,p283-312。非專利文獻(xiàn)4:GeorgeP.Philippidis(1996),HandbookonBioethanol,Taylor&Francis,p253-285。非專禾U文獻(xiàn)5:The-AnHsu(1996),HandbookonBioethanol,Taylor&Francis,pl83-212。非專利文獻(xiàn)6:渡邊隆司(2002),生物質(zhì)手冊(cè),Ohmsha出版社,pl76-183。非專利文獻(xiàn)7:高橋旨象(1989),菌類和木材,筑地書館。非專利文獻(xiàn)8:橋本由紀(jì)等(2003)、日本應(yīng)用菌類學(xué)會(huì)第7回大會(huì)講演要旨集,日本應(yīng)用菌類學(xué)會(huì)第7回大會(huì),p67。
      發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供利用菌類菌床廢料簡(jiǎn)便且高效率的獲得糖、乙醇的菌類菌床廢料的預(yù)處理方法,以及利用了該預(yù)處理的菌床廢料向糖、乙醇的轉(zhuǎn)化方法。本發(fā)明人等為了實(shí)現(xiàn)上述目的,經(jīng)過(guò)反復(fù)銳意研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn),在通過(guò)酶處理菌類的工廠培養(yǎng)中大量生成的、只能進(jìn)行有限利用的菌床廢料中殘留的木質(zhì)纖維素,在轉(zhuǎn)化為乙醇時(shí),引入直接利用菌類菌床廢料內(nèi)的菌類菌絲來(lái)處理木材的步驟,可以使轉(zhuǎn)化效率提高,從而完成了本發(fā)明。艮P,本發(fā)明涉及直接利用菌類菌床廢料內(nèi)的菌類菌絲來(lái)處理菌類菌床廢料的木材等的木質(zhì)纖維素后,直接或在進(jìn)行了別的預(yù)處理后,進(jìn)行酶的糖化及進(jìn)一步進(jìn)行微生物的醇發(fā)酵,或者是進(jìn)行經(jīng)過(guò)酶的糖化和通過(guò)微生物的醇發(fā)酵的并用的并行多個(gè)發(fā)酵,來(lái)獲得乙醇的預(yù)處理方法。下面進(jìn)行詳細(xì)的敘述。本發(fā)明涉及下述(1)到(9):(1)一種菌類菌床廢料的預(yù)處理方法,其特征在于將菌類菌床廢料向糖、乙醇轉(zhuǎn)化時(shí),在收獲子實(shí)體后,將菌床廢料在43(TC下保存1周以上。(2)根據(jù)上述(1)所述的菌類菌床廢料的預(yù)處理方法,其特征在于將菌類菌床廢料在2(TC3(TC下保存。(3)根據(jù)上述(1)或(2)所述的菌類菌床廢料的預(yù)處理方法,其特征在于收獲子實(shí)體后,將菌類菌床廢料保存4周以上。(4)根據(jù)上述(1)(3)中任一項(xiàng)所述的菌類菌床廢料的預(yù)處理方法,其特征在于所述的菌類菌床廢料為食用菌的菌床廢料。(5)根據(jù)上述(4)所述的菌類菌床廢料的預(yù)處理方法,其特征在于所述食用菌為舞茸、杏鮑菇、真姬菇、香菇、滑菇中的任何一種。(6)—種由菌類菌床廢料向乙醇的轉(zhuǎn)化方法,其特征在于在將菌類菌床廢料向糖、乙醇轉(zhuǎn)化時(shí),對(duì)菌類菌床廢料進(jìn)行上述(1)至(3)中任一項(xiàng)所述的預(yù)處理后,通過(guò)纖維素酶、半纖維素酶或含有半纖維素酶的纖維素酶等的酶,對(duì)該菌類菌床廢料進(jìn)行向葡萄糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖及/或半乳糖的糖化,再通過(guò)微生物進(jìn)行乙醇發(fā)酵,或者同時(shí)實(shí)施通過(guò)上述酶進(jìn)行的糖化和通過(guò)微生物進(jìn)行的乙醇發(fā)酵。(7)—種由菌類菌床廢料向乙醇的轉(zhuǎn)化方法,其特征在于在將菌類菌床廢料向糖、乙醇轉(zhuǎn)化時(shí),對(duì)菌類菌床廢料進(jìn)行上述(1)至(3)中任一項(xiàng)所述的預(yù)處理后,對(duì)該菌類菌床廢料進(jìn)行堿處理或粉碎處理,然后通過(guò)纖維素酶、半纖維素酶或含有半纖維素酶的纖維素酶等酶,對(duì)該處理的菌類菌床廢料進(jìn)行向葡萄糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖及/或半乳糖的糖化,再通過(guò)微生物進(jìn)行乙醇發(fā)酵,或者同時(shí)實(shí)施通過(guò)上述酶進(jìn)行的糖化和通過(guò)微生物進(jìn)行的乙醇發(fā)酵。(8)上述(6)或(7)所述的菌類菌床廢料向乙醇的轉(zhuǎn)化方法,其特征在于所述的菌類菌床廢料為食用菌的菌床廢料。(9)上述(8)所述的菌類菌床廢料向乙醇的轉(zhuǎn)化方法,其特征在于所述食用菌為舞茸、杏鮑菇、真姬菇、香菇、滑菇中的任何一種。本發(fā)明人等經(jīng)過(guò)各種研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)利用菌類菌床廢料(這里所指的菌類菌床廢料是指舞茸、杏鮑菇、真姬菇、香菇、滑菇等含有木屑的培養(yǎng)基的在收獲了經(jīng)袋培養(yǎng)或瓶培養(yǎng)的菌類的子實(shí)體后的菌床)內(nèi)殘留的菌絲,來(lái)處理菌床廢料中的木材等的木質(zhì)纖維素的方法,作為該木質(zhì)纖維素向葡萄糖等的糖或乙醇的轉(zhuǎn)化時(shí)的預(yù)處理是有效的,從而完成了本發(fā)明。以下進(jìn)行詳細(xì)的記載。該預(yù)處理方法不需要特別繁雜的操作,通過(guò)將收獲了子實(shí)體后的菌床廢料在43(TC保存1周以上,就能夠?qū)崿F(xiàn)所期待的目標(biāo)。優(yōu)選為保存在4周以上、菌類容易生長(zhǎng)的203(TC。在這時(shí),如果使菌床廢料中能夠供給氧的話,處理效果會(huì)更加提高。還優(yōu)選的是,使菌床廢料不要太干燥。因?yàn)榫矎U料內(nèi)已經(jīng)蔓延了菌類菌絲,保存在適當(dāng)溫度的情況下霉菌等不易生長(zhǎng),所以不需要進(jìn)行大規(guī)模的滅菌,且不需要接種新菌,完全不繁瑣。該預(yù)處理方法可是將處理中的菌床廢料放入袋或瓶,也可是像露天存貯一樣的形式,不特別選擇處理形式。例如舞茸菌的情況,菌的生長(zhǎng)最適宜溫度在接近25度的附近,通過(guò)進(jìn)行充分通氣的處理就可以得到更好的效果,通過(guò)約12周的處理,利用酶向葡萄糖等的糖或乙醇的轉(zhuǎn)化效率就可以提高至處理前的3.510倍。在處于繁殖生長(zhǎng)狀態(tài)的菌床廢料中的菌類菌絲由于成為營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)狀態(tài)使得菌絲已經(jīng)停止分泌的以漆酶為代表的木質(zhì)素分解酶等酶在此處理中,再次開始分泌,可以認(rèn)為是這種酶或菌絲本身作用于菌床廢料中的木材等木質(zhì)纖維素,對(duì)菌床廢料進(jìn)行預(yù)處理。在該預(yù)處理之后,通過(guò)進(jìn)行進(jìn)一步的一些處理,向葡萄糖等的糖或乙醇的轉(zhuǎn)化效率也可以得到進(jìn)一步的提高。這種情況下的該預(yù)處理之后進(jìn)行的處理可以是已知的木質(zhì)纖維素系生物質(zhì)的預(yù)處理,或是物理性處理還有化學(xué)性處理的各種各樣的方法,在菌床廢料的情況,堿處理、粉碎處理等具有更好的效果。菌床廢料的堿處理可以是通過(guò)在15%的NaOH溶液中IO(TC的加熱處理來(lái)進(jìn)行。粉碎處理是使用搖動(dòng)型粉碎機(jī),使70%以上的粒徑達(dá)到90/rni以下,效果更好。經(jīng)過(guò)這樣的處理后,葡萄糖等的糖由菌床廢料經(jīng)過(guò)酶糖化生成后,可使這些糖通過(guò)微生物進(jìn)行乙醇發(fā)酵,或者,同時(shí)進(jìn)行酶糖化和通過(guò)微生物進(jìn)行的乙醇發(fā)酵的同時(shí)進(jìn)行多個(gè)發(fā)酵來(lái)實(shí)現(xiàn)向乙醇的轉(zhuǎn)化。在上述情況下,不實(shí)行通過(guò)微生物進(jìn)行的乙醇發(fā)酵,在酶糖化后停止來(lái)獲得葡萄糖等的糖也是可以的。利用纖維素酶作為酶時(shí),木質(zhì)纖維素內(nèi)含有的來(lái)自纖維素的葡萄糖,以及利用木聚糖酶等的半纖維素酶作為酶時(shí),木質(zhì)纖維素內(nèi)含有的來(lái)自半纖維素的木糖、甘露糖、阿拉伯糖、半乳糖等的糖也是可以獲得的。此外,通過(guò)使用含有半纖維素酶的纖維素酶,這些來(lái)自纖維素的葡萄糖和來(lái)自半纖維素的木糖等的糖可以同時(shí)獲得。將如此獲得的糖向乙醇以外的其他物質(zhì)轉(zhuǎn)化也是可以的。特別是,根據(jù)本發(fā)明的處理完畢的菌床廢料的利用,通過(guò)纖維素酶、半纖維素酶、含有半纖維素酶的纖維素酶等的酶以及酵母的共同培養(yǎng),糖化和利用這些糖的通過(guò)酵母等微生物同時(shí)進(jìn)行乙醇發(fā)酵的同時(shí)進(jìn)行多個(gè)發(fā)酵,生成的糖的酶活性抑制變少,會(huì)更有利于發(fā)酵的進(jìn)行。發(fā)酵用的酶可以是市販的酶、培養(yǎng)了絲狀菌的培養(yǎng)液或是由此精制的制品,只要是可以將纖維素、半纖維素糖化的制品就可以。市販的酶、粗精制的酶中,多數(shù)混合存在有纖維素酶和半纖維素酶。適宜的酶量就可以,但在舞茸菌床廢料的情況下,將含有半纖維素酶的纖維素酶加入至每菌床廢料12.5-50FPU(FilterPaperUnit,濾紙分解單位)的話,效果更好。如果酶的形態(tài)為粉末狀的話,懸浮在pH5.0前后的緩沖液中容易使用。如用0.45iim以下的過(guò)濾器過(guò)濾酶液來(lái)除掉雜菌的話,可以防止發(fā)酵系的雜菌的污染。關(guān)于在乙醇發(fā)酵中使用的微生物,利用釀酒糖酵母(Saccharomycescereviciae)酵母是簡(jiǎn)便而有效的,將來(lái)自半纖維素的木糖等戊糖進(jìn)行乙醇發(fā)酵時(shí),可以利用具柄畢赤酵母(Pichiastipitis),或者根據(jù)條件也可以利用耐鹽性的粟酒裂殖糖酵母(Shizosaccharomycespombe)等,此外,也可以是酵母之外的可以乙醇發(fā)酵的其它的細(xì)菌如運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌(Zymomonasmobilis)等,只要是可以進(jìn)行乙醇發(fā)酵的生物,即使是基因重組的制品也是可以的。在利用釀酒酵母(S.cereviciae)的時(shí)候,斜面培養(yǎng)基或凍結(jié)等形式保存的制品也是可以利用的,市販的面包酵母也是可以利用的。利用面包酵母時(shí),不論是干燥的還是未加工的形態(tài),通過(guò)直接投入發(fā)酵系使酵母從發(fā)酵早期開始就處于高濃度狀態(tài),效率會(huì)更好。利用斜面培養(yǎng)基等保存狀態(tài)的制品時(shí),用于同時(shí)進(jìn)行多個(gè)發(fā)酵之前,可優(yōu)選用液體培養(yǎng)基預(yù)培養(yǎng)來(lái)提高酵母的量和活性。預(yù)培養(yǎng)中利用的液體培養(yǎng)基可以是如1%酵母提取物、2%蛋白胨、3%葡萄糖、pH5.0的培養(yǎng)基,或任何其它適宜酵母培養(yǎng)的培養(yǎng)基。預(yù)培養(yǎng)結(jié)束后,收集酵母菌并使用。酵母的投入量只要是最終濃度為O.lg/l以上,就可以沒(méi)有困難的發(fā)酵,但如果更多量的話就可以如前所述的那樣發(fā)酵效率更好,而且也可以防止污染。根據(jù)發(fā)酵量可以適當(dāng)量地加入該處理完畢的菌床廢料,但該菌床廢料的濃度越高粘度就越高,可使得發(fā)酵早期的攪拌變困難。因此,考慮攪拌機(jī)的能力將投入的該處理完畢的菌床廢料的量調(diào)節(jié)成使可進(jìn)行良好攪拌的量為宜。將加入了該處理完畢的菌床廢料、酵母成長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)源的發(fā)酵液在高壓滅菌器內(nèi)進(jìn)行滅菌(12rC、15分以上)。滅菌后冷卻至37"C左右,將前述的酶或酵母加入,于37"C開始發(fā)酵。如在發(fā)酵中設(shè)為厭氧狀態(tài)、進(jìn)行攪拌的話,可以提高效率。通過(guò)這樣的1-3日的培養(yǎng),菌床廢料中的纖維素、半纖維素可以轉(zhuǎn)化為乙醇。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明,通過(guò)再利用培養(yǎng)菌類后的菌床廢料中殘留的菌類菌絲,可以在不費(fèi)力且緩和的制造條件下,更高回收率的從菌床廢料中的木質(zhì)纖維素獲得糖或乙醇。本說(shuō)明書包括作為本發(fā)明的優(yōu)先權(quán)基礎(chǔ)的日本專利申請(qǐng)?zhí)?005-053831的說(shuō)明書和/或附圖中公開的內(nèi)容。具體實(shí)施方式為對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明,用以下的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明,但本發(fā)明并不局限于此。實(shí)施例(1)舞茸菌床廢料的保存處理將木屑粉和玉米糠以9:1的體積比混合,并將含水量調(diào)節(jié)為65%,用此制作成舞茸的培養(yǎng)基。除去水的重量比為木屑粉80%、玉米糠為20%。將其裝滿2.5kg的舞茸培養(yǎng)袋,于105°C、2小時(shí)滅菌。冷卻后植入舞茸菌,于25。C左右、2.5個(gè)月的培養(yǎng)后,轉(zhuǎn)移至16t:左右的房間,切開培養(yǎng)袋的上部,使舞茸的子實(shí)體生長(zhǎng)。到達(dá)子實(shí)體的收獲適宜期即收獲子實(shí)體,并獲得菌床廢料。將獲得的菌床廢料從培養(yǎng)袋中取出,重新放入新的舞茸培養(yǎng)袋內(nèi),為確保氧的供給,將培養(yǎng)袋的濾過(guò)部以上的部位用密封材料密封,在袋內(nèi)部和袋外部能夠進(jìn)行氣體交換的條件下,于各實(shí)驗(yàn)溫度進(jìn)行處理。處理期間可以為1周至12周之間的任何期間,處理期間結(jié)束后取出菌床廢料,粉碎凝結(jié)狀的菌床廢料并均勻攪拌備用于下面的步驟。(2)該預(yù)處理菌床廢料的堿處理將干重量約20克的該預(yù)處理菌床廢料放入塑膠制的瓶中,往瓶中加入5%NaOH溶液100ml,使之充分混合至菌床廢料全體都被浸濕,用薄膜封閉后進(jìn)行于IO(TC、60分的高壓滅菌,高壓滅菌結(jié)束后,將菌床廢料-NaOH溶液冷卻至室溫。因菌床廢料-NaOH溶液的PH值為12.5,用硫酸將PH值下調(diào)至7.0附近。然后,將堿處理完畢的菌床廢料用80目的篩和流水清洗至廢液透明,再將洗凈的堿處理完畢的菌床廢料用干燥機(jī)干燥,之后用于糖化處理或同時(shí)進(jìn)行多個(gè)發(fā)酵。(3)該預(yù)處理菌床廢料的粉碎處理將該預(yù)處理菌床廢料于6(TC的烘箱(DryingOven)中放置一晚使之干燥。將干燥了的舞茸菌床廢料約200g放入4.5L的聚乙烯容器,并加入直徑為10mm的氧化鋯制小球1.2kg作為介質(zhì)。將容器蓋完全緊閉后,設(shè)置于振蕩機(jī)。將振蕩數(shù)設(shè)定在50.0Hz,開始進(jìn)行粉碎。粉碎時(shí)間是2小時(shí),但因?yàn)橛邪l(fā)熱,在操作30分鐘后一旦停止,待容器和樣品冷卻后再操作30分鐘,如此進(jìn)行至操作時(shí)間合計(jì)達(dá)到2小時(shí)。粉碎結(jié)束后,從容器中取出粉碎了的菌床廢料和介質(zhì)的混合物,將其置于篩孔為4.0mm的濾網(wǎng)上進(jìn)行篩選、振蕩,將粉碎了的菌床廢料從介質(zhì)中分離出來(lái)。(4)舞茸菌床廢料的酶糖化制作在50mM檸檬酸緩沖液中含有60FPU/g-生物質(zhì)的纖維素酶(含有半纖維素酶)及l(fā)mM疊氮化鈉的酶液,將10ml該酶液分別加入裝有100mg經(jīng)上述(1)(3)步驟而得到的處理完畢的菌床廢料的50ml三角燒瓶。為了使水分不蒸發(fā)而蓋上蓋子,于50。C、120rpm的條件下振蕩,使其反應(yīng)3天。反應(yīng)結(jié)束后,取必要量的樣品,在沸騰的水中保持5分鐘使酶失活。用離心法去除不溶部分,用葡萄糖檢測(cè)儀檢測(cè)溶液中葡萄糖的濃度。同時(shí)也用木糖檢測(cè)儀檢測(cè)木糖的濃度。糖化率是百分率來(lái)表示的,即是在菌床廢料中纖維素含量為45%的情況,相對(duì)于由此生成的理論葡萄糖量的實(shí)際獲得的葡萄糖量的百分率。進(jìn)行了堿處理時(shí),考慮因堿處理而減少的重量、以堿處理前的菌床廢料的回收率來(lái)計(jì)算。(5)舞茸菌床廢料的乙醇轉(zhuǎn)化(同時(shí)進(jìn)行多個(gè)發(fā)酵)乙醇轉(zhuǎn)化是在發(fā)酵液40ml的系統(tǒng)里進(jìn)行的。即,往100ml的三角燒瓶里加入30ml的50mM檸檬酸一磷酸緩沖液(pH5.0),并將4.0g(最終濃度為10%)的處理完畢的菌床廢料加入、混合,用濃磷酸將pH值調(diào)節(jié)為5.0。進(jìn)行121°C、15分的高壓滅菌,冷卻至室溫。在滅菌后的50mM檸檬酸-磷酸緩沖液(pH5.0)中加入干燥酵母至10g/1,充分?jǐn)嚢柚瞥山湍敢?。此外,?0FPU的纖維素酶粉末懸浮于2ml的緩沖液制成纖維素酶溶液,并用0.42/mi的過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾滅菌。在潔凈臺(tái)內(nèi)無(wú)菌操作將4ml的酵母液及4ml的纖維素酶溶液加入32ml的菌床廢料溶液中使之成為40ml。將三角燒瓶用乙醇滅菌后的發(fā)酵栓蓋上,并用封口膜封閉縫隙處。經(jīng)過(guò)這樣處理的燒瓶放入37'C的恒溫箱,在120往復(fù)振動(dòng)的狀態(tài)下進(jìn)行7天的發(fā)酵(培養(yǎng))。發(fā)酵結(jié)束后,經(jīng)遠(yuǎn)心分離分為上清液和固形成分,用氣相色譜法測(cè)定了上清液中乙醇的濃度。將舞茸菌床廢料在25"C下進(jìn)行1周、4周或12周的處理,直接糖化、乙醇轉(zhuǎn)化的結(jié)果如表1所示,調(diào)查了處理溫度的影響的結(jié)果如表2所示。表2顯示了以未處理的菌床廢料的糖化率為100,各溫度下的糖化率的相對(duì)值。此外,還顯示了未進(jìn)行堿處理的情況的結(jié)果。和表1作同樣的處理后再進(jìn)行堿處理的情況下的糖化、乙醇轉(zhuǎn)化的結(jié)果如表3所示,和表1作同樣的處理后再進(jìn)行粉碎處理的情況下的糖化的結(jié)果如表4所示。[表1]舞茸菌床廢料的處理時(shí)間對(duì)糖化率及乙醇轉(zhuǎn)化率的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>[表2]舞茸菌床廢料的處理溫度對(duì)糖化率的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>[表3]舞茸菌床廢料的處理時(shí)間對(duì)糖化率及乙醇轉(zhuǎn)化率的影響(和堿處理組合進(jìn)行的情況)<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>[表4]舞茸菌床廢料的處理時(shí)間對(duì)糖化率及乙醇轉(zhuǎn)化率的影響(和粉碎處理組合進(jìn)行的情況)<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>[表5]舞茸菌床廢料的處理時(shí)間對(duì)木糖產(chǎn)量的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>*表示為酶處理后反應(yīng)液中增加了的木糖濃度。如表1所示,25'C處理的菌床廢料在處理時(shí)間為1周時(shí)糖化率達(dá)到約2倍,隨處理時(shí)間的加長(zhǎng),糖化率也隨之上升。乙醇轉(zhuǎn)化率也是相同的情況。此外,如表2所示,從4"C至大約3(TC可以觀察到處理的效果。如表3或表4所示,處理后進(jìn)行堿處理或粉碎處理可使糖化率變得更高。例如4周處理后不進(jìn)行堿處理或粉碎處理時(shí)糖化率為29.0%(表1),如進(jìn)行堿處理時(shí)糖化率則為63.3%(表3),如進(jìn)行粉碎處理時(shí)糖化率則為50.9%(表4),在任何一種情況下都可以使糖化率達(dá)到2倍左右。此外,在這種情況下,可以看出在4周以上的處理可以得到更好的效果。表5顯示了木糖產(chǎn)量,可以看出,木糖進(jìn)行和葡萄糖相同的處理所得的產(chǎn)量在進(jìn)行12周處理時(shí)可達(dá)到3.5倍,在4周處理后再進(jìn)行堿處理時(shí)可達(dá)到8.5倍。(6)舞茸菌以外的菌類菌床廢料的保存處理將舞茸菌以外的菌床廢料如真姬菇、杏鮑菇各自瓶培養(yǎng)后的菌床廢料進(jìn)行保存處理。真姬菇的情況為將含有闊葉樹木屑的培養(yǎng)基調(diào)節(jié)含水率為65%,將630g左右的量裝入850cc的瓶,滅菌、冷卻后植入真姬菇菌。在25t:進(jìn)行培養(yǎng),在14'C進(jìn)行子實(shí)體的發(fā)育。在子實(shí)體的收獲適宜期時(shí)進(jìn)行收獲,利用瓶?jī)?nèi)殘留的培養(yǎng)基作為菌床廢料。將由針葉樹得到的菌床廢料培養(yǎng)基調(diào)節(jié)含水率為71%,將580g左右的量裝入850cc的瓶,滅菌、冷卻后植入杏鮑菇菌。在23"進(jìn)行培養(yǎng),在17'C進(jìn)行子實(shí)體的發(fā)育。在子實(shí)體的收獲適宜期時(shí)進(jìn)行收獲,利用瓶?jī)?nèi)殘留的培養(yǎng)基作為菌床廢料。這樣獲得的菌床廢料以在瓶?jī)?nèi)殘留的形式放入舞茸培養(yǎng)袋中,為了能夠進(jìn)行氣體交換,在袋附有的濾過(guò)部以上的部位進(jìn)行密合。將其在25C下保存4周。保存期間結(jié)束后,從瓶中取出菌床廢料,在充分?jǐn)嚢韬笫怪稍?。然后,如前所述進(jìn)行堿處理、纖維素酶糖化。[表6]<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>如表6所示,在真姬菇、杏鮑菇的情況,25'C處理之后進(jìn)行堿處理也可以使糖化率提高。此外,還確認(rèn)了在香菇、滑菇的的情況也可以獲得同樣的效果。本說(shuō)明書引用的所有出版物、專利和專利申請(qǐng)都直接作為參考包括在本說(shuō)明書中。權(quán)利要求1.一種菌類菌床廢料的預(yù)處理方法,其特征在于將菌類菌床廢料向糖、乙醇轉(zhuǎn)化時(shí),在收獲子實(shí)體后,將菌類菌床廢料在4~30℃下保存1周以上。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的菌類菌床廢料的預(yù)處理方法,其特征在于將菌類菌床廢料在2(TC3(TC下保存。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的菌類菌床廢料的預(yù)處理方法,其特征在于收獲子實(shí)體后,將菌類菌床廢料保存4周以上。4.根據(jù)權(quán)利要求13中任一項(xiàng)所述的菌類菌床廢料的預(yù)處理方法,其特征在于所述的菌類菌床廢料為食用菌的菌床廢料。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的菌類菌床廢料的預(yù)處理方法,其特征在于所述食用菌為舞茸、杏鮑菇、真姬菇、香菇、滑菇中的任何一種。6.—種由菌類菌床廢料向乙醇的轉(zhuǎn)化方法,其特征在于在將菌類菌床廢料向糖、乙醇轉(zhuǎn)化時(shí),對(duì)菌類菌床廢料進(jìn)行權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的預(yù)處理后,通過(guò)纖維素酶、半纖維素酶或含有半纖維素酶的纖維素酶等酶,對(duì)該菌類菌床廢料進(jìn)行向葡萄糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖及/或半乳糖的糖化,再通過(guò)微生物進(jìn)行乙醇發(fā)酵,或者同時(shí)實(shí)施通過(guò)上述酶進(jìn)行的糖化和通過(guò)微生物進(jìn)行的乙醇發(fā)酵。7.—種由菌類菌床廢料向乙醇的轉(zhuǎn)化方法,其特征在于在將菌類菌床廢料向糖、乙醇轉(zhuǎn)化時(shí),對(duì)菌類菌床廢料進(jìn)行權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的預(yù)處理后,對(duì)該菌類菌床廢料進(jìn)行堿處理或粉碎處理,然后通過(guò)纖維素酶、半纖維素酶或含有半纖維素酶的纖維素酶等酶,對(duì)該菌類菌床廢料進(jìn)行向葡萄糖、木糖、甘露糖、阿拉伯糖及/或半乳糖的糖化,再通過(guò)微生物進(jìn)行乙醇發(fā)酵,或者同時(shí)實(shí)施通過(guò)上述酶進(jìn)行的糖化和通過(guò)微生物進(jìn)行的乙醇發(fā)酵。8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的菌類菌床廢料向乙醇的轉(zhuǎn)化方法,其特征在于所述的菌類菌床廢料為食用菌的菌床廢料。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的菌類菌床廢料向乙醇的轉(zhuǎn)化方法,其特征在于所述食用菌為舞茸、杏鮑菇、真姬菇、香菇、滑菇中的任何一種。全文摘要本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種利用菌類菌床廢料簡(jiǎn)便且高效率地獲得糖、乙醇的菌類菌床廢料的預(yù)處理方法,以及利用該預(yù)處理的菌床廢料向糖、乙醇的轉(zhuǎn)化方法。本發(fā)明是在利用菌類菌床廢料向糖、乙醇轉(zhuǎn)化時(shí),在子實(shí)體收獲后,通過(guò)將菌類菌床廢料在4~30℃下保存一周以上,從而實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的。文檔編號(hào)C12P19/02GK101128595SQ20068000638公開日2008年2月20日申請(qǐng)日期2006年2月21日優(yōu)先權(quán)日2005年2月28日發(fā)明者下田隆史,中尾孝義,城內(nèi)隆志,大平安夫,森川康,西堀耕三申請(qǐng)人:株式會(huì)社雪國(guó)舞茸;國(guó)立大學(xué)法人長(zhǎng)岡技術(shù)科學(xué)大學(xué)
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