[發明專利]菌類菌床廢料的預處理及利用其向糖、乙醇的轉化方法

無效

• 申請號: 200680006384.1
• 申請日: 2006-02-21
• 公開（公告）號: CN101128595A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發明（設計）人: 下田隆史;西堀耕三;城內隆志;中尾孝義;大平安夫;森川康
• 申請（專利權）人: 株式會社雪國舞茸;國立大學法人長岡技術科學大學
• 主分類號: C12P7/06
• 分類號: C12P7/06;C12P19/02;C12R1/645
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 楊青;樊衛民

技術領域

本發明涉及利用在培養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生物質向糖、乙醇轉化時所進行的預處理，以及利用該預處理的菌床廢料的向糖、乙醇的轉化方法。

背景技術

現在，為防止地球溫暖化，據說有必要在世界范圍內削減二氧化碳。其中，引人注目的是自未利用的生物質中提取能源并利用。生物質引人注目的一個理由，可列舉出所謂的碳中和(carbon-neutral)，即，生物質中含有的碳，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于提取能源時生成的二氧化碳量的二氧化碳量的植物，使之抵消為±0。此外，因為從生物質中能夠提取乙醇、甲烷氣體等可成為燃料的物質，人們期待著其代替將來枯竭的化石燃料(非專利文獻1)。

木質生物質在生物質中是不容易轉化為燃料物質的。這是因為，作為燃料物質的根源的纖維素被難于分解的木質素所包圍，使之難以利用。因此，為了利用木質生物質的纖維素，就必需除去木質素等使纖維素成為易于利用的形態(非專利文獻2、3)。

僅考慮將木質生物質向糖、乙醇轉化的情況，總的來說，其方法分為兩類。一類是先使用酸將木質生物質中的纖維素水解為葡萄糖，再經發酵轉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，但因為是在強酸性且高溫高壓的條件下進行反應，對其耐受的裝置的成本及維持費等的花費高等是難以解決的問題(非專利文獻2、3)。

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為可以在溫和的條件下反應，在裝置的要求上有一定優勢。但是，在分解進行中纖維素酶必需和木質生物質中的纖維素相接觸，而上述木質素的存在，加上纖維素的結晶化會成為其妨礙。因此，在酶反應之前必須進行某些預處理。作為木質生物質的酶糖化法的預處理，雖然有了稀硫酸法、堿處理法、微粉碎法等各種各樣的方法，但是還沒有建立權威性的方法(非專利文獻3、5)。

人們已經知道絲狀真菌是自然界中可以分解木質素的生物，其中，具有代表性的是白腐菌。白腐菌由于釋放出強力的木質素分解酶來分解木質素，腐朽的木材的外表看上去會呈發霉的白色。這種白腐菌幾乎都屬于擔子菌，在香菇、平菇、舞茸等食用菌類中大量含有(非專利文獻6、7)。作為在木質生物質的處理中利用白腐菌的例子，可以列舉出利用Ceriporiopsis?subvermispora白腐菌的木質素分解能力的木屑的造紙漿設備。據說這種處理法在造紙的費用上具有競爭力(非專利文獻6)。

此外，近年來菌類的人工培養由于大規模的全年空調菌床培養的建立，舞茸等的菌床培養已逐漸普及。菌床培養是將細細粉碎的木屑和菌類的營養成分混合，適當地調節含水率，在瓶或袋中填塞成培養基。將其滅菌并植入菌類的菌絲，在適當條件下培養數月，菌類的菌絲在培養基的內外延伸(將該狀態稱為菌床)后，形成菌類的子實體。在自然界中，包括菌類在內的擔子菌類不得不與其他生物競爭，其結果是同化難分解性的木材，而菌床培養則可以免去這種競爭，使用易同化的木材以外的營養成分來使其生長。

實際上，人們已經知道，與木材的β-葡聚糖(纖維素)相比，舞茸優先地消化來源于營養成分的α-葡聚糖(TFA可溶性葡聚糖)(非專利文獻8)。因此可以推測，在菌床培養中，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。此外，培養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?；谶@種認識，菌類菌床廢料特別是舞茸等的培養基成分的大部分是木屑的菌類菌床廢料，作為木質生物質資源是很有前景的。而且，舞茸等在工廠里可以大規模的進行培養，能夠大量地集中地獲得菌類菌床廢料。但令人遺憾的是，現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1：山地憲治(2002)，生物質能源的特性及能源的轉化、利用技術，NTS，p3-36。

非專利文獻2：坂士朗等(2001)，生物質·能源·環境，IPC，p251-260。

非專利文獻3：杉浦純(2002)，生物質能源的特性及能源的轉化、利用技術，NTS，p283-312。

非專利文獻4：George?P.Philippidis(1996)，Handbook?onBioethanol，Taylor?&?Francis，p253-285。