ア ル コ ー ル 発 酵 に 用 い る 原 料 つ い て サ ト ウ キ ビ や ト ウ モ ロ コ シ を 原 料 と し た 産 業 で は 、 や は り 食 料 や 飼 料 と の 問 題 が 生 じ て い る 。 し か し ス イ ー ト ソ ル ガ ム は 、 こ の 点 に 関 し て 競 合 の 問 題 が な い た め 利 用 し や す い と 考 え ら れ る 。 そ の 傍 ら で 食 料 な ど と 競 合 し な い 稲 わ ら や 麦 わ ら な ど の セ ル ロ ー ス 系 の 原 料 を 使 用 す る 研 究 も な さ れ て い る が 、 糖 化 な ど の 処 理 を 必 要 と す る た め コ ス ト が 多 く か か っ て し ま う 。 こ れ は ス イ ー ト ソ ル ガ ム 全 草 を 用 い る ア ル コ ー ル 発 酵 に も 同 じ 事 が 言 え る が 、 ス イ ー ト ソ ル ガ ム 全 草 を 原 料 と し て 用 い た 時 と そ れ ら を 原 料 と し た と き 、 コ ス ト が か か ら な い 方 が 効 率 が 良 い 。 両 者 と も 同 じ よ う な 前 処 理 が 必 要 と な る が 、 ど ち ら が よ り 効 率 良 く 安 価 に エ ネ ル ギ ー を 生 成 す る こ と が で き る か が 重 要 と な る と 考 え る 。
今 回 行 っ た 青 森 県 弘 前 市 で 栽 培 さ れ た ス イ ー ト ソ ル ガ ム 全 草 を 原 料 と し た ア ル コ ー ル 発 酵 で は 、1 年 を 通 す と や は り 暖 か い 日 が 少 な い た め か 地 域 的 な 影 響 を 受 け て し ま い 、 ま た 栽 培 方 法 が 確 立 し て い な い た め か 収 穫 量 が 少 な く 、 必 然 的 に 得 ら れ る エ ネ ル ギ ー の 量 も 減 っ て し ま う よ う に 思 わ れ る 。 よ っ て 弘 前 地 域 で ス イ ー ト ソ ル ガ ム 全 草 を ア ル コ ー ル 発 酵 の 原 料 と す る と き 、 ま ず は 栽 培 方 法 か ら 見 直 す 必 要 が あ る と 考 え る 。ま た 発 酵 方 法 も 1つ の 方 法 し か と っ て お ら ず 、 試 料 の 加 工 や 発 酵 期 間 に お い て 改 善 さ れ る 部 分 も あ る と 考 え ら れ る た め 、 改 善 の 余 地 が あ る 。 そ の 一 方 、 総 合 的 な エ ネ ル ギ ー の 収 支 に つ い て も 考 慮 す る べ き で あ る 。 得 ら れ た エ ネ ル ギ ー が ス イ ー ト ソ ル ガ ム を 原 料 と す る バ イ オ マ ス エ ネ ル ギ ー を 生 成 す る た め に 消 費 し た エ ネ ル ギ ー や 、 使 用 し た 酵 素 や 酵 母 な ど に か か っ た コ ス ト も 含 め 、 最 終 的 な エ ネ ル ギ ー の 効 率 を 求 め る べ き で あ る 。
今 回 行 っ た ス イ ー ト ソ ル ガ ム 全 草 を 用 い た ア ル コ ー ル 発 酵 で は 、 搾 汁 を 用 い た 先 行 研 究 の 値 に す ら 及 ば な か っ た た め 、 栽 培 条 件 や 発 酵 条 件 等 を 最 適 化 し た 上 で エ タ ノ ー ル の 収 量 を 算 出 し 、 全 草 を 用 い た 場 合 と 搾 汁 の み を 用 い る 場 合 で
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は 、 ス イ ー ト ソ ル ガ ム を 原 料 と す る に 当 た り ど ち ら が 適 し て い る か 検 討 す る 必 要 が あ る 。
81 実 験 項
・ 塩 酸 ： 関 東 化 学 株 式 会 社 Lot No. 904X1061
・ 水 酸 化 ナ ト リ ウ ム ： 和 光 純 薬 工 業 株 式 会 社 Lot PEK 4614
・ ジ エ チ ル エ ー テ ル ： 関 東 化 学 株 式 会 社 、 和 光 純 薬 工 業 株 式 会 社
・ 酢 酸 ： 和 光 純 薬 工 業 株 式 会 社 Lot No. DLK5111
・ 酢 酸 ナ ト リ ウ ム(無 水)： 和 光 純 薬 工 業 株 式 会 社 Lot No. DM5510
・ シ ュ ウ 酸 ア ン モ ニ ウ ム 一 水 和 物 ： 和 光 純 薬 工 業 株 式 会 社 Lot No.ESM2737
・ 硫 酸 ： 和 光 純 薬 工 業 株 式 会 社 Lot No. AWF6744
・D(+)-グ ル コ ー ス ： 和 光 純 薬 工 業 株 式 会 社 Lot DCF0780
・D-(－)-フ ル ク ト ー ス ： 和 光 純 薬 工 業 株 式 会 社 Lot CKE 0703
・ ラ ク ト ー ス ： 和 光 純 薬 工 業 株 式 会 社 Lot No. ALH2185
・ ス ク ロ ー ス ： 和 光 純 薬 工 業 株 式 会 社 Lot No.EPL2639
・ マ ル ト ー ス ： 和 光 純 薬 工 業 株 式 会 社 Lot LEQ 1683
・ エ タ ノ ー ル ： 和 光 純 薬 工 業 株 式 会 社 Lot EPQ4119
・ グ リ セ リ ン ： 関 東 化 学 株 式 会 社 Lot No.112U1565
・ メ タ ノ ー ル ： 和 光 純 薬 工 業 株 式 会 社 Lot DWQ7407
・ ア セ ト ン ： 和 光 純 薬 工 業 株 式 会 社 Lot KWE1033
・ グ ル コ ー ス キ ッ ト ： 和 光 純 薬 工 業 株 式 会 社 緩 衝 液 ： り ん 酸 緩 衝 液 pH7.1、 フ ェ ノ ー ル 発 色 剤 ： ム タ ロ タ ー ゼ(ブ タ 腎 臓 由 来)
グ ル コ ー ス オ キ シ ダ ー ゼ(GOD)(微 生 物 由 来) ペ ル オ キ シ ダ ー ゼ(POD)(西 洋 ワ サ ビ 由 来) 4-ア ミ ノ ア ン チ ピ リ ン
ア ス コ ル ビ ン 酸 オ キ シ ダ ー ゼ(AOD)(カ ボ チ ャ 由 来)
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・ オ ー ト ク レ ー ブ KT23 ア ル プ 株 式 会 社
・ 繊 維 抽 出 装 置 フ ァ イ バ ー テ ス ト FIWE3 株 式 会 社 ア ク タ ッ ク
・ 恒 温 器 清 水 理 化 学 機 器 製 作 所
・ 強 制 循 環 式 定 温 恒 温 器 EPSF-220 株 式 会 社 い す ゞ 製 作 所
・ 遠 心 器 H-200NR 国 産 遠 心 器 株 式 会 社
・ ザ ル ト リ ウ ス 天 秤 R160D カ ー ル ツ ァ イ ス 株 式 会 社
・ 上 皿 天 秤 シ イ ベ ル 機 械 株 式 会 社
・ ガ ラ ス 電 極 式 水 素 イ オ ン 濃 度 計 F-15 堀 場 製 作 所
・ 迅 速 脂 肪 抽 出 装 置 Gerhardt Soxtherm 2000 automatic
・ 簡 易 糖 度 計 PR-101 株 式 会 社 ATAGO
・ マ ッ フ ル 炉 FM-31 Yamato Scientific Co., Ltd
・ カ ッ タ ー ミ キ サ ー AC-25S 愛 工 舎 製 作 所
・ 密 度 比 重 計 DA-310 KYOTO ELECTRONICS
・ マ ン ト ル ヒ ー タ ー フ ラ ス コ 用 SAFR-3 No.H22JA18 柴 田 科 学 株 式 会 社
・BIO MULTI INCUBATOR LH-30-8CT 株 式 会 社 日 本 医 化 器 械 製 作 所
・CENTRIFUGE CT13 HITACHI
・INCUBATE BOX M-230 MFG-No. 5C 2081279
・Incubator IS82 YAMATO SCIENTIFIC CO., LTD
・Multiskan JX サ ー モ バ イ オ ア ナ リ シ ス ジ ャ パ ン 株 式 会 社
・PCV Clean Bench HITACHI
・Spectrophotometer U-2000 HITACHI
・SUGAR ANALYZER SU-300 東 亜 デ ィ ー ケ ー ケ ー 株 式 会 社
・VORTEX MIXR Labnet International, Inc.
・16SPEED BLENDER Osterizer
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・ グ ル ク SB G 天 野 エ ン ザ イ ム 清 酒 用 酵 素 、 清 酒 四 段
・ ス ミ チ ー ム LOT NO. 110901-02 新 日 本 化 学 工 業 株 式 会 社
Rhizopus oryzae(delemar)よ り 産 生 さ れ る グ ル コ ア ミ ラ ー ゼ で 、 デ ン プ ン か ら ブ ド ウ 糖 を 高 純 度 に 生 成 す る 。 強 力 な 力 価 も 持 ち 、 速 や か に 糖 化 率 を 上 昇 さ せ 、 正 常 に 液 化 さ れ た デ ン プ ン に 対 し て は 分 解 限 度 値 を き わ め て 高 く 保 持 し 、 高 純 度 の ブ ド ウ 糖 を 製 造 す る こ と が 出 来 る 。 生 デ ン プ ン に 対 し て も 効 果 を 発 揮 す る 。
・ 力 価 ：2000 u/g (SJ法)
・pH ： 至 適 pH は 5.0 だ が 、pH4.0~8.0 の 間 で 実 用 的 に 作 用 す る 。 ・ 温 度 ： 至 適 温 度 は 60℃ だ が 、50~60℃ の 間 で 実 用 的 に 作 用 す る 。 ・ 用 途 ： デ ン プ ン か ら の ブ ド ウ 糖 製 造
デ ン プ ン 原 料 に よ る ア ル コ ー ル 発 酵 醸 造 原 料 の 糖 化 助 成
・ ア ク レ モ セ ル ラ ー ゼ KM LOT.091030 協 和 化 成 株 式 会 社
ア ク レ モ ニ ウ ム セ ル ラ ー ゼ を 主 活 性 と す る 複 合 酵 素 製 剤 で 、 植 物 組 織 に 対 し て 強 力 な 分 解 力 を 示 す 。 従 来 の セ ル ラ ー ゼ に 比 べ て 処 理 時 間 を 大 幅 に 短 縮 で き る 。
Acremonium cellulolyticus よ り 産 生 さ れ る 高 活 性 セ ル ラ ー ゼ で あ り 、 ヘ ミ セ ル ラ ー ゼ 系 も 強 力 な 活 性(特 に ペ ク チ ナ ー ゼ 活 性)を 含 有 し て い る 複 合 酵 素 製 剤 。 植 物 組 織(細 胞 壁)を 速 や か に 崩 壊 及 び 可 溶 化 さ せ る こ と が 可 能 に な る 。
・ 力 価 ：10,000 u/g 以 上 (CMCase 法)
・pH ：至 適 pH は 4.0~5.5だ が 、pH2.0~6.0 の 範 囲 で 実 用 的 に 作 用 す る 。
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・ 温 度 ： 至 適 温 度 は 65℃ だ が 、40℃~70℃ の 範 囲 で 実 用 的 に 作 用 す る 。 ・ 応 用 ： 植 物 組 織(細 胞 壁)の 破 壊 力 は 、Trichoderma sp.よ り 産 生 さ れ る セ
ル ラ ー ゼ に 比 べ て 優 れ た 活 性 を 持 っ て い る 。強 力 な β-ク ル コ シ タ ー ゼ 活 性 を 有 し て お り 、 天 然 セ ル ロ ー ス の 低 分 子 化 を 効 率 的 に 行 う た め 、 多 糖 の グ ル コ ー ス 転 換 に 利 用 で き る 。 耐 酸 性 に 優 れ 、 幅 広 い pH で も 安 定 し て 作 用 す る 。
・ ア サ ヒ セ ル ラ ー ゼ Lot 2059394
・ セ ル ラ ー ゼ TP5-協 和 Lot.110117 協 和 化 成 株 式 会 社 繊 維 素 分 解 複 合 酵 素
・ キ シ ラ ナ ー ゼ コ ン ク 株 式 会 社 樋 口 商 会
Trichoderma Reesei 由 来 の キ シ ラ ナ ー ゼ 製 品 。発 酵 法 に よ り 製 造 さ れ 、プ ロ テ ア ー ゼ 、リ パ ー ゼ 、ア ミ ラ ー ゼ は ほ と ん ど 含 ま れ て い な い 。食 品 用 酵 素(GRAS に 収 載 さ れ て い る)で あ り 、FAO/WHO、FCCⅢ に 推 奨 さ れ て い る 規 格 に 適 合 し て い る 。 キ シ ラ ナ ー ゼ 活 性 の 他 、 セ ル ラ ー ゼ 、 ヘ ミ セ ル ラ ー ゼ や グ ル カ ナ ー ゼ を 有 し て い る 。
＜ 性 状 ＞
・ 起 源 ：Trichoderma Reesei ・ 外 観 ： 薄 茶 色 の 粉 末
・ 溶 解 性 ： 水 溶 性 ・ 至 適 pH：4.0~6.5 ・ 至 適 温 度 ：50~65℃
・ 力 価 ：180,000 XYU/g ・ 水 分 ：<7%
85 ＜ 微 生 物 ＞
・ 一 般 生 菌 数 ：<10,000/g ・E.Coli： 陰 性 /g
・ サ ル モ ネ ラ ： 陰 性 /25g ＜ 重 金 属 ＞
・ ヒ 素 ：<3ppm
・ 重 金 属 ：<40ppm
製 造 者 ：ADVANCED ENZYME TECHNOLOGIES (イ ン ド) 輸 入 販 売 者 ： 株 式 会 社 樋 口 商 会 化 成 品 部
86 参 考 文 献
1) 高 等 学 校 物 理 Ⅰ (2005)
兵 藤 申 一 ・ 福 岡 登 著 啓 林 館 P.154
2) 世 界 の 食 糧 生 産 と バ イ オ マ ス エ ネ ル ギ ー 2050 年 の 展 望 (2008) 川 島 博 之 著 東 京 大 学 出 版 会 P.72~77
3) バ イ オ マ ス が 拓 く 21 世 紀 エ ネ ル ギ ー (2000) 坂 井 正 康 著 森 北 出 版 株 式 会 社 P.45,62,70,71
4) バ イ オ マ ス ハ ン ド ブ ッ ク (2006) 社 団 法 人 日 本 エ ネ ル ギ ー 学 会 オ ー ム 社 P.32,157,158
5) H22 年 度 沖 縄 バ イ オ マ ス 資 源 活 用 促 進 事 業 報 告 書 (2010) NPO 亜 熱 帯 バ イ オ マ ス 利 用 研 究 セ ン タ ー
6) 資 源 作 物 と し て の ス ィ ー ト ソ ル ガ ム 栽 培 法 (2011) 長 野 県 農 政 部 農 業 技 術 課
7) P. K. Vogel ‘Energy production from forages (or American agriculture-back to the future) ’
Journal of Soil and Water Conservation Vol. 51, No.2 pp.137~139 (1996)
8) イ ネ 全 草 の ペ レ ッ ト 化 に よ る バ イ オ エ タ ノ ー ル 生 産 シ ス テ ム に つ い て (2012) 地 方 独 立 行 政 法 人 青 森 県 産 業 技 術 セ ン タ ー 弘 前 地 域 研 究 所 齋 藤 知 明 ・ 村 中 文 人
9) 秋 田 県 バ イ オ エ タ ノ ー ル 推 進 戦 略 秋 田 県 生 活 環 境 文 化 部 環 境 あ き た 創 造 課 菜 の 花 バ イ オ エ ネ ル ギ ー チ ー ム 2009 年 P.10,11
10) M. A. Jeltema, ‘Revised method for quantitating dietary fibre components.’ , Journal of the science of Food and Agriculture, 31.8, 820-829 (1980)
11) 村 中 文 人 私 信
87 12) 齋 藤 知 明 私 信
13) 稲 わ ら か ら の バ イ オ エ タ ノ ー ル 生 成 に 関 す る 研 究 岸 良 拓 治 弘 前 大 学 P.24
14) グ ル コ ー ス CⅡ-テ ス ト ワ コ ー (2008) 和 光 純 薬 工 業 株 式 会 社
15) 肥 田 野 豊 私 信
16) 第 三 回 改 正 国 税 庁 所 定 分 析 法 注 解 (1987) 財 団 法 人 日 本 醸 造 協 会 新 日 本 印 刷 株 式 会 社 P.12~15