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JP2011050359A - New microorganism, enzyme derived from the microorganism and method for producing saccharified solution by using the same - Google Patents

New microorganism, enzyme derived from the microorganism and method for producing saccharified solution by using the same Download PDF

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JP2011050359A
JP2011050359A JP2009204940A JP2009204940A JP2011050359A JP 2011050359 A JP2011050359 A JP 2011050359A JP 2009204940 A JP2009204940 A JP 2009204940A JP 2009204940 A JP2009204940 A JP 2009204940A JP 2011050359 A JP2011050359 A JP 2011050359A
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JP
Japan
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microorganism
culture
enzyme
lignocellulosic biomass
saccharified solution
Prior art date
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Pending
Application number
JP2009204940A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuyasu Okabe
満康 岡部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Musashino Chemical Laboratory Ltd
Original Assignee
Musashino Chemical Laboratory Ltd
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Publication date
Application filed by Musashino Chemical Laboratory Ltd filed Critical Musashino Chemical Laboratory Ltd
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  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a saccharified solution from a lignocellulosic biomass in high efficiency. <P>SOLUTION: There is provided a microorganism belonging to the genus Penicillium sp. capable of decomposing the lignocellulosic biomass, preferably S11D6608-M1 (Accession Number: FERM BP-11083) and/or S11D6608-M2 (Accession Number: FERM BP-11084). <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、新規微生物および該微生物由来の酵素、ならびにこれらを用いた糖化液の製造方法に関する。詳しくは、本発明は、リグノセルロース系バイオマスから効率よく糖化液を製造することができる新規微生物および該微生物由来の酵素、ならびにこれらを用いた糖化液の製造方法に関する。   The present invention relates to a novel microorganism, an enzyme derived from the microorganism, and a method for producing a saccharified solution using these. Specifically, the present invention relates to a novel microorganism capable of efficiently producing a saccharified solution from lignocellulosic biomass, an enzyme derived from the microorganism, and a method for producing a saccharified solution using these microorganisms.

産業革命以来、エネルギー資源として、石油、石炭、および天然ガスなどの化石燃料が大量に使用されてきた。その結果、今日、二酸化炭素などの温室効果ガスによる地球温暖化は、もはや一刻の猶予もないほど深刻化している。さらに、これまでの主要なエネルギー資源であった石油の可採年数が数十年との予測がされており、これらの化石燃料に取って代わる、地球に優しい新たなエネルギー資源の確保が急務となっている。   Since the industrial revolution, fossil fuels such as oil, coal, and natural gas have been used in large quantities as energy resources. As a result, global warming due to greenhouse gases such as carbon dioxide is becoming increasingly serious today. Furthermore, it has been predicted that oil, which has been a major energy resource so far, has been available for several decades, and there is an urgent need to secure a new earth-friendly energy resource to replace these fossil fuels. It has become.

これらの問題の一つの解決策として、バイオマス(再生可能な、生物由来の有機性資源で化石資源を除いたもの)から燃料や、生分解性ポリマーなどの原料となる化成品を生産する、バイオリファイナリーの研究・開発が世界各地で進められている。   One solution to these problems is to produce biochemicals that are raw materials such as fuel and biodegradable polymers from biomass (renewable, bio-derived organic resources excluding fossil resources). Refinery research and development is ongoing around the world.

こうしたバイオリファイナリーの中でも、特に、バイオマスエタノール(以下、「バイオエタノール」とも称する)の生産は既に実用化されており、トウモロコシやサトウキビなどの可食部に含まれるデンプン質または糖質を用いたエタノール生産が、米国やブラジルなどで大規模に行われている。しかしながら、これらの食糧資源をバイオエタノールの原料とすることで、食糧価格の高騰や、発展途上国での深刻な食糧不足を引き起こすことが懸念されている。本発明者は、こうした状況を鑑みて、作物の非可食部である葉や茎など(ソフトバイオマス)、あるいは木材など(ハードバイオマス)に含まれるリグノセルロース系バイオマスを原料とするバイオリファイナリー技術の開発に取り組んできた。   Among these biorefinaries, the production of biomass ethanol (hereinafter also referred to as “bioethanol”) has already been put to practical use, and ethanol using starch or sugar contained in edible parts such as corn and sugarcane. Production is carried out on a large scale in the US and Brazil. However, there is a concern that using these food resources as raw materials for bioethanol will cause a rise in food prices and a serious shortage of food in developing countries. In view of these circumstances, the present inventor has developed biorefinery technology using lignocellulosic biomass contained in leaves and stems (soft biomass) or wood (hard biomass) which are non-edible parts of crops as raw materials. I have been working on development.

一般に、バイオリファイナリーのプロセスは、(i)バイオマスに含まれる多糖類を糖化(加水分解)することによって単糖類を含む糖化液を得る工程と、(ii)得られた糖化液に含まれる単糖類に、微生物または酵素を作用させることによって各種の有用化合物に変換する工程との2つの工程を含む。しかしながら、作物の葉や茎または木材のようなリグノセルロース系バイオマスは、構造性多糖であるセルロースに芳香族化合物の重合体であるリグニンおよびヘミセルロースが強固に結合する構造を有しており、デンプン質や糖質を主成分とするデンプン系バイオマスや糖質系バイオマスと比較して、加水分解反応の効率が著しく低いことが知られている。そこで、リグノセルロース系バイオマスを高効率で糖化するための前処理または加水分解反応に関する技術開発が進められている。   In general, the biorefinery process includes (i) a step of obtaining a saccharified solution containing monosaccharides by saccharifying (hydrolyzing) polysaccharides contained in biomass, and (ii) monosaccharides contained in the obtained saccharified solution. In addition, there are two steps including conversion to various useful compounds by the action of microorganisms or enzymes. However, lignocellulosic biomass, such as crop leaves, stems, or wood, has a structure in which lignin and hemicellulose, which are polymers of aromatic compounds, are tightly bound to cellulose, which is a structural polysaccharide. It is known that the efficiency of the hydrolysis reaction is remarkably low compared with starch-based biomass and saccharide-based biomass whose main components are sugar and sugar. Therefore, technological development relating to pretreatment or hydrolysis reaction for saccharifying lignocellulosic biomass with high efficiency is in progress.

リグノセルロース系バイオマスの加水分解法は、主に酸または塩基を用いる化学的加水分解法と、微生物等が生産する酵素(セルラーゼ)を用いる生物学的加水分解法の2種に大別される。後者の生物学的加水分解法によると、温和な条件で、発酵阻害物質が少ない高濃度の糖化液を得ることができる。そこで、より高活性なセルラーゼを産生する微生物の探索が進められている。   Lignocellulosic biomass hydrolysis methods are roughly classified into two types: chemical hydrolysis methods mainly using acids or bases, and biological hydrolysis methods using enzymes (cellulases) produced by microorganisms and the like. According to the latter biological hydrolysis method, a high-concentration saccharified solution with a small amount of fermentation-inhibiting substances can be obtained under mild conditions. Therefore, search for microorganisms that produce more highly active cellulase is underway.

例えば、特許文献1ではリグノセルロース系バイオマスに含まれる結晶性セルロースに対して高い加水分解活性を有するトリコデルマ・リーゼイ(Trichoderma reesei)および該微生物の製造方法が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses Trichoderma reesei having high hydrolytic activity for crystalline cellulose contained in lignocellulosic biomass and a method for producing the microorganism.

特開2006−166848号公報JP 2006-166848 A

しかしながら、上記特許文献1に記載のトリコデルマ・リーゼイを用いても、糖化効率が未だ不十分であり、さらなる改良が望まれているのが現状である。   However, even if Trichoderma reesei described in Patent Document 1 is used, the saccharification efficiency is still insufficient, and further improvement is desired.

そこで本発明は、高効率で糖化液を得るための手段を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a means for obtaining a saccharified solution with high efficiency.

本発明者は、上記の問題を解決すべく、鋭意研究を行った。その結果、リグノセルロース系バイオマス分解能を有するペニシリウム属(Penicillium sp.)に属する微生物を用いることによってリグノセルロース系バイオマスから高効率で糖化液を製造できることを見出し、本発明を完成させた。   The present inventor has intensively studied to solve the above problems. As a result, the present inventors have found that a saccharified solution can be produced from lignocellulosic biomass with high efficiency by using a microorganism belonging to the genus Penicillium sp. Having lignocellulosic biomass resolving power, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、リグノセルロース系バイオマス分解能を有するペニシリウム属(Penicillium sp.)に属する微生物である。   That is, the present invention is a microorganism belonging to the genus Penicillium sp. Having a lignocellulosic biomass resolving power.

本発明によれば、リグノセルロース系バイオマスから高効率で糖化液を製造することができる。   According to the present invention, a saccharified solution can be produced from lignocellulosic biomass with high efficiency.

酵素活性および安定性に対する温度の影響を表すグラフである。2 is a graph showing the effect of temperature on enzyme activity and stability. 酵素活性および安定性に対するpHの影響を表すグラフである。2 is a graph showing the effect of pH on enzyme activity and stability. 稲わらの糖化反応における反応溶液中の全糖量、グルコース量、キシロース量、および糖化率の経時変化を表すグラフである。It is a graph showing the time-dependent change of the total amount of sugars in a reaction solution, the amount of glucose, the amount of xylose, and the saccharification rate in the saccharification reaction of rice straw. 稲わら糖化液中でのリゾプス エスピー MK96−1156(受託番号:FERM BP−6777)の培養における、全糖量、グルコース量、およびL−乳酸量の経時変化を表すグラフである。It is a graph showing the time-dependent change of the total sugar amount, glucose amount, and L-lactic acid amount in culture | cultivation of Rhizopus sp. MK96-1156 (accession number: FERM BP-6777) in a rice straw saccharified solution. コーンコブの糖化反応における反応溶液中の全糖量およびグルコース量の経時変化を表すグラフである。It is a graph showing the time-dependent change of the total sugar amount and glucose amount in the reaction solution in the corn saccharification reaction. コーンコブ糖化液中でのリゾプス エスピー MK96−1156(受託番号:FERM BP−6777)の培養における、全糖量、グルコース量、およびL−乳酸量の経時変化を表すグラフである。It is a graph showing the time-dependent change of the total amount of sugars, the amount of glucose, and the amount of L-lactic acid in culture | cultivation of Rhizopus sp. MK96-1156 (accession number: FERM BP-6777) in a corn cob saccharified solution.

以下、本発明の好ましい形態を説明する。なお、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきであり、以下の形態のみに制限されない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. The technical scope of the present invention should be determined based on the description of the scope of claims, and is not limited to the following embodiments.

<微生物>
本形態の微生物は、ペニシリウム属(Penicillium sp.)に属し、リグノセルロース系バイオマス分解能を有する微生物である。該微生物はリグノセルロース系バイオマスの分解活性に優れるため、リグノセルロース系バイオマスから高効率で糖化液を製造することができる。このようなペニシリウム属に属する微生物のうち、本発明者によって新たに見出されたペニシリウム S11D6608−M1(受託番号:FERM BP−11083)および/またはペニシリウム S11D6608−M2(受託番号:FERM BP−11084)であることが好ましい。なお、本明細書において、ペニシリウム S11D6608−M1を略して「菌株M1」と、ペニシリウム S11D6608−M2を略して「菌株M2」と、それぞれ称する場合がある。以下で、菌株M1および菌株M2について説明する。
<Microorganism>
The microorganism of this form belongs to the genus Penicillium sp. And has a lignocellulosic biomass resolving power. Since the microorganism is excellent in the decomposition activity of lignocellulosic biomass, a saccharified solution can be produced from the lignocellulosic biomass with high efficiency. Among the microorganisms belonging to the genus Penicillium, Penicillium S11D6608-M1 (Accession Number: FERM BP-11083) and / or Penicillium S11D6608-M2 (Accession Number: FERM BP-11084) newly found by the present inventors It is preferable that In the present specification, Penicillium S11D6608-M1 may be abbreviated as “strain M1” and Penicillium S11D6608-M2 may be abbreviated as “strain M2”. Hereinafter, the strain M1 and the strain M2 will be described.

[1次スクリーニング]
中国東北部で生産されたトウモロコシのコーンコブを入手した。該コーンコブの表面の一部にはカビが観察された。該コーンコブを室温で約2ヵ月間風乾し、金切ばさみで1〜5cm程度に切断した。そして、これを家庭用ミキサーに5分間かけることにより粗粉砕した。該粗粉砕物をさらにボールミル(ANS−60S、日陶科学社製)を用いて微粉化した。得られたコーンコブ粉砕物の粒径分布を下記表1に示す。なお、本明細書において「粒径」とは、粒子の輪郭線上の任意の2点間の距離のうち、最大の距離を意味する。また、粒径の値は、試験用ふるいによって測定した値を採用する。下記表1の各粒径における粉砕物の割合の求め方は以下のとおりである。まず、3種類の試験用ふるい(呼び寸法0.5mm、1.0mm、1.7mm;SANPO社製)を呼び寸法が小さいものが下になるように順次重ね、最上部のふるいに上記粉砕物5gを入れた。これを間欠的に5分間ふるい、それぞれのふるいに残存した粉砕物の質量を測定し、それぞれの割合を求めた。
[Primary screening]
We obtained corn cob produced in northeastern China. Mold was observed on a part of the surface of the corn cob. The corn cob was air-dried at room temperature for about 2 months, and cut into about 1 to 5 cm with a gold cutter. And this was coarsely pulverized by applying to a home mixer for 5 minutes. The coarsely pulverized product was further pulverized using a ball mill (ANS-60S, manufactured by Nichido Kagaku Co., Ltd.). Table 1 shows the particle size distribution of the pulverized corn cob obtained. In the present specification, the “particle diameter” means the maximum distance among the distances between any two points on the particle outline. Moreover, the value measured with the sieve for a test is employ | adopted for the value of a particle size. The method of obtaining the ratio of the pulverized product at each particle size shown in Table 1 below is as follows. First, three types of test sieves (nominal dimensions 0.5 mm, 1.0 mm, 1.7 mm; manufactured by SANPO) are stacked one on top of the other so that the smaller nominal dimensions are on the bottom. 5 g was added. This was sieved intermittently for 5 minutes, the mass of the pulverized material remaining on each sieve was measured, and the respective proportions were determined.

Figure 2011050359
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該コーンコブ粉砕物のうち、粒径が1.0mm未満の粉砕物1gを試験管に取り、滅菌水道水10mlを加えて懸濁し、恒温振盪培養装置を用いて32℃、回転数220ppmで7日間振盪培養した。培養後の各試験管中の培養液を一部サンプリングし、培養液中に含まれる全糖量をフェノール硫酸法により分析して、全糖量が特に多かった培養液を選定した。全糖量が多かった培養液では、コーンコブに付着した微生物が、コーンコブに含まれるリグノセルロースを効率よく糖化したものと考えられた。なお、本明細書において、フェノール硫酸法による分析は、中村道徳編、貝沼圭二編、「生物化学実験法(25)澱粉・関連糖質酵素実験法」、学会出版センター版、1989年10月発行、206頁に記載の方法に準じて行った。   Of the corn cob pulverized product, 1 g of pulverized product having a particle size of less than 1.0 mm is placed in a test tube, suspended by adding 10 ml of sterilized tap water, and using a constant temperature shaking culture apparatus at 32 ° C. and a rotation speed of 220 ppm for 7 days. Cultured with shaking. A part of the culture solution in each test tube after the culture was sampled, and the total amount of sugar contained in the culture solution was analyzed by the phenol-sulfuric acid method to select a culture solution having a particularly high total amount of sugar. In the culture solution with a large amount of total sugar, it was considered that microorganisms attached to corn cob efficiently saccharified lignocellulose contained in corn cob. In this specification, the analysis by the phenol-sulfuric acid method is performed by Michinori Nakamura, Junji Kakinuma, “Biochemical Experimental Method (25) Starch / Related Carbohydrate Enzyme Experimental Method”, Academic Publishing Center Edition, published in October 1989. , Page 206.

[1次スクリーニングした菌の単胞子分離]
上記で選定した培養液を滅菌水で適当に希釈し、下記表2に示す組成のPDY寒天培地(オートクレーブにて121℃、20分間滅菌)に塗布し、32℃のインキュベーター中でプレート培養した。培養開始から14日後に培地上にコロニーの形成が認められた。このうち、明らかにカビ以外の微生物であると思われるコロニーを除外し、カビ状でかつ形状が大きなコロニーを選別した。
[Single-spore isolation of primary screened bacteria]
The culture solution selected above was appropriately diluted with sterilized water, applied to a PDY agar medium (sterilized in an autoclave at 121 ° C. for 20 minutes) having the composition shown in Table 2 below, and cultured in a plate at 32 ° C. in an incubator. Colony formation was observed on the medium 14 days after the start of the culture. Among these, colonies that were apparently microorganisms other than mold were excluded, and moldy colonies having a large shape were selected.

Figure 2011050359
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[2次スクリーニング]
(前培養)
200ml三角フラスコに下記表3に示す組成のA培地20mlを入れ、オートクレーブで121℃、20分間滅菌した。該A培地に上記1次スクリーニングで選定した菌株を1白金耳接種した。これを、恒温振盪培養装置を用いて32℃、回転数220ppmで24時間振盪培養した。
[Secondary screening]
(Pre-culture)
In a 200 ml Erlenmeyer flask, 20 ml of medium A having the composition shown in Table 3 below was placed, and sterilized by autoclaving at 121 ° C. for 20 minutes. One platinum loop of the strain selected in the primary screening was inoculated into the A medium. This was subjected to shaking culture at 32 ° C. and a rotation speed of 220 ppm using a constant temperature shaking culture apparatus for 24 hours.

Figure 2011050359
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次に、200ml三角フラスコに下記表4に示す組成のB培地20mlを入れ、オートクレーブで121℃、20分間滅菌した。該B培地に、上記で培養した前培養液を5(v/v)%植菌した。これを、恒温振盪培養装置を用いて32℃、回転数220ppmで6日間振盪培養した。   Next, 20 ml of the B medium having the composition shown in Table 4 below was placed in a 200 ml Erlenmeyer flask and sterilized by autoclaving at 121 ° C. for 20 minutes. The B medium was inoculated with 5% (v / v)% of the precultured medium cultured above. This was subjected to shaking culture at 32 ° C. and a rotation speed of 220 ppm for 6 days using a constant temperature shaking culture apparatus.

Figure 2011050359
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(本培養)
上記1次スクリーニングで調製した粒径が1.0mm未満のコーンコブ粉砕物0.2gを、上記培養液のろ液を適当に水道水で希釈した希釈培養液20mlに懸濁し、50℃で3日間糖化を行った。得られた糖化液中に含まれる全糖量をフェノール硫酸法により分析し、全糖量が多かった糖化液に対応した2菌株を、リグノセルロース系バイオマスの糖化力に優れている菌株として選定した。これらをそれぞれ菌株Iおよび菌株IIと称した。
(Main culture)
0.2 g of a corn cob pulverized product having a particle size of less than 1.0 mm prepared in the primary screening is suspended in 20 ml of a diluted culture solution obtained by appropriately diluting the filtrate of the culture solution with tap water, and the mixture is kept at 50 ° C. for 3 days. Saccharification was performed. The total amount of sugar contained in the obtained saccharified solution was analyzed by the phenol-sulfuric acid method, and two strains corresponding to the saccharified solution having a large total amount of sugar were selected as strains having excellent saccharifying power of lignocellulosic biomass. . These were designated as strain I and strain II, respectively.

[分類学的性質]
上記でスクリーニングした菌株Iおよび菌株IIの分類学的性質を以下で述べる。
[Taxonomic properties]
The taxonomic properties of strains I and II screened above are described below.

(1)菌株I
(a)形態的性質
以下の(i)〜(iv)培地において、25℃で3週間培養後のコロニーの形態を観察した。なお、以下の表5〜8において、色調の括弧内の英数文字は「Kornerup and Wanscher(1978)」で用いられている色のコード ナンバーを表す。
(1) Strain I
(A) Morphological properties In the following media (i) to (iv), the morphology of colonies after culturing at 25 ° C. for 3 weeks was observed. In Tables 5 to 8 below, the alphanumeric characters in the parentheses of the color tone represent the code numbers of the colors used in “Kornerup and Wancher (1978)”.

(i)ポテトデキストロース寒天培地(商品名:ダイゴ、日本製薬社製)   (I) Potato dextrose agar medium (trade name: Daigo, manufactured by Nippon Pharmaceutical Co., Ltd.)

Figure 2011050359
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(ii)2% 麦芽寒天培地(Malt Agar)   (Ii) 2% malt agar medium (Malt Agar)

Figure 2011050359
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(iii)バクトオートミール寒天培地(Bacto Oatmeal Agar、ベクトン ディッキンソン社製)   (Iii) Bacto oatmeal agar (Bacto Oatmeal Agar, manufactured by Becton Dickinson)

Figure 2011050359
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(iv)LCA(三浦培地)   (Iv) LCA (Miura medium)

Figure 2011050359
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その他の微視的観察結果を表9に示す。   Table 9 shows other microscopic observation results.

Figure 2011050359
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(b)同定
アポロンDB−FUに対するBLAST(Altschul et al.,1997)相同性検索の結果、菌株Iの28S rDNA−D1/D2塩基配列は、子嚢菌類の一種であるPenicillium aculeatumの塩基配列と99.5%の相同率を示した。GenBank/DDBJ/EMBLなどの国際塩基配列データベースに対する相同性検索の結果においては、菌株Iの28S rDNA−D1/D2塩基配列は子嚢菌類の一種であるPenicillium cf. verruculosum RS7PF(この菌種名の「cf.」は、P. verruculosumに類似する菌株であることを表す)、P. aculeatum、P. verruculosumの塩基配列と高い相同率を示した。アポロンDB−FUおよび国際塩基配列データベースに対する相同性検索で得られた上位の塩基配列をもとに作成した系統樹において、菌株IはPenicillim cf. verruculosum RS7PFと同一の系統枝を形成した。
(B) Identification As a result of BLAST (Altschul et al., 1997) homology search for apolone DB-FU, the 28S rDNA-D1 / D2 base sequence of strain I is the base sequence of Penicillium aculeatum, which is a kind of Ascomycetes. A homology rate of 99.5% was shown. As a result of homology search against an international nucleotide sequence database such as GenBank / DDBJ / EMBL, the 28S rDNA-D1 / D2 nucleotide sequence of strain I is Penicillium cf. verruculosum RS7PF ("cf." in this bacterial species name represents a strain similar to P. verruculosum), P. verruculosum RS7PF. aculeatum, P.A. It showed high homology with the base sequence of verruculosum. In the phylogenetic tree created based on the higher order base sequences obtained by homology search against Apollon DB-FU and the international base sequence database, the strain I is Penicillim cf. The same branch was formed as verruculosum RS7PF.

菌株IのITS−5.8S rDNA塩基配列は、アポロンDB−FUに対するBLAST相同性検索の結果、子嚢菌類の一種である、P. verruculosum の塩基配列と98.8%の相同率を示した。また、GenBank/DDBJ/EMBLなどの国際塩基配列データベースに対する相同性検索の結果においては、菌株IのITS−5.8S rDNA塩基配列は、P. pinophilumの塩基配列と100%の相同率を示した。国際塩基配列データベースおよびアポロンDB−FUに対する相同性検索で得られた上位の塩基配列をもとに作成した系統樹において、菌株IはP. pinophilumと同一の系統枝を形成した。   The ITS-5.8S rDNA base sequence of strain I is a kind of ascomycetous fungi as a result of BLAST homology search against apolone DB-FU. It showed 98.8% homology with the base sequence of verruculosum. Moreover, in the result of the homology search with respect to the international base sequence database such as GenBank / DDBJ / EMBL, the ITS-5.8S rDNA base sequence of strain I is P.P. It showed 100% homology with the base sequence of pinophilum. In the phylogenetic tree created based on the high-order base sequences obtained by the homology search for the international base sequence database and Apollon DB-FU, The same phylogenetic branch as that of pinophilum was formed.

したがって、28S rDNA−D1/D2塩基配列の解析結果から、菌株IはPenicillim cf. verruculosumに近縁であるものの、ITS−5.8S rDNA塩基配列の解析で本検体と同一系統枝を形成した28S rDNA−D1/D2塩基配列のデータが登録されてないことから、本検体の種レベルの推定は困難であると思われた。よって、菌株IはP. pinophilumに近縁なPenicillium属の一種であると考えられた。なお、P. verruculosumとP. pinophilumとは、分類学的に非常に近縁であることが知られている。   Therefore, from the analysis result of 28S rDNA-D1 / D2 nucleotide sequence, strain I was found to be Penicillim cf. Although it is closely related to verruculosum, the 28S rDNA-D1 / D2 nucleotide sequence data that formed the same phylogeny with this sample in the analysis of the ITS-5.8S rDNA nucleotide sequence has not been registered. The level estimation seemed difficult. Therefore, strain I is P. It was considered to be a kind of Penicillium genus closely related to pinophilum. P.P. verruculosum and P. et al. It is known that pinophyllum is very close taxonomically.

コロニー性状および形態観察の結果、菌株Iは赤褐色〜茶褐色系のコロニーを形成し、培地中に顕著な赤色系の可溶性色素を産出した。また、有隔壁の栄養菌糸のみの形成が観察された。今回の観察結果では、胞子などの生殖器官の形成が観察されなかったことから、分類群の推定はできなかった。なお、ITS−5.8S rDNA塩基配列解析結果より菌株Iと近縁を推定されるP. pinophilumはまれに赤色系の色素を産出することが知られている。   As a result of colony properties and morphological observation, the strain I formed a reddish brown to brownish brown colony and produced a remarkable reddish soluble pigment in the medium. In addition, only the formation of vegetative mycelium in the septum was observed. In this observation, no taxonomic group could be estimated because the formation of reproductive organs such as spores was not observed. It should be noted that P. aphisae strains closely related to strain I are estimated from the results of ITS-5.8S rDNA nucleotide sequence analysis. Pinophilum is known to rarely produce red pigments.

以上の28S rDNA−D1/D2およびITS−5.8S rDNA塩基配列解析、ならびにコロニー性状および形態観察の結果から総合的に鑑みて、菌株IはP. pinophilumに近縁なPenicillium属に帰属する新規な菌であると判断し、ペニシリウム S11D6608−M1(Penicillium sp. S11D6608−M1)と命名した。   In view of the above results of 28S rDNA-D1 / D2 and ITS-5.8S rDNA nucleotide sequence analysis and colony properties and morphology observation, strain I is P. It was judged to be a novel bacterium belonging to the genus Penicillium that is closely related to pinophyllum, and was named Penicillium S11D6608-M1 (Penicillium sp. S11D6608-M1).

なお、本菌株は、2008年12月24日付けで独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターに受託番号FERM BP−11083として、S11D6608−M1の名称で寄託されている。   This strain has been deposited under the name of S11D6608-M1 under the accession number FERM BP-11083 at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology Patent Biological Deposit Center on December 24, 2008.

(2)菌株II
(a)形態的性質
以下の(i)〜(iv)培地において、25℃で3週間培養後のコロニーの形態を観察した。なお、以下の表10〜13において、色調の括弧内の英数文字は「Kornerup and Wanscher(1978)」で用いられている色のコード ナンバーを表す。
(2) Strain II
(A) Morphological properties In the following media (i) to (iv), the morphology of colonies after culturing at 25 ° C. for 3 weeks was observed. In Tables 10 to 13 below, the alphanumeric characters in the parentheses of the color tone represent the code numbers of the colors used in “Kornerup and Wancher (1978)”.

(i)ポテトデキストロース寒天培地(商品名:ダイゴ、日本製薬社製)   (I) Potato dextrose agar medium (trade name: Daigo, manufactured by Nippon Pharmaceutical Co., Ltd.)

Figure 2011050359
Figure 2011050359

(ii)2% 麦芽寒天培地(Malt Agar)   (Ii) 2% malt agar medium (Malt Agar)

Figure 2011050359
Figure 2011050359

(iii)バクトオートミール寒天培地(Bacto Oatmeal Agar、ベクトン ディッキンソン社製)   (Iii) Bacto oatmeal agar (Bacto Oatmeal Agar, manufactured by Becton Dickinson)

Figure 2011050359
Figure 2011050359

(iv)LCA(三浦培地)   (Iv) LCA (Miura medium)

Figure 2011050359
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その他の微視的観察結果を表14に示す。   Table 14 shows other microscopic observation results.

Figure 2011050359
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(b)同定
アポロンDB−FUに対するBLAST(Altschul et al.,1997)相同性検索の結果、菌株IIの28S rDNA−D1/D2塩基配列は、子嚢菌類の一種であるPenicillium aculeatumの塩基配列と99.5%の相同率を示した。GenBank/DDBJ/EMBLなどの国際塩基配列データベースに対する相同性検索の結果においては、菌株IIの28S rDNA−D1/D2塩基配列は子嚢菌類の一種であるPenicillium cf. verruculosum RS7PF(この菌種名の「cf.」は、P. verruculosumに類似する菌株であることを表す)、P. aculeatum、P. verruculosumの塩基配列と高い相同率を示した。アポロンDB−FUおよび国際塩基配列データベースに対する相同性検索で得られた上位の塩基配列をもとに作成した系統樹において、菌株IIはPenicillim cf. verruculosum RS7PFと同一の系統枝を形成した。
(B) Identification As a result of BLAST (Altschul et al., 1997) homology search for apolone DB-FU, the 28S rDNA-D1 / D2 base sequence of strain II is the base sequence of Penicillium aculeatum, which is a kind of Ascomycetes A homology rate of 99.5% was shown. As a result of homology search against an international nucleotide sequence database such as GenBank / DDBJ / EMBL, the 28S rDNA-D1 / D2 nucleotide sequence of strain II is Penicillium cf. verruculosum RS7PF ("cf." in this bacterial species name represents a strain similar to P. verruculosum), P. verruculosum RS7PF. aculeatum, P.A. It showed high homology with the base sequence of verruculosum. In the phylogenetic tree created based on the higher order base sequences obtained by homology search against Apollon DB-FU and the international base sequence database, the strain II is Penicillim cf. The same branch was formed as verruculosum RS7PF.

菌株IIのITS−5.8S rDNA塩基配列は、アポロンDB−FUに対するBLAST相同性検索の結果、子嚢菌類の一種である、P. verruculosum の塩基配列と98.8%の相同率を示した。また、GenBank/DDBJ/EMBLなどの国際塩基配列データベースに対する相同性検索の結果においては、菌株IIのITS−5.8S rDNA塩基配列は、P. pinophilumの塩基配列と100%の相同率を示した。国際塩基配列データベースおよびアポロンDB−FUに対する相同性検索で得られた上位の塩基配列をもとに作成した系統樹において、菌株IIはP. pinophilumと同一の系統枝を形成した。   The ITS-5.8S rDNA base sequence of strain II is a kind of ascomycetous fungi as a result of BLAST homology search against apolone DB-FU. It showed 98.8% homology with the base sequence of verruculosum. Moreover, in the result of the homology search with respect to international base sequence databases such as GenBank / DDBJ / EMBL, the ITS-5.8S rDNA base sequence of strain II is P.P. It showed 100% homology with the base sequence of pinophilum. In the phylogenetic tree created based on the high-order base sequences obtained by the homology search for the international base sequence database and Apollon DB-FU, The same phylogenetic branch as that of pinophilum was formed.

したがって、28S rDNA−D1/D2塩基配列の解析結果から、菌株IIはPenicillim cf. verruculosumに近縁であるものの、ITS−5.8S rDNA塩基配列の解析で本検体と同一系統枝を形成した28S rDNA−D1/D2塩基配列のデータが登録されてないことから、本検体の種レベルの推定は困難であると思われた。よって、菌株IIはP. pinophilumに近縁なPenicillium属の一種であると考えられた。なお、P. verruculosumとP. pinophilumとは、分類学的に非常に近縁であることが知られている。   Therefore, from the analysis result of 28S rDNA-D1 / D2 nucleotide sequence, strain II was found to be Penicillim cf. Although it is closely related to verruculosum, the 28S rDNA-D1 / D2 nucleotide sequence data that formed the same phylogeny with this sample in the analysis of the ITS-5.8S rDNA nucleotide sequence has not been registered. The level estimation seemed difficult. Therefore, strain II is P. It was considered to be a kind of Penicillium genus closely related to pinophilum. P.P. verruculosum and P. et al. It is known that pinophyllum is very close taxonomically.

コロニー性状および形態観察の結果、菌株IIは白色〜赤黄色系のコロニーを形成し、有隔壁の栄養菌糸のみの形成が観察された。今回の観察結果では、胞子などの生殖器官の形成が観察されなかったことから、分類群の推定はできなかった。上述の菌株Iのコロニー性状とは顕著な違いが認められたが、菌糸の形状において差異は認められなかった。   As a result of colony properties and morphology observation, the strain II formed white to red-yellow colonies, and formation of only vegetative mycelium with a partition wall was observed. In this observation, no taxonomic group could be estimated because the formation of reproductive organs such as spores was not observed. Although a significant difference was observed from the colony characteristics of the strain I described above, no difference was observed in the shape of the mycelium.

以上の28S rDNA−D1/D2およびITS−5.8S rDNA塩基配列解析、ならびにコロニー性状および形態観察の結果から総合的に鑑みて、菌株IはP. pinophilumに近縁なPenicillium属に帰属する新規な菌であると判断し、ペニシリウム S11D6608−M2(Penicillium sp. S11D6608−M2)と命名した。   In view of the above results of 28S rDNA-D1 / D2 and ITS-5.8S rDNA nucleotide sequence analysis and colony properties and morphology observation, strain I is P. It was judged to be a novel bacterium belonging to the genus Penicillium closely related to pinophilum, and named Penicillium S11D6608-M2 (Penicillium sp. S11D6608-M2).

なお、本菌株は、2008年12月24日付けで独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターに受託番号FERM BP−11084として、S11D6608−M2の名称で寄託されている。   This strain was deposited under the name of S11D6608-M2 under the accession number FERM BP-11084 at the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) on December 24, 2008.

また、本発明の微生物として、より好ましくは、より高効率で糖化液を得られるよう、菌株M1または菌株M2に公知の変異処理を施すことによって得られた変異株であることが好ましい。変異処理の方法は、特に制限はないが、例えば、紫外線照射やニトロソグアニジンなどの変異誘発剤を使用することによって変異誘導処理する方法が挙げられる。そして、変異処理を施した菌株から、リグノセルロース系バイオマスの分解活性に優れる菌株を選定する。   The microorganism of the present invention is more preferably a mutant obtained by subjecting strain M1 or strain M2 to a known mutation treatment so that a saccharified solution can be obtained with higher efficiency. The method for the mutation treatment is not particularly limited, and examples thereof include a method for mutagenesis treatment by using a mutagen such as ultraviolet irradiation or nitrosoguanidine. And the strain which is excellent in the decomposition activity of lignocellulosic biomass is selected from the strain which performed the mutation treatment.

<酵素>
本発明の他の形態としては、上述の微生物に由来する酵素が挙げられる。該酵素は、リグノセルロース系バイオマスに対して優れた加水分解活性能を有するので、該酵素をリグノセルロース系バイオマスに作用させることにより高効率で糖化液を製造することができる。
<Enzyme>
Other forms of the present invention include enzymes derived from the above-mentioned microorganisms. Since the enzyme has an excellent hydrolytic activity for lignocellulosic biomass, a saccharified solution can be produced with high efficiency by allowing the enzyme to act on lignocellulosic biomass.

本形態の酵素は、上述の微生物の培養物から、従来公知の酵素採取手段および精製手段を用いて調製することができる。酵素採取法としては、例えば、微生物を含む培養物を遠心分離またはろ過することによって、菌体とろ液とを分離する。そして、該菌体およびろ液から、塩析法、等電点沈殿法、溶媒沈殿法(メタノール、エタノール、アセトン、およびイソプロパノールなど)によりタンパク質である酵素を沈殿させたり、限外ろ過により濃縮したりする方法が挙げられる。   The enzyme of this embodiment can be prepared from the above-mentioned microorganism culture by using conventionally known enzyme collecting means and purification means. As an enzyme collection method, for example, a bacterial cell and a filtrate are separated by centrifuging or filtering a culture containing microorganisms. Then, the enzyme, which is a protein, is precipitated from the cells and the filtrate by salting out, isoelectric point precipitation, solvent precipitation (such as methanol, ethanol, acetone, and isopropanol), or concentrated by ultrafiltration. The method to do is mentioned.

リグノセルロース系バイオマスの加水分解には、上記の方法によって得られる粗酵素を用いてもよいが、必要によりさらに精製した酵素を用いることもできる。酵素の精製法としては、例えば、吸着クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、およびゲルクロマトグラフィーなどのクロマトグラフィーを単独で、または2種以上を組み合わせた精製法が挙げられる。   For hydrolysis of lignocellulosic biomass, a crude enzyme obtained by the above method may be used, but a purified enzyme may be used as necessary. Examples of the enzyme purification method include purification methods such as adsorption chromatography, ion exchange chromatography, and gel chromatography alone or in combination of two or more.

<糖化液の製造方法>
本発明の他の形態にかかる糖化液の製造方法は、上述の本発明の微生物をリグノセルロース系バイオマスを含む培地中で培養する工程、または上述の本発明の酵素をリグノセルロース系バイオマスに作用させることにより加水分解する工程を含む。
<Method for producing saccharified solution>
The method for producing a saccharified solution according to another aspect of the present invention includes a step of culturing the above-described microorganism of the present invention in a medium containing lignocellulosic biomass, or causing the above-described enzyme of the present invention to act on lignocellulosic biomass. The process of hydrolyzing by this.

本形態の糖化液の製造方法で用いるリグノセルロース系バイオマスは、セルロースおよびヘミセルロース、ならびにリグニンを含む有機資源であれば植物性でも動物性でも特に制限はなく、農作物、草木類、および海藻類、ならびにこれらの処理物または廃棄物などが含まれる。より具体的には、稲わら、籾殻、麦わら、ふすま、バガス、ヤシ殻、コーンコブ、コットン、ラミー、ケナフ、ビート、大豆粕、コーヒー粕、雑草、木材、竹、バクテリアセルロース、パルプ、紙、セルロース粉末、結晶セルロース、レーヨン、アルカリセルロース、リン酸膨潤セルロース、およびカルボキシメチルセルロースなどが挙げられる。なお、本発明の微生物または酵素は、上記リグノセルロース系バイオマスの糖化能に優れるだけでなく、でんぷん系バイオマスまたは糖質系バイオマスに対しても優れた糖化能を示す。   The lignocellulosic biomass used in the method for producing a saccharified liquid of this embodiment is not particularly limited in terms of plants or animals as long as it is an organic resource containing cellulose and hemicellulose, and lignin. Agricultural crops, plants and seaweeds, and These treated products or wastes are included. More specifically, rice straw, rice husk, wheat straw, bran, bagasse, coconut husk, corn cob, cotton, ramie, kenaf, beet, soybean meal, coffee pod, weed, wood, bamboo, bacterial cellulose, pulp, paper, cellulose Examples thereof include powder, crystalline cellulose, rayon, alkali cellulose, phosphoric acid swollen cellulose, and carboxymethyl cellulose. The microorganism or enzyme of the present invention not only has excellent saccharification ability of the above lignocellulosic biomass, but also exhibits excellent saccharification ability for starch-based biomass or saccharide-based biomass.

上記リグノセルロース系バイオマスは、微生物の培養または酵素による加水分解に供する前に、糖化効率を高めるための前処理を行うことが好ましい。前処理としては、例えば、脱水処理または乾燥処理、粉砕処理、および蒸煮処理などの従来公知の技術を適宜採用することができる。特に、稲わら、麦わら、とうもろこしの茎葉、コーンコブなどの農作物の非可食部などのリグノセルロース系バイオマスを用いる場合は、まず、風乾によりバイオマス中に含まれる水分を除く。その後、切断装置や粉砕装置を用いて、好ましくは1.0mm以下であり、より好ましくは0.01〜1.0mmであり、さらに好ましくは0.1〜1.0mmの粉末状とすることが好ましい。   The lignocellulosic biomass is preferably subjected to a pretreatment for increasing the saccharification efficiency before being subjected to microorganism culture or enzymatic hydrolysis. As the pretreatment, for example, conventionally known techniques such as dehydration treatment or drying treatment, pulverization treatment, and steaming treatment can be appropriately employed. In particular, when using lignocellulosic biomass such as rice straw, wheat straw, corn stover, corn cob and other non-edible parts of agricultural products, the moisture contained in the biomass is first removed by air drying. Then, it is preferably 1.0 mm or less, more preferably 0.01 to 1.0 mm, and even more preferably 0.1 to 1.0 mm using a cutting device or a pulverizer. preferable.

上記リグノセルロース系バイオマスは、微生物の培養または酵素による加水分解に供するために、水性媒体に懸濁して用いる。水性媒体は微生物の増殖または酵素反応の進行が可能な範囲においては特に制限はないが、水、緩衝液、酸性水溶液、またはアルカリ性水溶液を用いることが好ましい。懸濁液中に含まれるリグノセルロース系バイオマスの粉砕物の濃度は、水性媒体に対して、通常、50〜300g/Lであり、好ましくは100〜200g/Lである。   The lignocellulosic biomass is used after being suspended in an aqueous medium in order to be subjected to microbial culture or enzymatic hydrolysis. The aqueous medium is not particularly limited as long as microbial growth or enzymatic reaction can proceed, but it is preferable to use water, a buffer solution, an acidic aqueous solution, or an alkaline aqueous solution. The density | concentration of the ground material of lignocellulosic biomass contained in suspension is 50-300 g / L normally with respect to an aqueous medium, Preferably it is 100-200 g / L.

上述の本発明の微生物を用いて糖化液を製造する場合、本発明の微生物は、上記懸濁液のみを培地とした場合であっても、十分な増殖能力を有するが、必要によっては炭素源、窒素源、または無機物などを懸濁液に補充したものを培地として用いることも可能である。これらの栄養源は、微生物の数を増やすための前培養の培地に添加してもよいし、本培養の培地に添加しても構わない。   When producing a saccharified solution using the above-described microorganism of the present invention, the microorganism of the present invention has sufficient growth ability even when only the above suspension is used as a medium, but if necessary, a carbon source. It is also possible to use a medium supplemented with a nitrogen source or an inorganic substance as a culture medium. These nutrient sources may be added to a preculture medium for increasing the number of microorganisms, or may be added to a main culture medium.

炭素源としては、例えば、グルコース、ガラクトース、フルクトース、およびキシロースなどの単糖、マルトース、ラクトース、およびスクロースなどの二糖、グリセリンおよびキシリトールなどの糖アルコールといった糖類が挙げられ、これらを単独であるいは2種以上を組み合わせて使用できる。特に、前培養の培地の培地にグルコースを添加することにより、本培養のときの微生物のリグノセルロース系バイオマスの分解活性をより向上させることができる。   Examples of the carbon source include saccharides such as monosaccharides such as glucose, galactose, fructose, and xylose, disaccharides such as maltose, lactose, and sucrose, and sugar alcohols such as glycerin and xylitol. Can be used in combination with more than one species. In particular, by adding glucose to the medium of the pre-culture medium, the degradation activity of the lignocellulosic biomass of the microorganism during the main culture can be further improved.

窒素源としては、例えば、アンモニア、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウムなどのアンモニウム塩、尿素、L−グルタミン酸などのアミノ酸類、あるいは尿酸などの無機あるいは有機の窒素化合物が使用できる。さらに、窒素源としては、ペプトン、ポリペプトン、肉エキス、酵母エキス、大豆加水分解物、大豆粉末、ミルクカゼイン、カザミノ酸、コーンスティープリカー(CSL)などの窒素含有天然物を使用してもよい。これらのうち、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、尿素、L−グルタミン酸などのアミノ酸類、尿酸などの無機あるいは有機窒素化合物、ペプトン、肉エキス、酵母エキスなの窒素含有天然物が好ましい。これらの窒素源は、単独であるいは2種以上を組み合わせて使用できる。これらの窒素源のうち、大豆粉末またはコーンスティープリカーを使用することが好ましい。   As the nitrogen source, for example, ammonium salts such as ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate, and ammonium nitrate, amino acids such as urea and L-glutamic acid, and inorganic or organic nitrogen compounds such as uric acid can be used. Furthermore, nitrogen-containing natural products such as peptone, polypeptone, meat extract, yeast extract, soybean hydrolysate, soybean powder, milk casein, casamino acid, corn steep liquor (CSL) may be used as the nitrogen source. Among these, amino acids such as ammonium chloride, ammonium sulfate, urea, and L-glutamic acid, and inorganic or organic nitrogen compounds such as uric acid, nitrogen-containing natural products such as peptone, meat extract, and yeast extract are preferable. These nitrogen sources can be used alone or in combination of two or more. Of these nitrogen sources, it is preferable to use soybean powder or corn steep liquor.

無機物としては、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、リン酸カリウム、リン酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸アンモニウムなどの、マグネシウム、マンガン、カルシウム、ナトリウム、カリウム、銅、鉄および亜鉛などのリン酸塩、塩酸塩、硫酸塩および酢酸塩などが用いられる。そのほか、チアミン、ビオチンなどのビタミン類、さらに必要に応じて、アデニン、ウラシルなどの核酸関連物質が使用されてもよい。これらの無機物は、単独であるいは2種以上を組み合わせて使用できる。   Examples of inorganic substances include sodium chloride, potassium chloride, calcium chloride, potassium phosphate, sodium phosphate, magnesium sulfate, ammonium sulfate, and other phosphates such as magnesium, manganese, calcium, sodium, potassium, copper, iron, and zinc. Hydrochloride, sulfate, acetate and the like are used. In addition, vitamins such as thiamine and biotin, and if necessary, nucleic acid-related substances such as adenine and uracil may be used. These inorganic substances can be used alone or in combination of two or more.

微生物の培養方法は、本発明の微生物の増殖が実質的に阻害されず、リグノセルロース系バイオマスから単糖類を生産可能な範囲であれば、特に制限なく当業者によって適宜調整されうるが、培養温度は、通常20〜50℃であり、好ましくは28〜37℃である。また、培地のpHは、通常3〜9であり、好ましくは4〜7である。培養前または培養中にpHが4未満となる場合は、アンモニアなどを用いてpH制御を行うことが好ましい。本発明の微生物を培養する場合は、一定量の酸素を供給することが必要である。供給方法は、特に制限はないが、フラスコ培養の場合は回転振盪による攪拌、バイオリアクターを用いる培養の場合は通気攪拌をすることによって培地に酸素を供給する。   The method for culturing microorganisms can be appropriately adjusted by those skilled in the art without particular limitation as long as the growth of the microorganism of the present invention is not substantially inhibited and monosaccharides can be produced from lignocellulosic biomass. Is usually 20 to 50 ° C., preferably 28 to 37 ° C. Moreover, the pH of a culture medium is 3-9 normally, Preferably it is 4-7. When the pH is less than 4 before or during the culture, it is preferable to control the pH using ammonia or the like. When culturing the microorganism of the present invention, it is necessary to supply a certain amount of oxygen. The supply method is not particularly limited, but oxygen is supplied to the medium by stirring by rotary shaking in the case of flask culture and by aeration stirring in the case of culture using a bioreactor.

一方、本発明の酵素を用いた加水分解反応は、リグノセルロース系バイオマスを含む懸濁液中に酵素を添加し、懸濁液を攪拌下、インキュベートすることによって行われうる。懸濁液に添加する酵素量は、懸濁するリグノセルロース系バイオマスの粉砕物の質量に対して、好ましくは0.1〜3質量%、より好ましくは1〜2質量%である。かような量の酵素を用いることによって、通常12〜144時間、好ましくは24〜72時間で加水分解反応が完了しうる。また、加水分解条件は、用いる酵素の至適条件を用いることが好ましい。pHは通常3〜6であり、好ましくは3.5〜5である。また、反応温度は通常30〜60℃であり、好ましくは40〜60℃である。   On the other hand, the hydrolysis reaction using the enzyme of the present invention can be carried out by adding the enzyme to a suspension containing lignocellulosic biomass and incubating the suspension with stirring. The amount of enzyme added to the suspension is preferably 0.1 to 3% by mass, more preferably 1 to 2% by mass, based on the mass of the pulverized lignocellulosic biomass. By using such an amount of the enzyme, the hydrolysis reaction can be completed usually in 12 to 144 hours, preferably in 24 to 72 hours. Moreover, it is preferable to use the optimal conditions of the enzyme to be used for hydrolysis conditions. The pH is usually 3-6, preferably 3.5-5. Moreover, reaction temperature is 30-60 degreeC normally, Preferably it is 40-60 degreeC.

微生物の培養、または酵素による加水分解により得られた糖化液は、糖化液中の不溶物を適宜ろ過してもよいし、そのままの状態で、微生物代謝産物(エタノール、乳酸などの有用化合物)を産生する他の微生物の培養に供しても構わない。撹拌効率および収率向上の観点の観点からは、糖化液中の不溶物を予めろ過することが好ましい。   In the saccharified solution obtained by culturing microorganisms or hydrolyzing with enzymes, insolubles in the saccharified solution may be appropriately filtered, or microbial metabolites (useful compounds such as ethanol and lactic acid) may be used as they are. You may use for culture | cultivation of the other microorganisms to produce. From the viewpoint of improving stirring efficiency and yield, it is preferable to filter insolubles in the saccharified solution in advance.

他の微生物としては、特に制限はないが、例えば、乳酸を産生するRizopus属、イタコン酸を生産するAspergillus terreus、エタノールを産生するPachysolen tannophilus、フマル酸を産生するRhizopus oryzae、リンゴ酸を産生するAspergillus flavus、ピルビン酸を産生するTorulopsis glabrata、キシリトールを産生するCandida tropicalisが挙げられる。本発明によって得られる糖化液を含む倍中でこれらの微生物を培養することによって、燃料や化成品を工業的規模で製造するが可能である。   Other microorganisms are not particularly limited, for example, Risopus genus that produces lactic acid, Aspergillus terreus that produces itaconic acid, Pachysolen tanophilus that produces ethanol, Rhizopus oryzae that produces fumaric acid, Aspergillus that produces malic acid flavus, Torulopsis grabrata producing pyruvate, and Candida tropicalis producing xylitol. By culturing these microorganisms in a fold containing the saccharified solution obtained by the present invention, it is possible to produce fuels and chemical products on an industrial scale.

本発明の作用効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。   The effect of this invention is demonstrated using a following example and a comparative example. However, the technical scope of the present invention is not limited only to the following examples.

<菌株M1および菌株M2の稲わら分解活性の評価>
[実施例1]
1.生産菌の培養
(前培養)
200ml三角フラスコに下記表15に示す組成のC培地20mlを入れ、オートクレーブで121℃、20分間滅菌した。該C培地に菌株M1および菌株M2をそれぞれ1白金耳ずつ接種し、これを恒温振盪培養装置を用いて32℃、回転数220ppmで24時間振盪培養した(混合培養)。
<Evaluation of rice straw decomposition activity of strains M1 and M2>
[Example 1]
1. Production bacteria culture (pre-culture)
20 ml of C medium having the composition shown in Table 15 below was placed in a 200 ml Erlenmeyer flask and sterilized at 121 ° C. for 20 minutes in an autoclave. The C medium was inoculated with one platinum loop of each of strains M1 and M2, and this was cultured with shaking at 32 ° C. and a rotation speed of 220 ppm for 24 hours using a constant temperature shaking culture apparatus (mixed culture).

Figure 2011050359
Figure 2011050359

(本培養)
次に、下記表16の組成を有する各培地を調製した。下記表16において、対象なる成分が含まれている場合を「○」であらわし、含まれていない場合を「×」で表す。
(Main culture)
Next, each medium having the composition shown in Table 16 below was prepared. In Table 16 below, the case where the target component is included is represented by “◯”, and the case where it is not included is represented by “X”.

Figure 2011050359
Figure 2011050359

なお、上記表16における稲わらは、粒径が1.0mm未満の粉砕物を用いた。稲わらの粉砕方法は以下のとおりである。稲わらを室温で約2ヵ月間風乾し、金切ばさみで1〜5cm程度に切断した。そして、これを家庭用ミキサーに5分間かけることにより粗粉砕した。該粗粉砕物をさらにボールミル(ANS−60S、日陶科学社製)を用いて微粉化し、稲わら粉砕物を得た。   In addition, the rice straw in the said Table 16 used the ground material whose particle size is less than 1.0 mm. The method for pulverizing rice straw is as follows. The rice straw was air-dried at room temperature for about 2 months and cut into about 1 to 5 cm with gold cutting shears. And this was coarsely pulverized by applying to a home mixer for 5 minutes. The coarsely pulverized product was further pulverized using a ball mill (ANS-60S, manufactured by Nichido Kagaku Co., Ltd.) to obtain a rice straw pulverized product.

次に、上記の培地1〜6を200ml三角フラスコにそれぞれ20mlずつ入れ、オートクレーブで121℃、20分間滅菌した。該培地1〜6に、上記前培養液を7(v/v)%植菌した。これを恒温振盪培養装置を用いて32℃、回転数220ppmで6日間振盪培養した。   Next, 20 ml of each of the above media 1 to 6 was placed in a 200 ml Erlenmeyer flask and sterilized at 121 ° C. for 20 minutes in an autoclave. 7% (v / v)% of the preculture was inoculated into the media 1-6. This was shake-cultured for 6 days at 32 ° C. and a rotation speed of 220 ppm using a constant temperature shaking culture apparatus.

2.稲わら分解活性の評価(糖化)
上述の方法で得た粒径が1.0mm未満の稲わら粉砕物2gを水道水9mlに懸濁した。該懸濁液に、上記培地1〜6で培養した培養液、またはそのろ液を希釈した酵素液1mlを加え、50℃で24時間糖化した。この後、それぞれの糖化液をろ過し、得られたろ液中に含まれる全糖量をフェノール硫酸法により測定した。そして、稲わら分解活性を下記式(1)より算出した。なお、酵素活性は1[U]は、(1/60)[μkat]に相当する。
2. Evaluation of rice straw decomposition activity (saccharification)
2 g of crushed rice straw having a particle size of less than 1.0 mm obtained by the above method was suspended in 9 ml of tap water. To the suspension, 1 ml of an enzyme solution obtained by culturing the above-described culture mediums 1 to 6 or a filtrate thereof was added and saccharified at 50 ° C. for 24 hours. Thereafter, each saccharified solution was filtered, and the total amount of sugar contained in the obtained filtrate was measured by the phenol-sulfuric acid method. And rice straw decomposition activity was computed from following formula (1). In the enzyme activity, 1 [U] corresponds to (1/60) [μkat].

Figure 2011050359
Figure 2011050359

[比較例1]
菌株M1および菌株M2に変えて、トリコデルマ・リーゼイ(Tricoderma reesei)NBRC31329を用いたことを除いては、実施例1と同様の方法で稲わら分解活性を求めた。
[Comparative Example 1]
Rice straw decomposition activity was determined in the same manner as in Example 1 except that Trichoderma reesei NBRC31329 was used instead of strains M1 and M2.

結果を下記表17に示す。   The results are shown in Table 17 below.

Figure 2011050359
Figure 2011050359

表17の結果より、本発明の菌株M1およびM2は、従来優れたセルラーゼ産生菌として知られるトリコデルマ・リーゼイ NBRC31329よりも顕著な稲わら分解活性能を有することが示された。   From the results of Table 17, it was shown that the strains M1 and M2 of the present invention have a remarkable rice straw decomposition activity ability than Trichoderma reesei NBRC31329, which is conventionally known as an excellent cellulase-producing bacterium.

また、前培養の培地に、窒素源として大豆粉を、炭素源としてグルコースを添加することにより、本培養のときの微生物の増殖を促進し、微生物のリグノセルロース系バイオマスの分解活性をより向上させることができることが示された。   In addition, by adding soybean flour as a nitrogen source and glucose as a carbon source to the preculture medium, the growth of microorganisms during main culture is promoted and the decomposition activity of lignocellulosic biomass of microorganisms is further improved. It was shown that it can.

<酵素活性の評価>
[実施例2]
1.酵素の調製
(前培養)
200ml三角フラスコに下記表18に示す組成のD培地20mlを入れ、オートクレーブで121℃、20分間滅菌した。該D培地に菌株M1および菌株M2をそれぞれ1白金耳ずつ接種し、これを恒温振盪培養装置を用いて32℃、回転数220ppmで24時間振盪培養した(混合培養)。
<Evaluation of enzyme activity>
[Example 2]
1. Enzyme preparation (pre-culture)
A 200 ml Erlenmeyer flask was charged with 20 ml of D medium having the composition shown in Table 18 below, and sterilized at 121 ° C. for 20 minutes in an autoclave. The D medium was inoculated with one platinum loop of each of the strains M1 and M2, and this was cultured with shaking at 32 ° C. and a rotation speed of 220 ppm for 24 hours using a constant temperature shaking culture apparatus (mixed culture).

Figure 2011050359
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(本培養)
次に、3Lジャーファーメンター(3MDL型、丸菱バイオエンジ社製)に下記表19に示す組成のE培地1.5Lを入れ、オートクレーブで121℃、20分間滅菌した。該B培地に、上記で培養したD培地を7(v/v)%植菌した。これを、恒温振盪培養装置を用いて32℃、回転数600ppm、通気量2vvmで6日間培養した。
(Main culture)
Next, 1.5 L of E medium having the composition shown in Table 19 below was placed in a 3 L jar fermenter (3MDL type, manufactured by Maruhishi Bioengineer), and sterilized by autoclaving at 121 ° C. for 20 minutes. The B medium was inoculated with 7 (v / v)% of the D medium cultured as described above. This was cultured for 6 days at 32 ° C., a rotation speed of 600 ppm, and an aeration rate of 2 vvm using a constant temperature shaking culture apparatus.

Figure 2011050359
Figure 2011050359

上記の6日間の培養中、培養開始から0(培養開始直後)、24、48、72、および84時間後の培養液を1ml取り出し、上記実施例1の3.稲わら分解活性の評価と同様の方法で、各時間の培養液の稲わら分解活性を評価した。結果を下記表20に示す。   During the above 6-day culture, 1 ml of the culture solution at 0 (immediately after the start of culture), 24, 48, 72, and 84 hours after the start of the culture was taken out, and the above-mentioned 3. The rice straw decomposing activity of the culture solution at each time was evaluated in the same manner as the evaluation of rice straw decomposing activity. The results are shown in Table 20 below.

Figure 2011050359
Figure 2011050359

6日間培養後の培養液をろ過し、ケーキ(残渣)を水洗した。ろ液とケーキの水洗液とをあわせて濃縮乾固した。次に、この濃縮乾固物を5℃の冷水200mlに溶解し、不溶分をろ別した後、これにアセトンを1000ml加えて、アセトン沈殿物を得た。そして、これを凍結乾燥して酵素(「酵素M」と称する)を得た。なお、上記の各工程で得られた生成物の収量、酵素活性または比活性、総活性、および収率を下記表21に示す。なお、酵素活性は上記実施例1の分解活性の評価と同様の方法を用いて測定した。 The culture solution after 6 days of culture was filtered, and the cake (residue) was washed with water. The filtrate and the cake washings were combined and concentrated to dryness. Next, this concentrated dry solid was dissolved in 200 ml of cold water at 5 ° C., insoluble matter was filtered off, 1000 ml of acetone was added thereto, and an acetone precipitate was obtained. This was freeze-dried to obtain an enzyme (referred to as “enzyme M 1 M 2 ”). The yield, enzyme activity or specific activity, total activity, and yield of the product obtained in each of the above steps are shown in Table 21 below. The enzyme activity was measured using the same method as the evaluation of the degradation activity in Example 1 above.

Figure 2011050359
Figure 2011050359

2.酵素化学的性質の評価
(安定性に対する温度の影響)
0.05M酢酸バッファー(pH5.5)9mlに、上記で得た酵素M1gを溶解したものを酵素溶液とした。ふた付試験管に該酵素溶液1mlと、上記酢酸バッファー9mlとを入れ、それぞれ所定の温度で10時間振盪した後、試験管を5℃に冷却した。ついで、この試験管に上記実施例1で調製した稲わら粉末(粒径1.0mm未満のもの)を1g加え、50℃で24時間糖化反応を行った。この後、それぞれの糖化液をろ過し、得られたろ液中に含まれる全糖量をフェノール硫酸法により測定した。そして、分解活性(糖化活性)を上記式(1)より算出した。得られた値のうち最も高い安定性を与えた10℃における分解活性に対する、それぞれの温度における活性を百分率で表した。結果を図1に示す。
2. Enzymatic chemistry evaluation (temperature effect on stability)
An enzyme solution was prepared by dissolving 1 g of the enzyme M 1 M 2 obtained above in 9 ml of 0.05 M acetate buffer (pH 5.5). 1 ml of the enzyme solution and 9 ml of the acetic acid buffer were placed in a test tube with a lid, shaken at a predetermined temperature for 10 hours, and then the test tube was cooled to 5 ° C. Next, 1 g of rice straw powder (particle size less than 1.0 mm) prepared in Example 1 was added to the test tube, and saccharification reaction was performed at 50 ° C. for 24 hours. Thereafter, each saccharified solution was filtered, and the total amount of sugar contained in the obtained filtrate was measured by the phenol-sulfuric acid method. And decomposition | disassembly activity (saccharification activity) was computed from the said Formula (1). The activity at each temperature was expressed as a percentage of the decomposition activity at 10 ° C. that gave the highest stability among the obtained values. The results are shown in FIG.

(糖化活性に対する温度の影響)
ふた付試験管に、上記酵素溶液1mlと、上記酢酸バッファー9mlとを入れ、上記実施例1で調製した稲わら粉末(粒径1.0mm未満のもの)を1g加え、所定の温度で24時間糖化反応を行った。この後、それぞれの糖化液をろ過し、得られたろ液中に含まれる全糖量をフェノール硫酸法により測定した。そして、分解活性(糖化活性)を上記式(1)より算出した。得られた値のうち最も高い安定性を与えた55℃における分解活性に対する、それぞれの温度における活性を百分率で表した。結果を図1に示す。
(Effect of temperature on saccharification activity)
In a test tube with a lid, 1 ml of the enzyme solution and 9 ml of the acetate buffer are added, 1 g of rice straw powder (particle size less than 1.0 mm) prepared in Example 1 is added, and the mixture is heated at a predetermined temperature for 24 hours. A saccharification reaction was performed. Thereafter, each saccharified solution was filtered, and the total amount of sugar contained in the obtained filtrate was measured by the phenol-sulfuric acid method. And decomposition | disassembly activity (saccharification activity) was computed from the said Formula (1). The activity at each temperature was expressed as a percentage of the decomposition activity at 55 ° C. that gave the highest stability among the obtained values. The results are shown in FIG.

(安定性に対するpHの影響)
ふた付試験管に上記酵素溶液1mlと、それぞれ所定のpHに調整した0.05M酢酸バッファー9mlを入れ、50℃で10時間振盪した後、試験管を5℃に冷却した。ついで、この試験管に上記実施例1で調製した稲わら粉末(粒径1.0mm未満のもの)を1g加え、50℃で24時間糖化反応を行った。この後、それぞれの糖化液をろ過し、得られたろ液中に含まれる全糖量をフェノール硫酸法により測定した。そして、分解活性(糖化活性)を上記式(1)より算出した。得られた値のうち最も高い安定性を与えたpH3.7における分解活性に対する、それぞれのpHにおける活性を百分率で表した。結果を図2に示す。
(Effect of pH on stability)
In a test tube with a lid, 1 ml of the enzyme solution and 9 ml of 0.05M acetic acid buffer each adjusted to a predetermined pH were placed, shaken at 50 ° C. for 10 hours, and then cooled to 5 ° C. Next, 1 g of rice straw powder (particle size less than 1.0 mm) prepared in Example 1 was added to the test tube, and saccharification reaction was performed at 50 ° C. for 24 hours. Thereafter, each saccharified solution was filtered, and the total amount of sugar contained in the obtained filtrate was measured by the phenol-sulfuric acid method. And decomposition | disassembly activity (saccharification activity) was computed from the said Formula (1). The activity at each pH was expressed as a percentage of the degradation activity at pH 3.7 that gave the highest stability among the obtained values. The results are shown in FIG.

(糖化活性に対する温度の影響)
ふた付試験管に、上記酵素溶液1mlと、それぞれ所定のpHに調整した0.05M酢酸バッファー9mlを入れ、上記実施例1で調製した稲わら粉末(粒径1.0mm未満のもの)を1g加え、50℃で24時間糖化反応を行った。この後、それぞれの糖化液をろ過し、得られたろ液中に含まれる全糖量をフェノール硫酸法により測定した。そして、分解活性(糖化活性)を上記式(1)より算出した。得られた値のうち最も高い安定性を与えたpH4.5における分解活性に対する、それぞれのpHにおける活性を百分率で表した。結果を図2に示す。
(Effect of temperature on saccharification activity)
In a test tube with a lid, 1 ml of the enzyme solution and 9 ml of 0.05 M acetic acid buffer adjusted to a predetermined pH were added, and 1 g of rice straw powder (particle size less than 1.0 mm) prepared in Example 1 was used. In addition, a saccharification reaction was performed at 50 ° C. for 24 hours. Thereafter, each saccharified solution was filtered, and the total amount of sugar contained in the obtained filtrate was measured by the phenol-sulfuric acid method. And decomposition | disassembly activity (saccharification activity) was computed from the said Formula (1). The activity at each pH was expressed as a percentage of the degradation activity at pH 4.5 that gave the highest stability among the obtained values. The results are shown in FIG.

[実施例3]
D培地に接種した微生物を菌株M1のみとしたことを除いては、実施例2と同様の方法で酵素を調製した。得られた酵素を「酵素M」と称する。そして、実施例2と同様の方法で酵素Mの比活性を測定した。
[Example 3]
An enzyme was prepared in the same manner as in Example 2 except that the strain M1 was the only microorganism inoculated into the D medium. The obtained enzyme is referred to as “enzyme M 1 ”. Then, to measure the specific activity of the enzyme M 1 in the same manner as in Example 2.

[実施例4]
D培地に接種した微生物を菌株M2のみとしたことを除いては、実施例2と同様の方法で酵素を調製した。得られた酵素を「酵素M」と称する。そして、実施例2と同様の方法で酵素Mの比活性を測定した。
[Example 4]
The enzyme was prepared in the same manner as in Example 2 except that the strain M2 was the only microorganism inoculated into the D medium. The obtained enzyme is referred to as “enzyme M 2 ”. Then, to measure the specific activity of the enzyme M 2 in the same manner as in Example 2.

[比較例2]
アクレモニウムセルラーゼ(明治製菓社製)を用いて、実施例2と同様の方法で比活性を測定した。
[Comparative Example 2]
Specific activity was measured in the same manner as in Example 2 using Acremonium cellulase (Meiji Seika Co., Ltd.).

[比較例3]
メイセラーゼ(明治製菓社製)を用いて、実施例2と同様の方法で比活性を測定した。
[Comparative Example 3]
Specific activity was measured in the same manner as in Example 2 using Meicerase (manufactured by Meiji Seika Co., Ltd.).

[比較例4]
スミチーム(新日本化学工業社製)を用いて、実施例2と同様の方法で比活性を測定した。
[Comparative Example 4]
Specific activity was measured in the same manner as in Example 2 using Sumiteam (manufactured by Shin Nippon Chemical Industry Co., Ltd.).

酵素の比活性の結果を下記表22に示す。   The results of the specific activity of the enzyme are shown in Table 22 below.

Figure 2011050359
Figure 2011050359

表22の結果より、本発明の酵素M、酵素M、および酵素Mは、従来のセルラーゼよりも優れた稲わら分解活性を有することが示された。 From the results of Table 22, it was shown that the enzyme M 1 M 2 , the enzyme M 1 , and the enzyme M 2 of the present invention have rice straw decomposition activity superior to that of conventional cellulases.

<酵素Mを用いた稲わら糖化液の製造、および該糖化液を用いたL−乳酸の製造>
[実施例5]
3Lジャーファーメンター(MDL−3型、丸菱バイオエンジ社製)に水道水1.0Lを入れ、上記実施例1で調製した稲わら粉末(粒径1.0mm未満のもの)200gを懸濁し、さらに水道水を加えて液量を1.5Lとした。該懸濁液のpHを、25%塩酸を用いて4.5に調整した。そして、実施例2で得た酵素Mを20U/mlとなるように添加し、50℃で攪拌(200rpm)下、72時間糖化反応を行った。反応液中の全糖量、グルコース量、キシロース量、および糖化率の経時変化を図3に示す。
<Production of rice straw saccharified solution using enzyme M 1 M 2 and production of L-lactic acid using the saccharified solution>
[Example 5]
Into a 3L jar fermenter (MDL-3 type, manufactured by Maruhishi Bio-Engineering Co., Ltd.) is added 1.0 L of tap water, and 200 g of rice straw powder (particle size less than 1.0 mm) prepared in Example 1 is suspended. Further, tap water was added to make the liquid volume 1.5L. The pH of the suspension was adjusted to 4.5 using 25% hydrochloric acid. Then, the enzyme M 1 M 2 obtained in Example 2 was added to a 20 U / ml, stirred at 50 ° C. (200 rpm) under at 72 hours saccharification reaction. FIG. 3 shows changes over time in the total sugar amount, glucose amount, xylose amount, and saccharification rate in the reaction solution.

得られた糖化液を3Lジャーファーメンターに仕込み、これにリン酸一カリウムを0.3(g/L)、硫酸マグネシウムを0.25(g/L)となるように添加した。該糖化液をオートクレーブを用いて121℃で10分間滅菌した。次に、予め300ml三角フラスコで前培養したリゾプス エスピー(Rizopus sp.)MK96−1156(受託番号:FERM BP−6777)の培養液100mlを添加し、回転数300rpm、通器量0.5vvm、培養温度30℃で72時間培養した。培養中、25%アンモニア水を用いて培養液のpHを6.0に制御した。全糖量、グルコース量、およびL−乳酸量の経時変化を図4に示す。リゾプス エスピー MK96−1156(受託番号:FERM BP−6777)の培養により、全糖90g/Lから42g/LのL−乳酸が得られた。また、稲わら粉末からのL−乳酸の収率は21(w/w)%であった。   The resulting saccharified solution was charged into a 3 L jar fermenter, and monopotassium phosphate was added to 0.3 (g / L) and magnesium sulfate was added to 0.25 (g / L). The saccharified solution was sterilized at 121 ° C. for 10 minutes using an autoclave. Next, 100 ml of a culture solution of Risopus sp. MK96-1156 (accession number: FERM BP-6777) pre-cultured in a 300 ml Erlenmeyer flask was added, the rotation speed was 300 rpm, the flow rate was 0.5 vvm, the culture temperature. The cells were cultured at 30 ° C. for 72 hours. During the culture, the pH of the culture solution was controlled at 6.0 using 25% aqueous ammonia. FIG. 4 shows changes with time in the total sugar amount, glucose amount, and L-lactic acid amount. By culturing Rhizopus SP MK96-1156 (Accession Number: FERM BP-6777), L-lactic acid of 90 g / L to 42 g / L of total sugar was obtained. The yield of L-lactic acid from rice straw powder was 21 (w / w)%.

<酵素Mを用いたコーンコブ糖化液の製造、および該糖化液を用いたL−乳酸の製造>
[実施例6]
稲わら粉末に変えて、上述の[1次スクリーニング]で調製したコーンコブ粉末(粒径1.0mm未満のもの)を用い、糖化時間を48時間、Rizopus sp. MK96−1156(受託番号:FERM BP−6777)の培養時間を96時間としたことを除いては、実施例5と同様の方法で、L−乳酸を生産した。糖化反応液中の全糖量、グルコース量の経時変化を図5に示す。また、Rizopus sp. MK96−1156(受託番号:FERM BP−6777)の培養液中の全糖量、グルコース量、およびL−乳酸量の経時変化を図6に示す。Rizopus sp. MK96−1156(受託番号:FERM BP−6777)の培養により、全糖102g/Lから46g/LのL−乳酸が得られた。また、コーンコブ粉末からのL−乳酸の収率は21(w/w)%であった。
<Manufacture of corn cob saccharified solution using enzyme M 1 M 2 and manufacture of L-lactic acid using the saccharified solution>
[Example 6]
Instead of the rice straw powder, the corn cob powder (particle size less than 1.0 mm) prepared in the above-mentioned [Primary screening] was used, the saccharification time was 48 hours, and Rizopus sp. L-lactic acid was produced in the same manner as in Example 5 except that the culture time of MK96-1156 (accession number: FERM BP-6777) was 96 hours. FIG. 5 shows changes over time in the total sugar amount and glucose amount in the saccharification reaction solution. In addition, Risopus sp. FIG. 6 shows changes over time in the total sugar amount, glucose amount, and L-lactic acid amount in the culture solution of MK96-1156 (Accession Number: FERM BP-6777). Risopus sp. By culturing MK96-1156 (accession number: FERM BP-6777), L-lactic acid having a total sugar of 102 g / L to 46 g / L was obtained. Moreover, the yield of L-lactic acid from corn cob powder was 21 (w / w)%.

<稲わら糖化液を用いたエタノールの製造>
硫酸玉つきガラス管を備えた100ml三角フラスコに、実施例5と同様の方法で製造した稲わら糖化液および下記表23に示す添加物を加えた培養液20mlを準備した。これにパン酵母(オリエンタルドライイースト、オリエンタル酵母工業社製)0.5gを加え、30℃で静置培養を行った。経時的にフラスコ全体の重量を測定し、その重量の減少量を下記式(2)にあてはめ、各培養時間後のエタノール量を算出した。下記式(2)において、フラスコの重量の減少量はエタノール発酵による炭酸ガス発生量(g)を意味する。アルコール発酵により、グルコース1モルからエタノール2モルと炭酸ガス(CO
)2モルが生産されることから、炭酸ガス発生量(g)に1.047(46.068/44.0095)を乗じて得られる値が、エタノール量(g)となる。そして、培養開始前の糖化液中のグルコース量に対するエタノール量を百分率で表し、各培養時間におけるエタノール収率(%)とした。結果を下記表23に示す。
<Production of ethanol using rice straw saccharified solution>
A 100 ml Erlenmeyer flask equipped with a glass tube with a sulfate ball was prepared 20 ml of a culture solution prepared by adding the rice straw saccharified solution produced in the same manner as in Example 5 and the additives shown in Table 23 below. To this, 0.5 g of baker's yeast (Oriental Dry Yeast, manufactured by Oriental Yeast Co., Ltd.) was added, and static culture was performed at 30 ° C. The weight of the entire flask was measured over time, the amount of decrease in the weight was applied to the following formula (2), and the amount of ethanol after each culture time was calculated. In the following formula (2), the amount of decrease in the weight of the flask means the amount of carbon dioxide generated (g) by ethanol fermentation. By alcohol fermentation, 1 mol of glucose to 2 mol of ethanol and carbon dioxide (CO 2
) Since 2 moles are produced, a value obtained by multiplying the carbon dioxide generation amount (g) by 1.047 (46.068 / 44.0095) is the amount of ethanol (g). And the amount of ethanol with respect to the amount of glucose in the saccharified solution before the start of culture was expressed as a percentage, and was defined as the ethanol yield (%) in each culture time. The results are shown in Table 23 below.

Figure 2011050359
Figure 2011050359

Figure 2011050359
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表23の結果より、本発明の酵素Mを用いて製造された糖化液は、酵母エキス、乾燥酵母、尿素、硫安などの窒素源を補填することのなく、46%の高収率でエタノールを製造できることが示された。 From the results in Table 23, the saccharified solution produced using the enzyme M 1 M 2 of the present invention has a high yield of 46% without supplementing nitrogen sources such as yeast extract, dry yeast, urea, ammonium sulfate, etc. It was shown that ethanol can be produced.

Claims (8)

リグノセルロース系バイオマス分解能を有するペニシリウム属(Penicillium sp.)に属する微生物。   A microorganism belonging to the genus Penicillium sp. Having lignocellulosic biomass resolution. S11D6608−M1(受託番号:FERM BP−11083)および/またはS11D6608−M2(受託番号:FERM BP−11084)である、請求項1に記載の微生物。   The microorganism according to claim 1, which is S11D6608-M1 (Accession number: FERM BP-11083) and / or S11D6608-M2 (Accession number: FERM BP-11084). 請求項1または2に記載の微生物由来の酵素。   The microorganism-derived enzyme according to claim 1 or 2. リグノセルロース系バイオマスを含む培地中で請求項1もしくは2のいずれか1項に記載の微生物を培養する培養工程を含む、糖化液の製造方法。   The manufacturing method of a saccharified liquid including the culture | cultivation process which culture | cultivates the microorganisms of any one of Claim 1 or 2 in the culture medium containing a lignocellulosic biomass. 前記培養工程の前に、リグノセルロース系バイオマスおよびグルコースを含む培地中で、前記微生物を前培養する工程をさらに含む、請求項4に記載の糖化液の製造方法。   The method for producing a saccharified solution according to claim 4, further comprising a step of pre-culturing the microorganism in a medium containing lignocellulosic biomass and glucose before the culturing step. リグノセルロース系バイオマスを請求項3に記載の酵素により加水分解する、糖化液の製造方法。   The manufacturing method of a saccharified liquid which hydrolyzes lignocellulosic biomass with the enzyme of Claim 3. 前記加水分解において、反応温度が30〜60℃であり、反応溶液のpHが3〜6である、請求項6に記載の糖化液の製造方法。   The method for producing a saccharified solution according to claim 6, wherein in the hydrolysis, the reaction temperature is 30 to 60 ° C, and the pH of the reaction solution is 3 to 6. 前記リグノセルロース系バイオマスが、稲わら、籾殻、麦わら、ふすま、バガス、ヤシ殻、コーンコブ、コットン、ラミー、ケナフ、ビート、大豆粕、コーヒー粕、雑草、木材、竹、バクテリアセルロース、パルプ、紙、セルロース粉末、結晶セルロース、レーヨン、アルカリセルロース、リン酸膨潤セルロース、およびカルボキシメチルセルロースからなる群から選択される少なくとも1種を含む、請求項4〜7のいずれか1項に記載の糖化液の製造方法。   The lignocellulosic biomass is rice straw, rice husk, wheat straw, bran, bagasse, coconut husk, corn cob, cotton, ramie, kenaf, beet, soybean meal, coffee meal, weed, wood, bamboo, bacterial cellulose, pulp, paper, The method for producing a saccharified solution according to any one of claims 4 to 7, comprising at least one selected from the group consisting of cellulose powder, crystalline cellulose, rayon, alkali cellulose, phosphate-swelling cellulose, and carboxymethylcellulose. .
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