籾殻・稲藁からのキシロオリゴ糖製造技術

• 担当機関: 秋田県総合食品研究所
• 研究期間: 1975～1996
• 発行年度: 1996
• 要約: 爆砕または高圧蒸煮処理することにより、籾殻からキシランを効率良く可溶化・抽出した。本可溶化キシランを放線菌キシラナーゼにより酵素分解し、キシロビオースを主成分とするキシロオリゴ糖を製造する手法を確立した。
• 背景・ねらい: 稲作に伴い、籾殻、稲藁が農産廃棄物として多量に発生し、; バイオマス資源としてその利用法が求められている。; バイオマス資源の生物化学的変換技術は; 昭和50年代に国立試験研究機関等で大規模に研究されたが; 高い集荷コスト、酵素力価が低い等の問題があり、実用化には至らなかった。; しかし、近年カントリーエレベータの普及により、; 集荷コストの問題は解決されつつあることから、籾殻を糖質生産の原料とし、; 酵素によるキシロオリゴ糖の生産技術が実現可能な状況になりつつある。; そこで、高力価の酵素の取得するとともに、原料の前処理法を検討し、; 効率的なキシロオリゴ糖の製造法確立を目的とした。

成果の内容・特徴

1. 放線菌のキシラナーゼ生産能の増強
   Stereptomyces olivaceoviridis E-86を親株とし、
   化学変異処理することによりキシラナーゼ高生産株を取得した。
   ジャー培養条件を検討した結果、培地のpHは6.5が最適であり、
   攪拌速度は200rpmが良好であった。炭素源として微粉砕籾殻を用い、
   キシラナーゼ高生産株と最適培養条件を組み合わせることにより、
   初期(20ユニット/ml)の約20倍のキシラナーゼ生産量を得た。
   
2. 籾殻の前処理について
   籾殻を爆砕または高圧蒸煮処理することにより、
   従来のアルカリ処理よりもキシラン含量の高い可溶化液を得ることができた。
   キシランの可溶化条件は爆砕処理では15kg/平方センチメートル-15分が、
   また蒸煮処理では10kg/平方センチメートル-30分が最適であった。
   爆砕処理では籾殻100gからキシラン11.1gが得られた。
   爆砕と蒸煮から得られたキシラン可溶化液の成分はほぼ同じであり、
   単糖としてはL-アラビノース(L-Ara)、D-グルコース(D-Glc)、D-キシロース(D-Xyl)
   が含まれ、重合度が10程度までのキシロオリゴ糖が同定できた。
   それ以上の重合度のものも存在した
   (図1)。
   本キシラン可溶化液に対し、
   Streptomyces olivaceoviridis E-86のキシラナーゼを加え、
   pH5.5、50度で4時間酵素分解を行うことにより、
   キシオビオースを主成分とするキシロオリゴ糖シロップを得た
   (図2)。
   

• 成果の活用面・留意点: 実用化するにはより大スケールの装置による実証試験を要する。
• カテゴリ: コスト