銭衛華教授らは、高分子多糖を最小単位の糖に効率的に分解する２段階糖化法を開発した。この方法は、既存の方法に比べ糖化効率が30%ほど改善された。糖化された最小単位の糖は単糖と呼ばれる。単糖は、燃料となるバイオエタノールやバイオブタノール等のアルコールへと発酵過程を経て作られる原料である。これらのアルコールはグリーン燃料である。
「長年、液体無機酸や酵素を使った糖化に研究の焦点があてられてきた。酵素分解による糖化は、高い生産性とエネルギーの低コスト化が見込め、さらに環境にも優しいので期待が高い方法である。」
高分子多糖の酵素分解による糖化は、特に稲わらを使う場合は阻害要因も存在する。米の収穫の副産物でもある稲わらには、デンプン、ヘミセルロース、セルロースと呼ばれる３種類の複雑な高分子多糖が含まれている。ヘミセルロースは食物繊維の一部で、植物細胞壁に含まれ不溶性である。酵素だけでは、様々な理由によりヘミセルロースやセルロースを分解することが困難である。ヘミセルロースやセルロースを酵素で効率的に分解するには、コストのかかる前処理が必要となる。
固体酸触媒を用いた糖化技術は、コストに対する解決策の１つになる。なぜなら固体酸触媒は、糖化の後でも回収でき繰り返し何度でも使えるからである。
Qian Lab developed a two-step method to more efficiently break down carbohydrates into their single sugar components, a critical process in producing green fuel.
"For a long time, considerable attention has been focused on the utilization of homogenous acids and enzymes for saccharification,"
One answer to the cost and inefficiency of enzymes is the use of solid acid catalysts, which are acids that cause chemical reactions without dissolving and becoming a permanent part of the reaction. Still, it's not as easy as swapping the enzymes for the acids, as the carbohydrates are non-uniform. That's why, in order to maximize the resulting yield of sugar from rice straw, we developed a two-step process - one step for the hemicellulose and another for the cellulose. The first step requires a gentle solid acid at low temperatures, while the second step consists of harsher conditions, with a stronger solid acid and higher temperatures.
REFERENCE: Two-Step Saccharification of Rice Straw Using Solid Acid Catalysts 固酸触媒を用いた稲わらの二段糖化反応: Luh Putu Pitrayani Sukma, Xiuhui Wang, Sen Li, Thanh Tung Nguyen, Jianglong Pu, and Eika W. Qian.; Ind. Eng. Chem. Res. 2019, dx.doi.org//10.1021/acs.iecr.8b06473 (from TUAT, Anglo Chinese School Jakarta (Indonesia), Shanghai Research Institute of Chemical Industry Co., Ltd, and Jiaxing University (P. R. China)
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