專利名稱：：使用纖維素類生物質(zhì)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及借助于酶反應(yīng)和微生物發(fā)酵以良好的效率從纖維素類生物質(zhì)容易地得到有用物質(zhì)如乙醇的轉(zhuǎn)化方法。
背景技術(shù)：
：目前,據(jù)報(bào)道,需要全球降低二氧化碳的排放以防止全球變暖。在這種情況下,得自于未使用的生物質(zhì)、尤其是纖維素類生物質(zhì)的能量的使用，已經(jīng)引起了關(guān)注。造成所述情況的一個(gè)原因是這種生物質(zhì)能夠?yàn)樗^的碳中性生物質(zhì)。具體地,生物質(zhì)含有最初得自大氣二氧化碳中的碳，所述二氧化碳已經(jīng)被植物吸收或固定。因此,通過能夠吸收所排放二氧化碳的植物的再生,能夠抵消因從這種生物質(zhì)中提取能量而排放的二氧化碳(±0)。另外，由于可從生物質(zhì)中得到燃料物質(zhì)如乙醇或甲烷，所以期望在將來用生物質(zhì)代替將耗盡的化石燃料(非專利文獻(xiàn)1)。目前，已經(jīng)在巴西使用源自甘蔗的糖且在美國使用玉米的可食用部分來積極生產(chǎn)衍生自生物質(zhì)的乙醇(生物乙醇)。實(shí)際上,在各個(gè)國家中已經(jīng)將其用作石油的替代品。已經(jīng)從還能夠用作人的食物或牲畜飼料的部分制造了這種形式的生物乙醇。因此，例如如果逐漸將生物乙醇用作燃料物質(zhì)，則要當(dāng)心食物價(jià)格會(huì)急劇升高。因此，由不可食用植物或木材制造的纖維素類生物質(zhì),作為生物乙醇的原料已經(jīng)引起了關(guān)注。然而,難以將纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成燃料物質(zhì)。這是因?yàn)橛米魅剂衔镔|(zhì)起始物質(zhì)的纖維素的結(jié)晶度高，且在用于獲得燃料物質(zhì)的這種生物質(zhì)中所包含的纖維素被持久的木素所包圍，因此難以使用纖維素。因此,為了使用纖維素類生物質(zhì)中的纖維素，需要例如降低結(jié)晶度并從這種生物質(zhì)中所包含的纖維素中除去木素等，從而獲得可利用的形式的纖維素(非專利文獻(xiàn)2、3和4)。當(dāng)單獨(dú)考慮將纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成糖和乙醇時(shí)，大致有兩種方法可用于這種轉(zhuǎn)化。一種方法是酸水解法,使用酸等將纖維素類生物質(zhì)中的纖維素水解而得到葡萄糖，然后通過發(fā)酵將葡萄糖轉(zhuǎn)化成乙醇。對(duì)這種方法的測試和研究已經(jīng)進(jìn)行了多年。然而,這些反應(yīng)是在強(qiáng)酸性、高溫和高壓條件下進(jìn)行的，因此,能夠在這種條件下使用的裝置的成本和維護(hù)成本增加，這是突出的問題(非專利文獻(xiàn)2和3)。同時(shí)，另一種方法是酶糖化法，由此使用纖維素降解酶(纖維素酶)將纖維素降解成葡萄糖。與酸水解法相比,酶糖化法在裝置建造方面有優(yōu)勢(shì),因?yàn)槟軌蛟跍睾蜅l件下進(jìn)行反應(yīng)。為了促進(jìn)降解,需要將纖維素酶與木質(zhì)生物質(zhì)中所包含的纖維素接觸。然而,如上所述木素的存在和纖維素的結(jié)晶阻止了這種接觸。因此，需要在酶促反應(yīng)之前進(jìn)行某種預(yù)處理。用于酶促糖化纖維素類生物質(zhì)方法的預(yù)處理的實(shí)例包括涉及稀硫酸處理、堿處理和精細(xì)粉碎的各種方法。然而,確定的方法尚未確定起來(非專利文獻(xiàn)3和5)。精細(xì)粉碎法是利用粉碎裝置如球磨機(jī)將生物質(zhì)加工成細(xì)顆粒,使得生物質(zhì)中包含的纖維素的表面積增大，從而易于纖維素降解的方法。在這種情況中，據(jù)說生物質(zhì)的粒度應(yīng)盡可能小。然而，當(dāng)生物質(zhì)粒度盡可能小時(shí),用于這種尺寸降低的能量和成本增加，這是不利的(非專利文獻(xiàn)6)。另外,作為改良的精細(xì)粉碎法，已經(jīng)提出了一種包括在濕粉碎期間將生物質(zhì)糖化的方法。然而，其僅包括糖化，至今仍未實(shí)現(xiàn)乙醇的轉(zhuǎn)化(非專利文獻(xiàn)7)。作為精細(xì)粉碎方法的實(shí)例，已經(jīng)開發(fā)了在過渡金屬存在下對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行機(jī)械磨碎從而由生物質(zhì)制造氫的方法(專利文獻(xiàn)1)。然而,通過該方法不能制造乙醇等。專利文獻(xiàn)1日本專利公報(bào)2006-312690A非專利文獻(xiàn)1山地意治(2002)，“^才77工才、幾年·一CD特性i工才、幾￥一変換·利用技術(shù)(生物質(zhì)能的特性和能量轉(zhuǎn)化和使用的技術(shù))，NTS，3-36頁非專利文獻(xiàn)2坂士朗G(2001),Bioraass/Energy/Environment(生物質(zhì)/能量/環(huán)境)，IPC,251-260頁非專利文獻(xiàn)3杉浦純(2002)，Biomassenergycharacteristicsandtechnologyofenergyconversionanduse(生物質(zhì)能的特性和能量轉(zhuǎn)化和使用的技術(shù))，NTS，283-312頁非專利文獻(xiàn)4=GeorgeP.Philippidis(1996),HandbookonBioet.hanol(生物乙醇手冊(cè))，Taylor&Francis,253-285頁非專利文獻(xiàn)5:The-AnHsu(1996)，HandbookonBioethanol(生物乙醇手冊(cè))，Taylor&Francis，183-212頁非專利文獻(xiàn)6=MerillA.Millet,etal.(1976),Biotechnol.&Bioeng.Symp.(生物技術(shù)和生物工程論壇)，No.6，125-153頁非專利文獻(xiàn)7:RickG.Kelsey,etal.(1980)，Biotechnologyand:Bioengineering(生物技術(shù)和生物工程)，No.22，1025-1036頁
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的問題本發(fā)明的目的是開發(fā)一種轉(zhuǎn)化方法，以借助于酶反應(yīng)和微生物發(fā)酵在良好收率下由纖維素類生物質(zhì)容易地獲得有用物質(zhì)如乙醇。解決問題的手段作為為了實(shí)現(xiàn)上述目的而進(jìn)行廣泛研究的結(jié)果，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在使用酶(多種酶)將纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成糖,并然后使用微生物(多種微生物)轉(zhuǎn)化成有用物質(zhì)如乙醇時(shí)，使用硬球能夠提高轉(zhuǎn)化效率。從而完成了本發(fā)明。具體地，本發(fā)明涉及通過促進(jìn)酶反應(yīng)和發(fā)酵以高收率獲得產(chǎn)物的方法，包括將纖維素類生物質(zhì)、硬球以及含有酶(多種酶)和微生物(多種微生物)的反應(yīng)溶液引入單個(gè)反應(yīng)容器內(nèi)，并振蕩整個(gè)反應(yīng)容器使得所述球與所述纖維素類生物質(zhì)相互劇烈接觸。下面將詳細(xì)地描述本發(fā)明。本發(fā)明涉及下列內(nèi)容。(1)一種進(jìn)行乙醇轉(zhuǎn)化的方法，包括將纖維素類生物質(zhì)、硬物質(zhì)和反應(yīng)溶液在單個(gè)反應(yīng)容器中進(jìn)行混合,在振蕩所述反應(yīng)容器的同時(shí)借助于單獨(dú)的酶反應(yīng)或酶反應(yīng)與發(fā)酵的組合對(duì)纖維素類生物質(zhì)進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化。(2)如(1)所述的進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的方法，其中使用基于纖維素酶的酶作為轉(zhuǎn)化纖維素類生物質(zhì)的酶來進(jìn)行轉(zhuǎn)化，并通過發(fā)酵進(jìn)一步將產(chǎn)物的一部分或全部轉(zhuǎn)化成乙醇。(3)如(1)或(2)所述的進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的方法,其中通過在單個(gè)反應(yīng)容器中進(jìn)行基于纖維素酶的酶反應(yīng)和乙醇發(fā)酵將纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成乙醇。(4)如⑴(3)中任一項(xiàng)所述的進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的方法，其中所述硬物質(zhì)為由氧化鋯、氧化鋁、不銹鋼、鐵、氟樹脂或尼龍制成的球。(5)如⑴(4)中任一項(xiàng)所述的進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的方法,其中在纖維素類生物質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)化時(shí)，首先將所述反應(yīng)容器進(jìn)行劇烈振蕩，然后以比以前溫和的方式振蕩或者靜置，將此過程進(jìn)行一次，或反復(fù)進(jìn)行兩次以上。(6)如(1)(5)中任一項(xiàng)所述的進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的方法,其中所述反應(yīng)容器安裝有熱傳感器和能夠在所述反應(yīng)容器周圍循環(huán)溫水的夾套,在纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化期間通過所述熱傳感器和所述夾套控制溫度。(7)如(6)所述的進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的方法,其中所述反應(yīng)溶液的溫度和振蕩處于聯(lián)動(dòng)方式，使得在纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化期間，當(dāng)溫度達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)停止振蕩，當(dāng)溫度降至低于預(yù)定溫度時(shí)重新開始振蕩，以此方式反復(fù)進(jìn)行。(8)如⑴(7)中任一項(xiàng)所述的進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的方法，其中所述反應(yīng)容器安裝有包含Pli傳感器和能夠控制PH的裝置的設(shè)備，在纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化期間對(duì)所述反應(yīng)溶液的PH進(jìn)行控制。用于本發(fā)明方法中的纖維素類生物質(zhì)可以為干燥狀態(tài)或濕潤狀態(tài),且未對(duì)其水分含量進(jìn)行限制。未對(duì)生物質(zhì)的大小進(jìn)行限制，只要其能夠引入所使用的反應(yīng)容器中即可。然而，當(dāng)其使用尺寸小時(shí),能夠加速反應(yīng)。另外，不需要對(duì)纖維素類生物質(zhì)進(jìn)行特殊預(yù)處理，就能夠獲得本轉(zhuǎn)化方法的效果。然而,纖維素類生物質(zhì)可以進(jìn)行適當(dāng)處理,如酸處理、堿處理、精細(xì)粉碎、臭氧處理、爆破處理或細(xì)菌處理。將上述纖維素類生物質(zhì)引入反應(yīng)容器內(nèi)。然后，向其中添加足夠量的硬球、用于轉(zhuǎn)化的酶溶液、用于同時(shí)發(fā)酵的微生物(多種微生物)，如果需要還添加用于發(fā)酵的營養(yǎng)源。結(jié)果，由于硬球之間的碰撞,使得在比不使用硬球的反應(yīng)高的效率下發(fā)生酶反應(yīng)。此外，由于酶反應(yīng)的產(chǎn)物會(huì)被在容器中共存的微生物立即消耗掉,所以所述產(chǎn)物不會(huì)抑制酶反應(yīng)。因此，獲得的發(fā)酵產(chǎn)物如乙醇的量比通過通常同時(shí)發(fā)酵而得到的產(chǎn)物的量大。能夠使用的纖維素類生物質(zhì)的實(shí)例包括草質(zhì)生物質(zhì)如稻桿、米糠、麥桿、甘蔗渣、玉米的任一部分、或不同的植物如柳枝稷；和任意木質(zhì)生物質(zhì)如軟木或硬木屑、木材間苗(間伐材)、建筑碎屑或廢蘑菇床。此外，能夠使用紙、棉花等。作為硬球，優(yōu)選使用由例如氧化鋯、氧化鋁、氟樹脂或尼龍制成的球?？墒褂猛N球或由不同材料制成的且具有不同尺寸的球的混合物。應(yīng)當(dāng)根據(jù)生物質(zhì)的條件適當(dāng)使用這種球。作為反應(yīng)容器，能夠使用由任意材料如塑料、不銹鋼、鐵或不同金屬制成的容器，只要其能夠封閉而避免液體泄漏和氧氣滲入且不會(huì)因引入到所述容器中的球等造成損傷即可。當(dāng)進(jìn)行酶反應(yīng)和發(fā)酵時(shí),通過向容器提供熱傳感器、pH傳感器等來監(jiān)測和控制反應(yīng)溶液的溫度和PH,能夠有效地進(jìn)行反應(yīng)。例如,關(guān)于溫度控制,通過在反應(yīng)容器外部提供用于溫水循環(huán)的夾套，能夠?qū)囟缺３衷诤愣ㄋ健Ａ硗?，根?jù)本發(fā)明，通過硬物質(zhì)的振蕩會(huì)產(chǎn)生熱。能夠?qū)⑺a(chǎn)生的熱用作反應(yīng)熱。為了達(dá)到這種目的，為振蕩裝置提供具有熱傳感器的振蕩系統(tǒng)。當(dāng)溫度因振蕩而達(dá)到預(yù)定的上限溫度時(shí)，振蕩停止。在溫度因停止振蕩而降至預(yù)定的下限溫度時(shí)，重新幵始振蕩。因此，能夠降低加熱所需能量的浪費(fèi)。這對(duì)于生產(chǎn)乙醇尤其有利，其中期望將所述乙醇用作石油的替代品。關(guān)于振蕩方法，能夠使用任意手段進(jìn)行振蕩,只要所述手段可產(chǎn)生劇烈振蕩而達(dá)到纖維素類生物質(zhì)和硬球在反應(yīng)容器內(nèi)移動(dòng)的程度。當(dāng)使用小型反應(yīng)容器時(shí),振蕩培養(yǎng)箱是適當(dāng)?shù)恼袷幨侄?。同時(shí)，當(dāng)使用大型反應(yīng)容器時(shí)，使用用于在鼓狀罐中混合的混合機(jī)械是有效的。即使在簡單的往復(fù)振蕩的情況中也能夠獲得所述振蕩方法的效果。然而,在加快速度的更復(fù)雜形式振蕩的情況中，能夠預(yù)期更有利的效果。用于轉(zhuǎn)化的酶(多種酶)可以為市售產(chǎn)品、通過培養(yǎng)絲狀真菌而得到的培養(yǎng)液、或這種培養(yǎng)液的提純產(chǎn)物，只要能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的即可。例如在利用纖維素酶進(jìn)行糖化的情況中，在許多情況下，將纖維素酶和半纖維素酶與商購獲得的酶或粗提純的酶混合。能夠適當(dāng)確定所使用酶的量。然而，向廢蘑菇床中添加含半纖維素酶的12.550FPU(濾紙單位，濾紙降解活性)的纖維素酶。還可通過將酶懸浮在水中來制備酶溶液。使用含有醋酸或檸檬酸的緩沖劑將PH保持為45也是有利的。利用尺寸為0.45μm以下的過濾器，通過除去細(xì)菌能夠防止對(duì)酶溶液造成細(xì)菌污染。在纖維素酶糖化之后不進(jìn)行微生物發(fā)酵而結(jié)束所述過程，能夠由纖維素得到糖如葡萄糖。在使用半纖維素酶如木聚糖酶的條件下,能夠從纖維素類生物質(zhì)中所包含的半纖維素得到糖如木糖、甘露糖、阿拉伯糖或半乳糖。另外,在使用含有半纖維素酶的纖維素酶的條件下，可同時(shí)獲得糖如得自纖維素的葡萄糖和糖如得自半纖維素的木糖。通過發(fā)酵能夠?qū)⒂纱说玫降奶沁M(jìn)一步轉(zhuǎn)化成諸如乙醇和乳酸的物質(zhì)。當(dāng)通過發(fā)酵將糖轉(zhuǎn)化成不同物質(zhì)時(shí)，添加微生物(多種微生物)。例如,在乙醇發(fā)酵的情況中，使用釀酒酵母菌屬(Saccharomycescerevisiae)酵母作為所使用的微生物是方便且有效的。然而，如果對(duì)戊糖如得自半纖維素的木糖進(jìn)行乙醇發(fā)酵，能夠使用樹千畢赤酵母(PichlaStipitis)。另外,根據(jù)條件能夠使用耐鹽的裂殖酵母(Shizosaccharomycespombe)等。此外，除了酵母，還能夠使用引發(fā)乙醇發(fā)酵的任意微生物，包括基因重組體如運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌(Zymomonasmobi1is),只要其引發(fā)乙醇發(fā)酵。當(dāng)使用釀酒酵母(S.cereviciae)時(shí)，能夠使用以斜面保存或冷凍保存的產(chǎn)品。另外，可以使用商購獲得的面包酵母。當(dāng)使用面包酵母時(shí),通過直接將酵母引入發(fā)酵系統(tǒng)中在使用干燥或生酵母的條件下可獲得良好的發(fā)酵效率,這是因?yàn)殚_始發(fā)酵時(shí)酵母存在的濃度高。當(dāng)使用斜面或相似方法保存的酵母時(shí)，最好在同時(shí)發(fā)酵之前使用液體介質(zhì)進(jìn)行預(yù)培養(yǎng)，從而增加酵母的量和活性。在微生物發(fā)酵的情況中，在利用硬球振蕩下，可能不會(huì)引起發(fā)酵，這取決于所使用的微生物。在這種情況中，通過劇烈振蕩特定的時(shí)間周期，然后進(jìn)行溫和振蕩或在完全靜止條件下放置以促進(jìn)發(fā)酵,或者通過以交替方式進(jìn)行劇烈振蕩以及溫和振蕩或靜止條件下的放置，可解決發(fā)酵不足的問題。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，在使用纖維素類生物質(zhì)進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化、尤其是在利用酶(多種酶)將所述生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成糖或利用微生物(多種微生物)將所述生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成乙醇期間,通過添加硬球而進(jìn)行的振蕩能夠明顯增加轉(zhuǎn)化物質(zhì)的收率。該說明書包括日本專利申請(qǐng)2007-264041的說明書和/或附圖中所公開內(nèi)容的一部分或全部,所述專利申請(qǐng)是本申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)文獻(xiàn)。圖1顯示了本發(fā)明和常規(guī)方法(未添加硬球)之間乙醇收率的比較。圖2顯示了反復(fù)進(jìn)行在靜止條件下的放置和振蕩的效果。圖3顯示了在振蕩期間水溫的升高。本發(fā)明的最佳實(shí)施方式下面，將參考下列實(shí)施例來更加詳細(xì)地描述本發(fā)明,但不能將本發(fā)明限制于此。實(shí)施例1在使用舞茸廢蘑菇床時(shí)乙醇轉(zhuǎn)化的效果下面描述本發(fā)明使用舞茸廢蘑菇床作為纖維素類生物質(zhì)的實(shí)例,所述廢蘑菇床為木質(zhì)生物質(zhì)。所述舞茸廢蘑菇床基本上由水分含量為60%以上的硬木鋸屑構(gòu)成。在用作反應(yīng)容器的帶夾套的不銹鋼圓柱狀容器中，放入干重為1.Okg的這種廢蘑菇床(已進(jìn)行熱干燥)。向其中倒入纖維素酶酵母溶液(IOL)。所述纖維素酶酵母溶液包含含有作為纖維素酶的G0D0-TCD(GodoShuseiCo.,Ltd.)(0.6FPU/ml)和Kameriya酵母(NisshinSeifun)(lg/L)的離子交換水。此外，向容器中添加直徑為IOmm的氧化鋯球(10kg)。在不添加氧化鋯球的條件下進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)。在所述容器中放置PH計(jì)、熱傳感器和脫氣管。用蓋子封閉所述容器并放入搖擺振蕩器(RS-100；SeiwaGikenCo.,Ltd.)中。將脫氣管的一段導(dǎo)入水中，使得外部空氣不會(huì)進(jìn)入容器內(nèi)。通過向夾套內(nèi)引入溫水將所述容器的內(nèi)部環(huán)境調(diào)節(jié)至37°C。將振蕩器的振蕩速度預(yù)設(shè)為50Hz。然后，開始振蕩操作。在轉(zhuǎn)化反應(yīng)期間,適當(dāng)進(jìn)行抽樣。通過氣相色譜(GB-14;ShimadZUCorporation)確定上清液中的乙醇濃度。圖1顯示了結(jié)果。利用得到的乙醇量相對(duì)于根據(jù)廢蘑菇床中纖維素量計(jì)算的乙醇理論量的百分比來表示乙醇的收率。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過本方法的轉(zhuǎn)化而得到的乙醇收率是通過常規(guī)方法的轉(zhuǎn)化而得到的收率的2.9倍。實(shí)施例2在振蕩期間改變振蕩速度時(shí)的效果根據(jù)條件，即使在與實(shí)施例1中所使用條件相同的條件下,仍可能不發(fā)生乙醇的轉(zhuǎn)化。為了解決這種問題,可改變轉(zhuǎn)化期間的振蕩速度。具體地,在轉(zhuǎn)化反應(yīng)的第一個(gè)24小時(shí)內(nèi)進(jìn)行振蕩。其后,停止振蕩并將所述容器靜置34天。除了使用未加工的廢蘑菇床(千重為1.Okg)作為底物且纖維素酶-酵母溶液的量為5L之外，在與實(shí)施例1中相同的那些條件下進(jìn)行轉(zhuǎn)化。表1顯示了利用適當(dāng)抽樣確定上清液中乙醇濃度的結(jié)果。結(jié)果，通過本方法的轉(zhuǎn)化得到的乙醇收率是通過常規(guī)方法的轉(zhuǎn)化得到的乙醇收率的1.6倍，所述常規(guī)方法未添加硬球。另外,在不改變振蕩速度的情況中,將乙醇收率為0作為前提條件。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實(shí)施例3振蕩期間振蕩速度變化的效果通過輕微改變振蕩速度來進(jìn)行實(shí)施例2中所使用方法的改進(jìn)方案。具體地,在轉(zhuǎn)化反應(yīng)幵始的1小時(shí)內(nèi)不振蕩，然后振蕩1小時(shí)并停止1小時(shí)。重復(fù)進(jìn)行這種操作。除了使用干燥的廢蘑菇床(干重為0.5kg)作為底物且纖維素酶-酵母溶液的量為5L之外，在與實(shí)施例1和2中相同的條件下進(jìn)行轉(zhuǎn)化。表2顯示了利用適當(dāng)抽樣確定上清液中乙醇濃度的結(jié)果。在上述條件下,連續(xù)振蕩是否導(dǎo)致發(fā)酵不能被確定。然而,在對(duì)容器以交替方式反復(fù)進(jìn)行靜置條件F的放置和振蕩之后，幵始發(fā)酵。此外，在連續(xù)振蕩的情況中，在停止振蕩之后開始發(fā)酵。實(shí)施例4振蕩期間所產(chǎn)生熱的使用在利用硬球的振蕩期間產(chǎn)生熱。因此，使用振蕩期間所產(chǎn)生的熱在成本和能量衡算方面是有效的，因?yàn)椴恍枰褂闷渌麩嵩?。圖3顯示了在使用實(shí)施例1、2和3中所使用裝置的條件下在50Hz下振蕩時(shí)離子交換水水溫的上升，條件是將離子交換水(5L)和氧化鋯球(φ:10mm)(20kg)放入反應(yīng)容器中并將夾套中的溫水放掉。應(yīng)理解,溫度隨著振蕩而升高且所述溫度始終保持在高于室溫的水平上。在這種情況F，通過單獨(dú)振蕩，能夠獲得同時(shí)發(fā)酵的最佳溫度37°C。因此，即使不利用其他熱源，也能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)發(fā)酵。本文中所引用的所有出版物、專利和專利申請(qǐng)都通過參考以其完整的形式并入本文中。權(quán)利要求一種進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的方法，包括將纖維素類生物質(zhì)、硬物質(zhì)和反應(yīng)溶液在單個(gè)反應(yīng)容器中進(jìn)行混合，以及在振蕩所述反應(yīng)容器的同時(shí)借助于單獨(dú)的酶反應(yīng)或酶反應(yīng)與發(fā)酵的組合對(duì)纖維素類生物質(zhì)進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化。2.如權(quán)利要求1所述的進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的方法,其中使用基于纖維素酶的酶作為轉(zhuǎn)化纖維素類生物質(zhì)的酶來進(jìn)行轉(zhuǎn)化,并通過發(fā)酵進(jìn)一步將產(chǎn)物的一部分或全部轉(zhuǎn)化成乙醇。3.如權(quán)利要求1或2所述的進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的方法，其中通過在單個(gè)反應(yīng)容器中進(jìn)行基于纖維素酶的酶反應(yīng)和乙醇發(fā)酵將纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成乙醇。4.如權(quán)利要求13中任一項(xiàng)所述的進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的方法，其中所述硬物質(zhì)為由氧化鋯、氧化鋁、不銹鋼、鐵、氟樹脂或尼龍制成的球。5.如權(quán)利要求14中任一項(xiàng)所述的進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的方法，其中在纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化期間，首先將所述反應(yīng)容器進(jìn)行劇烈振蕩，然后以比以前溫和的方式振蕩或者靜置，將上述過程進(jìn)行一次,或以重復(fù)方式進(jìn)行兩次以上。6.如權(quán)利要求15中任--項(xiàng)所述的進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的方法,其中所述反應(yīng)容器安裝有熱傳感器和能夠在所述反應(yīng)容器周圍使溫水循環(huán)的夾套，在纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化期間通過所述熱傳感器和所述夾套控制溫度。7.如權(quán)利要求6所述的進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的方法，其中所述反應(yīng)溶液的溫度和振蕩處于聯(lián)動(dòng)方式，使得在纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化期間，當(dāng)溫度達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)停止振蕩，當(dāng)溫度降至低于預(yù)定溫度時(shí)重新開始振蕩，以此方式反復(fù)進(jìn)行。8.如權(quán)利要求17中任一項(xiàng)所述的進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的方法，其中所述反應(yīng)容器安裝有包含PH傳感器和能夠控制pH的裝置的設(shè)備,在纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化期間對(duì)所述反應(yīng)溶液的PH進(jìn)行控制。全文摘要本發(fā)明的目的是提供一種通過酶反應(yīng)和微生物發(fā)酵而進(jìn)行轉(zhuǎn)化的方法，從而容易并高效地從纖維素類生物質(zhì)獲得有用物質(zhì)如乙醇。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在使用酶將纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成糖、然后使用微生物進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成有用物質(zhì)如乙醇的過程中，使用硬球等能夠提高轉(zhuǎn)化效率。文檔編號(hào)C12P7/08GK101821396SQ200880111260公開日2010年9月1日申請(qǐng)日期2008年10月6日優(yōu)先權(quán)日2007年10月10日發(fā)明者下田隆史,西堀耕三,馬場洋介申請(qǐng)人:株式會(huì)社雪國舞茸