ポリヒドロキシアルカン酸分解酵素の作用によるポリエステルの表面構造変化

• Project/Area Number: 13750826
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 高分子構造・物性(含繊維)
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 吉江 尚子 東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 助手 (20224678)
• Project Period (FY): 2001 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 2002: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2001: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: 生分解性プラスチック / 微生物産生ポリエステル / PHA分解酵素 / ATR / IR / プラスチック酵素分解メカニズム / ポリヒドロキシアルカン酸分解酵素 / 生分解性ポリマー / ATR-FTIR / 表面解析 / 表面結晶化度

Research Abstract

本研究ではポリヒドロキシアルカン酸(PHA)分解酵素による分解でPHA表面に引き起こされる構造変化を減衰全反射(ATR)モードの赤外(IR)分光法により分析した。ATR/IRスペクトルのC=0伸縮振動バンドの解析により、酵素分解によりPHAの表面結晶化度は低下することが明らかとなった。PHA分解酵素によるPHA分解の速度は、結晶部分より非晶部分で大きいため分解により表面結晶化度は上昇すると予想されていたが、これとは逆の結果が得られたことになる。IR分光法の特性上、分子コンホメーションの僅かな違いもIRバンド上では結晶と非晶の違いとして現れる可能性がある。つまり、バンド変化から求められる結晶化度変化は、必ずしも結晶構造の完全な消失を表すとは限らない。例えば、結晶表面付近のやや運動性に富む鎖は非晶部や中間相を同位置にバンドを持つ可能性がある。そこで、バンド変化から明らかとなった結晶化度の減少は、酵素分解によりラメラが分割され結晶表面積が相対的に増加したこと、あるいは、酵素の作用により結晶表面の分子鎖の運動性が増加し構造的に乱れた状態になったことを表すものであると考えられる。後者の仮説が正しいなら、これまでPHA分解酵素に依るPHA分解は酵素のPHA試料表面への吸着と表面分子の分解の2段階反応と考えられてきたが、この間に表面付近の結晶構造を乱雑化という段階が存在することを示唆し、大変興味深い。