2019 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of new biodegradability controlled plastics based on the degradation mechanism
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17K00619
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
大井 俊彦 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (40223713)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田口 精一 東京農業大学, 生命科学部, 教授 (70216828)
松本 謙一郎 北海道大学, 工学研究院, 教授 (80360642)
堀 千明 北海道大学, 工学研究院, 助教 (50722948)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 生分解プラスチック / 乳酸コポリマー / PHA / デポリメラーゼ / 環境微生物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生分解可能なバイオプラスチックの中で、我々が独自に開発した新規なポリヒドロブタン酸と乳酸の共重合体である乳酸ベースポリマー（P(3HB-co-LA))は、自然環境下でも環境微生物により容易に分解されることが期待されるだけでなく、分解制御を付与した機能性プラスチックの開発につながることが期待される。昨年度までに乳酸分率の異なる各種乳酸コポリマーの微生物合成について検討し、乳酸分率が0から67％までの範囲に制御した培養条件を確立し比較的大量に生産することが可能となった。
乳酸高分率のコポリマーのモノマー配列をNMRで解析した結果、分子内にLAが多く連鎖する領域があると考えられた。
乳酸分率64％のコポリマーを唯一炭素源とした集積培養で、多くの土壌環境中から分解資化可能な細菌を単離し同定した結果、Variovorax属およびその近縁種が数多く同定された。Variovorav由来のデポリメラーゼでは約30量体の乳酸ホモオリゴマーまでを分解できたが、今回単離した近縁種では20量体以上の分解は困難であった。その理由を調べるために、水中での乳酸ホモオリゴマーの構造変化を分子動的シミュレーションにより解析した結果、17量体以上になると分子の凝集が起こることが分かった。以上のことから分子内の乳酸モノマーの連鎖による分子内凝集がコポリマーの微生物分解に関与すると考えられた。
初めにP(3HB)のフィルムを3か所の河川水中に長期間浸漬放置して分解を調査し、分解に伴う重量減少が確認できた。加えて分解過程における微生物群集をメタゲノム解析した結果、フィルム表面の細菌コンソーシアム構造が分解に密接に関連していると考えられた。加えてこの微生物群集には培養不可能な微生物だけでなく土壌中より単離した細菌と近縁の細菌も多く検出された。P(3HB-co-LA)の河川中での分解に関しては解析中である。
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Research Products
(2 results)
