微生物を用いた生分解性プラスチックの開発

• 研究課題/領域番号: 03660100
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用微生物学・発酵学
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 中原 忠篤 筑波大学, 応用生物科学系, 教授 (80011930)
• 研究期間 (年度): 1991 – 1992
• 研究課題ステータス: 完了 (1992年度)
• 配分額: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円); 1992年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 1991年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
• キーワード: バイオプラスチック / ポリヒドロキシ酪酸 / 4-ヒドロキシ酪酸 / ポリリンゴ酸 / Candida rugosa / Aureobasidium sp. / Aureobasidium pullulans / 4ーヒドロキシ酪酸

研究概要

近年、廃プラスチックによる環境汚染が深刻化しつつある。この問題を克服するための一方策として環境に優しい生分解性プラスチックの開発が精力的に進められている。本研究は、微生物を用いて安価な原料から生分解性の高いバイオプラスチックまたはその素材を効率的に生産することを目的に実施したものである。具体的なターゲットとして、微生物の生産するポリヒドロキシ酪酸とポリリンゴ酸をとりあげた。
1.4-ヒドロキシ酪酸からの共重合ポリエステルの生産とその生分解性CandidarugosaIFO 1364を用いて、1.4-ブタンジオールから4-ヒドロキシ酪酸(4HB)を生産し、この4HBを原料として水素細菌Alcaligeneseutrophus ATCC17697によりポリエステルの生産を試みた。その結果、2.5gの乾燥菌体から0.6gのポリエステルを得ることができた。本ポリエステルは3HBと4HBの共重合体で、このフィルムは伸縮性に富み、土壌中に放置したところ、約10週目から分解が確認され、12週目にその大半が分解されてしまった。
2.Aureobasidium属菌によるポリリンゴ酸の生産プロセスの確立とポリリンゴ酸の物理化学的性質 自然界から分離したAureobasidium属菌および同属の保存菌株がグルコースを炭素源として酸性ポリマー、ポリリンゴ酸を多量に生産することを見出した。ポリリンゴ酸の生産条件を発酵法と休止菌体法について調べた。本発酵は増殖連動型と思われ、休止菌体法による生産は成功しなかった。主な副産物のプルランの生産を抑制するためには、2〜4ppmのZnSO_4の添加が著効を示した。得られたポリマーの分子量はGel Permiation Chromatographyで測定し、約10,000と求められた。また、NMRによる一次構造の解析を進め、本ポリマーが分枝構造を有するポリ(β-L-リンゴ酸)であることを明らかにした。本ポリマーは薬剤担体として医用への応用が期待されている。