JP2770378B2 - ポリエステル共重合体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、３−ヒドロキシブチレート単位（以下3HB
成分と記す）と４−ヒドロキシブチレート単位（以下4H
B成分と記す）を含有する共重合体の製造法に関し、更
に詳しくは、ポリエステルを蓄積できる微生物を用いて
製造される3HB成分、4HB成分からなる新規の共重合ポリ
エステルの製造法に関する。

〔従来の技術〕

ポリ−３−ヒドロキシブチレート（PHB）は、エネル
ギー貯蔵物質として数多くの微生物の菌体内に蓄積さ
れ、優れた生物分解性と生体適合性を示す熱可塑性高分
子であることから、環境を保全する“クリーン”プラス
チックとして注目され、手術糸や骨折固定用材などの医
用材料および医薬や農薬を徐々に放出する徐放性システ
ムなどの多方面への応用が長年にわたり期待されてき
た。特に近年、合成プラスチックが環境汚染や資源循環
の観点から深刻な社会問題となるに至り、PHBは石油に
依存しないバイオポリマーとして注目されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、PHBは耐衝撃性に劣るとゆう物性上の
問題とともに、生産コストが高いことから工業的生産が
見送られてきた。

近時、3HB成分および３−ヒドロキシバリレート単位
（以下3HV成分と記す）を含有する共重合体およびその
製造法について、研究、開発がなされ、たとえば、特開
昭57−150393号公報および特開昭59−220192号公報にそ
れぞれ記載されている。

しかしながら、共重合体の3HV成分が０から33モル％
まで増大するとこの増大に伴って融解温度（Tm）が180
℃から85℃まで急激に低下することが知られており〔T.
L.Bluhm et al,Mecromolecules,19,2871（1986）〕その
ため、3HV成分含有率の高い共重合体は耐熱性に劣って
いた。

一方、本発明者は、3HB成分および4HB成分を含有する
共重合体およびその製造法について研究、開発を行な
い、先に出願した（特開平１−48821、同１−222788、
同１−304891、同２−27992各号公報）。かかる共重合
体は4HB成分の共重合成分含有率が高い場合でも、高い
融点を有することから工業的な価値は高い。しかしなが
ら、この方法では炭素源として高価な試薬を使う必要が
あったため、工業的に容易に入手できる汎用の炭素源を
見い出すことに対する極めて高い要請があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者は、以上の点を鑑み、3HB成分および4HB成分
からなる共重合体を工業的に有利にかつ容易に製造すべ
く鋭意検討した結果、後段の窒素もしくはリンを制限す
る培養において1,6−ヘキサンジオールの存在下でPHB生
産能を有する微生物を培養するとこの菌体中に所望の共
重合体が生成・蓄積されるとの新知見を得て、本発明に
到達した。

すなわち本発明は、ポリ−３−ヒドロキシブチレート
生産能を有するアルカリゲネス属菌を前段で菌体を増殖
させ、後段で該菌体を窒素あるいはリンの制限下で培養
して該菌体内にポリヒドロキシブチレートを生成・蓄積
させるに際して、後段の培養を1,6−ヘキサンジオール
の存在下で行なうことを特徴とする３−ヒドロキシブチ
レート単位および４−ヒドロキシブチレート単位からな
るポリエステル共重合体の製造方法に存する。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明において、共重合体に含有される3HB成分およ
び4HB成分はそれぞれ次式であらわれる。

本発明で使用される微生物は、PHB生産能を有する微
生物であれば特に制限はないが、実用上は、たとえば、
アルカリゲネス フェカリス（Alcaligenes faecali
s）、アルカリゲネスルーランディィ（Alcaligenes ruh
landii）、アルカリゲネス ラタス（Alcaligenes latu
s）、アルカリゲネス アクアマリヌス（Alcaligenes a
quamarinus）およびアルカリゲネスユウトロフス（Alca
ligenes eutrophs）等のアルカリゲネス属などがある。

これらの菌種に属する菌株の代表例として、アルカリ
ゲネス フェカリスATCC8750、アルカリゲネス ルーラ
ンディィATCC15749、アクカリゲネス ラタスATCC2971
2、アルカリゲネス アクアマリヌスATCC14400ならびに
アルカリゲネス ユウトロフスＨ−16ATCC17699および
このＨ−16株の突然変異株であるアルカリゲネス ユウ
トロフスNCIB11597、同NCIB11598、同NCIB11599、同NCI
B11600などを挙げることができる。これらのうち、実用
上、アルカリゲネス ユウトロフスＨ−16ATCC17699お
よびアルカリゲネス ユウトロフスNCIB11599が特に好
ましい。

アルカリゲネス属に属するこれらの微生物の菌学的性
質は、たとえば、“BERGEY′S MANUAL OF DETERMINATIV
E BACTERIOLOGY;Eighth Edition,The Williams ＆ Wilk
ins Company/Baltimore"に、また、アルカリゲネス ユ
ウトロフスＨ−16の菌学的性質は、たとえば、“J.Gen.
Miclobiol.,115,185〜192（1979）にそれぞれ記載され
ている。

これらの微生物は、従来の方法と同様に、主として菌
体を増殖させる前段の培養と、窒素もしくはりんを制限
して菌体内に共重合体を生成、蓄積させる後段の培養と
の２段で培養される。

前段の培養は、微生物を増殖させる為の通常の培養法
を適用することができる。すなわち、使用する微生物が
増殖し得る培地および培養条件を採用すればよい。

培地成分は、使用する微生物が資化し得る物質であれ
ば特に制限はないが、実用上は、炭素源としては、たと
えば、メタノール、エタノールおよび酢酸などの合成炭
素源、二酸化炭素などの無機炭素源、酵母エキス、糖
蜜、ペプトンおよび肉エキスなどの天然物、アラビノー
ス、グルコース、マンノース、フラクトースおよびガラ
クトースなどの糖類ならびにソルビトール、マンニトー
ルおよびイノシトールなど、窒素源としては、たとえ
ば、アンモニア、アンモニウム塩、硝酸塩などの無機窒
素化合物および／または、たとえば、尿素、コーン・ス
ティープ・リカー、カゼイン、ペプトン、酵母エキス、
肉エキスなどの有機窒素含有物ならびに無機成分として
は、たとえば、カルシウム塩、マグネシウム塩、カリウ
ム塩、ナトリウム塩、りん酸塩、マンガン塩、亜鉛塩、
鉄塩、銅塩、モリブデン塩、コバルト塩、ニッケル塩、
クロム塩、ほう素化合物およびよう素化合物などからそ
れぞれ選択される。

また、必要に応じて、ビタミン類なども使用すること
ができる。

培養条件としては、温度は、たとえば、20〜40℃程
度、好ましくは25〜35℃程度とされ、また、pHは、たと
えば、６〜10程度、好まくは6.5〜9.5程度とされる。こ
のような条件で好気的に培養する。

これらの条件をはずして培養した場合には、微生物の
増殖は比較的悪くなるが、これらの条件をはずして培養
することを妨げない。

培養方式は、回分培養または連続培養のいずれでもよ
い。

前段の培養によって得られた菌体を、さらに窒素およ
び／またはりん制限条件下で培養する。

すなわち、前段の培養で得られた培養液から微生物の
菌体を、過および遠心分離のような通常の固液分離手
段により分離回収し、この菌体を後段の培養に付する
か、または、前段の培養において、窒素および／または
りんを実質的に枯渇させて、菌体を分離回収することな
く、この培養液を後段の培養に移行させることによって
もできる。

この後段の培養においては、培地または培養液に窒素
および／またはりんを実質的に含有させず、1,6−ヘキ
サンジオールを炭素源として含有させること以外は前段
の培養と異なるところはない。

尚、培養液に1,6−ヘキサンジオールを含有させる場
合は、培養の初期ないし後期のどの時点でもよいが、培
養の初期が好ましい。

本発明に用いられる1,6−ヘキサンジオールは、共重
合体を生成させることができ、かつ微生物の生育を阻害
しないような量であればよく使用した微生物の菌株およ
び所望の共重合割合（モル比）などによって異なるが、
一般的には培地もしくは培養液１に３〜100g程度が適
当である。

この後段の培養においては1,6−ヘキサンジオールを
唯一の炭素源としてもよいが、使用した微生物が資化し
得る他の炭素源、たとえば、グルコース、フラクトー
ス、メタノール、エタノール、酢酸、プロピオン酸、ｎ
−酪酸、乳酸および吉草酸などを共存させることもでき
る。たとえば、グルコースを使用する場合には、多くて
も1.5g/程度とされる。

このように培養して得られた培養液から、過および
遠心分離などの通常の固液分離手段によって菌体を分離
回収し、この菌体を洗浄、乾燥して乾燥菌体を得、この
乾燥菌体から、常法により、たとえば、クロロホルムの
ような有機溶剤で生成された共重合体を抽出し、この抽
出液に、たとえば、ヘキサンのような貧溶媒を加えて、
共重合体を沈殿させる。

本発明の製造法によれば、共重合体中の3HB成分、4HB
成分の割合は任意に調節することができる。

〔実施例〕

本発明を、実施例によりさらに具体的に説明する。な
お、本発明は、これらの実施例に限定されるものではな
い。

実施例１〜３及び比較例１〜２ アルカリゲネス ユウトロフスH16（ATCC17699）を使
用して共重合体を製造した。すなわち、 前段培養： つぎの組成を有する培地で前記の微生物を30℃で24時
間培養し、対数増殖期終期の培養液から遠心分離により
菌体を分離した。

前段培養用培地の組成 酵母エキス 10g ポリペプトン 10g 肉エキス 5g （NH₄）₂SO₄ 5g これらを脱イオン水１に溶解し、pH7.0に調整し
た。

後段培養： 前段培養で得られた菌体を、つぎの組成を有する培地
に、１あたり10〜20gの割合で懸濁させ30℃で48時間
培養し、得られた培養液から遠心分離により菌体を分離
して、菌体を得た。

後段培養用培地の組成 これらを脱イオン水に溶解し１とし、pH7.5に調整
した。

菌体の処理： 後段培養で得られた菌体を蒸溜水で洗浄し、引続きア
セトンで洗浄し、これを減圧乾燥（20℃、0.1mmHg）し
て乾燥菌体を得た。

共重合体の分離回収： このようにして得られた乾燥菌体から熱クロロホルム
で共重合体を抽出し、この抽出液にヘキサンを加えて共
重合体を沈澱させ、この沈澱を取、乾燥して共重合体
を得た。

共重合体の特性： このようにして得られた共重合体の組成を¹H−NMRス
ペクトルにより測定した。

測定結果を第１表に示す。

尚、実施例１で得られた共重合体の500MHz¹H−NMRス
ペクトルを第１図に、125MHz¹³C−NMRスペクトルを第２
図に各々示した。

〔発明の効果〕 本発明によれば、3HB成分、4HB成分を含有する新規の
ポリエステル共重合体を容易に得ることができる。

さらに本発明で得られた共重合体は、優れた種々の特
性を有しているので、手術糸および骨折固定用材などの
医用材料の原料として極めて好適であり、また徐放性シ
ステムへの利用などの多方面への応用が期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１で得られた共重合体の500MHz、¹H−NM
Rスペクトルであり、第２図は同じく実施例１で得られ
た共重合体の125MHz、¹³C−NMRスペクトルである。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリ−３−ヒドロキシブチレート生産能を
   有するアルカリゲネス属菌を前段で菌体を増殖させ、後
   段で該菌体を窒素あるいはリンの制限下で培養して該菌
   体内にポリヒドロキシブチレートを生成・蓄積させるに
   際して後段の培養を1,6−ヘキサンジオールの存在下で
   行なうことを特徴とする３−ヒドロキシブチレート単位
   および４−ヒドロキシブチレート単位からなるポリエス
   テル共重合体の製造方法。