JP3128577B1 - ポリ乳酸樹脂の分解方法 - Google Patents
ポリ乳酸樹脂の分解方法Info
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Abstract
クを直接生物学的に分解処理する新規微生物およびその
方法を提供する。 【解決手段】 ポリ乳酸樹脂をサッカロスリクス属、ス
トレプトアロテイカス属、キブデロスポランギウム属、
レントゼア属、アクチノキネオスポラ属、サッカロモノ
スポラ属、サッカロポリスポラ属またはアクチノポリス
ポラ属に属する放線菌で分解することを特徴とするポリ
乳酸樹脂の分解方法
Description
理法によるポリ乳酸樹脂の分解方法に関する。
になっている。プラスチック廃棄物の処理方法としては
焼却や埋め立てが主であるが、焼却は地球温暖化の促
進、埋め立ては埋立地の減少等の問題を抱え、生物学的
分解処理法が注目されている。ポリ乳酸樹脂は生分解性
を有し、次世代のプラスチックとして種々の用途開発が
進められているが、近い将来、現在使用されているプラ
スチック同様廃棄物問題がクローズアップされることが
十分に予想される。
分子であり、現在医療や医薬用材料として応用されてい
るが、澱粉等の再生可能な資源から乳酸醗酵を通して合
成できることから、環境分解が困難である汎用プラスチ
ックに代わる生分解性プラスチックの素材として注目さ
れている。ポリ乳酸樹脂はその構成モノマーの種類によ
りポリL−乳酸、ポリD−乳酸、ポリDL−乳酸あるい
は他の高分子との共重合体が存在している。
よって加水分解が促進されることが知られている。しか
し、ポリ乳酸を分解する微生物のポリ乳酸樹脂を分解す
る酵素は、プロテアーゼ、リパーゼあるいはエステラー
ゼに近い加水分解酵素と考えられているが、未だ特定さ
れていない。また、これまでポリ乳酸樹脂およびその廃
棄物を直接生物学的に分解処理するための微生物および
その微生物による分解方法技術は、放線菌アミコラトプ
シス・メディテラネイ(Amycolatopsis mediterranei(F
ERM P-14921))、アクチノマズラ・ビリディス(Actino
madura viridis(FERM P-16247))、ストレプトマイセス
・エスピーピー(Streptomyces spp.(FERM P-15869, FE
RM P-15870))やバクテリアのストレプトコッカス・ホ
ミニス(Staphylococcus hominis(FERM P-15867))、
スタフィロコッカス・エピデルミディス(Staphylococc
us epidermidis(FERM P-15868))、バシラス・スブチリ
ス(Bacillus subtilis(FERM P-16181))、バシラス・
サーキュランス(Bacillus circullans(FERM P-1618
2))、バシラス・ステアロサーモフィラス(Bacillus s
tearothermophilus(FERM P-16183))およびこれらの菌
を用いた分解に限定されており、ポリ乳酸樹脂を積極的
に分解させるための技術の検討はまだ十分なされている
とはいえなかった。そこで、本発明は、ポリ乳酸樹脂お
よびそれらを含むプラスチックを直接生物学的に分解処
理する新規微生物およびその方法を提供することを目的
とする。
を解決するべく広範にスクリーニングを行い、鋭意研究
を重ねた結果、微生物学的手段により優れたポリ乳酸分
解活性を有する放線菌を新たに見い出し、本研究を完成
するに至った。
スリクス(Saccharothrix)属属する放線菌で分解する
ことを特徴とするポリ乳酸樹脂の分解方法を提供する。
樹脂と上記サッカロスリクス属に属する放線菌を添加
し、分解することを特徴とする。
属する放線菌がサッカロスリクス・フラバ(Saccharoth
rix flava)、サッカロスリクス・コエルレオフスカ(S
accharothrix coeruleofusca)、サッカロスリクス・ロ
ンギスポラ(Saccharothrixlongispora)、サッカロス
リクス・アウストラリエンシス(Saccharothrix austra
liensis)、サッカロスリクス・ムタビリス・サブエス
ピー・ムタビリス(Saccharothrix mutabilis subsp.mu
tabilis)、サッカロスリクス・アエロコロニゲネス・
サブエスピー・アエロコロニゲネス(Saccharothrix ae
rocolonigenes subsp.aerocolonigenes)、サッカロス
リクス・シリンガエ(Saccharothrix syringae)、サッ
カロスリクス・コエルレオビオラセア(Saccharothrix
coeruleoviolacea)、サッカロスリクス・クリオフィリ
ス(Saccharothrix cryophilis)、サッカロスリクス・
エスパナエンシス(Saccharothrix espanaensis)、サ
ッカロスリクス・テキサセンシス(Saccharothrix texa
sensis)、及びサッカロスリクス・ウェイウェイアンデ
ンシス(Saccharothrix waywayandensis)からなる群か
ら選択される1種以上の菌であることを特徴とする。本
発明において、培養条件はpH4.0−10.0、温度10〜60℃
であることが好ましい。
脂とは、乳酸を主要成分とする重合体をさし、ポリL−
乳酸や、ポリD−乳酸等のポリ乳酸ホモポリマー、ポリ
L/D−乳酸共重合体、およびこれらにε−カプロラク
トン、グリコリド、デプシペプチド等の他の成分を共重
合させたポリ乳酸共重合体、そして上記ポリマー間、お
よび他の成分ポリマーとのブレンド体を含み、重合体中
の乳酸成分の重量比率が10%以上のものをいう。その重
合方法としては、乳酸からの直接重合法、ラクタイド
(乳酸の環状二量体)を介する開環重合法等が知られて
いる。また、本発明の分解方法において適用し得るポリ
乳酸樹脂の数平均分子量は10,000〜106、好ましくは5
0,000〜300,000程度のものであるが、本発明はこれらを
特に限定するものではない。ポリ乳酸樹脂として、市販
品として例えばラクティ(島津製作所)、レイシア(三
井化学)等が知られているが、本発明の方法はこれらに
限定されるものではない。
わせることで、好気条件下でのポリ乳酸樹脂の分解処理
を可能にするものである。本発明者等がポリ乳酸分解活
性を有することを新規に見出した微生物は、サッカロス
リクス属、ストレプトアロテイカス属、キブデロスポラ
ンギウム属、レントゼア属、アクチノキネオスポラ属、
サッカロモノスポラ属、サッカロポリスポラ属またはア
クチノポリスポラ属に属する放線菌である。
カロスリクス・フラバ、サッカロスリクス・コエルレオ
フスカ、サッカロスリクス・ロンギスポラ、サッカロス
リクス・アウストラリエンシス、サッカロスリクス・ム
タビリス・サブエスピー・ムタビリス、サッカロスリク
ス・アエロコロニゲネス・サブエスピー・アエロコロニ
ゲネス、サッカロスリクス・シリンガエ、サッカロスリ
クス・コエルレオビオラセア、サッカロスリクス・クリ
オフィリス、サッカロスリクス・エスパナエンシス、サ
ッカロスリクス・テキサセンシス、サッカロスリクス・
ウェイウェイアンデンシス、ストレプトアロテイカス・
ヒンズスタヌス、キブデロスポランギウム・アリズム、
レントゼア・アルビドカピラタ、アクチノキネオスポラ
・リパリア、サッカロモノスポラ・アズレア、サッカロ
ポリスポラ・エリスラエ、サッカロポリスポラ・ホルデ
イ、アクチノポリスポラ・ハロフィラ、アクチノポリス
ポラ・モルチバリスが好ましい。
研究所(埼玉県和光市広沢2-1)等の微生物系統保存施
設に保存されている菌であり、サッカロスリクス属の菌
株サッカロスリクス・フラバ(JCM3296)、サッカロスリ
クス・コエルレオフスカ(JCM3313)、サッカロスリクス
・ロンギスポラ(JCM3314)、サッカロスリクス・アウス
トラリエンシス(JCM3370)、サッカロスリクス・ムタビ
リス・サブエスピー・ムタビリス(JCM3380)、サッカロ
スリクス・アエロコロニゲネス・サブエスピー・アエロ
コロニゲネス(JCM4150)、サッカロスリクス・シリンガ
エ(JCM6844)、サッカロスリクス・コエルレオビオラセ
ア(JCM9110)、サッカロスリクス・クリオフィリス(JCM9
111)、サッカロスリクス・エスパナエンシス(JCM911
2)、サッカロスリクス・テキサセンシス(JCM9113)、サ
ッカロスリクス・ウェイウェイアンデンシス(JCM911
4)、ストレプトアロテイカス属の菌株ストレプトアロテ
イカス・ヒンズスタヌス(JCM3268)、キブデロスポラン
ギウム属の菌株キブデロスポランギウム・アリズム・サ
ブエスピー・アリズム(Kibdelosporangium aridum su
bsp. aridum)(JCM7912)、キブデロスポランギウム・
アリズム・サブエスピー・ラーガム(Kibdelosporangiu
m aridum subsp. largum)(JCM9107)、レントゼア属
の菌株レントゼア・アルビドカピラタ(JCM9732)、アク
チノキネオスポラ属の菌株アクチノキネオスポラ・リパ
リア(JCM7471)、サッカロモノスポラ属の菌株サッカロ
モノスポラ・アズレア(IFO14651)、サッカロポリスポラ
属の菌株サッカロポリスポラ・エリスラエ(IFO13426)、
サッカロポリスポラ・ホルデイ(IFO15046)またはアクチ
ノポリスポラ属の菌株アクチノポリスポラ・ハロフィラ
(JCM3278)、アクチノポリスポラ・モルチバリス(JCM755
0)の中から一種の菌株、または複数の菌株を含んだ微生
物群を選択し、これを用いることが望ましい。
分野で公知であり、当該微生物の培養に好適な基本培
地、例えば窒素源を含む無機塩類培地に酵母エキス50
〜500ppmを添加した培地中で生育培養させた培養液
と共に、液状でポリ乳酸樹脂の処理に提供しても良い
が、必要に応じて、菌体を定法により凍結乾燥した粉末
状、その粉末と各種ビタミンやミネラル、必要な栄養
源、例えば酵母エキス、カザミノ酸、ペプトン等を配合
した後に打錠した錠剤等固形状の形態の調製物としてポ
リ乳酸樹脂の処理に提供しても良い。
本培地は、無機塩類を含み、窒素源として例えば、硫酸
アンモニウム、リン酸アンモニウム、炭酸アンモニウム
等が使用され、その他無機塩としてリン酸一カリウム、
リン酸二カリウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウ
ム、硫酸第一鉄、モリブデン酸ナトリウム、タングステ
ン酸ナトリウムおよび硫酸マンガン等の通常利用される
培養源が使用される。通常の菌の培地と異なり、少量の
酵母エキス、カザミノ酸、ペプトン、マルトエキス等の
添加が有効な場合がある。また、粉末状のポリ乳酸を分
散させるために、界面活性剤であるオクチルグルコシド
を使用しても良い。プライサーフ(第一工業製薬)等の
界面活性剤は、ポリ乳酸の分解を阻害する場合があるた
め、その添加は好ましくない。培地のpHは4.0〜10.0で
あり、好ましく5.0〜8.0である。また、培養温度は10〜
47℃であり、好ましくは10〜40℃である。
は、培養槽に先に示した基本培地、処理されるべきポリ
乳酸樹脂、上記菌株および菌株を配合した粉末、錠剤、
または培養液を添加することで行われることが望ましい
が、上記菌株を活性汚泥およびコンポストに組み込んで
も良い。分解効率からすれば、ポリ乳酸は粉末状に粉砕
しておくことが最も好ましいが、フィルム状でも良い。
なお、基本培地に対するポリ乳酸樹脂の投入量は、0.01
〜10重量%が望ましい。添加する微生物量は極小量であ
っても構わないが、投入量が処理時間に影響を及ぼさな
いためにポリ乳酸樹脂に対して0.01重量%以上が好まし
い。
形状及び量、使用した微生物の種類及び樹脂に対する相
対量、その他種々の培養条件等に応じて変化し、一概に
特定できるものではないが、かかる条件下に数日から数
週間、数ヶ月間維持することにより、ポリ乳酸樹脂の分
解が達成される。
が、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではな
い。 (実験例1)表1の基本培地(pH7.0)100mlに対し、18
0ミクロン以下に粉末加工したポリ乳酸樹脂(ポリL-乳
酸、Mn:1.08×105)を炭素源として100mg添加したもの
を用意し、表2に示す各菌株を接種、30℃で4週間、18
0rpm回転型振とう機で培養した。
う、ポリ乳酸樹脂の回収重量(クロロホルム抽出後、ク
ロロホルムを蒸発させ、残さであるポリL-乳酸の乾燥重
量により測定)の変化を測定し、ポリ乳酸樹脂の分解率
を算出した。その結果は表2に示したように、菌株を植
菌しないコントロールでは培養前後で重量が僅かしか変
化せず、ほとんど分解されなかったのに比べ、本発明に
係る分解能を有する菌を添加したものでは、ポリ乳酸樹
脂が約10〜50%減少した。
フラバ(JCM3296)、サッカロスリクス・コエルレオフス
カ(JCM3313)、サッカロスリクス・ロンギスポラ(JCM3
314)、サッカロスリクス・アウストラリエンシス(JCM33
70)、サッカロスリクス・ムタビリス・サブエスピー・
ムタビリス(JCM3380)、サッカロスリクス・アエロコロ
ニゲネス・サブエスピー・アエロコロニゲネス(JCM415
0)、サッカロスリクス・シリンガエ(JCM6844)、サッカ
ロスリクス・コエルレオビオラセア(JCM9110)、サッカ
ロスリクス・クリオフィリス(JCM9111)、サッカロスリ
クス・エスパナエンシス(JCM9112)、サッカロスリクス
・テキサセンシス(JCM9113)、サッカロスリクス・ウェ
イウェイアンデンシス(JCM9114)、ストレプトアロテイ
カス・ヒンズスタヌス(JCM3268)、キブデロスポランギ
ウム・アリズム・サブエスピー・アリズム(JCM7912)、
キブデロスポランギウム・アリズム・サブエスピー・ラ
ーガム(JCM9107)、レントゼア・アルビドカピラタ(JCM9
732)、アクチノキネオスポラ・リパリア(JCM7471)、サ
ッカロモノスポラ・アズレア(IFO14651)、サッカロポリ
スポラ・エリスラエ(IFO13426)、サッカロポリスポラ・
ホルデイ(IFO15046)、アクチノポリスポラ・ハロフィラ
(JCM3278)およびアクチノポリスポラ・モルチバリス(JC
M7550)は高分子のポリ乳酸樹脂を分解できることが明ら
かとなった。
リ乳酸樹脂廃棄物の処理方法であり、これまでの焼却処
理方法のように排ガスも生じず、埋立処理に比べて極め
て省時間な技術であり、廃棄物処理上で極めて価値の高
い方法である。特に、生分解性プラスチックであるポリ
乳酸樹脂に対し、単に土壌中での自然な分解を待つので
はなく、分解活性を有する微生物を使用して積極的に分
解することによって、環境により良い処理方法が提供さ
れる。また、コンポスト化施設で本発明の処理方法を用
いることにより、ポリ乳酸樹脂を有機酸等の有用物質や
堆肥に転換することも可能である。
Claims (3)
- 【請求項1】 ポリ乳酸樹脂をサッカロスリクス属に属
する放線菌で分解することを特徴とするポリ乳酸樹脂の
分解方法。 - 【請求項2】 放線菌がサッカロスリクス・フラバ、サ
ッカロスリクス・コエルレオフスカ、サッカロスリクス
・ロンギスポラ、サッカロスリクス・アウストラリエン
シス、サッカロスリクス・ムタビリス・サブエスピー・
ムタビリス、サッカロスリクス・アエロコロニゲネス・
サブエスピー・アエロコロニゲネス、サッカロスリクス
・シリンガエ、サッカロスリクス・コエルレオビオラセ
ア、サッカロスリクス・クリオフィリス、サッカロスリ
クス・エスパナエンシス、サッカロスリクス・テキサセ
ンシス、及びサッカロスリクス・ウェイウェイアンデン
シスからなる群から選択される1種以上の菌であること
を特徴とする、請求項1に記載のポリ乳酸樹脂の分解方
法。 - 【請求項3】 サッカロスリクス・フラバ、サッカロス
リクス・コエルレオフスカ、サッカロスリクス・ロンギ
スポラ、サッカロスリクス・アウストラリエンシス、サ
ッカロスリクス・ムタビリス・サブエスピー・ムタビリ
ス、サッカロスリクス・アエロコロニゲネス・サブエス
ピー・アエロコロニゲネス、サッカロスリクス・シリン
ガエ、サッカロスリクス・コエルレオビオラセア、サッ
カロスリクス・クリオフィリス、サッカロスリクス・エ
スパナエンシス、サッカロスリクス・テキサセンシス、
及びサッカロスリクス・ウェイウェイアンデンシスから
なる群から選択される1種以上の放線菌を含有し、液
状、粉末状、または固形状の形態であることを特徴とす
る、ポリ乳酸樹脂の分解のための調製物。
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