JP3984615B2 - 新規ポリエステル系プラスチック分解菌 - Google Patents
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Description
本発明は、新規な微生物、および該微生物を用いる生物学的処理法によるプラスチックの分解方法、モノマー回収方法に関する。
近年地球環境保護の観点から、持続可能な循環型社会システムの構築が最重要課題とされている。このような社会情勢の中、プラスチック廃棄物の再資源化技術の開発にも大きな力が注がれている。プラスチック廃棄物の再資源化技術は、物理的方法(サーマルリサイクル、マテリアルリサイクル)と化学的方法(ケミカルリサイクル)の2つに大別される。このうち、前者の物理的処理法は、比較的簡便かつ低コストであるため、PET樹脂をはじめとして、すでに商業化ベースで実用化されている。しかし、この方法では繰り返し使用による品質の低下が避けられないため、再生品の用途は限られてしまう。
Akutsu, Y., Nakajima-Kambe, T., Nomura, N., and Nakahara, T.: Purification and properties of a polyester polyurethane-degrading enzyme from Comamonas acidovorans TB-35. Appl. Environ. Microbiol., 64, 62-67 (1998)
Kim, D. Y., and Rhee, Y. H.: Biodegradation of microbial and synthetic polyesters by fungi. Appl. Microbiol. Biotechnol., 61,300-308 (2003).
本発明は、プラスチックを分解することのできる新規微生物、および該微生物を用いたプラスチックの分解方法、モノマー回収方法を提供することを目的とする。特に、固体のプラスチックを高活性で分解することができ、さらには栄養豊富な状態で分解可能な微生物を提供することを目的とする。
この問題を解決するため、自然界より、有機物の存在下において、ポリエステル系の固体プラスチックを分解する新規な菌を取得することを目的として探索を行った。
レプトスリックス属に属し、固体プラスチック分解能を有する微生物は、既に公知の微生物であってもよく、新たにスクリーニングされた微生物であってもよい。
あるいは、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固体プラスチックの処理に提供しても良い。また、菌株を活性汚泥およびコンポストの成分として利用することもできる。
実施例1 微生物のスクリーニング
供試ポリエステル
供試ポリエステル系の固体プラスチックとしてはPBSAを用いた。PBSAは昭和高分子社製のビオノーレ3020(平均分子量14万)を用いた。
2gのPBSAを40mlのジクロロメタンで溶解した。これを40mgのPlysurf A210G(界面活性剤、第一製薬工業社製)を含む250mlの蒸留水に加え、ブレンダーで攪拌し、乳化させた。これをドラフト中で80℃にて加熱攪拌し、溶媒を除去したものを乳化PBSAとした。この乳化PBSAを含む寒天培地をNutrient broth(NB)平板培地に重層した。
関東周辺の土壌、河川、浄水処理場の活性汚泥をスクリーニング源として、生理食塩水で適宜希釈し、乳化したPBSAを重層したNB平板培地に塗布した。30℃にて培養を行い、コロニー周辺にクリアゾーンを形成する菌を取得した。
土壌、河川、活性汚泥などの環境中より採取した350サンプルから菌を抽出して、検定用平板に塗布したところ、コロニー周辺の乳化PBSAを分解してクリアーゾーンを形成する菌株40種を分離した。これらについてPBSAペレットの分解試験を行った結果、培養1週間でペレットの消失が見られたTB−71株を分離し、以降の研究に用いた。
TB−71株のシングルコロニーから、16SrDNAに特異的なプライマー(27F:5’−AGAGTTTGATCCTGGCTCAG−3’と1494R:5’−TGACTGACTGAGGYTACCTTGTTAC−3’)を用いて、ダイレクトコロニーPCR法により16SrDNAの全長を増幅した。PCRの条件は表1に示した通りである。PCR産物をpGEM−Tベクターに連結し、宿主大腸菌XL10gold株の形質転換を行った。アンピシリンを含む平板培地にて一晩培養して出現したコロニーよりプラスミドを抽出し、インサートDNAの塩基配列を決定した。その後得られた塩基配列をBLASTプログラムで相同性検索を行い、Clastal Xソフトウェアにて系統樹を作成した。
NB培地50mlを入れた300ml容の三角フラスコに、25mm径、厚さ0.5mmのディスク状に成型したビオノーレ3020(平均分子量14万)(300mg)を添加したものを用いた。ディスクは70%エタノールに12時間浸漬後、クリーンベンチ内で乾燥したものを用いた。
TB−71株はNB平板培地にて30℃、24時間培養し、これを生理食塩水に懸濁して初発菌濃度がOD580=0.05となるように植菌した。一定時間経過後、PBSAディスクを取り出し、蒸留水で洗浄、乾燥後、重量を測定した。培養前と培養後のPBSAの重量差を分解量とした。エステラーゼ活性の測定には、基質としてp-ニトロフェニルアセテートをもちいて、エステル結合の切断によって生じるp-ニトロフェノールを、405nmの吸光度の増加量で測定する方法を用いた。1分間に1マイクロモルのp-ニトロフェノールを生じさせるのに必要な酵素量を1unitとした。
結果を図2に示した。本菌株の生育は24時間で最高に達したが、PBSAディスクの分解はそれより少し遅れて、48時間で完全に分解された。また、分解に伴い培養液からエステラーゼ活性が観察された。
実施例4 TB−71株による各種ポリエステル系固体プラスチックの分解
供試ポリエステル系固体プラスチックとして、生分解性プラスチックであるポリブチレンサクシネート(PBS)(昭和高分子社製ビオノーレ1020:分子量14万および1001:分子量26万)、ポリ乳酸(PLA)(トヨタ社製ラクティ:分子量13万)、およびポリエチレンサクシネート(PES)(日本触媒社製ルナーレSE:分子量6万)を用いて分解試験を行った。また、分子量の異なるPBSA(昭和高分子社製ビオノーレ3001:分子量26万)も同時に用いた。実験方法は上と同様300mgのディスクを作成し、72時間培養後の分解量、菌体生育量、エステラーゼ活性を測定した。
上述のように、本発明の微生物は、固体状プラスチックの分解能を有し、しかも分解力は極めて強力である。さらに、栄養豊富な条件下でもプラスチック分解能を有し、明瞭な基質特異性をも有しており、酵素を用いたケミカルリサイクルへの応用が期待される。
Claims (3)
- レプトスリックス属TB−71株(受託番号FERM BP−10204)。
- 固体状のポリブチレンサクシネート−co−アジペート、ポリエチレンサクシネート、またはポリカプロラクトンの分解能を有する、レプトスリックス属TB−71株の変異株。
- 請求項1または2記載の菌株を、固体状のポリブチレンサクシネート−co−アジペート、ポリエチレンサクシネート、またはポリカプロラクトンと接触させる工程を含む、前記プラスチックの分解方法。
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