JP5059401B2 - ポリヒドロキシアルカノエートの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ポリヒドロキシアルカノエートを製造する方法に関する。

ポリヒドロキシアルカノエート（以降、ＰＨＡと略す）は、多くの微生物種の菌体内にエネルギー貯蔵物質として合成、蓄積される生分解性の熱可塑性ポリエステルである。微生物によって天然の有機酸や油脂を炭素源に生産されるＰＨＡは、土中や水中の微生物により完全に生分解されるため自然界の炭素循環プロセスに取り込まれることになる。従って、ＰＨＡは生態系への悪影響がほとんどない環境調和型のプラスチック材料と言える。近年、合成プラスチックが環境汚染、廃棄物処理、石油資源の観点から深刻な社会問題となるに至り、ＰＨＡが環境に優しいグリーンプラスチックとして注目され、その実用化が切望されている。

ＰＨＡを生産するバイオマスとしては、生来的にＰＨＡを生産する微生物や、ＰＨＡ合成酵素遺伝子を微生物や植物に組換えた形質転換体を用いる場合がある。そのどちらの場合もＰＨＡはそれらバイオマス中に蓄積されるため、ＰＨＡの製造はＰＨＡを含むバイオマスを回収し、そのバイオマスから分離精製して行われることになる。

バイオマスからのＰＨＡの分離精製に関しては、ＰＨＡを溶解する溶剤を用いて抽出し、貧溶剤を用いて晶析を行い、結晶を回収する方法が最も簡便な方法として知られている。例えば、ＰＨＡが蓄積されたバイオマスを乾燥後、クロロホルムや塩化メチレンなどのハロゲン系有機溶剤を用いてＰＨＡを抽出し、抽出液をメタノールやヘキサンなどの貧溶剤と混合することによってＰＨＡを析出させて回収する方法が開示されている（特許文献１、特許文献２）。しかし、これらハロゲン系有機溶剤は環境規制に関わるため使用制限が厳しく、工業的規模での生産においては実質的に使用できない。そこで、ハロゲン系有機溶剤を全く用いない非ハロゲン系有機溶剤での抽出が検討されている。

しかし、ＰＨＡは非ハロゲン溶剤には極めて溶解度が低いため（特許文献３）、工業規模の生産では非常に大量の溶剤を必要とする。そこで、高温で抽出を行い溶解度を高くすることにより溶剤量を極力減らす方向で検討がなされている（特許文献３、特許文献４、特許文献５）。ところが、高温での熱抽出では、溶剤の種類にかかわらず、抽出時間とともにＰＨＡの分子量が大きく低下する傾向がある（特許文献６）。

先行技術の多くが抽出時の分子量低下について言及していないが、これらは例えば抽出を極めて短時間で行う（特許文献３、特許文献４）、あるいは抽出に精製ポリマーを使用している（特許文献３）ため問題にならなかったと想定される。しかし、本発明者等は、例えばバイオマスとして菌体からの抽出を行った場合、数時間以上の抽出においてＰＨＡの分子量が大きく低下し、製品として不適格なものになることを経験した。工業的な規模で大量生産を行う場合、抽出開始からＰＨＡ以外の残渣の除去を経て晶析まで、数時間に渡りポリマーが高温に曝されることは十分に想定されることであり、この間にポリマーが加工できないほどに分子量が低下してしまう危険性は十分ある。

菌体中には、ポリマー分解酵素や、細胞質膜、細胞壁成分、脂質、核酸、そして蛋白質など多くの夾雑物があり、熱抽出ではこれら夾雑物と溶剤の相乗作用でポリマーの分子量低下が生じると考えられる。特許文献７では、脂溶性の夾雑物を溶剤で洗浄除去後にＰＨＡの溶剤抽出を行っており、この操作により分子量低下が有る程度抑えられる可能性もある。しかし、この方法は、工業規模では操作が煩雑である、別途多量の溶剤を必要とする、さらには設備費が高くなるなどの点で不利である。

ＰＨＡは溶解度が低いため、できるだけ高濃度での抽出が望ましいが、濃度が高いほど抽出後の残渣除去を含む一連の操作が難しく時間がかかる傾向があり、分子量の大きな低下が心配される。しかし、実機を想定した一連の操作の中で分子量低下を抑制する技術はまだなく、そのため、実質的に簡便と考えられる溶剤抽出法は実用化されていないのが現状である。

特開昭５９−２０５９９２号公報 米国特許第４３２４９０７号明細書 米国特許第６０４３０６３号明細書 米国特許第５８９４０６２号明細書 米国特許第６０８７４７１号明細書 米国特許第４１０１５３３号明細書 米国特許第５８２１２９９号明細書

従って、本発明の課題は、ポリヒドロキシアルカノエート含有バイオマスより、溶剤を用いてポリヒドロキシアルカノエートを抽出する時、ポリヒドロキシアルカノエートの分子量低下を抑制し、加工性能の良いポリヒドロキシアルカノエートを製造する、工業的に好ましい方法を提供することである。

本発明者等は、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、意外にもバイオマス中の水分含量を５重量％以下にすることにより、溶剤抽出時のポリヒドロキシアルカノエートの大きな分子量低下を抑えることができることを初めて発見し、ここに本発明を完成させた。これにより、ポリヒドロキシアルカノエートの抽出前に溶剤洗浄により夾雑物を除去することなく、高分子量のポリヒドロキシアルカノエートをバイオマスより直接抽出することが可能となる。
すなわち、本発明は、ポリヒドロキシアルカノエート含有バイオマス中よりポリヒドロキシアルカノエートを製造する方法であって、水分含量を５重量％以下にしたポリヒドロキシアルカノエート含有バイオマスから、抽出溶剤を用いてポリヒドロキシアルカノエートを抽出し、晶析し、回収することを特徴とする、ポリヒドロキシアルカノエートの製造方法である。
以下に本発明を詳細に説明する。

本発明によれば、ポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）含有バイオマス中の水分含量は５重量％以下であり、ＰＨＡの分子量低下の抑制効果がより良好な点で３重量％以下とすることが好ましく、更に好ましくは２重量％以下である。好ましい下限は０重量％であり、より好ましい下限は１重量％である。
バイオマス中の水分含量の測定は、例えば、株式会社ケット科学研究所製あるいはサンコウ電子研究所製の赤外線水分計などを用いることが、簡便で迅速に測定できる点で好ましいが、これらに限られるわけではない。本発明では、株式会社ケット科学研究所製の赤外線水分計を用い次の方法で測定する。すなわち、サンプル１〜２ｇを該測定器に準備し、温度１３０℃で秤量値が平衡になるまで約１５分程度乾燥する。同一サンプルを３回測定し、その平均値を水分含量とする。

本発明に使用されるバイオマス中の水分含量を５重量％以下にするためには、加熱乾燥による方法、溶剤共存下の濃縮及び／または共沸脱水により水分含量をバイオマス中から低下させる方法が好ましいが、これらの方法に限られるわけではない。
本発明の目的に使用できる加熱乾燥のための機器としては、例えば、噴霧乾燥機、真空定温乾燥機、ドラムヒーター、高温加熱炉、セラミックヒーター、シリコンラバーヒーター、高周波連続加熱装置、遠赤外線ヒーター、マイクロ波加熱装置などが好適に使用できるが、所望の水分含量が達成できるもので有ればこれらに限られるわけではない。もちろんこれらの機器を組み合わせて所望の水分含量にすることもできる。
加熱乾燥の場合には、ＰＨＡ含有バイオマスを４０℃以上の熱環境にさらすのが好ましく、５０℃以上がより好ましい。上記加熱乾燥は、加熱による分子量低下が起こらない温度・時間の範囲で使用するのが好ましく、温度の好ましい上限は１００℃、より好ましい上限は９０℃である。また、上記加熱乾燥は、減圧下で行うことが好ましい。

溶剤共存下の濃縮及び／または共沸脱水によりバイオマス中の水分含量を低下させる場合、溶剤としては、例えば、トルエン、ブタノール、酢酸エチル等を用いることができる。
尚、溶剤共存下の濃縮及び／又は共沸脱水は、４０℃以上で行ってもよいし４０℃未満で行ってもよい。

本発明では、バイオマス中の水分含量を５重量％以下にする工程において、バイオマスが菌体の場合には、培養液そのものを用いても良いし、遠心あるいは膜分離などの方法により回収した湿菌体の状態のものを用いても良い。

本発明では、バイオマス中の水分含量を５重量％以下にすることにより、高温での溶剤抽出時のＰＨＡの分子量低下が抑えられるため、抽出前にポリヒドロキシアルカノエート以外の夾雑物を除去することなく、１段階で抽出することができる。

本発明の製造方法は、水分含量が５重量％以下のＰＨＡ含有バイオマスに抽出溶剤を添加することによりポリヒドロキシアルカノエートを抽出する。溶剤抽出時のＰＨＡの重量比は特に制限されないが、ＰＨＡ及び抽出溶剤の合計量に対して好ましくは１重量％〜２０重量％、より好ましい下限は２重量％、より好ましい上限は１５重量％である。使用溶剤量を極力少なくする点及び高効率で抽出が行われる点で、さらに好ましい下限は３重量％、さらに好ましい上限は１０重量％である。

ＰＨＡを抽出するための温度は、好ましくは５０℃より高温、より好ましくは５５℃より高温、更に好ましくは６０℃より高温で行う。しかし、ＰＨＡの分解をできるだけ回避するために、抽出温度は実質的に１００℃を３時間超えないことが好ましい。また、低沸点の抽出溶剤を使用する場合は、これらの沸点以下の温度で加圧下に抽出を行うのが好ましい。
ＰＨＡを抽出するための時間は特に制限されないが、１０分〜１５０分が好ましく、良好な抽出効率とＰＨＡの分解を防ぐ点から３０分〜１２０分がより好ましい。

本発明の製造方法において、抽出後にＰＨＡと不溶性バイオマスとの分離を行うことが好ましい。ＰＨＡと不溶性バイオマスとの分離は、当業者には周知の方法で行うことができる。この場合密閉式の加圧濾過機、減圧濾過器、遠心分離機、デカンター型分離機などを使用するのが好ましい。

本発明の好ましい実施態様によれば、ＰＨＡを抽出溶剤で抽出した後は、ＰＨＡ溶解液を保温することが好ましい。上記保温の温度は、好ましくは５０℃以上、より好ましくは５５℃以上、更に好ましくは６０℃以上である。５０℃より下がると、ＰＨＡが流動性のないゲル状態になり始め、やがて固化し回収不能となる。しかし、ＰＨＡの分解を回避するために、上記保温の温度は実質的に１００℃を超えないことが好ましい。
また、上記保温は、次の晶析が終了するまで行うことが好ましい。

さらに、本発明の好ましい実施態様によれば、ＰＨＡ溶解液からのＰＨＡの晶析は、上記保温ＰＨＡ溶解液に晶析用貧溶剤を徐々に添加し、その後強攪拌しながら５０℃より低い温度まで、好ましくは常温付近まで冷却することにより溶解したＰＨＡをほぼ完全に析出させるのが好ましい。加える晶析用貧溶剤の量としては、晶析用貧溶剤及び抽出溶剤の合計量に対する晶析用貧溶剤の重量比が１０重量％から７０重量％となる量が好ましい。より好ましい下限は２０重量％であり、より好ましい上限は６０重量％である。この方法により、従来極めて得るのが困難であった、流動性があり、払い出し可能で、さらには含液率の低いＰＨＡを得ることが可能となる。

本発明において、ＰＨＡを実用化するためには、ＰＨＡがゲルクロマトグラフィー法でポリスチレンを分子量標準とした重量平均分子量１万以上を有することが好ましい。
種々の用途により適切な分子量が異なるのは当然であるが、ペレット化やその後の加工段階での熱による低分子量化を考慮すると、晶析後に回収し乾燥したＰＨＡの重量平均分子量は、好ましくは４０万以上、特に好ましくは５０万以上である。

本発明に使用される抽出溶剤とは、その沸点でＰＨＡを３重量％以上溶解する溶剤を示すが、好ましくは４重量％以上、より好ましくは５重量％以上、とりわけ６重量％以上の溶解度をもつものが好ましい。抽出溶剤は、炭素数１〜１０の１価のアルコール類、炭素数６〜１０の芳香族炭化水素類、炭素数４〜７のケトン類、炭素数５〜８の脂肪酸アルキルエステル類からなる群より選ばれる少なくとも１種が好ましい。

炭素数１〜１０の１価のアルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、１−メチルシクロヘキサノール、２−エチルヘキサノール、ベンジルアルコール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、それらの異性体（例えば、ｎ−ブタノール、イソブタノール、２−メチル−１−ブタノール、３−メチル−１−ブタノール、ｎ−ペンタノール、２−ペンタノール、３−ペンタノール、１−ヘキサノール、２−ヘキサノール、１−ヘプタノール、２−ヘプタノール、３−ヘプタノール、１−オクタノール、２−オクタノール、１−ノナノール、２−ノナノール、１−デカノール、２−デカノール等）等が挙げられる。
上記炭素数１〜１０の１価のアルコールとしては、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、１−メチルシクロヘキサノール、２−エチルヘキサノール、ベンジルアルコール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、及びそれらの異性体からなる群より選ばれる少なくとも１種が好ましい。

炭素数６〜１０の芳香族炭化水素類としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジメトキシベンゼン、トリメチルベンゼン、クメン、ブチルベンゼン、シメン、それらの異性体（例えば、１，３−ジメトキシベンゼン、１，２，３−トリメチルベンゼン、１，２，４−トリメチルベンゼン、ｏ−キシレン、ｍ−キシレン、ｐ−キシレン、ｏ−シメン、ｍ−シメン、ｐ−シメン等）が好ましい。

また、炭素数４〜７のケトン類としては、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン、ペンタノン、ヘキサノン、シクロヘキサノン、ヘプタノン、及びそれらの異性体（例えば、メチルイソブチルケトン、メチルｎ−アミルケトン、２−ヘキサノン、３−ヘキサノン、５−メチル−２−ヘキサノン等）が好ましい。

さらに、炭素数５〜８の脂肪酸アルキルエステル類としては、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸ペンチル、酢酸ヘキシル及びそれらの異性体（例えば、酢酸イソブチル、酪酸エチル、酢酸イソアミル、プロピオン酸プロピル、プルピオン酸ブチル、プロピオン酸ペンチル、酪酸ブチル、イソ酪酸イソブチル、酪酸エチル、吉草酸エチル、吉草酸メチル等）が好ましい。
上記抽出溶剤は、１種又は２種以上を用いることができる。

これらの抽出溶剤の中では、ＰＨＡの溶解度が高い点で、ｎ−ブタノール、イソブタノール、ｎ−ペンタノール、２−ペンタノール、３−ペンタノール、トルエン、ベンゼン、メチルエチルケトン、酢酸ブチル、プロピオン酸ブチル、酢酸エチルが本発明の抽出溶剤として特に好ましい。これら抽出溶剤では、溶解時のＰＨＡの分子量低下を防止できる点では芳香族炭化水素類、ケトン類、すなわち、トルエン、ベンゼン、メチルエチルケトンが好ましいが、中でも比較的安価なトルエンがより好ましい。

本発明に使用される晶析用貧溶剤とは、１５〜２５℃でＰＨＡを０．５重量％以上溶解しない溶剤であり、０．３重量％以上溶解しないものが好ましい。上記晶析用貧溶剤としては、沸点６０℃以上の炭素数６〜１２の脂肪族炭化水素が好ましく、例えば、ヘキサン、ヘプタン、メチルシクロヘキサン、オクタン、ノナン、デカン、ドデカン、ウンデカン、及びそれらの異性体（例えば、ｎ−ヘプタン、イソヘプタン等）などが挙げられるが、これら晶析用貧溶剤の中ではヘプタン、メチルシクロヘキサンが本発明の晶析用貧溶剤として好ましく、ヘプタンがより好ましく、ヘプタンとしてはｎ−ヘプタンが特に好ましい。

晶析後のＰＨＡの回収は、晶析後のＰＨＡ溶解液から液体を濾過、遠心分離など当業者に周知の方法で行うことができる。回収したＰＨＡは、適当な貧溶剤で洗浄することが好ましく、上記洗浄に用いられる貧溶剤としては、例えば水、メタノール、エタノール、アセトン、ヘキサンなどの溶剤、あるいはそれらと上述の抽出溶剤との混合物が使用できる。
回収したＰＨＡの乾燥は、当業者には周知の方法、たとえば気流乾燥、真空乾燥などで行うことができるが、これらに限られるわけではない。

本発明におけるＰＨＡは、ヒドロキシアルカノエート成分としては特に限定されないが、具体的には、３−ヒドロキシブチレート（３ＨＢ）、３−ヒドロキシバレレート（３ＨＶ）、３−ヒドロキシプロピオネート、４−ヒドロキシブチレート、４−ヒドロキシバレレート、５−ヒドロキシバレレート、３−ヒドロキシヘキサノエート（３ＨＨ）、３−ヒドロキシヘプタノエート、３−ヒドロキシオクタノエート、３−ヒドロキシノナノエート、３−ヒドロキシデカノエートなどが挙げられる。

本発明におけるＰＨＡは、これらヒドロキシアルカノエートの単独重合体であってもよいし、少なくとも２種以上が共重合した共重合体であってもよい。ＰＨＡの具体例としては、３ＨＢの単独重合体であるＰＨＢや、３ＨＢと３ＨＶの２成分共重合体であるＰＨＢＶ、３ＨＢと３ＨＨとの２成分共重合体であるＰＨＢＨ（特許第２７７７７５７号公報参照）または、３ＨＢと３ＨＶと３ＨＨとの３成分共重合体ＰＨＢＨＶ（特許第２７７７７５７号公報参照）などが例示できる。本発明のＰＨＡとしては、上述のヒドロキシアルカノエートのうち少なくとも２種以上が共重合した共重合体が好ましい。

特に、生分解性ポリマーとしての分解性と柔らかい性質を持つ点で、モノマー成分として３ＨＨと他のヒドロキシアルカノエート１種以上を有する共重合体が好ましく、より好ましくはＰＨＢＨである。このときＰＨＢＨを構成する各モノマーユニットの組成比については特に限定されるものではないが、晶析時の結晶性状の良好さから、好ましくは３ＨＨユニットが４０ｍｏｌ％以下であり、より好ましくは３０ｍｏｌ％以下、とりわけ２０ｍｏｌ％以下が好ましい。ＰＨＢＨＶの場合、構成する各モノマーユニットの組成比については特に限定されるものではないが、例えば、３ＨＢユニットの含量は１〜９５ｍｏｌ％、３ＨＶユニットの含量は１〜９６ｍｏｌ％、３ＨＨユニットの含量は１〜３０ｍｏｌ％といった範囲のものが好適である。

本発明に用いられるバイオマスは、細胞内にＰＨＡを蓄積することが可能な生物であれば特に限定されないが、微生物であることが好ましい。例えば、Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ ｌｉｐｏｌｙｔｉｃａ、Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ ｌａｔｕｓ等のアルカリゲネス属（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ）、Ｒａｌｓｔｏｎｉａ ｅｕｔｒｏｐｈａなどのラルストニア属（Ｒａｌｓｔｏｎｉａ）、Ｐｓｕｅｄｏｍｏｎａｓ ｏｌｅｏｖｏｒａｎｃｅ、Ｐｓｕｅｄｏｍｏｎａｓ ｒｅｓｉｎｏｖｏｒａｎｓ等のシュウドモナス属（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）、バチルス属（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）、アゾトバクター属（Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ）、Ｎｏｃａｒｄｉａ ｓａｌｍｏｎｉｃｏｌｕｒ等のノカルディア属（Ｎｏｃａｒｄｉａ）、Ａｅｒｏｍｏｎａｓ ｃａｖｉａｅ等のアエロモナス属（Ａｅｒｏｍｏｎａｓ）、Ｒｈｏｄｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ ｒｕｂｒｕｍ等のロドスピリリウム属（Ｒｈｏｄｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）、Ｚｏｏｇｌｏｅａ ｒａｍｉｇｅｒａ等のズーグロエア属（Ｚｏｏｇｌｏｅａ）、メチロバクテリウム属（Ｍｅｔｈｙｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、パラコッカス属（Ｐａｒａｃｏｃｃｕｓ）、クロストリジウム属（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ）、ハロバクテリウム属（Ｈａｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、Ｃａｎｄｉｄａ属、Ｙａｒｒｏｗｉａ属、Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ属などの微生物は、培養条件を調整することによってＰＨＡを細胞内に蓄積することが可能である。
本発明のＰＨＡは、Ａｅｒｏｍｏｎａｓ属、Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ属、Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ属、Ｂａｃｉｌｌｕｓ属、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ属、Ｈａｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属、Ｎｏｒｃａｄｉａ属、Ｒｈｏｄｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ属、Ｐｓｕｅｄｏｍｏｎａｓ属、Ｒａｌｓｔｏｎｉａ属、Ｚｏｏｇｌｏｅａ属、Ｃａｎｄｉｄａ属、Ｙａｒｒｏｗｉａ属、及び、Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ属からなるバイオマス群より選択される少なくとも１種の菌で生産されたものであることが好ましい。

また、本発明に用いられるバイオマスは、これら微生物のＰＨＡ合成に関与する遺伝子群を導入した形質転換体であっても良い。その場合、宿主としては特に限定されず、上記微生物の他、大腸菌や酵母（ＷＯ０１／８８１４４参照）などの微生物や、さらには植物などが挙げられる。このなかで、アエロモナス属のＡ．ｃａｖｉａｅや、該Ａ．ｃａｖｉａｅのＰＨＡ合成酵素群の遺伝子を導入した形質転換菌体が、ポリマーとして優れたＰＨＢＨを合成できる能力があるという点で好ましい。特に、Ａ．ｃａｖｉａｅのＰＨＡ合成酵素群の遺伝子を導入したＲａｌｓｔｏｎｉａ ｅｕｔｒｏｐｈａがより好ましく、該微生物の１例は、Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ ｅｕｔｒｏｐｈｕｓ ＡＣ３２（受託日：平成９年８月７日、受託番号：ＦＥＲＭ ＢＰ−６０３８）として、日本国茨城県つくば市東１丁目１番地１中央第６にある独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターに、ブダペスト条約に基づいて国際寄託されている。

ここに挙げたＰＨＡ生産微生物の培養方法については特に限定されないが、例えば特開２００１−３４００７８号公報に示した当業者に周知の方法が用いられる。
ＰＨＡを回収するうえで、培養後の微生物菌中のＰＨＡ含有率は、高い方が好ましいのは当然であり、工業レベルでの適用においては、水分含量を５重量％以下にしたＰＨＡ含有バイオマス中に５０重量％以上含有することが好ましく、さらには６０重量％以上が好ましく、とりわけ７０重量％以上が好ましい。

本発明により処理した後のＰＨＡ含有バイオマスの残渣は、動物飼料、微生物飼料、あるいは肥料として用いることが好ましい。従って、本発明で用いる抽出溶剤は、飼料あるいは肥料として許容可能の量であることが好ましい。しかし、溶剤はバイオマスの残渣から実質的に除去する方が好ましい。

本発明の製造方法により得られるＰＨＡは、各種繊維、糸、ロープ、織物、編物、不織布、紙、フィルム、シート、チューブ、板、棒、容器、袋、部品、発泡体などの形状に成形できる。また、２軸延伸フィルムにも加工できる。成形品は、農業、漁業、林業、園芸、医学、衛生品、衣料、非衣料、包装、その他の分野に好適に用いることができる。

本発明の製造方法により、加工性の良好な生分解性のポリヒドロキシアルカノエートを、工業的に生産、提供できるようになる。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。実施例においては、いずれもＰＨＡとして、ポリ（３−ヒドロキシブチレート−ｃｏ−３−ヒドロキシヘキサノエート）（以下、ＰＨＢＨと略す）を生産した。もちろん本発明はこれら実施例にその技術範囲を限定するものではなく、ＰＨＢＨに限られるものではない。
本実施例における水分含量測定には、株式会社ケット科学研究所製の赤外線水分計ＦＤ２３０を用いた。すなわち、サンプル１〜２ｇを該測定器に準備し、温度１３０℃で秤量値が平衡になるまで（約１５分程度）乾燥した。同一サンプルを３回測定し、その平均を水分含量とした。
ＰＨＡの重量平均分子量の測定は、Ｓｈｏｄｅｘ Ｋ８０６Ｌ（３００×８ｍｍ、２本連結）（昭和電工社製）を装着した島津製作所製ゲルクロマトグラフィーシステム（ＲＩ検出）を用いクロロホルムを移動相として分析した。分子量標準サンプルには市販の標準ポリスチレンを用いた。またＰＨＢＨの純度は、ＰＨＢＨをメチルエステル化し、ガスクロマトグラフィーにより測定した。

（比較例１）
アエロモナス・キャビエ由来のＰＨＡ合成酵素群遺伝子を導入した、Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ ｅｕｔｒｏｐｈｕｓ ＡＣ３２（寄託番号：ＦＥＲＭ ＢＰ−６０３８）として平成９年８月７日付で国際寄託されているＲａｌｓｔｏｎｉａ ｅｕｔｒｏｐｈａを、特開２００１−３４００７８号公報の実施例１に記載した方法で培養を行い、ＰＨＢＨの生産を行った。
培養終了後、菌体ブロスを６０℃で２０分間滅菌処理した。培養終了時のＰＨＢＨの重量平均分子量は１００万、３−ヒドロキシヘキサノエート（以下、３ＨＨと略す）組成は６．２ｍｏｌ％であった。培養ブロスを、ヤマト社製ＰｕｌｖｉｓＧＢ２２噴霧乾燥機を用いて熱気流入口温度１５０℃、熱気流出口温度６０℃の条件で噴霧乾燥を行った。この条件での噴霧乾燥時に、ＰＨＢＨの分子量低下はなかった。得られた乾燥菌体の水分含量は８．２重量％であった。
この乾燥菌体１０ｇを９０℃に加熱したトルエン９２ｇ中に添加し（ＰＨＢＨ６重量％）、１時間抽出を行った。終了後、溶液を９０℃に保温したジャケット式加圧濾過器に移し、濾過によりＰＨＢＨ抽出液を回収した。回収した抽出液を９０℃に保温し、溶液を強攪拌しながらｎ−ヘプタン３０ｇを徐々に添加した。添加終了後、溶液を強攪拌しながら室温まで徐々に冷却すると白色のＰＨＢＨが析出した。ＰＨＢＨは濾過により容易に回収でき、回収したＰＨＢＨをメタノールで洗浄後４５℃で真空乾燥した。回収量は５．４ｇ（回収率９０％）、純度９８％であった。重量平均分子量は３９万と１時間で６１％も低下した。

（実施例１）
比較例１で得られた乾燥菌体を、５０℃で５時間真空乾燥した。得られた乾燥菌体の水分含量は４．９重量％であった。この乾燥菌体１０ｇを用いて、比較例１と同様にしてトルエン抽出を行い、ＰＨＢＨを回収した。回収量は５．５ｇ（回収率９２％）、純度９９％であった。重量平均分子量は７５万と１時間で２５％低下したが、加工には十分な分子量であった。

（実施例２）
比較例１で得られた乾燥菌体を、５０℃で１０時間真空乾燥した。得られた乾燥菌体の水分含量は２．６重量％であった。この乾燥菌体１０ｇを用いて比較例１と同様にしてトルエン抽出を行い、ＰＨＢＨを回収した。回収量は５．５ｇ（回収率９２％）、純度９９％であった。重量平均分子量は８０万と１時間で２０％低下したのみであった。

（実施例３）
比較例１で得られた乾燥菌体を、５０℃で２０時間真空乾燥した。得られた乾燥菌体の水分含量は１．８重量％であった。この乾燥菌体１０ｇを用いて比較例１と同様にしてトルエン抽出を行い、ＰＨＢＨを回収した。回収量は５．５ｇ（回収率９２％）、純度９９％であった。重量平均分子量は８５万と１時間で１５％低下したのみであった。

実施例１〜３より、乾燥菌体中の水分含量を低下させることにより、ＰＨＡの分子量低下が大幅に抑制されることが示された。

本発明の製造方法により、加工性の良好な生分解性のポリヒドロキシアルカノエートを、工業的に生産、提供できるようになる。

Claims (17)

1. ４０℃以上での加熱乾燥により、水分含量が５重量％以下のポリヒドロキシアルカノエート含有バイオマスより、抽出溶剤を用いてポリヒドロキシアルカノエートを抽出し、晶析し、回収することを特徴とする、ポリヒドロキシアルカノエートの製造方法であって、ポリヒドロキシアルカノエートを抽出溶剤に６０℃より高温かつ１００℃以下で１０分〜１５０分で溶解後、５０℃以上１００℃以下で保温し、当該溶液に晶析用貧溶剤を添加し、さらに、５０℃より低い温度に冷却することにより、ポリヒドロキシアルカノエートの結晶を析出させることからなり、前記抽出溶剤が、炭素数１〜１０の１価のアルコール類、炭素数６〜１０の芳香族炭化水素類、炭素数４〜７のケトン類、及び炭素数５〜８の脂肪酸アルキルエステル類からなる群より選ばれる少なくとも１種であり、前記バイオマスが微生物である、ポリヒドロキシアルカノエートの製造方法。
2. ポリヒドロキシアルカノエートの抽出を、バイオマス中のポリヒドロキシアルカノエート以外の夾雑物を除去することなく、１段階で行うことを特徴とする請求項１に記載のポリヒドロキシアルカノエートの製造方法。
3. 炭素数１〜１０の１価のアルコール類が、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、１−メチルシクロヘキサノール、２−エチルヘキサノール、ベンジルアルコール、ヘプタノール、オクタノール、ノナノール、デカノール、及びそれらの異性体からなる群より選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１又は２に記載のポリヒドロキシアルカノエートの製造方法。
4. 炭素数６〜１０の芳香族炭化水素類が、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジメトキシベンゼン、トリメチルベンゼン、クメン、ブチルベンゼン、シメン、及びそれらの異性体からなる群より選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１又は２に記載のポリヒドロキシアルカノエートの製造方法。
5. 炭素数４〜７のケトン類が、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン、ペンタノン、ヘキサノン、シクロヘキサノン、ヘプタノン、及びそれらの異性体からなる群より選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１又は２に記載のポリヒドロキシアルカノエートの製造方法。
6. 炭素数５〜８の脂肪酸アルキルエステル類が、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸ペンチル、酢酸ヘキシル、及びそれらの異性体からなる群より選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１又は２に記載のポリヒドロキシアルカノエートの製造方法。
7. 晶析用貧溶剤が、沸点６０℃以上の炭素数６〜１２の脂肪族炭化水素であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のポリヒドロキシアルカノエートの製造方法。
8. 晶析用貧溶剤がヘキサン、ヘプタン、メチルシクロヘキサン、オクタン、ノナン、デカン、ドデカン、ウンデカン及びそれらの異性体からなる群より選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項７に記載のポリヒドロキシアルカノエートの製造方法。
9. ポリヒドロキシアルカノエートの抽出時におけるポリヒドロキシアルカノエート及び抽出溶剤の合計量に対するポリヒドロキシアルカノエートの重量比が、１重量％から２０重量％の範囲であることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のポリヒドロキシアルカノエートの製造方法。
10. 晶析用貧溶剤の添加量が、晶析用貧溶剤及び抽出溶剤の合計量に対する晶析用貧溶剤の重量比で１０重量％から７０重量％となる量であることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のポリヒドロキシアルカノエートの製造方法。
11. 抽出溶剤がトルエンであり、晶析用貧溶剤がヘプタンであることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のポリヒドロキシアルカノエートの製造方法。
12. ポリヒドロキシアルカノエートが、３−ヒドロキシブチレート、３−ヒドロキシバレレート、３−ヒドロキシプロピオネート、４−ヒドロキシブチレート、４−ヒドロキシバレレート、５−ヒドロキシバレレート、３−ヒドロキシヘキサノエート、３−ヒドロキシヘプタノエート、３−ヒドロキシオクタノエート、３−ヒドロキシノナノエートおよび３−ヒドロキシデカノエートからなる群から選択されるモノマーのうち少なくとも２種類以上が共重合した共重合体であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のポリヒドロキシアルカノエートの製造方法。
13. ポリヒドロキシアルカノエートが、３−ヒドロキシヘキサノエートと他のヒドロキシアルカノエート１種以上との共重合体であることを特徴とする請求項１から１２の何れか一項に記載のポリヒドロキシアルカノエートの製造方法。
14. ポリヒドロキシアルカノエートが、３−ヒドロキシヘキサノエートと３−ヒドロキシブチレートとの共重合体であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載のポリヒドロキシアルカノエートの製造方法。
15. ポリヒドロキシアルカノエートが、Ａｅｒｏｍｏｎａｓ属、Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ属、Ａｚｏｔｏｂａｃｔｅｒ属、Ｂａｃｉｌｌｕｓ属、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ属、Ｈａｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属、Ｎｏｒｃａｄｉａ属、Ｒｈｏｄｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ属、Ｐｓｕｅｄｏｍｏｎａｓ属、Ｒａｌｓｔｏｎｉａ属、Ｚｏｏｇｌｏｅａ属、Ｃａｎｄｉｄａ属、Ｙａｒｒｏｗｉａ属、及び、Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ属からなるバイオマス群より選択される少なくとも１種の菌で生産されたものであることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載のポリヒドロキシアルカノエートの製造方法。
16. ポリヒドロキシアルカノエート含有バイオマスが、アエロモナス・キャビエ由来のポリヒドロキシアルカノエート合成遺伝子群を導入した形質転換体である請求項１から１５のいずれか１項に記載のポリヒドロキシアルカノエートの製造方法。
17. ポリヒドロキシアルカノエート含有バイオマスが、アエロモナス・キャビエ由来のポリヒドロキシアルカノエート合成遺伝子群を導入したＲａｌｓｔｏｎｉａ ｅｕｔｒｏｐｈａである請求項１６に記載のポリヒドロキシアルカノエートの製造方法。