JPH01222788A - ポリエステル共重合体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ｊＨＢ
成分と記す）と４−ヒドロキシブチレート単位（以下ｇ
ＨＢ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、４ｔＨＢ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６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、９、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−ｔ−ヒドロキシバリレート
単位（以下ｊＨＶ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ｊ７−７１０３９３号公報および特開昭ｔ９−
２２０／９２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ｊＨＶ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
７２０℃から／ｊ′Ｃまで急激に低下することが知られ
ており（Ｔ、Ｌ、　Ｂｌｕｈｍｅｔ　　ａＬ　　Ｍａｃ
ｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、　　／り、　２♂７／　（／
り♂乙）〕そのため、ｊＨＶ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、ｊＨＢ成分および４ｔＨＢ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（特願昭１．５−２０４ｔり３♂
）。かかる共重合体はＱＨＢ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、ＪＨＢ成分および４ｔＨ
Ｂ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／、４ｔ−ブタンジオールの存在
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土類金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−３−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／、４ｔ−ブタンジ
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ダーヒドロキシプチレート単位
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、本発明の詳細な説明する。

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

３ＨＢ成分；　　−ＯＣＨ（ＣＨｓ）　ＣＨｚＣ−４ｔ
ＨＢ成分；　　−０ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｃ−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、実用土は、たとえば、アルカリゲ
ネス　フェカリス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ　ｆａｅｃ
ａｌｉｓ　）　＋アルカリゲネスルーランデイ４　（Ａ
ｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ　ｒｕｈｌａｎｄｉｉ　）　。

アルカリゲネス　ラタス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ　１
ａｔｕｓ　）＋アルカリゲネス　アクアマリヌス（Ａｌ
ｃａｌｉ−ｇｅｎｅｓ　ａｑｕａｍａｒｉｎｕｓ　）お
よびアルカリゲネスユウトロフス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎ
ｅｓ　ｅｕｔｒｏｐｈｓ　）等のアルカリ土類金属など
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ＡＴＣＣ♂２夕０゜アルカリゲネス　
ルーランデイイＡＴＣＣ＃７４ｔ９゜アルカリゲネス　
ラタスＡＴＣＣ２９７／２．アルカリゲネス　アクアマ
リヌス　ＡＴＣＣ／４ｔ４ｔ００ならびにアルカリゲネ
ス　ユウトロフス）ｌ−＃ＡＴＣＣ／７６９りおよびこ
のＨ−７６株の突然変異株であるアルカリゲネス　ユウ
トロフスＮＣＩＢ／／ｊり７．　同ＮＣＩＢ／／！ワ？
、　同ＮＣＩＢ／／Ｊ−タワ、同ＮＣＩＢ／／≦θＯな
どを／７６９りおよびアルカリゲネス　ユウトロフスＮ
ＣＩＢ／／タップが特に好ましい。

アルカリ土類金属に属するこれらの微生物の菌学的性質
は、たとえば、”ＢＥＲＧＥＹ’５ＩＶＬＡＮＵＡＬ　
　ＯＦ　　ＤＥＴＥＲＭＩＮＡＴＩＶＥ　　ＢＡＣＴＥ
ＲＩ−ＯＬＯＧＹ　：　Ｅｉｇｈｔｈ　Ｅｄｉｔｉｏｎ
＋　Ｔｈｅ　Ｗｉｌｌｉａｍｓ＆　Ｗｉ　１ｋｉｎｓ゛
Ｃｏｍｐａｎｙ／　Ｂａ　１　ｔ　ｉｍｏｒｅ”　に、
また、アルカリゲネス　ユウトロフス）（−／６；の菌
学的性質は、たとえば、’　Ｊ、　Ｇｅｎ、　Ｍｉｃｌ
ｏ−ｂｉｏｌ、、　／／ｊ、　　／Ｊ’ｊ〜／９２（／
９７？）　ニソレソれ記載されている。

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、窒素もしくはシんを制限し
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、炭素どの無機炭素源、酵
母エキス、糖蜜、ペブトンオ、！、ヒ肉エキスなどの天
然物、アシビノース、グルコース、マンノース、７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・ステイープ・υ″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
、二、ケル塩、クロム塩、は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１．２θ〜４１０
℃程度、好ましくはコタ〜Ｊｊ℃程度とされ、また、ｐ
Ｈは、たとえば、６〜１０程度、好ましくは６．！〜９
．夕程度とされる。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
／ｌたはシ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、濾過および遠心分離のような通常の固液分離手段
によシ分離回収し、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／またはシんを実質的に含有させｆ、／、ｙ−ブタ
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／、４ｔ−ブタンジオールは、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
しないような景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／ｌに３〜４ｔｏ１程度
が適当である。

この後段の培養においては／、４ｔ−ブタンジオールを
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゛ドー
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
も八ｊｆ／を程度とされる。

このように培養して得られた培養液から、濾過および遠
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、常法にょシ、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
重合体を沈澱させる。

本発明の製造法によれば、共重合体中の３ＨＢ成分、　
４ｔＨＢ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、実施例によシ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／〜！及び比較例／〜３ アルカリゲネス　ユウトロフスＨ／４（ＡＴＣＣ／７４
？？）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２Ｚ
時間培養し、対数増殖期終期の培養液から遠心分離によ
シ菌体を分離した。

前段培養用培地の組成 酵母エキス　　１０タ　　ポリペプトン　／θ１肉：ｒ
−＊　スｊ　ｆ　　　（ＮＨ４）２ｓＯ＋　　ｊ　ｆこ
れらを脱イオン水／ｌ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。９Ｊ′ＳＦの割合で懸濁させ３０℃でグ♂
時間培養し、得られた培養液から遠心分離によシ菌体を
分離して、菌体を得た。

後段培養用培地の組成 ＯｊＭ　　　　ｌ）ん酸水素カリウム水溶液　　　３９
．θａＩＯ，ｊＭ　　　　Ｖ）ん酸水素二カリウム水溶
液　　ｊ３．４ｒｔｔｌＪ　Ｏｗｔ／Ｖ　％　　硫酸マ
グネシウム水溶液　　　　　／、０ｍｌ炭素源１ ミネラル溶液０　　　　　八θｄ ＊　炭素源として後記衣／に記した様な種々の化合物を
用いた。（単位ｆ／を培地）＊＊　ミネラル溶液 ｃｏｌＣ１２／／り、０η ＦｅＣ１ｇ　　　　　　　　　　　９．７　ｆＣａＣｌ
ｚ　　　　　　　　　　　７．♂１ＮｉＣｈ　　　　　
　　　／／♂、θ■ＣｒＣ１ｚ　　　　　　　　　　６
２．−２ｍｇＣａＳＯ４／　Ｊ’　４Ｊ　ＷＩＩＩ をθ、／Ｎ−ＨＣｌ　　／ｌに溶解 これらを脱イオン水／ｌに溶解し、ｐＨ７，０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／で洗浄し、これを減圧乾燥（２０℃、０．／　ｒｒ
ｒｍＨｙ　）　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ｐ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、固有粘度、融
解温度および融解熱を、つぎのようにして測定した。す
なわち、 組　成　　：　　’ＨＮＭＲスペクトルによる０固有粘
度〔４３２３０℃、クロロホルム中。

測定結果などを第７表に示す。

尚、実施例コで得られた共重合体の！θＯＭＨｚ’Ｈ−
ＮＭＲスペクトルを図７に、／２ｊＭＨｚ１３Ｃ−ＮＭ
Ｒスペクトルを図２に各々示した。

〔発明の効果〕

本発明によれば、３ＨＢ成分、４ｔＨＢ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シ、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】

図／は実施例２で得られた共重合体の２００ＭＨｚ、’
Ｈ−ＮＭＲスペクトルであシ、図２は同じ〈実施例２で
得られた共重合体の／ＪｊＭＨ２゜Ｉ３Ｃ−ＮＭＲスペ
クトルである。 出　願　人　　三菱化成工業株式会社 代　理　人　　弁理士　長谷用　　− ほか／名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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−３−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１，４−ブタ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。