JPH01304891A - 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３ＨＢ
成分と記す）及びｑ−ヒドロキシブチレート単位（以下
ＦＲＢ成分と記す）を含有する共重合体の製造法に関す
る。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。？ＨＢ成分、グＨＢ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−ヒドロキシプテレー）（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いう物性上の
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３７−／＆θ３９３号公報および特開昭５？−一２０
／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、７ＨＶ成分が０がら３３モ
ル係まで増大するとこの増大に伴って融解温度（Ｔｍ　
）が１１０℃からｇＳ℃まで急激に低下することが知ら
れており　ＣＴ、Ｌ、Ｂｌｕｈｍｅｔ　　ａＬ　Ｍａｃ
ｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ＋　乙ｔｙ、　　２ｇｑｌ（ｔ
ｑｇｂ））、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、３ＨＢ成分およびＦＲＢ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６２−コＩＩＩ！１３ｇ　
）。かかる共重合体は、ｆＨＢ成分の共重合成分含有率
が高い場合でも高融点を示すことから、工業的に有利な
ものであったが、一方特願昭６２−コθ４ｔよＪθ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。

また、工業的に有利に製造を行なう際には、乾燥菌体中
のポリエステル含量を高める為の条件を見い出すことが
必要であった。

〔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４ＩＨ
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、／、＆−ブタンジオールの
存在下、後段の窒素もしくはリンを制限する培養におい
て、ｐＨならびに溶存酸素濃度をコントロールすること
により、ＰＨＢ生産能を有する微生物菌体中に所望の共
重合体が収率良く生成、蓄積されることを見い出し、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用い、前段で該菌体
を増殖させ、後段で／、＠　−ブタンジオールを炭素源
として、該菌体を窒素あるいはリンの制限子培養して、
該菌体内に３−ヒドロキシブチレート単位とり一ヒドロ
キクプチレート単位とからなるポリエステル共重合体を
生成・蓄積させるに際して、後段の培養をｐＨ１，〜Ｉ
Ｉかつ溶存酸素濃度ｏ、ｓ　−ｕ　ｏ　ｐｐｍの条件で
行なうことを特徴とす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３ＨＢ成分および
弘ＨＢ成分はそれぞれ次式であられされる。

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
　ｆａｅｃａｌｉｓ　）　、アルカリゲネスルーランデ
４４　（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ　ｒｕｈｌａｎｄｉｉ
）、アルカリゲネス　ラタス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ
　１ａｔｕｓ）、アルカリゲネス　アクアマリヌス（Ａ
ｌｃａｌｉ−ｇｅｎｅｓ　ａｑｕａｍａｒｉｎｕｓ　）
およびアルカリゲネスユウトロフス（Ａｌｃａｌｉｇｅ
ｎｅｓ　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ＡＴＣＣｇ　７　！；　０゜アルカリ
ゲネス　ルーランディイＡＴＣＣ７ｓｙＬ、！デ、アル
カリゲネス　ラタ４ＲＡＴＣＣ！？？／、２　、　アル
カリゲネス　アクアマリヌスＡＴＣＣハｔｔｉｏ。

ならびにアルカリゲネス　ユウトロフスＨ−７６ＡＴＣ
Ｃ／７４９？およびこのＨ−７４株の突然変異株である
アルカリゲネス　ユウトロフスＮＣＩＢ　ｔｔｓｑｔ、
同ＮＣＩＢ　ｌ／ｊｔ９ｇ、同ＮＣｌＢ１１５ｔｔｔ、
同ＮＣＩＢ　１１６００　　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−／６ＡＴＣＣ／７６ワタおよびアルカリゲネス　
ユウトロフスＮＣＩＢ／／！；９９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’ＳＭＡＮＵＡＬ　ＯＦ
　　ＤＥＴＥＲＭＩＮＡＴＩＶＥＢＡＣＴＥＲＩ　０Ｌ
ＯＧＹ　：　Ｅｉｇｈｔｈ　Ｅｄｉ　ｔｉｏｎ、　Ｔ　
ｈｅＷｉ　ｌ　Ｉ　ｉａｍｓ　＆　Ｗｉ　Ｉｋｉｎｓ　
Ｃｏｍｐａｎｙ／Ｂａｌ　ｔｉｍｏｒｅ”に、また、ア
ルカリゲネス　ユウトロフスＨ−ｌ乙の菌学的性質は、
たとえば、”　Ｊ、　Ｇｅｎ。

Ｍｉｃｌｏｂｉｏｌ、、　　／ｌｓ、　　１ｇ　ｓ−／
　９２（ｉワクデ）　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一
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、
クルコース、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ンルビトール、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・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、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、−〇〜ｌＩＯ′
Ｃ程度、好ましくはコｊ〜３５℃程度とされ、また、ｐ
Ｈは、たとえば、６〜１０程度、好ましくは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、ろ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／″！たはシ
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／またはリンを実質的に含有させず、／、＆−ブタン
ジオールを炭素源として含有させる。培養液にｌ、ター
ブタンジオールを含有させるのは、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。

後段の培養条件としては、ｐＨは６〜ｉｏ。

好ましくは７〜ｇであシ、また溶存酸素濃度はＱ、３〜
＠　Ｏｐｐｍ、好ましくは！ｉ　〜２０　ｐｐｍである
。これらの条件をはずして培養した場合には、乾燥菌体
中に生成蓄積するポリエステル含有量が極めて低くなり
、工業的に製造する場合には効果的でない。培養温度は
、２０〜（１０℃程度、好ましくはコＳ〜３５℃程度で
ある。

本発明に用いられるムダ−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ｌｔに３〜ｌＩｏｇ程度が
適当である。

この後段の培養においては７．ターブタンジオールを炭
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／ｊｙ７
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、ろ過および遠
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、ヘキサンのような愛溶媒を加えて、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、９
８Ｂ成分の割合は各々ＵＯ〜９９モル％、／−ＡＯモル
係の範囲で任意に調節するととができる。

〔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１〜よ及び比較例／−＆ アルカリゲネス　ユウトロフスＨｔ　ｔ、　（ＡＴＣＣ
７ｑｔ、ｑｑ　）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
Ｉ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　ｌＯｇ　　ポリペプトン　ｉｏｉ肉エキス
　　　３１　　　（ＮＨ４）２ＳＯ４ｊ　ｇ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
、ｌｔあたりｓｒ）の割合で懸濁させ、ｐＨを表１に示
すような値に調整後、１００〜！　００　（ｐｍで攪拌
しながら空気あるいは純粋酸素ガスでバブリングし、酸
素電極により溶存酸素濃度を測定した。３０℃で４！ｇ
時間培饗し、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 ０．３　Ｍ　　りん酸水素カリウム水溶液　　　３９．
Ｏｗｔｏ、ｓｙｌ　　りん酸水素二カリウム水溶液　　
１３．ｂｅｄ２０ｗｔ／Ｖ％硫酸マグネシウム水溶液　
　　ｉ、ｏ　ｍｔ炭素源ゝ ミネラル溶液＊１ ＊　炭素源として後記衣１に記した様に／、ｆ−ブタン
ジオールを用いた。（単位Ｉ／Ｌ培地） ＊＊　ミネラル溶液 ＣｏＣｌ２　　　　　／　／　９．ＯｑＦｅＣ１３？、
？　１ ＣａＣ１ｚ　　　　　　　　　　　り０ｇｌＮｉＣｌ２
　　　　　　　ｌ　ｌ　ざ、θ■ＣｒＣ１ｚ　　　　　
　　　４　！１．２１１１２ＣａＳＯ４／　ｊ　Ａ、ｆ
■ を０．Ｉ　Ｎ−ＨＣｌ　／　ｔに溶解 これらを脱イオン水／ｌに溶解し、任意のｐＨ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℃、θ、ｌ■Ｈｊ
ｌ）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、この沈澱を濾取、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Ｈ−ＮＭＲス
ペクトルにより決定した。

測定結果などを表１に示す０ 〔発明の効果〕 本発明によれば、３ＨＢ成分及びｆＨＢ成分を含有する
新規のポリエステル共重合体を収率良く容易に得ること
ができる。

さらに本発明で得られた共重合体は、優れた適であり、
また徐放システムへの利用などの多方面への応用が期待
される。

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用い、前段で該菌体を増殖させ、
   後段で１，４−ブタンジオールを炭素源として、該菌体
   を窒素あるいはリンの制限下培養して、該菌体内に３−
   ヒドロキシブチレート単位と４−ヒドロキシブチレート
   単位とからなるポリエステル共重合体を生成・蓄積させ
   るに際して、後段の培養を ｐＨ６〜１０かつ溶存酸素濃度０．５〜４０ｐｐｍの条
   件で行なうことを特徴とする、ポリエステル共重合体の
   製造方法。