JPH0412713B2 - - Google Patents

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JPH0412713B2
JPH0412713B2 JP62224083A JP22408387A JPH0412713B2 JP H0412713 B2 JPH0412713 B2 JP H0412713B2 JP 62224083 A JP62224083 A JP 62224083A JP 22408387 A JP22408387 A JP 22408387A JP H0412713 B2 JPH0412713 B2 JP H0412713B2
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JP
Japan
Prior art keywords
copolymer
component
culture
bacterial cells
acid
Prior art date
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Application number
JP62224083A
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Japanese (ja)
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JPS6469622A (en
Inventor
Yoshiharu Doi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Gas Chemical Co Inc filed Critical Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Priority to EP88106399A priority patent/EP0288908B1/en
Priority to DE8888106399T priority patent/DE3875367T2/en
Priority to CA000564973A priority patent/CA1338142C/en
Priority to KR1019880004857A priority patent/KR880012666A/en
Publication of JPS6469622A publication Critical patent/JPS6469622A/en
Priority to US07/532,167 priority patent/US4997909A/en
Publication of JPH0412713B2 publication Critical patent/JPH0412713B2/ja
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 本発明は、D−(−)−3−ヒドロキシブチレー
ト(以下 B成分 と記す)およびD−(−)−3
−ヒドロキシバリレート(以下 V成分 と記
す)を含有する共重合体の製造法に関し、さらに
詳細には、B成分とV成分との割合を広い範囲で
任意に制御でき、かつ、高収率でこの共重合体を
得る製造法に係わる。 〔従来の技術、発明が解決しようとする問題点〕 ポリ−3−ヒドロキシブチレート(以下
PHB と記すこともある)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生成、蓄積
され、優れた生物分解性と生体適合性とを示す熱
可塑性高分子であることから、環境を保全する
“クリーン”プラスチツクとして注目され、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除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、合成プラスチツクが環境汚染や資源環境の観
点から深刻な社会問題となるに至り、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。 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な
どから、工業的生産が見送られてきた。 近時、B成分およびV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、開発がなさ
れ、たとえば、特開昭57−150393号公報および特
開昭59−220192号公報にそれぞれ記載されてい
る。 これらの公報における共重合体の製造法は、従
来のPHBの製造法におけると同様に、前段では
菌体を増殖させ、後段では窒素またはりんを制限
して微生物を培養して、共重合体を製造するもの
である。 しかしながら、前者では、後段の培養において
基質として、たとえば、プロピオン酸およびイソ
ー酢酸を使用することにより、B成分99.9〜50モ
ル%と、たとえば、V成分のような他のエステル
成分0.1〜50モル%とを含む共重合体を製造する
との記載がある。しかしながら、この公報におい
ては、たとえば、実施例では、他のエステル成分
として最高33モル%のV成分を含む共重合体しか
示されておらず、V成分がこれよりも多い共重合
体は具体的には示されてはいない。 一方、後者では、後段の培養において、PHB
抽出後の廃菌体の細胞物質からの炭素を利用し
て、少なくとも40モル%のB成分と他のエステル
成分とを含む共重合体を製造するとの定性的な記
載がある。しかしながら、この公報には、B成分
とV成分との割合を具体的に示した共重合体は全
く配載されていない。また、この方法は煩雑であ
り、かつ、細胞物質の成分は、培養条件などによ
り物質の種類および量などに大幅な変動があり不
安定であつて、実際的ではない。 一方、本発明者は、さきに、B成分とV成分と
を含む共重合体において、V成分が50モル%以上
の共重合体とその製造法を発明して、日本特許出
願(特開昭63−269989)した。 しかしながら、この発明では、V成分を50〜95
モル%の範囲で任意に制御できるものの、菌体内
に生成、蓄積される共重合体の収量が充分ではな
く実用には適さなかつた。 〔問題点を解決するための手段、作用〕 本発明者は、吉草酸の使用量を節約し、B成分
とV成分との割合を広い範囲で任意に制御でき、
さらに、共重合体の収量を向上させるべく、鋭意
研鑽を重ねた結果、後段の窒素もしくはりんを制
御して、主として菌体内に、B成分とV成分とを
含有する共重合体を生成、蓄積させる培養におい
て、吉草酸の一部をn−酢酸で置き換えることに
より、この菌体内に、B成分とV成分とのモル比
を広い幅で任意に制御された共重合体が高収率で
生成、蓄積されるとの新知見を得て、この新知見
に基づいて本発明に到達した。 すなわち、本発明は、アルカリゲネス属に属し
ポリ−3−ヒドロキシブチレート生産能を有する
細菌を、前段で該菌体を主として増殖させ、後段
で窒素もしくはりんの制限下で該菌体を培養して
該菌体内にD−(−)−3−ヒドロキシブチレート
と他のエステル成分とを含有する共重合体を生
成、蓄積させるに際して、後段で(イ)吉草酸もしく
はその誘導体またはこれらの塩と、(ロ)n−酢酸も
しくはその誘導体またはこれらの塩との共存下で
該細菌を培養し、該菌体内にD−(−)−3−ヒド
ロキシブチレートおよびD−(−)−3−ヒドロキ
シバリレートを含有する共重合体を生成、蓄積さ
せることを特徴とする共重合体の製造法である。 本発明において、共重合体に含有されるB成分
およびV成分は、それぞれの次の式で示される。 すなわち、 B成分:−OCH(CH3)CH2CO− V成分:−OCH(C2H5)CH2CO− 本発明で使用される細菌は、アルカリゲネス属
に属しPHB生産能を有する細菌であればよく、
特に制限はないが、実用上は、たとえば、アルカ
リゲネス フエカリス(Alcaligenes facalis),
アルカリゲネス デニトリフイカンス
(Alcaligenes denitrificans),アルカリゲネス
ラタス(Alcaligenes latus),アルカリゲネス
アクアマリヌス(Alcaligenes aquamarinus)お
よびアルカリゲネス ユウトロフス
(Alcaligenes eutrophus)などが使用される。 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 フエカリス ATCC 8750,アル
カリゲネス デニトリフイカンス サブスペシー
ス キシローススオキシダンス ATCC 15749,
アルカリゲネス ラタス ATCC 29712,アルカ
リゲネス アクアマリヌス ATCC 14400 なら
びにアルカリゲネス ユウトロフス H−16
ATCC 17699 およびこの H−16 株の突然変
異株であるアルカリゲネス ユウトロフス
NCIB 11597,同 NCIB 11598,同 NCIB
11599,同 NCIB 11600 などを挙げることが
できる。これらのうち、アルカリゲネス ユウト
ロフス H−16 ATCC 17699 およびアルカリ
ゲネス ユウトロフス NCIB 11599 が、実用
上、特に好ましい。 アルカリゲネス属に属するこれらの細菌の菌学
的性質は、たとえば、“BERGEY'S MANUAL
OF DETERMINATIVE BACTERIOLOGY:
Eighth Edition,The Williams&Wilkins
Company/Baltimore”に、また、アルカリゲ
ネス ユウトロフス H−16 の菌学的性質は、
たとえば、“J.Gen.Microbiol.,115,185〜192
(1979)”にそれぞれ記載されている。 これらの細菌は、従来の製造方法におけると同
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、主として菌体内に
共重合体を生成、蓄積させる後段の培養の2段で
培養される。 前段の培養は、細菌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
る細菌が増殖し得る培地および培養条件を選択、
採用すればよい。 培地成分は、使用する細菌が資化し得る物質で
あればよく、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、糖密、ペポトンおよび
肉エキスなどの天然物、アラビノース、グルコー
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ソルビトール、マンニトー
ルおよびイノシトールなどの糖アルコールなど、
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・ステイプー・
リカー、ガゼイン、ペプトン、酵母エキス、肉エ
キスなどの有機窒素含有物、また、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、ニツケル塩、クロム塩、ほう素化合物
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、20〜40
℃程度、好ましく25〜35℃程度とされ、また、PH
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さ
れる。 これらの条件をはずして培養した場合には、細
菌の増殖は相対的に悪くはなるが、これらの条件
をはずして培養することを防げない。 培養方式は、回分培養、連続培養または半連続
培養のいずれでもよい。 前段の培養によつて得られた菌体を、さらに、
窒素および/またはりんを制限した条件下で培養
する。 すなわち、前段の培養で得られた培養液から、
無菌菌体を、濾過および遠心分離のような通常の
固液分離手段により分離回収し、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、乃至は、窒素および/またはりんを少量残存
させて、菌体を分離回収することなく、この培養
液を使用して、後段の培養に移行させることによ
つてもできる。 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/またはりんを実質的に含有させ
ず、乃至は少量含有させて、かつ、(イ)吉草酸、そ
の誘導体もしくはこれらの塩(これらを総称して
吉草酸類と記すこともある)および(ロ)n−酢酸、
その誘導体もしくはこれらの塩(これらを総称し
て n−酪酸類 と記すこともある)を含有させ
る以外は、前段の培養におけると異なる処はな
い。 吉草酸およびその誘導体は、一般式 CH2XCHYCH2CH2COOH (ただし、式中、Xは、水素原子、ハロゲン原子
もしくは、ヒドロキシ基、Yは、水素原子、ハロ
ゲン原子、ヒドロキシ基もしくはアルキル基を示
す)で表わされ、この誘導体の代表例として、4
−クロロ吉草酸、4−ヒドロキシ吉草酸、4−メ
チル吉草酸、4−エチル吉草酸、5ヒドロキシ吉
草酸および5−クロロ吉草酸などが挙げられる。 吉草酸およびその誘導体のそれぞれの塩の代表
例としてナトリウム塩およびカリウム塩などがあ
る。 n−酪酸およびその誘導体は、一般式 CH2XCH2CH2COOH (ただし、式中、Xは、水素原子、ハロゲン原子
もしくはヒドロキシ基)で表され、この誘導体の
代表例として4−クロロn−酪酸および4−ヒド
ロキシn−酪酸などが挙げられる。n−酢酸およ
びその誘導体のそれぞれの塩の代表例としてナト
リウム塩およびカリウム塩などがある。 吉草酸類およびn−酪酸類は、後段の培養にお
ける培地もしくは培養液に含有せしめられる。後
者の場合には、培養の初期乃至終期のどの時点で
もよいが、培養の初期が好ましい。 吉草酸類およびn−酪酸類のそれぞれの使用量
は、共重合体を生成させることができ、かつ、細
菌の成育、増殖を阻害しないような量であればよ
く、使用した細菌の菌株および共重合体のB成分
に対するV成分の所望のモル比などによつて異な
るが、培地中および培養液中の吉草酸類とn−酪
酸類との合計の濃度は、通常は、遊離の酸として
培地または培養液1あたり5〜40g程度、好ま
しくは、10〜30g程度とされる。 なお、培地または培養液において、吉草酸類の
割合を大きくする程、また、n−酪酸の割合を小
さくする程、共重合体中のV成分のモル比を大き
くすることができる。 この後段の培養においては、炭素源を吉草酸類
とn−酪酸との両者のみとしてもよいが、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、プロピオン酸および乳酸など−を少量
共存させることもできる。たとえば、グルコール
を共存させる場合には、グルコースの濃度は、高
くても1.5g/程度とされる。 このようにして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
よつ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、または、湿潤菌体から、常法
により、生成された共重合体を、たとえば、クロ
ロホルムのような有機溶剤で抽出し、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。 〔実施例〕 本発明を、実施例により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 アルカリゲネス ユウトロフス NCIB 11599
を使用して共重合体を製造した。 すなわち、 前段培養: つぎに組成を有する培地で、前記の微生物を30
℃で24時間培養し、対数増殖期冬期の培養液から
遠心分離により菌体を分離回収した。 前段培養用培地の組成 酵母エキス 10g ポリペプトン 10g 肉エキス 5g (NH42SO4 5g これらを脱イオン水1に溶解し、PH7.0に調
製した。 後段培養: 前段培養で得られた菌体を、つぎの組名を有す
る培地に、1あたり3.5gの割合で懸濁させ30
℃で48時間培養し、得られた培養液から遠心分離
により菌体を分離回収した。 後段培養用培地の組成 0.5M りん酸水素カリウム水溶液 39.0ml 0.5M りん酸水素二カリウム水溶液 53.6ml 20wt/V%硫酸マグネシウム水溶液 1.0ml 炭素源* ミネラル溶液** 1.0ml* 炭酸源としてつぎの量の吉草酸およびn−酪酸
をそれぞれ使用した。 吉草酸(g/) n−酪酸(g/) 18 2 16 4 14 6 12 8 10 10 5 15 ** ミネラル溶液 CoCl2 119.0mg FeCl3 9.7g CaCl2 7.8g NiCl2 118.0mg CrCl2 62.2mg CaSO4 156.4mg を0.1N−HCl 1に溶解 これらを脱イオン水1に溶解し、PH7.0に調
製した。 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℃、
0.1mmHg)して乾燥菌体を得た。 炭素源として前記の〜を使用した場合のそ
れぞれの培養液中の乾燥菌体体重を第1表に示
す。 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、固有
粘度、融解温度および融解熱は、それぞれ、つぎ
のようにして測定した。 すなわち、 組成 :1H NMRスペクトルによる。 固有粘度〔η〕:30℃、クロロホルム中。 融解温度 Tm:DSC測定による。(昇温速度
10℃/分) 融解熱 :DSC測定による。 測定結果などを第1表に示す。 なお、本実施例において、炭素源として〜
をそれぞれ使用して得られた共重合体について、
125NH2 13C NMRスペクトルを用いて共重合体
の連鎖分布を求めた。 すなわち、本発明者およびその他らの方法
〔Y.Doi et al.Maclomolecules,19, 2860〜
2864,(1986)〕に従い、カルボニル炭素の多重線
共鳴構造からB成分およびV成分のダイアド連鎖
分布を決定した。たとえば、の場合には、つぎ
の連鎖分布を持つことが判つた。 すなわち、 BB(ブチレート−ブチレート)連鎖 32% BV(ブチレート−バリレート)および VB(バリレート−ブチレート)連鎖 48% VV(バリレート−バリレート)連鎖 20% この連鎖分布は、共重合体がランダム共重合連
鎖分布を持つことを示している。 比較例 炭素源として、吉草酸を単独で使用し、また
は、吉草酸とグルコースとを併用した他は実施例
1と同様にして行なつた。 すなわち、 吉草酸(g/) グルコース(g/) 20.0 0 19.5 0.5 19.0 1.0 18.0 2.0 結果を第1表に示す。
[Industrial Application Field] The present invention relates to D-(-)-3-hydroxybutyrate (hereinafter referred to as component B) and D-(-)-3
- Concerning a method for producing a copolymer containing hydroxyvalerate (hereinafter referred to as component V), more specifically, a method for producing a copolymer containing hydroxyvalerate (hereinafter referred to as component V), in which the ratio of component B and component V can be arbitrarily controlled within a wide range, and in a high yield. It relates to a manufacturing method for obtaining this copolymer. [Prior art and problems to be solved by the invention] Poly-3-hydroxybutyrate (hereinafter referred to as
PHB (sometimes written as PHB) is a thermoplastic polymer that is produced and accumulated in the cells of many microorganisms as an energy storage substance, and exhibits excellent biodegradability and biocompatibility. It has attracted attention as a "clean" plastic, and has long been expected to be used in a variety of fields, including medical materials such as surgical threads and fracture fixation materials, and sustained-release systems that gradually release pharmaceuticals and pesticides. Particularly in recent years, synthetic plastics have become a serious social problem in terms of environmental pollution and resource conservation, and PHB is attracting attention as a biopolymer that does not depend on petroleum. However, industrial production of PHB has been postponed due to physical property problems such as poor impact resistance and high production costs. Recently, research and development have been conducted on copolymers containing component B and component V, and methods for producing the same. There is. The method for producing copolymers in these publications is similar to the conventional method for producing PHB, in which bacterial cells are grown in the first step, and microorganisms are cultured in the second step with limited nitrogen or phosphorus to produce the copolymer. It is manufactured. However, in the former, by using, for example, propionic acid and isoacetic acid as substrates in the subsequent culture, 99.9 to 50 mol% of the B component and 0.1 to 50 mol% of other ester components such as the V component, for example. There is a description that a copolymer containing the following is produced. However, in this publication, for example, in the examples, only copolymers containing up to 33 mol% of V component as other ester components are shown, and copolymers containing more V component than this are not specifically described. is not shown. On the other hand, in the latter case, PHB
There is a qualitative description that a copolymer containing at least 40 mol% of component B and other ester components is produced using carbon from the cell material of waste bacterial cells after extraction. However, this publication does not disclose any copolymer that specifically indicates the proportions of component B and component V. In addition, this method is complicated, and the components of the cell material are unstable as the type and amount of the material vary widely depending on the culture conditions, etc., and thus is not practical. On the other hand, the present inventor previously invented a copolymer containing component B and component V, in which the V component is 50 mol% or more, and a method for producing the same, and filed a Japanese patent application (Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-269989). However, in this invention, the V component is 50 to 95
Although it can be controlled arbitrarily within the range of mol%, the yield of the copolymer produced and accumulated within the bacterial cells is insufficient and is not suitable for practical use. [Means and effects for solving the problems] The present inventors can save the amount of valeric acid used and arbitrarily control the ratio of component B and component V within a wide range,
Furthermore, in order to improve the yield of the copolymer, as a result of intensive research, we have been able to control the nitrogen or phosphorus in the latter stage to produce and accumulate a copolymer containing component B and component V mainly within the bacterial cells. By replacing a portion of valeric acid with n-acetic acid during culture, a copolymer with the molar ratio of component B and component V arbitrarily controlled over a wide range can be produced in high yield within the bacterial cells. , we have obtained new knowledge that it is accumulated, and have arrived at the present invention based on this new knowledge. That is, the present invention involves culturing bacteria that belong to the genus Alcaligenes and have the ability to produce poly-3-hydroxybutyrate, by mainly growing the bacterial cells in the first stage and under nitrogen or phosphorus limitation in the second stage. When producing and accumulating a copolymer containing D-(-)-3-hydroxybutyrate and other ester components in the bacterial cells, (a) valeric acid, a derivative thereof, or a salt thereof; (b) Cultivating the bacteria in the coexistence of n-acetic acid or its derivatives or salts thereof, and injecting D-(-)-3-hydroxybutyrate and D-(-)-3-hydroxybutyrate into the bacterial cells. This is a method for producing a copolymer, which is characterized by producing and accumulating a copolymer containing a compound. In the present invention, component B and component V contained in the copolymer are represented by the following formulas. That is, component B: -OCH( CH3 ) CH2CO- component V: -OCH( C2H5 ) CH2CO- The bacteria used in the present invention belong to the genus Alcaligenes and have the ability to produce PHB. Good to have,
There are no particular restrictions, but in practice, for example, Alcaligenes facalis,
Alcaligenes denitrificans, Alcaligenes denitrificans
Rattus (Alcaligenes latus), Alcaligenes
Aquamarinus (Alcaligenes aquamarinus) and Alcaligenes eutrophus (Alcaligenes eutrophus) are used. Representative examples of strains belonging to these bacterial species include Alcaligenes fuecalis ATCC 8750, Alcaligenes denitrificans subspecies xylose oxidans ATCC 15749,
Alcaligenes latus ATCC 29712, Alcaligenes aquamarinus ATCC 14400 and Alcaligenes eutrophus H-16
ATCC 17699 and Alcaligenes eutrophus, a mutant strain of this H-16 strain.
NCIB 11597, NCIB 11598, NCIB
11599, NCIB 11600, etc. Among these, Alcaligenes eutrophus H-16 ATCC 17699 and Alcaligenes eutrophus NCIB 11599 are particularly preferred for practical purposes. The mycological properties of these bacteria belonging to the genus Alcaligenes are described, for example, in “BERGEY'S MANUAL
OF DETERMINATIVE BACTERIOLOGY:
Eighth Edition, The Williams & Wilkins
Company/Baltimore”, and the mycological properties of Alcaligenes eutrophus H-16.
For example, “J.Gen.Microbiol., 115, 185-192
(1979)". These bacteria are produced in the same manner as in conventional production methods, mainly through the initial cultivation of bacterial cells, and
It is cultured in two stages, with nitrogen or phosphorus being restricted and the latter stage of culture mainly producing and accumulating copolymers within the bacterial cells. For the first-stage culture, a normal culture method for growing bacteria can be applied. In other words, selecting a medium and culture conditions that allow the bacteria to grow,
Just adopt it. There are no particular restrictions on the medium components as long as they can be assimilated by the bacteria used, but in practical terms carbon sources include synthetic carbon sources such as methanol, ethanol and acetic acid, and inorganic carbon sources such as carbon dioxide. Carbon sources, natural products such as yeast extract, molasses, pepotone and meat extract, sugars such as arabinose, glucose, mannose, fructose and galactose and sugar alcohols such as sorbitol, mannitol and inositol, etc.
Nitrogen sources include, for example, inorganic nitrogen compounds such as ammonia, ammonium salts, nitrates and/or
Or, for example, urea, corn stapler
Organic nitrogen-containing substances such as liquor, casein, peptone, yeast extract, and meat extract; and inorganic components such as calcium salts, magnesium salts, potassium salts, sodium salts, phosphates, manganese salts, zinc salts, and iron. salts, copper salts, molybdenum salts, cobalt salts, nickel salts, chromium salts, boron compounds, iodine compounds, and the like. Additionally, vitamins and the like can be used as needed. As for the culture conditions, the temperature is, for example, 20~40℃.
The temperature is about ℃, preferably about 25 to 35℃, and the PH
is, for example, about 6 to 10, preferably 6.5 to 9.5
It is considered to be a degree. It is cultivated aerobically under these conditions. When cultured outside of these conditions, bacterial growth becomes relatively poor, but this does not prevent cultivation outside of these conditions. The culture method may be batch culture, continuous culture or semi-continuous culture. The bacterial cells obtained in the first stage of culture were further cultured.
Cultivate under nitrogen and/or phosphorus-limited conditions. That is, from the culture solution obtained in the previous stage of culture,
Sterile bacterial cells are separated and recovered by ordinary solid-liquid separation means such as filtration and centrifugation, and these cells are subjected to subsequent culture, or nitrogen and/or phosphorus are substantially removed during the initial culture. This can also be done by depleting the bacterial cells, or by leaving a small amount of nitrogen and/or phosphorus remaining, and using this culture solution to transfer to the subsequent culture without separating and recovering the bacterial cells. In this latter stage of cultivation, the medium or culture solution does not substantially contain nitrogen and/or phosphorus, or contains a small amount of nitrogen and/or phosphorus, and (a) valeric acid, its derivatives, or salts thereof (including (sometimes collectively referred to as valeric acids) and (b)n-acetic acid,
There is no difference from the previous culture except for the inclusion of derivatives thereof or salts thereof (sometimes collectively referred to as n-butyric acids). Valeric acid and its derivatives have the general formula CH 2 XCHYCH 2 CH 2 COOH (wherein, ), and as a representative example of this derivative, 4
-chlorovaleric acid, 4-hydroxyvaleric acid, 4-methylvaleric acid, 4-ethylvaleric acid, 5-hydroxyvaleric acid, and 5-chlorovaleric acid. Representative examples of the respective salts of valeric acid and its derivatives include sodium salt and potassium salt. n-Butyric acid and its derivatives are represented by the general formula CH 2 XCH 2 CH 2 COOH (wherein, Examples include butyric acid and 4-hydroxy n-butyric acid. Representative examples of the respective salts of n-acetic acid and its derivatives include sodium salt and potassium salt. Valeric acids and n-butyric acids are contained in the medium or culture solution in the subsequent culture. In the latter case, it may be carried out at any time from the early stage to the final stage of the culture, but the early stage of the culture is preferable. The amounts of valeric acids and n-butyric acids to be used may be such that the copolymer can be produced and the growth and proliferation of bacteria is not inhibited, depending on the strain of bacteria used and the copolymer. Although it varies depending on the desired molar ratio of component V to component B of the polymer, the total concentration of valeric acids and n-butyric acids in the medium and culture solution is usually determined as a free acid in the medium. Alternatively, the amount is about 5 to 40 g per culture solution, preferably about 10 to 30 g. In addition, the molar ratio of the V component in the copolymer can be increased as the ratio of valeric acids is increased and the ratio of n-butyric acid is decreased in the medium or culture solution. In this latter stage of cultivation, the carbon sources may be both valeric acids and n-butyric acid, but other carbon sources that can be assimilated by the microorganisms used, such as glucose, fructose, methanol, ethanol, acetic acid, A small amount of propionic acid, lactic acid, etc. may also be present. For example, when glucose is present, the concentration of glucose is about 1.5 g/at most. From the culture solution obtained by culturing in this way,
The bacterial cells are separated and recovered by ordinary solid-liquid separation means such as filtration and centrifugation, and the bacterial cells are washed and dried to obtain dry bacterial cells, or the bacterial cells are produced from the wet bacterial cells by a conventional method. The copolymer is extracted with an organic solvent such as chloroform, and a poor solvent such as hexane is added to the extract to precipitate the copolymer. [Example] The present invention will be explained in more detail with reference to Examples. Note that the present invention is not limited to these examples. Example 1 Alcaligenes eutrophus NCIB 11599
A copolymer was produced using That is, first-stage culture: Next, the above-mentioned microorganisms are cultured at 30% in a medium having the following composition.
The cells were cultured at ℃ for 24 hours, and the bacterial cells were separated and recovered from the culture solution in the winter logarithmic growth phase by centrifugation. Composition of medium for first stage culture Yeast extract 10g Polypeptone 10g Meat extract 5g (NH 4 ) 2 SO 4 5g These were dissolved in 1 part of deionized water and adjusted to pH 7.0. Post-stage culture: The bacterial cells obtained in the first-stage culture were suspended in a medium having the following group name at a rate of 3.5 g per 30
The cells were cultured at ℃ for 48 hours, and the bacterial cells were separated and recovered from the resulting culture solution by centrifugation. Composition of medium for second stage culture 0.5M potassium hydrogen phosphate aqueous solution 39.0ml 0.5M dipotassium hydrogen phosphate aqueous solution 53.6ml 20wt/V% magnesium sulfate aqueous solution 1.0ml Carbon source * mineral solution ** 1.0ml * The following amounts as carbonate source of valeric acid and n-butyric acid were used, respectively. Valeric acid (g/) n-Butyric acid (g/) 18 2 16 4 14 6 12 8 10 10 5 15 ** Mineral solution CoCl 2 119.0mg FeCl 3 9.7g CaCl 2 7.8g NiCl 2 118.0mg CrCl 2 62.2mg CaSO 156.4 mg of 4 was dissolved in 1 part of 0.1N HCl. These were dissolved in 1 part of deionized water and the pH was adjusted to 7.0. Treatment of bacterial cells: The bacterial cells obtained in the post-culture were washed with distilled water, followed by acetone, and dried under reduced pressure (20℃,
0.1 mmHg) to obtain dried bacterial cells. Table 1 shows the dry bacterial body weights in each culture solution when the above-mentioned ~ were used as carbon sources. Separation and recovery of copolymer: From the dried bacterial cells thus obtained, extract the copolymer with hot chloroform, add hexane to this extract to precipitate the copolymer, and collect this precipitate by filtration. A copolymer was obtained by drying. Properties of copolymer: The composition, intrinsic viscosity, melting temperature, and heat of fusion of the copolymer thus obtained were measured as follows. That is, Composition: According to 1 H NMR spectrum. Intrinsic viscosity [η]: 30℃, in chloroform. Melting temperature Tm: Based on DSC measurement. (heating rate
10℃/min) Heat of fusion: Based on DSC measurement. The measurement results are shown in Table 1. In addition, in this example, as a carbon source ~
Regarding the copolymers obtained using each of
The chain distribution of the copolymer was determined using 125NH 2 13 C NMR spectrum. That is, the method of the present inventor and others [Y. Doi et al. Maclomolecules, 19, 2860-
2864, (1986)], the dyad chain distribution of the B and V components was determined from the multiplet resonance structure of carbonyl carbon. For example, it was found that the case has the following linkage distribution. Namely, BB (butyrate-butyrate) chains 32% BV (butyrate-valerate) and VB (valerate-butyrate) chains 48% VV (valerate-valerate) chains 20% This chain distribution indicates that the copolymer has a random copolymerization chain distribution. It shows that it has. Comparative Example The same procedure as in Example 1 was carried out except that valeric acid was used alone or valeric acid and glucose were used together as a carbon source. That is, Valeric acid (g/) Glucose (g/) 20.0 0 19.5 0.5 19.0 1.0 18.0 2.0 The results are shown in Table 1.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の製造によつて、共重合体のB成分に対
するV成分のモル比を広い幅で任意に調節するこ
とができ、したがつて、B成分にたいするV成分
のモル比が大きい共重合体も得られ、さらに、共
重合体を高収率で得ることができる。 本発明で得られる共重合体は、D−(−)−3−
ヒドロキシブチレートのみから成るポリ−3−ヒ
ドロキシブチレートに比べ、融解温度は低下し、
融解温度の安定性が大きくなり、かつ、結晶化度
が小さくなるため、強度的に優れ、紡糸および圧
延などの成形が容易で、しかも、安定し、また、
得られた繊維およびフイルムなどの完成品はしな
やかで、しかも、強靭となる。 また、本発明で得られる共重合体は、前記のよ
うに、優れた諸特性を有しているので、手術糸お
よび骨折用固定材などの医用材料の原料として極
めて好適であり、また、徐放性システムへの利用
などの多方面へ応用される可能性がある。
By the production of the present invention, the molar ratio of the V component to the B component of the copolymer can be arbitrarily adjusted within a wide range, and therefore, a copolymer having a large molar ratio of the V component to the B component can also be produced. Furthermore, the copolymer can be obtained in high yield. The copolymer obtained in the present invention is D-(-)-3-
Compared to poly-3-hydroxybutyrate consisting only of hydroxybutyrate, the melting temperature is lower,
The melting temperature stability is high and the crystallinity is low, so it has excellent strength, is easy to form by spinning and rolling, and is stable.
The resulting finished products, such as fibers and films, are flexible and strong. In addition, the copolymer obtained by the present invention has various excellent properties as mentioned above, and is therefore extremely suitable as a raw material for medical materials such as surgical threads and fracture fixing materials. It has the potential to be applied in a variety of fields, including use in radioactive systems.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 アルカリゲネス属に属し、ポリ−3−ヒドロ
キシブチレート生産能を有する細菌を、前段で該
細菌を主として増殖させ、後段で窒素もしくはり
んの制限下で該細菌を培養して、該菌体内にD−
(−)−3−ヒドロキシブチレートと他のエステル
成分とを含有する共重合体を生成、蓄積させるに
際して、後段で(イ)吉草酸もしくはその誘導体また
はこれらの塩と、(ロ)n−酢酸もしくはその誘導体
またはこれらの塩との共存下で該細菌を培養し、
該菌体内にD−(−)−3−ヒドロキシブチレート
およびD−(−)−3−ヒドロキシバリレートを含
有する共重合体を生成、蓄積させることを特徴と
する共重合体の製造法。
1. Bacteria belonging to the genus Alcaligenes and having the ability to produce poly-3-hydroxybutyrate are mainly grown in the first stage, and in the second stage, the bacteria are cultured under nitrogen or phosphorus limitation, so that D. −
When producing and accumulating a copolymer containing (-)-3-hydroxybutyrate and other ester components, (a) valeric acid or a derivative thereof or a salt thereof and (b) n-acetic acid are added in a later stage. or a derivative thereof, or a salt thereof, and culturing the bacterium in the coexistence with
A method for producing a copolymer, which comprises producing and accumulating a copolymer containing D-(-)-3-hydroxybutyrate and D-(-)-3-hydroxyvalerate in the bacterial cells.
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