JPH0747623B2 - ポリβ−ヒドロキシ酪酸エステル共重合体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】この発明は、ポリβ−ヒドロキシ酪酸（以
下ＰＨＢと略記する）に関する。

【０００２】ＰＨＢは、微生物細胞内部で粒子状のエネ
ルギー貯蔵物質として、種々の微生物、主としてバクテ
リアにより蓄積される。

【０００３】このような細胞から抽出したＰＨＢは、次
の繰返し単位の熱可塑性ポリエステルであり、 −Ｏ・ＣＨ（ＣＨ₃ ）・ＣＨ₂ ・ＣＯ− 急速に比較的高いレベル例えば７０％またはそれ以上の
オーダーまで結晶化する。この結晶化挙動は、重合体を
例えば成形用材料として使用するときには、しばしば欠
点となる。

【０００４】このＰＨＢの結晶化は、重合体鎖に非類似
単量体の単位を組み入れることで変性できることが判明
した。

【０００５】かくして微生物をある種の有機酸の存在下
において特定の条件下で培養することにより小割合の異
なる単位を重合体鎖中へ導入することができる。そのよ
うな酸の一例はプロピオン酸である。

【０００６】この発明は以下の理論に何ら拘束されるも
のではないが、そのような重合体をもたらす代謝経路は
下記の如くであると考えられる。下記において、ＣｏＡ
ＳＨは、未エステル化補酵素Ａである。したがってＣＨ
₃ ＣＯＳＣｏＡは補酵素Ａのアセチルチオエステルで、
一般にアセチルＣｏＡと称されている。

【０００７】ＮＡＤＰは、酸化状態のニコチン酸アミド
アデニンジヌクレオチドホスフェートである。ＮＡＤＰ
Ｈ₂ は、還元されたＮＡＤＰである。

【０００８】微生物によるＰＨＢの生合成における第１
工程は、アセチルＣｏＡの合成と考えられる。これは、
例えば補酵素Ａと酢酸エステルから、またはピルベート
〔炭水化物のグリコリシス（解糖）生成物であるか、ま
たはオキサロアセテート（トリカルボン酸（ＴＣＡ）サ
イクルまたはクレブスサイクルの一員である）の脱カル
ボキシル化で生成する〕の脱カルボキシル化により形成
される。

【０００９】したがって、アセチルＣｏＡ源としての酢
酸エステルで、ＰＨＢは次の諸反応を含む代謝経路で産
生される： 従って反応（４）は、生長中のと重合体鎖に一つの−Ｏ
・ＣＨ（ＣＨ₃ ）・ＣＨ₂ ・ＣＯ−単位を付加する。

【００１０】関与する酵素類がプロピオン酸に関して特
異性を欠くので、対応する経路は下記の如くであると考
えられる。

【００１１】 すなわち、ＰＨＢがペンダント状メチル基を有するのと
対照的にペンダント状エチル基を有する繰返し単位が重
合体鎖中へ導入される。

【００１２】３−ヒドロキシ酪酸単位、即ち次の単位 −ＯＣＨ（ＣＨ₃ ）ＣＨ₂ ＣＯ− および他の単位をその他の単位と共に含むある種の重合
体は、既に文献に記載されている。

【００１３】エチレン性不飽和を示すといわれる赤外バ
ンドを示す重合体が、Ｄａｖｉｓにより「Ａｐｐｌｉｅ
ｄ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ」１２（１９６４）ｐ．
３０１〜３０４に発表されている。Ｄａｖｉｓによっ
て、３−ヒドロキシ酪酸単位および次の３−ヒドロキシ
−２−ブテン酸単位 −ＯＣ（ＣＨ₃ ）＝ＣＨＣＯ− を含む共重合体であるとされているこれら重合体は、Ｎ
ｏｃａｒｄｉａをｎ−ブタンで培養して産生された。

【００１４】Ｗａｌｌｅｎ外は「Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎ
ｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
６（１９７２）ｐ．１６１〜１６４および８（１９７
４）ｐ．５７６〜５７９に、活性汚泥から単離し反覆洗
浄後融点９７〜１００℃で、β−ヒドロキシ酪酸単位お
よび次の３−ヒドロキシバレリアン酸単位 −ＯＣＨ（Ｃ₂ Ｈ₅ ）ＣＨ₂ ＣＯ− を１：５の比で含む重合体を発表している。Ｍａｒｃｈ
ｅｓｓａｕｌｔ外は、「ＩＵＰＡＣ Ｍａｃｒｏ Ｆｌ
ｏｒｅｎｃｅ １９８０ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ
Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｓ
Ｐｒｅｐｒｉｎｔｓ」２（１９８０）ｐ．２７２〜２７
５に、この重合体の研究を報告し、主として３−ヒドロ
キシバレリアン酸単位を含むことを確認している。

【００１５】ＵＳＰ３２７５６１０には、ある種の微生
物、特にＮｏｃａｒｄｉａ ｓａｌｍｏｎｉｃｏｌｏｒ
を炭素原子４個を含むカルボン酸で培養することによる
ポリエステルの微生物学的産生法が示されている。その
実施例２および３では、それぞれ３−ブテノン酸および
２−ヒドロキシ酪酸を用い、重合体は示された融点の１
７８〜１８４℃のオーダーからポリ３−ヒドロキシ酪酸
エステルであると見られる。しかし、実施例１では、２
−メチルアクリル酸（すなわちメタクリル酸）を用い、
得られた重合体は同定してないが、融点２１５〜２２０
℃を有しかつメチルエチルケトンに可溶性と説明されて
いる。これと対照的に、この発明の主とし３−ヒドロキ
シ酪酸残基を含む共重合体は、融点１８０℃以下で冷メ
チルエチルケトンに不溶性である。

【００１６】ＰＨＢ蓄積性微生物を、適当な基質、即ち
エネルギーおよび炭素源で好気培養すると、微生物は増
殖のための必須要素の一つまたはそれ以上が消尽される
まで増殖する。以下においてこの微生物の増殖を、“繁
殖”と称する。繁殖必須要素の一つが消尽されたとき、
その後の繁殖は、もしあったとしても極めて限られた程
度であるが、基質が消尽されない限り、ＰＨＢは微生物
に蓄積される。

【００１７】ある種の微生物では、ＰＨＢ誘発抑制因子
（例えば１つまたはそれ以上の繁殖必須要素の制限）が
存在しなくても、微生物の繁殖中にＰＨＢは蓄積するで
あろう；しかし、本質的にＰＨＢを産生する微生物の場
合を除き、このように蓄積したＰＨＢの量は一般に少量
で、代表的には得られる細胞の約１０ｗｔ％以下であ
る。したがって、バッチ式培養で繁殖したとき、構造的
にＰＨＢを産生しない微生物は、１つまたはそれ以上の
繁殖必須要素が消尽されるまでは、殆んどまたは全くＰ
ＨＢを蓄積せず繁殖し、その後微生物はＰＨＢを合成す
る。

【００１８】従って共重合体を産生させるには、３−ヒ
ドロキシ酪酸単位以外のコポリマー単位を与える酸また
はその誘導体を、重合体蓄積期間中に存在する基質の少
なくとも一部として使用することが必要である。３−ヒ
ドロキシ酪酸単位以外のコポリマー単位を与える酸また
はその誘導体を、この明細書では「基質のコモノマー成
分」（または単に「コモノマー成分」）と称することが
ある。

【００１９】培養条件が、ポリエステル（例えばＰＨ
Ｂ）が顕著には蓄積されないような培養条件であると基
質のコモノマー成分は、しばしば微生物により別の経過
で代謝され、例えばアセチルＣｏＡまたはＴＣＡサイク
ルの一員になり、共重合体は産生されなくなる。したが
って、一例として、何らの繁殖制限なしではプロピオン
酸は微生物により代謝され、プロピオニルＣｏＡを経て
次いで炭酸ガスを取り込みメチルマロニルＣｏＡ、次い
でＴＣＡサイクルの一員であるサクシネートになる。

【００２０】そのような別の経路による「基質のコモノ
マー成分」の代謝は、ＰＨＢを本質的に産生する微生物
を用いる場合にも起こる。従って、構造的ＰＨＢ蓄積微
生物を用いる場合でさえも、繁殖のためには必須である
がＰＨＢ蓄積のためには必須ではない一またはそれ以上
の要素の量が制限された条件下で微生物を培養すること
により重合体を蓄積させるのが好ましい。繁殖のための
必須要素を制限し、かくして重合体が微生物によって蓄
積される条件下で、微生物を培養する場合でさえも、基
質のコモノマー成分の幾分かは、アセチルＣｏＡまたは
ＴＣＡサイクルのメンバーをもたらす経路により代謝さ
れることがある。このことにより、コモノマー成分が重
合体蓄積段階中の唯一の基質であるときにさえも、微生
物は、共重合体へ導入されるための３−ヒドロキシ酪酸
単位ならびにそれ以外のコポリマー単位を合成しうるの
である。またプロピオネートからの３−ヒドロキシバレ
レートの産生について上記に示唆した代謝経路によって
示されるように、一つの工程、すなわち反応（２ａ）で
は、プロピオニルＣｏＡとアセチルＣｏＡとの反応が行
われる。従って、プロピオネートが唯一の基質であると
きには、プロピオネートの幾分かは代謝されてアセチル
ＣｏＡとなり、３−ヒドロキシバレリアン酸単位が産生
されうる。

【００２１】上記に示した共重合体中に３−ヒドロキシ
バレリアン酸単位をもたらす諸代謝経路に加えて、基質
のコモノマー成分として種々の他の物質を用いることに
より他の反応が起こりうる。

【００２２】例えば、その他のヒドロキシ置換カルボン
酸は、（もし例えばアセチルＣｏＡまたはプロピオニル
ＣｏＡをもたらす他の経路によって代謝されなければ）
場合によっては、ポリメラーゼによって重合体中へ導入
することも可能であり、例えば、 ＨＯ・ＣＲ¹ Ｒ² ・（ＣＲ³ Ｒ⁴ ）ｎ・ＣＯ・ＣｏＡ → −Ｏ・ＣＲ¹ Ｒ² （ＣＲ³ Ｒ⁴ ）ｎ・ＣＯ− ＋ ＣｏＡＳＨ 〔ここにｎはゼロまたは整数であり、Ｒ¹ ，Ｒ² ，Ｒ³
およびＲ⁴ は同一かまたは相異なっていてよく、炭化水
素基（例：アルキル、アラルキル、アリールまたはアル
カリール基）；ハロ−およびヒドロキシ−置換炭化水
素；ヒドロキシ；ハロゲン原子；および水素原子；から
選択される〕。もちろん、ｎ＝１およびＲ²＝Ｒ³ ＝Ｒ⁴
＝水素である場合、もしＲ¹ がメチル基であるなら
ば、ヒドロキシカルボン酸は、代謝されて直接に３−ヒ
ドロキシ酪酸単位を与える３−ヒドロキシ酪酸である。

【００２３】好ましくは、基Ｒ¹ ，Ｒ² ，Ｒ³ およびＲ
⁴ のそれぞれは、４より少ない炭素原子を含む。一般に
Ｒ¹ ，Ｒ² ，Ｒ³ およびＲ⁴ のうちの少なくとも一つは
水素である。ｎはゼロ、１または２であるのが好まし
い。

【００２４】そのようなヒドロキシカルボン酸は、その
ままの状態で基質のコモノマー成分の一部または全部と
して添加されても、あるいはその他のコモノマー成分材
料から微生物によって合成されてもよい。

【００２５】アクリル酸、３−クロルプロピオン酸およ
び３−ヒドロキシプロピオン酸のような酸は、３−ヒド
ロキシ酪酸単位とその他の単位を含む重合体を与えうる
ことが判明した。若干の場合に、これらの他の単位のす
べては、３−ヒドロキシバレリアン酸単位であるが、別
の場合には他の単位（すなわち後記定義の単位Ａであっ
て、３−ヒドロキシバレリアン酸単位と関連して生じう
るもの）は、就中、下記（ｉ）、（ｉｉ）を示すプロト
ンおよび¹³Ｃｎｍｒスペクトルによって同定される。

【００２６】（ｉ） ４．３ｐｐｍにおけるプロトンｎ
ｍｒトリプレット。

【００２７】（ｉｉ）５９．８９および３３．８３ｐｐ
ｍにおける¹³Ｃｎｍｒのピーク（テトラメチルシラン標
準対照）。

【００２８】これらのｎｍｒデータから、これらの単位
は３−ヒドロキシプロピオン酸単位（ｎ＝１、Ｒ¹ ＝Ｒ
² ＝Ｒ³ ＝Ｒ⁴ ＝Ｈ）であると確信される。

【００２９】共重合体は４−ヒドロキシバレリアン酸単
位（ｎ＝２、Ｒ¹ ＝ＣＨ₃ 、Ｒ² ＝Ｒ³ ＝Ｒ⁴ ＝Ｈ）を
含むこともある。

【００３０】３−ヒドロキシプロピオン酸単位および／
または４−ヒドロキシバレリアン酸単位は、中間体のＣ
Ｈ₃ ・ＯＨ・ＣＨ₂ ・ＣＯ・Ｓ・ＣｏＡおよびＣＨ₃ ・
ＣＨＯＨ・ＣＨ₂ ・ＣＨ₂ ・ＣＯ・Ｓ・ＣｏＡから由来
することもありうる。前者は３−ヒドロキシプロピオネ
ートおよびＣｏＡ・ＳＨから生成されうる。それ自体で
供給される以外に、３−ヒドロキシプロピオネートはア
クリレートの水和反応 ＣＨ₂ ＝ＣＨ・ＣＯＯ^- ＋Ｈ₂ Ｏ → ＣＨＯＨ・ＣＨ₂ ・ＣＯＯ^- により、または３−クロルプロピオネートの加水分解 ＣＨ₂ Ｃｌ・ＣＨ₂ ・ＣＯＯ^- ＋ＯＨ^- →ＣＨＯＨ・ＣＨ₂ ・ＣＯＯ^- ＋Ｃｌ^- により生成されうる。４−ヒドロキシバレリルＣｏＡ
は、アセチルＣｏＡとアクリルＣｏＡの縮合、それに続
く還元、すなわち ＣＨ₃ ・ＣＯ・Ｓ・ＣｏＡ＋ＣＨ₂ ＝ＣＨ・ＣＯ・Ｓ・ＣｏＡ → ＣＨ₃ ・ＣＯ・ＣＨ＝ＣＨ・ＣＯ・Ｓ・ＣｏＡ＋ＣｏＡ・ＳＨ ＣＨ₃ ・ＣＯ・ＣＨ＝ＣＨ・ＣＯ・Ｓ・ＣｏＡ＋２ＮＡＤＰＨ₂ → ＣＨ₃ ・ＣＨＯＨ・ＣＨ₂ ＣＨ₂ ・ＣＯ・Ｓ・ＣｏＡ＋２ＮＡＤＰ によって生成されうる。

【００３１】同様に４−ヒドロキシバレリルＣｏＡは、
３−ヒドロキシ−または３−クロル−プロピオネートか
ら、アセチルＣｏＡとの縮合および脱水（３−クロルプ
ロピオネートの場合には中間の加水分解工程を行う）の
反応により生成しうる。

【００３２】従って、上記の方法により、３−ヒドロキ
シ酪酸単位 Ｉ −Ｏ・ＣＨ（ＣＨ₃ ）・ＣＨ₂ ・ＣＯ−を下記式
の単位 ＩＩ −Ｏ・ＣＲ¹ Ｒ² ・（ＣＲ³ Ｒ⁴ ）ｎ・ＣＯ−の
少なくとも１種と共に含む共重合体を得ることが可能で
ある。

【００３３】〔上記式においてｎはゼロまたは整数であ
り、Ｒ¹ ，Ｒ² ，Ｒ³ およびＲ⁴ のそれぞれは、炭化水
素基（例えばアルキル、アラルキル、アリールまたはア
ルカリール基）；ハロ（例えばクロロ）置換炭化水素
基；ヒドロキシ置換炭化水素基；ヒドロキシ基；ハロゲ
ン原子（例えば塩素原子）；および水素原子；から選択
されるが、ｎが１でありかつＲ² ，Ｒ³ およびＲ⁴ がそ
れぞれ水素原子であるならばすべての繰返し単位におけ
るＲ¹ はメチル基ではなく、またすべての繰返し単位に
おけるＲ¹ がいずれもエチルとなることはないことを条
件とする〕。好ましくは、Ｒ¹ ，Ｒ² ，Ｒ³ およびＲ⁴
のそれぞれは４個より少ない炭素原子を含む。好ましく
はｎはゼロ、１または２である。

【００３４】共重合体は単位ＩＩの２以上のタイプを含
むことがある。

【００３５】好ましくは単位ＩＩの少なくとも幾分かに
おいてｎ＝１、Ｒ² ＝Ｒ³ ＝Ｒ⁴ −ＨそしてＲ¹ ＝エチ
ルである。

【００３６】プラスチック材料として実用的であるため
には、重合体は１０，０００以上の きである。

【００３７】共重合体中の繰返し単位ＩＩの割合は、共
重合体の全繰返し単位の０．１ないし５０モル％、特に
１ないし５０モル％である。場合によっては、微生物に
より得られる重合体は、繰返し単位Ｉのホモ重合体と繰
返し単位ＩおよびＩＩを含む共重合体との混合物であ
る。この場合、重合体中の繰返し単位ＩＩの全体の割合
は、全繰返し単位の０．１ないし５０モル％である。最
も好ましくは、繰返し単位ＩＩの割合は、３ないし３０
モル％である。

【００３８】顕著な割合のコモノマー単位ＩＩを得るに
は、基質のコモノマー成分中の化学結合炭素の量は、微
生物によって重合体が蓄積されつつあるような培養条件
期間中に存在する基質中の全化学結合炭素の少なくとも
２重量％、好ましくは少なくとも１０重量％であるべき
である。

【００３９】そのような期間中は、コモノマー成分は基
質中に存在するカルボン酸（またはその誘導体）のみで
あるのが好ましいが、場合によってはアセテートが存在
することもある。

【００４０】この発明によれば、ポリエステルを蓄積で
きる微生物を、水性培地中において水溶性の資化性炭素
含有基質で培養し、その際に培養の少なくとも一部期間
はその微生物によってポリエステルが蓄積される条件下
で培養を行うことにより、熱可塑性ポリエステルを産生
させる方法において、少なくともポリエステルが蓄積す
る培養期間部分中は、該資化性炭素含有基質は、該ポリ
エステル蓄積条件下で微生物によって代謝されて、−Ｏ
・ＣＨ（ＣＨ₃ ）・ＣＨ₂ ・ＣＯ−繰返し単位からもっ
ぱら構成されるもの以外のポリエステルとなる有機酸も
しくは有機酸誘導体を含むこと、かつ該酸もしくは酸誘
導体中の化学結合炭素の量は該ポリエステル蓄積期間中
に存在する基質中の全化学結合炭素の少なくとも２重量
％をなすことを特徴とする上記熱可塑性ポリエステルの
微生物学的産生方法が提供される。

【００４１】水性培地中のコモノマー成分の濃度は０．
０５ｇ／ｌ以上であるべきであり、好ましくは０．１〜
５ｇ／ｌの濃度であろう。従って、コモノマー成分の水
溶解度は０．０５ｇ／ｌ以上であるべきで、また培養温
度において所望のコモノマー成分濃度を与えるのに充分
でなければならないことは明かであろう。

【００４２】コモノマー成分は、酸自体であっても、あ
るいは、塩、エステル（ヒドロキシ置換酸の場合、ラク
トン類を含む）、無水物、アミドまたはハライドであっ
てよい。

【００４３】前述のように、培養期間の少なくとも一部
は、微生物の増殖にとって必須であるがポリエステルの
蓄積のためには必須でない要素を制限した条件下で培養
を行うのが好ましい。最も便宜な増殖要素の制限は要素
の制限である。この理由のため、窒素制限を採用する場
合、基質は窒素を含まないことが好ましく、従ってアミ
ド類は余り好ましい基質ではない。

【００４４】共重合体を生じうる酸は、培養が重合体蓄
積段階にあるときに繰返し単位Ｉのみを与えない酸であ
るべきである。従ってこの点から望ましくない酸の例と
しては、酢酸、３−ヒドロキシ酪酸、ＴＣＡサイクルの
メンバー、ならびに培養が重合体蓄積段階にあるときに
アセチルＣｏＡおよび／またはＴＣＡサイクルのメンバ
ーのみを与える酸類がある。かくして、不適当な酸とし
ては、ホスホグリセリン酸、ピルビン酸、クエン酸、イ
ソクエン酸、α−ケトグルタル酸、サクシン酸、フマル
酸、マレイン酸、リンゴ酸、オキサル酢酸、オキサロサ
クシン酸、アコニチン酸、およびメチルマロン酸があ
る。アミノ酸も同様に不適当である。共重合体を与えな
いことが判明したその他の酸としては、ギ酸、酪酸、フ
ェニル酢酸、安息香酸、クロル酢酸、２−クロルプロピ
オン酸、３−ヒドロキシ酪酸、４−ヒドロキシ酪酸、２
−クロロ酪酸、２−メチルアクリル酸、２，３−ジメチ
ルアクリル酸、３，３−ジメチルアクリル酸、乳酸、グ
リオキシル酸およびグリコール酸がある。

【００４５】共重合体を与えることが判明した酸として
は、プロピオン酸、３−ヒドロキシプロピオン酸、３−
クロロプロピオン酸、３−エトキシプロピオン酸、２−
ヒドロキシ酪酸、イソ酪酸、およびアクリル酸がある。
使用しうるその他の酸としては、奇数の炭素原子を含む
高級飽和カルボン酸、例えばバレリル酸、ヘプタン酸、
ピバリン酸および置換プロペン酸（例：２−および３−
クロロプロペン酸）がある。

【００４６】前述の通り、場合によっては、微生物は酸
に別の作用を行うこともある。したがって、イソ酪酸は
ｎ＝１、Ｒ² ＝Ｒ³ ＝Ｒ⁴ ＝Ｈ、Ｒ＝イソプロピル基の
繰返し単位ＩＩを与える。ｎ＝１、Ｒ² ＝Ｒ³ ＝Ｒ⁴ ＝
Ｈ、Ｒ¹ ＝エチル基の繰返し単位ＩＩは、微生物が共重
合体への代謝経路中で、メチル基を水素で置換すること
を示している。

【００４７】共重合体を与えうる好ましい酸は、プロピ
オン酸、イソラク酸およびアクリル酸である。そのよう
な酸の適当な誘導体としては、アルカリ金属塩および低
級アルキルエステル（アルキル基が１〜４個の炭素原子
を含むもの）がある。特に適当なエステルとしては、プ
ロピオン酸のメチル、エチル、イソプロピル、プロピ
ル、ブチルおよびイソブチルエステル類；イソ酪酸のメ
チルおよびエチルエステル類；ならびにアクリル酸のメ
チルおよびエチルエステル類；がある。

【００４８】共重合体形成性の酸（または酸誘導体）の
混合物は、基質のコモノマー成分として使用できる。例
えばプロピオン酸とアクリル酸との混合物を用いて興味
ある結果が得られている。

【００４９】前述のように、ＰＨＢを構造的に産生する
微生物を用いる場合でさえも、ポリエステルが蓄積され
る微生物培養期間を、増殖には必須であるがポリエステ
ル蓄積には必須でない栄養素の制限の条件下に実施する
のが好ましい。

【００５０】基質および酸素（これは一般に培養槽の水
性培地に空気を注入して供給される）に加えて、各種の
栄養塩類が微生物が繁殖できるために必要である。した
がって、一般に資化できる形態の次の元素源（普通は水
溶性塩）が必要である：窒素、リン、イオウ、カリ、ナ
トリウム、マグネシウム、カルシウムおよび鉄とともに
微量元素、例えばマンガン、亜鉛および銅。酸素の醗酵
器への供給を制限してポリエステル蓄積を誘導すること
も可能であるが、１種またはそれ以上の栄養塩の量を制
限するのが好ましい。制限するのに最も実用的な元素
は、窒素、リンであり、余り好ましくないのはマグネシ
ウム、イオウまたはカリである。これらの中でも、窒素
（これはアンモニウム塩で供給するのが便利である）の
量を制限するのが最も好ましい。必要とされる資化性窒
素の量は、ポリエステル蓄積の少ない細胞の所望重量の
約８〜１５％である。

【００５１】醗酵は、水性培地１リットル当りポリエス
テル含有細胞の乾燥重量が少なくとも５ｇになるように
行うのが好ましい。したがって、もし例えばＰＨＢ含有
量４０ｗｔ％のＰＨＢ含有細胞を１０ｇ／ｌで作ろうと
すれば、細胞繁殖量制限のために培養槽に供給される必
須栄養の量は、ＰＨＢを含まない細胞６ｇ／ｌの繁殖を
支持するのに要する量である；したがって、もし窒素を
繁殖制限栄養として用いれば、ＰＨＢを含まない細胞の
窒素含有量は約８〜１５ｗｔ％であるから、必要な資化
性窒素の量は約０．５〜０．９ｇ／ｌであり、例えばア
ンモニアイオン０．６〜１．２ｇ／ｌである。

【００５２】培養は、例えばｐＨ、温度および曝気の程
度（酸素を制限栄養源としないとき）を当該微生物に対
し常用する条件下で行う。同様に、用いる栄養塩類（そ
の使用量は上記の条件を考慮して決定される繁殖制限栄
養源以外のもの）は、当該微生物の繁殖に通常用いる量
である。

【００５３】微生物は、容易に代謝できる基質、例えは
炭水化物で、重合体蓄積段階で制限すべき繁殖に必要な
栄養源の充分な量の存在下に、培養により所望の重量ま
で繁殖させ、次いで重合体蓄積を生じさせる繁殖要素制
限の条件下で培養するのが好ましい。場合により、繁殖
段階の少なくとも一部（また場合によっては全部）につ
いての基質は、重合体蓄積段階で繰返し単位ＩＩになる
酸（またはその誘導体）であってよい。

【００５４】培養は、繁殖には必要であるが重合体蓄積
には必要でない栄養源の量が不足ないし消尽したとき
に、重合体蓄積が起こるバッチ式培養で行うことができ
る。別法として、培養は、新鮮な水性培地および基質の
添加速度に対応する速度で、培養槽からバクテリア細胞
を含む水性培地を連続的または間欠的に除去する連続式
培養で行うことができる。培養槽に供給する制限栄養源
の量は、槽から除去した水性培地がこの栄養源を殆んど
含まぬような量であり、そして槽から除去した水性培地
を、次いでバッチ式または好ましくは連続式で操業する
第２培養槽に供給し、コモノマー成分を含む新鮮な基質
の添加で、通気培養を継続して重合体蓄積を起こさせる
のが好ましい。この追加の培養工程で、追加量の基質お
よび栄養塩類を添加してよいが、追加繁殖は一般に好ま
しくないので、繁殖を制限するのに用いる栄養源はさら
に加えるべきではない。

【００５５】しかし、第１培養槽から別の１個またはそ
れ以上の培養槽に供給した水性培地に、制限栄養源が若
干の残留量含まれることおよび／またはその少量を添加
することが、効果的な操業に好ましいことは了解されよ
う。

【００５６】別法として、培養は一段連続式プロセスと
して実施することもできる。栄養制限によりポリエステ
ル蓄積を達成するには、培養槽における培地の滞留時間
を、微生物が増殖して培養槽に供給された制限栄養を用
い尽し、かつ次いで微生物がポリエステルを蓄積するの
に充分であるように、長くする。

【００５７】上記のバッチ式または連続式の何れの場合
も、共重合体繰返し単位ＩＩを与えるのに用いる酸（ま
たはその誘導体）は、繁殖に必要な栄養が消耗したとき
に起きる重合体蓄積段階中の基質の一部または全部とし
て用いられる。この酸は、繰返し単位Ｉを与える基質
（例えば炭水化物）との混合物で用いるか、または唯一
の基質であることもある；後者の場合、十分なコモノマ
ー成分が、アセチルＣｏＡへの別の経路で代謝されて繰
返し単位Ｉを与え、例えばもし別の経路が反応（２ａ）
を含めば、繰返し単位ＩＩを得るのに必要な任意のアセ
チルＣｏＡが用いられる。しかし、コモノマー成分が唯
一の基質であれば、重合体収量は往々にして低下する。

【００５８】コモノマー成分は、重合体蓄積段階の一部
のみに存在させることもできる；コモノマー成分が存在
する重合体蓄積段階の部分の前および／または後に起き
る、重合体蓄積段階の残部では、繰返し単位Ｉのみを与
える基質が、唯一の基質であることがある。

【００５９】場合によっては、通常の経路に必要な酵素
をブロックすることおよび／または必要な酵素合成の能
力のない微生物を用いることにより、酸のアセチルＣｏ
Ａへの通常の代謝を阻止することも可能である。しか
し、実質的収量の重合体を得るために、繁殖に要する栄
養を制限し、好ましくは消耗した条件下での一定期間の
培養が、一般に好ましい。

【００６０】培養は、蓄積ポリエステルの量が、バクテ
リア細胞の約５０〜８０ｗｔ％になるよう行うのが好ま
しい。

【００６１】使用できる微生物は、共重合体を製造しよ
うとする酸またはその塩を同化できる任意のポリ（３−
ヒドロキシ酪酸エステル蓄積性微生物である。バクテリ
アＡｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ ｅｕｔｒｏｐｈｕｓ（従来
はＨｙｄｒｏｇｅｎｏｍｏｎａｓ ｅｕｔｒｏｐｈａと
して知られていた）種、例えばこの種の学術的研究に広
く用いられたＨ１６株、〔ＡＴＣＣ Ｎｏ．１７６９
９、Ｊ ＧｅｎｅｒａｌＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ（１
９７９）１１５、ｐ．１８５〜１９２参照〕およびＨ１
６株の変異株、例えば１１／７Ｂ、Ｓ３０１／Ｃ５、Ｓ
５０１／Ｃ２９およびＳ５０１／Ｃ４１（それぞれｔｈ
ｅ Ｎａｔｉｎａｌ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｉ
ｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｂａｃｔｅｒｉａ、Ｔｏｒｒｙ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｔａｔｉｏｎ、Ａｂｅｒｄｅｅ
ｎ、Ｓｃｏｔｌａｎｄに、１９８０年８月１８日に寄託
した、ＮＣＩＢ Ｎｏ．１１６００、１１５９９、１１
５９７および１１５９８）が特に適している。ＡＴＣＣ
番号は、ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｔｙｐｅ Ｃｕｌ
ｔｕｒｅ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ，１２３０１ Ｐａｒ
ｋ Ｌａｗｎ Ｄｒｉｖｅ， Ｒｏｃｋｖｉｌｌｅ，Ｍ
ａｒｙｌａｎｄ ２０８５２Ｕ．Ｓ．Ａ．で与えられた
番号である。上記の通り、繁殖段階中、炭水化物を基質
として用いるのが好ましい。Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ
ｅｕｔｒｏｐｈｕｓ Ｈ１６株（ＡＴＣＣ Ｎｏ．１７
６９９）は、グルコースを資化しないが、その変異株例
えば上記の１１／７Ｂ、Ｓ３０１／Ｃ５、Ｓ５０１／Ｃ
２９およびＳ５０１／Ｃ４１は、グルコースを資化でき
る。炭水化物、特にグルコースは、コストの面および微
生物が効果的に繁殖できるので、繁殖段階での好ましい
基質である。

【００６２】ポリエステルは、微生物細胞内部の顆粒と
して産生される。ポリエステルを含有する細胞は、例え
ばＵＳＰ３１０７１７２に示すように、そのままで成形
材料として用いられるが、一般にポリエステルを、バク
テリア細胞から分離するのが好ましい。これは、細胞を
細胞破壊、次いで適当な溶剤でポリエステルを抽出する
ことで達成される。適当な抽出処理の例は、ヨーロッパ
特許出願第１５１２３号に記載されている。

【００６３】上記の通り、共重合体が実用できるために
は、共重合体はゲル滲透クロマトグ 上、特に２００，０００以上である。

【００６４】共重合体は、常にＤ−立体配置を有し、３
−ヒドロキシ酪酸ホモ重合体よりも低い融点を示す。

【００６５】共重合体は、溶融成形品の製造に特に有用
であり、この場合３−ヒドロキシ酪酸ホモ重合体に匹敵
する還元結晶化度が好ましい。

【００６６】特に興味深いのは、少量の共重合体の塩化
ビニル系重合体の高分子量加工助剤としての用途であ
る。この応用では、共重合体の量は、塩化ビニル重合体
に対し０．５〜１０ｗｔ％である。この応用で最良の結
果を得るには、共重合体はランダムでなければならな
い。ランダム共重合体を得るには、コモノマー単位ＩＩ
を得るのに用いる酸は、少なくとも繁殖要素制限条件下
での微生物の培養期間を通じて唯一の基質として存在す
るのが好ましい。

【００６７】共重合体は、溶融押出し後、好ましくは重
合体のガラス転移点（Ｔｇ）と融点との間の温度で、一
対またはそれ以上のロールを通過させて、フィルムの厚
さを減少しかつ若干の分子配向を導入するフィルムの製
造にも用いられる。

【００６８】この発明を、以下の実施例で説明する。

【００６９】

【実施例１】プロピオネートの通常の代謝では、プロピ
オネートはサクシネートに変換し、これはＴＣＡサイク
ルのオキサロ酢酸への酸化、次いで脱カルボキシル化に
よりアセチルＣｏＡになる。オキサロ酢酸の脱カルボキ
シル化では、両方の末端酸基は炭酸ガスとして除去され
る。したがって、もしカルボキシ基に放射性ラベルした
炭素原子を有するプロピオネート、即ち１−¹⁴Ｃ−プロ
ピオネートを、アセチルＣｏＡへの細胞変換に供給すれ
ば、¹⁴ＣＯ₂ として放射能は失われる。重合体への何ら
かの¹⁴Ｃの組込みは、プロピオニルＣｏＡの３−ヒドロ
キシバレリルＣｏＡへの変換、引き続く重合からもたら
せる。

【００７０】Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ ｅｕｔｒｏｐｈ
ｕｓ変異株ＮＣＩＢ１１５９９を、３．５ｇ／ｌの蓄積
ポリエステルを支持するに充分な資化性窒素および基質
としてのグルコースを含む水性培地Ａを用いるバッチ式
醗酵器で、好気培養により繁殖させた。水性培地Ａは、
脱イオン水１リットル当り次の組成を有していた。

【００７１】 （ＮＨ₄ ）₂ ＳＯ₄ ２ ｇ ＭｇＳＯ₄ ・７Ｈ₂ Ｏ ０．８ ｇ Ｋ₂ ＳＯ₄ ０．４５ｇ Ｈ₃ ＰＯ₄ （１．１Ｍ） １２ ｍｌ ＦｅＳＯ₄ ・７Ｈ₂ Ｏ １５ ｍｇ 微量元素溶液 ２４ ｍｌ 微量元素溶液は、脱イオン水１リットル当り次の組成を
有していた。

【００７２】 ＣｕＳＯ₄ ・５Ｈ₂ Ｏ ０．０２ｇ ＺｎＳＯ₄ ・６Ｈ₂ Ｏ ０．１ ｇ ＭｎＳＯ₄ ・４Ｈ₂ Ｏ ０．１ ｇ ＣａＣｌ₂ ・２Ｈ₂ Ｏ ２．６ ｇ バイオマス濃度が４．５ｇ／ｌに達したとき、即ち系の
資化性窒素が枯渇した後、１−¹⁴Ｃ−プロピオネートを
含むプロピオン酸ソーダ１ｇ／ｌをグルコースとともに
醗酵器に加え、醗酵を５分間継続した。次いで、細胞を
濾過により回収し、重合体をクロロホルムで抽出した。
ラベルした炭素は、殆んど完全にクロロホルム溶液にあ
り、ラベルした末端炭素原子が炭酸ガスとして損失しな
かったことを示した。したがって、少なくとも幾らかの
プロピオネートは、アセチルＣｏＡとして以外に重合体
に組み込まれた。

【００７３】

【実施例２（比較例）】Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ ｅｕ
ｔｒｏｐｈｕｓ変異株ＮＣＩＢ１１５９９を、脱イオン
水１リットル当り次の組成を有する水性培地Ｂ４０００
ｍｌを含む５リットルバッチ式醗酵器で、ｐＨ６．８、
３４℃で好気培養により繁殖させた。

【００７４】 （ＮＨ₄ ）₂ ＳＯ₄ ４ ｇ ＭｇＳＯ₄ ・７Ｈ₂ Ｏ ０．８ ｇ Ｋ₂ ＳＯ₄ ０．４５ｇ Ｈ₃ ＰＯ₄ （１．１Ｍ） １２ ｍｌ ＦｅＳＯ₄ ・７Ｈ₂ Ｏ １５ ｍｇ 実施例１で用いた微量元素溶液 ２４ ｍｌ グルコースを、８ｇ／ｈｒの割合で醗酵器に供給した。
培地Ｂの資化性窒素の量は、２６ｇのＰＨＢを含まぬ細
胞を支持するに充分であった。

【００７５】４０時間後、細胞を遠心分離で回収した。
細胞を凍結乾燥し、重合体をクロロホルムで抽出した。

【００７６】

【実施例３】実施例２を繰返したが、細胞重量３４ｇに
達したとき、グルコースの代りにプロピオン酸を２．８
ｇ／ｈｒの割合で醗酵器に供給した。

【００７７】

【実施例４】実施例３を繰返したが、プロピオン酸の供
給は細胞重量３６ｇに達したときに開始した。

【００７８】

【実施例５】実施例３を繰返したが、プロピオン酸の供
給は、細胞重量５６ｇに達したときに始めた。

【００７９】

【実施例６】実施例３を繰返したが、細胞重量４８ｇに
達したとき、プロピオン酸１２ｇを一度に添加した。

【００８０】

【実施例７】実施例２を繰返したが、培地Ａを用い、グ
ルコースの代りにプロピオン酸を４ｇ／ｈｒの割合で、
醗酵中の全体を通じて供給した。

【００８１】

【実施例８】実施例２を繰返したが、細胞重量が３８ｇ
になったとき、グルコースの代りに、グルコース５．２
ｇ／ｈｒ、プロピオン酸２．８ｇ／ｈｒの割合で、グル
コースおよびプロピオン酸の混合物を醗酵器に供給し
た。

【００８２】

【実施例９】実施例８を繰返したが、細胞重量２８ｇに
達したとき、グルコース６．８ｇ／ｈｒおよびプロピオ
ン酸１．２ｇ／ｈｒの割合で、混合物の供給を開始し
た。

【００８３】実施例２〜９では、プロピオン酸は４００
ｇ／ｌを含む溶液として添加した。

【００８４】

【実施例１０】実施例２を繰返したが、細胞重量が２８
ｇに達したとき、グルコースの代りにイソ酪酸を醗酵器
に２ｇ／ｈｒの割合で供給した。イソ酪酸は、１５０ｇ
／ｌを含む溶液で添加した。

【００８５】実施例３〜６および８〜１０では、「醗酵
器に供給した酸の重量」対「細胞重量が２６ｇに達した
後（即ち系の窒素が枯渇したとき）に醗酵器に供給した
グルコースの重量および醗酵器に供給した酸の重量の合
計」の比が、表１に示す値に達するまで、醗酵を継続し
た。

【００８６】

【実施例１１】実施例２を繰返したが、細胞重量が２
６．４ｇに達したとき、グルコースの代りに３−クロロ
プロピオン酸を４ｇ／ｈｒの割合で５時間醗酵器に供給
した。

【００８７】

【実施例１２】実施例１１を繰返したが、３−クロロプ
ロピオン酸の供給は、細胞重量３４．４ｇに達したとき
に開始した。

【００８８】

【実施例１３】実施例１２を繰返したが、細胞重量３０
ｇに達したとき、３−クロロプロピオン酸４ｇを一度に
添加し、次いでグルコースを６．８ｇ／ｈｒの割合で７
時間供給した。

【００８９】実施例１１〜１３では、３−クロロプロピ
オン酸は、５０ｇ／ｌを含む溶液で添加した。

【００９０】

【実施例１４】実施例２を繰返したが、細胞重量３１ｇ
になったとき、グルコースの代りにアクリル酸を４ｇ／
ｈｒの割合で５時間醗酵器に供給した。アクリル酸は、
１００ｇ／ｌを含む溶液の形で添加した。

【００９１】

【表１】 実施例２〜１４の重合体中の各コモノマー単位の量は、
（ａ）メタノリシスおよびガスクロマトグラフ法および
（ｂ）¹³Ｃ核磁気共鳴スペクトル法により決定した。

【００９２】重合体の分子量は、ゲル滲透過クロマトグ
ラフ法で決定した。

【００９３】塩素分析も、実施例２，１１，１２および
１３の重合体について行った。

【００９４】結果を表２に示した。

【００９５】表２において、３−ＨＶは３−ヒドロキシ
バレリアン酸単位を示し、ま現単位Ａは前述の単位で、
３−ヒドロキシプロピオン酸単位と考えられるものであ
る。

【００９６】３−クロロプロピオン酸からの塩素は、殆
んど重合体に見出されなかった。したがって、３−クロ
ロプロピオン酸の代謝中に塩素が失なわれて、その結果
の生成物が代謝されて単位Ａおよび３−ヒドロキシバレ
リアン酸単位を与えるようである。実施例１１〜１３の
重合体の塩素含量は、若干の塩素が単位ＩＩ中に塩素含
有基Ｒとして存在していることを示し、おそらく、Ｒ¹
＝クロロエチル、Ｒ²＝Ｒ³ ＝Ｒ⁴ ＝Ｈ、ｎ＝１となっ
ているのであろう。

【００９７】

【表２】 高分解能¹³Ｃ ＮＭＲを用いて、実施例３〜１０の共重
合体の単量体配列を調べた。カルボニル基の炭素原子か
ら得られるシグナルは、その環境に応じて、異なる化学
シフトで起きることが判明した。したがって、単位Ｉお
よびＩＩ（ｎ＝１、Ｒ¹ ＝Ｃ₂ Ｈ₅ 、Ｒ² ＝Ｒ³ ＝Ｈ）
を含む重合体では、可能な配列は次の通りである。

【００９８】Ａ．ブチレート−ブチレート

【化１】 Ｂ．バレレート−バレレート

【化２】 Ｃ．ブチレート−バレレート

【化３】 実施例２〜１０の重合体のＮＭＲ試験は、それぞれ１６
９．０７、１６９．２５および１６９．４４ｐｐｍで起
きる３つの共鳴を示した。Ｍ．Ｉｉｄａ外〔Ｍａｃｒｏ
ｍｏｌｅｓ １１（１９７８）ｐ４９０〕によれば、１
６９．０７ｐｐｍでの共鳴は、ブチレート−ブチレート
の配列Ａであり、１６９．４４ｐｐｍはバレレート−バ
レレートの配列Ｂである。推論によれば、１６９．２５
ｐｐｍでのシグナルは、ブチレート−バレレートの配列
Ｃから生じる。

【００９９】実施例１０の重合体のＮＭＲの結果の定量
的分析は、次の結果を与えた。

【０１００】 配列Ａ（ブチレート−ブチレート） ５５％ 配列Ｂ（バレレート−バレレート） １４％ 配列Ｃ（ブチレート−バレレート） ３１％ これらの結果は、実施例１０の重合体が単位ＩおよびＩ
Ｉ（ｎ＝１、Ｒ¹ ＝Ｃ₂ Ｈ₅ 、Ｒ² ＝Ｒ³ ＝Ｒ⁴ ＝Ｈ）
の共重合体を実質的量で含むことを、明らかに示してい
る。しかし、繰返し単位Ｉのホモ重合体の若干も存在す
る可能性がある。

【０１０１】実施例２〜１４の重合体は、全部Ｄ（−）
立体配置を有していた。

【０１０２】抽出したままの共重合体の溶融挙動は、コ
ンピュータ−データー分析付のジュポン１０９０システ
ムを用いて、先ず差動走査熱計量法（ＤＳＣ）で決定し
た。ＤＳＣ法を、１９０℃で圧縮成形し、完全に結晶化
した製品を得るために、プレス中に冷却した後の試料で
も実施した。それぞれの場合、見本は空気中で２０℃／
分で加熱し、吸熱溶融のスタート（Ｔｓ）およびピーク
（Ｔｐ）の温度をその面積とともに記録した。アニーリ
ングした試料の加熱を２００℃まで継続し、完全に溶融
させるため１分間等温にした後、試料を液体窒素中で急
冷した。非晶領域のガラス転移温度（Ｔｇ）を決定する
ために、ＤＳＣ試験に再び行った。最後に、密度勾配浮
遊法により、アニーリングした共重合体の密度を測定し
た。

【０１０３】結果を、表３に示す。

【０１０４】

【表３】 各共重合体の広い融点範囲は、共重合体がむしろ不均質
組成物であることを示している。しかし、溶融吸熱がよ
りシャープになりかつ面積が僅かに減少しているので、
アニーリングしたとき、エステル交換による顕著なラン
ダム化が起きている。このことは、重合体はホモ重合体
の物理的混合物でなく、真正共重合体であることの指標
である。

【０１０５】多重ＤＳＣピークが、実施例３，５，８お
よび１０の抽出したままの重合体で観察された。

【０１０６】溶融吸熱面積は、結晶化度の指標である。
アニーリング後の実施例３〜１４の重合体は、全部実施
例２の対照ホモ重合体よりも、著るしく結晶化度は低か
った。

【０１０７】

【実施例１５】Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ ｅｕｔｒｏｐ
ｈｕｓ変異株ＮＣＩＢ１１５９９を、水性培地Ｃ（これ
は培地Ｂと同じであるが、ＰＨＢを含まぬ細胞８．５ｇ
／ｌを支持するのに充分な硫酸アンモニア５．２ｇ／ｌ
であった）４０００ｍｌを含む５リットルバッチ式醗酵
器で、ｐＨ６．８、３４℃で好気培養により繁殖させ
た。

【０１０８】基質は、５．５ｇ／ｌ／ｈｒの割合で供給
するグルコースであった。細胞濃度が７ｇ／ｌに達した
とき、グルコースに加えてプロピオン酸を１．５８ｇ／
ｌ／ｈｒの割合で供給した。細胞乾燥重量が１５ｇ／ｌ
に達したとき、細胞を回収した。細胞懸濁液を噴霧乾燥
し、脂質を乾燥細胞のメタノール還流で抽出し、重合体
をクロロホルム還流で抽出した。クロロホルム溶液をメ
タノール／水混合物に添加する沈殿法により、重合体を
回収した。

【０１０９】共重合体は、反覆単位ＩＩ（Ｒ＝Ｃ₂ Ｈ
₅ 、Ｒ² ＝Ｒ³ ＝Ｒ⁴ ＝Ｈ、ｎ＝１）２０モル％を含ん
でいた。共重合体は、分子量３５０，０００を有し、冷
メチルエチルケトンに不溶性であった。共重合体２ｇ
を、メチルエチルケトン１００ｍｌで１時間還流する
と、全量溶解した。溶液を冷却すると、ゼラチン状マス
を生じた。これに対し、３−ヒドロキシ酪酸エステルホ
モ重合体２ｇをメチルエチルケトン１００ｍｌと還流し
たとき、溶解したホモ重合体は０．１ｇ以下であった。
メチルエチルケトンの代りにエタノールで、溶解度テス
トを反覆すると、１時間還流後、共重合体は約０．７ｇ
が、ホモ重合体は０．０４ｇ以下が溶解した。

【０１１０】これに対し、Ｗａｌｌｅｎ外によりＥｎｖ
ｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅ
ｃｈｎｏｌｏｇｙ ８（１９７４）ｐ．５７６〜５７９
に記載の重合体は、熱エタノールに可溶性とされてい
る。

【０１１１】

【実施例１６】水性培地Ｄ，ＥおよびＦを、脱イオン水
１リットル当り次の組成で作った。

【０１１２】培地Ｄ （ＮＨ₄ ）₂ ＳＯ₄ １２ ｇ ＭｇＳＯ₄ ・７Ｈ₂ Ｏ １．２ ｇ Ｋ₂ ＳＯ₄ １．５ ｇ ＣａＣｌ₂ ０．１２ ｇ ＦｅＳＯ₄ ・７Ｈ₂ Ｏ ０．１ ｇ ＺｎＳＯ₄ ・７Ｈ₂ Ｏ ０．００６ｇ ＭｎＳＯ₄ ・４Ｈ₂ Ｏ ０．００６ｇ ＣｕＳＯ₄ ・５Ｈ₂ Ｏ ０．００１５ｇ Ｈ₂ ＳＯ₄ （濃厚） １ ｍｌ培地Ｅ Ｈ₃ ＰＯ₄ （１．１Ｍ） ２．４ ｍｌ グルコース ４０ ｇ培地Ｆ Ｈ₃ ＰＯ₄ （１．１Ｍ） ２．４ ｍｌ プロピオン酸 ４０ ｇ 殺菌した公称容量２５０リットルバッチ式醗酵器に、培
地ＤおよびＥのほぼ等容量混合物を、１３０リットルの
マークまで満たした。醗酵器中の培地の少量の試料で、
窒素含有量を分析した。次いで、培養器にＡｌｃａｌｉ
ｇｅｎｅｓ ｅｕｔｒｏｐｈｕｓ変異株ＮＣＩＢ１１５
９９を接種し、醗酵を３４℃で、苛性ソーダ溶液の添加
でｐＨを６．８に自動的にコントロールして好気的に行
った。

【０１１３】醗酵器に存在した資化性窒素の量は、ＰＨ
Ｂを含まぬ細胞約１．２Ｋｇのみまでの微生物繁殖を行
うのに充分であった。細胞重量が約１．０５Ｋｇに達し
たとき、培地Ｅの供給を、６．５リットル／ｈｒの割合
で開始した。

【０１１４】細胞重量が約１７００ｇに達したとき、培
地Ｅの供給を停止し、培地Ｆの供給を６．５リットル／
ｈｒの割合で開始し、細胞約２．６Ｋｇが産生されるま
で醗酵を継続した。

【０１１５】次いで、細胞懸濁液を、遠心分離により濃
度約６０ｇ／ｌまで濃縮し、懸濁液１容量を１，２−ジ
クロロエタン（ＤＣＥ）２容量とシルバーソンミキサー
で２０℃で１５分間接触させて重合体を抽出した。ＤＣ
Ｅ相を、細胞の残骸を含む水性相から分離し、濾過し
た。濾過したＤＣＥ相１容量を、メタノール／水（４／
１、容量）混合物４容量に加えて、重合体を沈殿させ
た。沈殿重合体を濾別し、メタノールで洗浄してから、
オーブンで１００℃で４時間乾燥した。

【０１１６】重合体は、ＤＳＣ法で決定して１６８℃で
溶融吸熱のピークを有し約１００〜１８０℃の溶融範囲
を有していた。

【０１１７】

【実施例１７】実施例１６の醗酵処理を反覆したが、培
地Ｅの供給から培地Ｆの供給への切換えは、細胞重量が
約３．５Ｋｇに達したときに行った。培地Ｆは、１１．
４リットル／ｈｒの割合で４時間供給してから、３．２
リットル／ｈｒに低下させ、このレベルをさらに９時間
維持し、この段階で細胞重量は約３．９Ｋｇであった。

【０１１８】この実施例では、醗酵器に存在した資化性
窒素の量は、重合体を含まぬ細胞わずか約１．５Ｋｇに
微生物を繁殖させるに充分であった。

【０１１９】細胞懸濁物を遠心分離で濃縮し、次いで実
施例１５の方法で、重合体を濃縮細胞懸濁液から抽出し
た。

【０１２０】

【実施例１８】実施例１６のようにして、２５０リット
ル醗酵器に装入、接種を行った。資化性窒素の量は、重
合体を含まぬ細胞わずか約１．９Ｋｇに、微生物を繁殖
させるに充分であった。実施例１６のようにして、醗酵
を３４℃、ｐＨ６．８で好気的に行った。

【０１２１】細胞重量が約１．０Ｋｇに達したとき、培
地Ｅおよび培地Ｇをそれぞれ８．７リットル／ｈｒおよ
び４．６リットル／ｈｒの割合で供給を開始し、細胞重
量が３．９Ｋｇになるまで継続した。

【０１２２】培地Ｇは、脱イオン水１リットル当り次の
組成を有していた： Ｈ₃ ＰＯ₄ （１．１Ｍ） １．２ｍｌ プロピオン酸 ２０ ｇ 細胞懸濁液を遠心分離で濃縮し、実施例１５の方法で、
重合体を濃縮細胞懸濁液から抽出した。

【０１２３】

【実施例１９】実施例１７の処理を大規模で反覆し、公
称容積１０００リットルの醗酵器を用い、ほぼ等容量の
培地ＤおよびＥで５００リットルマークまで満たした。
この実施例では、培地Ｅの供給は細胞重量約４Ｋｇにな
ったときに２５リットル／ｈｒの割合で開始し、培地Ｆ
の供給は細胞重量約８Ｋｇになったとき３７．５リット
ル／ｈｒの割合で開始した。培地ＥおよびＦの供給は、
細胞重量が約１０Ｋｇに達するまで継続した。存在する
資化性窒素の量は、重合体を含まぬ細胞約４．１Ｋｇま
で微生物を繁殖させるに充分であった。

【０１２４】

【実施例２０】実施例１９を反覆したが、培地Ｆの供給
割合は２５リットル／ｈｒで、醗酵は細胞重量約１１Ｋ
ｇになるまで継続した。この場合、資化性窒素の量は、
重合体を含まぬ細胞約４Ｋｇまで微生物が繁殖するに充
分であった。

【０１２５】実施例１６〜２０の重合体は、それぞれ３
−ヒドロキシ酪酸（ＨＢ）単位およびβ−ヒドロキシバ
レリアン酸（ＨＶ）単位を含む共重合体であり、重量平
均分子量は３００，０００以上であった。共重合体は、
それぞれＤ（−）立体配置を有していた。

【０１２６】実施例１６〜２０の各共重合体および３−
ヒドロキシ酪酸ホモ重合体１００重量部を、クロロホル
ム約１０重量部およびタルク１重量部でスラリー化し、
家庭用肉ひき機で室温で粒状化した。次いで、組成物を
乾燥してクロロホルムを除去し、１９０℃で抽出してか
ら、再び粒状化した。得られる粒状物を、１８５℃で試
験用バーに射出成形し、型温度６５℃および冷却時間２
０秒を用いた。引張特性を、ＡＳＴＭ Ｄ−６３８−７
７ａにより５０ｍｍ／分の速度で測定し、衝撃強度をＡ
ＳＴＭ Ｄ２５６−７８によりアイゾット衝撃試験で評
価した。

【０１２７】結果を、表４に示した。

【０１２８】

【表４】

【０１２９】

【実施例２１】下記成分を室温で乾式混合し、ＰＶＣ配
合物を作った： 重量部 （ｉ） 塩化ビニルホモ重合体（Ｋ６２） １００ （ｉｉ） ジ−Ｎ−ジチオグリコール酸エステルベースの チオオクチルスズ錯体の安定化剤 １．５ （ｉｉｉ）メチルメタクリレート／ブタジエン／スチレン ＰＶＣ衝撃改善剤 ８ （ｉｖ） ワックス（外部油滑剤） ０．８ （ｖ） グリセリルモノエステル（内部油滑剤） １ （ｖｉ） ＨＢ重合体（加工助剤） ２ ＨＢ重合体加工助剤は、次のものであった： （ａ） 実施例２で得た３−ヒドロキシ酪酸エステルホ
モ重合体 （ｂ） 実施例７の共重合体（共重合体Ａ） （ｃ） 実施例１６の共重合体（共重合体Ｂ） 加工助剤は、約１０ｗｔ％のクロロホルムでスラリー化
し、家庭用肉ひき機で室温で粒状化し、乾燥し、１９０
℃で溶融押出し、再度粒状化し、ＰＶＣ乾燥混合物に配
合する前に、粒子寸法１５０μｍ以下に粉砕した。

【０１３０】乾燥混合物を、次のようにして試験した： １．混合物５０ｇを、５Ｋｇの重錘で負荷した圧力ラム
の下で１８ｒｐｍで回転し、１８０℃に維持したＢｒａ
ｂｅｎｄｅｒ Ｐｌａｓｔｏｇｒａｐｈの混合ヘッドに
投入した。ゲル化が起きるに要した時間を、記録した。

【０１３１】２．混合物を冷圧縮してキャンドルにし、
これを１７０℃に維持し、直径１ｍｍおよびランド長２
０ｍｍの円形オリフィスを有するダイを取付けた押出し
レオメーターに装入した。装入物が１７０℃に加熱され
た後、速度を増加させながら押出した。押出し物の外観
を記録し、押出し物をダイから引張って溶融伸長性を評
価した。結果を、表５に示す。

【０１３２】

【表５】 この実施例は、塩化ビニル重合体加工助剤として、共重
合体は、３−ヒドロキシ酪酸ホモ重合体より優れている
ことを示している。よりランダム共重合体Ａは、明らか
に共重合体Ｂより秀れている。

【０１３３】

【実施例２２】 培地Ｈを、次の組成で作った： （ＮＨ₄ ）₂ ＳＯ₄ １ ｇ ＫＨ₂ ＰＯ₄ ２ ｇ （Ｎａ）₂ ＨＰＯ₄ ３ ｇ ＭｇＳＯ₄ ・７Ｈ₂ Ｏ ０．２ ｇ ＣａＣｌ₂ ０．０１ ｇ ＦｅＳＯ₄ ・７Ｈ₂ Ｏ ０．００５ｇ ＭｎＳＯ₄ ・４Ｈ₂ Ｏ ０．００２ｇ Ｎａ₂ ＣＯ₃ ・１０Ｈ₂ Ｏ ０．１ ｇ （ＮＨ₂ ）₂ ＣＯ １．５ ｇ 脱イオン水 全体で１リットルにする 培地のｐＨは、７であった。

【０１３４】予じめメタクリル酸０．５ｇを溶解した培
地Ｈ５００ｍｌをそれぞれ含む８個の１リットル振とう
フラスコに、Ｎｏｃａｒｄｉａ ｓａｌｍｏｎｉｃｏｌ
ｏｒ株ＡＴＣＣ１９１４９の種培養物５ｍｌを接種し、
旋回振とう機で３２℃で培養した。

【０１３５】接種後２４時間、４８時間および７２時間
の間隔で、各フラスコにメタクリル酸０．５ｇづつを添
加し、メタクリル酸０．２５ｇの最終添加を９６時間後
に行った。接種後１０８時間で、各フラスコを検査し
た。どのフラスコでも、微生物の繁殖は殆んどなかっ
た。フラスコ内容物を一緒にし、遠心分離して細胞のペ
レットにして、オーブンで乾燥してから計量した。ペレ
ット重量は、２．８１ｇであった。接種物の細胞含有量
も決定し、６９．７５ｇ／ｌであった。したがって、接
種物としてフラスコに添加した細胞の全重量は、２．７
９ｇであった。

【０１３６】用いたメタクリル酸濃度では、この菌株
は、メタクリル酸を資化しなかった。

【０１３７】

【実施例２３−４５】これらの実施では、ある範囲の酸
および酸誘導体を、共重合体を与えうるか否かについて
スクリーニング試験した。

【０１３８】使用した方法は下記の通りであった。

【０１３９】Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ ｅｕｔｒｏｐｈ
ｕｓ変異株ＮＣＩＢ１１５９９を、脱イオン水１リット
ル当り下記の組成の水性培地３５００〜４０００ｍｌを
入れた５リットルのバッチ式醗酵器中でｐＨ６．８およ
び３４℃において好気培養した。

【０１４０】 グルコース １７ ｇ （ＮＨ₄ ）₂ ＳＯ₄ ４ ｇ ＭｇＳＯ₄ ・７Ｈ₂ Ｏ ０．８ｇ Ｈ₃ ＰＯ₄ （１．１Ｍ） １２ ｍｌ ＦｅＳＯ₄ ・７Ｈ₂ Ｏ １５ ｍｇ 微量元素溶液（実施例１のもの） ３６ ｍｌ ｐＨは４Ｍ水酸化カリウム溶液および４Ｍ水酸化ナトリ
ウムの９：１（容／容）混合物の自動添加により６．８
に制御した。このようなｐＨ制御のためのＫＯＨ／Ｎａ
ＯＨ混合物の添加は、培地にカリウムおよびナトリウム
を供給する機能も果した。

【０１４１】資化性窒素（上記４ｇ／ｌの硫酸アンモニ
ウムによって与えられる）の量は、わずかに約６．５ｇ
／ｌのＨＢ重合体不含有細胞を支持するに足る量であっ
た。約１６ｇ／ｌのグルコースが６．５ｇ／ｌのＨＢ重
合体不含有細胞を生じさせるのに必要とされるから、存
在したグルコースの量は、少しの炭素過剰を与えるのに
足るものであった。残留グルコース濃度を監視し、また
溶存酸素張力を追跡することにより、系が資化性窒素に
欠乏した時点の明らかな指示が得られた。この段階でコ
モノマー成分（すなわち試験用の酸または酸誘導体）の
供給を開始し、合計で約０．１〜５ｇ／ｌのコモノマー
成分が添加されるまでその供給を続けた。

【０１４２】コモノマー成分の添加終了後、細胞を遠心
分離で回収した。遠心分離した細胞の試料を凍結乾燥
し、その重合体をクロロホルムで抽出した。重合体をガ
スクロマトグラフ／質量スペクトル（ＧＣＭＳ）法（こ
れには予備的なエステル交換工程が含まれる）またはｎ
ｍｒスペクトル法（ＮＭＲ）によって分析した。

【０１４３】結果を表６に示す。この表において、ＮＭ
Ｒの結果は、ＮＭＲ法がエステル交換工程を含まず一層
明確であると考えられるので、可能な場合に表示してあ
る。

【０１４４】

【表６】 同様な結果は、実施例２３−４４において窒素が用い尽
された後にグルコースおよびコモノマー成分の混合物を
連続的に添加するように改変した培養を繰返して実施し
たときにも得られた。

【０１４５】

【実施例４６−５１】０．０８５／ｈｒの稀釈率（滞留
時間の逆数）で約４リットルの有効培地液容積を用い
て、５リットルの醗酵器中でｐＨ６．８および３４℃に
おいてＡｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ ｅｕｔｒｏｐｈｕｓ変
異株ＮＣＩＢ１１５９９を連続好気培養した。使用水性
培地は、脱イオン水１リットル当り下記の組成であっ
た。

【０１４６】 ＭｇＳＯ₄ ・７Ｈ₂ Ｏ ０．８ ｇ Ｋ₂ ＳＯ₄ ０．４５ｇ Ｎａ₂ ＳＯ₄ ０．０５ｇ Ｈ₃ ＰＯ₄ （１．１Ｍ）溶液 １２ ｍｌ 微量元素溶液（実施例１のもの） ３６ ｍｌ また表７に示した各成分も醗酵器に連続的に供給した。

【０１４７】

【表７】 窒素の量は、わずかに６．５ｇ／ｌのＨＢ重合体不含有
細胞を支持するに足る量であった。

【０１４８】ｐＨは、４Ｍ水酸化カリウム溶液および４
Ｍ水酸化ナトリウム溶液の９：１（容／容）混合物の自
動添加によって６．８に制御した。

【０１４９】醗酵は唯一の基質としてプロピオン酸を用
いて開始した。定常状態に達してから３日後に、水性細
胞懸濁生成物のサンプルを採取し、次いでアクリル酸
を、次第に増加する量で補助基質として添加した。少な
くとも３日間定常状態下での醗酵を各アクリル酸濃度に
おいて実施し、その後にそれぞれサンプルを採取した。
水性細胞懸濁生成物の各サンプルを遠心分離して細胞を
回収し、次いで凍結乾燥した。重合体を、クロロホルム
で細胞から回収し、次いでＮＭＲ法で分析した。結果を
表８に示す。

【０１５０】

【表８】

【０１５１】

【実施例５２】この実施例では、窒素ではなく燐の制限
下にＡｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ ｅｕｔｒｏｐｈｕｓ変異
株ＮＣＩＢ１１５９９を３４℃で好気培養した。５リッ
トルの醗酵器に、脱イオン水１リットル当り下記の組成
の水性培地を仕込んだ。

【０１５２】 （ＮＨ₄ ）₂ ＳＯ₄ ６．２ｇ Ｈ₃ ＰＯ₄ （１．１Ｍ） １．５ｇ ＭｇＳＯ₄ ・７Ｈ₂ Ｏ ０．８ｇ ＦｅＳＯ₄ ・７Ｈ₂ Ｏ １５ ｍｇ 微量元素溶液（実施例１のもの） ３６ ｍｌ 醗酵時のｐＨは、４ＭのＫＯＨおよび４ＭのＮａＯＨの
９：１（容／容）混合物の添加により自動的に６．８に
制御した。燐の量は８ｇ／ｌのＨＢ重合体不含有細胞を
支持するに足るものであった。

【０１５３】醗酵器に４８時間振とうフラスコ培養物を
接種し、次いで５ｇ／ｌのグルコースを添加した。すべ
てのグルコースが用い尽されたとき（この時点で細胞濃
度は約２．５ｇ／ｌ）、プロピオン酸を（３００ｇ／ｌ
の溶液の形で）、０．８ｇ／ｌ／時の速度で５４時間添
加した。

【０１５４】次いで細胞を回収し、重合体をクロロホル
ムで抽出し、ＧＣＭＳ法で分析した。結果は下記の通り
であった。

【０１５５】 最終細胞濃度 ２０ｇ／ｌ 重合体含量 ６０％ ３−ＨＶのモル％ ４０モル％

【０１５６】

【実施例５３−５７】これらの実施例ではＮｏｃａｒｄ
ｉａ Ｓａｌｍｏｎｉｃｏｌｏｒ種の二つの菌株をグル
コース基質で培養し、次いで種々の酸を用いて重合体蓄
積を誘導した。

【０１５７】各実施例において、２５０ｍｌの振とうフ
ラスコに、脱イオン水１リットル当り下記の成分を含む
水性培地を５０ｍｌ仕込んだ。

【０１５８】 グルコース １０ ｇ Ｋ₂ ＨＰＯ₄ １．９ ｇ ＮａＨＰＯ₄ １．５６ ｇ （ＮＨ₄ ）₂ ＳＯ₄ １．８ ｇ ＭｇＳＯ₄ ・７Ｈ₂ Ｏ ０．２ ｇ ＦｅＣｌ₃ ・６Ｈ₂ Ｏ ０．００１ｇ 微量元素溶液（実施例１のもの） １ ｍｌ この水性培地のｐＨは７．０であった。フラスコに微生
物（表９）を接種し、回旋振とう法で３０℃において２
４時間培養した。得られた懸濁液を次いで遠心分離し、
上澄みの水性培地を捨てた。残留した遠心分離ペレット
状物を上記の水性培地（但し１０ｇ／ｌのグルコースの
代りに１ｇ／ｌの酸を用いそして１．８ｇ／ｌの硫酸ア
ンモニウムを省略したもの）の５０ｍｌ中に再懸濁させ
た。再懸濁した細胞を３０℃でさらに２４時間振とう
し、次いでその細胞懸濁液を遠心分離した。得られた遠
心分離ペレット状の細胞をメタノールで２回洗浄し、そ
の重合体含量を分析した。重合体はＧＣＭＳ法で分析し
た。結果を表９に示す。

【０１５９】

【表９】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レオナード・フレデリック・ライト イギリス国クリーブランド，ストックトン −オン−ティーズ，ノートン，ザ・グリー ン，ノートン・ホール（番地なし)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｄ−立体配置を有し、重量平均分子量が
   １０，０００以上であり、繰返し単位 Ｉ −Ｏ・ＣＨ（ＣＨ₃ ）・ＣＨ₂ ・ＣＯ− と少なくとも１種の繰返し単位 ＩＩ −Ｏ・ＣＲ¹ Ｒ² ・（ＣＲ³ Ｒ⁴ ）ｎ・ＣＯ− （但し、ｎはゼロまたは整数であり、Ｒ¹ ，Ｒ² ，Ｒ³
   およびＲ⁴ はそれぞれアルキル基；クロロ−またはヒド
   ロキシ−置換アルキル基；ヒドロキシ基；塩素原子；お
   よび水素原子から選択されるが、ｎが１でありかつＲ
   ² ，Ｒ³ およびＲ⁴がそれぞれ水素原子であるときには
   すべての繰返し単位におけるＲ¹ はメチルでなく、また
   すべての繰返し単位におけるＲ¹ が全部エチルとなるこ
   とはない）を含み、かつ上記繰返し単位ＩＩが繰返し単
   位全体の１〜５０モル％を構成していることを特徴とす
   る熱可塑性共重合体。