JPH03224492A - 共重合体およびその製造法 - Google Patents
共重合体およびその製造法Info
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- JPH03224492A JPH03224492A JP2018502A JP1850290A JPH03224492A JP H03224492 A JPH03224492 A JP H03224492A JP 2018502 A JP2018502 A JP 2018502A JP 1850290 A JP1850290 A JP 1850290A JP H03224492 A JPH03224492 A JP H03224492A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
- C08G63/02—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
- C08G63/06—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from hydroxycarboxylic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/62—Carboxylic acid esters
- C12P7/625—Polyesters of hydroxy carboxylic acids
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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。
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]
本発明は微生物を用いて製造される新規な共重合体およ
びその製造法に関し、さらに詳しくは3−ヒドロキシブ
チレート単位(以下、3HBと記すこともある。)と3
−ヒドロキシバレレート単位(以下、3HVと記すこと
もある。)と3ヒドロキシプロピオネート単位(以下、
3HPと記すこともある。)と5−ヒドロキシバレレー
ト単位(以下、5HVと記すこともある。)とを有する
成形性等に優れた新規な四元共重合体およびその製造法
に関する。
びその製造法に関し、さらに詳しくは3−ヒドロキシブ
チレート単位(以下、3HBと記すこともある。)と3
−ヒドロキシバレレート単位(以下、3HVと記すこと
もある。)と3ヒドロキシプロピオネート単位(以下、
3HPと記すこともある。)と5−ヒドロキシバレレー
ト単位(以下、5HVと記すこともある。)とを有する
成形性等に優れた新規な四元共重合体およびその製造法
に関する。
[従来の技術およびその課題]
ポリ−3−ヒドロキシブチレー) (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、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
至り、PHBは石油に依存しないバイオポリマーとして
も注目されている。
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、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
至り、PHBは石油に依存しないバイオポリマーとして
も注目されている。
例えば、手術糸や骨折固定用材などの医用材料、おむつ
や生理用品などの衛生用品、マルチ用フィルム、徐放性
薬剤などの農園芸材料、魚網などの水産材料、包装材料
、その地条方面への応用が考えられている。
や生理用品などの衛生用品、マルチ用フィルム、徐放性
薬剤などの農園芸材料、魚網などの水産材料、包装材料
、その地条方面への応用が考えられている。
しかしながら、PHBは結晶化度が高<(70%以上)
、柔軟性に欠け、融点(180℃)以上の温度では熱分
解するために加工しにくく耐衝撃性に劣るという物性上
の問題があり、また生産コストが高いことから実用的規
模での工業的生産には至っていない。
、柔軟性に欠け、融点(180℃)以上の温度では熱分
解するために加工しにくく耐衝撃性に劣るという物性上
の問題があり、また生産コストが高いことから実用的規
模での工業的生産には至っていない。
この物性上の問題を解決せんとして、近時、アルカリゲ
ネス争ユートロファス(Alcal igeneseu
trophus )を用いて、3−ヒドロキシブチレー
ト単位(3HB)を基本とする共重合体およびその製造
法についての研究がなされている。
ネス争ユートロファス(Alcal igeneseu
trophus )を用いて、3−ヒドロキシブチレー
ト単位(3HB)を基本とする共重合体およびその製造
法についての研究がなされている。
例えば、3HBと3−ヒドロキシバレレート単位(3H
V)とからなる共重合体が、特開昭57−150398
号、同58−69224号、同59−220192号、
同68−269989号および同64−69622号等
に開示されている。
V)とからなる共重合体が、特開昭57−150398
号、同58−69224号、同59−220192号、
同68−269989号および同64−69622号等
に開示されている。
この共重合体は3HV成分の導入により結晶化度が低下
し、柔軟性は改善されるが、融解温度が85〜106℃
であり、実用的樹脂としては耐熱性に劣るという問題が
あり、また炭素源として高価な吉草酸を使用したり(特
開昭63−269989号、同64−69622号)、
製造プロセスが煩雑である(特開昭59−220192
号)等の欠点をも有している。
し、柔軟性は改善されるが、融解温度が85〜106℃
であり、実用的樹脂としては耐熱性に劣るという問題が
あり、また炭素源として高価な吉草酸を使用したり(特
開昭63−269989号、同64−69622号)、
製造プロセスが煩雑である(特開昭59−220192
号)等の欠点をも有している。
また、前記3HBと3HVに、さらに第3成分として5
−ヒドロキシバレレート単位(5HV)を導入した三元
共重合体が特開昭64−48820号に、また3−ヒド
ロキシプロピオネート単位(3HP)を導入した三元共
重合体が特開昭58−69224号に開示されている。
−ヒドロキシバレレート単位(5HV)を導入した三元
共重合体が特開昭64−48820号に、また3−ヒド
ロキシプロピオネート単位(3HP)を導入した三元共
重合体が特開昭58−69224号に開示されている。
前者の共重合体は融解温度が101℃と低く耐熱性に難
点があり、炭素源として用いている5−クロロ−吉草酸
が高価であること、菌体収量が低く (4,2〜4.
7 g/D ) 、また菌体のポリマー含量が低いとい
う問題があり、実用的なものではない。
点があり、炭素源として用いている5−クロロ−吉草酸
が高価であること、菌体収量が低く (4,2〜4.
7 g/D ) 、また菌体のポリマー含量が低いとい
う問題があり、実用的なものではない。
後者の共重合体は融解温度が170〜172℃と高く、
この温度以上では熱分解を起し易く溶融成形上問題があ
り、また菌体収量が低い(465〜7.6 g/II
)。
この温度以上では熱分解を起し易く溶融成形上問題があ
り、また菌体収量が低い(465〜7.6 g/II
)。
さらに共重合体成分として4−ヒドロキシブチレート単
位(4HB)を導入した共重合体が特開昭64−488
21号、特開平1−222788号に開示されている。
位(4HB)を導入した共重合体が特開昭64−488
21号、特開平1−222788号に開示されている。
この共重合体は融解温度が156〜159℃であり、加
熱溶融成形時に熱分解するという問題があるとともに、
菌体収量が2,7〜8.5g/Nと低いため、実用的で
はない。
熱溶融成形時に熱分解するという問題があるとともに、
菌体収量が2,7〜8.5g/Nと低いため、実用的で
はない。
以上の如く、生物分解性や生体適合性などの特徴を持つ
、微生物が生産する熱可塑性共重合体であって、柔軟性
を有し、かつ成形時に熱分解を生ぜず、加熱消毒などの
熱に充分耐える性質を有する成形性に優れた実用的な共
重合体およびその製造法は従来知られていない。
、微生物が生産する熱可塑性共重合体であって、柔軟性
を有し、かつ成形時に熱分解を生ぜず、加熱消毒などの
熱に充分耐える性質を有する成形性に優れた実用的な共
重合体およびその製造法は従来知られていない。
[課題を解決するための手段]
本発明者は、生物分解性や生体適合性などの特徴を持つ
微生物が生産する共重合体で、成形性により優れた緒特
性を持つ共重合体を得るべく鋭意検討を重ねた結果、炭
素源としてδ−バレロラクトン、1,5−ベンタンジオ
ールまたはそのアルキルエステルを用いて、従来ポリヒ
ドロキシアルカノエート生産能を有することが知られて
いる微生物を培養することによって、該菌体中に3HB
、3HV、3HPおよび5HV単位を有する四元ランダ
ム共重合体が生成、蓄積されること、そしてこの四元ラ
ンダム共重合体が成形性に優れ前記課題を解決すること
を見出し本発明に到達した。
微生物が生産する共重合体で、成形性により優れた緒特
性を持つ共重合体を得るべく鋭意検討を重ねた結果、炭
素源としてδ−バレロラクトン、1,5−ベンタンジオ
ールまたはそのアルキルエステルを用いて、従来ポリヒ
ドロキシアルカノエート生産能を有することが知られて
いる微生物を培養することによって、該菌体中に3HB
、3HV、3HPおよび5HV単位を有する四元ランダ
ム共重合体が生成、蓄積されること、そしてこの四元ラ
ンダム共重合体が成形性に優れ前記課題を解決すること
を見出し本発明に到達した。
すなわち、本発明は、
1)繰り返し単位として、下記式(I)CH8(I)
で示される3−ヒドロキシブチレート単位(3HB)7
0〜90モル%と、下記式(II)CH2CH3(■) で示される3−ヒドロキシバレレート単位(3Hv)1
〜20モル%と、下記式(m)−OCH2CH2CO−
(m) で示される3−ヒドロキシプロピオネート単位(3HP
)1〜15モル%と、下記式(IV)−OCHCHCH
CHCO−(IV) 2 2 2 2 で示される5−ヒドロキシバレレート単位(5HV)1
〜10モル% (ただし、単位3HB、3HV、3HPおよび5HVの
合計は100モル%である。)とからなり、重量平均分
子量が10000〜2500000の範囲にあるランダ
ム共重合体、および2)ポリヒドロキシアルカノエート
生産能を有する微生物を、窒素および/またはリンの制
限下で、δ−バレロラクトン、1,5−ベンタンジオー
ルおよび/または1,5−ベンタンジオールのモノもし
くはジアルキルエステルの存在下に培養して菌体内に3
−ヒドロキシブチレート単位(3HB)と3−ヒドロキ
シバレレ−ト単位(3HV)と3−ヒドロキシプロピオ
ネート単位(3HP)と5−ヒドロキシバレレート単位
(5HV)とを有するランダム共重合体を生成、蓄積さ
せ、これを取得することを特徴とする前記1)のランダ
ム共重合体の製造法、 を提供したものである。
0〜90モル%と、下記式(II)CH2CH3(■) で示される3−ヒドロキシバレレート単位(3Hv)1
〜20モル%と、下記式(m)−OCH2CH2CO−
(m) で示される3−ヒドロキシプロピオネート単位(3HP
)1〜15モル%と、下記式(IV)−OCHCHCH
CHCO−(IV) 2 2 2 2 で示される5−ヒドロキシバレレート単位(5HV)1
〜10モル% (ただし、単位3HB、3HV、3HPおよび5HVの
合計は100モル%である。)とからなり、重量平均分
子量が10000〜2500000の範囲にあるランダ
ム共重合体、および2)ポリヒドロキシアルカノエート
生産能を有する微生物を、窒素および/またはリンの制
限下で、δ−バレロラクトン、1,5−ベンタンジオー
ルおよび/または1,5−ベンタンジオールのモノもし
くはジアルキルエステルの存在下に培養して菌体内に3
−ヒドロキシブチレート単位(3HB)と3−ヒドロキ
シバレレ−ト単位(3HV)と3−ヒドロキシプロピオ
ネート単位(3HP)と5−ヒドロキシバレレート単位
(5HV)とを有するランダム共重合体を生成、蓄積さ
せ、これを取得することを特徴とする前記1)のランダ
ム共重合体の製造法、 を提供したものである。
以下、本発明の詳細な説明する。
微生物
本発明で使用される微生物は、ポリヒドロキシプロピオ
ネート(PHP) 、ポリヒドロキシブチレート(PH
B) 、ポリヒドロキシバレレート(PHV)等のポリ
ヒドロキシアルカノエート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、例えば、アルカリゲネ
ス フェカリス(Alcaligenes faeca
lis) 、アルカリゲネスルーランディイ(Alca
ligenes ruhlandii ) 、アルカリ
ゲネス ラタス(Alcaligenes 1atus
) 。
ネート(PHP) 、ポリヒドロキシブチレート(PH
B) 、ポリヒドロキシバレレート(PHV)等のポリ
ヒドロキシアルカノエート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、例えば、アルカリゲネ
ス フェカリス(Alcaligenes faeca
lis) 、アルカリゲネスルーランディイ(Alca
ligenes 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(Alcal ige
nesaquamarinus )およびアルカリゲネ
ス ユウトロフス(Alcaligenes eutr
ophs)などがある。
nesaquamarinus )およびアルカリゲネ
ス ユウトロフス(Alcaligenes eutr
ophs)などがある。
勿論、これら菌株を人工的突然変異処理して得られる変
異株、遺伝子工学的手法による類縁の菌株も使用できる
。
異株、遺伝子工学的手法による類縁の菌株も使用できる
。
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ATCC8750、アルカリゲネス
ルーランディイ ATCC15749、アルカリゲネス
ラタスATCC29712、アルカリゲネスアクアマ
リヌスATCC14400ならびにアルカリゲネス ユ
ウトロフスト16 ATCC17899およびこの)1
−18株の突然変異株であるアルカリゲネス ユウトロ
フスMCl811597 、同NCl311598 、
同NCl311599 、同NCIB 11600など
を挙げることができる。
ネス フェカリスATCC8750、アルカリゲネス
ルーランディイ ATCC15749、アルカリゲネス
ラタスATCC29712、アルカリゲネスアクアマ
リヌスATCC14400ならびにアルカリゲネス ユ
ウトロフスト16 ATCC17899およびこの)1
−18株の突然変異株であるアルカリゲネス ユウトロ
フスMCl811597 、同NCl311598 、
同NCl311599 、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−16ATCC17899およびアルカリゲネス ユ
ウトロフスNCl311599が特に好ましい。
H−16ATCC17899およびアルカリゲネス ユ
ウトロフスNCl311599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、例えば、“BERGEY”S MANUAL OF
DETERMINATIVE BACTERIOLOG
Y: Eighth Edition。
は、例えば、“BERGEY”S MANUAL OF
DETERMINATIVE BACTERIOLOG
Y: Eighth Edition。
The Williams & Wilklns Co
mpany/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、例えば、
”J、Gen、Miclobiol、。
mpany/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、例えば、
”J、Gen、Miclobiol、。
115、185〜192 (1972)”にそれぞれ記
載されている。
載されている。
培養法
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、窒素もしくはリンを制限し
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。
を増殖させる前段の培養と、窒素もしくはリンを制限し
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
前段の培養は、微生物を増殖させるための通常の培養法
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。
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、例えば
、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、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が用いられる。また、窒素源として
は、例えば、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、例えば、尿素、コー
ン・ステイープ会リカー、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が用いられる。
特に制限はないが、実用上は、炭素源としては、例えば
、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、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が用いられる。また、窒素源として
は、例えば、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、例えば、尿素、コー
ン・ステイープ会リカー、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が用いられる。
また、無機成分としては、例えば、カルシウム塩、マグ
ネシウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩、リン酸塩、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、ホウ素化合物およびヨウ
素化合物などがら選択される。
ネシウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩、リン酸塩、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、ホウ素化合物およびヨウ
素化合物などがら選択される。
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。
できる。
培養条件についても特に制限はないが、温度は、例えば
、20〜40℃程度、好ましくは25〜35℃程度がよ
く、また、pHは、例えば、6〜10程度、好ましくは
6.5〜9.5程度がよい。このような条件で好気的に
培養する。
、20〜40℃程度、好ましくは25〜35℃程度がよ
く、また、pHは、例えば、6〜10程度、好ましくは
6.5〜9.5程度がよい。このような条件で好気的に
培養する。
これらの条件外で培養した場合には、微生物の増殖は比
較的悪くなるが、これらの条件外で培養することを妨げ
るものではない。
較的悪くなるが、これらの条件外で培養することを妨げ
るものではない。
培養方式は、回分培養または連続培養のいずれでもよい
。
。
後段の培養
前段の培養によって得られた菌体を、さらに窒素および
/またはリンの制限条件下で培養する。
/またはリンの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/またはリン
を実質的に枯渇させて、菌体を分離回収することな(、
この培養液を後段の培養に移行させることによって培養
することができる。
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/またはリン
を実質的に枯渇させて、菌体を分離回収することな(、
この培養液を後段の培養に移行させることによって培養
することができる。
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、かつ、δ−
バレロラクトン、1.5−ベンタンジオールおよび/ま
たは1,5−ベンタンジオールのモノもしくはジアルキ
ルエステルを特定の炭素源として含有させる以外には前
段の培養と異なるところはない。
および/またはリンを実質的に含有させず、かつ、δ−
バレロラクトン、1.5−ベンタンジオールおよび/ま
たは1,5−ベンタンジオールのモノもしくはジアルキ
ルエステルを特定の炭素源として含有させる以外には前
段の培養と異なるところはない。
当該炭素源は、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。
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。
かかる炭素源の使用量は、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
ばよい。通常は、培地もしくは培養液IMあたり炭素源
として5〜200g程度、好ましくは10〜160g程
度とされる。
でき、かつ、微生物の生育を阻害しないような量であれ
ばよい。通常は、培地もしくは培養液IMあたり炭素源
として5〜200g程度、好ましくは10〜160g程
度とされる。
この後段の培養においては、δ−バレロラクトン、1,
5−ベンタンジオールまたは1.5−ベンタンジオール
のモノもしくはジアルキルエステルを単独でまたは2種
以上を混合して使用する。
5−ベンタンジオールまたは1.5−ベンタンジオール
のモノもしくはジアルキルエステルを単独でまたは2種
以上を混合して使用する。
1.5−ベンタンジオールのモノもしくはジアルキルエ
ステルとしては、例えば、メチルエステル、エチルエス
テル、プロピルエステル、ブチルエステル等の低級アル
キルエステルが用いられる。
ステルとしては、例えば、メチルエステル、エチルエス
テル、プロピルエステル、ブチルエステル等の低級アル
キルエステルが用いられる。
この他に、使用した微生物が資化し得る他の炭素源、例
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、および乳酸等を
少量共存させることもてきる。例えば、プロピオン酸を
共存させた場合、3HV成分の組成の調整が容易となる
。この場合、プロピオン酸等の使用量としては特に制限
はないが、前記特定の主たる炭素源に対して0.5ない
し70重量%程度が用いられる。
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、および乳酸等を
少量共存させることもてきる。例えば、プロピオン酸を
共存させた場合、3HV成分の組成の調整が容易となる
。この場合、プロピオン酸等の使用量としては特に制限
はないが、前記特定の主たる炭素源に対して0.5ない
し70重量%程度が用いられる。
菌体および共重合体の分離
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る。菌体
の収量は30〜100g/(l程度であり、従来の二元
あるいは三元共重合体の製造法(数g、Q〜士数g/Ω
)に比べて格段に多い。この乾燥菌体から、または湿潤
菌体から、常法により、たとえばクロロホルムのような
有機溶剤で生成した共重合体を抽出し、この抽出液に、
例えば、生成された共重合体を溶解させにくいヘキサン
などの貧溶媒を加えて、共重合体を沈澱させる。
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る。菌体
の収量は30〜100g/(l程度であり、従来の二元
あるいは三元共重合体の製造法(数g、Q〜士数g/Ω
)に比べて格段に多い。この乾燥菌体から、または湿潤
菌体から、常法により、たとえばクロロホルムのような
有機溶剤で生成した共重合体を抽出し、この抽出液に、
例えば、生成された共重合体を溶解させにくいヘキサン
などの貧溶媒を加えて、共重合体を沈澱させる。
共重合体の性状
かくして得られる共重合体は、3HB、3HV。
3HPおよび5HV成分が互いにエステル結合した四元
ランダム共重合体である。
ランダム共重合体である。
各成分の割合および分子量は、使用する微生物の種類、
炭素源(δ−バレロラクトン、1,5−ベンタンジオー
ル類および他の炭素源)の種類や濃度を変えることによ
り制御することができる。
炭素源(δ−バレロラクトン、1,5−ベンタンジオー
ル類および他の炭素源)の種類や濃度を変えることによ
り制御することができる。
特に3HB成分70〜90モル%、3HV成分1〜20
モル%、3HB成分1〜15モル%および5HV成分1
〜10モル%(ただし、各成分の合計は100モル%で
ある。)で、分子量が重量平均分子量として10000
〜2500000、特に100000〜1500000
の範囲にあるものは、結晶化度が54〜64%で適度に
柔軟性があり、また融解温度が120〜130℃で、熱
分解を生ずる140℃以下の温度で成形加工することが
できるとともに加熱消毒が可能な耐熱性を備えた有用な
共重合体である。
モル%、3HB成分1〜15モル%および5HV成分1
〜10モル%(ただし、各成分の合計は100モル%で
ある。)で、分子量が重量平均分子量として10000
〜2500000、特に100000〜1500000
の範囲にあるものは、結晶化度が54〜64%で適度に
柔軟性があり、また融解温度が120〜130℃で、熱
分解を生ずる140℃以下の温度で成形加工することが
できるとともに加熱消毒が可能な耐熱性を備えた有用な
共重合体である。
[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。
、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 ATCC17699を
使用して共重合体を製造した。
使用して共重合体を製造した。
前段の培養
5gジャーファンメンタ−に下記に組成を示す培地D2
1を入れ、前記の微生物をpH7〜8.30〜35℃で
20時間好気培養した。培養中フラクトースの消費に伴
ないフラクトースを逐次添加した。
1を入れ、前記の微生物をpH7〜8.30〜35℃で
20時間好気培養した。培養中フラクトースの消費に伴
ないフラクトースを逐次添加した。
pHはアンモニア水により自動調整した。
培地りは以下の成分を含むものである。
(NH4)2 SO24g
K HPO48g
KH2PO41,2g
NaC10,5g
M gS O,i 2.4gミネ
ラル溶液*20m1 フラクトース 10gイオン交換
水 1gなお、前記ミネラル溶
液水は次の成分を含むものである。
ラル溶液*20m1 フラクトース 10gイオン交換
水 1gなお、前記ミネラル溶
液水は次の成分を含むものである。
F、eS04 5gCaCl2
LogM n S 041
、 CuSO4100mg Z n S 04500 mg CoC12100mg M o 03 .1 mg
H3B03 1■0、I N−
HCg水溶液 1g後段の培養 次いで炭酸源としてδ−バレロラクトンを110g/ρ
培地を逐次加え、pH7〜8.30〜35℃で60時間
培養した。
LogM n S 041
、 CuSO4100mg Z n S 04500 mg CoC12100mg M o 03 .1 mg
H3B03 1■0、I N−
HCg水溶液 1g後段の培養 次いで炭酸源としてδ−バレロラクトンを110g/ρ
培地を逐次加え、pH7〜8.30〜35℃で60時間
培養した。
pHは水酸化ナトリウム水溶液および硫酸ナトリウム水
溶液により自動調整した。
溶液により自動調整した。
菌体の分離
得られた培養液から遠心分離により、菌体を分離し、菌
体を得、真空乾燥して、乾燥菌体69g/Dを得た。
体を得、真空乾燥して、乾燥菌体69g/Dを得た。
共重合体の分離・回収
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殿させ
、この沈殿を濾取、乾燥して乾燥菌体に対して33重量
%の共重合体を得た。
し、この抽出液にヘキサンを加えて共重合体を沈殿させ
、この沈殿を濾取、乾燥して乾燥菌体に対して33重量
%の共重合体を得た。
共重合体の特性
得られた共重合体の組成、分子量、融解温度、結晶化度
は次のようにして測定した。
は次のようにして測定した。
すなわち、
組成: C−NMRおよびIH−NMRスペク3
トル、
分子量ニゲルパーミェーションクロマトグラフィ (G
PC)測定、 融解温度(Tm):示差走査熱量計(DSC)による測
定、 結晶化度(Xc):X線回折法。
PC)測定、 融解温度(Tm):示差走査熱量計(DSC)による測
定、 結晶化度(Xc):X線回折法。
測定結果などを第1表に示す。
’C−NMR1およびII(−NMRスペクトルによる
共重合体の各炭素原子位置及び水素原子位置の帰属を第
2表に示す。
共重合体の各炭素原子位置及び水素原子位置の帰属を第
2表に示す。
第3表にはY、 Dol、 et at、、 Macl
omolecules。
omolecules。
19、2860−2864(198G)をもとに、カル
ボニル炭素の多重線共鳴構造から各成分のダイアト連鎖
分布を推定した。この連鎖分布は、共重合体がランダム
共重合体連鎖分布を持つことを示している。
ボニル炭素の多重線共鳴構造から各成分のダイアト連鎖
分布を推定した。この連鎖分布は、共重合体がランダム
共重合体連鎖分布を持つことを示している。
実施例2〜3
後段の培養にて、炭素源として、1.5−ベンタンジオ
ール60g/l培地、または1.5一ペンタンジオール
ジエチルエステル80g/(l培地を用いる他は実施例
1と同様に行った。
ール60g/l培地、または1.5一ペンタンジオール
ジエチルエステル80g/(l培地を用いる他は実施例
1と同様に行った。
測定結果を第1表に示す。
比較例1
後段の培養にて、炭素源として酢酸19g、l培地を用
いた他は実施例1と同様に行った。
いた他は実施例1と同様に行った。
実施例4〜6
後段の培養にて、炭素源としてδ−バレロラクトンにプ
ロピオン酸を第4表に示す割合で共存させた他は実施例
1と同様に行った。
ロピオン酸を第4表に示す割合で共存させた他は実施例
1と同様に行った。
測定結果を第4表に示す。
第2表
下記の構造式中に付した丸囲み数字の
各々に対応する。
下記の構造式中に付した丸囲み数字位
置の各々に対応する炭素原子。
13C−NMRスペクトルによる。
第2表(つづき):
*3
下記の構造式中に付した丸囲み数字の各々の構造式:
+3HB トーーー→3 HV ≠−−−→3Hト←−
−−→5 HV ←−−X I X
2 X3
X43HB : ■ CH,O 211 −O−CH−C−C− ■ ■ ■ ■ CH。
−−→5 HV ←−−X I X
2 X3
X43HB : ■ CH,O 211 −O−CH−C−C− ■ ■ ■ ■ CH。
3HV:
■ C)t、 O
211
−O−CH−C−C−
■ ■ ■
H2H2ll
5HV:
H2H2H2H2If
−o−c−c−c−c−c−
oooo。
[発明の効果]
(1)本発明の製造法によって、炭素源としてδバレロ
ラクトン、1.5−ベンタンジオールおよび/または1
,5−ベンタンジオールのモノもしくはジアルキルエス
テルを用いて、特に1種類の炭素源で共重合体中に4種
類のモノマーユニットを有する新規な四元ランダム共重
合体(ポリエステル)を得ることができる。
ラクトン、1.5−ベンタンジオールおよび/または1
,5−ベンタンジオールのモノもしくはジアルキルエス
テルを用いて、特に1種類の炭素源で共重合体中に4種
類のモノマーユニットを有する新規な四元ランダム共重
合体(ポリエステル)を得ることができる。
(2)本発明による共重合体は、結晶化度が54〜64
%であり。PHB (70%以上)に比べてかなり低く
、柔軟性を有している。また、融解温度は120〜13
0℃であり、熱成形上有利と言われている140℃以下
であり(高分子学会予稿集 1989.88.2740
〜2742) 、かつ加熱消毒(105〜110℃)に
対しても充分な耐熱性を備えている。
%であり。PHB (70%以上)に比べてかなり低く
、柔軟性を有している。また、融解温度は120〜13
0℃であり、熱成形上有利と言われている140℃以下
であり(高分子学会予稿集 1989.88.2740
〜2742) 、かつ加熱消毒(105〜110℃)に
対しても充分な耐熱性を備えている。
(3)本発明による共重合体の融解温度は各モノマーユ
ニット成分の影響を受けにくい。すなわち、各成分の割
合がかなり変動しても融解温度は好ましい温度域の12
0〜130℃の範囲にある。
ニット成分の影響を受けにくい。すなわち、各成分の割
合がかなり変動しても融解温度は好ましい温度域の12
0〜130℃の範囲にある。
従来技術およびその課題の項で述べた3HBと3HVの
二元共重合体(特開昭58−69224号 実施例4)
では、3HVが24モル%入っても融解温度はPHBの
180℃から、170℃程度までしか低下しないが、本
発明では3HV成分量が19モル%で融解温度は124
℃まで低下している(実施例6)。
二元共重合体(特開昭58−69224号 実施例4)
では、3HVが24モル%入っても融解温度はPHBの
180℃から、170℃程度までしか低下しないが、本
発明では3HV成分量が19モル%で融解温度は124
℃まで低下している(実施例6)。
また、3HB、3HV、5HV成分を有する三元共重合
体(特開昭64−48820号)テハ、3HV成分が6
3モル%、5HV成分が11モル%で融点は101℃と
記載されているが、本発明では5HV成分が2%で好ま
しい120〜130℃の温度範囲まで低下している。前
述の3HBと3HVとの二元共重合体(特開昭58−6
9224号)では、融解温度101℃まで低下する3H
V成分量は32モル%または60モル%と記載されてい
るから、融解温度の大巾な低下には3HV成分含量が太
き(寄与しているものと考えられる。いずれにしても、
120〜130℃という適当な温度範囲に入る許容幅が
広いことは本発明による四元共重合体の大きな特徴であ
る。
体(特開昭64−48820号)テハ、3HV成分が6
3モル%、5HV成分が11モル%で融点は101℃と
記載されているが、本発明では5HV成分が2%で好ま
しい120〜130℃の温度範囲まで低下している。前
述の3HBと3HVとの二元共重合体(特開昭58−6
9224号)では、融解温度101℃まで低下する3H
V成分量は32モル%または60モル%と記載されてい
るから、融解温度の大巾な低下には3HV成分含量が太
き(寄与しているものと考えられる。いずれにしても、
120〜130℃という適当な温度範囲に入る許容幅が
広いことは本発明による四元共重合体の大きな特徴であ
る。
(4)微生物による従来の共重合体の製造法では、比較
的高価な吉草酸等を使用するものが多く、また一般に菌
体収量は数g〜士数g/l程度であるのに比べて、本発
明では安価なδ−バレロラクトン、1.5−ベンタンジ
オールまたはそのアルキルエステルを炭素源として35
〜70g/gと格段に高い菌体収量が得られており、ポ
リマー生成効率が高い工業的に有利な方法である。
的高価な吉草酸等を使用するものが多く、また一般に菌
体収量は数g〜士数g/l程度であるのに比べて、本発
明では安価なδ−バレロラクトン、1.5−ベンタンジ
オールまたはそのアルキルエステルを炭素源として35
〜70g/gと格段に高い菌体収量が得られており、ポ
リマー生成効率が高い工業的に有利な方法である。
(5)本発明で得られる共重合体は、成形性に優れ、手
術糸や骨折固定用材、徐放性製剤などの医用材料、おむ
つや生理用品などの衛生用品、マルチ用フィルム、徐放
性薬剤などの農園芸材料、魚網などの水産材料、包装材
料などへの多方面への応用が期待できる。
術糸や骨折固定用材、徐放性製剤などの医用材料、おむ
つや生理用品などの衛生用品、マルチ用フィルム、徐放
性薬剤などの農園芸材料、魚網などの水産材料、包装材
料などへの多方面への応用が期待できる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)繰り返し単位として、下記式( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) で示される3−ヒドロキシブチレート単位 (3HB)70〜90モル%と、下記式(II)▲数式、
化学式、表等があります▼(II)で示される3−ヒドロ
キシバレレート単位 (3HV)1〜20モル%と、下記式(III)−OCH
_2CH_2CO−(III) で示される3−ヒドロキシプロピオネート単位(3HP
)1〜15モル%と、下記式(IV)−OCH_2CH_
2CH_2CH_2CO−(IV)で示される5−ヒドロ
キシバレレート単位 (5HV)1〜10モル% (ただし、単位3HB、3HV、3HPおよび5HVの
合計は100モル%である。) とからなり、重量平均分子量が10000〜25000
00の範囲にあるランダム共重合体。 2)ポリヒドロキシアルカノエート生産能を有する微生
物を、窒素および/またはリンの制限下で、δ−バレロ
ラクトン、1,5−ペンタンジオールおよび/または1
,5−ペンタンジオールのモノもしくはジアルキルエス
テルの存在下に培養して菌体内に3−ヒドロキシブチレ
ート単位(3HB)と3−ヒドロキシバレレート単位(
3HV)と3−ヒドロキシプロピオネート単位(3HP
)と5−ヒドロキシバレレート単位(5HV)とを有す
るランダム共重合体を生成、蓄積させ、これを取得する
ことを特徴とする請求項1記載のランダム共重合体の製
造法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018502A JPH03224492A (ja) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | 共重合体およびその製造法 |
| EP19910101142 EP0440165A3 (en) | 1990-01-29 | 1991-01-29 | Biodegradable or biocompatible copolymer and process for producing same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018502A JPH03224492A (ja) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | 共重合体およびその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03224492A true JPH03224492A (ja) | 1991-10-03 |
Family
ID=11973404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018502A Pending JPH03224492A (ja) | 1990-01-29 | 1990-01-29 | 共重合体およびその製造法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0440165A3 (ja) |
| JP (1) | JPH03224492A (ja) |
Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| KR100512813B1 (ko) * | 2001-04-27 | 2005-09-07 | 캐논 가부시끼가이샤 | 입상 구조체 및 그 제조방법 |
| WO2012165131A1 (ja) * | 2011-05-27 | 2012-12-06 | 独立行政法人理化学研究所 | 新規海洋微生物及びポリヒドロキシアルカノエートの製造方法 |
| WO2017033652A1 (ja) * | 2015-08-24 | 2017-03-02 | 株式会社カネカ | 遊離のヒドロキシ基を有するポリヒドロキシアルカン酸樹脂組成物、およびその製造方法 |
| JPWO2019044837A1 (ja) * | 2017-08-29 | 2020-10-15 | 三菱瓦斯化学株式会社 | ポリエステルの製造方法 |
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| JP2777757B2 (ja) * | 1991-09-17 | 1998-07-23 | 鐘淵化学工業株式会社 | 共重合体およびその製造方法 |
| AU5676394A (en) * | 1992-11-20 | 1994-06-22 | Agracetus, Inc. | Transgenic cotton plants producing heterologous bioplastic |
| GB9225054D0 (en) * | 1992-11-30 | 1993-01-20 | Baxenden Chem | Enzymatic synthesis |
| US5824751A (en) * | 1995-01-26 | 1998-10-20 | Takasago Koryo Kogyo Kabushiki Kaisha (Takasago International Corporation) | Biodegradable high molecular composition |
| US6946588B2 (en) | 1996-03-13 | 2005-09-20 | Monsanto Technology Llc | Nucleic acid encoding a modified threonine deaminase and methods of use |
| DE19704045A1 (de) * | 1997-02-04 | 1998-08-06 | Buna Sow Leuna Olefinverb Gmbh | Mikrobielles Verfahren zur Herstellung von Polyhydroxyalkanoaten |
| DE69837917T2 (de) * | 1997-04-21 | 2008-02-21 | Metabolix, Inc., Cambridge | Endstellige hydroxyl aufweisende polyhydroxyalkanoate |
| US6156852A (en) * | 1997-04-21 | 2000-12-05 | Monsanto Company | Hydroxy-terminated polyhydroxyalkanoates |
| WO1999061624A2 (en) * | 1998-05-22 | 1999-12-02 | Metabolix, Inc. | Polyhydroxyalkanoate biopolymer compositions |
| US6225438B1 (en) | 2000-01-31 | 2001-05-01 | The Procter & Gamble Company | Medium chain length PHA copolymer and process for producing same |
| US6677427B1 (en) | 2000-06-13 | 2004-01-13 | Hercules Incorporated | Enzyme-catalyzed polyamides and compositions and processes of preparing and using the same |
| WO2002050156A2 (en) | 2000-12-21 | 2002-06-27 | The Procter & Gamble Company | Method for making biodegradable polyhydroxyalkanoate copolymers having improved crystallization properties |
| JP5995109B2 (ja) | 2011-09-05 | 2016-09-21 | 国立研究開発法人理化学研究所 | 長主鎖構造を有するポリヒドロキシアルカン酸の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU560653B2 (en) * | 1981-07-07 | 1987-04-16 | Monsanto Company | 3-hydroxybutyrate polymers |
| US4876331A (en) * | 1987-08-18 | 1989-10-24 | Mitsubishi Kasei Corporation | Copolyester and process for producing the same |
-
1990
- 1990-01-29 JP JP2018502A patent/JPH03224492A/ja active Pending
-
1991
- 1991-01-29 EP EP19910101142 patent/EP0440165A3/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100512813B1 (ko) * | 2001-04-27 | 2005-09-07 | 캐논 가부시끼가이샤 | 입상 구조체 및 그 제조방법 |
| WO2012165131A1 (ja) * | 2011-05-27 | 2012-12-06 | 独立行政法人理化学研究所 | 新規海洋微生物及びポリヒドロキシアルカノエートの製造方法 |
| WO2017033652A1 (ja) * | 2015-08-24 | 2017-03-02 | 株式会社カネカ | 遊離のヒドロキシ基を有するポリヒドロキシアルカン酸樹脂組成物、およびその製造方法 |
| JPWO2019044837A1 (ja) * | 2017-08-29 | 2020-10-15 | 三菱瓦斯化学株式会社 | ポリエステルの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0440165A3 (en) | 1991-10-23 |
| EP0440165A2 (en) | 1991-08-07 |
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