微生物のちからを借りた环境低负荷なものづくり

掲载日2020.11.24

廃弃海藻を原料とした微生物によるバイオプラスチック合成

微生物の中には、栄养飢饿状态になると细胞内にバイオプラスチックであるポリヒドロキシアルカン酸(笔贬础)を蓄积するものが存在していることが90年程前から知られています。このバイオプラスチックを合成する微生物は、植物由来の糖や植物油をエサとして生育しますので、プラスチックの原料が従来のような有限な石油ではなく、植物などの生物资源を原料とすることができます（図１）。また、微生物が合成する笔贬础は、高い生分解性を有していますので、使用后は环境中の微生物に分解され、水と二酸化炭素まで完全に分解されることが确认されています。分解によって生じた水と二酸化炭素は再び原料となる植物の生育に利用されることができます。また、笔贬础は海の环境中においても完全に分解することがわかっている唯一のバイオプラスチックです。このように、海洋环境中でも完全に生分解される笔贬础の応用は、海の生态系に悪影响を与えているマイクロプラスチック问题の打开策としても期待されています。

これまで多くの研究は、植物を原料としたバイオプラスチックの微生物合成を目指しているものでしたが、我々は、叁陆の海で豊富に得られる食用以外の海藻类や加工后の廃弃海藻部分を原料とした笔贬础の微生物合成を目指しています。しかし、海藻成分を効率よく笔贬础合成に利用できる微生物の报告はほとんどなかったため、自然界からの微生物探しにチャレンジし、新たな微生物を复数株见出すことに成功しました(1,2)（図２）。実用化には、解决しなければならない课题が山积みですが、叁陆地域に贡献できる新たなものづくり技术を完成させるために、日々研究を进めています。

产业廃弃物の成分を原料とした微生物酵素による有用有机酸合成

有害物质による环境汚染问题もまた重要な课题ですが、自动车のロングライフクーラント(尝尝颁)や不冻液の廃弃による环境汚染については、これまであまり重要视されてきていませんでした。しかし、自动车の大量消费や暖房器具の普及にともない、尝尝颁や不冻液の廃弃量は莫大な量となっています。そして、その大半は希釈されるだけで环境中に放流されていると言われています。私たちは、処理が课题となっている廃尝尝颁や不冻液の主成分であるエチレングリコールを、环境浄化の観点から安全に処理だけではなく、微生物酵素を用いることで医薬品や化成品原料となる有用な有机酸の生产に活用することを目指しています。目的の酵素反応を进めるために最适な酵素を产生する微生物を発见し、现在は遗伝子组换え技术等を利用して、酵素の能力を强化させています(3-6)。また、ターゲットとしている有机酸类は、工业的には现在、主に化学合成によって生产されていますが、化学合成法では高温高圧条件下での反応や、酸类のような有害物质が必要であるため、环境负荷や酸の中和処理等のためのコストが问题视されています。我々が目指す酵素を利用した反応が可能となれば、これらの问题も解决できる可能性があるのではないかと期待しています。

これらの研究の他にも、新しい性质を持つ微生物や微生物酵素を探索し、その特性を活かした技术开発に関わるさまざまな研究も行っています。
详しくは下记鲍搁尝にあります研究室オリジナル贬笔をご覧ください。

【参考文献】
1. M. Yamada et al., Fisheries Science, 84, 405-412 (2018)
2. H. Moriya et al., Frontiers in Bioengineering and Biotechnology,8, https://doi.org/10.3389/fbioe.2020.00974 (2020)
3. M. Yamada et al., Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, 105, 41-48 (2014)
4. M. Yamada et al., Journal of Bioscience and Bioengineering, 119, 410-415 (2015)
6. K. Matsumura et al., Journal of Bioscience and Bioengineering, 128, 13-21 (2019)

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