Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

低環境負荷物質 / サーファクタント / カチオニクス / バイオマス / 酵素 / 生分解 / 生分解性 / アニオニクス / ケミカルリサイクル / 環境低負荷物質 / 高機能化 / オリゴマー

バイオマスリファイナリー産物を酵素や固体酸など環境低負荷な触媒を活用して、新規循環型グリーンサーファクタントの創成を図った。脂肪酸、コハク酸やフマル酸とその還元体であるジオール類、およびジメチルカーボネートを基本原料とした。具体的には、生分解性とケミカルリサイクル性を有する新規ジェミニ型カチオン界面活性剤の開発、多糖のアシル化、長鎖スルフィド含有ポリカルボン酸塩のサーファクタントビルダーへなどを中心に展開を図った。

生分解性ポリマー設計 / ポリビニルアルコール / 生分解性 / 立体規則性 / 分解菌 / デヒドロゲナーゼ / 酵素 / ビニルアルコールブロツク / ビニルアルコールブロック / 生分解性素子 / 高立体選択的合成 / 生分解機構 / 分解酵素

ポリビニルアルコール(PVA)はビニル型ポリマーで唯一生分解性が確認されており、これを機能性を有するビニル型ポリマーの主鎖中に共重合的に組み込むことにより、機能と生分解性を併せ持つポリマーが得られる。しかし、ビニルアルコール(VA)-ブロックがPVA分解酵素の基質となるために必要とされる構造の詳細は分かっていない。
本研究では、VA-ブロックがポリマー鎖中において生分解性セグメントとして機能するために必要とされる構造の詳細を調べる目的で、PVA分解酵素の基質となり得る最小構造として、VAのアイソタクチック型量体(i-3VA)、立体構造の影響を調べるために水酸基の立体配置が1つ異なるアタクチック型3量体(a-3VA)、および連鎖長の影響を調べるためにアイソタクチック型5量体(5-VA)を合成した。これらの化合物に対してPVA分解菌群(PVA-IMX)及び単離した2種類のPVA分解菌(Pseudomonas sp.113 P3,Alcaligenes faecalis KK314)を作用させることにより生分解性の検討を行なった。その結果、生分解性はi-5VA>i-3VA>a-3VAの順に優れた。VAの2量体に相当する2,4-ペンタンジオールは生分解性が認められなかった。また、Pseudomonas sp.113P3およびAlcalingenes faecalis KK314よりPVAデヒドロゲナーゼを精製し、VA-ブロックに対するデヒドロゲナーゼ活性を測定したところ、活性の強さはi-5VA>i-3VA>a-3VAの順となり、特にi-5VA対してPVAよりも高かった。以上の結果から、VA-ブロックがPVA分解酵素の基質となり生分解性セグメントとして機能し、主鎖が開裂されるのに必要とされる構造はVAのアイソタクチック型3〜5量体以上であることを見いだした。

ポリマー / 高分子電解質 / 機能性 / 生分解性 / 分子設計 / 微生物 / 酵素 / 生分解機構

機能性を有する水溶性ポリマーに生分解性を付与するための分子設計としてポリマーに種々の酵素反応に活性を示すことが予想される官能基を種々の位置に導入する方法について検討を行い、得られたものについて、生分解性及び分解菌の単離同定と分解機構の推定を行った。今年度は特にラジカル共重合によりポリアクリル酸鎖などのポリカルボン酸鎖に容易に導入が可能で、かつ前年度の研究で生分解性が認められたビニルオキシ酢酸について詳細な検討を行った。ポリビニルオキシ酢酸(PVOA)は、その分解菌を土壌より集積培養法により単離を行った結果Bacillus cereusなど8菌株が得られた。これらはいずれも細菌であり、分解様式は菌株によって異なったが、いずれもPVCAを分解質化することが確認され、またアクリル酸-ビニルオキシ酢酸コポリマーも同菌によって分解質化されることが認められた。同様にアクリル酸-ビニルアルコール系コポリマーも水酸基の導入により生分解性を示す様になることが確認された。分子内にエーテル結合を導入したポリカルボン酸を系統的に合成したが、これらのうちエポキシコハク酸の重合より得たポリコハク酸が生分解性及び機能性にすぐれた外は、相当するエーテル結合を含まないポリカルボン酸に比べて生分解性の向上は見られたものの、機能性は低下した。分子内にエステル結合を導入したポリマーは生分解性の面では特に顕著な生分解性の向上が認められたが、カルボキシラート密度がエーテル結合の場合に比べさらに低下することに起因し、機能性の低下が顕著に見られ、今後、この面での分子設計的な検討が必要とされるものと考えられる。生分解性の点から見れば、ポリマーの主鎖中にエステル結合を導入することが最も効果的であることが見い出され、このようなポリマーを得る新しい重合法の検討も必要とされるものと考えられる。