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微生物を用いた迅速な ポリ乳酸（ＰLA）分解法
４
研究者：静岡大学 農学部 准教授 徳山 真治 説明者：徳山 真治
バイオプラスチックについて バイオプラスチックは、微生物の働きによって分解され、最終的に二酸化炭素と水にまで分解される。
プラスチック製品
O C
C O
H H3C
C H
OH COOH
H3C 加水分解
ポリ乳酸 ( PLA )
乳酸
ポリ乳酸 ( PLA ) とは ?
バイオプラスチック
PLA 〔-O-CH(CH3)-CO-〕n PBS 〔-O-(CH2)4-O-CO-(CH2)2-CO-〕n PBSA 〔-{O-(CH2)4-O }-{CO-(CH2)2-CO-}x-{CO-(CH2)4-CO-}y-〕n PCL 〔-O-(CH2)5-CO-〕n
植物系
石油系
H2O + CO2 微生物
( A ) ( B ) ( C )
( Nature Works LLC HPより ) ( ユニチカ株式会社HPより ) ( 財団法人地球産業文化研究所HPより )
ポリ乳酸（PLA）の利用
PLAの分解
O C
C
O
H H3C
n
C H
OH COOH
H3C 加水分解
ポリマー化
ポリ乳酸 ( PLA )
乳酸
廃糖蜜
乳酸
ポリ乳酸
CO2, H2O
ポリマー化
発酵
C H
OH COOH
H3C
堆肥
セルロース
PLAは循環型の生分解性プラスチック
Origin Specific activity MW Enzyme Type References ( U/mg ) ( kDa ) Amycolatopsis sp. K104-1 25.7 24 Elastase-like Nakamura et al.
( Serine protease ) ( 2001 ) Amycolatopsis orientalis ssp. Ⅱ 0.08 19.5 Trypsin family Fan li et al. Ⅲ 0.35 18 ( Serine protease ) ( 2007 ) Micromonospora sp. B12-1 103.0 31 ProteinaseK-like Anzai et al.
( Serine protease ) ( 2011 ) Peanibacillus amylolyticus TB13 18.2 Lipase Shigeno et al.
( 2003 ) Cryptococcus sp. S-2 20.9 Cutinase-like Masaki et al.
( 2005 ) Not identified strains. PlaM4 48 Esterase Sigeno et al.
PlaM7 30 Esterase ( 2008 ) PlaM9 38 Esterase
既報のPLA分解微生物と酵素
Protease
Lipase
PLAの迅速分解法の開発
強力なPLA分解微生物とその酵素の取得
Pポリ乳酸
CH2Cl2
Component ( % ) Yeast extract 0.1
MgSO4・7H2O 0.4 K2HPO4 0.2 KH2PO4 0.05
乳化
生理食塩水
土壌試料
超音波処理( 30 秒) 撹拌 (3分 )
PLA 培地 30-50℃ , 3-7日間
・ ・
・ ・ ・
・ ・ ・ ・
・
釣菌
ＰＬＡ分解微生物の探索
T7-2 T7-１ T16-4
Amycolatopsis sp.
Tokiwa et al: Appl. Environ. Microbiol.
50℃, 5 days
30℃, 14 days
ＰＬＡ分解微生物の分類及びＰＬＡ分解活性
B12-1
37℃, 5 days
PLA分解酵素のPLA分解機作
PLA分解物のTLC分析 PLA分解物の乳酸
1 3 5 10 20 40 Reaction time ( min )
LA
LT
PLA
0
5
10
15
20
25
30
35
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
0 10 20 30 40
Yie
ld o
f lac
tic a
cid
( % )
Tarb
idity
( O
D 6
30 )
Reaction time ( min )
P4－ P3 － P2 － P1 － P1´－P2´
切断
認識
予想されるPLA分解酵素の反応機構
PLAを乳酸ダイマーやモノマーまで分解
LA LA LA LA LA LA LA LA LA LA LA LA LA LA
LA
LA LA
LA LA LA LA LA LA LA LA LA LA LA LA LA LA
LA
LA LA
LA LA LA LA LA LA LA LA
LA LA LA LA LA LA LA LA
LA LA
LA LA
LA LA
LA LA
LA
LA
LA LA
LA
LA
LA LA LA
LA
LA
LA LA
LA LA LA
LA
LA
LA
LA LA LA LA
5cm
PLAフィルム ( Vyloecol : TOYOBO ) 腐葉土 ( Fujimi )
微生物添加土壌でのPLAフィルムの分解 – 方法 –
＜条件＞
温度：50℃ 土 : 腐葉土 ( Fujimi ) 使用菌株：T7-1, T7-2, T9-1, T16-4, B12-1 添加微生物：1%
微生物添加土壌でのPLAフィルムの分解 – 結果 1 –
0h 6h 24h
PLA製品の分解
T16-4株PLA分解酵素はPLA繊維 ( 配向結晶 ) も完全溶解！
TERRAMAC（防草シート） ♯L0203 WTO 5MT ( 1×5 cm )
スパンボンド ( 結晶性 ) の分解
フィルム ( 非晶性 ) の分解 0h 2h 1h
ま と め
1. T16-4 株が生産するPLA分解酵素は、世界最強
の分解活性（358 U/mg ）を示す。 2. 本酵素 はPLAフィルムを2時間、結晶性PLAを
24時間以内で溶解する。
PLAフィルムおよび繊維製品の
分解を促す微生物資材の開発
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本技術に関する知的財産権
・発明の名称 ：ポリ乳酸分解酵素及びそれを産出する微生物 （未公開） ・出願番号：特願2011-137480 ・発明者：徳山 真治 ・出願人：国立大学法人 静岡大学
◎共同研究および関連する特許については、静岡大学イノベーション 社会連携推進機構にお問い合わせください。 コーディネータ ：大西 由香 TEL :053-478-1414 Email：[email protected]