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2009.11.12
 
独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構
福井県立大学 生物資源学部

強靱かつ柔軟で耐薬品性に優れたバイオプラスチック合成技術を開拓


 NEDOの産業技術研究助成事業の一環として,福井県立大学 生物資源学部の濱野吉十講師は,天然の微生物からバイオプラスチックの生産につながるε-ポリリジン(図1)の合成酵素(Pls)を取り出すことに成功しました。この酵素は,強靱かつ柔軟で耐薬品性に優れるポリアミド゙系バイオプラスチック(注1)の合成のみならず,多種多様な機能性バイオプラスチックの創製が可能となり,ライフサイエンス,化学工業分野への応用が期待できる技術です。


図1 ε-ポリリジン(ε-PL)の化学構造
図1 ε-ポリリジン(ε-PL)の化学構造
ε-PLは,25 個〜35 個のリジンがペプチド結合
(アミノ酸同士が脱水縮合して形成される結合)によってつながった化合物。

(注1) バイオプラスチックは,ポリ乳酸などのポリエステル系とポリアミド11などのポリアミド系の2種類に大別され,一般的に後者の方が強靱かつ柔軟で耐薬品性に優れている。


1. 背景及び研究概要
 ポリエステル系バイオプラスチックは,ポリ乳酸(注2)に代表されるように,微生物によるポリマー化の技術が確立されつつあります。その一方で,ポリアミド系バイオプラスチック(化学合成ではナイロンが広く普及しています)は強靱かつ柔軟で耐薬品性に優れていますが,天然由来による開発は未開拓のままです。
 この様な背景の下,福井県立大学は,天然の微生物(放線菌Streptomyces albulus)がナイロンの構造に似たε-PLを合成することに着目し,ポリアミド系プラスチックの微生物生産につながるε-PL合成酵素(Pls)を見出すことに成功しました(図2)。現在,Plsはポリアミド系バイオプラスチックの微生物合成の可能性を有している“唯一の酵素”であるといえます。 単一酵素であり小型でもあるPlsは,その機能改変が比較的容易であるため,バイオテクノロジー技術の適用がしやすいのも特徴の一つです。バイオプラスチック材料の創出に理想的な微生物酵素ツールとして,ライフサイエンスや繊維,化学工業分野など様々な業界での応用が期待されます。

(注2) ポリ乳酸とは,乳酸がエステル結合(グリセロールと脂肪酸から水がとれて結合したもの)によって重合し,長くつながった高分子のこと。


図2 e-ポリリジン酵素の抽出概念図
図2 e-ポリリジン酵素の抽出概念図
アミノ酸L-リジンのポリマー化を触媒し,ナイロン6の化学構造に類似したε-PLを生産します。


2. 競合技術への強み
 この技術には,次のような強みがあります。
(1)強靭かつ柔軟なポリアミド系バイオプラスチックの微生物生産が可能
(2)Plsはポリアミド系バイオプラスチックを合成できる可能性を持つ唯一の酵素
(3)Plsは機能改変が容易(バイオテクノロジー技術の適用がしやすい)

表1 本技術と従来手法との比較表
表1 本技術と従来手法との比較表

3. 今後の展望
 石油に依存しない環境に調和した新しい素材としてバイオプラスチックへの期待が年々増してきているなかで,天然由来で,強靱かつ柔軟で耐油性や耐薬品性に優れるポリアミド系バイオプラスチックを創製することは産業界に大きな貢献をもたらすものと考えています。バイオプラスチックのさらなる新規創製技術の開拓にチャレンジしたいと考えています。 福井県立大学では,今後,以下の課題に対し,プラスチックの開発や製造,周辺技術に知見や実績を持つ企業・組織などとの意見交換や共同開発を提案します。新しくバイオプラスチックの開発・生産に関わることに興味を抱いている企業・組織からのコンタクトも歓迎します。
(1)
“長鎖(100mer以上)”のε-PLを合成できる改良型Plsの構築(100mer以上のε-PLはバイオプラスチックの材料になり得る)
(2)
L-リジン以外のアミノ酸をポリマー化できる改良型Plsの構築

4. 研究者 濱野吉十(はまのよしみつ)講師の略歴
2002年富山県立大学大学院工学研究科生物工学専攻博士後期過程修了
2002年アリゾナ大学博士研究員
2003年福井県立大学生物資源学部助手
2008年〜福井県立大学生物資源学部生物資源学科講師

5.問い合わせ先
<本プレス発表の内容についての問い合わせ先>
  福井県立大学 生物資源学部 講師 濱野吉十
  TEL:0776-61-6000(代)  FAX 0776-61-6015  
E-mail:メールアドレス
  研究室HP:http://www.s.fpu.ac.jp/hamano/
<NEDO制度内容についての一般的な問い合せ先>
  NEDO 研究開発推進部 若手研究グラントグループ 岸本,松崎,千田,長崎
  TEL:044-520-5174   FAX:044-520-5178
  個別事業HP:産業技術研究助成事業(若手研究グラント)
<その他NEDO事業についての一般的な問合せ先>
  NEDO 広報室 坂本,萬木(ゆるぎ),田窪
  TEL:044-520-5151  



【提案書】
  ・福井県立大学・情報理工学系研究科からの提案
ポリアミド系バイオプラスチックの合成技術の開発に関する提案 [2009年11月12日]





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