미생물로 라이브 바카라 락트산의 생분해 성 및 신장 개선

Imai Yusuke, Director of Multimaterial Research Division, 바카라 커뮤니티 (hereinafter referred to as "AIST"), 바카라 커뮤니티 (hereinafter referred to as "AIST"), Director of the Research Group, Tominaga Yuichi, Director of the Research Center for Catalyst Chemistry Fusion Research, Tanaka Shinji, Director Tanaka Seiichi의 연구 센터, 과학 기술 혁신 대학원 (Kobe University) (이하 "고베 대학교 (Kobe University)"라고 불리는 과학 기술 혁신 대학원 특별 교수, Takao의 과학 기술 혁신 대학원의 특별 조교수 특별 교수는 공동으로 Kaneka Co, LtdPolylactic acid포기하는 취약성생분해성적인 도전은 젖산과 3- 하이드 록시 부노 산산 산소 산소에 의해 생합성을 사용하는 것입니다Copolymer(LAHB로 약칭)

라이브 바카라 락트산은 전형적인 예입니다바이오 리소스플라스틱에서 파생되지만 기계적으로 부서지기 쉬운 생분해 성과 같은 문제가 있습니다 LAHB와 라이브 바카라 락트산을 혼합함으로써, 우리는 라이브 바카라 락트 산의 신장에서 현저한 개선을 성공적으로 달성했습니다 우리는 또한 LAHB 블렌드가 해수에서 라이브 바카라 락트 산의 생분해를 촉진한다는 것을 발견했다

9051_9077International Journal of Biological Macromolecules"

석유와 같은 화석 자원을 사용하여 제조 된 합성 플라스틱은 현대 생활을 지원하는 재료로 널리 사용되며 일본에서 약 1 천만 톤의 생산량과 전 세계적으로 약 4 억 톤의 생산량이 있습니다 반면에, 환경으로 유출 된 플라스틱으로 인한 환경 오염이 문제가되었습니다 또한, 화석 자원으로 원료로 만들어 졌기 때문에 기후 변화를 일으키는 이산화탄소 농도를 증가시키는 요인이기도하며 새로운 문제가 해결 될 것입니다플라스틱 재료필요합니다

생분해 성 플라스틱은 시간이 지남에 따라 물과 이산화탄소로 분해되므로 사용을 늘리면 환경 오염이 억제 될 것입니다 화석 자원의 소비를 줄이는 측면에서, 대기에서 이산화탄소로 고정 된 바이오 유래 자원으로 만든 플라스틱을 대체하는 것이 효과적입니다

라이브 바카라 락트산은 그러한 플라스틱 물질 중 하나입니다 Polylactic acid is a bioplastics material synthesized by chemical polymerization using lactic acid obtained by lactic acid fermentation of bio-derived resources as a monomer 라이브 바카라 락트산은 라이브 바카라 프로필렌 및 라이브 바카라에틸렌 테레 프탈레이트 (PET)와 유사한 물리적 특성을 나타내며, 투명성 및 생체 적합성과 같은 특성을 가지며, 석유 유래 플라스틱의 대체 재료로 사용될 것으로 예상됩니다 그러나, 라이브 바카라 락트 산은 스트레칭과 부서지기 어렵고, 제한된 환경에서 충분한 생분해 성을 보여줄 수있는 것과 같은 문제가 있으며, 이는 사용의 확장을 방해합니다

AIST는 중합체 재료를 매트릭스로 사용하여 복합 재료를 개발하고 복합 공정 기술 개발 및 복합 재료의 구조적 평가를 위해 노력하고 있습니다 Kobe University의 Taguchi 교수 및 다른 사람들의 연구 그룹은 다음과 같습니다유전자 변형 대장균, 젖산 (LA) 및 3- 하이드 록시 부노 산 (HB)의 공중 합체 (LAHB)의 세계 최초의 성공적인 생합성 생합성 (Taguchi et al, 2008) Kaneka는 세계 최초의 수소 박테리아를 사용하는 바이오 플라스틱을위한 대량 생산 기술을 설립했습니다 이번에는 AIST, Kobe University 및 Kaneka가 라이브 바카라 락트산과 LAHB를 혼합하여 라이브 바카라 락트 산으로 위에서 언급 한 도전을 극복하기 위해 노력했습니다

이 연구 개발은 새로운 에너지 및 산업 기술 개발 기관의 국가 연구 및 개발 기관에 의해 의뢰 된 프로젝트에 의해 지원되었습니다 Seiichi)

이 연구에서, 우리는 유전자 변형 대장균에 의해 설탕으로부터 생물 합성 된 LAHB를 라이브 바카라 락트 산을위한 변형 된 물질로 사용하려고 시도했다 유전자 변형 대장균 및 배양 조건의 유형을 변경함으로써, 상이한 단량체 비율 (LA 및 HB의 비율) 및 분자량을 갖는 다양한 LAHB와 분자량을 생합적으로 할 수있다 라이브 바카라 락트 산을 다양한 LAHBS와 혼합하여 필름 샘플을 제조하고, 기계적 특성을 인장 시험에 의해 평가 하였다 유일한 라이브 바카라 락트산은 몇 퍼센트의 신장 후 파손됩니다 한편, LAHB를 40 mol%의 LA 단량체 분율과 20%의 속도로 100,000의 중량 분자량과 혼합하는 LAHB/Polylactic acid 복합재 (Polylactic acid/lahb 블렌드)는 200% 이상의 경출로 상당히 개선되었다 (도 1) 이 변화는 재료를 파괴하는 데 필요한 에너지의 지표입니다인성 계수15 배 이상, 라이브 바카라 락트 산의 브리티 니스가 크게 개선되었음을 나타냅니다 또한, 생산 된 라이브 바카라 락트 산/LAHB 블렌드 필름은 투명도가 높다 이것은 라이브 바카라 락트산과 LAHB가 나노 수준에서 혼합되어 있음을 나타냅니다

라이브 바카라 락트산은산업용 퇴비상기와 같은 고온 및 습도 조건에서, 제품은 가수 분해에 의해 감소 된 다음 미생물에 의한 생분해를 겪는다 그러나 실온 토양 환경이나 해양 환경과 같은 저온 환경에서는 생분해가 거의 진행되지 않습니다 한편, LAHB는 바다와 토양을 포함한 다양한 환경에서 완전히 생분해 될 것으로 확인되었습니다 따라서, 우리는 상기 언급 된 라이브 바카라 락트 산/LAHB 블렌드의 해양 생분해 특성을 설명 할 것이다BOD 시험이 테스트는 Hyogo 현의 Takasago 항구에서 해수를 사용했습니다 12 일의 유도 단계 후, 생분해가 시작되면 분해가 빠르게 진행됩니다 (그림 2) LAHB는 소위 "분해 스위치"역할을합니다 생분해 반응은 원래 바다의 생분해로 알려진 LAHB만이 분해 될 때 생분해 수준의 이론적 값보다 현저히 진행되었다 이는 LAHB와 블렌딩이 또한 라이브 바카라 락트 산의 생분해를 촉진한다는 것을 나타낸다

이러한 방식으로 라이브 바카라 락트 산과 LAHB를 혼합하는 것은 라이브 바카라 락트산의 취약성 및 생분해 성의 도전을 극복 할 수있었습니다

AIST와 Kobe University는 "연구 결과 개발 프로젝트/연구 결과 최적의 개발 지원 프로그램 (A-Step) 산업-아카데미아 (성장)/라이브 바카라 락트산 다기능 수정 재료 인 Polylact Acid 다기능 수정 재료 인 LAHB"(2023-2025) 에서이 연구를 계속할 것입니다 (A-Step) 산업-아카데믹 공동 생산 공동 생산 공중 합체 LAHB 다기능 변형 물질 "(2023-2025) 및 LAHB의 1 차 구조 (단량체 비율, 서열, 분자량 등)와 라이브 바카라 락트 산 및 기계적, 열 및 생물학적 분류의 위상 구조, 정류 및 LAH의 위상 구조 사이의 상관 관계를 조사 할 것이다 이는 라이브 바카라 락트 산의 도전을 극복하는 데 최적입니다 이것은 생분해성과 우수한 기계적 특성을 결합한 생물 소스 유래 플라스틱 재료로서 라이브 바카라 락트 산/LAHB 라이브 바카라머 블렌드의 사용을위한 토대를 구축 할 것이다

게시 된 잡지 :International Journal of Biological Macromolecules
종이 제목 : Microbility 생성 된 라이브 바카라 [(r) -Lactate-CO-(r) -3-Hydroxybutyrate] 공중 합체
저자 : Imai Yusuke, Tominaga Yuichi, Tanaka Shinji, Yoshida Katsu, Furudate Yoshi, Sato Shunsuke, Takao-Ao, Taguchi Seiichi
doi :https : //doiorg/101016/jijbiomac2024130990

Polylactic acid

젖산에 의해 단량체로 만들어지고 에스테르 결합에 의해 반복적으로 연결된 플라스틱 물질 원료 인 젖산은 식물 유래 설탕의 젖산 발효에 의해 생산되기 때문에, 생물 소스 유래 플라스틱으로 분류됩니다[참조로 돌아 가기]

생분해

자연적으로 발생하는 미생물 또는 효소에 의해 분해되고 궁극적으로 이산화탄소와 물로 완전히 분해됩니다[참조로 돌아 가기]

Copolymer

하나의 유형의 단량체가 아닌 2 개 이상의 유형의 단량체로 구성된 중합체 물질[참조로 돌아 가기]

바이오 리소스

생물에서 얻은 자원 전형적인 예는 광합성을 통해 대기에서 이산화탄소를 고정시키는 다당류 (예 : 셀룰로오스 및 전분)가 포함됩니다[참조로 돌아 가기]

플라스틱 재료

분자량을 증가시키기 위해 유기 분자를 반복적으로 결합시킴으로써 얻은 물질을 중합체 물질이라고하며, 원래의 유기 분자를 단량체라고한다 플라스틱 재료는 가열 될 때 부드러워지는 특성을 갖는 중합체 물질 (열가소성)을 나타냅니다 대표적인 예에는 라이브 바카라에틸렌, 라이브 바카라 프로필렌 및 PET가 포함됩니다[참조로 돌아 가기]

gmo coli

대장균은 유전자 공학 기술을 사용하여 유전자를 도입하거나 변경했습니다 유전자 변형은 새로운 기능을 제공했으며 제약 및 생체 물질 생산에 널리 사용됩니다[참조로 돌아 가기]

인성 계수

재료가 파손되기 전에 재료에 흡수 된 에너지의 크기에 따라 재료의 무능력을 평가하는 지수 그것은도 1에 도시 된 인장 시험의 응력-변형 곡선으로 둘러싸인 영역에서 추정 될 수있다 1[참조로 돌아 가기]

산업용 퇴비

퇴비는 미생물에 의한 음식물 쓰레기와 같은 유기농 폐기물을 분해하고 나누는 시설입니다 산업용 퇴비는 온도 및 습도 조건을 제어하여 많은 양의 폐기물을 효과적으로 처리 할 수 있습니다 라이브 바카라 락트 산은 온도가 60 ° C 이상이고 습도가 60%이상인 고온 및 습도 조건을 달성 할 수있는 산업용 퇴비에서만 분해 될 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

BOD 시험

생화학 적 산소 수요 테스트 유기물이 미생물에 의해 분해 될 때 소비되는 산소의 양을 측정합니다 생분해 정도는 측정 된 산소 (BOD)의 비율과 시편을 무기 물질로 완전히 분해하는 데 필요한 산소의 양으로부터 계산 될 수있다[참조로 돌아 가기]

s Taguchi, M Yamada, K Matsumoto, K Tajima, Y Satoh, M Munekata, K Ohno, K Kohda, T Shimamura, H Kambe 및 S Obata,“라이트-중합 라이브 바카라 에스테르를위한 미생물 공장”,미국 국립 과학 아카데미의 절차, 105 (45), 17323-17327, 2008
doi :https : //doiorg/101073/pnas0805653105