生分解
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/12/01 06:38 UTC 版)
（細胞の活動に起因する酵素過程による分解）
- ^ “Terminology for biorelated polymers and applications (IUPAC Recommendations 2012)”. Pure and Applied Chemistry 84 (2): 377–410. (2012). doi:10.1351/PAC-REC-10-12-04.
- ^ どんな微生物が石油を分解するか？(独立行政法人製品評価技術基盤機構) [リンク切れ]
- ^ Sims, G.K. (1991). The effects of sorption on the bioavailability of pesticides. London: Springer Verlag. pp. 119–137.
- ^ 界面活性剤含有廃水の現状と課題(中部大学応用生物学部応用生物学研究科 生物機能開発研究所紀要 12:28-32（2011） 28p)
- ^ 環境水・底質中の直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム（LAS）の分析(兵庫県立健康環境科学研究センター)
- ^ 附属書９（厚生労働省）
生分解
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/04/30 16:58 UTC 版)
イオン液体の生分解性の研究は、環境中へのイオン液体の蓄績を低減するために不可欠である。生分解性が高ければ、ヒトや動物に対するイオン液体への中長期暴露量を低減できる。一般的なイミダゾリウム系やピリジニウム系といったイオン液体では迅速な生分解（例えば5日間）は起こらない。その一方で、例えば28日間など中期では生分解性を示すことが分かっている。イオン液体の生分解性については、カチオンとアニオンのどちらともが重要であり、どちらか一方が変わるだけでも生分解性が変化する。面白いことに、ClアニオンからBrアニオンに変化させるだけで生分解性が向上する場合も報告されている。近年は高い生分解性を期待して天然由来成分のイオン液体（例えばコリンカチオンとカルボン酸アニオン、アミノ酸アニオンなど）を利用することも注目されている。
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生分解
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/03/22 18:22 UTC 版)
「生分解性プラスチック」も参照 いっぱんに合成樹脂は「腐らない」こと、すなわち微生物による生分解を受けないことを長所のひとつとするが、いくつかの合成高分子は生分解を受けることが知られている。細菌や真菌による合成樹脂の分解は種々の酵素によって行われる。 合成樹脂の生分解は1950年代 - 1960年代ごろから注目されており、n-パラフィン、分子量の比較的ちいさなポリオレフィン、ポリビニルアルコール、脂肪族ポリエステル、ポリエチレングリコール、ε-カプロラクタムなどの合成高分子類の微生物分解性が研究されてきた。一方、芳香族ポリエステルのひとつであるポリエチレンテレフタレート（PET）など、プラスチックとして有用で大量生産の対象となる合成高分子の生分解にかんしては、否定的な結果が得られる場合が多かった。近年は、従来生分解が困難であるとされてきた合成樹脂を分解する微生物の報告や、動物が合成樹脂を摂食し、代謝を行う事例の報告など、合成樹脂の生分解にかんするさまざまな新知見が蓄積されつつあり、プラスチック廃棄物問題の解決法を探るうえでもいっそうの注目が集まっている。ここでは主に Ru, Huo & Yang (2020) によるレビューにもとづき、近年の合成樹脂の生分解にかんする知見を概説するが、合成樹脂の化学構造や実験・分析手法の差異によって生分解性の正確な評価が困難であるものもいまだ多い。 ポリエチレン ポリエチレン（PE）の生分解は1970年代ごろから研究対象として注目されていたが、微生物による生分解を受けるのは主として低分子量成分であり、分子量が 2000 を超える高分子量PEが環境中で生分解を受けることは困難であるとされてきた。高い分子量が生分解を阻害する主要因となるため、PEの生分解を行うには熱や紫外線、酸化剤などを用いた機械的・化学的な前処理が必要であると考えられていたが、近年は、前処理が行われていない長鎖PEを分解することができる可能性のある細菌や真菌が環境中から多数見出されており、たとえば、日本からは低密度ポリエチレン（LDPE）を分解する Bacillus 属の細菌が報告されている。腐植栄養湖（英語: humic lake）において、生分解されたPE由来の炭素が植物プランクトンの必須脂肪酸の合成に用いられていることを示した Taipale et al. (2019) のように、環境中でのふるまいの観点からPEの生分解プロセスを調査した研究もある。 また、複数種の昆虫の幼虫がLDPEを摂食し、腸内細菌を介して代謝を行うことができることが報告されており、注目すべき生分解の事例と見なされている。LDPEを摂食することが報告されているのは鱗翅目に属するコハチノスツヅリガ Achroia grisella、ハチノスツヅリガ Galleria mellonella、ノシメマダラメイガ Plodia interpunctella や、鞘翅目ゴミムシダマシ科の Zophobas atratus（スーパーワーム）で、このうちハチノスツヅリガの幼虫を用いた実験では、幼虫がLDPEを摂食してグリコールを主成分とする液状の糞を排泄すること、幼虫の腸内細菌叢から分離培養された Acinetobacter 属の細菌が、PEを唯一の栄養源として一年以上の生存が可能であることが確認されている。また、幼虫を介した in vivo での生分解と分離培養された細菌による in vitro での生分解プロセスとを比較すると、前者と比べて後者のPE分解速度が低いことから、幼虫と細菌とが相互に関係することでLDPEの生分解が促進される可能性が示されている。 PE分解酵素としては、Phanerochaete chrysosporium 由来のマンガンペルオキシダーゼ、大豆由来のペルオキシダーゼ、Rhodococcus ruber C208株が細胞外に分泌するラッカーゼなどが知られている。 ポリスチレン Xanthomonas 属や Pseudomonas 属などに属する細菌がポリスチレン（PS）の生分解を行うことが知られているが、いっぱんに、細菌や真菌によるPSの分解速度は非常に低いとされる。一方、幼虫期にPSを摂食することのできる昆虫が複数種知られており、PSの生分解研究において注目されている。PSを摂食することが報告されているのはチャイロコメノゴミムシダマシ Tenebrio molitor（ミールワーム）、コメノゴミムシダマシ Te. obscurus（ダークミールワーム）、Z. atratus（スーパーワーム）、コクヌストモドキ Tribolium castaneum（以上、鞘翅目ゴミムシダマシ科）および、鱗翅目のハチノスツヅリガで、このうちミールワーム、スーパーワーム、ハチノスツヅリガ幼虫を用いた実験では、三種ともPSフォームを唯一の餌として30日間の飼育が可能であり、腸内細菌を介した生分解の証拠も得られたものの、通常の餌で飼育した対照群と比較して生存率や体重が有意に低下しており、PSでは幼虫の発育に必要なエネルギーを満たせない可能性が指摘されている。また、幼虫の腸内細菌叢からPSの生分解に関与する可能性のある微生物が多数分離されている。 PSの生分解にかかわる酵素としては、Azotobacter beijerinckii HM121株が分泌するヒドロキノンペルオキシダーゼが知られている。 ポリプロピレン ポリプロピレン（PP）の生分解を行う可能性のある細菌や真菌が複数環境中から見いだされているが、それらは可塑剤や低分子量成分の分解にのみ寄与し、高分子量の長鎖PPの解重合は行われていない可能性もあり、評価が難しいとされている。分解酵素も知られていないが、PEと同様に機械的化学的前処理によって生分解が促進される可能性が指摘される。 ポリ塩化ビニル ポリ塩化ビニル（PVC）は利用の際に可塑剤が添加されることが多い合成樹脂である。可塑剤は炭素源として多くの細菌や真菌によって利用される（生分解される）ことが知られており、可塑化されたPVCを用いる製品、たとえば浴槽の蓋や農業用シートはさまざまな微生物によって損傷を受け得る。しかしながら、可塑剤とPVCの両方を分解できる微生物や酵素は知られておらず、生分解後の残留物の問題は大きい。 ポリウレタン ポリウレタン（PUR）は、合成に用いるポリオールの種類によってポリエステルPURとポリエーテルPURの二種に分けられる。ポリエステルPURの生分解にかんする研究はひろく行われており、Pseudomonas putida（シュードモナス・プチダ）など多数の細菌・真菌によって生分解を受けることが報告されている。一方で後者のポリエーテルPURにかんしては、生分解を行う可能性のある細菌や真菌がいくつか報告されているものの、前者と比較して微生物による生分解を受けにくいと考えられている。分解酵素についても同様で、ポリエステルPURにかんしては、エステル結合を加水分解するさまざまなリパーゼやエステラーゼが種々の微生物から見い出されているが、ポリエーテルPURを分解する酵素は知られていない。 ポリエチレンテレフタレート ポリエチレンテレフタレート（PET）の生分解性は結晶化度（英語: crystallinity）の程度によって異なり、大まかに結晶化度の低いもの（low-crystallinity PET: lcPET）と結晶化度の高いもの（high-crystallinity PET: hcPET）に分けたとき、生分解を受けることが知られているのはもっぱら前者のlcPETであり、後者のhcPETはほとんど生分解を受けない。熱成型されるPETボトルなどのPET製品は結晶化度が高く、したがって、PET製品の多くはそのままでは生分解に適さないとされる。lcPETの生分解にかんしては、Yoshida et al. (2016) によって記載された Ideonella sakaiensis（イデオネラ・サカイエンシス）と、本種から分離同定されたPET分解酵素 PETace がよく知られているが、PETaceは熱不安定性であり分解速度も非常に遅いことから、PET加水分解酵素としての要件を満たさないという指摘がなされている。一方、Thermobifida fusca などから得られたクチナーゼ類からは、熱安定性かつ高いPET分解性を示すものが知られており、PET加水分解酵素として有望視されている。
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生分解
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2010/06/13 14:43 UTC 版)
微生物の生産するエンドキシラナーゼの作用によって、主鎖がランダムに切断される。生じた末端からキシロシダーゼがキシロースを遊離させる。側鎖は、アセチルエステラーゼ、アラビノフラノシダーゼ、グルクロニダーゼなどの酵素により切り落とされる。
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生分解
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/11/22 23:26 UTC 版)
Flavobacterium sp. [85] と Pseudomonas sp. (NK87) はナイロン6のオリゴマーを分解するが、ポリマーは分解しない。ある種の白色腐朽菌はナイロン6を酸化分解する。脂肪族ポリエステルと比較して生分解性が悪い。その原因としてナイロン分子鎖間の水素結合による強い鎖間相互作用があるといわれている。
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