高機能・ライフサイエンス・原料・素材

　ユーグレナと明治大学、理化学研究所の研究グループはこのほど、微細藻類ユーグレナ（和名：ミドリムシ）の発酵による有機酸やアミノ酸などの有用産物の生産について、その種類と生産量が発酵時のpHやバッファー（緩衝液）によって変化することを発見した。

　ユーグレナは食品や飲料に利用され認知度が上がってきた。光があると光合成によりCO2を固定して多糖のパラミロンを生産。暗所では蓄積したパラミロンを分解して様々な物質を作り、特に無酸素の発酵条件ではコハク酸などの有機酸やグルタミン酸、グルタミンなどのアミノ酸を細胞外に放出する。パラミロンは免疫調節機能や抗ウイルス作用などが期待され、コハク酸は貝の旨味成分でもあるがバイオプラスチックの原料にもなる。グルタミン酸やグルタミンは旨味成分の原料や栄養補助に使われる。また、ワックスエステルも発酵で作られ、ジェット燃料への利用が進められている。

　今回、発酵時の培地pHを3~8の6条件、3種類のバッファーの組み合わせで3日間発酵させ、コハク酸、グルタミン酸、グルタミンの生産量と細胞の形態変化を調べた。

　グルタミン酸やグルタミンの生産量は酸性で多く中性では少ない傾向。コハク酸はpHによらずバッファーの種類に大きく影響され、酢酸バッファーでは大きく減少した。発酵後の細胞形態は酸性では紡錘形、中性では円形の傾向にあったが、生産量との関係性は低かった。発酵時の細胞密度を10倍に上げたところ、コハク酸の生産量は10倍近くに増加したが、グルタミン酸は1.5倍程度にとどまった。

　今後、発酵生産物の量や種類を決定する因子のメカニズムレベルでの解明が求められる。ユーグレナは食品、化成品、燃料など様々な物質を生産する能力があるため、CO2からの物質生産系が発展することで、環境にやさしいものづくりの可能性が期待されている。

　産業技術総合研究所（産総研）と理化学研究所（理研）はこのほど、共同でバイオマスを原料とする新たな機能性ポリマーを開発した。

　性質の異なる2つのバイオマスベース原料の縮合体をモノマーとして重縮合させた、ヒドロキシ桂皮酸骨格とリシノール酸骨格が規則的に交互配列したコポリマーだ。ヒドロキシ桂皮酸骨格中のメトキシ基数で機械物性や熱物性が変化。ゴムやフィルムなどの透明材料としての応用が期待される。

　2030年の世界のバイオ市場は約200兆円と予測され、欧州は既存石油由来製品の3割をバイオ由来製品で代替する目標を掲げるが、実用化には強度面が課題だ。産総研がバイオマス由来の機能性モノマーの分子配列制御で高物性ポリマーを目指す中、共同事業「理研‐産総研チャレンジ研究」の「新・バイオマスニッポン総合戦略」の支援で実施。米ぬかやリグニンに含まれるヒドロキシ桂皮酸類（クマル酸、フェルラ酸、シナピン酸）とひまし油由来のリシノール酸という性質の異なる2分子の縮合体を重縮合し、2種の機能性分子が規則的に交互配列した純粋な共重合体（コポリマー）を合成した。

　リシノール酸だけの重合体（PRA）は室温で液状だがコポリマーは固体で、加熱プレスで圧縮成形加工したフィルムはいずれも無色透明で繰り返し屈曲が可能だ。クマル酸は引張応力が弱く引きちぎれ、フェルラ酸は応力は最小だが切れずによく伸び（800％以上）、シナピン酸は応力が最大で強靭（15.4M㎩、585％）、破断後にゆっくりと元に戻る形状記憶性を示した。

　ガラス転移温度はポリマー骨格中のメトキシ基数に関係し、0個のPRAがマイナス73℃、1個のクマル酸がマイナス15℃、2個のファルラ酸が4℃、3個のシナピン酸が24℃と分子設計上の重要な指針となる。加熱するといずれも350℃付近で約50％が分解したが、PRAがその後も急速に分解が進んだのに対し、コポリマーはその後の分解は緩やかで完全分解は500℃付近だった。安価で豊富な非可食性バイオマスを原料とする「100％バイオマスベースのポリエステル」として、ゴム材料や包装材料など様々な分野への応用が期待できる。

　今後は生分解性評価などを進める一方、試料提供などで連携を進め、実用化に向けて物性を向上させていく考えだ。

　ユニ・チャームはこのほど、東京都が公募した「使用済み紙おむつのリサイクル推進に向けた実証事業」に対し「効率的な収集・運搬手法」モデルの事業者に採用された。東京都の各自治体・企業・団体と協業し、「使用済み紙おむつのリサイクル」推進を通じて持続可能な社会への貢献を目指し、地球環境保全と経済的成長を両立する事業活動に取り組む。

　高齢社会の伸展で紙おむつの使用量は増加し、環境省の予測では2015年度の年間約200万t（一般廃棄物の約4.5％）が2030年度には約250万t（同約7％）に増加する見込み。しかも使用後の紙おむつは水分を吸って嵩が増し、廃棄処理に大きな負担となっている。

　同社は循環型社会を目指し、2015年より使用済み紙おむつの再資源化プロジェクトを開始。16年からは鹿児島県志布志市や大崎町との実証実験を通じて、パルプなどを衛生物品に利用可能なレベルまで再生する技術の確立、洗浄・分離時に使用する処理水まで再利用する「総循環型モデル」を推進している。

　ここで欠かせないのが、使用済み紙おむつの分別方法や分別回収に至る事業計画。都内自治体の協力で高齢者施設・保育園などで使用済み紙おむつの分別を行い、回収会社などとともに分別回収の実証実験を開始する。

　同実証事業を通じて、使用済み紙おむつのリサイクル事業を国内外で展開できる循環型モデルを構築し、新たな課題を明確にして対策を取っていく考えだ。