農業環境技術研究所プレスリリース

プレスリリース
平成20年10月22日
独立行政法人 農業環境技術研究所

農環研が植物の葉から生分解性プラスチックを強力に分解するカビを発見
―環境負荷低減と省力化の新技術開発に期待―

独立行政法人農業環境技術研究所 (農環研) は、イネ科作物の葉の表面などに生息するカビ (糸状菌) が生分解性プラスチック (生プラ) を効率よく分解することを明らかにしました。これまで農環研では、生プラを分解する酵母がイネに多数生息していることを発見していましたが、今回採取されたカビは生プラ分解能力が高く、その特性を生かした技術開発が期待されます。また、一連の成果は、これまで見過ごされていた植物に生息している微生物の資材としての利用の可能性を示した点でも画期的です。

プラスチック廃棄物を回収する手間と処理をする量を減らすために、農業用資材などに生プラの導入が進められています。ところが生プラは分解性を高めると資材としての強度が落ちるなどの問題があり、分解を促進するための技術開発が求められています。農環研では、葉の表面が生プラの構造と似ていることに着目し、葉の表面に常在している微生物から分解能力が高いものを探索してきており、今回、特に生プラ分解能が高い糸状菌を見いだしました。この菌はオオムギ葉から分離されたもので、培養液中に純度の高い生プラ分解酵素を分泌します。この酵素液を生プラマルチフィルムに散布すると、6日間で重量にして91.2%の生プラが分解されました。この成果を利用すれば、使用済の生プラを効率よく分解する技術の実用化が期待できます。

なお、この成果の一部を10月25日に長崎市で開催される日本菌学会西日本支部大会で発表後、10月29・30日に東京で開催されるアグリビジネス創出フェア2008に出展します。

研究推進責任者:(独)農業環境技術研究所

理事長  佐藤 洋平

研究担当者:(独)農業環境技術研究所 生物生態機能研究領域

主任研究員  農学博士 小板橋 基夫

TEL 029-838-8355

広報担当者:(独)農業環境技術研究所 広報情報室 広報グループリーダー

福田 直美

TEL 029-838-8191
FAX 029-838-8191

電子メール kouhou@niaes.affrc.go.jp

[ 成果の内容の詳細 ]

1.現在、使用済プラスチックの排出量は国内の総計で1千万t、農林業用は約15万tといわれています(環境省、農林水産省)。農業用マルチフィルムは保温、雑草防除などの目的で使われていますが、使用後に回収するための労力と、廃マルチを処理するための費用が大きいため、近年では生プラ製品が導入され始めています。しかし、生プラには、分解性を高めると資材としての強度が落ち、逆に強度を高めるとほとんど分解されないという問題がありました。そこで、生プラ分解能力の高い微生物を利用して、分解を促進する技術が求められています。しかし、生プラ分解菌を自然界から取り出すのは難しく、実用化のための大きな課題となっていました。生プラは脂肪酸ポリエステル構造を持つ物が多く使われていますが、植物の体表面を覆う脂分にも脂肪酸ポリエステル構造が含まれています。そのため、葉に付着する微生物の中には、生プラを分解できるものがいるのではないかと考えました。

2.イネ科作物の葉を洗浄した液からは、様々な生プラ [ ポリブチレンサクシネート (PBS)、 ポリブチレンサクシネート/アジペート (PBSA)、 ポリカプロラクトン (PCL) ] を分解する糸状菌が分離されました。分離菌の多くは、生プラマルチフィルム ( PBS あるいは PBSA ) も分解することを発見しました。

3.それらの中から、特に強力な生プラ分解能を持つ糸状菌を見出し、菌株特許を出願しました。この菌はオオムギの葉から分離された不完全菌類の一種 (菌株名 47-9 ) です (図1)。この菌は生プラマルチフィルム(PBSおよびPBSA)を強力に分解しました(図2)。

4.この菌が溶液中に純度の高い生プラ分解酵素を生産するための、培地の組成や誘導基質などの条件を明らかにしました(図3)。その分解酵素を電気泳動法で分析したところ、培養液中に高純度の分解酵素が生産されていることが分かりました(図4)。さらに、酵素のアミノ酸部分配列を分析して、分子量約20キロダルトンの未発見の酵素であることも解明しました。

5.この菌の生産する酵素液を培養土上に置いた縦10cm、横14cmの生プラマルチフィルム (PBSA) に散布処理すると、6日間で、重量にして無処理が 0% の分解に対して、処理区では 91.2 %が分解されました(図5)。さらに、PBSA 以外の PBS や市販の PBSA と PBS 混合フィルムも分解することが分かりました(図6)。この菌や酵素を利用することで、使用済み生プラ製品の分解を促進する新しい技術開発につながると期待されます。

[ 用語解説 ]

不完全菌類: 無性生殖だけで繁殖しているように考えられている子のう菌や担子菌などの糸状菌の総称。体細胞分裂によって形成される分生子と呼ばれる胞子、あるいは胞子を作らずに菌糸の栄養成長のみによって増殖する。

ダルトン: 原子質量単位。タンパク質や染色体などの重量を示す。

[ 参考資料 ]

強力な生プラ分解能を持つ糸状菌(47-9菌株)の菌叢(オートミール培地上)(写真)

図1.強力な生プラ分解能を持つ糸状菌 ( 47-9 菌株) の菌叢 (オートミール培地上)

図2.47-9菌株によるPBSA膜およびPBS膜の分解(写真)

図2.47-9 菌株による PBSA 膜および PBS 膜の分解
左: 無処理 ( PBSA フィルム4枚と PBS フィルム4枚)
右: 47-9 菌株 + PBSA フィルム4枚 (93%分解), 47-9 菌株 + PBS フィルム4枚 (91%分解)

培地上の生プラフィルムは菌株によって分解され、ほとんど残っていません。

図3.47-9菌株によるPBSAエマルジョン(乳化液)の分解(写真)

図3.47-9 菌株による PBSA エマルジョン (乳化液) の分解
左: 培養1日め   右: 培養7日後

乳化状の PBSA の分解が進むと、培地が透明になります。

47-9菌株の生産する酵素の電気泳動像(写真)

図4.47-9 菌株の生産する酵素の電気泳動像 (トリシン/SDS-PAGE)(銀染色)
M: マーカー  1: 培養上清  2: 精製酵素

図5.酵素処理による生プラマルチフィルム(PBSA)の分解(写真)

図5.酵素処理による生プラマルチフィルム (PBSA) の分解
左: 無処理10日後  中:処理6日後  右:処理10日後

生プラフィルムが酵素によって分解され、下の培養土が見えるようになります。

図6.酵素処理による各種生プラマルチフィルムの分解(写真)

図6.酵素処理による各種生プラマルチフィルムの分解 (処理6日後)
下段は計測後のマルチフィルム

処理6日後の PBSA フィルムはほとんど残っていません。その他のフィルムも分解が進んでいます。

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