サスティナブルな海洋資源を用いた抗菌性バイオプラスチックの創製

利用可持续海洋资源制造抗菌生物塑料

• 批准号: 22K12451
• 负责人: 山田 真路
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Okayama University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12451/
• 关键词: プロタミン; バイオプラスチック; 生分解性素材; 抗菌性素材; 環境材料

海から多くの資源を得る日本にとって、海洋を漂うマイクロプラスチックは深刻な問題である。マイクロプラスチックの発生要因は様々あるが、石油由来のプラスチックが自然界で分解されないことが1つであると考えられている。この問題を解決する方策として、生物由来の資源を用いたバイオプラスチックがある。そのバイオプラスチックの代表として生分解性を有するポリ乳酸がある。ポリ乳酸は植物由来デンプンの発酵によって得られた乳酸を重合することで得られ、工業生産が行われている唯一のバイオプラスチックである。しかし、ポリ乳酸は植物の栽培やデンプンの発酵、乳酸の重合等で多くのエネルギーを消費する上、植物を栽培する広大な土地も必要とする。そこで、サスティナブルな生物サイクルから得られ、重合プロセスを必要としない生体高分子を用いたバイオプラスチックが注目されている。本研究課題では魚類の白子に含まれる核タンパクの一種・プロタミンに注目した。プロタミンはアミノ酸の2/3以上がアルギニンであり、強塩基性タンパク質である。そのため、抗菌性を示すことが知られている。そこで、本研究課題では抗菌性を有したプロタミンプラスチック（Ｐ-プラスチック）の創製を試みた。初年度は当初の計画通り、Ｐ-プラスチックの創製および力学的な特性評価を行った。プロタミンには市販のプロタミン硫酸塩と脱塩したプロタミンの2種類を用いた。初めにＰ-プラスチックの創製として架橋剤の検討を行った。特に、初年次は架橋剤としてホルムアルデヒド（HCHO）を中心に検討した。作製したＰ-プラスチックの水安定性は、プラスチックを水に浸漬しその形状変化を見ることで評価した。また、Ｐ-プラスチックの構造は赤外吸収スペクトルにより解析した。力学的な物性は万能試験機により評価し、市販の高分子素材と比較することで、Ｐ-プラスチックの有用性を検討した。

对于从海洋获取大量资源的日本来说，漂浮在海洋中的微塑料是一个严重的问题。产生微塑料的原因有多种，但其中之一被认为是石油衍生的塑料在自然界中不会分解。利用生物资源的生物塑料是解决这一问题的一种方法。可生物降解的聚乳酸是一种典型的生物塑料。聚乳酸是通过发酵植物淀粉获得的乳酸聚合而成，是唯一工业化生产的生物塑料。然而，聚乳酸在植物栽培、淀粉发酵、乳酸聚合等过程中消耗大量能源，并且还需要大量土地来种植植物。因此，使用从可持续生物循环中获得且不需要聚合过程的生物聚合物的生物塑料引起了人们的关注。在这个研究项目中，我们重点关注鱼精蛋白，这是鱼精中含有的一种核蛋白。鱼精蛋白是一种强碱性蛋白质，其三分之二以上的氨基酸是精氨酸。因此，已知它具有抗菌特性。因此，在这个研究项目中，我们尝试制造具有抗菌特性的鱼精蛋白塑料（P-塑料）。第一年，按照原计划，我们创建了 P-塑料并评估了其机械性能。使用两种类型的鱼精蛋白：市售的硫酸鱼精蛋白和脱盐鱼精蛋白。首先，我们研究了用于制造 P-塑料的交联剂。特别是，在第一年，我们重点关注甲醛（HCHO）作为交联剂。通过将塑料浸入水中并观察形状变化来评价所生产的P-塑料的水稳定性。此外，利用红外吸收光谱分析了P-塑料的结构。使用万能试验机评估机械性能，并通过与市售聚合物材料进行比较来研究 P-塑料的实用性。