(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロピオニバクテリウム  アクネス  ＣＡＰ１０３（Ｐｒｏｐｉｏｎｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ａｃｎｅｓ  ＣＡＰ１０３）ＦＥＲＭ  Ｐ−１８３７４菌株。
【請求項２】
下記式（Ｉａ）で示される脂肪族ポリエステルの製造方法であって、
【化１】
0003902921.tif 000012
（式中、ｎは５〜１０，０００の整数を示す。）
セルロースを加水分解してグルコースを得る工程と、
請求項１記載の前記菌株を用いて、該グルコースから微生物発酵によってカプロン酸を得る工程と、
該カプロン酸を塩素化して６−クロロカプロン酸を得る工程と、
該６−クロロカプロン酸を環化してε−カプロラクトンを得る工程と、
該ε−カプロラクトンを開環重合する工程と、
を含むことを特徴とする脂肪族ポリエステルの製造方法。
【請求項３】
セルロースからグルコースを得る工程は、酵素による加水分解であることを特徴とする請求項２記載の脂肪族ポリエステルの製造方法。
【請求項４】
グルコースからカプロン酸を得る工程は、請求項１記載の前記菌株を用いた発酵によることを特徴とする請求項２又は３記載の脂肪族ポリエステルの製造方法。
【請求項５】
下記式（Ｉｂ）で示される脂肪族ポリエステルの製造方法であって、
【化２】
0003902921.tif 000013
（式中、ｎは５〜１０，０００の整数を示す。）
セルロースを加水分解してグルコースを得る工程と、
請求項１記載の前記菌株を用いて、該グルコースから微生物発酵によってカプロン酸を得る工程と、
該カプロン酸を塩素化して５−クロロカプロン酸を得る工程と、
該５−クロロカプロン酸を環化してδ−カプロラクトンを得る工程と、
該δ−カプロラクトンを開環重合する工程と、
を含むことを特徴とする脂肪族ポリエステルの製造方法。
【請求項６】
下記式（Ｉａ）で示される脂肪族ポリエステルの製造方法であって、
【化３】
0003902921.tif 000014
（式中、ｎは５〜１０，０００の整数を示す。）
デンプンを加水分解してグルコースを得る工程と、
請求項１記載の前記菌株を用いて、該グルコースから微生物発酵によってカプロン酸を得る工程と、
該カプロン酸を塩素化して６−クロロカプロン酸を得る工程と、
該６−クロロカプロン酸を環化してε−カプロラクトンを得る工程と、
該ε−カプロラクトンを開環重合する工程と、
を含むことを特徴とする脂肪族ポリエステルの製造方法。
【請求項７】
下記式（Ｉｂ）で示される脂肪族ポリエステルの製造方法であって、
【化４】
0003902921.tif 000015
（式中、ｎは５〜１０，０００の整数を示す。）
デンプンを加水分解してグルコースを得る工程と、
請求項１記載の前記菌株を用いて、該グルコースから微生物発酵によってカプロン酸を得る工程と、
該カプロン酸を塩素化して５−クロロカプロン酸を得る工程と、
該５−クロロカプロン酸を環化してδ−カプロラクトンを得る工程と、
該δ−カプロラクトンを開環重合する工程と、
を含むことを特徴とする脂肪族ポリエステルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脂肪族ポリエステルの製造方法、セルロースの再資源化方法およびデンプンの再資源化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の汎用プラスチック製品は、主に石油資源から合成された高分子化合物である。即ち、ポリエステル、ポリスチレン、ナイロン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリカーボネート等の高分子化合物は、殆どの場合、石油を原料として得られるモノマーより製造される。
【０００３】
しかしながら、石油は有限な資源であり、いずれ枯渇することが予想されている。従って、石油にかわる新たな原料、即ち、再生可能な原料から汎用プラスチック製品を製造する技術が強く望まれる。
【０００４】
本発明者らは、このような認識に基づいて、石油にかわる原料としてセルロース及びデンプンに着目し、廃セルロース及び廃デンプンから脂肪族ポリエステルを製造することを検討した。
【０００５】
セルロースは、年間に１０9〜１０11トンが生産され、構造材料、充填剤、食品添加物、更には、接着剤等の広範囲の用途で大量に利用されている。それに伴い、廃セルロースの量もまた、年々増加している。
【０００６】
セルロースを分解して再利用する技術として、例えば、セルロースからメタン、エタン等の炭化水素を取出す方法（特開平５−２１３７７８号公報）、微生物によってセルロースからアルコールを生産する方法（特開平１１−２９９４７９号公報）等が知られている。
【０００７】
一方、デンプンはＤ−グルコースが脱水的に重合した高分子化合物であり、セルロースと共に重要な多糖類であるが、やはり食品廃棄物として大量に廃棄されている。また、デンプンはジャガイモ、サツマイモ、トウモロコシ等から製造され、全世界における生産高（トウモロコシの収穫量）は、約４〜５億トン／年であり、天然資源中で最も多く生産され、再生可能な資源である。従って、デンプンから汎用プラスチック製品を製造することができれば、石油に代わる新しい資源として有望である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、廃セルロース及び廃デンプンの今後の更なる増加に対処し、再生可能資源の活用をより推進させていくためには、より効率的にセルロース及びデンプンを再資源化し得る新規な技術開発が必要である。そこで、本発明者は、セルロース及びデンプンを出発原料として、脂肪族ポリエステルを製造することを検討した。
【０００９】
脂肪族ポリエステルの有用な製造方法の１つは、カプロラクトン類をモノマーとして、これを開環重合する方法である。カプロラクトン類の例としては、ε−カプロラクトン及びδ−カプロラクトン等を挙げることができる。ε−カプロラクトン及びδ−カプロラクトン等は容易に開環重合して脂肪族ポリエステルを与え、このような脂肪族ポリエステルは、プラスチック成形品、フィルム、ホットメルト接着剤等として、産業上の多くの分野で利用されている。
【００１０】
以上の様なカプロラクトン類はカプロン酸類を環化することにより得られる。従って、廃セルロース及び廃デンプンを出発原料として脂肪族ポリエステルを製造するには、廃セルロース及び廃デンプンを効率的にカプロン酸類に誘導する必要がある。
【００１１】
カプロン酸類の製造方法としては、微生物発酵を利用する例が、特開平７−２０３９５１号公報、特開平７−２５５４５６号公報、特開平８−１７３１４７号公報、特開平１０−１５５４７３号公報、特開平１１−３１８４２８号公報等に記載されている。
【００１２】
しかしながら当該公報には、酒類醸造過程に副産されるカプロン酸エチルについて記載されており、脂肪族ポリエステルのモノマーの前駆体として使用可能な程度に高純度で効率的にカプロン酸類を廃セルロースおよび廃デンプンから誘導することは、あまり知られていない。
【００１３】
以上の様な状況に鑑み、本発明の目的は、セルロース及びデンプンからグルコースを経て得られるカプロン酸を用いて、脂肪族ポリエステルを製造すること、即ち、セルロース及びデンプンを出発物質として高品質なプラスチックを得ることである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明においては、カプロラクトン類を開環重合して脂肪族ポリエステルを製造する際に、該カプロタクトン類の前駆体であるカプロン酸を、グルコースをプロピオニバクテリウム  アクネス  ＣＡＰ１０３（Ｐｒｏｐｉｏｎｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ａｃｎｅｓ  ＣＡＰ１０３）ＦＥＲＭ  Ｐ−１８３７４菌株により発酵させることにより合成する。
【００１５】
より具体的には、下記式（Ｉａ）で示される脂肪族ポリエステルの製造方法であって、
【００１６】
【化５】
0003902921.tif 000002
【００１７】
（式中、ｎは５〜１０，０００の整数を示す。）
セルロースを加水分解してグルコースを得る工程と、
該グルコースから微生物発酵によってカプロン酸を得る工程と、
該カプロン酸を塩素化して６−クロロカプロン酸を得る工程と、
該６−クロロカプロン酸を環化してε−カプロラクトンを得る工程と、
該ε−カプロラクトンを開環重合する工程と、
を含むことを特徴とする脂肪族ポリエステルの製造方法が提供される。
【００１８】
また、下記式（Ｉｂ）で示される脂肪族ポリエステルの製造方法であって、
【００１９】
【化６】
0003902921.tif 000003
【００２０】
（式中、ｎは５〜１０，０００の整数を示す。）
セルロースを加水分解してグルコースを得る工程と、
該グルコースから微生物発酵によってカプロン酸を得る工程と、
該カプロン酸を塩素化して５−クロロカプロン酸を得る工程と、
該５−クロロカプロン酸を環化してδ−カプロラクトンを得る工程と、
該δ−カプロラクトンを開環重合する工程と、
を含むことを特徴とする脂肪族ポリエステルの製造方法が提供される。
【００２１】
更に、下記式（Ｉａ）で示される脂肪族ポリエステルの製造方法であって、
【００２２】
【化７】
0003902921.tif 000004
【００２３】
（式中、ｎは５〜１０，０００の整数を示す。）
デンプンを加水分解してグルコースを得る工程と、
該グルコースから微生物発酵によってカプロン酸を得る工程と、
該カプロン酸を塩素化して６−クロロカプロン酸を得る工程と、
該６−クロロカプロン酸を環化してε−カプロラクトンを得る工程と、
該ε−カプロラクトンを開環重合する工程と、
を含むことを特徴とする脂肪族ポリエステルの製造方法が提供される。
【００２４】
加えて、下記式（Ｉｂ）で示される脂肪族ポリエステルの製造方法であって、
【００２５】
【化８】
0003902921.tif 000005
【００２６】
（式中、ｎは５〜１０，０００の整数を示す。）
デンプンを加水分解してグルコースを得る工程と、
該グルコースから微生物発酵によってカプロン酸を得る工程と、
該カプロン酸を塩素化して５−クロロカプロン酸を得る工程と、
該５−クロロカプロン酸を環化してδ−カプロラクトンを得る工程と、
該δ−カプロラクトンを開環重合する工程と、
を含むことを特徴とする脂肪族ポリエステルの製造方法が提供される。
【００２７】
なお、以上の製造方法の主要な工程として、本発明によれば、グルコースを微生物発酵することを特徴とするカプロン酸の製造方法が提供される。
【００２８】
使用する微生物としては嫌気性細菌が好ましく、嫌気性細菌としてはプロピオニバクテリウム属細菌が好ましく、本発明では、グルコースよりカプロン酸を生成できるプロピオニバクテリウム  アクネス  ＣＡＰ１０３（Ｐｒｏｐｉｏｎｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ａｃｎｅｓ  ＣＡＰ１０３）ＦＥＲＭ  Ｐ−１８３７４菌株が用いられる。
【００２９】
以上の製造方法においては、微生物を利用することにより、脂肪族ポリエステルのモノマー（カプロラクトン類）の前駆体として使用可能な程度に高純度なカプロン酸を、グルコースから効率的に誘導できる。
【００３０】
この結果、セルロース及びデンプンからグルコースを経て得られるカプロン酸を用いて、脂肪族ポリエステルを製造すること、即ち、セルロース及びデンプンを出発物質として高品質なプラスチックを得ることが可能となる。よって、廃セルロース及び廃デンプンを原料として得られる脂肪族ポリエステルを製造することが可能となり、セルロース及びデンプンを再資源化することができる。
【００３１】
なお、セルロースからグルコースを得る際の、原料としてのセルロースとしては、市販のセルロースを使用できることは勿論のこと、古紙類、廃材等の木材類を適宜処理して得られた廃セルロースも使用することができる。従って、本発明によれば、廃セルロースの再資源化への新たな道筋を開くことができる。
【００３２】
また、デンプンからグルコースを得る際の、原料としてのデンプンとしては、市販のデンプンを使用できることは勿論のこと、ジャガイモ、サツマイモ、トウモロコシ等を適宜処理して得られた廃デンプンも使用することができる。従って、本発明によれば、廃デンプンの再資源化への新たな道筋を開くことができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下に各工程を説明する。
【００３４】
（セルロースからグルコース）
セルロースからグルコースへの変換は、例えば、セルラーゼなどの酵素による分解方法、硫酸や塩酸などの酸による分解方法、あるいは、超臨界水による分解方法等が挙げられる。
【００３５】
（デンプンからグルコース）
デンプンからグルコースへの変換は、例えば、硫酸などの希酸による加水分解方法、アミラーゼ及びマルターゼなどの酵素による加水分解方法、あるいは、超臨界水による加水分解方法等が挙げられる。
【００３６】
（グルコースからカプロン酸）
グルコースからカプロン酸への変換は、微生物による嫌気発酵によって行う。微生物としては、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ｋｌｕｙｖｅｒｉ、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ  ｂａｒｋｅｒｉ等のクロストリジウム属細菌で、グルコースからカプロン酸を生産できる菌株を用いることができる。
【００３７】
しかしながら、グルコースからカプロン酸を生産する菌株として単離同定されているものが少なく、生産効率も低いことから、我々は新たな菌株を鋭意スクリーニングした。例えば、嫌気条件でカプロン酸生産培地（グルコース５ｇ／ｌ、ペプトン１０ｇ／ｌ、、酵母エキス５ｇ／ｌ、炭酸カルシウム５ｇ／ｌ、ＮａＣｌ５ｇ／ｌ、システイン塩酸塩２ｇ／ｌ、ｐＨ７．０）を用いてスクリーニングを行った。
【００３８】
この結果、Ｐｒｏｐｉｏｎｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ａｃｎｅｓ等のプロピオニバクテリウム属細菌で、グルコースからカプロン酸を生産できる菌株として、プロピオニバクテリウム  アクネス  ＣＡＰ１０３菌株の取得に成功した。
【００３９】
なお、上記菌株は、独立行政法人産業技術総合研究所  特許生物寄託センターに、平成１３年６月６日付けで寄託されている（受託番号：ＦＥＲＭ  Ｐ−１８３７４）。
【００４０】
プロピオニバクテリウム  アクネス  ＣＡＰ１０３（Ｐｒｏｐｉｏｎｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ａｃｎｅｓ  ＣＡＰ１０３）ＦＥＲＭ  Ｐ−１８３７４菌株は、カプロン酸の生産速度が高い。具体的には、同一生育条件で比較した場合、従来一般に知られておりカプロン酸生成能を有する絶対嫌気性細菌が数週間から数ヶ月程度で生産するカプロン酸量を、ＣＡＰ１０３は数日間で達成できる。このため、カプロン酸の十分な生産効率を実現できる。
【００４１】
また、プロピオニバクテリウム  アクネス  ＣＡＰ１０３（Ｐｒｏｐｉｏｎｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ａｃｎｅｓ  ＣＡＰ１０３）ＦＥＲＭ  Ｐ−１８３７４菌株は、生育速度が高い。具体的には、一般の絶対嫌気性細菌が植継ぎ後１ヶ月程度で初期対数増殖期に達するのに対し、ＣＡＰ１０３は１週間程度で初期対数増殖期に達する。このため、十分量のカプロン酸を生産するに必要な菌体量を容易に確保できる。
【００４２】
グルコースからのカプロン酸発酵は、グルコースを主要炭素源とし、他に栄養素として窒素、リン、ミネラル、ビタミン等を添加した培養液に、以上の様な菌株を添加して、嫌気条件に保つことで行われる。
【００４３】
以上の菌株は酸素によって死滅する絶対嫌気性菌であるため、嫌気条件を厳密に実現する。培地を注入した後、気体の透過しないブチルゴム栓等で密封した培養容器の気相部分を窒素や二酸化炭素、水素等で置換し、さらに培地中の酸素もシステインやチオグリコール酸ナトリウム、硫化ナトリウム等の還元剤や熱処理、窒素曝気等で除去することが必要である。
【００４４】
培養液中のグルコース濃度は、用いる微生物の種類に応じて設定すればよいが、十分なカプロン酸生成量を実現するため、通常０．１質量％以上とし、０．５質量％以上が好ましい。一方、副産物を低減するために、通常１０質量％以下とし、５質量％以下が好ましい。
【００４５】
補助的な炭素源は不要で、グルコースを単一炭素源とすればよい。窒素源としては、尿素、アンモニア、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウムなどの有機または無機の窒素源、コーンスチープリカー、ペプトン、肉エキス、酵母エキスなどの天然窒素源などが用いられる。無機塩としては、リン酸カリウム、リン酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸マンガン、硫酸第一鉄、塩化カリウム、塩化ナトリウムなどが用いられる。
【００４６】
発酵温度は、十分なカプロン酸生成量を実現するため、通常１５℃以上とし、２０℃以上が好ましい。一方、副産物を低減し、菌株が死滅することを防ぐために、通常４０℃以下とし、３７℃以下が好ましい。
【００４７】
また、培養液のｐＨは通常５〜７程度が適当であるが、微生物の性質に応じて適宜設定すればよい。
【００４８】
更に、発酵時間は微生物の種類によるが、ＣＡＰ１０３菌株では３日から１週間、前培養条件を選べば１日から３日で発酵可能である。
【００４９】
なお、微生物培養液からのカプロン酸の分離方法としては、蒸留法等を用いればよい。
【００５０】
（カプロン酸から６−クロロカプロン酸）
カプロン酸から６−クロロカプロン酸への変換は、カプロン酸を濃硫酸中で塩素と反応させて塩素化する方法が挙げられる。
【００５１】
（カプロン酸から５−クロロカプロン酸）
カプロン酸から５−クロロカプロン酸への変換は、カプロン酸を濃硫酸中でＮ−クロロジイソプロピルアミンと反応させて塩素化する方法が挙げられる。この反応については、Ｎ．Ｃ．Ｄｅｎｏら、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．誌、第９３号、第４３８〜４４０頁（１９７１年刊）に記載されている。
【００５２】
（６−クロロカプロン酸からε−カプロラクトン）
６−クロロカプロン酸から下記式（ＩＩａ）で示されるε−カプロラクトンへの変換は、６−クロロカプロン酸を水酸化ナトリウム水溶液中で煮沸する方法が挙げられる。
【００５３】
【化９】
0003902921.tif 000006
【００５４】
（５−クロロカプロン酸からδ−カプロラクトン）
５−クロロカプロン酸から、下記式（ＩＩｂ）で表されるδ−カプロラクトンへの変換は、５−クロロカプロン酸を水酸化ナトリウム水溶液中で煮沸する方法が挙げられる。
【００５５】
【化１０】
0003902921.tif 000007
【００５６】
（ε−カプロラクトン及びδ−カプロラクトンから脂肪族ポリエステル；開環重合）
本発明では、ε−カプロラクトン及びδ−カプロラクトンの開環重合に際し、重合触媒としては、公知の開環重合触媒を用いることができる。例えば、２塩化スズ、４塩化スズ、テトラ−ｎ−ブトキシゲルマニウム、テトラメトキシゲルマニウム、テトラエトキシゲルマニウム、トリエトキシアルミニウム、トリ−ｎ−プロポキシアルミニウム、トリ−ｉｓｏ−プロポキシアルミニウム、トリ−ｎ−ブトキシアルミニウム、トリ−ｉｓｏ−ブトキシアルミニウム、塩化アルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリメチルアルミニウム、ジ−ｉｓｏ−プロピル亜鉛、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛、塩化亜鉛、テトラ−ｎ−プロポキシチタン、テトラ−ｎ−ブトキシチタン、テトラ−ｔ−ブトキシチタン、テトラエトキシジルコニウム、テトラメトキシジルコニウム、テトラ−ｉｓｏ−プロポキシジルコニウム、テトラ−ｎ−ブトキシジルコニウム、テトラ−ｉｓｏ−ブトキシジルコニウム、テトラ−ｔ−ブトキシジルコニウム等を用いることができる。
【００５７】
重合触媒の使用量は、ε−カプロラクトン又はδ−カプロラクトンと重合開始剤との合計量に対し、０．０１〜１０質量％、好ましくは、０．０５〜５質量％である。
【００５８】
本発明では、ε−カプロラクトン及びδ−カプロラクトンの開環重合に際し、重合開始剤としては、公知の重合開始剤を用いることができる。例えば、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパンール、各種ブタノール、フェノール等のモノオール、エチレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，７−ヘプタンジオール、１，８−オクタンジオール、１，１０−デカンジオール等のジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン等のトリオール、ネオペンチルグリコール、ペンタエリスリトール等のポリオールを用いることができる。また、これらは、単独でも２種類以上を併用してもよい。
【００５９】
本発明で使用する重合開始剤とε−カプロラクトン又はδ−カプロラクトンとのモル比は、目的とする脂肪族ポリエステルの重合率に応じて適宜選択することができる。重合開始剤とε−カプロラクトン又はδ−カプロラクトンとのモル比は、１：１〜１：５０００モル比、好ましくは、１：１〜１：２０００モル比である。
【００６０】
ε−カプロラクトン及びδ−カプロラクトンの開環重合は、ε−カプロラクトン及びδ−カプロラクトンに重合触媒と重合開始剤を添加して不活性ガスの存在下、あるいは、減圧下で重合反応させる。好ましくは、簡便さから窒素雰囲気下の常圧で行うのがよい。
【００６１】
ε−カプロラクトン及びδ−カプロラクトンの開環重合の反応温度及び時間は、任意に選択できる。反応温度は、好ましくは、５０〜２００℃、より好ましくは、１００〜１８０℃の範囲である。５０℃以上であれば、反応速度は十分速い。２００℃以下であれば、酸化反応による脂肪族ポリエステルの着色や生成する脂肪族ポリエステルの分解反応等が抑制される。反応時間も任意に選択できるが、生成する脂肪族ポリエステルの品質に影響を与えない範囲で行うことができる。
【００６２】
ε−カプロラクトン及びδ−カプロラクトンの開環重合は、溶媒中で行うことができる。溶媒は、ε−カプロラクトン又はδ−カプロラクトン、重合触媒、重合開始剤と反応しない不活性溶媒であり、好ましくは、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、ヘキサン、シクロヘキサン等の脂肪族又は脂環式炭化水素を用いることができる。これらの溶媒は、実質的には、無水のものが望ましい。
【００６３】
ε−カプロラクトン及びδ−カプロラクトンの開環重合によって得られる脂肪族ポリエステルの重量平均分子量は、ポリスチレン換算で１０００〜１００００００、好ましくは、３００００〜５０００００である。
【００６４】
この様にして得られる脂肪族ポリエステルは、これまで種々の分野で用いられているプラスチック材料を代替するプラスチック材料として用いることができる。そして重量平均分子量や含まれる官能基等を変化させることによって、産業上の多くの分野に適用することができる。例えば、グリコールを重合開始剤とした重量平均分子量１０００〜５０００の脂肪族ポリエステルは、水酸基を有することを活かして、例えば、ポリウレタンの原料や、塗料等の材料として非常に有用である。更に、重量平均分子量が５００００を超える脂肪族ポリエステルは、実用的な機械的強度を持ち、プラスチック成形品、フィルム、ホットメルト接着剤等に用いることができる。
【００６５】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。但し、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。また、特に明記しない限り、試薬等は市販の高純度品を使用した。
【００６６】
（カプロン酸生産菌のスクリーニング）
浸潤状態にある沼沢地の土壌表層から数センチ下層に位置する還元土壌、排水溝表面の微生物膜、止水表面に浮遊するスカムをサンプリングし、５ｇ／ｌのグルコース及び５ｇ／ｌの炭酸カルシウムを添加したＶＬ培地（ペプトン１０ｇ／ｌ、酵母エキス５ｇ／ｌ、肉エキス２ｇ／ｌ、ＮａＣｌ５ｇ／ｌ、システイン塩酸塩２ｇ／ｌ）で前培養した。培地は嫌気条件にするためバイアル瓶中に注入した後、気相部分を窒素ガスで置換し、密封してオートクレーブ（１２１℃、９８ｋＰａ加圧、１０分）処理し、試料を添加する際に開封した。試料添加後、もう一度バイアル瓶の気相部分を窒素ガスで置換し、ブチルゴム栓で密封した。
【００６７】
その後、時々攪拌しながら３０℃で２週間嫌気条件で静置培養した後、上記と同様の方法で嫌気条件に保った上記培地に前培養液を培地に対して１％容量添加した。
【００６８】
その後、時々攪拌しながら３０℃で１週間静置培養した後、培養液中に生産されたカプロン酸をメチル化処理し、カプロン酸メチルエステルをＧＣ−ＭＳで評価した。次にカプロン酸の生成が認められた培養液を滅菌し、ｐＨを７．０に調整したシステイン塩酸塩２ｇ／ｌ水溶液で数段階希釈し、各希釈段階ごとにロールチューブ法で培養した。培地は上記培地に寒天２質量％を添加したものを用いた。
【００６９】
その後、３０℃で１週間培養し、生じたコロニーを窒素ガスを満たしたグローブボックス内で上記と同様の方法で嫌気条件に保った上記培地に懸濁した。その後、時々攪拌しながら３０℃で１週間静置培養した後、培養液中のカプロン酸をメチル化処理後ＧＣ−ＭＳで評価した。カプロン酸の生成が認められた培養液を上記と同様にロールチューブ法で培養し、コロニーを分離してカプロン酸生産株を単離した。単離株はプロピオニバクテリウム  アクネス（Ｐｒｏｐｉｏｎｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ａｃｎｅｓ）と同定され、ＣＡＰ１０３株と命名した。
【００７０】
（実施例１−１）
セルロース（日本製紙製、ＫＣフロックＷ−１００）６０００質量部を酵素溶液１８３０００質量部に投入し、４５℃で８時間攪拌した。酵素溶液は、セルラーゼ（明治製菓製、メイセラーゼＴＰ６０）３０００質量部を酢酸／酢酸ナトリウム水溶液（ｐＨ４．５）１８００００質量部に溶解したものを用いた。
【００７１】
反応後、メタノール６００００質量部を加え、水溶性残さを濾別し、更にイオン交換樹脂カラム（オルガノ社製、アンバライトＩＲ−１２０Ｂ）を通過させ、溶媒を留去した。反応混合物を分離精製して、グルコース３２５０質量部を得た。
【００７２】
このグルコース３２５０質量部を５０００００質量部の培地（ペプトン１０ｇ／ｌ、酵母エキス５ｇ／ｌ、肉エキス２ｇ／ｌ、ＮａＣｌ５ｇ／ｌ、システイン塩酸塩２ｇ／ｌ、炭酸カルシウム５ｇ／ｌ）と混合して耐圧瓶に注入し、瓶内の気相部分を窒素ガスで置換した後ブチルゴム栓で密封し、オートクレーブ（１２１℃、９８ｋＰａ加圧、１０分）処理した。
【００７３】
その後、培地を３０℃に冷却し、前述の方法で単離したカプロン酸生産菌ＣＡＰ１０３株の前培養液５０００質量部を瓶を密封した状態でシリンジを用いて添加し、３０℃で３日間静置培養した。その後、培養液を濾過し、その濾液をエーテル抽出した後、５％亜硫酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した。そして、エーテルを留去後、減圧蒸留してカプロン酸１３０質量部を得た。
【００７４】
得られたカプロン酸１３０質量部を塩素を飽和した９０％硫酸１０００質量部部に加え、２５℃、６時間反応させて、６−クロロカプロン酸８０質量部を得た。
【００７５】
得られた６−クロロカプロン酸８０質量部を当量の水酸化ナトリウム水溶液と煮沸して、ε−カプロラクトン５５質量部を得た。
【００７６】
そして、得られたε−カプロラクトン５５質量部を窒素雰囲気下、１５５℃まで加熱し、これに、トリ−ｉｓｏ−プロポキシアルミニウム０．１７質量部、ジエチレングリコール０．３３質量部を添加し、開環重合して脂肪族ポリエステルを得た。重合時間は１０時間であり、得られた脂肪族ポリエステルの重量平均分子量は３０万であった。
【００７７】
得られた脂肪族ポリエステルについて、ＦＴ−ＮＭＲ  ＤＰＸ４００（Ｂｒｕｋｅｒ製）を用い、1Ｈ−ＮＭＲ及び13Ｃ−ＮＭＲを測定した。1Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ）はＣＤＣｌ3中で測定し、δとして、１．３６〜１．４２ｐｐｍ（２Ｈ、ｍ）、１．６１〜１．６９ｐｐｍ（４Ｈ、ｍ）、２．３１ｐｐｍ（２Ｈ、ｔ）、４．０６（２Ｈ、ｔ）を観測した。また、13Ｃ−ＮＭＲ（１００ＭＨｚ）はＣＤＣｌ3中で測定し、δとして、２４．５９ｐｐｍ、２５．５４ｐｐｍ、２８．３６ｐｐｍ、３４．１２ｐｐｍ、６４．１６ｐｐｍ、１７３．５６ｐｐｍを観測した。これらの測定結果から、目的の脂肪族ポリエステルが合成されたことを確認した。
【００７８】
（実施例１−２）
ＰＰＣ用再生紙（キヤノン販売会社、ＥＮ−５００、Ａ４）の使用済みのもの（片面に複写機でコピー）を５ｍｍ角に裁断し、その６０００質量部を酵素溶液１８３０００質量部に投入し、４５℃で８時間攪拌した。酵素溶液は、セルラーゼ（明治製菓製、メイセラーゼＴＰ６０）３０００質量部を酢酸／酢酸ナトリウム水溶液（ｐＨ４．５）１８００００質量部に溶解したものを用いた。
【００７９】
反応後、メタノール６００００質量部を加え、水溶性残さを濾別し、更にイオン交換樹脂カラム（オルガノ社製、アンバライトＩＲ−１２０Ｂ）を通過させ、溶媒留去した。反応混合物を分離精製して、グルコース２８２０質量部を得た。
【００８０】
このグルコース２８２０質量部を５０００００質量部の培地（ペプトン１０ｇ／ｌ、酵母エキス５ｇ／ｌ、肉エキス２ｇ／ｌ、ＮａＣｌ５ｇ／ｌ、システイン塩酸塩２ｇ／ｌ、炭酸カルシウム５ｇ／ｌ）と混合して耐圧瓶に注入し、瓶内の気相部分を窒素ガスで置換した後ブチルゴム栓で密封し、オートクレーブ（１２１℃、９８ｋＰａ加圧、１０分）処理した。
【００８１】
その後、培地を３０℃に冷却し、前述の方法で単離したカプロン酸生産菌ＣＡＰ１０３株の前培養液５０００質量部を瓶を密封した状態でシリンジを用いて添加し、３０℃で３日間静置培養した。その後、培養液を濾過し、その濾液をエーテル抽出した後、５％亜硫酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した。そして、エーテルを留去後、減圧蒸留してカプロン酸８９質量部を得た。
【００８２】
得られたカプロン酸８９質量部を塩素を飽和した９０％硫酸１０００質量部に加え、２５℃、６時間反応させて、６−クロロカプロン酸５７質量部を得た。
【００８３】
得られた６−クロロカプロン酸５７質量部を当量の水酸化ナトリウム水溶液と煮沸して、ε−カプロラクトン５５質量部を得た。
【００８４】
そして、得られたε−カプロラクトン５５質量部を窒素雰囲気下、１５０℃まで加熱し、ここへ、テトラ−ｎ−ブトキシチタン０．１３質量部、１，８−オクタンジオール０．２５質量部を添加し、開環重合して脂肪族ポリエステルを得た。重合時間は１０時間であり、得られた脂肪族ポリエステルの重量平均分子量は２２万であった。
【００８５】
また、得られた脂肪族ポリエステルの1Ｈ−ＮＭＲを測定したところ、実施例１と同様のスペクトルが得られ、目的の脂肪族ポリエステルが合成されたことを確認した。
【００８６】
（物性評価）
実施例１−１及び１−２で合成した脂肪族ポリエステルを用い、表１に示す物性評価を行った。また、参考例１として、セルグリーン（ダイセル化学工業社製、ポリカプロラクトン系プラスチック、Ｐ−Ｈ７）の物性も評価した。
【００８７】
【表１】
0003902921.tif 000008
【００８８】
以上の結果から、実施例１−１及び１−２で合成した各々の脂肪族ポリエステルは、参考例１で用いた、強度および伸度に優れたダイセル化学製の脂肪族ポリエステル（Ｐ−Ｈ７）と同等もしくはそれ以上の物性を有しており、従来のプラスチック成形品の代替品として十分に利用が可能であることが分かった。
【００８９】
（実施例２−１）
セルロース（日本製紙製、ＫＣフロックＷ−１００）６０００質量部を酵素溶液１８３０００質量部に投入し、４５℃で８時間攪拌した。酵素溶液は、セルラーゼ（明治製菓製、メイセラーゼＴＰ６０）３０００質量部を酢酸／酢酸ナトリウム水溶液（ｐＨ４．５）１８００００質量部に溶解したものを用いた。
【００９０】
反応後、メタノール６００００質量部を加え、水溶性残さを濾別し、更にイオン交換樹脂カラム（オルガノ社製、アンバライトＩＲ−１２０Ｂ）を通過させ、溶媒留去した。反応混合物を分離精製して、グルコース３３００質量部を得た。
【００９１】
得られたグルコースを、ＦＴ−ＮＭＲ  ＤＰＸ４００（Ｂｒｕｋｅｒ製）を用い、13Ｃ−ＮＭＲ（１００ＭＨｚ、ＤＭＳＯ−ｄ6）を測定した。その結果、α型グルコースに由来するピークのδ値として９２．１２ｐｐｍ、７３．０４ｐｐｍ、７２．２９ｐｐｍ、７１．８０ｐｐｍ、７０．５８ｐｐｍ、６１．２０ｐｐｍを確認した。また、β型グルコースに由来するピークのδ値として９６．７９ｐｐｍ、７６．７０ｐｐｍ、７６．５９ｐｐｍ、７４．７８ｐｐｍ、７０．３０ｐｐｍ、６１．００ｐｐｍを確認した。
【００９２】
このグルコース３３００質量部を５０００００質量部の培地（ペプトン１０ｇ／ｌ、酵母エキス５ｇ／ｌ、肉エキス２ｇ／ｌ、ＮａＣｌ５ｇ／ｌ、システイン塩酸塩２ｇ／ｌ、炭酸カルシウム５ｇ／ｌ）と混合して耐圧瓶に注入し、瓶内の気相部分を窒素ガスで置換した後ブチルゴム栓で密封し、オートクレーブ（１２１℃、９８ｋＰａ加圧、１０分）処理した。
【００９３】
その後、培地を３０℃に冷却し、前述の方法で単離したカプロン酸生産菌ＣＡＰ１０３株の前培養液５０００質量部を瓶を密封した状態でシリンジを用いて添加し、３０℃で３日間静置培養した。その後、培養液を濾過し、その濾液をエーテル抽出した後、５％亜硫酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した。そして、エーテルを留去後、減圧蒸留してカプロン酸１４０質量部を得た。
【００９４】
得られたカプロン酸１４０質量部と当量のＮ−クロロジイソプロピルアミンを８４％硫酸１０００質量部に加え、２５℃、５時間反応させて、５−クロロカプロン酸１７５質量部を得た。その後、この５−クロロカプロン酸１７５質量部を当量の水酸化ナトリウム水溶液と煮沸して、δ−カプロラクトン１２８質量部を得た。
【００９５】
得られたδ−カプロラクトンの13Ｃ−ＮＭＲ（１００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ3）を測定したところ、δ値として１９．９０ｐｐｍ、２０．８８ｐｐｍ、３４．２７ｐｐｍ、３５．３１ｐｐｍ、７０．４４ｐｐｍ、１７２．８４ｐｐｍを確認した。
【００９６】
このδ−カプロラクトン１２８質量部を窒素雰囲気下、１５５℃まで加熱し、これにトリ−ｉｓｏ−プロポキシアルミニウム０．３９質量部、ジエチレングリコール０．７７質量部を添加し、開環重合して脂肪族ポリエステルを得た。重合時間は１０時間であり、得られた脂肪族ポリエステルの重量平均分子量は２８万であった。
【００９７】
得られた脂肪族ポリエステルの13Ｃ−ＮＭＲ（１００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ3）を測定したところ、δ値として１９．９５ｐｐｍ、２０．８２ｐｐｍ、３４．４６ｐｐｍ、３５．２６ｐｐｍ、７０．３１ｐｐｍ、１７３．３７ｐｐｍを観測し、目的の脂肪族ポリエステルが合成されたことを確認した。
【００９８】
（実施例２−２）
ＰＰＣ用再生紙（キヤノン販売（株）、ＥＮ−５００、Ａ４）の使用済みのもの（片面に複写機でコピー）を５ｍｍ角に裁断し、その６０００質量部を酵素溶液１８３０００質量部に投入し、４５℃で８時間攪拌した。酵素溶液は、セルラーゼ（明治製菓製、メイセラーゼＴＰ６０）３０００質量部を酢酸／酢酸ナトリウム水溶液（ｐＨ４．５）１８００００質量部に溶解したものを用いた。
【００９９】
反応後、メタノール６００００質量部を加え、水溶性残さを濾別し、更にイオン交換樹脂カラム（オルガノ社製、アンバライトＩＲ−１２０Ｂ）を通過させ、溶媒留去した。反応混合物を分離精製して、グルコース２６６０質量部を得た。
【０１００】
このグルコース２６６０質量部を５０００００質量部の培地（ペプトン１０ｇ／ｌ、酵母エキス５ｇ／ｌ、肉エキス２ｇ／ｌ、ＮａＣｌ５ｇ／ｌ、システイン塩酸塩２ｇ／ｌ、炭酸カルシウム５ｇ／ｌ）と混合して耐圧瓶に注入し、瓶内の気相部分を窒素ガスで置換した後ブチルゴム栓で密封し、オートクレーブ（１２１℃、９８ｋＰａ加圧、１０分）処理した。その後、培地を３０℃に冷却し、前述の方法で単離したカプロン酸生産菌ＣＡＰ１０３株の前培養液５０００質量部を瓶を密封した状態でシリンジを用いて添加し、３０℃で３日間静置培養した。
【０１０１】
その後、培養液を濾過し、その濾液をエーテル抽出した後、５％亜硫酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した。そして、エーテルを留去後、減圧蒸留してカプロン酸８５質量部を得た。
【０１０２】
このカプロン酸８５質量部と８４％硫酸１０００質量部に当量のＮ−クロロジイソプロピルアミンを加え、２５℃、５時間反応させて、５−クロロカプロン酸１０３質量部を得た。
【０１０３】
次に、得られた５−クロロカプロン酸１０３質量部を当量の水酸化ナトリウム水溶液と煮沸して、δ−カプロラクトン６８質量部を得た。
【０１０４】
その後、得られたδ−カプロラクトン６８質量部を窒素雰囲気下、１５０℃まで加熱し、これにテトラ−ｎ−ブトキシチタン０．２３質量部、１，８−オクタンジオール０．４６質量部を添加し、開環重合して脂肪族ポリエステルを得た。重合時間は１０時間であり、得られた脂肪族ポリエステルの重量平均分子量は２１万であった。また、13Ｃ−ＮＭＲを測定したところ、実施例２−１と同様のスペクトルが得られ、目的の脂肪族ポリエステルが合成されたことを確認した。
【０１０５】
（物性評価）
実施例２−１及び２−２で合成した脂肪族ポリエステルを用い、表２に示す物性評価を行った。また、参考例２として、セルグリーン（ダイセル化学工業社製、ポリカプロラクトン系プラスチック、Ｐ−Ｈ７）の物性も評価した。
【０１０６】
【表２】
0003902921.tif 000009
【０１０７】
以上の結果から、実施例２−１及び２−２で合成した各々の脂肪族ポリエステルは、参考例２に用いた、強度および伸度に優れたダイセル化学製の脂肪族ポリエステル（Ｐ−Ｈ７）と同等もしくはそれ以上の物性を有しており、従来のプラスチック成形品の代替品として十分に利用が可能であることが分かった。
【０１０８】
（実施例３）
デンプン（和光純薬工業製）６５００質量部を水５８５００質量部に投入し、加温しながら溶解させた。ここへ３ｍｏｌ／ｌ硫酸６００００質量部を加え、８０℃で５時間攪拌して反応させた。反応終了後、無水炭酸ナトリウムを加えて水溶液を中和した後、イオン交換樹脂カラム（オルガノ社製、アンバライトＩＲ−１２０Ｂ）を通過させ、溶媒を留去した。そして、反応混合物を分離精製してグルコース３８００質量部を得た。
【０１０９】
このグルコース３８００質量部を５０００００質量部の培地（ペプトン１０ｇ／ｌ、酵母エキス５ｇ／ｌ、肉エキス２ｇ／ｌ、ＮａＣｌ５ｇ／ｌ、システイン塩酸塩２ｇ／ｌ、炭酸カルシウム５ｇ／ｌ）と混合して耐圧瓶に注入し、瓶内の気相部分を窒素ガスで置換した後ブチルゴム栓で密封し、オートクレーブ（１２１℃、９８ｋＰａ加圧、１０分）処理した。その後、培地を３０℃に冷却し、前述の方法で単離したカプロン酸生産菌ＣＡＰ１０３株の前培養液５０００質量部を瓶を密封した状態でシリンジを用いて添加し、３０℃で３日間静置培養した。
【０１１０】
その後、培養液を濾過し、その濾液をエーテル抽出した後、５％亜硫酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した。そして、エーテルを留去後、減圧蒸留してカプロン酸１５０質量部を得た。
【０１１１】
塩素を飽和した９０％硫酸１０００質量部に得られたカプロン酸１５０質量部を加え、２５℃、６時間反応させて６−クロロカプロン酸９７質量部を得た。そして、６−クロロカプロン酸９７質量部を当量の水酸化ナトリウム水溶液と煮沸してε−カプロラクトン７０質量部を得た。
【０１１２】
得られたε−カプロラクトン７０質量部を窒素雰囲気下、１５５℃まで加熱し、ここへ重合触媒としてトリ−ｉｓｏ−プロポキシアルミニウム０．２１質量部、重合開始剤としてジエチレングリコール０．４１質量部を添加し、開環重合して脂肪族ポリエステルを得た。重合時間は１０時間であった。得られた脂肪族ポリエステルの重量平均分子量はポリスチレン換算で２８万であった。
【０１１３】
合成した脂肪族ポリエステルの1Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、内部標準ＣＤＣｌ3）、13Ｃ−ＮＭＲ（１００ＭＨｚ、内部標準ＣＤＣｌ3）を測定した。その化学シフトδ（ｐｐｍ）は以下の通りであった；
1Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ3）δ／ｐｐｍ：１．３６〜１．４２（２Ｈ、ｍ）、１．６１〜１．６９（４Ｈ、ｍ）、２．３１（２Ｈ、ｔ）、４．０６（２Ｈ、ｔ）、
13Ｃ−ＮＭＲ（１００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ3）δ／ｐｐｍ：２４．５９、２５．５４、２８．３６、３４．１２、６４．１６、１７３．５６。
【０１１４】
以上の測定結果から、目的の脂肪族ポリエステルが合成されたことを確認した。
【０１１５】
（物性評価）
実施例３で合成した脂肪族ポリエステルを用いて各種物性評価を行った。その結果を表３に示す。また、参考例３として、セルグリーン（ダイセル化学工業社製、ポリカプロラクトン系プラスチック、Ｐ−Ｈ７）を用いて比較検討を行った。
【０１１６】
【表３】
0003902921.tif 000010
【０１１７】
以上の結果から、実施例３で合成した各々の脂肪族ポリエステルは、参考例３の強度および伸度に優れたダイセル化学製の脂肪族ポリエステル（Ｐ−Ｈ７）と同等もしくはそれ以上の物性を有しており、従来公知の石油由来のプラスチック成形品の代替品として十分に利用できることが分かる。
【０１１８】
（実施例４）
デンプン（和光純薬工業製）５０００質量部を水４５０００質量部に投入し、加温しながら溶解した。これに３モル／ｌ硫酸５００００質量部を加え、８０℃で５時間攪拌した。反応終了後、無水炭酸ナトリウムを加えて水溶液を中和した後、イオン交換樹脂カラム（オルガノ社製、アンバライトＩＲ−１２０Ｂ）を通過させ、溶媒を留去した。そして、反応混合物を分離精製し、グルコース３２５０質量部を得た。
【０１１９】
このグルコース３２５０質量部を５０００００質量部の培地（ペプトン１０ｇ／ｌ、酵母エキス５ｇ／ｌ、肉エキス２ｇ／ｌ、ＮａＣｌ５ｇ／ｌ、システイン塩酸塩２ｇ／ｌ、炭酸カルシウム５ｇ／ｌ）と混合して耐圧瓶に注入し、瓶内の気相部分を窒素ガスで置換した後ブチルゴム栓で密封し、オートクレーブ（１２１℃、９８ｋＰａ加圧、１０分）処理した。その後、培地を３０℃に冷却し、前述の方法で単離したカプロン酸生産菌ＣＡＰ１０３株の前培養液５０００質量部を瓶を密封した状態でシリンジを用いて添加し、３０℃で３日間静置培養した。
【０１２０】
その後、培養液を濾過し、その濾液をエーテル抽出した後、５％亜硫酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した。そして、エーテルを留去後、減圧蒸留してカプロン酸１４０質量部を得た。
【０１２１】
得られたカプロン酸１４０質量部と当量のＮ−クロロジイソプロピルアミンを８４％硫酸１０００質量部に加え、２５℃、５時間反応させて、５−クロロカプロン酸１６７質量部を得た。その後、この５−クロロカプロン酸１６７質量部を当量の水酸化ナトリウム水溶液と煮沸して、δ−カプロラクトン１２２質量部を得た。
【０１２２】
このδ−カプロラクトン１２２質量部を窒素雰囲気下、１５５℃まで加熱し、これにトリ−ｉｓｏ−プロポキシアルミニウム０．３７質量部、ジエチレングリコール０．７４質量部を添加し、開環重合して脂肪族ポリエステルを得た。重合時間は１０時間であり、得られた脂肪族ポリエステルの重量平均分子量は２６万であった。
【０１２３】
得られた脂肪族ポリエステルの13Ｃ−ＮＭＲ（１００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ3）を測定したところ、δ値として１９．９５ｐｐｍ、２０．８２ｐｐｍ、３４．４６ｐｐｍ、３５．２６ｐｐｍ、７０．３１ｐｐｍ、１７３．３７ｐｐｍを観測し、目的の脂肪族ポリエステルが合成されたことを確認した。
【０１２４】
（物性評価）
実施例４で合成した脂肪族ポリエステルを用い、表４に示す物性評価を行った。また、参考例４として、セルグリーン（ダイセル化学工業社製、ポリカプロラクトン系プラスチック、Ｐ−Ｈ７）の物性も評価した。
【０１２５】
【表４】
0003902921.tif 000011
【０１２６】
以上の結果から、実施例４で合成した各々の脂肪族ポリエステルは、参考例４に用いた、強度および伸度に優れたダイセル化学製の脂肪族ポリエステル（Ｐ−Ｈ７）と同等もしくはそれ以上の物性を有しており、従来のプラスチック成形品の代替品として十分に利用が可能であることが分かった。
【０１２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、セルロース及びデンプンからグルコースを経て得られるε−カプロラクトン及びδ−カプロラクトンを開環重合する事によって脂肪族ポリエステルを製造することができ、その機械的強度等の物性も十分であり、プラスチック成形品として利用が可能である。