化学とバイオが連携してリグニンからの芳香族ポリマー合成に成功

プレスリリース内容

リグニンからバニリン酸を選択的に生産しポリマー合成に適用できることを実証

本学研究グループ

弘前大学農学生命科学部 分子生命科学科　園木 和典 准教授（農学生命科学部ホームページ「教員紹介」へ）
弘前大学大学院理工学研究科 物質創成化学科　竹内 大介 教授（研究者総覧の「研究者」ページへ）
弘前大学農学生命科学部 分子生命科学科　樋口 雄大 助教（農学生命科学部ホームページ「教員紹介」へ）
弘前大学農学生命科学部 坂本 千穂さん（研究当時技術補佐員）

本件のポイント

• 非可食バイオマスの主成分であるリグニンの化学分解物からバニリン酸を生産
• リグニンから生産したバニリン酸を原料にポリエチレンバニレート合成を実証
• リグニン活用の障害であった化学構造の不均一性を解決する技術として期待

本件の概要

弘前大学の園木 和典 准教授、竹内 大介 教授、樋口 雄大 助教、坂本 千穂、長岡技術科学大学の政井 英司 教授、上村 直史 准教授、帯広畜産大学の吉川 琢也 准教授（以下、「本研究グループ」）は、リグニンから耐熱性芳香族ポリマーを合成することに成功しました。本研究は、国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）未来社会創造事業 の支援を受けて行われました。

非可食バイオマスの主要成分であるリグニンは、芳香族素材の原料として注目されていますが、その構造の不均一さに対応できる技術の開発が課題でした。本研究グループは、Sphingobium sp. SYK-6株^（注1）の代謝を利用することで、サルファイトリグニン^（注2）を化学的に分解して生成する芳香族化合物の混合物を、バニリン酸^（注3）へと均一化できること、そしてこのリグニン由来のバニリン酸を用いて、耐熱性芳香族ポリマーの一つであるポリエチレンバニレート^（注4）を合成できることを明らかにしました（図1）。

本研究成果は、ポリマーに熱安定性や剛直性などの機能を与える芳香族化合物をリグニンから生産し、エンジニアリングプラスチック^（注5）の原料として活用することが期待されます。
本研究成果は、2023年7月3日に国際科学誌「 Bioresource Technology」のオンライン版で公開されました。

図1：リグニンからのバニリン酸生産とそれを原料としたポリマー合成の概略図
今回実証したリグニンを原料とした芳香族ポリマー合成の概略図です。工業的に入手可能なサルファイトリグニンを原料として使用し、目的物のリグニン由来バニリン酸（赤字）を、代謝改変微生物を用いて生産することに成功しました。リグニン由来バニリン酸を利用したポリマーは、エンジニアリングプラスチックの原料として期待されています。

用語解説

• （注1）Sphingobium sp. SYK-6株：リグニン由来の多様な芳香族化合物の分解能力を保持している細菌。
• （注2）サルファイトリグニン：パルプを製造するために、木材チップを亜硫酸で処理することで可溶化してパルプ画分と分離されたリグニン。
• （注3）バニリン酸：4-ヒドロキシ-3-メトキシ安息香酸、HOC₆H₃(OCH₃)CO₂H、CAS 121-34-6
• （注4）ポリエチレンバニレート：4-(2-ヒドロキシエトキシ)-3-メトキシ安息香酸（バニリン酸をヒドロキシエチル化した化合物）を多数連結させた高分子。
• （注5）エンジニアリングプラスチック：汎用プラスチックに比べて、耐熱性や機械的強度に優れたプラスチックの総称。

論文タイトル

プレスリリース

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