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JP3470109B2 - Surface treatment method of aliphatic polyester fiber using enzyme - Google Patents
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JP3470109B2 - Surface treatment method of aliphatic polyester fiber using enzyme - Google Patents

Surface treatment method of aliphatic polyester fiber using enzyme

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JP3470109B2
JP3470109B2 JP2001110407A JP2001110407A JP3470109B2 JP 3470109 B2 JP3470109 B2 JP 3470109B2 JP 2001110407 A JP2001110407 A JP 2001110407A JP 2001110407 A JP2001110407 A JP 2001110407A JP 3470109 B2 JP3470109 B2 JP 3470109B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、生分解性高分子ポリマ
ーの分解法及び該高分子ポリマーの表面処理方法に関す
る。より詳細には、酵素を用いた脂肪族ポリエステルの
分解法及び固定化酵素を用いた脂肪族ポリエステル繊維
等の表面処理方法に関する。 【0002】 【従来の技術】プラスチックを代表とする高分子化合物
は、金属やセラミックとともに現在では生活と緊密な関
係のある材料であり、プラスチック製品は衣食住にとど
まらず各種産業、医療等に幅広く使用されている。 【0003】しかしながら、長期安定性を重要視して開
発されてきた従来のプラスチックは自然環境の中で分解
されないため、不要となった大量の廃棄物が地球的規模
で環境を破壊し大きな問題となっている。 【0004】近年、上記のような問題に人々の関心が高
まる中で、自然の中の微生物により分解される、いわゆ
る生分解性高分子の研究が盛んに行われ、実用化されつ
つある。 【0005】現在研究の対象となっているのは、微生
物の生産する高分子、植物及び動物由来の天然高分
子、合成高分子等が挙げられる。やはその生産性
等の点で満足するものを得ることが困難であり、ポリビ
ニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリエステ
ルに代表されるが生分解性高分子として期待されてい
る。 【0006】これらの合成高分子は微生物や酵素によっ
て分解されるものがあることが知られている。例えば水
溶性高分子であるポリビニルアルコールは土壌中の細菌
によって分解される〔(Agric. Biol. Chem., 37巻, 74
7頁(1973)〕。同じく水溶性高分子であるポリエチレ
ングリコールを分解する微生物は知られているが、その
重合度の増大に伴って細菌による分解は困難となり、特
に分子量6,000以上のポリエチレングリコールは単独の
菌では分解することが困難である〔J. ferment. Techno
l., 53巻, 757頁(1977)〕。 【0007】また、最近では水に不溶な高分子であるポ
リエステルはその加工のし易さより、生分解性合成高分
子としては最も期待されている。特に脂肪族ポリエステ
ルであるポリカプロラクトン(以下、PCLという)は
土壌中で加水分解を受けることが報告〔Polym. Preprin
ts, 13巻, 629頁(1972)〕され、さらに数々のリパー
ゼによるPCLの分解も詳細に検討されてきた〔Agric.
Biol. Chem., 52巻 ,265頁(1977)〕。このようにそ
の生分解が微生物のみならず酵素を用いる事によっても
行うことができる点で脂肪族ポリエステルはより好まし
い性質を有した生分解性高分子と考えられる。 【0008】 【発明が解決しようとする課題】ポリエステルをリパー
ゼを用いて分解する方法は知られている(特開昭52-827
74)。上記の方法においては、PCLに対しては例えば
アスペルギルス(Aspergillus)・ニガー、ジオトリカ
ム(Geotrichum)・カンジダム、リゾプス(Rhizopus)
・デレマー、リゾプス・アリズス、カンジダ(Candid
a)・シリンドラッセ、小麦胚芽、豚膵臓の各由来リパ
ーゼが作用することが知られ、特にリゾプス属由来のリ
パーゼが強い分解力を有している事が明らかにされてい
る。 【0009】しかしながら、その分解力は満足できるも
のではなく、より強い分解力を示す酵素の開発が強く望
まれていた。 【0010】このような状況に鑑み、本発明者らは、シ
ュードモナス(Pseudomonas)属に属する微生物の産生
するリパーゼが、従来のリゾプス属由来のリパーゼと比
較して非常に強力な脂肪族ポリエステル分解能を有する
ことを始めて見いだして本発明を完成した。 【0011】更に本発明は脂肪族ポリエステル分解能を
有するリパーゼを固定化して用いることによって、脂肪
族ポリエステルを材料とした繊維等の表面を処理し、繊
維等の強度は保持したまま、その風合いを改善すること
ができる方法をも発明完成した。 【0012】 【課題を解決するための手段】本発明の分解対象として
の脂肪族ポリエステルとは、ポリグリコシド、ポリ乳
酸、ポリヒドロキシブチレート、PCL、ヒドロキシバ
リレートおよびそれらの共重合体などが挙げられる。そ
の中でも、PCL等は酵素分解性に優れた素材である。 【0013】本発明の第1の発明はシュードモナス属に
属する微生物の産生するリパーゼを用いた脂肪族ポリエ
ステルの分解法に関する。 【0014】使用できるリパーゼとしてはシュードモナ
ス属由来で脂肪族ポリエステル分解能を有するリパーゼ
であれば何れでも使用できる。例えばリパーゼPS(天
野製薬製:シュードモナス・セパシア由来)、リパーゼ
AK(天野製薬製:シュードモナス・フローレッセンス
由来)が挙げられる。より好ましくはリパーゼPSが使
用できる。これらのリパーゼは粗製品であっても高度に
精製されていてもかまわない。 【0015】分解対象の脂肪族ポリエステルは酵素との
接触面積を大きくするためにできるだけ細かく分散させ
ることが望ましく、例えば細い繊維状、薄い膜状、粉末
状とすることが望ましい。 【0016】リパーゼを用いて脂肪族ポリエステルを分
解する反応条件は、使用するリパーゼが酵素活性を示す
範囲であればいずれの条件でも使用できるが、好ましく
は温度は10〜60℃で、pH4〜9の緩衝液中である。もち
ろん、反応系に適当な溶媒系、例えば適当な水分が存在
すれば固体系で作用させることもできる。 【0017】第2の発明は脂肪族ポリエステル分解能を
有するリパーゼを適当な担体に固定化し、当該固定化酵
素を用いてポリエステルの表面を処理する方法に関す
る。 【0018】本発明に使用できるリパーゼは脂肪族ポリ
エステルを分解できる酵素であれば何れでも使用でき
る。例えばシュードモナス属由来、リゾプス属由来の酵
素が好適に利用できる。より具体的に示すと例えばリパ
ーゼPS(天野製薬製:シュードモナス・セパシア由
来)、リパーゼAK(天野製薬製:シュードモナス・フ
ローレッセンス由来)、リパーゼF−AP(天野製薬
製:リゾプス・オリゼ由来)が挙げられる。より好まし
くはリパーゼPS、リパーゼF−APが使用できる。こ
れらのリパーゼは粗製品であっても高度に精製されてい
てもかまわない。 【0019】用いる担体としては繊維などを浸漬処理す
るために水溶性の高分子担体が好ましく、例えばコポリ
(メチルビニルエーテル/無水マレイン酸)〔Copoly(m
ethylvinylester-co-maleic anhydride)〕(MAMEC)の他
に、ポリエチレングリコール、ポリアクリル酸、ポリア
ミン、ポリグルタミン酸、ポリリジン、デキストラン、
ヒドロキシエチルスターチ、カルボキシメチルセルロー
ス等が挙げられる。より好ましくはMAMECが使用でき
る。 【0020】当該担体にリパーゼを固定化する方法とし
ては、例えばイオン結合法および共有結合法があるが、
酵素を安定的に固定化するためには共有結合法が望まし
い。共有結合法として良く用いられる反応としては、活
性エステル化法をはじめ、シッフ塩基結合法、ジアゾニ
ウムカップリング法、臭化シアン活性化結合法、ジイソ
シアネート法、縮合試薬(カルボジイミド法)、トリア
ジニル誘導体結合法、ハロゲノアセチル誘導体結合法、
酸アジド誘導体結合法、ハロゲノアセチル誘導体結合法
等があるが、酵素固定化反応に際しては酵素の活性を低
下させない様に注意する必要がある。 【0021】上記のようにして固定化したリパーゼを用
いて脂肪族ポリエステルを材料とした繊維又はフィルム
等を処理する条件としては使用するリパーゼが酵素活性
を示す範囲であればいずれの条件でも使用できるが、好
ましくは温度は10〜60℃で、pH4〜9の緩衝液中であ
る。 【0022】このような固定化したリパーゼを用いて脂
肪族ポリエステル繊維などを処理するとリパーゼを固定
化しないで処理した時と比較して、その繊維の延伸強度
を損なうことなく表面のみを均一に分解することができ
る。つまり、浸漬時間を処理する繊維径や重合度などを
考慮して変化させることによって風合いの異なった脂肪
族ポリエステル繊維を得ることができる。もちろんリパ
ーゼは高分子担体に固定化されているため再利用が可能
であり、かつ安定性も向上する。 【0023】以下、本発明について実施例を示して詳細
に説明する。尚、本発明はこれらに限定されるものでは
ない。 【0024】 【実施例】実施例1 各種リパーゼのPCL繊維の分解 各種リパーゼを用いて、PCL繊維を試料として以下の
条件に従って処理した。処理後の繊維について乾燥時の
重量減少、単純抗張力測定により抗張力保持率を求め
た。さらに繊維試料の表面性状を走査型電子顕微鏡で観
察した。 【0025】0.1Mのリン酸緩衝液(pH7.0)に0.5W/V%と
なるように酵素を溶解し、該酵素液(10ml)にPCL末
延伸繊維試料(繊維径 275μm)約75mgを入れ、25℃で
緩やかにかき混ぜながら処理する。その反応条件及び結
果を表1に示す。 【0026】 【表1】 【0027】尚、表1中でL-PSはリパーゼPS「アマ
ノ」、L-AKはリパーゼAK「アマノ」、L-F-APはリパー
ゼF-AP-15、L-A-6はリパーゼA「アマノ」6、L-M-10は
リパーゼM「アマノ」10、L-AY30はリパーゼAY「アマ
ノ」30、L-PEGはリパーゼPGE「アマノ」、N-Fはニュ
ーラーゼF、P-FはパンクレアチンF(以上、いずれも
天野製薬製 商品名)を示す。 【0028】表1からも明らかなようにシュードモナス
・セパシア由来のリパーゼ、即ちリパーゼPS「アマ
ノ」が非常に強い分解活性を示し、同じくシュードモナ
ス属であるシュードモナス・フローレッセンス由来のリ
パーゼ、即ちリパーゼAK「アマノ」もPCLを良く分
解する活性を有している。また、リゾプス・オリゼ由来
のリパーゼ、即ちリパーゼF-AP-15もPCLを良く分解
するが、同じリゾプス属であるリゾプス・ニベウス由来
のリパーゼ、即ちニューラーゼFはほとんど分解活性を
示さず、その他のリパーゼも分解活性を示さないことが
判る。 【0029】実施例2 リパーゼPS「アマノ」による
PCL末延伸繊維の生分解 リパーゼPS「アマノ」を用い、酵素濃度を0.1W/V%で
実施例1と同様にして反応し、反応時間と分解度合いを
測定し、重量減少率(Wr/Wo)および抗張力残存比
(σB,r/σB,o)の経時的変化を求めた。その結果
を表2及び図1に示す。 【0030】 【表2】 【0031】反応時間が0時間は酵素無添加の緩衝液中
で1時間浸漬した結果を示した。 【0032】また、処理したPCL繊維を走査型電子顕
微鏡で観察した結果、30時間処理した繊維は酵素によっ
て大きく侵食されて分解している事が観察された。 【0033】実施例3 リパーゼAK「アマノ」による
PCL末延伸繊維の生分解 リパーゼAK「アマノ」を用い、酵素濃度を0.5W/V%で
実施例1と同様にして反応し、反応時間と分解度合いを
測定し、重量減少率(Wr/Wo)および抗張力残存比
(σB,r/σB,o)の経時的変化を求めた。その結果
を表3及び図2に示す。 【0034】 【表3】 【0035】反応時間が0時間は酵素無添加の緩衝液中
で1時間浸漬した結果を示した。 【0036】実施例4 リパーゼF-AP-15によるPCL
末延伸繊維の生分解 リパーゼF-AP-15を用い、酵素濃度を0.2W/V%で実施例1
と同様にして反応し、反応時間と分解度合いを測定し、
重量減少率(Wr/Wo)および抗張力残存比(σB,
r/σB,o)の経時的変化を求めた。その結果を表4
及び図3に示す。 【0037】 【表4】【0038】反応時間が0時間は酵素無添加の緩衝液中
で1時間浸漬した結果を示した。 【0039】実施例5 リパーゼPS「アマノ」による
PCL末延伸繊維の生分解に及ぼす酵素濃度の影響 リパーゼPS「アマノ」を用い、酵素濃度を0.065〜0.2
W/V%と変化させて実施例2と同様にして反応し、反応時
間と分解度合いを測定し、重量減少率(Wr/Wo)の
経時的変化を求めて反応時間依存度及び(Wr/Wo)
1/2を求めて酵素濃度依存度を検討した。その結果を
表5、図4及び図5に示す。 【0040】 【表5】 【0041】いずれの場合も分解の初期では良好な直線
性が示され、分解速度が繊維の表面積に対して一次反応
で進むと考えられる。 【0042】実施例6 水溶性高分子に固定化したリパ
ーゼPS「アマノ」を用いたPCL繊維の分解 平均分子量約20,000のMAMEC 5.0gを0.1M−酢酸緩衝液
(pH5.4)90mlに溶解させる。リパーゼPS「アマノ」
酵素1.0gを同上緩衝液10mlに溶解させ、両者を20℃で混
合し、24時間撹拌反応させる。反応後、100,000分子量
分画様限外ろ過膜を用いて分画精製することにより未反
応の酵素を除去し、濃縮後凍結乾燥してMAMEC−固
定化酵素を得る。ニンヒドリン法により固定化酵素濃度
を定量した結果、4.5wt%が得られた。 【0043】上記で得られた水溶性高分子に固定化した
リパーゼPS「アマノ」を用い、酵素濃度を0.1W/V%で
実施例4と同様にして反応し、反応時間と分解度合いを
測定し、重量減少率(Wr/Wo)および抗張力残存比
(σB,r/σB,o)の経時的変化を求めた。その結果
を表6及び図6に示す。 【0044】 【表6】 【0045】反応時間が0時間は酵素無添加の緩衝液中
で1時間浸漬した結果を示した。 【0046】また、処理したPCL繊維を走査型電子顕
微鏡で観察した結果、50時間処理した繊維の表面は実施
例2の時と比較して非常に均一に分解されていることが
観察された。また、図6よりも明らかなように、重量減
少率は実施例2の固定化されていないリパーゼPS「ア
マノ」を用いた時と大差無く変化しているにもかかわら
ず、抗張力残存比の急激な低下はみられない。つまり、
PCL繊維の表面が非常に均一に分解され、繊維の表面
を処理することができた。 【0047】実施例7 水溶性高分子に固定化したリパ
ーゼAK「アマノ」を用いたPCL繊維の分解 水溶性高分子と結合したリパーゼAK「アマノ」を用い
て、実施例6と同様にして操作した。その結果実施例6
と同様に重量減少率は実施例3の固定化されていないリ
パーゼAK「アマノ」を用いた時と大差はなかったが、
抗張力残存比に急激な低下はみられず、繊維の強度は比
較的保持していた。 【0048】実施例8 水溶性高分子に固定化したリパ
ーゼF-AP-15を用いたPCL繊維の分解 水溶性高分子と結合したリパーゼF-AP-15を用いて、実
施例6と同様にして操作した。その結果実施例6と同様
に重量減少率は実施例4の固定化されていないリパーゼ
F-AP-15を用いた時と大差はなかったが、抗張力残存比
に急激な変化はみられなかった。 【0049】 【発明の効果】本発明により生分解性高分子ポリマー、
とりわけ脂肪族ポリエチレンであるポリカプロラクトン
をシュードモナス属由来のリパーゼを用いて効率よく分
解することができる。さらにリパーゼを水溶性高分子担
体に固定化することによって得られた固定化酵素を用い
るとPCL繊維などの表明を分解して繊維などの風合い
を改良することができ、この際には当該繊維などの強度
を比較的損なわないという効果がある。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for decomposing a biodegradable polymer and a method for treating the surface of the polymer. More specifically, the present invention relates to a method for decomposing an aliphatic polyester using an enzyme and a method for treating a surface of an aliphatic polyester fiber or the like using an immobilized enzyme. [0002] High molecular compounds represented by plastics, together with metals and ceramics, are materials closely related to daily life, and plastic products are widely used not only in clothing, food and living but also in various industries and medical treatments. Have been. However, conventional plastics, which have been developed with an emphasis on long-term stability, are not decomposed in the natural environment, and a large amount of unnecessary waste destroys the environment on a global scale. Has become. [0004] In recent years, with increasing public interest in the above-mentioned problems, studies on so-called biodegradable polymers that are degraded by microorganisms in nature have been actively conducted and are being put to practical use. [0005] At present, the subject of research includes polymers produced by microorganisms, natural polymers and synthetic polymers derived from plants and animals. It is difficult to obtain a product that is satisfactory in terms of productivity and the like, and is typified by polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, and polyester, but is expected as a biodegradable polymer. [0006] It is known that some of these synthetic polymers are decomposed by microorganisms or enzymes. For example, polyvinyl alcohol, which is a water-soluble polymer, is decomposed by bacteria in the soil [(Agric. Biol. Chem., 37, 74).
7 (1973)]. Microorganisms that degrade polyethylene glycol, which is also a water-soluble polymer, are known, but as the degree of polymerization increases, it becomes difficult for bacteria to degrade, especially polyethylene glycol with a molecular weight of 6,000 or more can be degraded by a single bacterium. Is difficult [J. ferment. Techno
l., 53, 757 (1977)]. [0007] Recently, polyester, which is a water-insoluble polymer, is most expected as a biodegradable synthetic polymer because of its ease of processing. In particular, it has been reported that polycaprolactone (PCL), which is an aliphatic polyester, undergoes hydrolysis in soil [Polym. Preprin].
ts, 13, 629 (1972)], and the degradation of PCL by various lipases has been studied in detail [Agric.
Biol. Chem., 52, 265 (1977)]. As described above, aliphatic polyester is considered to be a biodegradable polymer having more preferable properties in that biodegradation can be performed not only by using microorganisms but also by using enzymes. [0008] A method for decomposing polyester using lipase is known (JP-A-52-827).
74). In the above method, for PCL, for example, Aspergillus, Niger, Geotrichum, Candidum, Rhizopus
・ Delemar, Rhizopus Arizus, Candid
a). It is known that lipases derived from syrindrasse, wheat germ, and pig pancreas act, and it has been revealed that lipases derived from the genus Rhizopus have a particularly strong decomposing ability. However, its decomposing power is not satisfactory, and there has been a strong demand for the development of an enzyme having a stronger decomposing power. [0010] In view of such a situation, the present inventors have found that a lipase produced by a microorganism belonging to the genus Pseudomonas has a very strong ability to degrade an aliphatic polyester as compared with a conventional lipase derived from the genus Rhizopus. The present invention has been completed for the first time by finding out. [0011] Further, the present invention improves the texture while maintaining the strength of fibers and the like by treating the surface of fibers and the like made of aliphatic polyester by immobilizing and using lipase having the ability to degrade aliphatic polyester. A method that can be done has also been invented. The aliphatic polyester to be decomposed in the present invention includes polyglycoside, polylactic acid, polyhydroxybutyrate, PCL, hydroxyvalerate and copolymers thereof. Can be Among them, PCL and the like are materials excellent in enzymatic degradation. The first invention of the present invention relates to a method for decomposing an aliphatic polyester using a lipase produced by a microorganism belonging to the genus Pseudomonas. As the lipase that can be used, any lipase derived from the genus Pseudomonas and having the ability to degrade aliphatic polyesters can be used. Examples thereof include lipase PS (manufactured by Amano Pharmaceutical: derived from Pseudomonas cepacia) and lipase AK (manufactured by Amano Pharmaceutical: derived from Pseudomonas florescens). More preferably, lipase PS can be used. These lipases can be crude or highly purified. It is desirable to disperse the aliphatic polyester to be decomposed as finely as possible in order to increase the contact area with the enzyme. For example, it is desirable to disperse the aliphatic polyester in the form of a fine fiber, a thin film, or a powder. The reaction conditions for decomposing the aliphatic polyester using lipase may be any conditions as long as the lipase used exhibits enzymatic activity, but preferably the temperature is 10 to 60 ° C. and the pH is 4 to 9 Buffer. Of course, the reaction can be carried out in a suitable solvent system, for example, a solid system if suitable water is present. The second invention relates to a method for immobilizing a lipase having the ability to degrade an aliphatic polyester on a suitable carrier and treating the surface of the polyester with the immobilized enzyme. As the lipase usable in the present invention, any enzyme capable of decomposing an aliphatic polyester can be used. For example, enzymes derived from Pseudomonas and Rhizopus can be suitably used. More specifically, for example, lipase PS (manufactured by Amano Pharmaceutical: derived from Pseudomonas cepacia), lipase AK (manufactured by Amano Pharmaceutical: derived from Pseudomonas florescens), and lipase F-AP (manufactured by Amano Pharmaceutical: derived from Rhizopus oryzae). Can be More preferably, lipase PS and lipase F-AP can be used. These lipases can be crude or highly purified. As the carrier to be used, a water-soluble polymer carrier is preferable for immersion treatment of fibers and the like. For example, copoly (methyl vinyl ether / maleic anhydride) [Copoly (m
ethylvinylester-co-maleic anhydride)) (MAMEC), polyethylene glycol, polyacrylic acid, polyamine, polyglutamic acid, polylysine, dextran,
Hydroxyethyl starch, carboxymethyl cellulose and the like can be mentioned. More preferably, MAMEC can be used. As a method for immobilizing lipase on the carrier, there are, for example, an ionic bonding method and a covalent bonding method.
In order to stably immobilize the enzyme, a covalent bonding method is desirable. Reactions often used as a covalent bonding method include an active esterification method, a Schiff base bonding method, a diazonium coupling method, a cyanogen bromide activation bonding method, a diisocyanate method, a condensation reagent (carbodiimide method), and a triazinyl derivative bonding method. , Halogenoacetyl derivative binding method,
There are an acid azide derivative binding method, a halogenoacetyl derivative binding method, and the like. However, in the enzyme immobilization reaction, care must be taken so as not to reduce the activity of the enzyme. The conditions for treating fibers or films made of aliphatic polyester using the lipase immobilized as described above can be used under any conditions as long as the lipase to be used exhibits enzymatic activity. Preferably, however, the temperature is between 10 and 60 ° C. in a buffer of pH 4-9. When aliphatic polyester fibers or the like are treated with such an immobilized lipase, only the surface is uniformly decomposed without impairing the stretching strength of the fibers, as compared with the case where the treatment is performed without immobilizing the lipase. can do. That is, aliphatic polyester fibers having different textures can be obtained by changing the immersion time in consideration of the fiber diameter to be treated, the degree of polymerization, and the like. Of course, since lipase is immobilized on a polymer carrier, it can be reused and the stability is improved. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. Note that the present invention is not limited to these. Example 1 Decomposition of PCL fibers of various lipases PCL fibers were treated as samples using various lipases under the following conditions. The tensile strength retention of the treated fiber was determined by weight loss during drying and simple tensile strength measurement. Further, the surface properties of the fiber sample were observed with a scanning electron microscope. The enzyme is dissolved in a 0.1 M phosphate buffer (pH 7.0) at a concentration of 0.5 W / V%, and about 75 mg of a PCL-end drawn fiber sample (fiber diameter 275 μm) is added to the enzyme solution (10 ml). Add and treat at 25 ° C with gentle stirring. The reaction conditions and results are shown in Table 1. [Table 1] In Table 1, L-PS is lipase PS "Amano", L-AK is lipase AK "Amano", LF-AP is lipase F-AP-15, and LA-6 is lipase A "Amano" 6. , LM-10 is lipase M "Amano" 10, L-AY30 is lipase AY "Amano" 30, L-PEG is lipase PGE "Amano", NF is neurolase F, PF is pancreatin F (all of these are Amano Pharmaceutical product name). As is clear from Table 1, the lipase derived from Pseudomonas cepacia, ie, the lipase PS "Amano", has a very strong degrading activity, and the lipase derived from Pseudomonas florescens, also belonging to the genus Pseudomonas, namely lipase AK " Amano also has the activity of degrading PCL well. In addition, lipase derived from Rhizopus oryzae, ie, lipase F-AP-15, also degrades PCL well, but lipase derived from Rhizopus niveus, which is the same genus of Rhizopus, ie, neurase F, shows little degradation activity, It can be seen that the lipase does not show any decomposition activity. Example 2 By lipase PS "Amano"
The reaction was performed using the biodegradable lipase PS "Amano" of PCL-end drawn fiber at an enzyme concentration of 0.1 W / V% in the same manner as in Example 1, the reaction time and the degree of decomposition were measured, and the weight loss rate (Wr / Wo) was measured. ) And tensile strength residual ratio (σB, r / σB, o) with time. The results are shown in Table 2 and FIG. [Table 2] When the reaction time was 0 hour, the results were immersed in a buffer solution containing no enzyme for 1 hour. Further, as a result of observing the treated PCL fiber with a scanning electron microscope, it was observed that the fiber treated for 30 hours was greatly eroded by enzymes and decomposed. Example 3 By lipase AK "Amano"
Using a biodegradable lipase AK “Amano” of drawn fibers of PCL end , the reaction was carried out at an enzyme concentration of 0.5 W / V% in the same manner as in Example 1, the reaction time and the degree of decomposition were measured, and the weight loss rate (Wr / Wo) was measured. ) And tensile strength residual ratio (σB, r / σB, o) with time. The results are shown in Table 3 and FIG. [Table 3] When the reaction time was 0 hour, the results were immersed in a buffer solution containing no enzyme for 1 hour. Example 4 PCL using lipase F-AP-15
Example 1 Biodegradation of undrawn fiber Using lipase F-AP-15 at an enzyme concentration of 0.2 W / V%
React in the same manner as above, measure the reaction time and the degree of decomposition,
Weight loss rate (Wr / Wo) and residual tensile strength ratio (σB,
r / σB, o) was determined over time. Table 4 shows the results.
And FIG. [Table 4] When the reaction time was 0 hour, the result was immersed for 1 hour in a buffer solution containing no enzyme. Example 5 By lipase PS "Amano"
Effect of enzyme concentration on biodegradation of PCL powder drawn fiber Using lipase PS "Amano", the enzyme concentration was 0.065-0.2
The reaction was carried out in the same manner as in Example 2 except that the reaction time was changed to W / V%, the reaction time and the degree of decomposition were measured, and the time-dependent change in the weight loss rate (Wr / Wo) was obtained. Wo)
The enzyme concentration dependence was examined by determining 1/2. The results are shown in Table 5, FIG. 4 and FIG. [Table 5] In each case, good linearity is exhibited at the beginning of the decomposition, and it is considered that the decomposition rate proceeds by a first-order reaction with respect to the surface area of the fiber. Example 6 Lipa immobilized on a water-soluble polymer
Decomposition of PCL fiber using ASE PS “Amano” 5.0 g of MAMEC having an average molecular weight of about 20,000 is dissolved in 90 ml of 0.1 M acetate buffer (pH 5.4). Lipase PS "Amano"
1.0 g of the enzyme is dissolved in 10 ml of the same buffer solution as described above, and the two are mixed at 20 ° C. and reacted with stirring for 24 hours. After the reaction, unreacted enzyme is removed by fractionation and purification using a 100,000 molecular weight fractionation-like ultrafiltration membrane, and concentrated and freeze-dried to obtain a MAMEC-immobilized enzyme. As a result of quantifying the concentration of the immobilized enzyme by the ninhydrin method, 4.5 wt% was obtained. Using the lipase PS "Amano" immobilized on the water-soluble polymer obtained above, the reaction was carried out at an enzyme concentration of 0.1 W / V% in the same manner as in Example 4, and the reaction time and the degree of decomposition were measured. Then, the time-dependent changes in the weight loss rate (Wr / Wo) and the residual tensile strength ratio (σB, r / σB, o) were determined. The results are shown in Table 6 and FIG. [Table 6] When the reaction time was 0 hour, the results were immersed in a buffer solution containing no enzyme for 1 hour. Further, as a result of observing the treated PCL fiber with a scanning electron microscope, it was found that the surface of the fiber treated for 50 hours was more uniformly decomposed than in Example 2. Further, as is clear from FIG. 6, although the weight reduction rate is not much different from that when the non-immobilized lipase PS “Amano” of Example 2 is used, the rapid decrease in the tensile strength residual ratio is observed. No significant decrease is seen. That is,
The surface of the PCL fiber was decomposed very uniformly, and the surface of the fiber could be treated. Example 7 Lipa immobilized on a water-soluble polymer
Decomposition of PCL fiber using AK AK “Amano” The operation was carried out in the same manner as in Example 6 using lipase AK “Amano” bound to a water-soluble polymer. As a result, Example 6
Similarly, the weight loss rate was not much different from that when the non-immobilized lipase AK “Amano” of Example 3 was used,
There was no sharp drop in the tensile strength residual ratio, and the fiber strength was relatively maintained. Example 8 Lipa immobilized on a water-soluble polymer
Decomposition of PCL fiber using lyase F-AP-15 The same operation as in Example 6 was performed using lipase F-AP-15 bound to a water-soluble polymer. As a result, as in Example 6, the weight loss rate was the same as that of Example 4
Although there was not much difference from when F-AP-15 was used, there was no sharp change in the tensile strength residual ratio. According to the present invention, a biodegradable polymer,
In particular, polycaprolactone, which is an aliphatic polyethylene, can be efficiently decomposed using a lipase derived from Pseudomonas. Further, by using an immobilized enzyme obtained by immobilizing lipase on a water-soluble polymer carrier, expressions such as PCL fiber can be decomposed to improve the texture of the fiber. This has the effect of relatively not impairing the strength.

【図面の簡単な説明】 【図1】実施例2のリパーゼPS「アマノ」を用いた時
の反応時間と重量減少率(Wr/Wo)および抗張力残
存比(σB,r/σB,o)の経時的変化を示す。図中で
●は重量減少率を示し、○は抗張力残存比を示す。 【図2】実施例3のリパーゼAK「アマノ」を用いた時
の反応時間と重量減少率(Wr/Wo)および抗張力残
存比(σB,r/σB,o)の経時的変化を示す。図中で
●は重量減少率を示し、○は抗張力残存比を示す。 【図3】実施例4のリパーゼF-AP-15を用いた時の反応
時間と重量減少率(Wr/Wo)および抗張力残存比
(σB,r/σB,o)の経時的変化を示す。図中で●は
重量減少率を示し、○は抗張力残存比を示す。 【図4】実施例4のリパーゼPS「アマノ」を用いたと
きの反応時間と重量減少率の関係を示す。図中で、
、及びは各々酵素濃度が0.065、0.10、0.15及び
0.20W/V%の時の結果を示す。 【図5】実施例4のリパーゼPS「アマノ」を用いたと
きの反応時間と重量減少率の平方根の関係を示す。図中
で、、及びは各々酵素濃度が0.065、0.10、0.1
5及び0.20W/V%の時の結果を示す。 【図6】実施例6の固定化したリパーゼSP「アマノ」
を用いた時の反応時間と重量減少率(Wr/Wo)およ
び抗張力残存比(σB,r/σB,o)の経時的変化を示
す。図中で●は重量減少率を示し、○は抗張力残存比を
示す。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows the reaction time, weight loss rate (Wr / Wo), and residual tensile strength ratio (σB, r / σB, o) when lipase PS “Amano” of Example 2 was used. The change over time is shown. In the figure, ● indicates the weight reduction rate, and ○ indicates the residual tensile strength ratio. FIG. 2 shows the change over time in the reaction time, weight loss rate (Wr / Wo) and residual tensile strength ratio (σB, r / σB, o) when lipase AK “Amano” of Example 3 was used. In the figure, ● indicates the weight reduction rate, and ○ indicates the residual tensile strength ratio. FIG. 3 shows the change over time in the reaction time and the weight loss rate (Wr / Wo) and residual tensile strength ratio (σB, r / σB, o) when lipase F-AP-15 of Example 4 was used. In the figure, ● indicates the weight reduction rate, and ○ indicates the residual tensile strength ratio. FIG. 4 shows the relationship between the reaction time and the weight loss rate when the lipase PS “Amano” of Example 4 was used. In the figure,
, And have enzyme concentrations of 0.065, 0.10, 0.15 and
The result at the time of 0.20 W / V% is shown. FIG. 5 shows the relationship between the reaction time and the square root of the weight loss rate when the lipase PS “Amano” of Example 4 was used. In the figure, and indicate that the enzyme concentrations are 0.065, 0.10, 0.1, respectively.
The results at 5 and 0.20 W / V% are shown. FIG. 6: Immobilized lipase SP “Amano” of Example 6.
2 shows the time-dependent changes in the reaction time, weight reduction rate (Wr / Wo) and residual tensile strength ratio (σB, r / σB, o) when using. In the figure, ● indicates the weight reduction rate, and ○ indicates the residual tensile strength ratio.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】脂肪族ポリエステルを分解する能力を有す
るリパーゼを水溶性高分子担体と結合してなる固定化リ
パーゼと脂肪族ポリエステル繊維を接触せしめることを
特徴とする脂肪族ポリエステル繊維の表面処理方法。
(57) [Claim 1] An immobilized lipase obtained by bonding a lipase capable of decomposing an aliphatic polyester to a water-soluble polymer carrier and contacting the aliphatic polyester fiber. Surface treatment method for aliphatic polyester fibers.
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