ポリ(3-ヒドロキシブチレート--3-ヒドロキシバレレート)足場の酵素的加水分解

Enzymatic Hydrolysis of Poly(3-Hydroxybutyrate--3-Hydroxyvalerate) Scaffolds.

• Adriana Kovalcik
• Stanislav Obruca
• Michal Kalina
• Michal Machovsky
• Vojtech Enev
• Michaela Jakesova
• Marketa Sobkova
• Ivana Marova

抄録

ポリヒドロキシアルカノエート（PHA）は、加水分解可能なバイオポリエステルです。本研究では、リグノセルロース系廃棄物の副産物やブドウの搾りかすを炭素源として、PHAの生合成に利用する可能性を検討した。PHAの生合成には、フルクトース(PHBV-1)またはブドウ糖抽出物(PHBV-2)を用いた。凍結乾燥ブドウ糖抽出物50gには、ブドウ糖19.2g、果糖19.1g、ペクチン2.7g、ポリフェノール0.52g、フラボノイド0.51g、非同定残部化合物7.97gが含まれていた。ブドウ糖抽出物は、バイオマスのより高い生産をサポートし、PHBV-2の組成を改変した。生合成されたＰＨＡは、足場の調製のためのマトリックスとして機能した。PHBV-2足場は、PHBV-1足場と比較して約44.2%低い結晶化度を有していた。結晶化度は、リパーゼを添加した合成胃液及びリン酸緩衝生理食塩水中でのPHA足場の機械的挙動及び酵素加水分解に大きく影響することがわかった。PHBV-2中の非晶質部位の割合が高いほど、酵素加水分解が促進された。酵素加水分解が81日間持続した後、PHBV-1足場の形態学的変化は、PHBV-2足場の目に見える破壊に比べて無視できる程度であった。これらの結果は、PHBV中のペクチンとフェノール成分の存在が、PHBVの半結晶性の特性、機械的特性、生物学的・酵素的加水分解の経過を著しく変化させる可能性を示唆している。

Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are hydrolyzable bio-polyesters. The possibility of utilizing lignocellulosic waste by-products and grape pomace as carbon sources for PHA biosynthesis was investigated. PHAs were biosynthesized by employing grown on fructose (PHBV-1) or grape sugar extract (PHBV-2). Fifty grams of lyophilized grape sugar extract contained 19.2 g of glucose, 19.1 g of fructose, 2.7 g of pectin, 0.52 g of polyphenols, 0.51 g of flavonoids and 7.97 g of non-identified rest compounds. The grape sugar extract supported the higher production of biomass and modified the composition of PHBV-2. The biosynthesized PHAs served as matrices for the preparation of the scaffolds. The PHBV-2 scaffolds had about 44.2% lower crystallinity compared to the PHBV-1 scaffolds. The degree of crystallinity markedly influenced the mechanical behavior and enzymatic hydrolysis of the PHA scaffolds in the synthetic gastric juice and phosphate buffer saline solution with the lipase for 81 days. The higher proportion of amorphous moieties in PHBV-2 accelerated enzymatic hydrolysis. After 81-days of lasting enzymatic hydrolysis, the morphological changes of the PHBV-1 scaffolds were negligible compared to the visible destruction of the PHBV-2 scaffolds. These results indicated that the presence of pectin and phenolic moieties in PHBV may markedly change the semi-crystalline character of PHBV, as well as its mechanical properties and the course of abiotic or enzymatic hydrolysis.