【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.05.18】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22JI0041

利用課題名 / Title

超高分解能質量分析計を用いたポリエチレン劣化物の微生物分解メカニズムの解析

利用した実施機関 / Support Institute

北陸先端科学技術大学院大学 / JAIST

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マテリアルの高度循環のための技術/Advanced materials recycling technologies（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

質量分析/Mass spectrometry,資源使用量低減技術,易循環型材料設計技術

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

田口 浩然

所属名 / Affiliation

一般財団法人化学物質評価研究機構

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

宮里 朗夫

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

JI-004：フーリエ変換イオンサイクロトロン共鳴質量分析計

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

海洋環境に流出したプラスチックごみは環境劣化に伴う分子鎖の切断等の分子構造の変化により、断片化し、マイクロプラスチック(MPs)になり、さらに低分子量のオリゴマー成分が水中に溶出する。プラスチックごみの海洋環境中での運命を理解するためには、劣化物の残留性評価は重要であるが、オリゴマーに関する報告例はない。本研究では、海洋プラスチックゴミの代表的なポリマーとして、ポリエチレン (PE)の劣化により生成されるオリゴマー成分の海洋環境中での生分解後の残留成分について、質量分析計を用いた構造解析を行い、分解メカニズムを明らかにすることを目的とした。

実験 / Experimental

酸化劣化を促進する遷移金属触媒を配合したPEシートを作製し、熱処理により劣化させた。劣化試料中のオリゴマー成分を分離するために、熱処理後の試料をアセトン抽出した。抽出したオリゴマー成分を炭素源とし、海水中で天然の海水由来の微生物を培養した。培養後の海水からオリゴマー成分を溶剤抽出し、生分解残渣を回収した。回収した残渣成分をFT-ICR-MS Solarix-JAにてESIイオン源を使用して分析した。

結果と考察 / Results and Discussion

PEは非極性であることから、ESI等のイオン源では分析が困難であるが、劣化したオリゴマー成分は酸化に伴い、様々な酸素原子を含む官能基が付加しており、劣化前の構造よりも極性が高い。生分解試験前後の劣化PEのオリゴマー成分のマススペクトルをFig. 1に示す。測定の結果、各サンプルから得られたマススペクトルはともにPEモノマーの分子量(Δm/z = 14)を単位とした質量間隔のピーク群であり、主鎖にPE構造を有する分子群であることが示唆された。しかし、酸化劣化構造は複雑で、分子量、化学構造は無数にあり、両スペクトルを比較解析することは困難であり、今回の検討では生分解試験後の残留成分に関する分子構造情報を得ることはできなかった。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig.1 酸化劣化したPEから抽出されたオリゴマー成分の生分解 a)培養処理前 b)培養処理後のマススペクトル

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

なし

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件