酵素を用いた環境マイクロPET検出法の検討と評価

現在、マイクロプラスチック(MP)による環境の汚染が懸念されている。MPとは、環境中に廃棄されたプラスチックが、紫外線や衝撃などの劣化により、小さい破片となって放出された物である。MPは容易に観察できるサイズのものから、視認困難な物まである。しかし、現在の測定法である顕微FTIRは、比較的大きいＭＰの分析は出来るが、小さいサイズのＭＰには適さない。また、顕微ラマン分析法は生物由来の有機物及び無機物の蛍光が妨害となることから、高度な精製、前処理が必須となる。このように微小MPの測定は、複雑な手間を必要としたり、少しのコンタミネーションが大きく結果に作用したりする問題がある。
そこで今回、酵素を用いたPET分解によって、間接的にそこに存在したPET量を決定する方法を考案した。簡易で適切なMP測定法の確立は、MPが与える影響の調査などでも利用でき、環境をモニターする際にも役立つと考えられる。

FarrellとNelson（2013）は、0.5µmサイズの蛍光性MPが甲殻類の血リンパ液などで確認されたと報告している。大きいサイズのMPは基本的に消化管などで確認されているが、体内への侵入は考えにくい。一方、小さいサイズのMPが体内への侵入を果たすことから、より深刻な影響をもたらす可能性がある。このことから、より小さいサイズのMPに対する関心は高まっている。
しかし、現在の主な測定法である顕微FTIRは、比較的大きいサイズのＭＰの分析は出来るが、小さいサイズのＭＰには適さない。また、顕微ラマン分析法(RM)は生物由来の有機物及び無機物の蛍光が妨害となることから、高度な精製、前処理が必須となる。このように微小MPの測定は、複雑な手間を必要としたり、少しのコンタミネーションが大きく結果に作用したりする問題がある。
そこで今回、酵素を用いたPET分解によって、生成したテレフタル酸(TPA)、モノヒドロキシエチルテレフタレート(MHET)、ビスヒドロキシエチルテレフタレート(BHET)をHPLCによって測定し、間接的にそこに存在したPET量を決定する方法を考案した。PET分解に関しては、既にいくつかの酵素による分解が報告されており、近年では国内でI.sakaiensisというPET分解菌の発見が報告された。しかしながらPET分解菌に関しては、分解生成物を菌の炭素源としてしまう可能性があることから、分解して生じる化合物量が減じる可能性がある。一方、酵素触媒は基質特異性がある為、副反応を起こしにくいメリットがある。また、反応条件が温和なこともあり、測定を容易にすると考えられた。そこで、酵素触媒として、市販のリパーゼ(HumicolaI nsolens Cutinase HIC)を用いて低晶質PETの分解について検討した。
結果として、0.85µm以下の試料に対し、40hの処理で約15mgのPETの分解が確認できた。また、サイズ別試料に対する実験では、TPAで4.29倍、MHETで6.78倍、BHETで222倍と、サイズが小さいほうが分解しやすい傾向があることが分かった。簡易で適切なMP測定法の確立は、今後のMPが与える影響の調査などでも利用でき、実際の環境をモニターする際にも役に立つことが期待できる。