独立行政机构国立产业技术综合研究所[会长野间口裕]（以下简称“AIST”）生物医学研究部[研究部部长大宫胜宏]柴上元成首席研究员为NEC株式会社[代表董事兼总裁远藤信博]（以下简称“NEC”）智能能源研究所首席研究员正敏，与国立大学法人宫崎大学[校长菅沼辰夫]农学部林正宏副教授合作开发了一种微藻生物塑料，其主要原料是从微藻眼虫中提取的成分。
这种微藻生物塑料是眼虫产生的多糖裸藻属)，油脂成分也来源于眼虫(蜡酯)从腰果壳中获得的长链脂肪酸或从腰果壳中提取的油成分，具有柔性长链部分和刚性六边形部分腰果酚,热塑性塑料和耐热性这项研究是日本科学技术振兴机构 (JST) 尖端低碳技术开发的一部分。
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| 从眼虫/腰果壳到微藻生物塑料的制造过程 |
随着全球变暖的危机感日益增强，使用植物来源的资源作为石油衍生产品的替代品正引起人们的关注。全球每年生产约 23 亿吨塑料（日本约 1300 万吨），但大多数塑料来自石油。单体在高温高压条件下，塑料生产过程中产生的温室气体量和生产所需的能源是巨大的。此外，可以替代石油衍生产品的植物源资源，仅靠陆地植物可能无法满足未来数千万吨的预期需求。此外，希望该材料是不可食用的并且不与食物竞争。然而，不仅在藻类塑料的生产中，而且在利用微生物和生物催化剂的生产技术中，一个主要挑战是增加相对于制造能源的节能平衡。
这项研究和开发是日本科学技术振兴机构委托的“先进低碳技术开发：ALCA（2011-2019财年）”项目的研究主题“使用非食用多糖的生物塑料的研究和开发”（代表：NEC智能能源研究所首席研究员Masatoshi Ichi）的一部分。本研究旨在利用源自纤维素等非食用植物资源且可稳定供应的多糖，开发具有高温室气体减排效果的创新生物塑料。此次，为了避免单纯依赖陆地植物作为多糖原料的风险，并通过多糖分子结构的多样化来提高生物塑料的功能性，我们致力于开发以眼虫产生的多糖（裸藻淀粉）为主要骨架的微藻生物塑料。一般来说，在水下进行光合作用的微藻比陆地植物具有更高的太阳能利用效率，特别是裸藻可以直接利用高浓度的二氧化碳，从而可以实现较高的光利用效率。由于这些原因，它被选为生物塑料原材料的来源。此外，可以使用食品工厂的安全废液来培养眼虫，这有望减少塑料制造所需的能源。
此次开发的微藻生物塑料是在眼虫细胞内大量产生的多糖（裸藻淀粉）中添加由裸藻淀粉分解产生的蜡酯合成的长链脂肪酸，或从腰果壳中提取的油脂（腰果酚）合成的改性腰果酚而合成的。图1显示了每种化合物的结构式和制造工艺。
多糖的主要原料是β-1,3-葡聚糖，它是由许多葡萄糖分子连接在一起而成的天然聚合物。此外，构成树木的纤维素（β-1,4-葡聚糖）也是由葡萄糖连接而成的聚合物，但由于两种葡萄糖之间的键合方式不同，纤维素具有片状结构，而本研究中使用的β-1,3-葡聚糖具有单螺旋或三螺旋结构，三维结构存在较大差异（图2）。
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| 图1微藻生物塑料的制造工艺 |
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| 图2 β-1,3-葡聚糖（裸藻淀粉）和β-1,4-葡聚糖（纤维素）之间的差异 |
我们对我们制造的微藻生物塑料进行了各种物理性能测量，发现尽管在冲击强度等方面还有改进的空间，但其热塑性与传统生物塑料（聚乳酸和尼龙11）、添加增塑剂的醋酸纤维素和石油衍生的ABS树脂处于同一水平。还发现其耐热性优于这些塑料（图 3）。请注意，通过引入腰果酚乙酸和蜡酯衍生的长链脂肪酸制备的塑料之间的物理性能没有重大差异。
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图3微藻生物塑料与其他塑料耐热性比较
（肉豆蔻酰基引入的β-1,3-葡聚糖和腰果木氧乙酸引入的β-1,3-葡聚糖都是微藻生物塑料） |
未来，我们计划阐明微藻生物塑料的物理性能和结构之间的详细关系，并推进分子设计，以实现更高的耐热性和强度等优异的实用性能。我们还将对微藻生物塑料生产所必需的技术进行研究，例如眼虫的高效培养方法和裸藻淀粉的提取方法。