JPH09201581A - 有機化合物の分解方法、有機化合物の分解装置、微生物の単離方法および新規微生物 - Google Patents
有機化合物の分解方法、有機化合物の分解装置、微生物の単離方法および新規微生物Info
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- JPH09201581A JPH09201581A JP8309719A JP30971996A JPH09201581A JP H09201581 A JPH09201581 A JP H09201581A JP 8309719 A JP8309719 A JP 8309719A JP 30971996 A JP30971996 A JP 30971996A JP H09201581 A JPH09201581 A JP H09201581A
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Abstract
するために、該汚染物質の分解に寄与する酵素等の産生
を誘導する誘導物質等の新たな物質の添加を必要とせ
ず、効率よく環境汚染物質を分解する微生物を単離する
方法、該微生物を単離する方法により分離された微生物
および該微生物を用いて環境を浄化する方法および装置
を提供すること。 【解決手段】 本発明の微生物の単離方法は、有機化合
物に汚染された環境より採取した試料等に由来する微生
物を、炭素源を含まない培地で生育させながら、主に気
相で有機化合物と接触させ、有機化合物耐性を指標とし
て抽出(分離)する。また、本発明の有機化合物の分解
方法および装置は、こうして得られた微生物、例えば、
本発明による新規微生物であるコマガテラ・ブレビスを
汚染土壌や汚染地下水と接触させることによって、添加
物や誘導物質等の新たな物質を添加することなく、環境
中の有機化合物を効率的に生物分解する。
Description
を有する微生物を用いた有機化合物の分解方法、有機化
合物分解能を有する微生物を用いた有機化合物の分解装
置、有機化合物分解能を有する微生物の単離方法および
有機化合物分解能を有する新規微生物に関する。
されてきたトリクロロエチレン、ジクロロエチレン、フ
ッ化ビニル、3,3,3-トリフルオロ-2- プロペン、2,3-ジ
クロロヘキサフルオロ -2-ブテン、臭化ビニル等のハロ
ゲン化炭化水素やトルエン、フェノール、1-ブロモナフ
タレン、ブロモベンゼンあるいはクレゾール等の芳香族
系炭化水素等の有機化合物の環境への漏出が大きく問題
視されている。上述したような有機化合物は、その使用
規制を強化する方向で進んでいるが、現在までに有機化
合物で汚染された環境、例えば汚染土壌や汚染地下水の
問題は依然として残っている。
下水等の環境を浄化することが検討されている。例え
ば、真空抽気や燃焼等の物理的な方法で汚染環境を浄化
することも提案されているが、より低コストで環境負荷
の少ない手法として、微生物を利用して汚染環境中の有
機化合物を分解する方法が注目されている。また、有機
化合物の直接的な分解処理技術として、熱・光による分
解法等も知られているが、同様にコストや操作性の面か
ら微生物を用いた有機化合物の分解方法が注目されてい
る。
物の生物分解法としては、メタンの添加を必要とするメ
タン資化性菌を利用する方法(特開平 2-92274号公報参
照)や、フェノール、トルエン、クレゾール等の芳香族
化合物による誘導を必要とする菌を利用する方法(特開
平 8-66182号公報参照)、または、変異菌種を用いる方
法(特開平8-228767号公報参照)等が提案されている。
の分解方法は、添加物や誘導物質が必要であったり、変
異菌種を用いるため、有機化合物の分解効率(処理効
率)等を維持することが難しく、さらに汚染環境の浄化
等に適用することを考えた場合、添加物や誘導物質を含
めて新たな物質や変異菌種を環境に加えることは、別の
汚染(2次汚染)を引き起こすおそれがあり、真の環境
浄化にはならないという問題を有している。特に、環境
に有害なフェノール、トルエン、クレゾール等の芳香族
化合物による誘導を必要とする菌を使用する方法は、新
たな環境汚染を引き起こすおそれが大きい。また、変異
菌種を環境中に散布することは、安全性の面で問題を有
している。
の微生物を用いた有機化合物の分解方法では、有機化合
物を分解するに必要な酵素を誘導する物質や変異菌種等
を環境中に散布することが必要である。特に、誘導物質
として、環境に有害な化学物質等を必要とする場合、あ
るいは変異菌種を環境中に散布した場合には、2次汚染
を引き起こす可能性があり、環境を浄化する方法として
は必ずしも満足のいくものではなかった。また、従来の
微生物を用いた有機化合物の方法では、添加物や誘導物
質を必要とするため、分解操作や分解効率等を維持する
ことが難しいという問題を有している。
や誘導物質等の新たな物質や変異菌種を添加することな
く、例えば汚染環境中の有機化合物を有効に分解するこ
とができ、さらには有機化合物の分解操作や分解効率等
を容易に維持することが可能な有機化合物の分解方法が
強く求められている。
なされたもので、添加物、誘導物質あるいは変異菌種を
必要とせずに、有機化合物を有効に分解することがで
き、また例えば汚染環境の浄化に適用した場合には環境
負荷を極力低減することができる有機化合物の分解方
法、該有機化合物の分解方法を適用した有機化合物の分
解装置、有機化合物の生物分解に有効な微生物を効率よ
く単離することを可能とした微生物の単離方法、さらに
は添加物や誘導物質を必要とせずに、有機化合物を効率
よく分解し得る新規微生物を提供することを目的として
いる。
解方法は、第1の有機化合物に汚染された環境または前
記環境と接触した試料に由来し有機化合物分解能を有す
る微生物と前記第1または第2の有機化合物とを接触す
る工程と、前記微生物により前記第1または前記第2の
有機化合物を分解する工程とを具備したことを特徴とし
ている。
第1の有機化合物に汚染された環境または前記環境と接
触した試料から微生物を採取する工程と、前記採取した
微生物を有機化合物耐性が指標となるように培養する工
程と、前記培養した微生物を分離する工程と、前記分離
された微生物を有機化合物分解能を指標として選択する
工程と、前記選択された微生物と前記第1または第2の
有機化合物とを接触する工程と、前記微生物により前記
第1または前記第2の有機化合物を分解する工程とを具
備したことを特徴としている。
は、第1の有機化合物に汚染された環境または前記環境
と接触した試料から微生物を採取する工程と、前記第1
の有機化合物の存在様態が前記環境または前記環境と接
触した試料と同一の条件下で前記採取した微生物を培養
する工程と、前記培養した微生物を分離する工程と、前
記分離された微生物を有機化合物分解能を指標として選
択する工程と、前記選択された微生物と前記第1または
第2の有機化合物とを接触する工程と、前記微生物によ
り前記第1または前記第2の有機化合物を分解する工程
とを具備したことを特徴としている。
第1の有機化合物に汚染された環境または前記環境と接
触した試料に由来し有機化合物分解能を有する微生物を
保持する保持手段と、前記保持手段に保持された微生物
と前記第1または第2の有機化合物とを接触させる接触
手段とを具備したことを特徴としている。
は、有機化合物に汚染された環境または前記環境と接触
した試料から微生物を採取する工程と、前記採取した微
生物を有機化合物耐性が指標となるように培養する工程
と、前記培養した微生物を分離する工程と、前記分離さ
れた微生物を有機化合物分解能を指標として選択する工
程とを具備したことを特徴としている。
は、有機化合物に汚染された環境または前記環境と接触
した試料から微生物を採取する工程と、前記有機化合物
の存在様態が前記環境または前記環境と接触した試料と
同一の条件下で前記採取した微生物を培養する工程と、
前記培養した微生物を分離する工程と、前記分離された
微生物を有機化合物分解能を指標として選択する工程と
を具備したことを特徴としている。
物耐性を有し、かつ有機化合物分解能を有するコマガテ
ラ・ブレビス(Komagatella brevis)であることを特徴
としている。
属、アルスロバクター属、ブレビバクテリウム属、クラ
ビバクター属、ミコバクテリウム属、テラバクター属ま
たはレニバクテリウム属に属し、有機化合物耐性を有
し、かつ有機化合物分解能を有することを特徴としてい
る。
いては、有機化合物の分解に汚染環境由来の有機化合物
分解能を有する微生物を用いている。
法においては、有機化合物分解能を有する微生物を、有
機化合物耐性および有機化合物分解能を指標として、有
機化合物に汚染された環境または前記環境と接触した試
料より単離し、単離された微生物を用いて有機化合物を
分解している。
方法においては、有機化合物の存在様態が、環境中また
は該環境と接触した試料中に存在する有機化合物の存在
様態と全く同じとなるように微生物の培養条件を設定し
て、微生物を分離する。そして、分離した微生物の中か
ら有機化合物分解能を有する微生物を単離し、単離され
た微生物を用いて有機化合物を分解している。ここで、
有機化合物の存在様態とは、有機化合物の種類、量、存
在比、存在形態(気体、液体、固体等)等の全ての状態
を同時に表す概念である。
物の分解方法に用いる微生物は、有機化合物耐性を有し
ており、有機化合物を炭素源として生育可能であるた
め、添加物や誘導物質等を必要とせずに、有機化合物を
有効に分解処理することができる。さらに、本発明の第
1、第2および第3の有機化合物の分解方法を適用した
有機化合物の分解装置によれば、有機化合物の分解能の
維持や分解効率の安定化等を簡便に行うことが可能とな
る。従って、本発明の有機化合物の分解方法を汚染環境
の浄化に適用した場合、添加物や誘導物質等を必要とし
ないことに加えて、微生物自体も汚染環境に由来するた
め、環境負荷が極めて少なく、2次汚染等を引き起こす
おそれがない。
ロエチレン、シス−ジクロロエチレン、トランス−ジク
ロロエチレン、1,1-ジクロロエチレン、テトラクロロエ
チレン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、テトラク
ロロエタン、塩化ビニル、四塩化炭素、フッ化ビニル、
3,3,3-トリフルオロ-2- プロペン、2,3-ジクロロヘキサ
フルオロ -2-ブテン、臭化ビニル等のハロゲン化炭化水
素およびトルエン、フェノール、クレゾール、1-ブロモ
ナフタレン、ブロモベンゼン、ジクロロベンゼン、トリ
クロロベンゼンおよびポリ塩化ビフェニル類等の芳香族
系炭化水素に代表される、各種の有機化合物の総称であ
る。また、本願において、微生物とは、各種の細菌、放
線菌、糸状菌、酵母、変形菌、藻類あるいは原生動物等
を包括する概念である。
由来の細菌等の微生物は、有機化合物耐性を有すること
から汚染環境中でコロニーを形成することが通常可能で
あり、この場合には、大気(気相)中に揮発して存在す
る有機化合物とコロニーとが大気(気相)中で直接接触
する可能性が大きい。このとき、有機化合物の分解に用
いる汚染環境由来の微生物が、有機化合物を大気(気
相)中から直接取り込んで炭素源として利用することが
可能な微生物であるならば、液体中に存在する有機化合
物だけでなく、大気(気相)中に揮発して存在する有機
化合物をも生物分解することができるので好ましい。こ
のような特性を示す微生物は、多種類存在することが推
測され、例えば、コマガテラ属、アルスロバクター属、
ブレビバクテリウム属、クラビバクター属、ミコバクテ
リウム属、テラバクター属またはレニバクテリウム属に
属する細菌等を本発明の有機化合物の分解方法および分
解装置に適用した場合には、これらの細菌は揮発した有
機化合物を大気(気相)中から直接取り込んで炭素源と
して利用することができるため、大気(気相)中に揮発
した形態の有機化合物を生物分解することが可能とな
る。しかしながら、微生物として、後述するコマガテラ
属に属する新規微生物、特に、コマガテラ・ブレビス
(Komagatella brevis)を本発明の有機化合物の分解方
法および分解装置に適用した場合には、コマガテラ・ブ
レビスは揮発した有機化合物を大気(気相)中から直接
取り込んで炭素源として利用する能力に優れているた
め、大気(気相)中に揮発した形態の有機化合物を効果
的に生物分解することが可能となる。
単離方法においては、汚染環境から採取した試料中の微
生物を、まず高濃度に有機化合物が存在する条件下で培
養しているため、高度の有機化合物耐性を有する微生物
を効率よく分離することができる。そして、このような
有機化合物耐性のみを指標として選別した微生物の中か
ら、有機化合物分解能を有する微生物を選択しているた
め、有機化合物の分解性および有機化合物の分解装置の
維持性に優れた微生物を効率よく得ることができる。な
お、微生物の種によって生理的要求が異なるのが通例で
あるので、微生物を培養する際に、1種の培地に限るこ
となく適宜培地の組成および形態を変更し、温度等の条
件も適宜設定することにより、多様な微生物を分離する
ことができる。また、第1の微生物の単離方法の場合に
は、任意に設定された培養条件下で微生物を培養するこ
とにより、特定の性質を有する微生物を容易に分離する
ことが可能である。さらに、第2の微生物の単離方法の
場合には、有機化合物の存在様態を、微生物が採取され
た環境中と同一にして微生物を培養することにより、有
機化合物耐性を有する微生物を確実に分離することがで
き、有機化合物分解能を有する微生物を効率的に単離す
ることが可能となる。
いては、第1の有機化合物に汚染された環境あるいは該
汚染環境から採取した試料中より単離され、高度の有機
化合物耐性と有機化合物分解能を有する微生物を保持
し、保持した微生物と第1あるいは第2の有機化合物と
を接触させているので、有機化合物の分解能の維持や分
解効率の安定化等を簡便に行うことが可能となる。な
お、第1および第2の有機化合物としては、前述した各
種の有機化合物を挙げることができる。
該分解装置の形態としては、特に限されず、例えば、バ
イオリボン浄化法、バイオリアクタ処理法、バイオフィ
ルタ浄化法、注入浄化法およびバイオカラム処理法を適
用した有機化合物の分解装置を挙げることができる。
の分解装置は、有機化合物分解能を有する微生物、特
に、本発明の新規微生物を疎水性多孔質膜の内部に担持
し、微生物が担持された疎水性多孔質膜を土壌中に埋設
することにより、疎水性多孔質膜に対する有機化合物の
吸着や有機化合物の蒸発力等を駆動力として土壌中の有
機化合物を疎水性多孔質膜の内部に導入し、疎水性多孔
質膜の内部で微生物により有機化合物を分解する。バイ
オリボン浄化法を適用した有機化合物の分解装置におい
て、疎水性多孔質膜は、微生物を保持する保持手段と該
保持手段に保持された微生物および有機化合物を接触さ
せる接触手段とを兼ねている。
水性を付与する処理を施した多孔質体やテフロン等の疎
水性材料を含有する多孔質体を用いることが好ましい。
そして、疎水性多孔質膜の疎水性を調節することによ
り、疎水性多孔質膜の内部に有機化合物を導入する際の
駆動力として、地下水の蒸発力を効率的に利用すること
ができる。
化合物の分解装置によれば、該分解装置を土壌中に埋設
した後は、特に、メンテナンスやエネルギーを必要とす
ることなく、有機化合物を効率的に分解することができ
る。
含む概念であり、土壌、土壌水、地下水およびそれらを
含むものすべてを指している。
機化合物の分解装置は、揚水した地下水、真空抽出した
気体あるいは掘削した土壌を、バイオリアクタ内に保持
された有機化合物分解能を有する微生物、特に、本発明
の新規微生物と接触させることにより、バイオリアクタ
内部で有機化合物を分解する。バイオリアクタ処理法を
適用した有機化合物の分解装置において、微生物を保持
する保持手段としては、通常、外部から閉鎖された反応
槽等が該当し、また、該保持手段に保持された微生物お
よび有機化合物を接触させる接触手段としては、地下
水、真空抽出した気体あるいは掘削した土壌をバイオリ
アクタの反応槽に導入するためのポンプや導入管等が該
当する。
れた反応槽等に微生物を保持し、また微生物と有機化合
物とを接触させる場合には、該反応槽等の内部環境、例
えば、pH、温度および溶存酸素濃度等を、反応槽等に
保持した微生物の生理的要求にしたがって最適な条件に
維持すると、微生物による有機化合物の分解効率が高ま
ると共に、長期にわたり微生物による有機化合物の分解
反応を維持することができる。すなわち、バイオリアク
タ内における環境は、微生物による有機化合物の分解反
応が最も高くなる状態に維持されることが望ましい。有
機化合物の分解反応が最も高くなる状態は、微生物の種
によって異なるので、バイオリアクタ内における環境
は、反応槽等に保持した微生物の種の要求にしたがって
適宜変更する。したがって、バイオリアクタ処理法を適
用した有機化合物の分解装置においては、自然環境中で
は有機化合物の分解活性を維持不能な微生物をも有機化
合物の分解に適用することが可能となる。また、揚水し
た地下水、真空抽出した気体あるいは掘削した土壌は、
反応槽等の内部における有機化合物の分解活性が最も高
くなるように導入量等が調節されて、微生物を保持した
反応槽等に導入される。
物を保持する場合には、微生物を培養液等に浮遊させた
遊離状態で保持することが可能であるが、微生物を適当
な担体に担持させておくことが好ましい。微生物を担体
に担持することで、微生物を高密度に維持することが可
能となり、有機化合物の分解をさらに効率的に行うこと
ができる。このような担体は、微生物種によって適宜変
更可能であるが、微生物を担持可能な多孔質体を含むも
のが好ましい。このような多孔質体としては、例えば、
微生物のマイクロハビタットを形成できるものが好まし
い。マイクロハビタットとは、数μm程度の孔隙中にお
ける微生物の微小な住居のことである。多孔質体は粒状
あるいは層状等、様々な形態を選択することができ、例
えば、セラミックス、ガラス、ケイ酸カルシウム、シリ
カ、アルミナおよび鹿沼土のような団粒構造を持つ土壌
粒子等の無機材料や活性炭、ウレタンフォーム、光硬化
樹脂、アニオン交換樹脂、セルロース、リグニン、キチ
ンおよびキトサン等の有機材料からなる多孔質体の1種
または2種以上を組み合わせて用いることができる。こ
れらの多孔質体としては、安価なものが望ましい。さら
に、微生物の保持や生育に適した構造を有したものが望
ましく、例えば、数μm〜数十μmの孔隙を持つ多孔質
体が望ましい。または、アルギン酸カルシウムゲル、ア
ガロースゲル、カラギーナンゲル等による包括固定担体
も好ましい。さらに、多孔質体と親水性ゲルの複合担体
に利用可能である。
有機化合物の分解装置は、真空抽出した気体あるいは有
機化合物を含有する気体等を、フィルタケース内のフィ
ルタに担持された有機化合物分解能を有する微生物、特
に、本発明の新規微生物と接触させることにより、フィ
ルタケース内で有機化合物を分解する。バイオフィルタ
処理法を適用した有機化合物の分解装置において、微生
物を保持する保持手段としては、通常、外部から閉鎖さ
れたフィルタケース等が該当し、また、該保持手段に保
持された微生物および有機化合物を接触させる接触手段
としては、真空抽出した気体をフィルタケース内のフィ
ルタに導入するためのポンプや導入管等が該当する。
物の分解装置において、外部から閉鎖されたフィルタケ
ースに微生物を保持し、また微生物と有機化合物とを接
触させる場合には、該フィルタケース等の内部環境、例
えば、温度および溶存酸素濃度等を、フィルタケース等
に保持した微生物の生理的要求にしたがって最適な条件
に維持すると、微生物による有機化合物の分解効率が高
まると共に、長期にわたり微生物による有機化合物の分
解反応を維持することができる。すなわち、フィルタケ
ース内における環境は、微生物による有機化合物の分解
反応が最も高くなる状態に維持されることが望ましい。
有機化合物の分解反応が最も高くなる状態は、微生物の
種によって異なるので、フィルタケース内における環境
は、反応槽等に保持した微生物の種の要求にしたがって
適宜変更する。したがって、バイオフィルタ処理法を適
用した有機化合物の分解装置においては、自然環境中で
は有機化合物の分解活性を維持不能な微生物をも有機化
合物の分解に適用することが可能となる。また、真空抽
出した気体等は、フィルタケース等の内部における有機
化合物の分解活性が最も高くなるように導入量等が調節
されて、微生物を保持したフィルタケース等に導入され
る。
る場合には、微生物を適当なフィルタに担持させておく
が、フィルタの構成部材には、濾紙、各種の天然繊維や
プラスチック繊維の不織布、織布、プラスチックの発泡
体等を用いることができる。また、前述した各種の担体
を適用することも可能である。なお、フィルタの構成部
材は、有機化合物により溶解しないものが選ばれる。
物の分解装置によれば、特に、抽出気体中の有機化合物
を効率的に分解可能であり、土壌の不飽和帯に存在する
有機化合物の分解に多用される。
分解装置は、有機化合物分解能を有する微生物、特に、
本発明の新規微生物を土壌中に投入することにより、自
然環境中で土壌中に投入した微生物により有機化合物を
分解する。注入浄化法を適用した有機化合物の分解装置
において、微生物を保持する保持手段は該微生物を土壌
等の環境中に投入する形態で保持する培養タンク等であ
り、該保持手段に保持された微生物と有機化合物とを接
触させる接触手段は、環境中に該保持手段より微生物を
投入する輸送ポンプおよび供給配管等である。
させる方法を用いる場合には、環境中の有機化合物を分
解することが知られている微生物、例えば、本発明によ
る新規微生物を予め適量に至まで培養しておき、土壌等
の環境中に培養した微生物を投入するようにすることが
望ましい。また、環境中に微生物を投入する場合には、
微生物の活動を活発にし、環境中において微生物による
有機化合物の分解反応の速度を高くするために、微生物
の生存環境を整備する目的から、例えば、グルコース等
の物質や酸素等の適量を環境中に適宜投入することが望
ましい。なお、グルコース等の物質は、固体の状態で環
境中に投入するよりも、微生物が容易に利用でき、ま
た、撹拌作業等による時間およびエネルギーのロスを最
小限に抑えることができるので、水溶液の形態で環境中
に投入することが望ましい。
ス等の物質あるいは酸素等の適量を投入する場合には、
微生物、グルコース等の物質あるいは酸素等を別個に環
境中へ投入してもよいが、環境中へ投入する以前に微生
物を最適な状態としておくために、それぞれを予め混合
した後に環境中へ投入することが望ましい。
接接触させる方法を用いた場合には、微生物を担体に担
持させておくことが好ましい。微生物を担体に担持する
ことで、微生物を高密度に維持することが可能となり、
他の生物との生存競争から微生物を保護することができ
るので、有機化合物の分解を効率的に行うことができ
る。このような担体は、微生物種によって適宜変更可能
ではあるが、通常、上述したような多孔質体が用いられ
る。このような多孔質体では、微生物のマイクロハビタ
ットが形成されるものが望ましく、マイクロハビタット
は微生物を過酷な環境から保護する働きを有する。例え
ば、外部環境が微生物の生存に影響を与えるような乾燥
状態になったとしても、マイクロハビタットの中には毛
管水が保持されているために、微生物への水分の供給は
保たれる。また、マイクロハビタット中の微生物は、土
壌等の環境中において、原生動物等の捕食から保護され
る。そのため、多孔質体を含む担体により、人工的にマ
イクロハビタットを形成することにより、微生物の生残
性を向上することが可能となる。
た、土壌等の環境中へ投入して用いるという使用環境を
考慮して、土壌等の環境中における分散性、移動性等を
損なわないものが望ましく、例えば、粒径が1μm〜1
0mm程度の粒子状のものが好ましい。さらに、微生物
の保持や生育に適した構造を有したものが望ましく、例
えば、100nm〜100μmの孔隙を持つ多孔質体が
望ましい。
機化合物の分解装置は、有機化合物分解能を有する微生
物、特に、本発明の新規微生物あるいは該微生物を担持
した担体を透水性物質で構成された筒状体等に充填し、
該筒状体等を土壌中に埋設することにより、筒状体等を
透過した透過水と筒状体等の内部に保持された微生物と
が接触し、筒状体等の内部で微生物により有機化合物を
分解する。バイオカラム浄化法を適用した有機化合物の
分解装置において、筒状体等は、微生物を保持する保持
手段として機能するだけでなく、土壌中で移動する地下
水を筒状体等の内部に透過させる接触手段としても機能
する。
多孔質構造を有する金属やセラミックス等を用いること
ができる。そして、筒状体等における透水性を調節する
ことにより、適当量の透過水と筒状体等の内部に充填さ
れた微生物とを接触させ、微生物により有機化合物を分
解することができる。微生物を担持させる担体として
は、上記した各種の担体を用いることができる。
の分解装置は、主に、地下水中に含まれる有機化合物の
分解に好適に用いることができる。また、バイオカラム
処理法を適用した有機化合物の分解装置によれば、該分
解装置を土壌中に埋設した後は、メンテナンスやエネル
ギーを必要とすることなく、有機化合物を経済的かつ効
率的に分解することができる。
規微生物は、上述した本発明の微生物の単離方法により
得られ、有機化合物を分解するコマガテラ属、アルスロ
バクター属、ブレビバクテリウム属、クラビバクター
属、ミコバクテリウム属、テラバクター属またはレニバ
クテリウム属に属する細菌である。
する新規微生物は、上述した本発明の微生物の単離方法
により得られ、有機化合物を分解するコマガテラ属に属
する細菌であり、分類学的には、後述するように、コマ
ガテラ・ブレビスとして分類される細菌である。コマガ
テラ・ブレビスとして分類される細菌には、後に詳述す
るYMCT−001株が挙げられるが、YMCT−00
1株はコマガテラ・ブレビスとして分類される細菌のひ
とつであって、YMCT−001株のみがコマガテラ・
ブレビスとして分類される細菌であるとは限らない。換
言すれば、コマガテラ・ブレビスとして分類される細菌
は、YMCT−001株以外の株をも含む種である。
ビバクテリウム属、クラビバクター属、ミコバクテリウ
ム属、テラバクター属またはレニバクテリウム属に属す
る細菌は、まず高濃度の有機化合物に対する耐性のみを
指標に微生物を選別する、あるいは有機化合物の存在様
態を微生物を採取した環境と同一として選別し、その中
から有機化合物分解能を有する細菌として単離されたも
のであり、有機化合物を唯一の炭素源として成育するこ
とが可能である。
に、コマガテラ・ブレビスは、添加物や誘導物質を必要
とせずに、例えばトリクロロエチレン(以下、TCEと
記す)、シス−ジクロロエチレン(以下、cis-DCEと
記す)、トランス−ジクロロエチレン(以下、trans-D
CEと記す)、1,1-ジクロロエチレン(以下、1,1-DC
Eと記す)、テトラクロロエチレン、ジクロロエタン、
トリクロロエタン、テトラクロロエタン、塩化ビニル、
四塩化炭素、フッ化ビニル、3,3,3-トリフルオロ-2- プ
ロペン、2,3-ジクロロヘキサフルオロ -2-ブテン、臭化
ビニル等のハロゲン化炭化水素やトルエン、フェノー
ル、クレゾール、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼ
ン、1-ブロモナフタレン、ブロモベンゼン、ポリ塩化ビ
フェニル類等の芳香族系炭化水素に代表される各種有機
化合物に対して高分解能を示す。コマガテラ・ブレビス
は、生存環境中において、周囲の有機化合物の濃度がお
よそ500 ppm に達するまでは有機化合物に対する耐性を
示すとともに、周囲の有機化合物を分解して成育する。
また、一般に、微生物を用いて有機化合物等の有害物質
の分解を行う場合には、微生物を貧栄養下におき、微生
物が有害物質を基質として利用せざるをえない条件とす
る。これは、有害物質とともに、微生物が有害物質より
基質として利用しやすい物質が共存した場合には、微生
物は有害物質より基質として利用しやすい物質を優先し
て利用してしまうためである。しかしながら、コマガテ
ラ・ブレビスは、生存環境中において、自らが基質とし
うる炭素源、例えば、グルコースと有機化合物とが共存
していたとしても、グルコースのみを分解することな
く、有機化合物の分解を同時に行うことができる。この
とき、有機化合物以外の炭素源、例えばグルコースが、
コマガテラ・ブレビスの生存環境中に、10000 mg/L以下
の範囲で有機化合物とともに存在していたとしても、コ
マガテラ・ブレビスは有機化合物の分解活性を維持する
ことができる。さらに、グルコースが1800mg/L以下の範
囲では、コマガテラ・ブレビスはグルコースが存在しな
い場合と同様、あるいはそれ以上の有機化合物の分解活
性を維持することができる。従って、コマガテラ・ブレ
ビスは、汚染環境の浄化等に対する有効性および実用性
に優れ、また利用範囲が非常に広いものである。さら
に、有機化合物の分解速度は、有機化合物の分解を開始
した時点でのコマガテラ・ブレビスの菌数に比例して増
大するので、有機化合物の濃度に応じて、有機化合物と
接触するコマガテラ・ブレビスの菌数を調節することに
より、有機化合物の分解速度を調節することが可能であ
る。また、有機化合物の分解に際し、コマガテラ・ブレ
ビスと有機化合物とを接触させるには、有機化合物を含
有する試料中にコマガテラ・ブレビスを直接投入する手
法等があげられるが、コマガテラ・ブレビスを各種の担
体に担持して固定化した後、有機化合物と接触させる
と、多数の菌体を有機化合物と接触させることが可能と
なり、有機化合物の分解速度をさらに高めることができ
る。
に属する細菌、特に、コマガテラ・ブレビスとして分類
される細菌のひとつであるYMCT−001株は、工業
技術院生命工学工業技術研究所に「FERM BP−5
282」として寄託されている。
態について説明する。
合物に汚染された環境、あるいはこの汚染環境と接触し
た試料由来の有機化合物分解能を有する微生物を用いる
ことを基本としている。以下に、本発明の有機化合物の
分解方法の一実施形態について、図1を参照して述べ
る。
料(汚染環境)を採取する(図1-101)。ここで、試料
採取を行う汚染環境としては、有機化合物に汚染された
環境であれば特に限定されるものではなく、例えば汚染
土壌、汚染地下水、汚染河川水、汚染湖沼水等が挙げら
れる。汚染対象となる有機化合物についてもTCE、ci
s-DCE、trans-DCE、1,1-DCE等、特に限定され
るものではない。
境と接触した試料から、有機化合物分解能を有する微生
物を単離する(図1-102)。このように、採取した汚染
環境中で成育する微生物の中から、有機化合物分解能を
有する微生物を単離することによって、有機化合物に対
して耐性を有するとともに、有機化合物を炭素源として
成育可能な微生物を効率よく得ることができる。すなわ
ち、有機化合物耐性を有し、かつ有機化合物分解能を有
する微生物が効率よく得られる。このような微生物によ
れば、後述する有機化合物の生物分解工程において、添
加物や誘導物質等を用いることなく、安定した有機化合
物分解能が簡便に得られるため、有機化合物の安定かつ
効率的な分解性能を容易に維持することができる。
した単離工程(後に詳述する)で得られるものであれば
よく、具体的な微生物として特に限定されるものではな
いが、例えばミクロコッカス属、ストマトコッカス属、
プラノコッカス属、スタフィロコッカス属、アクチノミ
セス属、アミコラータ属、アルスロバクター属、ブレビ
バクテリウム属、クラビバクター属、コリネバクテリウ
ム属、ゴルドナ属、コマガテラ属、ミコバクテリウム
属、ノカルディア属、ピメロバクター属、レニバクテリ
ウム属、ロドコッカス属およびテラバクター属に属する
細菌等が挙げられる。表1および表2に、上記した各属
の細菌の代表種( Type Strain)を示す。これら細菌に
関しては、特開平 7-96289号公報にミクロコッカス属あ
るいはスタフィロコッカス属の細菌を利用することが記
載されているが、これらの属の細菌のうち全ての種が必
ずしも実際の汚染環境下で良好な有機化合物分解能を有
するわけではないことが明らかとなった。
般に、第1にpHが 4〜10、第1の条件に加えさらに第2
に温度が 277〜313K、第1および第2の条件に加えさら
に第3に有機化合物濃度が 30ppb〜500ppmの広い範囲に
わたっている。これらの環境で生存、増殖し分解能を長
時間維持し、より短時間で有機化合物を分解できなけれ
ば、汚染土壌や地下水中に放置、接触、散布、容器に入
れての埋設、担体に固定した後に散布等して使用するタ
イプの有機化合物を分解する微生物として利用すること
はできない。
における培養工程および有機化合物耐性を有する微生物
の選択工程を経て抽出した有機化合物耐性の微生物のう
ち、特に細菌について、上記汚染環境条件下での有機化
合物分解活性(具体的にはTCE分解能)を評価した。
その結果、第1と第2の条件において利用できるのは、
表1および表2に併記した有機化合物分解能が△、○、
◎の種であった。第3の条件まで満足させるためには、
○、◎で示した種でなければならない。◎で示した種
は、より短時間(5日間以内に 90%以上分解)で有機化合
物を分解することができることから最も好ましい。これ
らの細菌は何らかの酸化酵素(例えばメタンモノオキシ
ゲナーゼ、トルエンモノオキシゲナーゼ、アンモニア酸
化酵素等)を体内に有し、あるいは体外へ放出し、これ
らの酵素が有機化合物の分解に関わっているものと考え
られる。
いて、上記した細菌を例として詳述する。
たような有機化合物を適量加えて培養し(図1-102-
1)、この培養物から高濃度の有機化合物に対して耐性
を有する微生物(耐性菌)を分離する(図1-102-2)。
なお、微生物の培養に際しては、有機化合物の存在様態
を、微生物を採取した環境と同一にすることもできる。
この耐性菌の分離例を以下に示す。なお、以下の例(後
述する実施例を含む)で用いた無機塩培地は以下の組成
を有するものである。なお、培地は、抽出する微生物の
生理的な要求により適宜変更されるものであり、以下の
無機塩培地に限定されるものではない。
を採取し、地下水の場合にはそのまま、土壌の場合には
抽出液を、無機寒天培地上に接種、あるいは、0.1Mリン
酸ナトリウムバッファ 0.1mLおよびトップアガー 0.5mL
に加え、密閉可能な容器内に作製した無機塩寒天培地上
に重層する。なお、抽出液は、滅菌したバイアル瓶に土
壌1gと蒸留水9gとを導入して混合し、超音波処理あるい
は十分振盪した後に得られた水溶液である。トップアガ
ー重層時には、トップアガーを固化した後、例えばTC
E−アセトニトリル溶液を添加して密閉し、298Kに設定
した恒温槽内で 5〜10日間程度培養する。この際、TC
E等の有機化合物は、例えば密閉容器内の有機化合物の
気相濃度が50〜10000ppmとなるように加える。この後、
無機寒天培地上、あるいは、トップアガーに出現したコ
ロニーを白金耳で分離して、有機化合物耐性菌を得る。
有機化合物分解能を有する微生物(分解菌)を選択する
(図1-102-3)。この分解菌の選択例を以下に示す。
培地に接種し、例えば298K、100rpmで 1晩振盪培養して
菌の前培養を行い、菌懸濁液をそれぞれ得る。次いで、
バイアルビンに菌懸濁液 100μL 分の菌体(OD 660=1.
0 )と無機塩培地25mLとを入れ、有機化合物例えばTC
Eおよびcis-DCEをそれぞれ1ppmになるように加え
る。バイアルビンをテフロンコートされたブチルゴムキ
ャップとアルミキャップシールで密封して、例えば298
K、100rpmで振盪培養し、有機化合物の分解を観察する
ことによって、有機化合物分解能を有する耐性菌を選択
する。すなわち、有機化合物耐性を有し、かつ有機化合
物分解能を有する細菌を単離する。有機化合物の濃度は
ガスクロマトグラフを用いてヘッドスペース法で測定
し、有機化合物の分解率を算出する。図2に耐性菌によ
る有機化合物の分解試験結果の一例を示す。
の単離工程においては、汚染環境中の微生物、例えば、
細菌を一旦高濃度の有機化合物を含む雰囲気中で培養し
ているため、菌数を絞り込むことができ、これによって
有機化合物耐性菌を効率よく得ることが可能となる。こ
のとき、有機化合物として、各種の有機化合物を用いる
ことが可能であるが、微生物を採取した環境中に存在し
た有機化合物を用いると、該有機化合物に耐性を示す微
生物(例えば、細菌)を容易に単離することができる。
また、その際に気相濃度が50〜10000ppmの範囲となるよ
うにTCE等を加えた条件下で培養することで、より高
度の耐性を有し、TCE等の有機化合物を唯一の炭素源
としても成育可能な微生物を効率よく得ることができ
る。TCE等の気相濃度が50ppm 未満であると、培養後
の生存菌数が増加して耐性菌の分離効率が低下すると共
に、得られる耐性菌の有機化合物耐性が不十分となるお
それがある。一方、TCE等の気相濃度が10000ppmを超
えても耐性菌の分離効率が低下する。また、TCE等の
気相濃度が50〜100ppmの範囲では分解菌単離率は、出現
した全コロニーの1/38、 100〜 4000ppmの範囲では分解
菌単離率は出現した全コロニーの 1/4、4000〜 8000ppm
の範囲では分解菌単離率は出現した全コロニーの 1/1、
8000〜10000ppmの範囲では分解菌単離率は出現した全コ
ロニーの 1/2と、高い確率で分解菌を入手することがで
きる。このようなことから培養時のTCE等の気相濃度
は4000〜8000ppm の範囲とすることがより好ましい。
単離工程において、汚染環境から採取した試料中の微生
物を高濃度に有機化合物が存在する条件下で培養する際
に、試料中の微生物を固体培地に白金耳等により適量接
種し、有機化合物の気相濃度が50〜10000ppmの範囲の条
件下で培養すると、有機化合物に耐性の微生物は、多く
の場合、固体培地上にコロニーを形成するので、微生物
のコロニーおよび有機化合物は大気(気相)中で直接接
触することとなる。微生物のコロニーおよび気相濃度が
50〜10000ppmの範囲の有機化合物を大気(気相)中で接
触させることにより、有機化合物分解能を有する可能性
のある微生物を効率的かつ容易に分離および選択するこ
とができ、必要に応じてコロニーを単離して容易に純粋
培養を行うことが可能となる。したがって、迅速かつ確
実に有機化合物耐性を示す微生物を得ることができる。
なお、汚染環境から採取した試料中の微生物を高濃度に
有機化合物が存在する条件下で培養する際、pH等の培
地の組成および培養温度は適宜変更することができ、微
生物に対して求める特性、例えば、成育条件に合わせて
pH等の培地の組成および培養温度を適宜変更すること
により、所望の特性(例えば、成育条件)を示す微生物
を容易に選択することが可能となる。また、微生物を培
養する培地としては、微生物がコロニーを形成すること
が可能である形態の培地、例えば、固体培地等を用いる
ことが望ましい。
標に選別した微生物(例えば、上記耐性菌)の中から、
有機化合物分解能を有する微生物(例えば、上記分解
菌)を選択することで、有機化合物を唯一の炭素源とし
て成育可能であるとともに、有機化合物の高分解能を有
する微生物を効率よく単離することができる。すなわ
ち、添加物や誘導物質を必要とせずに有機化合物を分解
し、かつ有機化合物の分解工程における安定性に優れた
微生物が効率よく得られる。また、有機化合物に耐性を
示す微生物の中から有機化合物を分解する微生物を選択
する際に、使用用途に応じて各種の有機化合物を用いて
選択工程を実施することによって、種々の有機化合物に
対して分解能を示す微生物、例えば細菌を容易に得るこ
とができる。なお、使用用途によっては、単一の有機化
合物に対して分解能を示す微生物であってもよいが、環
境浄化等に用いる場合には、種々の有機化合物に対して
分解能を示す微生物の方が実用性が高く好ましい。
当するものである。また、本発明のコマガテラ属に属
し、有機化合物を分解する新規微生物、すなわち、有機
化合物分解能を有するコマガテラ・ブレビスの一種(工
業技術院生命工学工業技術研究所に「FERM BP−
5282」として寄託)は、上述した有機化合物に耐性
を示す微生物の分離例および有機化合物を分解する微生
物の選択例に基く微生物の単離工程により得られた微生
物の一つである。コマガテラ・ブレビスについては後に
詳述する。
生物の単離工程で得た、有機化合物耐性を有し、かつ有
機化合物分解能を有する微生物、例えば細菌を、分解対
象の有機化合物に接触させ、対象有機化合物の生物分解
を行う(図1-103)。この生物分解工程は、例えば廃棄
物としての有機化合物(有機化合物を含む廃水や廃ガス
等を含む)を分解する際や、有機化合物で汚染された環
境の浄化等、種々の有機化合物の生物分解処理に適用す
ることができる。
加物や誘導物質等を必要とせずに有機化合物を有効に微
生物分解することができ、また用いる微生物(例えば細
菌)自体も汚染環境から単離したものであるため、環境
に有害な添加物や誘導物質等による二次汚染、さらには
微生物散布による二次汚染のおそれもない。また、添加
物や誘導物質等を必要としないことから、有機化合物の
生物分解処理を簡便に維持することができる。従って、
特に汚染環境の浄化に対して有効である。例えば、環境
浄化として有機化合物の生物分解を行う場合には、有機
化合物を含む汚染環境中で、分解対象の有機化合物を上
記微生物(例えば細菌)と接触させて分解すればよく、
これによって環境負荷を極力低減した上で、汚染された
環境を効率よく浄化することができる。浄化対象となる
汚染環境としては、前述した土壌、地下水、河川水等が
挙げられる。
したように、TCE、cis-DCE、trans-DCE、1,1-
DCE、テトラクロロエチレン、ジクロロエタン、トリ
クロロエタン、テトラクロロエタン、塩化ビニル、四塩
化炭素、フッ化ビニル、3,3,3-トリフルオロ-2- プロペ
ン、2,3-ジクロロヘキサフルオロ -2-ブテン、臭化ビニ
ル、トルエン、フェノール、クレゾール、ジクロロベン
ゼン、1-ブロモナフタレン、ブロモベンゼンおよびポリ
塩化ビフェニル類等が挙げられ、分解対象に応じて分解
菌を選択すればよい。特に、本発明によるコマガテラ属
に属する細菌、特に、コマガテラ・ブレビスは、上記し
た各種の有機化合物のいずれに対しても分解能を示すた
め、利用範囲が広く実用性に優れるものである。
生物の単離例および有機化合物を分解する微生物の選択
例に基く微生物の単離工程例により得られた微生物の一
つであるコマガテラ属に属する細菌、特に、コマガテラ
・ブレビスを代表する株(以下、YMCT−001株と
略記する)、すなわち本発明の新規微生物のひとつにつ
いて述べる。
下に示す通りである。
ュアル オブ システマティック バクテリオロジー
ボリューム2,1986(Bergey's Manual of Systematic B
acteriology, Volume 2, 1986 )」および「バージェイ
ズ マニュアルオブ デターミナティブ バクテリオロ
ジー 1994(Bergey's Manual of Determinative Bacter
iology, 1994)」に従って検索を行ったところ、YMC
T−001株は、胞子を形成せず、細胞の形態が多形性
を示すグラム陽性桿菌で、土壌等の自然環境に広く分布
しているコリネフォルム細菌と同定された。しかしなが
ら、YMCT−001株は、上記文献に記載されている
いずれの菌種とも性状が異なり、YMCT−001株の
分類学的な位置を確定するには至らなかった。
に、YMCT−001株の16S rRNAの塩基配列を決定
し、上記した細菌学的性質をも考慮して、YMCT−0
01株の16S rRNAの塩基配列とYMCT−001株に近
縁と考えられる菌種の16S rRNAの塩基配列とを比較し、
Gene Works(帝人システムテクノロジー株式会社)を用
いて近隣結合法(NJ法: neighbor-joining method)に
より分子系統樹を作成した。図3に、得られた分子系統
樹を示す。
よれば、YMCT−001株はテラバクター属に属する
細菌と近縁関係にあり、進化距離から検討すると、YM
CT−001株はテラバクター属と近縁関係にあるが、
異なる属に属する細菌である可能性が高いことが示唆さ
れた。なお、図3において、分子系統樹の枝の長さは推
定塩基置換数に比例し、バーのスケールは進化距離を示
している。次に、YMCT−001株とテラバクター属
に属する細菌との細菌学的性質を考慮して検討したとこ
ろ、(e)化学分類学的性質に記載したように、YMC
T−001株では、細胞壁のジアミノ酸が meso-ジアミ
ノピメリン酸であるのに対し、テラバクター属に属する
細菌は細胞壁のジアミノ酸が LL-ジアミノピメリン酸で
あり、細胞壁のジアミノ酸の型が異なるという結果を得
ることができた。一般に、細胞壁のジアミノ酸の型は、
分類学的に属を区別する一指標である。
01株のテラバクター属に対する進化距離およびYMC
T−001株の細菌学的性質に鑑みて、YMCT−00
1株をテラバクター属と近縁関係にある新種と位置づけ
るのが最も妥当であるとの結論に達し、YMCT−00
1株を新しい属に属する新種の細菌と認め、コマガテラ
・ブレビス(Komagatella brevis)と命名した。
る進化距離に着目して細菌学的性質を検討した。この進
化距離が比較的近いものについて、コマガテラ・ブレビ
スと同様の性質を示すか否かについて調べた結果が前述
した表1および表2である。その結果、これらの表から
明らかなように、アルスロバクター属、ブレビバクテリ
ウム属、クラビバクター属、ミコバクテリウム属、テラ
バクター属またはレニバクテリウム属がコマガテラ属と
同様の性質を示すことが分かった。前述した図3には、
これらの各属の、コマガテラ属からの進化距離を示して
いる。
T−001株は277Kから313Kまでの温度範囲で成育可能
ではあるが、培養温度は 283〜303Kとすることが好まし
く、最も適する培養温度は 288〜298Kである。また、培
地のpHは 6.0〜 9.5、さらにpH6.5〜 8.5とすると好ま
しく、最も培養に適する培地のpHは 7.5〜 9.0である。
培地としては、一般細菌用のLB培地、NB培地等、お
よび各種無機塩培地を用いて成育可能である。
E、trans-DCE、1,1-DCE等を唯一の炭素源として
成育可能であり、かつテトラクロロエチレン、ジクロロ
エタン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、塩化
ビニル、四塩化炭素、フッ化ビニル、3,3,3-トリフルオ
ロ-2- プロペン、2,3-ジクロロヘキサフルオロ -2-ブテ
ン、臭化ビニル、トルエン、フェノール、クレゾール、
ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン、1-ブロモナフ
タレン、ブロモベンゼンおよびポリ塩化ビフェニル類等
の種々の有機化合物に対して分解能を示す。従って、有
機化合物に汚染された環境の微生物による浄化・分解処
理等において、有効かつ幅広く利用することができ、実
用性に優れるものである。また、YMCT−001株を
バイオリアクタに適用し、菌数を調整することによっ
て、より高濃度の有機化合物を効率よく分解することが
できる。なお、YMCT−001株は、 pH6.0〜8.5 お
よび283〜303Kの温度範囲で有機化合物を良好に分解す
るので、YMCT−001株をバイオリアクタに適用し
た場合には、バイオリアクタ内の菌床のpHを6.0 〜8.5
とし、かつ温度を 283〜303Kの範囲に制御することが望
ましい。
する。
た無機塩培地25mLとYMCT−001株のLB培地培養
液 100μL (OD 660=1.0)分の菌体とを入れ、これを複
数用意した。別々のバイアルビンに、TCE、cis-DC
E、trans-DCEをそれぞれ1ppmの濃度になるように加
えた。これらを298K、100rpmで振盪培養しつつ、ガスク
ロマトグラフィを用いて各有機化合物の濃度の経時変化
を測定した。それらの結果を図4に示す。
合物も10日以内で検出されなくなった。なお、これら以
外にも、四塩化炭素、ジクロロエタン、トリクロロエタ
ン、テトラクロロエタン、塩化ビニル、テトラクロロエ
チレン、ジクロロベンゼン、ポリ塩化ビフェニル(PC
B)類に対しても分解活性を示した。
培地25mLと共に、YMCT−001株のLB培養液 100
μL (OD 660=1.0)分の菌体を入れたもの(サンプル
A)、サンプル Aと比較して25倍の菌数となるように遠
心濃縮した菌液 100μL 分の菌体を入れたもの(サンプ
ル B)、サンプル Aと比較して 100倍の菌数となるよう
に遠心濃縮した菌液 100μL 分の菌体を入れたもの(サ
ンプル C)、およびサンプル Aに用いた培養液を 1/4稀
釈した菌液 100μL 分の菌体を入れたもの(サンプル
D)をそれぞれ用意した。
pmの濃度になるように加え、298K、100rpmで振盪培養し
つつ、TCE濃度の経時変化をそれぞれ測定した。それ
らの結果を図5に示す。図5から明らかなように、TC
Eの分解を開始する時点において、TCEと接触する菌
数を増やすことによって、TCEの完全分解に至る時間
を大幅に短縮できることが分かる。
pm、cis-DCE濃度を1ppm、5ppm、8ppm、trans-DCE
濃度を1ppm、2ppmと変化させると共に、25倍濃縮菌液 1
00μL 分の菌体を加える以外は、実施例2と同様にして
分解試験を行った。それらの結果を図6、図7および図
8にそれぞれ示す。これらの図から明らかなように、Y
MCT−001株は高濃度の有機化合物の分解能力を有
することが分かる。
培地25mLと共に、YMCT−001株のLB培養液 100
μL (OD 660=1.0)分の菌体を入れ、グルコースを全有
機炭素( TOC)として、0.18mg/L(サンプル E)、18mg
/L(サンプル F)、1800mg/L(サンプル G)、10000mg/
L (サンプル H)および無添加(対照区;サンプル I)
となるように調整した各サンプルをそれぞれ用意した。
pmの濃度になるように加え、298K、100rpmで振盪培養し
つつ、TCE濃度の経時変化をそれぞれ測定した。それ
らの結果を図9に示す。
1株は、TCEおよびグルコースが共存していたとして
も、本実施例におけるグルコース濃度の範囲でTCE分
解活性を示した。また、図9から明らかなように、YM
CT−001株は、グルコースが0.18mg/L〜1800mg/Lの
範囲では、グルコースが共存しない場合と同等、あるい
はそれ以上のTCE分解活性を示した。なお、TCE以
外にも、四塩化炭素、ジクロロエタン、トリクロロエタ
ン、テトラクロロエタン、塩化ビニル、テトラクロロエ
チレン、ジクロロベンゼンおよびポリ塩化ビフェニル
(PCB)類に対してほぼ同様の分解活性を示した。
0ppmのcis-DCEに汚染された体積25mlの褐色森林土
(cis-DCE 100mg/kg土壌)と無機塩培地10mLとYM
CT−001株のLB培養液 100μL (OD 660=1.0)分
の菌体とを加え(cis-DCE液中濃度約4ppm)、それ以
外は実施例2と同様にして分解試験を行った。その結
果、土壌に含まれていたcis-DCEは 7日後に検出され
なくなった。
のcis-DCEと約1ppmのTCEに汚染された地下水25mL
とYMCT−001株のLB培養液 100μL (OD 660=
1.0)分の菌体とを加え、それ以外は実施例2と同様に
して分解試験を行った。その結果、cis-DCEおよびT
CE共に14日以内に検出されなくなった。
担体に保持して固定化し、 10ppmのTCEの分解試験を
行った。担体としては、以下の表3に示すものをそれぞ
れ用いた。図10に固定化菌による分解試験結果の一例
(担体:アルギン酸カルシウムゲル)を示す。図10か
ら明らかなように、遊離状態の細菌と比較して、多量の
細菌を分解対象物と接触させることができる固定化菌体
を用いることによって、より高濃度の有機化合物を短時
間で分解することができた。
濁液(OD 660=1.0)に浸漬し、25℃の下で18時間振
盪培養を行った後、減圧処理を行って、濾紙の内部にY
MCT−001株を担持した。なお、YMCT−001
株を担持直後は、水が濾紙の内部に浸潤しているため、
発水性を回復するまで乾燥させた。このようにしてYM
CΤ−001株を担持したテフロン製濾紙111を準備
した。
ート性ライシメータに、各種の有機化合物で汚染された
土壌を詰めた。このとき、図11に示すように、アクリ
ル製容器に詰めた土壌には、環境中の土壌と同様に、不
飽和帯112と、透水層113および難透水層114か
らなる飽和帯115とが構成されている。
株を担持した上記テフロン製濾紙111を難透水層11
4まで達するように埋め込んだ。この様子を、図11に
示す。なお、土壌中における有機化合物の濃度は、ΤC
Eの濃度が5ppm、トルエンの濃度が100ppm、
フェノールの濃度が100ppm、フッ化ビニルの濃度
が5ppmとなっている。
フロン製濾紙111を土壌中に埋め込んだ後、ライシメ
ータの上部に蓋をして樹脂で密封し、土壌を経時的にサ
ンプリングして、土壌中に含まれる各有機化合物の濃度
を測定した。その結果を図12に示す。なお、土壌の温
度は15℃に維持されていた。
れば、各種の有機化合物が土壌中に含まれていたにもか
かわらず、全ての有機化合物を確実に分解することがで
きた。(実施例9)図13に示すバイオリアクタシステ
ム116のタンク117内にYMCT−001株を投入
した。そして、給水管118より各種有機化合物で汚染
された地下水をタンク117内に導入し、YMCT−0
01株による有機化合物の分解を行った。なお、地下水
中における有機化合物の初期濃度は、ΤCEの濃度が5
ppm、トルエンの濃度が100ppm、フェノールの
濃度が100ppm、フッ化ビニルの濃度が1ppmで
あった。また、タンク117の容量は2000L、タンク1
17内の温度は25℃に維持されており、有機化合物が
分解処理された地下水は排出管119より外部へ排出さ
れるようになっている。そして、バイオリアクタシステ
ム116ヘ導入前後の各有機化合物の濃度を測定した。
その結果を図14に示す。
れば、各種の有機化合物が地下中に含まれていたにもか
かわらず、全ての有機化合物を確実にかつ安定に分解す
ることができた。得に、ΤCE、トルエンおよびフェノ
ールの分解効率は、極めて良好であった。
YMCT−001株を担持した後、YMCT−001株
を担持した活性炭を内容積1000mlのドラム缶に詰めて
バイオフィルタ120を作成した。そして、図15に示
すように、土壌124中より、挿入管121、ブロア1
22および供給管123を介して、バイオフィルタ12
0に、cis-DCEおよびCFC−113を約1.2 g/m
3 の濃度で含有する気体を導入した。そして、バイオフ
ィルタへ導入前後の各有機化合物の濃度を測定した。な
お、バイオフィルタ120内の温度は25℃に維持され
ており、有機化合物が分解処理された気体は排出管12
5より外部へ排出されるようになっている。その結果を
図16に示す。
れば、各種の有機化合物が気体中に含まれていたにもか
かわらず、全ての有機化合物を確実にかつ安定に分解す
ることができた。
した上記実施例の場合には、活性炭の破かに要する期間
は88日であったが、活性炭にYMCT−001株を担
持しなかった場合には、活性炭の破かに要する期間は2
8日であった。したがって、本実施例においては、長期
にわたり安定かつ確実な有機化合物の分解を行うことが
できた。
cmのライシメータに、各種有機化合物で汚染された土
壌を詰め、図17に示す揚水循環システム126を構築
した。ライシメータに詰めた土壌には、環境中の土壌と
同様に、不飽和帯112と、透水層113および難透水
層114からなる飽和帯115とが構成されている。ま
た、土壌中における有機化合物の初期濃度は、ΤCEの
濃度が5ppm、トルエンの濃度が100ppm、フェ
ノールの濃度が100ppm、フッ化ビニルの濃度が1
ppmであり、1m/日の割合で揚水循環を行った。な
お、ライシメータの上部に蓋をして密封した。そして、
この土壌中に、土壌中の菌体濃度が土壌1mlあたり10 8
cfuとなるように、微生物供給装置127から供給管1
28を通してYMCT−001株を注入した。なお、地
下水は、ポンプ129の駆動により給水管130より揚
水され、揚水循環システム126内を流通するが、本実
施例では活性炭吸着塔131に活性炭は充填されておら
ず、また、供給装置132よりグルコース等の物質の添
加は行われなかった。さらに、土壌の温度は、15℃に
維持されていた。そして、土壌中を流通した地下水に含
まれる各種有機化合物の濃度を測定した。その結果を図
18に示す。
れば、各種の有機化合物が地下中に含まれていたにもか
かわらず、全ての有機化合物を確実にかつ安定に分解す
ることができた。
cmのライシメータに、各種有機化合物で汚染された土
壌を詰め、0.01m/日の割合で清浄な地下水を揚水循環
した。なお、ライシメータに詰めた土壌には、環境中の
土壌と同様に、不飽和帯112と、透水層113および
難透水層114からなる飽和帯115とが構成されてい
る。また、土壌中における有機化合物の初期濃度は、Τ
CEの濃度を5ppm、トルエンの濃度を100pp
m、フェノールの濃度を100ppm、フッ化ビニルの
濃度を1ppmとした。なお、ライシメータの上部に蓋
をして樹脂で密封した。
MCT−001株を担持したセラミックス多孔質体を充
填した筒状体133を埋設した。この様子を、図19に
示す。そして、土壌中を流通した地下水に含まれる各種
有機化合物の濃度を測定した。その結果を図20に示
す。なお、土壌の温度は、15℃に維持されていた。
れば、各種の有機化合物が地下中に含まれていたにもか
かわらず、全ての有機化合物を確実にかつ安定に分解す
ることができた。
cmのライシメータに、各種有機化合物で汚染された土
壌を詰め、図21に示す浄化システム134を構築し
た。土壌中における有機化合物の初期濃度は、ΤCEの
濃度が5ppm、トルエンの濃度が100ppm、フェ
ノールの濃度が100ppm、フッ化ビニルの濃度が1
ppmであった。そして、この土壌124中に、土壌中
の菌体濃度が土壌1mlあたり10 8 cfuとなるように、微
生物供給装置135から供給管136および挿入管13
7を通してYMCT−001株を注入した。なお、供給
装置138よりグルコース等の物質の添加は行われなか
った。
入した後、ライシメータの上部に蓋をして樹脂で密封
し、土壌を経時的にサンプリングして、土壌中に含まれ
る各有機化合物の濃度を測定した。その結果を図22に
示す。なお、土壌の温度は15℃に維持されていた。
れば、各種の有機化合物が土壌中に含まれていたにもか
かわらず、全ての有機化合物を確実に分解することがで
きた。
物の分解方法によれば、汚染環境から有機化合物耐性が
指標となるように単離した有機化合物分解能を有する微
生物を用いているため、環境に有害な添加物や誘導物
質、あるいは変異菌種等を必要とせずに、有機化合物を
安全かつ有効に分解することができる。従って、汚染土
壌や汚染地下水等の原位置修復を2次汚染を招くことな
く実施することが可能となる。また、微生物自体も汚染
環境に由来するものであるため、微生物による2次汚染
のおそれもない。
れば、汚染環境から有機化合物耐性が指標となるように
単離した有機化合物分解能を有する微生物により有機化
合物を分解する構成となっているため、環境に有害な添
加物や誘導物質、あるいは変異菌種等を用いることな
く、有機化合物を安全かつ有効に分解することができ
る。従って、汚染土壌や汚染地下水等の原位置修復を2
次汚染を招くことなく実施することが可能となる。ま
た、微生物自体も汚染環境に由来するものであるため、
微生物による2次汚染のおそれもない。
ば、有機化合物の生物分解に有効な微生物を効率よく単
離することが可能となる。
新規微生物は、環境に有害な添加物や誘導物質等を必要
とせず、各種の有機化合物を効率よく分解する。従っ
て、例えば実用的な環境修復技術を提供することが可能
となる。
を、本発明の有機化合物分解用微生物の製造工程例と共
に示す図である。
程例の分解菌選択工程における分解試験結果の一例を示
す図である。
od)により得られた分子系統樹を示す図である。
た各種有機化合物の分解試験結果を示す図である。
とTCE分解率との関係を示す図である。
合のYMCT−001株によるTCEの分解率を示す図
である。
た場合のYMCT−001株によるcis-DCEの分解率
を示す図である。
せた場合のYMCT−001株によるtrans-DCEの分
解率を示す図である。
CT−001株によるTCE分解試験結果を示す図であ
る。
用いた場合のTCE分解試験結果を比較して示す図であ
る。
した状況を示す図である。
いた各種有機化合物の分解試験結果を示す図である。
した状況を示す図である。
いた各種有機化合物の分解試験結果を示す図である。
施した状況を示す図である。
用いた各種有機化合物の分解試験結果を示す図である。
施した状況を示す図である。
用いた各種有機化合物の分解試験結果を示す図である。
施した状況を示す図である。
用いた各種有機化合物の分解試験結果を示す図である。
施した状況を示す図である。
用いた各種有機化合物の分解試験結果を示す図である。
113……透水層 114……難透水層 115……飽和帯 116……バイオリアクタシステム 117……タン
ク 118……給水管 119……排出管 120……
バイオフィルタ 121……挿入管 122……ブロア 123……
供給管 124……土壌 125……排出管 126……揚水循環システム 127……微生物供給
装置 128……供給管 129……ポンプ 130……
給水管 131……活性炭吸着塔 132……供給装置 1
33……筒状体 134……浄化システム 135……微生物供給装置 136……供給管 137……挿入管 138……
供給装置
Claims (8)
- 【請求項1】 第1の有機化合物に汚染された環境また
は前記環境と接触した試料に由来し有機化合物分解能を
有する微生物と前記第1または第2の有機化合物とを接
触する工程と、 前記微生物により前記第1または前記第2の有機化合物
を分解する工程とを具備したことを特徴とする有機化合
物の分解方法。 - 【請求項2】 第1の有機化合物に汚染された環境また
は前記環境と接触した試料から微生物を採取する工程
と、 前記採取した微生物を有機化合物耐性が指標となるよう
に培養する工程と、 前記培養した微生物を分離する工程と、 前記分離された微生物を有機化合物分解能を指標として
選択する工程と、 前記選択された微生物と前記第1または第2の有機化合
物とを接触する工程と、 前記微生物により前記第1ま
たは前記第2の有機化合物を分解する工程とを具備した
ことを特徴とする有機化合物の分解方法。 - 【請求項3】 第1の有機化合物に汚染された環境また
は前記環境と接触した試料から微生物を採取する工程
と、 前記第1の有機化合物の存在条件下で前記採取した微生
物を培養する工程と、 前記培養した微生物を分離する工程と、 前記分離された微生物を有機化合物分解能を指標として
選択する工程と、 前記選択された微生物と第1または第2の有機化合物と
を接触する工程と、 前記微生物により前記第1または前記第2の有機化合物
を分解する工程とを具備したことを特徴とする有機化合
物の分解方法。 - 【請求項4】 第1の有機化合物に汚染された環境また
は前記環境と接触した試料に由来し有機化合物分解能を
有する微生物を保持する保持手段と、 前記保持手段に保持された微生物と前記第1または第2
の有機化合物とを接触させる接触手段とを具備したこと
を特徴とする有機化合物の分解装置。 - 【請求項5】 有機化合物に汚染された環境または前記
環境と接触した試料から微生物を採取する工程と、 前記採取した微生物を有機化合物耐性が指標となるよう
に培養する工程と、 前記培養した微生物を分離する工程と、 前記分離された微生物を有機化合物分解能を指標として
選択する工程とを具備したことを特徴とする微生物の単
離方法。 - 【請求項6】 有機化合物に汚染された環境または前記
環境と接触した試料から微生物を採取する工程と、 前記有機化合物の存在条件下で前記採取した微生物を培
養する工程と、 前記培養した微生物を分離する工程と、 前記分離された微生物を有機化合物分解能を指標として
選択する工程とを具備したことを特徴とする微生物の単
離方法。 - 【請求項7】 有機化合物耐性を有し、かつ有機化合物
分解能を有するコマガテラ・ブレビス(Komagatella br
evis)である新規微生物。 - 【請求項8】 コマガテラ属、アルスロバクター属、ブ
レビバクテリウム属、クラビバクター属、ミコバクテリ
ウム属、テラバクター属またはレニバクテリウム属に属
し、有機化合物耐性を有し、かつ有機化合物分解能を有
する新規微生物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30971996A JP3819090B2 (ja) | 1995-11-20 | 1996-11-20 | 有機化合物の分解方法、有機化合物の分解装置、微生物の単離方法および新規微生物 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| JP30120095 | 1995-11-20 | ||
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09201581A true JPH09201581A (ja) | 1997-08-05 |
| JPH09201581A5 JPH09201581A5 (ja) | 2004-10-21 |
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Family
ID=26562602
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30971996A Expired - Fee Related JP3819090B2 (ja) | 1995-11-20 | 1996-11-20 | 有機化合物の分解方法、有機化合物の分解装置、微生物の単離方法および新規微生物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3819090B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001299329A (ja) * | 2000-04-17 | 2001-10-30 | Japan Science & Technology Corp | 微生物による有機塩素化合物汚染環境の浄化方法 |
| JP2003010833A (ja) * | 2001-07-02 | 2003-01-14 | Railway Technical Res Inst | 土壌・砂利又は汚泥に含有される有機塩素化合物の分解処理法 |
| JP2007160209A (ja) * | 2005-12-13 | 2007-06-28 | Hiroshi Yokozawa | 水質改善方法 |
-
1996
- 1996-11-20 JP JP30971996A patent/JP3819090B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| JP2007160209A (ja) * | 2005-12-13 | 2007-06-28 | Hiroshi Yokozawa | 水質改善方法 |
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| JP3819090B2 (ja) | 2006-09-06 |
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