JPS6129762B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は微生物による凝集剤の利用、更に詳し
くは黒色菌科（Dematiaceae）のデマチユーム
（Dematium）属に属する凝集活性物質産生菌を
培養して得られる凝集活性物質を利用して対蛋白
質のみならず、有機質、無機質、鉱物質、生物菌
体等に対し凝集沈降せしめる方法に関するもので
ある。 従来においても微生物による蛋白質凝集活性物
質の製法については例えば特開昭51−86189号並
びに特開昭51−115993号等に提案されているが、
本発明はこれらに開示された微生物とは別個の微
生物を用いて得られる凝集活性物質を利用して蛋
白質に対してのみならず、有機質、無機質、鉱物
質、生物菌体等が液体に懸濁、分散、浮遊してい
る広範なコロイド状物質に対し優れた凝集沈降作
用を行わしめる方法を提供したものである。 本発明法に用いられる微生物は微工研菌寄番号
No.4257号の菌を含む黒色菌科（Dematiaceae）
のデマチユーム（Dematium）属に属する凝集活
性物質産生菌である。 以下本発明を微工研菌寄番号No.4257号の菌
（以下これを実施例菌と称する）を用いた場合に
ついて説明する。実施例菌を炭素源（glucose
Sucrose）に液体、固体培養すると菌体外に多量
の凝集活性物質を生産するが、本発明はこの凝集
活性物質を上下水道の源水中の無機、有機の不溶
性懸濁物質、コロイド物質、不溶性、可溶性の蛋
白質等を凝集除去する凝集剤として利用する事を
目的とした凝集方法を提供するものである。 本発明に用いられる凝集活性物質又は凝集活性
物質含有物は菌体を含む培養液又はこの培養液を
加熱殺菌して菌体を物理、化学的に除去した培養
液、或いはこの培養液を有機溶剤で精製して得た
固形物質を意味する。又本発明の実施に当つて源
水がアルカリ性の場合或いはこれらの源水をアル
カリ性にしてから、カルシウムイオンと凝集活性
物質又は凝集活性物質含有物とを添加することも
できる。源水への本凝集物質の添加は液体又は固
体で添加し、添加量は排水の質によつて変化する
が、数ppm〜数十ppmである。添加方法は源水
を60rpm/minで撹拌してその液に本凝集物質を
加え、更に要すれば数分後硫酸アルミニウムを添
加し撹拌すると数分（１〜２分）で凝集が起り、
そのフロツクの形成は早く、沈降性は著しく良
い。上澄液の濁度は720nμでＴ％を測定し、蒸
留水を対照にして比較した。CODはJIS方で分析
し、色価は420nμで測定、処理液のPHは処理水
の質によつて変動させ、又硫酸アルミニウム添加
量もその質によつて変動させた。 以下具体的な実施例を述べるが、以下参考まで
に前記の実施例菌の菌学的特徴について説明する
と次の通りである。 Ａ 分離菌の菌学的特徴 コロニーは初め表面平滑で灰白色、粘液性、
光沢ある油滴状（脂肪様）の酵母様に発育し、
その周縁から糸状の菌体が放射状に成長し、ち
ぢれた様な糸状で丁度樹枝状発育をする。この
糸状菌体は培地表面のみならず培地中にもよく
発育する。しばらくするとコロニー表面に淡暗
褐色の斑点が点々と現われ次第に黒色の斑点に
なり遂に全面が暗黒色となる。この糸状菌体に
淡褐色の楕円又は卵形の多数の分生子を側生す
る。この分生子は容易にばらばらになる。一方
油滴状のコロニーの表面にも点々と分生子をつ
ける。 糖類を含んだ培養液は非常に粘稠性となり、
液面に厚いコロニーで皮革の黒色培苔を生ず
る。最適発育温度は20〜25℃でブドウ糖、シヨ
糖などの糖類からアルコール類、有機酸類を生
成し、又特有の芳香を有する。 １ 培養的特徴＊（注） ○イ 固体培地：バレイシヨ、グルコース寒天
培地上、最初コロニーは平面平滑、透明、
光沢ある油滴状、粘稠性の灰白色の酵母様
で、コロニーの周縁から放射状にちぢれた
糸状様の丁度樹枝状の菌体が発育し、この
糸状様菌体は培地表面のみならず、培地中
にもよく発育する。やがてその樹枝様のと
ころどころの部分が黒褐色になる。培養し
て３〜４日たつとコロニー表面に淡暗褐色
の斑点が点々と現われるが、以後次第に淡
暗黒色になり全面に広がり、遂に全体が黒
色になる（培養７日）。尚ツアペツク寒天
培地上では発育がおそいが、培養的特徴は
前記の様であるコロニー表面が全面黒色に
なるのに３週間ぐらいかかる。 ○ロ 液体培養：バレイシヨ、グルコース培地
中点々と浮遊状態に菌体が発育し（培養３
日）、次第にコロニーが増え、やがて（培
養７日）液中に粘性のコロニーが充満す
る。そして管壁に暗黒色の菌苔が現われ、
次第に液面にも出来る（培養15日）。この
菌蓋はゼラチナスな粘性のある厚いもので
ある。 尚ツアペツク培地中にも同様に発育する
が、非常におそく菌体も少く、約３週間培
養で液面にかなりの黒色菌苔をつくる。 ２ 形態的特徴 若い細胞は透明な糸状のちぢれた樹枝状
で、菌体（糸状様）はところどころから黒く
卵形の胞子様のものが側生する。又油滴状の
コロニーはその中に点々と黒色の胞子様のも
のが着生する。これは衝撃をあたえるとばら
ばらになる。 ３ 生理的特徴 最適発育温度は20〜25℃、グルコース、シ
ユークローズなどから粘性物を生成又グルコ
ースなどの糖類からアルコール類、有機酸類
を生ずる特有の芳香を有する。 ＊（注）文献として George SMITH著 応用菌学指針（An
introduction to industrial mycology）（p68
〜97） 応用微生物学各論（p83〜87） に準拠。 Ｂ 菌の分離と凝集性の検出 菌の分離培地として原糖の５％の溶液を作
り、常法で殺菌し、100mlの三角フラスコに20
ml分注しPHを微酸性に調整後再度殺菌し、この
液体培地に下記に記述した原液を１mlずつ添加
し、静置法で（室温25〜30℃）培養し、一日毎
にサンプリングして凝集性を調べた。即ち通常
凝集試験に使用するカオリン（武田薬品製の試
薬特級）の１％溶液を作り、PHを微酸性として
供試液とした。 上記の原液はグラニユー糖、原糖に含まれて
いる高分子多糖の分離、分析中ビーカーに長時
間放置していた原糖の稀薄溶液（24A゜（経
口）のセルローズ膜で透析した液）の粘性が高
くなつている事に気付き、再度透析をする為に
過をしたものである。その操作において硅藻
土又は活性炭素を少量添加した時本溶液が非常
に著しい凝集性、即ち硅藻土又は活性炭素が一
瞬にしてビーカーの底部に凝固し他の市販凝集
剤には見られない凝集力がある事を発見した。
更に本溶液に種々の物質、カリオン、ベントナ
イト等のケイ酸アルミニウムを主成分とする物
質又無機物質、即ち炭酸カルシウム、硫酸バリ
ウム、塩化銀等の中性塩、有機物質を添加する
といづれも著しく凝集をする事を定性的に確認
した。この凝集試験には本供試液を50mlの試験
管に25ml取り、これに培養液を１ml添加し上下
に10回撹拌後３分間静止しその上澄液の濁度を
光電比色計を使用して７２０ｍｐｈ／１０mm／ｃｅｌｌ
で濁度を測定 した。又上澄液中に残留するカオリン量を重量法
で測定し凝集性を調べた結果、初期培養時間の培
養液からその凝集性は著しい。この事は培地中に
代謝される本凝集活性物質は微量で凝集作用があ
る事を示唆している。尚培養時間の経過と共に
（96時間）アセトン、ブタノール臭が強くなつ
た。そこで培養時間を72時間として、この培養を
10回くり返して凝集力の強い培養液でアセトン、
ブタノール臭がなく、本培養液特有の香気（バラ
の花の香気）を有する培養液を選びこの液から本
菌の純粋分離を行つた。 本菌の純粋分離〜原糖又はシユークローズ（蔗
糖）の５％溶液を作りPH５〜６に調整し更に粉末
酵母エキス（武田薬品製）を0.2％添加し、寒天
（0.16％）を加え常法により加熱殺菌し、シヤー
レに分注して分離培地とした。これに培養液を殺
菌水で100倍、200倍、500倍に稀釈してシヤーレ
に１ml分注し30℃で培養した。その結果３種類の
コロニーを検出し、更にスラント培養、液体培養
をくり返して３種類の菌を純粋に分離した。培養
初期のコロニーは（培養時間48時間前後）全べて
クリーム色であるが、時間の経過とともにコロニ
ーの表面中央部が黒色となり更に時間が経過する
とコロニーの裏面に黒い菌糸がコロニーを中心に
して培地に植根状に延びてくる菌を分離菌とす
る。クリーム色コロニーが時間の経過で変色せず
もりあがる菌を分離菌、更にクリーム色が培養
時間とともに褐色になる菌を分離菌とする。 分離した３種類の菌を上記組成の培養液で静置
培養し、その培養液の凝集力をカオリン１％溶液
を使用して調べた。その結果は分離菌、即ちコ
ロニー表面が時間の経過とともに黒色となり、更
に裏面に黒い菌糸が植根状に延びる菌にのみ凝集
性があり、本培養液の見掛上の粘性は培養時間と
ともに増加し、更に本菌に特有の香気（バラの花
の香気）を検出した。他の分離菌、の培養液
には凝集性を検出せず、分離菌ではアセトン臭
を、分離菌では酪酸臭を検出した。この分離菌
が黒色菌科（Dematiaceae）のデマチユーム
（Dematium）属に属する凝集活性物質産生菌で
ある。 Ｃ 分離菌を使用しての培養と凝集物質の生産
純粋に分離した菌（Dematiaceaeの
Dematium属）を使用しての凝集物質の生産、
培養条件の結果は下記の通りである。炭素源と
してグルコース、フラクトース、ガラクトース
等のヘキソーズ又はシユークローズ等の二糖
類、澱粉等の多糖を使用しこれに酵母エキスを
0.2％添加して静置法で培養し１週間後に培養
液の凝集性を調べたがいずれの場合も凝集性を
有する培養液を得た。又通常使用する合成培地
例えばCzapeke（ツアペク）培地に炭素源とし
てグルコース等を入れるだけで凝集物質を培養
液に生産する。上述の如く炭水化物を主成分と
する単純な培地組成で凝集物質を培養液に産出
する事がわかつた。例えば原糖を炭素源として
使用すれば他の栄養素（Ｎ素源無機質等）を添
加する事が必要でない。炭素源の培地濃度を５
〜20％にして培養した結果、濃度が増加するに
つれて基質に対する凝集物質の生産量が低下
し、５％前後が良い事が判明した。即ち本凝集
物質の粘性が非常に高い為、本物質が一定濃度
になると菌の成長が物理的に阻害されると判断
した。 PHは初期に微酸性に調整しておけば特に厳密
な調整を非要としない。培養経過中に多少酸性
に低下する。静置又は振盪培養とも凝集物質を
産出するが、振盪培養の方が凝集物質生成が早
い事が判明した。本凝集物質の基質（炭素源）
に対する収量は10％以上であり、基質濃度に逆
比例する。 培養条件、培地組成 炭素源 グルコース 濃度５％ フラクトース ５％ グラニユー糖 ５％ 原糖 ５％ Ｎ素源 粉末酵母を原糖以外の培地に0.2％
添加 PH 5.0にHClで調整 温度 28〜30℃ 接種菌は本分離菌を７日間振盪培養した培
養液を１ml添加した。 Ｄ 本分離菌が産出する凝集物質の分離精製法
上記の培養条件の培地に分離菌（黒色菌科
のDematium属）を接種して培養した培養液を
加熱し（100℃／５分）、遠沈処理3000rpm/mi
ｎして菌体を除去又は過、分離して菌体を除
去し分離液にエタノールを30〜40％濃度になる
様に添加すると（アセトン、メタノールでもよ
い）エタノールと培養液の液面に薄膜が生じ、
撹拌すると瞬時に繊維状又は綿状の物質が１ケ
所に凝集する。凝集した物質を遠心分離又は撹
拌棒に附着させて分離し、再度水に溶解させエ
タノールを添加し再凝集させ、分離後減圧乾燥
すると凝集物質が得られる。分離した凝集物質
は灰白色で粉末状にする事は容易である。尚本
物質は低濃度のエチルアルコールで瞬時に凝集
する事から均一な高分子量物質である事が推論
される。 分離精製法 培養液中の凝集物質は酸性に於て、アルミニ
ウムイオンを添加すると著しい凝集をし、アル
カリ性に於てはカルシウムイオンにより凝集す
る事を見出した。添加するアルミニウムイオン
としては硫酸アルミニウム又はその重合体で、
カルシウムイオンは塩化物として、又石灰等で
ある。この性質から培養液中の凝集物質を分離
する方法を確立した。即ち培養液を加熱処理後
（100℃／５分）過又は遠心処理で菌体を除去
し、菌体を除去した液に0.05〜0.10％の無機イ
オン、即ち液を酸性にした時はアルミニウム化
合物、アルカリの時はカルシウム化合物を加え
撹拌すると本凝集物質が完全に凝集してくる。
これを過又は遠心処理して分離し乾燥して固
型粉末の凝集物質を得る事が出来る。 分離精製法 培養液を加熱処理後（100℃／５分）菌体を
除去し、菌体を含有しない液を濃縮した（10％
前後）凝集剤とする。工業的に凝集剤として使
用する時に本物質が非常に安定した物質である
事と、使用時に溶解の必要性がない事など使用
上、製造上液体で取扱う事が非常に合理的であ
る。下表に本物質（凝集物質）の分離、精製法
を一括して示す。

【表】 無機塩添加による本物質の分離、分離法は本
物質と無機塩が定量的に反応する為に培養液中
の本物質の濃度を定量しておき計算量の無機塩
を添加する。尚分離法の残液は多少炭素源が
残留している為に培養に適したPHに調整してく
り返し使用する。添加したアルミニウム等の無
機イオンは本菌の培養阻害剤にはならない。 Ｅ 凝集剤としての使用又は利用 分離菌、即ち黒色菌科のDematium属を培
養し、上記分離法で得られた。液体、固体又無
機イオンを含む固体凝集物質は非常に微量で、
即ち液量に対して0.1ppm〜3.0ppm添加する事
により水又は水を含む液体に分散、懸濁、コロ
イド状、浮遊する有機、無機物質又は生物菌体
を完全に凝集沈澱させる性質がある事を発見し
た。尚本物質の凝集作用は現有市販凝集剤（無
機、有機）に比較すると著しく強いと言える。
又微生物の代謝物質である為に凝集剤による二
次汚染の問題もないメリツトを有している。 凝集時の条件は至適PHの範囲は酸性〜微酸
性でアルカリ性では十分な凝集力は示さない。
反応温度は常温から高温まで凝集力に関係な
い。本凝集物質添加後、緩やかな撹拌をする
のが有利である。凝集剤としての使用量は
0.1ppm〜3.0ppmでよく、使用量は特殊物質を
除いて凝集させられる物質には関係ない。酸性
側に於て本凝集活性物質では凝集しない物質、
例えばセルローズ粉末、澱粉粒子等の水溶液で
は本凝集活性物質を添加撹拌後、添加した凝集
活性物質の1/30〜1/40量のアルミニウムイオン
を添加して撹拌すると、セルローズ粉末、澱粉
粒子等は一瞬にして凝集沈澱する事を発見し
た。この事により、酸性側に於て水に懸濁、分
散、浮遊、コロイド状で存在する有機、無機物
質は全べて凝集沈澱させる事ができた。 アルカリ側に於ける本凝集活性物質の凝集力
は非常に微弱ではあるが、カルシウムイオンを
添加する事によりその凝集力は酸性側に於ける
本物質の凝集力と同様になる事を発見した。カ
ルシウムイオンの添加量は酸性側に於けるアル
ミニウムイオン添加量より多く、添加した本凝
集物質量の20〜30倍量、即ち40〜80ppmを必
要とする。この実験結果から全べてのPH領域に
於て本凝集活性物質は微量で水に懸濁、分散、
浮遊、コロイド状に存在する有機、無機物質を
凝集沈澱させる事が出来る事を可能にした。本
物質の凝集作用は本物質がきわめて均一な高分
子量で水に対する親和力が非常に高いので（こ
の推論は低濃度のアルコールで瞬時に凝集する
事から出来る）あたかも水の中にきめのこまか
い網を均一に詰めこんだ状態で水と水和してい
るが、これに荷電した微粒子又は無機物質が入
ると、その分散した網が電気的にバランスを失
い凝集する時あたかも網で魚を捕える様に物質
を捕えると推論する。この事はアルミニウムイ
オンを本凝集活性物質の水溶液に微量添加した
時の凝実を観察する事により明瞭となる。又本
凝集活性物質の溶液にエタノールを添加すると
その境界面に薄膜がコロヂオン膜を作る時の様
に生じこの様な膜がいくえにも重なつている事
を観察出来る。尚本凝集物質は使用時に於て水
溶液として使用する。又精製法によつて得ら
れたアルミニウム含有凝集物質、カルシウム含
有凝集活性物質は使用時にアルカリ又は酸性の
水溶液として使用する。 Ｆ 本活性物質の物理化学的性質 エタノールで分離精製した本凝集活性物質は
水に可溶でその0.1％の水溶液の比粘度は４〜
５であり砂糖の40％溶液の粘度に相当する。 本凝集活性物質のアンスロン、モーリツシ
ユ、ビユーレツト反応はいずれもであり、カ
ルバゾール反応による−COOH基の定性反応
もでその定量値をガラクチユロン酸で示す
と、その含有量は10〜15％である。又IN
H₂SO₄で24時間加水分解した際に未分解物質が
残留し加水分解液の糖組成はペーパークロマト
で、グルコース、ガラクトース、マンノース等
の糖を検出した。この赤外クロマトでは−
COOHの吸収が確認されたが、アミド基等に
ついてはその吸収が明瞭でなかつた。 本凝集活性物質はグルコース、ガラクトース
等を主構成成分とする有機酸を含有した高分子
量の物質と推定される。 培養液から精製分離した凝集活性物質の粘度

【表】 精製分離した凝集活性物質の元素分析 Ｈ 6.52％ Ｃ 41.04 Ｎ 0.14 Ｏ 51.74 Ash 0.56（吸収性） 分子量 100以上（推定） 定性反応 アンスロン反応 カルバゾール反応 ビユーレツト反応 ニンヒドリン反応 精製分離した凝集活性物質の溶解性

【表】 エチルアルコールに対する溶解性 濃度（アルコール）％ 40％以下 可溶 40〜45％ 不溶、卵白状になる。 保水性大 45％以上 卵白状又は膜状（コロヂオン
膜）になるが撹拌すると綿状の凝集物と
なる。 精製分離した凝集活性物質の 臭気 無臭 味 無味 吸湿性 弱い（常温） 色 灰褐色の繊維状物質 本物質（凝集活性物質）の稀薄溶液（濃度１
〜100ppm）にCa⁺⁺、Al^--、Mg、Zn、Pd等の
二価又は三価の無機イオン又は重金属イオンを
添加（等量又はその1/10以下）すると本物質が
完全に凝集して繊維状となる。この無機イオン
との反応は定量的である。 実施例 １ 宮崎市浄水処理場の源水についての試験結果

【表】 源水に凝集剤（微生物生産凝集剤）を添加して
５分間撹拌（60rpm/min）し、５分間静置した
上澄液の透過率を、蒸留水を対照として波長720
ｍμで測定した結果が第１表である。 第１表から明らかな様に、本凝集剤を数
ppm、即ち１〜4ppm源水に添加する事により、
源水中の無機、有機、コロイド物質又は懸濁物質
を瞬時に沈降性のよいフロツクにし、源水の透過
率が99.9％、即ち蒸留水に等しい透過率になる事
を見出した。この事より本発明者の微生物による
凝集剤は浄水処理等の源水中のコロイド物質又は
懸濁物質を除去する凝集剤として有利に使用出来
ることが判る。通常、浄水処理（工業用水、水道
水）に於ては濁度を1ppm以下にする為に硫酸ア
ルミニウム（硫酸バンド）を20〜30ppm添加し
（多い時には100ppm）、沈澱槽でフロツクを形成
させて沈降除去している。然し本微生物による凝
集剤を使用する事により、凝集剤添加量は１〜
2ppmで良く、形成フロツクの沈降性が非常に良
いので処理装置等の合理化が可能であると推定さ
れる。 又本微生物凝集剤を浄水の源水に数ppm添加
し、その後硫酸アルミニウムを１〜2ppm添加す
ると、処理液の透過率が単独使用の場合よりは更
に良くなる。即ちその透過率を蒸留水と比較する
と同様になる。結果を第２表に示す。

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 黒色菌科（Dematiaceae）のデマチユーム
   （Dematium）属に属する凝集活性物質産生菌を
   培養して得られる凝集活性物質を有効成分とする
   凝集剤を源水に添加して凝集沈降処理を施すこと
   を特徴とする水の処理方法。 ２ 凝集活性物質を有効成分とする凝集剤がアル
   ミニウム化合物と併用されたものである特許請求
   の範囲第１項記載の水の処理方法。