JPS63501643A - ひょうの防止に適した氷晶核形成用構成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ひょうの防止に適した氷晶核形成用構成物本発明はひょうの防止に適した。氷晶 核、結晶化中心核の形成に用いられる構成物に関するものである。

激しいひよう（あられ）が経済生活にかなりの損害を及ぼすことは一般に周知の 事実である。このため、天候を人工的に制御する方法の研究が進んでいる。これ は。

ひょうの防止に適した非有機物質を大気中に放出するものである。この方法には 銀ヨウ化物や釦ヨウ化物がしばしば用いられる（ＤＴ−ＯＳ　２５３８８６１） 。

大気中にある雲は、コロイド状の不安定な状態にあることがある。雲を形成して いる水滴は″過冷却”状態にあり、温度が０℃以下の場合も流動状態（過冷却さ れた状態）にある。

自然の雲の場合、温度が−１０ないし一１５℃であっても水滴が氷結しないこと は一般に観察されることである。これは、内部エネルギーがある一定のレベルに なったときにはじめて氷結過程が始まる場合があるからで、換言すれば、凝縮に よって生じた水滴がエネルギー上の理由から０℃をかなり下回ったときに氷結す るからである。

氷結過程は、外部粒子を存在させることによって容易になる、しかしこの外部粒 子は、凝縮状態で大気中に存在するにすぎず、大気の水蒸気の凝縮が進行する規 模よりも低い規模で進行する。微視的物理学による制御の本質は、自然に欠けて いる結晶核を人工的に埋めあわせることにある。もし結晶核が少なすぎると、雲 の結晶領域にわずかの氷晶しか発生せず、これがひょうの粒子を生成させる原因 になっている。

人工的につくられ雲のなかへ放出される氷晶核の有効性は、そのいわゆる活性限 界温度に大いに依存している。

こ″の活性限界温度とは、それぞれの粒子が水滴に相変化を生じさせるような最 高温度のことである。氷晶核を形成させるために最も適した非有機物質は銀ヨウ 化物であり、その活性限界温度は−４，５℃である。ハンガリー国でひょうによ る被害を防止するために使用された鉛ヨウ化物の活性限度温度は一７℃である。

大気中に散布された粒子によってひょうによる被害を防止することができる。な ぜなら１粒子は凝縮核の数を増大させ、従って被害をもたらさない小さな氷の粒 子を生じさせるからである。この氷の粒子は溶けて、大気圏を通って落下し、地 上では雨になる。

最もしばしば使用される非有機的反応物の氷結特性、即ち結晶特性は、この物質 の結晶格子が氷の結晶格子にかなり類似していることに依拠している。氷晶の結 晶定数と銀ヨウ化物の結晶定数は工ないし２％しか違わない。

氷と銀ヨウ化物の結晶定数の差はこれよりもいくぶん大きい。従って鉛ヨウ化物 の活性限界温度は一６℃以下である。開化合物は水溶性の点でもかなり異なって いる。

即ち銀ヨウ化物の水溶性は８・］、　Ｏ’　ｇ　／　１００ｍ１で、鉛ヨウ化物 の水溶性は４・１０　’　ｇ　／　１００ｍ１である。ハンガリー国では、鉛ヨ ウ化物が年間約２０００ｋｇ使用される。このことは、鉛ヨウ化物による汚染が 平均２００ないし２５０ｇ／ｈａであり、雨水と化合して地上に達し、植物や動 物の有機体中に侵入することを意味している。

非有機反応物を使用する場合の欠点は以下のとおりである。

一環境を汚染する。

一活性限界温度が非常に低く、全活性スペクトルは、マイナス温度の範囲で幅広 の線条を呈する（銀ヨウ化物の活性スペクトルは−４，５℃で始まり、−１５， −２０℃まで延びている）。

−製造コストと実施コストが高い。

本発明の目的は、環境を汚染しないような氷晶核形成体を提供することであり、 即ち短時間で自然な方法で分解し、且つ活性限界温度と活性スペクトルが０℃で あるような氷晶核形成体を提供することである。

すでに、特定の有機物質が人工的な氷晶核形成体として適していることが判明し ている。従ってこれまで非有機的な物質ばかりでなく、メタアルデヒド（Ｍｅｔ ｈａｌｄｅｈｙｄ　）　、フルオログルシノール（Ｆｌｏｒｏｇｌｕｃｉｎｏｌ 　）等の有機物質も人工的な結晶核として使用されてきた。

この７０年の間に、大気中に発生する自然の結晶核の少なくとも一部が生物学的 な起源である有機物質がら成り、腐敗している植生や海のプランクトンがら由来 していることが判明した。

自然界ではシュードモナス　シリンガニ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ　ｓｙｒｉｎ ｇａｅ　）、エルウィニア　へルビコーラ（Ｅｒｖｉｎｉａｈｅｒｂｉｃｏｌａ 　）、シュードモナス　フルオレセンス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ　ｆｌｕｏｒ ｅｓｏｅｎｓ　）等の微生物が発生する。これらの微生物は、氷晶核形成体とし て植物の霜害の原因となっている（　Ｊ、Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ、１６４／１，３ ５９−３６６　）、従ってこれらの影響をクローンを形成することによって回避 する方向に研究が進められてきた（欧州特許第１３８４２６号公報）。

最近では、シュードモナス　シリンガニ、エルウィニア　へルビコーラ、シュー ドモナス　フルオレセンスの培養から、或いはその混合物の培養から得られるバ クテリア塊、またはこれから遊離された細胞膜或いは培養の上ずみ液（上清）が 、氷晶核を形成する成分のための有効物質として特に適していることが発見され た。

発酵作用によって得られた有効物質からつくられる液状構成物は、噴霧によって 大気圏に分散させることができる。有効物質を含んでいる固形の調合物は、煙火 技術的な混合物として散布することができる。

液状の構成物の散布は地上で、或いは飛行機で発電機を用いて行うことができる 。この場合地上で行うほうが安価である。大気圏に散布された粒子は、しばしば 生じる空気の垂直流によって霊まで達する。この方法の欠点は、特定の気象条件 或いは地理学的な条件のもとでしか行うことができないことである。飛行機を用 いたほうが、粒子を適当な濃度で正確な位置に散布するうえで容易でなる。

固形の調合物は、飛行機に装着された煙火技術的な薬莢を用いて大気圏の所望の 位置に散布することができる。

本発明による構成物は、従来の解決法に比べて次のような利点をもっている。

一環境を汚染せず、地上に達した後微生物学的な方法で分解する。

一公知の非有機物質よりもかなり効果的である。

−活性限界温度は一３℃であり、活性スペクトルは一１０℃に達する（ＡｇＪニ ー４．５ないし−２０”Ｃ，ＰｂＪ２−’１．５ないし一２０℃）−構成物の比 製造コストが従来使用されている物質よもかなり安い。

本発明の範囲内で使用される微生物は公知であり、英国では次のような番号で保 管されている：　Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｓｙｒｉｎｇａｅ　ｐｖ、　Ｓｙｒｉ ｎｇｅ　ｖａｎ　Ｈａｌｌ　Ｎ、Ｃ，Ｐ、Ｐ、Ｂ　２５０７　；　Ｅｒｔｚ１ｎ ｉａ　ｈｅｒｂｉｃｏｌａ　（Ｌｏｈｎｉｓ　）　ｄｙｅ　Ｎ、Ｃ，Ｐ、Ｐ、Ｂ 　２２８１　；Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ　ｆｌｕｏｒｅｓｏｅｎｓ　ｍｉｇｕｌ ａ　Ｎ、Ｃ，Ｐ、Ｐ、Ｂ　１５９８＋本発明による構成物の作用物質を製造する ため、シュードモナス　シリンガニ、エルヴイニア　へルビコーラまたはシュー ドモナス　フルオレセンス、或いはこれらの微生物の混合物を１０−　］、　Ｏ ’／ｍｌの数量で培養液に接種する。培養液は公知の方法で殺菌されている。培 養液は２０−３０℃で２４−３６時間発酵させる。次にバクテリア環を液状の上 ずみ液から分離させる。バクテリア環は、０．１−２質量パーセントの緩衝液の ５０−１００質量％で希釈し、有利番トはＰＨが６．５−７のアルカリニ水素リ ン酸塩（Ａｌｋａｌｉｄｉｈｙｄｒｏｇｅｎｐｈｏｓｐｈａｔ　）で希釈し、次 に超音波で処理する。可溶性化された細胞は、特に凍結乾燥によって脱水される 。細胞を可溶性化するため、バクテリア環を濃度が１０−８０％のグルコース液 と混ぜあわせて、活性物質を遠心力またはクロマトグラフィによって分離させる こともできる。最後にバクテリア環を超音波で処理し、２００００ないし４００ ００ｇの遠心力で破壊されていない細胞を分離させることもできる。このように して得られた細胞膜を洗浄し、洗浄液から分離させる。

本発明による構成物は濃度が０．００１−９５質量％の、特に０．５−９０％の 作用物質を含んでおり、その他に液状の担体媒体及び希釈媒体、有利にはＯ，Ｌ −１質量パーセントのアルカリ塩化物溶液または０．１−２質量パーセントのア ルカリ水素リン酸塩（Ａｌｋａｌｉｈｙｄｒ。

ｇｅｎｐｈｏｓｐｈａｔ　）溶液、または固形の担体、有利にはシリカ、シリカ ゲル、ゼオライトまたは重合体を含んでいる。

バクテリアを培養するために、公知の組成の培養基または特別の添加物を含んだ 培養溶液を使用することができる。

次しこ本発明の実施例を詳細に説明する。

失胤檻−よ ２リツトルの培養液（ＤＩＦＣＯ栄養分、ｐＨ＝７．１）を１１０℃で３０分間 オートクレーブ内で殺菌して。

１０’／ｍｌの滅菌条件でシュードモナス　シリンガニを接種する。培養液は、 ２８℃で３６時間振動させる。この時間内にバクテリアの数は１０”−１０”／ ＋＋＋１に増大する。酸素を供給するため、殺菌した空気を培養液に供給する。

次に培養液を２４時間アイスベッドにセットし、４００ｍ１ｎ’の回転数を維持 して０℃で２０分間遠心分離する。取り去ったバクテリア環（２５ｇ／ｌ培養液 ）を２５１＋１，２ｏＩＩＩＭノリン酸塩緩衝液（ＫＨ，Ｐ０４ｙ　ｐＨ７，０ ）に入れる。バクテリア環と細胞のない上ずみ液を、氷晶核を形成する本発明に よる構成物を製造するために使用する。

去」１４−」ユ 実施例１で説明した方法と異なるのは培養液に１０’／ｍｌのエルヴイニア　へ ルビコーラを接種することである。

実１」［−褐 実施例１で説明した方法と異なるのは培養液にシュードモナス　フルオレセンス を接種することである。

大嵐剪−土 実施例１にしたがって製造されたバクテリア群を超音波で処理する（装置の出力 は２５０Ｗ）。処理時間は２０秒で、続いて２０秒間処理を中断する。次に再び ２０秒間処理を行い、これを全体で１０回反復する。この場合容器の材料の加熱 によって有機物質に害を及ぼすので、外部から氷水によって容器を冷却する。可 溶性化した細胞を含んでいる懸濁液を丸ピストンのなかへ注ぎ込み、商標Ｎｅ１ ｉ　Ｂｒｕｎｓｗｉｃｋなる容器内で液化空気を用いて冷却し、＋４℃で且つ２ ．６　ｋＰａ　（２０）−ル）の圧力で凍結乾燥させる。

この凍結乾燥から、１０ｍ１のリン酸塩緩衝液により０．０５ないし３　ｍｌの 範囲で希釈列が作られる。試料と０．５ｍｌの緩衝液とをエペンドルフ遠心分離 機の管のなかへいれる。次に管を５℃／ｈの冷却速度で０℃から−２０”Ｃへ冷 却する６本発明による培養液から成る希釈列のすべての成分は均一に−４，０な いし−４，３℃の間で凍結する。従って、超音波によって処理されたバクテリア 群に氷晶核を形成する特性を与えることができる。

スＵ 実施例１で製造されたバクテリア群を室温で１：１の比で２モルのグルコース溶 液で希釈し、２５−３０分間均質化する。固形物質を遠心分離機で取り除き、遠 心分離された固形物質を、ＤＥＡＥセファデックスＡ　５０を満たした円柱体に 供給する（このセファデックスの充填物は、官能基としてジエチル−２−ヒドロ オキシ−プロプイールーアミノエチル基を担持する網状化した多糖類である）。

室温で処理する場合遠心分離された固形物質を２時間以内円柱体を貫流させる。

次に円柱体を、該円柱体の１０倍の体積の１０ｍＭのトリーアセタート（Ｔｒｉ ｓ−Ａｃｅｔａｔ　）緩衝液〔トリー（ヒドロキシメチル）−アミノメタンアセ タート、ｐＨ６，５１で洗浄する。最後に活性物質をそれぞれ２００　ｍｌ　、 Ｏ，ＬＭ及び１．０ＭのＮ　ａ　Ｃ１溶液で円柱体から溶離するにの場合分留は それぞれ６　ｍｌ集められる。すべての分留の乾燥物質量は、Ｉ　ＩＩＩｇ／ｍ ｌに調整される。次に実施例４で説明した希釈列と同様に調製し、実施例４で説 明した冷凍実験を実施する。対照標準としてはＮａＣ１溶液を用いる。その濃度 は実験溶液のＮａＣ１の量に対応する。実験溶液は−５，８ないし−６，０℃で 凍結し、一方対照標準は−９゜８ないし−１２，３℃で硬化する。この実験から 、グルコーゼによって処理された物質が結晶核を形成することが判明した。

スｔ６ 実施例４で説明した方法で行うが、実施例２にしたがって製造されたバクテリア 環を使用する。冷凍実験の結果は、実施例４で説明した結果と一致する。

失嵐五−１ 実施例５で説明した方法で行うが、実施例３にしたがって製造されたバクテリア 環を使用する。冷凍実験の結果は、実施例５で説明した結果と一致する。

１度外一旦 実施例１にしたがって製造されたバクテリア群から細胞膜を離隔して、細胞膜が 結晶核形成作用を有しているか有していないかを決定する。３リツトルの培養液 から分離したバクテリア群を、０．１４質量％のメルカプトエタノールを含んで いる８　０　Ｍｌ、１０　ｍＭのリン酸塩緩衝液（ｐＨ７，０）で懸濁する。次 に細胞を超音波で３０秒間処理する（装置の出力は２５０Ｗ）、１分間中断した 後処理を再開する。これを全部で１５回行う。可溶性化はほぼ７０％である１次 に破壊されなかった細胞を１５００ｇの遠心分離によって取り除く。上ずみ液は 、０℃で且つ３００００ｇで４０分間遠心分離させる。細胞膜を含んでいる沈殿 物は、前記のリン酸塩緩衝液によって２回洗浄し、遠心分離させ、最後に緩衝液 で懸濁する。固形物質の量を決定した後物質から実施例４にしたがって希釈列を 作る。これらの列の各成分は、実施例４で説明した条件では−４，０ないし−４ ，３℃で凍結する。対照標準として用いられる１０ｍＭリン酸塩緩衝液は−１０ ，８℃で凍結する。

夫庭匠−１ 実施例１にしたがって製造されたバクテリア環を遠心分離する際に生じる上ずみ 液は、実施例１で説明した方法で凍結乾燥される。この場合白色の粉末が得られ る。

次に実施例４に従って希釈列を準備する。希釈列のすべての成分は−４，２℃で 凍結する。対照標準としては培養剤と、シュードモナス　シリンガニ　アイスの 培養液の凍結乾燥された上ずみ液を使用する（このようにして処理されたシュー ドモナスは冷凍を阻害しない）。対照標準は−１０，２℃で、或いは−１０，３ ℃で凍結する。

この実験の結果、上ずみ液が氷の結晶核を形成する物質を含んでいることも判明 する。

寒庭叢−よ以 実施例２にしたがって得られた培養液の上ずみ液を３倍に蒸留した水で２倍に希 釈し、陰イオン交換樹脂ＤＥＡＦセファデックスＡ　５０とともに室温で２時間 攪伴する。

次にこの混合物をセファデックス円柱体に供給し、この円柱体を１０倍の体積の １０ｍＭのトリーアセタート（ｐＨ＝６．５）で洗浄する。それぞれ２００ｍ１ ，０゜１Ｍ及び１．０ＭのＮａＣ１溶液で円柱体を溶離する。

この場合分留はそれぞれ６　ｍｌ集められる。実験溶液は−５，３ないし一６℃ で凍結し、一方ＮａＣ１だけを含んでいる対応する対照標準は−９，８ないし− １２，３℃で凍結する。

夫庭鮭−工よ 実施例１から製造された湿ったバクテリア環から散布可能な形態が形成される。

このため０．０１ｋｇのバクテリア環を１ｋｇで０．１質量パーセントのＮ　ａ 　Ｃｌ溶液と混合させる。この液状の混合物を散布する。

大蓋■−よ主 攪伴装置内で実施例２に従って得られた０、５ｋｇのバクテリア環を、Ｏ，１ｋ ｇで０．１質量パーセントのＮａＣ１溶液と混合させる。この混合物を、０．５ ｋｇのアエロジル（Ｓｉｎ、）と混合し、均質化し、最後に室温で乾燥させる。

調合物は、煙火技術的な方法で大気圏に散布させることができる。

ス」１１−ユ」一 実施例１２で説明した方法で０．７ｋｇの合成ゼオライトを固形充填物質として 使用する。この調合物も、煙火技術的な方法で大気圏に散布させることができる 。

失亀匠−よ土 実施例１１で説明した方法でバクテリア環Ｌ　２ｋｇで５０質量パーセントの酢 酸セルロース水溶液と混合させる。

去１ｊＬ−Ｌｉ 実施例１に従って隔離されたバクテリア環がら０．１質量パーセントのＮ　ａ　 Ｃｌ溶液とともに０．１，０．２の濃度の溶液或いは１．０ｇ／ｌの溶液を準備 する。この溶液から、平均直径が１．２■の滴を形成する。この滴の凍結特性は 拡散室で検査する。拡散室で滴は、ペルティエ素子によって冷却されシリコン油 脂によって処理された面に塗布される。この面の温度は、質量ががなり違うため に滴の温度とほぼ一致しているが、プラチナ抵抗温度計を用いて測定され、デジ タル表示装置によって０．１度の精度で読み取られる。拡散室の冷却速度は。

従って滴の冷却速度は、調節することができる。０℃以下の測定に重要な範囲で は、冷却速度を１−３度／分の範囲内で調節することができる。

滴の半分が凍結するような温度Ｔ５゜を測定する。この温度は、濃度が異なる３ つの試料の場合、−３，２℃。

−３，６℃、−１，５℃である。

濃度が０．１ｇ／ｌの溶液から、７０８０ｕｍの大きさの滴が形成される。その ｔ５゜温度は一４℃である。

同じ溶液から形成される直径が３−４圃の滴のｔ、。温度は−１，２℃である。

参照標準としては、蒸留水と共に濃度が０．１　ｇ／ｌのＮａＣ１溶液が使用さ れる。この溶液がら形成される直径が４ｍの滴の半分は一１２℃で凍結する。凍 結過程は−１０℃で始まり、−１４℃で終了する。従って本発明による構成物は 、融点をほぼ１０”Ｃ上昇させる。

夫鳳■−上且 実施例１によるバクテリア塊から０．１質量パーセントのＮ　ａ　Ｃ１溶液とと もに０．１　ｇ／ｌの溶液を準備する。ヨウ化銀と０．１％のＮ　ａ　Ｃ１溶液 から０．１ｇ／ｌの濃度の拡散が準備される。沈殿物の凍結特性は、実施例１５ で説明した拡散室で調べられる。適用される冷却速度は、０℃以下の範囲で２度 ／分である。

冷却面には、平均大きさが１．２Ｉの滴が塗布される。

ｔ、。温度は本発明による構成物の場合−３，２℃、ヨウ化銀の場合−４，９℃ であった。この実験の結果、本発明による構成物の活性限界温度は０℃に近く、 即ち本発明による構成物は過冷却を事前に阻止することが判明した。

国際調査報告

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．ひょうの防止に適した氷晶核形成用構成物において、シュードモナスシリン ガエ、エルウィニアヘルビコーラまたはシュードモナスフルオレセンスの培養液 或いはこれらの微生物の混合物の培養液から得られるバクテリア塊、またはこの バクテリア塊から隔離された細胞膜、または前記培養液の上ずみ液を有している ことを特徴とする構成物。
2. ２．（英国、ハーパンデン、植物病原性バクテリアナショナルコレクションに保 管されている）シュードモナスシリンガエｐｖ．Ｓｙｒｉｎｇｅ　ｖａｎ　Ｈａ ｌｌ　Ｎ．Ｃ．Ｐ．Ｐ．Ｂ２５０７、エルウィニアヘルビコーラ（Ｌｏｈｎｉｓ ）ｄｙｅ　Ｎ．Ｃ．Ｐ．Ｐ．Ｂ　２２８１、シュードモナスフルオレセンスｍｉ ｇｕｌａ　Ｎ．Ｃ．Ｐ．Ｐ．Ｂ　１５９８の培養液或いはこれらの微生物の混合 物の培養液から得られるバクテリア塊、またはこのバクテリア塊から隔離された 細胞膜、または前記培養液の上ずみ液を有していることを特徴とする、請求の範 囲第１項に記載の構成物。
3. ３．作用物質を塩化ナトリウム溶液、有利には０．１％の塩化ナトリウム溶液の なかに分散した状態で含んでいることを特徴とする、請求の範囲第１項または第 ２項に記載の構成物。