JP2001231546A - Method for desulfurizing with microorganism at high temperature - Google Patents

Method for desulfurizing with microorganism at high temperature

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JP2001231546A
JP2001231546A JP2000041866A JP2000041866A JP2001231546A JP 2001231546 A JP2001231546 A JP 2001231546A JP 2000041866 A JP2000041866 A JP 2000041866A JP 2000041866 A JP2000041866 A JP 2000041866A JP 2001231546 A JP2001231546 A JP 2001231546A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable desulfurization with microorganisms under a wide temperature range condition including a high temperature range. SOLUTION: The method for degrading an organic sulfur compound, characterized by degrading the organic sulfur compound with Mycobacterium phlei WU-F1 strain, a variant of the strain, or a transformant containing the stain as a host.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ベンゾチオフェ
ン、ジベンゾチオフェンなどの有機硫黄化合物を微生物
を利用して分解する方法に関するものである。本発明の
方法は、石油等の化石燃料中に含まれる有機硫黄化合物
の分解に利用できるので、化石燃料の燃焼により空気中
に拡散し環境汚染源となる硫黄を化石燃料中から除去す
ることを容易にする。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for decomposing organic sulfur compounds such as benzothiophene and dibenzothiophene using microorganisms. Since the method of the present invention can be used to decompose organic sulfur compounds contained in fossil fuels such as petroleum, it is easy to remove sulfur, which is diffused into the air by combustion of fossil fuels and becomes a source of environmental pollution, from fossil fuels. To

【0002】[0002]

【従来の技術】(1)従来の水素化脱硫方法石油のよう
な炭化水素燃料から硫黄を除去する脱硫方法としては、
アルカリ洗浄や溶剤脱硫などの方法も知られているが、
現在では水素化脱硫が主流となっている。水素化脱硫
は、石油留分中の硫黄化合物を触媒の存在下で水素と反
応させ、硫化水素として除去して製品の低硫黄化を図る
方法である。触媒としては、アルミナを担体としたコバ
ルト、モリブデン、ニッケル、タングステン、などの金
属触媒が使用される。モリブデン担持アルミナ触媒の場
合には、触媒性能を向上させるために、通常コバルトや
ニッケルが助触媒として加えられる。金属触媒を用いた
水素化脱硫は、現在世界中で広く使用されているきわめ
て完成度の高いプロセスであることは疑いのないことで
ある。しかし、より厳しい環境規制に対応した石油製品
を作るためのプロセスという観点からは、いくつかの問
題点がある。以下にその例を簡単に記載する。
2. Description of the Related Art (1) Conventional hydrodesulfurization method A desulfurization method for removing sulfur from a hydrocarbon fuel such as petroleum includes:
Although methods such as alkali cleaning and solvent desulfurization are also known,
At present, hydrodesulfurization is the mainstream. Hydrodesulfurization is a method in which a sulfur compound in a petroleum fraction is reacted with hydrogen in the presence of a catalyst, and removed as hydrogen sulfide to reduce the sulfur content of the product. As the catalyst, a metal catalyst such as cobalt, molybdenum, nickel, tungsten or the like using alumina as a carrier is used. In the case of a molybdenum-supported alumina catalyst, cobalt or nickel is usually added as a co-catalyst in order to improve the catalytic performance. There is no doubt that hydrodesulfurization using metal catalysts is an extremely complete process that is currently widely used worldwide. However, there are several issues in terms of the process for making petroleum products in compliance with stricter environmental regulations. The following is a brief description of an example.

【0003】金属触媒は、一般にその基質特異性が低
く、このため多様な種類の硫黄化合物を分解し、化石燃
料全体の硫黄含量を低下させる目的には適しているが、
特定のグループの硫黄化合物に対してはその脱硫効果が
不十分となることがあると考えられる。たとえば、脱硫
後の軽油中にはなおも種々の複素環式有機硫黄化合物が
残存している。このように金属触媒による脱硫効果が不
十分となる原因の一つは、これらの有機硫黄化合物中の
硫黄原子の周囲に存在する置換基による立体障害が考え
られる。これらの置換基のうち、メチル置換基の存在が
水素化脱硫における金属触媒の反応性に及ぼす影響は、
チオフェン、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェンな
どについて検討されている。それらの結果によると、一
般的には置換基の数が増すほど脱硫反応性は減少する
が、置換基の位置が反応性に及ぼす影響もきわめて大き
いことが明らかである。メチルジベンゾチオフェン類の
脱硫反応性を比較し、置換基による立体障害が金属触媒
の反応性に及ぼす影響が非常に大きいことを示した報告
は、たとえば、Houalla, M., Broderick, D.H., Sapre,
A.V., Nag, N.K., de Beer, V.H.J., Gates, B.C., Kwa
rt, H.J. Catalt., 61.523-527 (1980) に見られる。実
際、これらのジベンゾチオフェンの種々のアルキル化誘
導体が軽油中にかなりの量存在することが知られている
(たとえば、Kabe, T., Ishihara, A. and Tajima, H.
Ind. Eng. Chem. Res., 31, 1577-1580(1992)) 。
[0003] Metal catalysts generally have low substrate specificity and are therefore suitable for the purpose of decomposing various kinds of sulfur compounds and reducing the sulfur content of the entire fossil fuel,
It is believed that the desulfurization effect may be insufficient for certain groups of sulfur compounds. For example, various heterocyclic organic sulfur compounds still remain in the gas oil after desulfurization. One of the causes of the insufficient desulfurization effect of the metal catalyst is considered to be steric hindrance due to substituents around sulfur atoms in these organic sulfur compounds. Of these substituents, the effect of the presence of the methyl substituent on the reactivity of the metal catalyst in hydrodesulfurization is
Studies are being made on thiophene, benzothiophene, dibenzothiophene, and the like. According to these results, it is clear that the desulfurization reactivity generally decreases as the number of substituents increases, but the effect of the position of the substituent on the reactivity is extremely large. A report comparing the desulfurization reactivity of methyldibenzothiophenes and showing that the steric hindrance by the substituent has a very large effect on the reactivity of the metal catalyst has been reported, for example, by Houalla, M., Broderick, DH, Sapre,
AV, Nag, NK, de Beer, VHJ, Gates, BC, Kwa
rt, HJ Catalt., 61.523-527 (1980). Indeed, it is known that various alkylated derivatives of these dibenzothiophenes are present in significant amounts in gas oils (eg, Kabe, T., Ishihara, A. and Tajima, H .;
Ind. Eng. Chem. Res., 31, 1577-1580 (1992)).

【0004】上記のように水素化脱硫に抵抗性を示す有
機硫黄化合物を脱硫するためには、現在用いられている
よりも高い反応温度や圧力が必要とされ、また、添加す
る水素の量も非常に増大すると考えられている。このよ
うな水素化脱硫プロセスの改良は、ばく大な設備投資と
運転コストを必要とすることが予想される。このような
水素化脱硫に抵抗性を示す有機硫黄化合物を主たる硫黄
化合物種として含むものとしては、たとえば、軽油があ
り、軽油のより高度な脱硫(超深度脱硫)を行う場合に
は上記のような水素化脱硫プロセスの大幅な改良が要求
される。
[0004] As described above, desulfurization of an organic sulfur compound having resistance to hydrodesulfurization requires a higher reaction temperature and pressure than currently used, and the amount of hydrogen to be added is also reduced. It is expected to increase significantly. Improvements in such hydrodesulfurization processes are expected to require significant capital and operating costs. As the main sulfur compound species which contains such an organic sulfur compound having resistance to hydrodesulfurization, for example, there is gas oil, and when performing a more advanced desulfurization of gas oil (ultra deep desulfurization), as described above. A significant improvement in the hydrodesulfurization process is required.

【0005】一方、生物が行う酵素反応は比較的穏和な
条件下で進行し、しかも酵素反応の速度自体は、化学触
媒を用いた反応の速度と遜色ないという特徴を有してい
る。さらに、生体内で起こる多種多様の生物反応に適切
に対応する必要があるため、非常に多くの種類の酵素が
存在し、それらの酵素は一般的に非常に高い基質特異性
を示すことが知られている。このような特徴は、微生物
を用いて化石燃料中に含まれる硫黄化合物中の硫黄の除
去を行ういわゆるバイオ脱硫反応においても生かされる
ものと期待されている(Monticello, D.J., Hydrocarbo
n Processing 39-45 (1994))。
On the other hand, the enzymatic reaction performed by living organisms proceeds under relatively mild conditions, and the rate of the enzymatic reaction itself is not inferior to the rate of a reaction using a chemical catalyst. Furthermore, it is necessary to properly cope with a wide variety of biological reactions that occur in vivo, so that there are numerous types of enzymes, and these enzymes generally show very high substrate specificity. Have been. Such a feature is expected to be utilized in a so-called biodesulfurization reaction that removes sulfur in sulfur compounds contained in fossil fuels using microorganisms (Monticello, DJ, Hydrocarbo).
n Processing 39-45 (1994)).

【0006】細菌を用いて石油から硫黄を除去する方法
については、以前から多数報告されているが、その大部
分は30℃近辺の温度条件下で進行する微生物代謝反応を
利用するものである。一方、化学反応の速度は一般に温
度に依存して増大することが知られている。また、石油
精製プロセス中の脱硫工程では、高温・高圧条件下で分
別蒸留や脱硫反応が行われる。従って、石油精製プロセ
ス中にバイオ脱硫工程を組み込むとすると、常温近くに
まで石油留分を冷却することなしに、より高い冷却途中
の温度でバイオ脱硫反応ができる方が望ましいと考えら
れる。高温バイオ脱硫に関する報告には以下のようなも
のがある。
Many methods for removing sulfur from petroleum using bacteria have been reported in the past, but most of them utilize a microbial metabolic reaction that proceeds under a temperature condition around 30 ° C. On the other hand, it is known that the rate of a chemical reaction generally increases depending on temperature. In the desulfurization step in the petroleum refining process, fractional distillation and desulfurization reaction are performed under high temperature and high pressure conditions. Therefore, if the bio-desulfurization step is incorporated into the petroleum refining process, it would be desirable to be able to perform the bio-desulfurization reaction at a higher temperature during the cooling without cooling the petroleum fraction to near normal temperature. Reports on high temperature biodesulfurization include:

【0007】微生物を用いて高温で脱硫反応を行わせる
試みのほとんどは、石炭脱硫において見ることができ
る。石炭中には種々の硫黄化合物が含まれている。主要
な無機硫黄化合物は黄鉄鉱であるが、有機硫黄化合物に
関しては多種多様なものが混在しており、多くがチオー
ル、スルフィド、ジスルフィド、チオフェン基を含んで
いることが知られている。用いられた微生物は、スルホ
ロブス(Sulfolobus)属の細菌で、これらはすべて好熱
性細菌である。鉱物スルフィドからの金属のリーチング
(Brierley C.L. & Murr, L.E., Science 179, 448-490
(1973)) や石炭からの黄鉄鉱の硫黄除去などに種々の
異なったスルホロブス株を用いた例が報告されている(K
argi, F. & Robinson, J.M., Biotechnol. Bioeng. 24,
2115-2121(1982); Kargi, F. & Robinson, J.M., App
l. Environ. Microbiol., 44, 878-883 (1982); Kargi,
F. & Gervoni. T.D., Biotechnol. Letters 5, 33-38
(1983); Kargi, F. and Robonson, J.M., Biotechnol.
Bioeng., 26, 687-690 (1984); Kargi, F. & Robinson,
J.M., Biotechnol. Bioeng. 27, 41-49 (1985); Karg
i, F., Biotechnol. Lett., 9, 478-482 (1987)) 。Kar
gi とRobinson(Kargi.F. and Robinson, J.M., Appl. E
nviron. Microbiol., 44, 878-883 (1982))によれば、
米国のイエローストーン国立公園の酸性温泉から分離さ
れたスルホロブス・アシドカルダリウス(Sulfolobus a
cidocaldarius)のある株は、45−70℃で生育するが、
至適pH2で元素状硫黄を酸化する。また、別の2種のス
ルホロブス・アシドカルダリウス株による黄鉄鉱の酸化
も報告されている(Tobita, M.,Yokozeki, M., Nishika
wa, N. & Kawakami. Y., Biosci. Biotech. Biochem. 5
8, 771-772 (1994))。
Most attempts to perform desulfurization reactions at elevated temperatures using microorganisms can be found in coal desulfurization. Coal contains various sulfur compounds. Although the main inorganic sulfur compound is pyrite, a wide variety of organic sulfur compounds are mixed and many are known to contain thiol, sulfide, disulfide, and thiophene groups. The microorganisms used were bacteria of the genus Sulfolobus, all of which are thermophilic bacteria. Leaching of metals from mineral sulfides (Brierley CL & Murr, LE, Science 179, 448-490
(1973)) and the use of various different sulfolobus strains for sulfur removal of pyrite from coal has been reported (K
argi, F. & Robinson, JM, Biotechnol. Bioeng. 24,
2115-2121 (1982); Kargi, F. & Robinson, JM, App
l. Environ. Microbiol., 44, 878-883 (1982); Kargi,
F. & Gervoni. TD, Biotechnol. Letters 5, 33-38
(1983); Kargi, F. and Robonson, JM, Biotechnol.
Bioeng., 26, 687-690 (1984); Kargi, F. & Robinson,
JM, Biotechnol. Bioeng. 27, 41-49 (1985); Karg
i, F., Biotechnol. Lett., 9, 478-482 (1987)). Kar
gi and Robinson (Kargi.F. and Robinson, JM, Appl.
According to nviron. Microbiol., 44, 878-883 (1982)),
Sulfolobus acidocardarius (Sulfolobus a) isolated from an acidic hot spring in Yellowstone National Park, USA
cidocaldarius) grows at 45-70 ° C,
Oxidizes elemental sulfur at optimal pH 2. Pyrite oxidation by two other Sulfolobus acidocardarius strains has also been reported (Tobita, M., Yokozeki, M., Nishika
wa, N. & Kawakami. Y., Biosci. Biotech. Biochem. 5
8, 771-772 (1994)).

【0008】化石燃料中に含まれる有機硫黄化合物のう
ち、ジベンゾチオフェンおよびその誘導体は通常の石油
精製プロセスにおいて水素化脱硫を受けにくいことが知
られている。そのジベンゾチオフェンのスルホロブス・
アシドカルダリウスによる高温分解も報告されている(K
argi, K. & Robinson, J.M., Biotechnol. Bioeng. 26,
687-690 (1984); Kargi, F., Biotechnol. Letters
9, 478-482 (1987)) 。これらの報告によれば、チアン
トレン、チオキサンテン、ジベンゾチオフェンなどのモ
デル芳香族複素環硫黄化合物を高温でこの微生物と反応
させると、これらの硫黄化合物は酸化されて、分解し
た。スルホロブス・アシドカルダリウスによるこれらの
芳香族複素環硫黄化合物の酸化は、70℃で観察されてお
り、反応産物として硫酸イオンを生じる。しかし、この
反応は硫黄化合物の他には炭素源を含まない培地中での
反応であり、硫黄化合物を炭素源としても利用してい
る。以上の点を考慮すると、この反応は、C−S結合切
断型の反応ではなく、C−C結合切断型の反応であるこ
とは明らかである。C−C結合切断型の反応は、化石燃
料中の芳香族炭化水素などを分解し、エネルギー含量の
低下をもたらすという問題がある。さらに、このスルホ
ロブス・アシドカルダリウスは酸性の培地でのみ増殖で
き、ジベンゾチオフェンの酸化分解反応は、きびしい酸
性条件下(pH 2.5)での進行を要求する。このようなき
びしい条件は石油製品の劣化を引き起こすと同時に脱硫
に関わる工程に耐酸性材料を必要とするためプロセス上
望ましくないと考えられる。スルホロブス・アシドカル
ダリウスは、独立栄養条件下で増殖させると、必要なエ
ネルギーを還元された鉄・硫黄化合物から獲得し、炭素
源として二酸化炭素を利用する。また、スルホロブス・
アシドカルダリウスは、従属栄養条件下に増殖させる
と、炭素源およびエネルギー源として種々の有機化合物
を利用することができる。すなわち、化石燃料が存在す
ると炭素源として資化されるものと考えられる。
[0008] Among the organic sulfur compounds contained in fossil fuels, dibenzothiophene and its derivatives are known to be less susceptible to hydrodesulfurization in ordinary petroleum refining processes. The dibenzothiophene sulfolobus
High-temperature decomposition by Acidocardarius has also been reported (K
argi, K. & Robinson, JM, Biotechnol. Bioeng. 26,
687-690 (1984); Kargi, F., Biotechnol. Letters
9, 478-482 (1987)). According to these reports, when model aromatic heterocyclic sulfur compounds such as thianthrene, thioxanthene and dibenzothiophene were reacted with this microorganism at high temperature, these sulfur compounds were oxidized and decomposed. Oxidation of these aromatic heterocyclic sulfur compounds by Sulfolobus acidocardarius has been observed at 70 ° C., producing sulfate ions as reaction products. However, this reaction is a reaction in a medium that does not contain a carbon source other than the sulfur compound, and uses the sulfur compound as a carbon source. In view of the above, it is apparent that this reaction is not a CS bond cleavage type reaction but a CC bond cleavage type reaction. The C-C bond-cleaving type reaction has a problem that it decomposes aromatic hydrocarbons and the like in fossil fuels and causes a reduction in energy content. Furthermore, this Sulfolobus acidocardarius can only grow in acidic media, and the oxidative degradation of dibenzothiophene requires progression under harsh acidic conditions (pH 2.5). It is considered that such severe conditions cause deterioration of petroleum products, and at the same time, require an acid-resistant material in a step relating to desulfurization, which is considered to be undesirable in the process. When grown under autotrophic conditions, Sulfolobus acidocardarius gains the required energy from reduced iron-sulfur compounds and uses carbon dioxide as a carbon source. Also, Sulfolobus
Acidocardarius, when grown under heterotrophic conditions, can utilize various organic compounds as carbon and energy sources. That is, it is considered that the presence of fossil fuel is utilized as a carbon source.

【0009】Finnertyらは、シュードモナス・スタッツ
ェリ(Pseudomonas stutzeri)、シュードモナル・アル
カリゲネス(Pseudomonas alcaligenes)、シュードモ
ナス・プチダ(Pseudomonas putida)に属する株がジベ
ンゾチオフェン、ベンゾチオフェン、チオキサンテン、
チアントレンを分解して、水溶性の物質に変換すること
を報告している(Finnerty, W.R., Shockiey, K., Atta
way, H. in MicrobialEnhanced Oil Recovery, Zajic,
J.E. et al.(eds.) Penwell. Tulsa, Okla.,83-91 (198
3)) 。この場合、酸化反応は55℃でも進むとしてい
る。しかし、これらの シュードモナス菌株によるジベ
ンゾチオフェンの分解産物は、C−C結合切断型反応の
生成物である3−ヒドロキシ−2−ホルミルベンゾチオ
フェンであった(Monticello, D.J., Bakker, D., Finn
erty, W.R. Appl. Environ. Microbiol., 49, 756-760
(1985))。また、これらのシュードモナス 菌株によるジ
ベンゾチオフェンの酸化活性は、硫黄を含まない芳香族
炭化水素であるナフタレンやサリチル酸により誘導を受
け、クロラムフェニコールにより阻止される。これらの
ことから、これらのシュードモナス 菌株によるジベン
ゾチオフェンの分解反応は、芳香環中のC−C結合を切
断することによる分解を基礎としていることは明らかで
ある。また、硫黄化合物以外にも石油留分中に含まれる
貴重な芳香族炭化水素類を同時に分解するおそれもあ
り、これは、燃料の価値や石油留分の品質を低下させる
ことになる。
Finnerty et al. Reported that strains belonging to Pseudomonas stutzeri, Pseudomonas alcaligenes, and Pseudomonas putida belong to dibenzothiophene, benzothiophene, thioxanthen,
Reports that thianthrene is degraded and converted to water-soluble substances (Finnerty, WR, Shockiey, K., Atta
way, H. in MicrobialEnhanced Oil Recovery, Zajic,
JE et al. (Eds.) Penwell.Tulsa, Okla., 83-91 (198
3)) In this case, the oxidation reaction proceeds even at 55 ° C. However, the degradation product of dibenzothiophene by these Pseudomonas strains was 3-hydroxy-2-formylbenzothiophene, the product of a CC bond cleavage reaction (Monticello, DJ, Bakker, D., Finn
erty, WR Appl.Environ.Microbiol., 49, 756-760
(1985)). Further, the oxidation activity of dibenzothiophene by these Pseudomonas strains is induced by naphthalene and salicylic acid, which are aromatic hydrocarbons containing no sulfur, and is blocked by chloramphenicol. From these facts, it is clear that the decomposition reaction of dibenzothiophene by these Pseudomonas strains is based on the decomposition by breaking the CC bond in the aromatic ring. In addition, valuable aromatic hydrocarbons contained in the petroleum fraction other than the sulfur compound may be decomposed at the same time, which lowers the value of the fuel and the quality of the petroleum fraction.

【0010】このように、今までに発見されている高温
でジベンゾチオフェンを分解できる菌は、ジベンゾチオ
フェン分子中のC−C結合を切断し、炭素源として利用
する反応を触媒するものである。C−C結合ではなく、
C−S結合を特異的に切断する微生物を利用できれば、
化石燃料のエネルギー含量を低下させることなく、脱硫
を行うことができる。また、C−S結合切断型の反応で
は、ジベンゾチオフェンは最終的に硫酸塩にまで分解さ
れるが、C−C結合切断型の反応では、硫酸塩にまで分
解されるジベンゾチオフェンは少量であり、大部分は3
−ヒドロキシ−2−ホルミルベンゾチオフェンまでしか
分解されない。従って、分解生成物の面かれみても、C
−C結合を切断する微生物よりも、C−S結合を切断す
る微生物の方が優れている。
As described above, the bacteria discovered so far that can decompose dibenzothiophene at a high temperature cleave a CC bond in a dibenzothiophene molecule and catalyze a reaction utilizing the same as a carbon source. Instead of a CC bond,
If microorganisms that specifically cleave CS bonds can be used,
Desulfurization can be performed without reducing the energy content of the fossil fuel. Also, in the CS bond cleavage type reaction, dibenzothiophene is finally decomposed to sulfate, but in the CC bond cleavage type reaction, a small amount of dibenzothiophene is decomposed to sulfate. , Mostly 3
It is only decomposed to -hydroxy-2-formylbenzothiophene. Therefore, even if the decomposition products are exposed, C
A microorganism that cleaves a CS bond is superior to a microorganism that cleaves a -C bond.

【0011】C−S結合切断型のジベンゾチオフェン分
解反応を行う微生物は、いくつかの属の細菌で知られて
いる。しかし、これらのすべての菌について、少なくと
も42℃以上の高温条件下においてジベンゾチオフェンを
分解する活性を示したということを記載した例は極めて
少ない。たとえば、ロドコッカス(Rhodococcus)sp.の
ATCC53968 はよく調べられたジベンゾチオフェン分解菌
株であり、ジベンゾチオフェンの硫黄原子に酸素原子を
付加し、ジベンゾチオフェンスルホキシドからジベンゾ
チオフェンスルホンを生成し、ついで2'−ヒドロキシビ
フェニル−2−スルフィン酸塩を経て2−ヒドロキシビ
フェニルを生成する反応を行う。しかし、この菌も通常
の培養温度である30℃よりも少し高い37℃および43℃で
さえ、48時間培養すると非常に生育が遅れるか、生育し
なくなることが報告されている(特開平6-54695号公
報)。このことから、高温脱硫反応を行わせるために
は、高温で生育でき、しかも高温で有機硫黄化合物、特
にジベンゾチオフェンおよびその置換誘導体化合物を含
む複素環式硫黄化合物類をC−S結合特異的に切断でき
る微生物を用いるのが最適であると考えられる。
Microorganisms that perform CS bond cleavage type dibenzothiophene degradation reactions are known among bacteria belonging to several genera. However, very few examples have described that all of these bacteria exhibited an activity of decomposing dibenzothiophene under a high temperature condition of at least 42 ° C. For example, Rhodococcus sp.
ATCC 53968 is a well-studied dibenzothiophene-degrading strain that adds an oxygen atom to the sulfur atom of dibenzothiophene to form dibenzothiophene sulfone from dibenzothiophene sulfoxide, followed by 2'-hydroxybiphenyl-2-sulfinate. Perform a reaction to produce 2-hydroxybiphenyl. However, it has been reported that even at 37 ° C. and 43 ° C., which is slightly higher than the normal culturing temperature of 30 ° C., the cultivation of the bacterium is very slow or stops growing after 48 hours (Japanese Unexamined Patent Publication No. No. 54695). From this, in order to carry out the high-temperature desulfurization reaction, organic sulfur compounds, particularly heterocyclic sulfur compounds including dibenzothiophene and its substituted derivative compounds, can be grown at a high temperature in a CS bond-specific manner. It is considered optimal to use a microorganism that can be cleaved.

【0012】Suzukiらは、パエニバシラス(Paenibacil
lus) sp. A11-2株が、高温条件下で生育でき、かつ、
有機硫黄化合物のC−S結合を特異的に切断できること
を報告している(Suzuki, M., Konishi, J., Ishii,
Y., Okumura, K., Appl. Environ. Microbiol., 63, 31
64-3169 (1997))。この報告によると、この菌株は30〜
60℃の温度条件下で生育でき、ジベンゾチオフェンまた
は、4-メチルジベンゾチオフェンおよび4,6-ジメチルジ
ベンゾチオフェンなどのジベンゾチオフェン誘導体のC
−S結合を特異的に切断できる。よって、この菌株は高
温脱硫反応を行うのに適している。しかし、この菌株
は、環境によっては加熱を必要とする45℃以上で脱硫活
性が高いが、加熱しなくてもよい環境、45℃以下での脱
硫活性が急激に低下し、中温域(30℃付近)では極めて
活性が低い欠点がある。しかもこの菌株の高温域での脱
硫活性は、中温域での脱硫活性が知られているロドコッ
カス・エリスロポリス(Rhodococcus erythropolis)の
脱硫活性に比べて、著しく低い。
Suzuki et al. Reported that Paenibacil
lus) sp. A11-2 strain can grow under high temperature conditions and
It has been reported that the CS bond of an organic sulfur compound can be specifically cleaved (Suzuki, M., Konishi, J., Ishii,
Y., Okumura, K., Appl.Environ.Microbiol., 63, 31
64-3169 (1997)). According to this report, this strain is 30-
It can grow under a temperature condition of 60 ° C. and has a C value of dibenzothiophene or dibenzothiophene derivatives such as 4-methyldibenzothiophene and 4,6-dimethyldibenzothiophene.
-S bond can be specifically cleaved. Therefore, this strain is suitable for performing a high-temperature desulfurization reaction. However, this strain has a high desulfurization activity at 45 ° C. or higher, which requires heating depending on the environment. However, the desulfurization activity at 45 ° C. or lower rapidly decreases in an environment where heating is not required, and the medium temperature range (30 ° C.) (In the vicinity) has a disadvantage that the activity is extremely low. Moreover, the desulfurization activity of this strain at a high temperature range is significantly lower than that of Rhodococcus erythropolis, which is known to have a desulfurization activity at a medium temperature range.

【0013】バイオ脱硫プロセスにおいて、高温域(以
降、「高温域」とは、50〜60℃付近の温度のことを指す)
を含む広範な温度条件下(30〜50℃)で高い脱硫活性を
維持していることは、石油留分の温度調整を簡略化でき
るという面で有効である。Furuyaらは、バシラス・サチ
リス(Bacillus subtilis) WU-S2B株が、高温域を含む
広範な温度条件下で比較的高い脱硫活性を維持し、か
つ、有機硫黄化合物のC−S結合を特異的に切断できる
ことを報告している(古屋, 西井, 中川, 桐村,宇佐美,
日本農芸化学会大会講演要旨集, 384 (1999))。この
報告によると、この菌株は30〜50℃の広範な温度条件下
で比較的高い脱硫活性を維持し、ジベンゾチオフェンま
たは、2,8-ジメチルジベンゾチオフェンおよび4,6-ジメ
チルジベンゾチオフェンなどのジベンゾチオフェン誘導
体のC−S結合を特異的に切断できる。しかし、この菌
株は、30℃付近において非常に高い脱硫活性を示すロド
コッカス sp.のATCC53968と比較すると、脱硫活性は著
しく低い。このことから、高温脱硫反応を行わせるため
には、中温域と高温域を含む広範な温度条件下で非常に
高い脱硫活性を維持し、しかも中温域と高温域で有機硫
黄化合物、特にジベンゾチオフェンおよびその置換誘導
体化合物を含む複素環式硫黄化合物類のC−S結合を特
異的に切断できる微生物を用いるのが最適であると考え
られる。
In the biodesulfurization process, a high temperature range (hereinafter, “high temperature range” refers to a temperature around 50 to 60 ° C.)
Maintaining high desulfurization activity under a wide range of temperature conditions (30 to 50 ° C.) is effective in simplifying the temperature control of petroleum fractions. Furuya et al. Reported that Bacillus subtilis WU-S2B strain maintained relatively high desulfurization activity under a wide range of temperature conditions including a high temperature range, and specifically inhibited the CS bond of organic sulfur compounds. (Furuya, Nishii, Nakagawa, Kirimura, Usami,
Abstracts of Annual Meeting of the Japanese Society of Agricultural Chemistry, 384 (1999)). According to this report, this strain maintains a relatively high desulfurization activity under a wide range of temperature conditions from 30 to 50 ° C, and dibenzothiophene or dibenzothiophene such as 2,8-dimethyldibenzothiophene and 4,6-dimethyldibenzothiophene. The CS bond of the thiophene derivative can be specifically cleaved. However, this strain has a remarkably low desulfurization activity as compared with ATCC53968 of Rhodococcus sp. Which shows a very high desulfurization activity around 30 ° C. Therefore, in order to carry out the high-temperature desulfurization reaction, an extremely high desulfurization activity is maintained under a wide range of temperature conditions including a middle temperature range and a high temperature range, and an organic sulfur compound, especially dibenzothiophene, is maintained at a middle temperature range and a high temperature range. It is considered optimal to use a microorganism capable of specifically cleaving the C—S bond of heterocyclic sulfur compounds including the compound thereof and its substituted derivative compound.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】以上述べた通り、石油
の脱硫工程で使用する微生物としては、中温域から高温
域を含む広範な温度条件下で非常に高い脱硫活性を維持
し、かつ、有機硫黄化合物のC−S結合を特異的に切断
できるものであることが望ましいが、前述のとおり、未
だそのような微生物は見いだされていない。本発明は、
このような技術的背景の下になされたものであり、その
目的とするところは、中温域と高温域を含む広範な温度
条件下で非常に高い脱硫活性を維持し、かつ、有機硫黄
化合物のC−S結合を特異的に切断できる微生物を自然
界より分離し、当該微生物を用いた石油等の脱硫手段を
提供することにある。
As described above, as microorganisms used in the desulfurization step of petroleum, extremely high desulfurization activity is maintained under a wide range of temperature conditions from a medium temperature range to a high temperature range, and organic microorganisms are used. Desirably, it is one that can specifically cleave the CS bond of a sulfur compound, but as described above, such a microorganism has not yet been found. The present invention
Under such a technical background, the purpose is to maintain a very high desulfurization activity under a wide range of temperature conditions including a middle temperature range and a high temperature range, and to produce an organic sulfur compound. An object of the present invention is to provide a means for desulfurizing petroleum or the like using a microorganism capable of specifically cleaving a CS bond, separating the microorganism from nature.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するため、鋭意検討を重ねた結果、マイコバクテリ
ウム属、フレイ種に属する菌株が、中温域と高温域を含
む広範な温度条件下で非常に高い脱硫活性を維持し、か
つ中温域での脱硫活性が広く知られているロドコッカス
・エリスロポリスに匹敵する活性で、有機硫黄化合物の
C−S結合を特異的に切断できることを見いだし、本発
明を完成した。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, it has been found that strains belonging to the genus Mycobacterium and Frei can be grown in a wide temperature range including a medium temperature range and a high temperature range. Under the conditions, it is possible to maintain a very high desulfurization activity and at the same temperature as Rhodococcus erythropolis, whose desulfurization activity in the medium temperature range is widely known, and to be able to specifically cleave the CS bond of the organic sulfur compound. We have found and completed the present invention.

【0016】即ち、本発明は、有機硫黄化合物を以下の
(1)〜(3)の微生物で分解することを特徴とする有
機硫黄化合物の分解方法である。 (1)マイコバクテリウム・フレイ(Mycobacterium ph
lei)WU-F1株 (2)マイコバクテリウム・フレイWU-F1株の変異株 (3)マイコバクテリウム・フレイWU-F1株を宿主とし
た形質転換体 また、本発明は、高温で有機硫黄化合物を分解する能力
を有するマイコバクテリウム・フレイWU-F1株である。
That is, the present invention is a method for decomposing an organic sulfur compound, which comprises decomposing an organic sulfur compound with the following microorganisms (1) to (3). (1) Mycobacterium ph
lei) WU-F1 strain (2) Mutant strain of Mycobacterium frei WU-F1 strain (3) Transformant using Mycobacterium frei WU-F1 strain as a host Mycobacterium frei strain WU-F1 having the ability to degrade compounds.

【0017】さらに、本発明は、マイコバクテリウム・
フレイWU-F1株を宿主とした形質転換体である。
Further, the present invention provides a Mycobacterium
It is a transformant using Frey WU-F1 as a host.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
最初に本発明のマイコバクテリウム・フレイWU-F1株
(以下、単に「WU-F1株」という)について説明する。W
U-F1株は、本発明者が日本各地から採取した多種類の土
壌を分離源としてスクリーニングによって見出したもの
である。WU-F1株は、以下のような菌学的性質を有す
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail.
First, the Mycobacterium frei strain WU-F1 (hereinafter, simply referred to as "WU-F1 strain") of the present invention will be described. W
The U-F1 strain was discovered by the present inventors through screening using various types of soils collected from various parts of Japan as isolation sources. The WU-F1 strain has the following mycological properties.

【0019】細胞の形態: かん状(幅1μm、長さ 2
μm) グラム染色試験: + 胞子の形成: − オキシダーゼ試験: − カタラーゼ試験: + ペプチドグリカンのジアミノ酸: メソジアミノピメリ
ン酸 メナキノン: MK−9(H2) ミコール酸のパターン:マイコバクテリウム・フレイグ
ループに属する細菌のミコール酸のパターンと相同性を
有する 脂肪酸のパターン:マイコバクテリウムグループに属す
る細菌の脂肪酸のパターンと相同性を有する 16Sr DNAの部分配列:マイコバクテリウム・フレイグル
ープに属する細菌の16SrDNAの部分配列と100%の相同性
を有する
Cell morphology: rod-like (width 1 μm, length 2
μm) Gram stain test: + Spore formation:-Oxidase test:-Catalase test: + Diamino acid of peptidoglycan: Mesodiaminopimelic acid Menaquinone: MK-9 (H2) Mycolic acid pattern: Mycobacterium frei group Fatty acid pattern with homology to mycolic acid pattern of the bacterium belonging to: Partial sequence of 16Sr DNA having homology to fatty acid pattern of bacterium belonging to Mycobacterium group: 16SrDNA of bacterium belonging to Mycobacterium frei group Has 100% homology with partial sequence

【0020】WU-F1株の培養は微生物の通常の培養法に
したがって行われる。培養の形態は液体培養が好まし
い。培地の栄養源としては通常用いられているものが広
く用いられる。炭素源としては利用可能な炭素化合物で
あればよく、例えば、グルコースなどが使用される。窒
素源としては利用可能な窒素化合物であればよく、例え
ばペプトン、ポリペプトン、肉エキス、酵母エキス、大
豆粉、カゼイン加水分解物、などの有機栄養物質も使用
できる。脱硫反応に影響を与える可能性のある硫黄化合
物を含まない培地で培養するのが望ましい場合には、塩
化アンモニウムのような無機窒素化合物も使用できる。
そのほか、リン酸塩、炭酸塩、マグネシウム、カルシウ
ム、カリウム、ナトリウム、鉄、マンガン、亜鉛、モリ
ブデン、タングステン、銅、ビタミン類、などが必要に
応じて用いられる。培養は、pH6〜8、温度30〜50℃で
振盪または通気条件下で好気的に2日ないし3日行う。
WU-F1株は、工業技術院生命工学工業技術研究所に受託
番号FERM P-17717として寄託されている(寄託日:平成
12年2月8日)。
The cultivation of the WU-F1 strain is carried out according to a usual culture method of a microorganism. The form of culture is preferably liquid culture. Commonly used nutrients for the medium are widely used. Any available carbon compound may be used as the carbon source. For example, glucose or the like is used. Any available nitrogen compound may be used as the nitrogen source. For example, organic nutrients such as peptone, polypeptone, meat extract, yeast extract, soybean powder, and casein hydrolyzate can be used. If it is desired to culture in a medium that does not contain sulfur compounds that can affect the desulfurization reaction, inorganic nitrogen compounds such as ammonium chloride can also be used.
In addition, phosphates, carbonates, magnesium, calcium, potassium, sodium, iron, manganese, zinc, molybdenum, tungsten, copper, vitamins, and the like are used as needed. The cultivation is carried out aerobically for 2 to 3 days at pH 6 to 8 and at a temperature of 30 to 50 ° C under shaking or aeration conditions.
The WU-F1 strain has been deposited with the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology under the deposit number FERM P-17717 (Deposit date: February 8, 2000).

【0021】次に、本発明の有機硫黄化合物の分解方法
について説明する。本発明の有機硫黄化合物の分解方法
は、有機硫黄化合物をWU-F1株、WU-F1株の変異株、又は
WU-F1株を宿主とした形質転換体で分解することを特徴
とするものである。ここでWU-F1株の変異株とは、WU-F1
株を起源とする菌株であって、有機硫黄化合物に対する
分解能についてはWU-F1株と同等の性質を持つが、他の
一以上の性質においてWU-F1とは異なる菌株を意味す
る。WU-F1株を宿主とした形質転換体とは、WU-F1株に外
来の遺伝子を導入することにより、WU-F1株の形質の一
部を変化させた菌株を意味する。ここで導入する外来の
遺伝子としては、例えば、脱硫酵素遺伝子、高温脱硫酵
素遺伝子、酸化還元酵素遺伝子を挙げることができる。
脱硫酵素遺伝子としては、例えば、ロドコッカス(Rhod
ococcus)sp.のATCC53968由来の脱硫酵素遺伝子(Piddi
ngton,C.S., Kovacevich,B.R. and Rambosek,J. Appl.
Environ. Microbiol. 61 (2), p468-475 (1995))やマ
イコバクテリウム(Mycobacterium)sp. G3株由来の脱
硫酵素遺伝子(野村 暢彦、中原 麻里子、中島(神
戸)敏明、中原 忠篤, 石油学会大会講演要旨集 p24
3 (1998).)などを挙げることができる。高温脱硫酵素
遺伝子としては、例えば、パエニバシラス(Paenibacil
lus)sp. A11-2株由来の高温脱硫酵素遺伝子(特開平11
-341987号公報)を挙げることができる。酸化還元酵素
遺伝子としては、例えば、ロドコッカス(Rhodococcu
s)sp.のATCC53968由来の酸化還元酵素遺伝子(Childs,
J.D., Li,M.Z., Mitchell,K., Emanule,J., Gray,K.A.
and Squires,C.H. Genbank AccNo. AF048979)やビブリ
オ ハーベイ(Vibrio harveyi)由来の酸化還元酵素遺
伝子(Izumoto Y., Mori T., Ymamoto K., Biochem Bio
phys Acta 1185, p243-246 (1994))などを挙げること
ができる。外来遺伝子をWU-F1株に導入するには特別な
方法を用いる必要はなく、一般的な方法を採用すること
ができる。
Next, the method for decomposing an organic sulfur compound of the present invention will be described. The method for decomposing an organic sulfur compound of the present invention comprises the steps of: preparing an organic sulfur compound from a WU-F1 strain, a mutant strain of WU-F1 strain, or
It is characterized by being degraded by a transformant using the WU-F1 strain as a host. Here, the mutant strain of WU-F1 strain is WU-F1
A strain originating from a strain, having the same properties as the WU-F1 strain in terms of the ability to decompose organic sulfur compounds, but different from WU-F1 in at least one other property. The transformant using the WU-F1 strain as a host means a strain in which a part of the characteristics of the WU-F1 strain is changed by introducing a foreign gene into the WU-F1 strain. Examples of the foreign gene to be introduced here include a desulfurase gene, a high-temperature desulfurase gene, and an oxidoreductase gene.
As desulfurase genes, for example, Rhodococcus (Rhod
ococcus) sp. ATCC53968-derived desulfurase gene (Piddi
ngton, CS, Kovacevich, BR and Rambosek, J. Appl.
Environ. Microbiol. 61 (2), p468-475 (1995)) and a desulfurizing enzyme gene derived from Mycobacterium sp. G3 (Nobuhiko Nomura, Mariko Nakahara, Toshiaki Nakajima (Kobe), Tadatoshi Nakahara, Petroleum Institute Conference Abstracts p24
3 (1998).). Examples of high temperature desulfurization enzyme genes include, for example, Paenibacil
lus) sp. A11-2 strain-derived high temperature desulfurase gene
-341987). Examples of oxidoreductase genes include, for example, Rhodococcus
s) The oxidoreductase gene from ATCC53968 of sp. (Childs,
JD, Li, MZ, Mitchell, K., Emanule, J., Gray, KA
and Squires, CH Genbank AccNo. AF048979) and oxidoreductase genes derived from Vibrio harveyi (Izumoto Y., Mori T., Ymamoto K., Biochem Bio)
phys Acta 1185, p243-246 (1994)). There is no need to use a special method to introduce a foreign gene into the WU-F1 strain, and a general method can be employed.

【0022】本発明における有機硫黄化合物は、主に複
素環式有機硫黄化合物を意味するが、これのみに限定さ
れるわけではない。複素環式有機硫黄化合物としては、
例えば、ジベンゾチオフェン、及びその誘導体を挙げる
ことができる。ジベンゾチオフェン誘導体は、特に限定
されないが、アルキルジベンゾチオフェンを例示でき、
より具体的には、2,8-ジメチルジベンゾチオフェン、4,
6-ジメチルジベンゾチオフェン、3,4-ベンゾジベンゾチ
オフェン等を例示できる。
The organic sulfur compound in the present invention mainly means a heterocyclic organic sulfur compound, but is not limited thereto. As the heterocyclic organic sulfur compound,
For example, dibenzothiophene and its derivatives can be mentioned. The dibenzothiophene derivative is not particularly limited, and examples thereof include alkyldibenzothiophene,
More specifically, 2,8-dimethyldibenzothiophene, 4,8
Examples thereof include 6-dimethyldibenzothiophene and 3,4-benzodibenzothiophene.

【0023】具体的な分解方法としては、微生物を有機
硫黄化合物を含む液体中で培養する方法(培養法)、微
生物菌体を有機硫黄化合物を含む液体と接触させる方法
(休止菌体法)等を例示することができるが、これらに
限定されるわけではない。培養法は、例えば、以下のよ
うにして行うことができる。
As a specific decomposition method, a method of culturing microorganisms in a liquid containing an organic sulfur compound (culturing method), a method of contacting microbial cells with a liquid containing an organic sulfur compound (resting cell method), and the like However, the present invention is not limited to these. The culture method can be performed, for example, as follows.

【0024】有機硫黄化合物の分解は、適当な有機硫黄
化合物を含む液体を添加した新鮮な培地に対し適当量、
例えば1〜2%容量の種菌を接種し、50℃で往復あるい
は回転振とう培養を行うことによりできる。この際、種
菌としては対数増殖期後期のものが好適であるが、対数
増殖期初期から定常期のいずれの状態の菌でも構わな
い。また、接種量も必要に応じて容量を増減しても構わ
ない。培地としては実施例で使用した高温性脱硫菌培地
が好適であるが他の培地でも構わない。培地の栄養源と
しては通常用いているものが広く用いられる。炭素源と
しては利用可能な炭素化合物であればよく、例えば、グ
ルコース等が使用される。窒素源としては利用可能な窒
素化合物であればよく、例えばペプトン、ポリペプト
ン、肉エキス、酵母エキス、大豆粉、カゼイン加水分解
物等の有機栄養物質も使用できる。脱硫反応に影響を与
える可能性のある硫黄化合物を含まない培地で培養する
のが望ましい場合には、上記の有機栄養物質の代わりに
塩化アンモニウムの様な無機窒素化合物を使用すること
もできる。そのほか、リン酸塩、炭酸塩、マグネシウ
ム、カルシウム、ナトリウム、鉄、マンガン、亜鉛、モ
リブデン、タングステン、銅、ビタミン類等が必要に応
じて用いられる。通常の培養は、約50℃で振とうまたは
通気培養条件で好気的に2日ないし3日行う。ただし、
培養温度は50℃が好適であるが、30℃〜50℃の間の任意
の温度でも構わない。また、培養時間についても必要に
応じて増減しても構わない。
The decomposition of the organic sulfur compound is performed by adding an appropriate amount to a fresh medium to which a liquid containing an appropriate organic sulfur compound has been added.
For example, it can be obtained by inoculating a 1 to 2% inoculum and performing reciprocating or rotary shaking culture at 50 ° C. At this time, the inoculum is preferably in the late logarithmic phase, but may be in any state from the early logarithmic phase to the stationary phase. In addition, the volume of the inoculation may be increased or decreased as necessary. As the medium, the high-temperature desulfurizing bacteria medium used in Examples is suitable, but other mediums may be used. Commonly used nutrients for the medium are widely used. Any available carbon compound may be used as the carbon source. For example, glucose and the like are used. Any available nitrogen compound may be used as the nitrogen source. For example, organic nutrients such as peptone, polypeptone, meat extract, yeast extract, soybean powder, and casein hydrolyzate can be used. If it is desired to culture in a medium that does not contain a sulfur compound that may affect the desulfurization reaction, an inorganic nitrogen compound such as ammonium chloride can be used instead of the above organic nutrient. In addition, phosphates, carbonates, magnesium, calcium, sodium, iron, manganese, zinc, molybdenum, tungsten, copper, vitamins and the like are used as necessary. Ordinary culture is carried out aerobically for 2 to 3 days at about 50 ° C. under shaking or aeration culture conditions. However,
The culture temperature is preferably 50 ° C., but may be any temperature between 30 ° C. and 50 ° C. Further, the culture time may be increased or decreased as necessary.

【0025】有機硫黄化合物を含む液体としては、例え
ば、原油、重油、軽油、灯油、ガソリン等の画分等を使
用できるが、有機硫黄化合物を含むものであればどのよ
うなものでもよい。この液体中の有機硫黄化合物の濃度
は、50〜500ppmが好適であるが、必要に応じて増減でき
る。また、有機硫黄化合物を含む液体を添加する前に反
応温度と同じ温度に培養液を予備加熱してもよい。ま
た、本高温性脱硫菌を用いた菌体培養法による有機硫黄
化合物の分解は、トリデカン等の有機溶媒を添加した油
水2相系中で行っても構わない。この場合、用いる有機
溶媒はトリデカンのほか、分解反応を行う温度で液体状
態にある炭化水素やケロシン、軽油、重油等でもよい。
また、必要ならば培養液上方の気相を酸素で置換封入し
ても構わない。さらに、空気または酸素を培養液中に送
入してもよい。
As the liquid containing an organic sulfur compound, for example, fractions of crude oil, heavy oil, light oil, kerosene, gasoline, etc. can be used, but any liquid containing an organic sulfur compound may be used. The concentration of the organic sulfur compound in the liquid is preferably from 50 to 500 ppm, but can be increased or decreased as necessary. Further, before adding the liquid containing the organic sulfur compound, the culture solution may be pre-heated to the same temperature as the reaction temperature. The decomposition of the organic sulfur compound by the cell culture method using the present thermophilic desulfurizing bacterium may be performed in an oil-water two-phase system to which an organic solvent such as tridecane is added. In this case, the organic solvent used may be hydrocarbon, kerosene, light oil, heavy oil, or the like which is in a liquid state at the temperature at which the decomposition reaction is performed, in addition to tridecane.
If necessary, the gas phase above the culture solution may be replaced and sealed with oxygen. Further, air or oxygen may be introduced into the culture solution.

【0026】休止菌体法は、例えば、以下のようにして
行うことができる。菌体調製は、新鮮な培地に対し適当
量、たとえば1〜2%容量の種菌を接種し、45℃で往復
あるいは回転振とう培養を行うことによりできる。この
際、種菌としては対数増殖期後期のものが好適である
が、対数増殖期初期から定常期のいずれの状態の菌でも
構わない。また、接種量も必要に応じて容量を増減でき
る。培地としては高温性脱硫菌培地が好適であるが他の
培地でも構わない。培地の栄養源としては通常用いられ
ているものが広く用いられる。炭素源としては利用可能
な炭素化合物であればよく、例えば、グルコースなどが
使用される。窒素源としては利用可能な窒素化合物であ
ればよく、例えばペプトン、ポリペプトン、肉エキス、
酵母エキス、大豆粉、カゼイン加水分解物、などの有機
栄養物質も使用できる。脱硫反応に影響を与える可能性
のある硫黄化合物を含まない培地で培養するのが望まし
い場合には、塩化アンモニウムのような無機窒素化合物
も使用できる。そのほか、リン酸塩、炭酸塩、マグネシ
ウム、カルシウム、カリウム、ナトリウム、鉄、マンガ
ン、亜鉛、モリブデン、タングステン、銅、ビタミン
類、などが必要に応じて用いられる。通常の培養は、約
45℃で振盪または通気条件下で好気的に2日ないし3日
行う。ただし、培養温度は45℃が好適であるが、30℃〜
50℃の間の任意の温度でも構わない。
The resting cell method can be performed, for example, as follows. The cells can be prepared by inoculating a fresh medium with an appropriate amount of, for example, 1 to 2% by volume of inoculum, and performing reciprocating or rotary shaking culture at 45 ° C. At this time, the inoculum is preferably in the late logarithmic phase, but may be in any state from the early logarithmic phase to the stationary phase. Also, the amount of inoculation can be increased or decreased as needed. As the medium, a high-temperature desulfurization bacterium medium is suitable, but another medium may be used. Commonly used nutrients for the medium are widely used. Any available carbon compound may be used as the carbon source. For example, glucose or the like is used. Any available nitrogen compound may be used as the nitrogen source, for example, peptone, polypeptone, meat extract,
Organic nutrients such as yeast extract, soy flour, casein hydrolyzate, etc. can also be used. If it is desired to culture in a medium that does not contain sulfur compounds that can affect the desulfurization reaction, inorganic nitrogen compounds such as ammonium chloride can also be used. In addition, phosphates, carbonates, magnesium, calcium, potassium, sodium, iron, manganese, zinc, molybdenum, tungsten, copper, vitamins, and the like are used as needed. Normal culture is about
Perform aerobically for 2 to 3 days at 45 ° C under shaking or aerated conditions. However, the culture temperature is preferably 45 ° C.
Any temperature between 50 ° C can be used.

【0027】培養して得られた菌体は、遠心分離等の手
段により分離集菌して、菌体を洗浄後再度集菌して休止
菌体反応に使用するのが望ましい。この際、菌体は対数
増殖期中期から後期で集菌するのが好適であるが、対数
増殖期初期から定常期の菌体でも構わない。分離集菌の
ための手段としては、遠心分離の他、濾過や沈降分離な
どいかなる方法を用いても構わない。菌体の洗浄には、
生理食塩水、リン酸緩衝液、トリス緩衝液等のいかなる
緩衝液も使用でき、また水を使用して菌体洗浄を行って
も構わない。
It is desirable that the cells obtained by culturing are separated and collected by means such as centrifugation, and the cells are washed, collected again, and used for a resting cell reaction. At this time, the cells are preferably collected in the middle to late logarithmic growth phases, but may be in the early to stationary logarithmic growth phases. As a means for separating and collecting bacteria, any method such as filtration or sedimentation may be used in addition to centrifugation. For washing the cells,
Any buffer such as physiological saline, phosphate buffer and Tris buffer can be used, and the cells may be washed using water.

【0028】休止菌体反応は、菌体を適当な緩衝液に懸
濁して調製した菌懸濁液に有機硫黄化合物を含む液体を
添加して行う。緩衝液としては種々の緩衝液を使用でき
る。緩衝液のpHは、pH7〜8が好適であるが他のpHでも
構わない。また、緩衝液の代わりに、水や培地等を使用
しても構わない。菌体懸濁液の濃度は、OD660が1〜5
0の間が好適であるが、必要に応じて増減できる。
The quiescent cell reaction is carried out by adding a liquid containing an organic sulfur compound to a cell suspension prepared by suspending cells in an appropriate buffer. Various buffers can be used as the buffer. The pH of the buffer is preferably pH 7 to 8, but may be other pH. In addition, water, a medium, or the like may be used instead of the buffer solution. The concentration of the cell suspension, OD 660 is 1-5
A value between 0 is preferred, but can be increased or decreased as needed.

【0029】有機硫黄化合物を含む液体としては、例え
ば、原油、重油、軽油、灯油、ガソリン等の石油画分な
どを使用できるが、有機硫黄化合物を含むものであれば
どのようなものでもよい。この液体中の有機硫黄化合物
の濃度は、50ppm 〜5000ppmが好適であるが、必要に応
じて増減できる。また、有機硫黄化合物を含む液体を添
加する前に反応温度と同じ温度に反応液を予備加熱して
もよい。休止菌体反応は50℃で行うのが好適であるが、
20℃〜52℃の任意の温度でもよく、また反応時間は1〜
2時間が好適であるが、必要に応じて増減できる。ま
た、休止菌体反応は、トリデカン等の有機溶媒を添加し
た油水2相系で行っても構わない。この場合、用いる有
機溶媒はトリデカンの他、分解反応を行う温度で液体状
態にある炭化水素やケロシン、軽油、重油などでもよ
い。また、必要ならば反応液上方の気相を酸素で置換封
入しても構わない。
As the liquid containing an organic sulfur compound, for example, a petroleum fraction such as crude oil, heavy oil, light oil, kerosene, and gasoline can be used, but any liquid containing an organic sulfur compound may be used. The concentration of the organic sulfur compound in the liquid is preferably from 50 ppm to 5000 ppm, but can be increased or decreased as necessary. Before adding the liquid containing the organic sulfur compound, the reaction solution may be preheated to the same temperature as the reaction temperature. The resting cell reaction is preferably performed at 50 ° C.
Any temperature of 20 ° C to 52 ° C may be used, and the reaction time is 1 to
2 hours is preferred, but can be increased or decreased as needed. The resting cell reaction may be performed in an oil-water two-phase system to which an organic solvent such as tridecane is added. In this case, the organic solvent used may be hydrocarbon, kerosene, light oil, heavy oil, or the like that is in a liquid state at the temperature at which the decomposition reaction is performed, in addition to tridecane. If necessary, the gas phase above the reaction solution may be replaced and sealed with oxygen.

【0030】以上のようにして、本発明の分解法を実施
できるが、分解により生じた反応生成物の抽出及び分析
は、例えば、以下のようにして行うことができる。反応
液を6規定の塩酸を用いてpH2前後に調整した後、酢酸
エチルを用いて攪拌抽出する。しかし、抽出に使用する
溶媒は、酢酸エチルに限定されるものではなく、目的と
する反応生成物が抽出できるものであればいずれの溶媒
を用いても構わない。酢酸エチルの量は反応液に対し等
量が好適であるが、必要に応じて増減できる。また、反
応生成物の分離は、逆相C18カラムあるいは順相シリカ
カラムを用いて行うことができるが、必要に応じて他の
カラムを用いても構わない。
As described above, the decomposition method of the present invention can be carried out. The extraction and analysis of the reaction product generated by the decomposition can be performed, for example, as follows. After adjusting the pH of the reaction solution to about 2 using 6N hydrochloric acid, the mixture is extracted with stirring using ethyl acetate. However, the solvent used for extraction is not limited to ethyl acetate, and any solvent may be used as long as the desired reaction product can be extracted. The amount of ethyl acetate is preferably equal to the amount of the reaction solution, but can be increased or decreased as needed. The reaction product can be separated using a reverse-phase C18 column or a normal-phase silica column, but another column may be used if necessary.

【0031】また、分離に使用する方法はこれらの方法
に限定されるものではなく、反応生成物が分離できる方
法であればいかなる方法を用いても構わない。反応生成
物の分析は、ガスクロマトグラフィー、ガスクロマトグ
ラフィー/質量スペクトル分析、ガスクロマトグラフィ
ー/原子発光検出分析, ガスクロマトグラフィー/フー
リエ変換赤外分光分析、核磁気共鳴法、などを使用して
行うことができる。また、必要に応じて他の分析方法を
併せて利用しても構わない。さらに、分析に使用する方
法はこれらの方法に限定されるものではなく、反応生成
物が分析できる方法であればいずれの方法を使用しても
構わない。
The method used for separation is not limited to these methods, and any method may be used as long as the reaction product can be separated. The analysis of the reaction product is performed using gas chromatography, gas chromatography / mass spectrum analysis, gas chromatography / atomic emission detection analysis, gas chromatography / Fourier transform infrared spectroscopy, nuclear magnetic resonance, etc. be able to. Further, other analysis methods may be used as needed. Furthermore, the method used for analysis is not limited to these methods, and any method may be used as long as the reaction product can be analyzed.

【0032】[0032]

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。 [実施例1] WU-F1株の分離 WU-F1株の分離は、以下のように実施した。また、この
菌株の集積および分離には、石油留分中に含まれる代表
的な有機硫黄化合物であるジベンゾチオフェンを唯一の
硫黄源として含む表1に示す培地(以下「高温性脱硫菌
培地」という)を使用した。
The present invention will be described below in more detail with reference to examples. [Example 1] Isolation of strain WU-F1 Isolation of strain WU-F1 was performed as follows. For the accumulation and isolation of this strain, a medium shown in Table 1 containing dibenzothiophene, which is a typical organic sulfur compound contained in a petroleum fraction, as a sole sulfur source (hereinafter referred to as a "thermophilic desulfurization medium") )It was used.

【0033】まず、シリコン付試験管(容量27ml、直径
18mm×長さ180mm)に、高温性脱硫菌培地5mlおよび日本
各地より採取した土壌など1スパテール(約0.5g)を加
え、50℃で3〜5日振盪培養(振盪速度240rpm) し、集
積培養を行った。培地に濁りの認められた試料について
は、その培養液0.1mlを新鮮な同培地に加え、集積培養
を3回ないし4回繰り返した。これらの集積培養により
菌体の増殖が認められた試料について、高温脱硫菌培地
を用いて培養液を作製した。これらの培養液5mlを前述
のシリコン栓付試験管に採取し、6規定の塩酸を滴下し
pHを2.5以下に調整後、等量の酢酸エチルを添加し、攪
拌することにより生成物を抽出した。抽出された生成物
を高速液体クロマトグラフィーおよびガスクロマトグラ
フィーにより分析し、その結果2-ヒドロキシビフェニル
の生成が認められた試料についてその集積培養液を使用
し、次に述べるような分離操作を行った。
First, a test tube with silicon (capacity 27 ml, diameter
18 ml x 180 mm length), 5 ml of high-temperature desulfurization bacteria medium and 1 spatelle (approximately 0.5 g) such as soil collected from various parts of Japan were added, and cultured at 50 ° C for 3-5 days with shaking (shaking speed 240 rpm). Was done. For samples in which turbidity was observed in the medium, 0.1 ml of the culture was added to fresh same medium, and the enrichment culture was repeated three to four times. A culture solution was prepared using a high-temperature desulfurized bacterium medium for a sample in which the growth of cells was recognized by these enrichment cultures. 5 ml of these cultures are collected in the above-mentioned test tube with a silicon stopper, and 6N hydrochloric acid is added dropwise.
After adjusting the pH to 2.5 or less, an equal amount of ethyl acetate was added, and the product was extracted by stirring. The extracted product was analyzed by high performance liquid chromatography and gas chromatography. As a result, for the sample in which the production of 2-hydroxybiphenyl was observed, the enriched culture solution was used and the separation operation described below was performed. .

【0034】2-ヒドロキシビフェニルの生成が認められ
た培養液を高温性脱硫菌培地を用いて希釈した。得られ
た希釈液を、LB培地(トリプトン:10g/l、酵母エキ
ス:5g/l、塩化ナトリウム:10g/l、pH 7)に終濃度1.5
%となるように寒天を加えて作製した寒天プレート上に
塗布し、30℃で静置培養して、コロニーを形成させた。
つぎに、形成したコロニーの一部を高温性脱硫菌培地に
植菌し、前述の集積培養に用いた方法により液体培養を
行った。こうして得られた培養液を用いて前述の方法に
より、2-ヒドロキシビフェニルの生成を調べた。2-ヒド
ロキシビフェニルの生成が認められたコロニーを選択
し、前述の一連の操作を2回ないし3回繰り返すことに
より目的の菌株、即ち、WU-F1株を単離した。
The culture solution in which the production of 2-hydroxybiphenyl was observed was diluted using a high-temperature desulfurizing bacteria medium. The obtained diluted solution was added to an LB medium (tryptone: 10 g / l, yeast extract: 5 g / l, sodium chloride: 10 g / l, pH 7) at a final concentration of 1.5.
% On agar plates prepared by adding agar and then culturing at 30 ° C. to form colonies.
Next, a part of the formed colony was inoculated in a high-temperature desulfurization bacterium medium, and liquid culture was performed by the method used for the above-described enrichment culture. Using the culture solution thus obtained, the production of 2-hydroxybiphenyl was examined by the method described above. A colony in which the production of 2-hydroxybiphenyl was observed was selected, and the above series of operations was repeated twice or three times to isolate a target strain, that is, the WU-F1 strain.

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【0036】[実施例2]WU-F1株によるジベンゾチオ
フェンの高温分解 有機硫黄化合物であるジベンゾチオフェンを唯一の硫黄
源として含む高温性脱硫菌培地を用いて、高中温域でWU
-F1株の培養を試み、菌体の増殖および2-ヒドロキシビ
フェニルの生成を指標としたジベンゾチオフェンの分解
試験をおこなった。
[Example 2] High-temperature decomposition of dibenzothiophene by WU-F1 strain Using a high-temperature desulfurizing bacterium medium containing dibenzothiophene, which is an organic sulfur compound, as the sole sulfur source, WU-WU was used at high and medium temperatures.
-F1 strain was cultivated, and the degradation test of dibenzothiophene was performed using the growth of cells and the production of 2-hydroxybiphenyl as indices.

【0037】シリコン栓付試験管に高温性脱硫菌培地を
5ml添加し、所定の温度で一時間予熱後、実施例1に記
載したものと同様の方法で調製した前培養液を1%植菌
し、実施例1に記載の培養条件で分解試験を行った。測
定波長660nm における各培養液の濁度を分光光度計によ
り測定し、これらの濁度をもって微生物の生育度を評価
した。また、分解生成物の分析は、実施例1と同様に高
速液体クロマトグラフィーおよびガスクロマトグラフィ
ーで行い、2-ヒドロキシビフェニルの生成量を定量し
た。WU-F1株の生育度及び2-ヒドロキシビフェニルの生
成量を表2に示す。
5 ml of a high-temperature desulfurized bacterium medium was added to a test tube with a silicon stopper, and after preheating at a predetermined temperature for 1 hour, a 1% inoculation of the preculture solution prepared in the same manner as described in Example 1 was performed. Then, a decomposition test was performed under the culture conditions described in Example 1. The turbidity of each culture at a measurement wavelength of 660 nm was measured by a spectrophotometer, and the turbidity was used to evaluate the growth of the microorganism. The analysis of the decomposition products was performed by high performance liquid chromatography and gas chromatography in the same manner as in Example 1 to quantify the amount of 2-hydroxybiphenyl produced. Table 2 shows the growth degree of the WU-F1 strain and the amount of 2-hydroxybiphenyl produced.

【0038】[0038]

【表2】 [Table 2]

【0039】表2に示す結果より、50℃で脱硫菌の有意
の増殖が見られ、それに伴いジベンゾチオフェンが分解
され、2-ヒドロキシビフェニルが生成されていることが
わかる。30〜50℃の広範な温度条件下で脱硫活性を示す
バシラス・サチリス WU-S2B株は50℃で0.54mMのDBTを分
解するのに5日間かかるが、WU-F1株は3日間で分解可能
である。また、表中には示していないが、30℃でもWU-F
1株の有意の増殖が見られ、それに伴いジベンゾチオフ
ェンが分解されていることが確認されている。すなわ
ち、WU-F1株は、中温域から高温域を含む広範な温度条
件下でより効率のよい脱硫を行うことができる。
From the results shown in Table 2, it can be seen that significant growth of desulfurized bacteria was observed at 50 ° C., with which dibenzothiophene was decomposed and 2-hydroxybiphenyl was produced. Bacillus subtilis WU-S2B, which exhibits desulfurization activity under a wide range of temperature conditions from 30 to 50 ° C, takes 5 days to degrade 0.54 mM DBT at 50 ° C, whereas WU-F1 strain can be degraded in 3 days It is. Although not shown in the table, even at 30 ° C, WU-F
Significant growth of one strain was observed, and it was confirmed that dibenzothiophene was decomposed. That is, the WU-F1 strain can perform more efficient desulfurization under a wide range of temperature conditions including a medium temperature range to a high temperature range.

【0040】[実施例3]WU-F1株によるジベンゾチオ
フェン誘導体の高温分解 ジベンゾチオフェンのアルキル誘導体を唯一の硫黄源と
して含む高温性脱硫菌培地中でWU-F1株を培養し、これ
らのジベンゾチオフェン誘導体に対する分解性を調べ
た。ジベンゾチオフェンのアルキル誘導体としては、2,
8-ジメチルジベンゾチオフェン、4,6-ジメチルジベンゾ
チオフェン、3,4-ベンゾジベンゾチオフェンを用いた。
石油中に実際に含まれる炭化水素系溶媒が共存する条件
下で、WU-F1株がジベンゾチオフェンのアルキル誘導体
を分解することを確認するために、硫黄濃度が100ppmと
なるように上記のジベンゾチオフェン誘導体をそれぞれ
n-トリデカンに溶解させたものを高温性脱硫菌培地に添
加して培養を行った。
Example 3 Decomposition of Dibenzothiophene Derivatives at High Temperature by WU-F1 Strain WU-F1 was cultured in a thermophilic desulfurizing bacterium medium containing an alkyl derivative of dibenzothiophene as the sole sulfur source. Degradability of the derivative was investigated. As alkyl derivatives of dibenzothiophene, 2,
8-dimethyldibenzothiophene, 4,6-dimethyldibenzothiophene, and 3,4-benzodibenzothiophene were used.
In order to confirm that the WU-F1 strain decomposes the alkyl derivative of dibenzothiophene under the conditions where the hydrocarbon solvent actually contained in petroleum coexists, the above dibenzothiophene was adjusted to have a sulfur concentration of 100 ppm. Each derivative
The solution dissolved in n-tridecane was added to a thermophilic desulfurization bacterium medium and cultured.

【0041】シリコン栓付試験管に培地5mlおよび有機
硫黄化合物含有n-トリデカン1mlを添加し、実施例1に
記載の方法で調製した前培養菌液を1%程度植菌し、温
度50℃で毎分回転数240rpmで振盪し培養した。測定波長
660nm における各培養液の濁度を分光光度計により測定
し、これらの濁度をもって微生物の生育度を評価した。
5 ml of a medium and 1 ml of n-tridecane containing an organic sulfur compound were added to a test tube with a silicon stopper, and about 1% of the precultured bacterial solution prepared by the method described in Example 1 was inoculated at a temperature of 50 ° C. The cells were shaken at a rotation speed of 240 rpm and cultured. Measurement wavelength
The turbidity of each culture at 660 nm was measured using a spectrophotometer, and the turbidity was used to evaluate the growth of the microorganism.

【0042】[0042]

【表3】 [Table 3]

【0043】表3に示すように、脱硫菌が増殖している
ことから、石油に含まれる炭化水素系溶媒が共存する条
件下で該溶媒に溶解していた各種のジベンゾチオフェン
誘導体が分解されていることがわかる。この実施例は高
温脱硫菌の増殖に伴いジベンゾチオフェン誘導体が効率
的に分解されることを示している。また、抽出された生
成物をガスクロマトグラフィーおよびガスクロマトグラ
フィー/質量スペクトル分析により分析し、その結果各
種のジベンゾチオフェン誘導体から硫黄原子が特異的に
除去された化合物が生成されていることが推定された。
As shown in Table 3, since the desulfurizing bacteria are growing, various dibenzothiophene derivatives dissolved in the hydrocarbon-based solvent contained in petroleum are decomposed under the coexistence condition of the solvent. You can see that there is. This example shows that the dibenzothiophene derivative is efficiently degraded with the growth of high temperature desulfurized bacteria. In addition, the extracted product was analyzed by gas chromatography and gas chromatography / mass spectrometry, and as a result, it was estimated that compounds in which sulfur atoms were specifically removed from various dibenzothiophene derivatives were produced. Was.

【0044】[実施例4]休止菌体によるジベンゾチオ
フェンの高温分解 以下にWU-F1株を使用した休止菌体反応の詳細を示す。
Example 4 Decomposition of Dibenzothiophene at High Temperature by Resting Cells The details of the resting cell reaction using the WU-F1 strain are shown below.

【0045】シリコン栓付試験管に高温性脱硫菌培地を
5ml添加し、それに保存用グリセロールストック(高温
性脱硫菌培地に生育した菌体の懸濁液に、10%のグリセ
ロールを添加して、-80℃で凍結したもの)0.1mlを植菌
したものを50℃で2日振とう培養を行い、得られた培養
液を種菌培養液として用いた。休止菌体反応に使用する
ための菌体は以下のようにして調製した。500ml 容量の
バッフル付三角フラスコに、ジベンゾチオフェンを50mg
/l(50ppm)の濃度で含む高温性脱硫菌培地を200ml 添加
した。これに種菌培養液を5ml接種した後、対数増殖期
後期に達する(約45時間)まで、45℃、往復振とう培養
を行った。つぎに、得られた培養液を 16,000×g、10
分間遠心することにより集菌した。上清を除いた後、得
られた菌体を0.1Mのリン酸緩衝液(pH 7.6)200ml で
洗浄し、再び同じ条件で遠心分離を行い集菌した。この
洗浄操作を2回繰り返した後、得られた菌体を同リン酸
緩衝液を用いて、OD660 が約50となるように再懸濁し
た。この再懸濁液を休止菌体反応用菌体懸濁液とした。
To a test tube with a silicon stopper, 5 ml of a high-temperature desulfurized bacterium medium was added, and glycerol stock for storage (10% glycerol was added to a suspension of cells grown on the high-temperature desulfurized bacterium medium, (Frozen at -80 ° C.) 0.1 ml was inoculated and shake-cultured at 50 ° C. for 2 days, and the resulting culture was used as a seed culture. Cells for use in the quiescent cell reaction were prepared as follows. In a 500 ml Erlenmeyer flask with a baffle, 50 mg of dibenzothiophene
200 ml of a high-temperature desulfurization bacterium culture medium containing a concentration of / l (50 ppm) was added. After inoculating 5 ml of the inoculum culture solution, reciprocal shaking culture was performed at 45 ° C. until the late logarithmic growth phase was reached (about 45 hours). Next, 16,000 × g of the obtained culture solution, 10
The cells were collected by centrifugation for minutes. After removing the supernatant, the obtained cells were washed with 200 ml of a 0.1 M phosphate buffer (pH 7.6) and centrifuged again under the same conditions to collect the cells. After repeating this washing operation twice, the obtained cells were resuspended using the same phosphate buffer so that the OD 660 became about 50. This resuspension was used as a cell suspension for a quiescent cell reaction.

【0046】休止菌体反応は以下の様にして行った。30
ml容量のシリコン栓付L字型試験管に、前述の方法によ
り調製した菌懸濁液0.6mlを添加して、各反応温度で15
分間予備加熱を行い、菌体懸濁液の温度を実際に休止菌
体反応を行う温度と同じとなるように調整した。この菌
体懸濁液に10000ppmのジベンゾチオフェン溶液(トリデ
カンに溶解したもの)を9μl 添加( 終濃度150 ppm)し
て、各温度で2時間往復攪拌することにより休止菌体反
応を行った。
The resting cell reaction was carried out as follows. 30
To an L-shaped test tube with a silicon stopper having a capacity of ml, add 0.6 ml of the bacterial suspension prepared by the method described above, and add 15 ml at each reaction temperature.
The temperature of the cell suspension was adjusted so as to be the same as the temperature at which the quiescent cell reaction was actually performed. To this cell suspension, 9 μl of a 10,000 ppm dibenzothiophene solution (dissolved in tridecane) was added (final concentration: 150 ppm), and reciprocal stirring was performed at each temperature for 2 hours to perform a resting cell reaction.

【0047】反応後、菌体懸濁液に6規定の塩酸を加え
pHを2前後に調整した後、3mlの酢酸エチルを添加し、
ジベンゾチオフェンおよび休止菌体反応産物を抽出し
た。得られた抽出液の高速液体クロマトグラフィー分析
を行い、ジベンゾチオフェンの分解産物である2-ヒドロ
キシビフェニルが生成していることを確認した。
After the reaction, 6N hydrochloric acid was added to the cell suspension.
After adjusting the pH to around 2, 3 ml of ethyl acetate was added,
Dibenzothiophene and resting cell reaction products were extracted. High performance liquid chromatography analysis of the resulting extract confirmed that 2-hydroxybiphenyl, a decomposition product of dibenzothiophene, was formed.

【0048】[0048]

【表4】 [Table 4]

【0049】表4に示した結果は、20℃〜52℃の広範な
温度条件下で脱硫活性を維持し、特に30℃〜50℃では非
常に高い脱硫活性を維持していることを証明するもので
ある。すなわち、WU-F1株は、30〜50℃の広範な温度条
件下で脱硫活性を示すバシラス・サチリス WU-S2B株よ
りも圧倒的に高い活性を示す(古屋, 西井, 中川, 桐
村, 宇佐美, 日本農芸化学会大会講演要旨集, 384(199
9))。また、50℃で最大の脱硫活性0.08mg/min/mg-dryc
ellを示すパエニバシラス sp. A11-2株よりも高い活性
を示し、30℃で最大の脱硫活性0.27mg/min/mg-drycell
を示すロドコッカス sp.のATCC53968に匹敵する活性を
示す(Suzuki, M., Konishi, J., Ishii, Y., Okumora,
K., Appl. Environ. Microbiol., 63, 3164-3169 (199
7))。
The results shown in Table 4 demonstrate that the desulfurization activity is maintained under a wide range of temperature conditions from 20 ° C. to 52 ° C., and that the desulfurization activity is particularly maintained at 30 ° C. to 50 ° C. Things. That is, the WU-F1 strain exhibits overwhelmingly higher activity than the B. subtilis WU-S2B strain, which exhibits desulfurization activity under a wide range of temperature conditions of 30 to 50 ° C (Furuya, Nishii, Nakagawa, Kirimura, Usami) , Proceedings of the Japanese Society of Agricultural Chemistry, 384 (199
9)). Also, the maximum desulfurization activity at 50 ° C is 0.08mg / min / mg-dryc
ell showing higher activity than the strain of Paenibacillus sp. A11-2, and the maximum desulfurization activity at 30 ° C. 0.27 mg / min / mg-drycell
Showing activity comparable to ATCC 53968 of Rhodococcus sp. (Suzuki, M., Konishi, J., Ishii, Y., Okumora,
K., Appl.Environ.Microbiol., 63, 3164-3169 (199
7)).

【0050】[実施例5]休止菌体によるジベンゾチオ
フェン誘導体の高温分解 休止菌体反応は実施例4に記載の方法で行った。30ml容
量のシリコン栓付L字型試験管に、前述の方法により調
製した菌懸濁液0.6mlを添加して、各反応温度で15分間
予備加熱を行い、菌体懸濁液の温度を実際に休止菌体反
応を行う温度と同じとなるように調整した。この菌体懸
濁液に10000ppmのジベンゾチオフェン誘導体(2,8-ジメ
チルジベンゾチオフェン、4,6-ジメチルジベンゾチオフ
ェン、3,4-ベンゾジベンゾチオフェン)溶液(トリデカ
ンに溶解したもの)を9μl 添加(終濃度150 ppm)して、
50℃で8時間往復攪拌することにより休止菌体反応を行
った。
Example 5 Decomposition of Dibenzothiophene Derivative by Resting Cells at High Temperature The resting cells reaction was carried out by the method described in Example 4. To an L-shaped test tube with a silicon stopper with a capacity of 30 ml, add 0.6 ml of the bacterial suspension prepared by the method described above, perform preheating for 15 minutes at each reaction temperature, and adjust the temperature of the bacterial cell suspension to The temperature was adjusted to be the same as the temperature at which the resting cell reaction was performed. To this cell suspension was added 9 μl of a 10,000 ppm dibenzothiophene derivative (2,8-dimethyldibenzothiophene, 4,6-dimethyldibenzothiophene, 3,4-benzodibenzothiophene) solution (dissolved in tridecane) (final solution). (Concentration 150 ppm)
A resting cell reaction was carried out by reciprocating stirring at 50 ° C. for 8 hours.

【0051】反応後、菌体懸濁液に6規定の塩酸を加え
pHを2前後に調整した後、3mlの酢酸エチルを添加し、
ジベンゾチオフェン誘導体および休止菌体反応産物を抽
出した。抽出された生成物をガスクロマトグラフィーお
よびガスクロマトグラフィー/質量スペクトル分析によ
り分析し、その結果各種のジベンゾチオフェン誘導体か
ら硫黄原子が特異的に除去された化合物が生成されてい
ることが推定された。
After the reaction, 6N hydrochloric acid was added to the cell suspension.
After adjusting the pH to around 2, 3 ml of ethyl acetate was added,
The dibenzothiophene derivative and the quiescent cell reaction product were extracted. The extracted product was analyzed by gas chromatography and gas chromatography / mass spectrometry, and as a result, it was presumed that various dibenzothiophene derivatives were formed with a compound in which a sulfur atom was specifically removed.

【0052】[0052]

【表5】 [Table 5]

【0053】表5に示す結果は高温脱硫菌の休止菌体反
応に伴いジベンゾチオフェン誘導体が効率的に分解され
ることを証明するものである。
The results shown in Table 5 demonstrate that the dibenzothiophene derivative is efficiently decomposed in response to the quiescent cell reaction of the high-temperature desulfurizing bacteria.

【0054】[0054]

【発明の効果】本発明によれば、高温域を含む広範な温
度条件下で従来可能であったよりもはるかに効率よく複
素環式有機硫黄化合物をC−S結合特異的に分解するこ
とができる。これにより、広範な温度条件下での効率的
な脱硫が可能になる。
According to the present invention, a heterocyclic organic sulfur compound can be specifically decomposed in a C--S bond under a wide range of temperature conditions including a high temperature range, much more efficiently than heretofore possible. . This enables efficient desulfurization under a wide range of temperature conditions.

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12R 1:32) C12R 1:32) (C12N 1/21 (C12N 1/21 C12R 1:32) C12R 1:32) (72)発明者 石井 義孝 静岡県静岡市谷田23−73 アートヒルII 305号 Fターム(参考) 4B065 AA36X AC20 BA16 BA23 BB11 BB13 CA56 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) C12R 1:32) C12R 1:32) (C12N 1/21 (C12N 1/21 C12R 1:32) C12R 1:32) (72) Inventor Yoshitaka Ishii 23-73 Yada, Shizuoka City, Shizuoka Prefecture Art Hill II 305 F-term (reference) 4B065 AA36X AC20 BA16 BA23 BB11 BB13 CA56

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 有機硫黄化合物を以下の(1)〜(3)
の微生物で分解することを特徴とする有機硫黄化合物の
分解方法。 (1)マイコバクテリウム・フレイWU-F1株 (2)マイコバクテリウム・フレイWU-F1株の変異株 (3)マイコバクテリウム・フレイWU-F1株を宿主とし
た形質転換体
1. The method according to claim 1, wherein the organic sulfur compound is selected from the group consisting of:
A method for decomposing an organic sulfur compound, wherein the method is decomposed by a microorganism. (1) Mycobacterium frei WU-F1 strain (2) Mutant strain of Mycobacterium frei WU-F1 strain (3) Transformant using Mycobacterium frei WU-F1 strain as host
【請求項2】 有機硫黄化合物が、複素環式有機硫黄化
合物であることを特徴とする請求項1記載の有機硫黄化
合物の分解方法。
2. The method for decomposing an organic sulfur compound according to claim 1, wherein the organic sulfur compound is a heterocyclic organic sulfur compound.
【請求項3】 複素環式有機硫黄化合物が、ジベンゾチ
オフェン又はその誘導体であることを特徴とする請求項
2記載の有機硫黄化合物の分解方法。
3. The method for decomposing an organic sulfur compound according to claim 2, wherein the heterocyclic organic sulfur compound is dibenzothiophene or a derivative thereof.
【請求項4】 ジベンゾチオフェン誘導体が、アルキル
ジベンゾチオフェンであることを特徴とする請求項3記
載の有機硫黄化合物の分解方法。
4. The method for decomposing an organic sulfur compound according to claim 3, wherein the dibenzothiophene derivative is an alkyl dibenzothiophene.
【請求項5】 高温で有機硫黄化合物を分解する能力を
有するマイコバクテリウム・フレイWU-F1株。
5. A Mycobacterium frei WU-F1 strain capable of decomposing an organic sulfur compound at a high temperature.
【請求項6】 マイコバクテリウム・フレイWU-F1株を
宿主とした形質転換体。
6. A transformant using Mycobacterium frei WU-F1 as a host.
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