JP2002253283A - アンモニアの生物的生産方法 - Google Patents
アンモニアの生物的生産方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アンモニアの新規な生物的生産方法を得る。
【解決手段】 硝酸化合物又は亜硝酸化合物からアンモ
ニアを生物的に生産するにあたり、前記硝酸化合物又は
前記亜硝酸化合物を含有する溶液中で、硝酸化合物又は
亜硝酸化合物からアンモニアを生産する能力を有する真
核生物細胞を培養する。
ニアを生物的に生産するにあたり、前記硝酸化合物又は
前記亜硝酸化合物を含有する溶液中で、硝酸化合物又は
亜硝酸化合物からアンモニアを生産する能力を有する真
核生物細胞を培養する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、硝酸化合物又は亜
硝酸化合物からアンモニアを生物的に生産する方法に関
する。
硝酸化合物からアンモニアを生物的に生産する方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】これまで、アンモニアの生産には、ハー
バーボッシュ法による大気中の窒素ガスからの窒素固定
等の方法が採用されている。
バーボッシュ法による大気中の窒素ガスからの窒素固定
等の方法が採用されている。
【０００３】また、生物的にアンモニアを生産する例
は、絶対嫌気性細菌であるクロストリジウム属（Ｃｌｏ
ｓｔｒｉｄｉｕｍ）等の原核生物が、類似の反応を行う
ことが知られている。
は、絶対嫌気性細菌であるクロストリジウム属（Ｃｌｏ
ｓｔｒｉｄｉｕｍ）等の原核生物が、類似の反応を行う
ことが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、アンモニア
の新規な生物的生産方法を得ることを課題とする。
の新規な生物的生産方法を得ることを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、硝酸化合物又
は亜硝酸化合物からアンモニアを生物的に生産するにあ
たり、前記硝酸化合物又は前記亜硝酸化合物を含有する
溶液中で、硝酸化合物又は亜硝酸化合物からアンモニア
を生産する能力を有する真核生物細胞を培養することを
特徴とする、アンモニアの生物的生産方法に係るもので
ある。
は亜硝酸化合物からアンモニアを生物的に生産するにあ
たり、前記硝酸化合物又は前記亜硝酸化合物を含有する
溶液中で、硝酸化合物又は亜硝酸化合物からアンモニア
を生産する能力を有する真核生物細胞を培養することを
特徴とする、アンモニアの生物的生産方法に係るもので
ある。
【０００６】本発明は、真菌を含む真核生物で、硝酸化
合物又は亜硝酸化合物からアンモニアを生物的に生産す
る現象を初めて発見したことに基づくものである。
合物又は亜硝酸化合物からアンモニアを生物的に生産す
る現象を初めて発見したことに基づくものである。
【０００７】かかる現象は、原核生物を含めても、絶対
嫌気性細菌であるクロストリジウム属等が類似の反応を
行うことが知られているのみである。
嫌気性細菌であるクロストリジウム属等が類似の反応を
行うことが知られているのみである。
【０００８】したがって、本発明は、真菌等の真核生物
細胞が硝酸化合物又は亜硝酸化合物からアンモニアを生
産する点で新規であり、本発明に近い従来例は存在しな
い。
細胞が硝酸化合物又は亜硝酸化合物からアンモニアを生
産する点で新規であり、本発明に近い従来例は存在しな
い。
【０００９】本発明者の研究によれば、かかる真核生物
細胞のアンモニア生成速度は、実験室レベルでのフラス
コ培養で、７日間で０．８ｍモル程度にのぼった。
細胞のアンモニア生成速度は、実験室レベルでのフラス
コ培養で、７日間で０．８ｍモル程度にのぼった。
【００１０】本発明者は、かかる真核生物細胞の代謝系
が、溶液に含まれる硝酸や亜硝酸をアンモニアに変換す
る技術として利用可能であることを突き止め、本発明に
至った。
が、溶液に含まれる硝酸や亜硝酸をアンモニアに変換す
る技術として利用可能であることを突き止め、本発明に
至った。
【００１１】本発明では、真核生物細胞とは真核生物の
細胞をいう。かかる真核生物の細胞は、単細胞の生物や
微生物の細胞ように、細胞が単独で個体を形成している
場合や細胞が集合して個体を形成している場合の細胞
や、多細胞の生物の分化した細胞の単独のものや、多細
胞の生物の組織や器官のように、多細胞の生物の一部を
構成する細胞の集合を含む。
細胞をいう。かかる真核生物の細胞は、単細胞の生物や
微生物の細胞ように、細胞が単独で個体を形成している
場合や細胞が集合して個体を形成している場合の細胞
や、多細胞の生物の分化した細胞の単独のものや、多細
胞の生物の組織や器官のように、多細胞の生物の一部を
構成する細胞の集合を含む。
【００１２】本発明では、硝酸化合物又は亜硝酸化合
物、例えば、工業排水、生活排水等の各種排水中に含ま
れる硝酸や亜硝酸を、真核生物細胞によってアンモニア
へ変換することが可能である。
物、例えば、工業排水、生活排水等の各種排水中に含ま
れる硝酸や亜硝酸を、真核生物細胞によってアンモニア
へ変換することが可能である。
【００１３】本発明によれば、環境に対する負荷の少な
いアンモニア生産技術及び水処理技術を提供できると共
に、アンモニアやその他の副生物の利用が可能となり、
応用性が高いアンモニア生産技術を提供できる。
いアンモニア生産技術及び水処理技術を提供できると共
に、アンモニアやその他の副生物の利用が可能となり、
応用性が高いアンモニア生産技術を提供できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。本発明では、硝酸化合物又は亜硝酸化合物を含有
する溶液中で、硝酸化合物又は亜硝酸化合物からアンモ
ニアを生産する能力を有する真核生物細胞を培養するこ
とによって、アンモニアを生物的に生産することができ
る。
する。本発明では、硝酸化合物又は亜硝酸化合物を含有
する溶液中で、硝酸化合物又は亜硝酸化合物からアンモ
ニアを生産する能力を有する真核生物細胞を培養するこ
とによって、アンモニアを生物的に生産することができ
る。
【００１５】本発明にかかる硝酸化合物又は亜硝酸化合
物は、特に限定されない。本発明では、真核生物細胞を
用いることによって、種々の硝酸化合物又は亜硝酸化合
物からアンモニアを生産することができる。
物は、特に限定されない。本発明では、真核生物細胞を
用いることによって、種々の硝酸化合物又は亜硝酸化合
物からアンモニアを生産することができる。
【００１６】硝酸化合物としては、例えば、硝酸ナトリ
ウム等の硝酸塩を挙げることができる。また、亜硝酸化
合物としては、例えば、亜硝酸ナトリウム等の亜硝酸塩
を挙げることができる。
ウム等の硝酸塩を挙げることができる。また、亜硝酸化
合物としては、例えば、亜硝酸ナトリウム等の亜硝酸塩
を挙げることができる。
【００１７】本発明にかかる真核生物細胞は、真核生物
のものを用いることができる。かかる真核生物は、動
物、植物及び微生物からなる群より選ばれた少なくとも
１種の生物が含まれる。
のものを用いることができる。かかる真核生物は、動
物、植物及び微生物からなる群より選ばれた少なくとも
１種の生物が含まれる。
【００１８】また、本発明にかかる真核生物細胞は、単
細胞の生物自体、微生物自体、及び多細胞の生物の一部
から採取した細胞からなる群より選ばれる少なくとも１
種とすることができる。
細胞の生物自体、微生物自体、及び多細胞の生物の一部
から採取した細胞からなる群より選ばれる少なくとも１
種とすることができる。
【００１９】本発明では、単細胞の生物には、単細胞の
微生物が含まれる。また、多細胞の生物には、動物、植
物及び微生物からなる群より選ばれた少なくとも１種の
生物が含まれる。
微生物が含まれる。また、多細胞の生物には、動物、植
物及び微生物からなる群より選ばれた少なくとも１種の
生物が含まれる。
【００２０】また、本発明では、多細胞の生物の一部か
ら採取した細胞は、単独の細胞、又は組織や器官等の細
胞の集合として、用いることができる。
ら採取した細胞は、単独の細胞、又は組織や器官等の細
胞の集合として、用いることができる。
【００２１】本発明では、真核生物細胞は、硝酸化合物
又は亜硝酸化合物からアンモニアを生産する能力を有す
る。かかる真核生物細胞は、溶液中の硝酸塩又は亜硝酸
塩を生物的に還元し、アンモニアへと変換させる。
又は亜硝酸化合物からアンモニアを生産する能力を有す
る。かかる真核生物細胞は、溶液中の硝酸塩又は亜硝酸
塩を生物的に還元し、アンモニアへと変換させる。
【００２２】かかる真核生物細胞としては、微生物を用
いるのが好ましい。微生物は、比較的構造が単純で、ア
ンモニア生産において、培養等の取り扱いが比較的容易
であり、環境負荷が少ないからである。
いるのが好ましい。微生物は、比較的構造が単純で、ア
ンモニア生産において、培養等の取り扱いが比較的容易
であり、環境負荷が少ないからである。
【００２３】また、本発明では、真核生物として、特
に、真菌を利用するのが好ましい。真菌は生物的アンモ
ニア生産能が十分であり、かかる真菌は菌糸状形態をと
ることから、アンモニア生産後の溶液から菌体を回収
し、再利用するのが容易である。
に、真菌を利用するのが好ましい。真菌は生物的アンモ
ニア生産能が十分であり、かかる真菌は菌糸状形態をと
ることから、アンモニア生産後の溶液から菌体を回収
し、再利用するのが容易である。
【００２４】かかる真菌としては、フザリウム属に属す
る一種の真菌が好ましく、特に、フザリウム・オキシス
ポラム（Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐｏｒｕｍ）−Ｍ
Ｔ−８１１株を好適に用いることができる。
る一種の真菌が好ましく、特に、フザリウム・オキシス
ポラム（Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐｏｒｕｍ）−Ｍ
Ｔ−８１１株を好適に用いることができる。
【００２５】真菌であるフザリウム・オキシスポラム
は、培地中に含まれる硝酸又は亜硝酸をアンモニアへと
異化的に還元し、アンモニアを培地中に高濃度で放出す
る。
は、培地中に含まれる硝酸又は亜硝酸をアンモニアへと
異化的に還元し、アンモニアを培地中に高濃度で放出す
る。
【００２６】不完全菌類に属するフザリウム・オキシス
ポラム−ＭＴ−８１１株は、複雑な窒素酸化物の代謝活
性を持つ真核微生物として知られる。
ポラム−ＭＴ−８１１株は、複雑な窒素酸化物の代謝活
性を持つ真核微生物として知られる。
【００２７】本発明にかかるフザリウム・オキシスポラ
ム−ＭＴ−８１１は、ＦＥＲＭ Ｐ−１７７１４とし
て、平成１２年２月３日付けで工業技術院生命工学工業
技術研究所に寄託してある。このフザリウム・オキシス
ポラム−ＭＴ−８１１ ＦＥＲＭ Ｐ−１７７１４は、
微生物学的性質として、菌糸状で、無性胞子を形成し、
ポテトデキストロース培地上で発育良好で、気菌糸上に
白色の胞子を形成し、分類学上、かび〔フザリウム・オ
キシスポラム（Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐｏｒｕ
ｍ）〕に属する菌株である。この菌株自体は、本発明に
かかる発明者によって単離されたものであり、その同定
結果は、技術論文として既に発表している。
ム−ＭＴ−８１１は、ＦＥＲＭ Ｐ−１７７１４とし
て、平成１２年２月３日付けで工業技術院生命工学工業
技術研究所に寄託してある。このフザリウム・オキシス
ポラム−ＭＴ−８１１ ＦＥＲＭ Ｐ−１７７１４は、
微生物学的性質として、菌糸状で、無性胞子を形成し、
ポテトデキストロース培地上で発育良好で、気菌糸上に
白色の胞子を形成し、分類学上、かび〔フザリウム・オ
キシスポラム（Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐｏｒｕ
ｍ）〕に属する菌株である。この菌株自体は、本発明に
かかる発明者によって単離されたものであり、その同定
結果は、技術論文として既に発表している。
【００２８】かかる真菌は、古くから知られる硝酸同化
能や、比較的最近、本発明者によって発見された、異化
的硝酸還元（脱窒）能がその例である。後者は、その過
程が通常の脱窒菌とは異なり、好気的であることが特徴
的である。
能や、比較的最近、本発明者によって発見された、異化
的硝酸還元（脱窒）能がその例である。後者は、その過
程が通常の脱窒菌とは異なり、好気的であることが特徴
的である。
【００２９】本発明は、かかる研究に続いて発見された
現象であるところの、フザリウム・オキシスポラム−Ｍ
Ｔ−８１１株のアンモニア生成能と、そのアンモニア生
産への利用についての知見に基づく。
現象であるところの、フザリウム・オキシスポラム−Ｍ
Ｔ−８１１株のアンモニア生成能と、そのアンモニア生
産への利用についての知見に基づく。
【００３０】本発明にかかる真核生物細胞の培養の条件
は、アンモニアの生産に適するならば、特に制限される
ことはない。溶液中の硝酸化合物又は亜硝酸化合物の濃
度、溶液の組成、培養密度、培養温度、培養時間等、種
々の条件を設定し、真核生物細胞のアンモニア生産能を
制御することができる。
は、アンモニアの生産に適するならば、特に制限される
ことはない。溶液中の硝酸化合物又は亜硝酸化合物の濃
度、溶液の組成、培養密度、培養温度、培養時間等、種
々の条件を設定し、真核生物細胞のアンモニア生産能を
制御することができる。
【００３１】本発明にかかるアンモニア生産は、次の式
に示すアンモニア発酵によって行うのが好ましい。硝酸
化合物又は亜硝酸化合物のアンモニアへの転化効率が高
いからである。 ＮＯ３ −＋２エタノール→ＮＨ４ ＋＋２酢酸
に示すアンモニア発酵によって行うのが好ましい。硝酸
化合物又は亜硝酸化合物のアンモニアへの転化効率が高
いからである。 ＮＯ３ −＋２エタノール→ＮＨ４ ＋＋２酢酸
【００３２】かかるアルコール発酵は、硝酸化合物又は
亜硝酸化合物を含有する溶液からアンモニアを生産させ
ると共に、副生成物としての酢酸を得られるので、より
一層好適である。
亜硝酸化合物を含有する溶液からアンモニアを生産させ
ると共に、副生成物としての酢酸を得られるので、より
一層好適である。
【００３３】本発明にかかる培養は、嫌気的条件下に行
うのが好ましい。アンモニア発酵の効率が高くなるから
である。嫌気的条件は、特に、通気量４００μモルＯ２
ｈ− １ｇ−１ｃｅｌｌ以下が好ましい。
うのが好ましい。アンモニア発酵の効率が高くなるから
である。嫌気的条件は、特に、通気量４００μモルＯ２
ｈ− １ｇ−１ｃｅｌｌ以下が好ましい。
【００３４】また、本発明にかかる培養では、溶液中
に、炭素源等のエネルギー源を含有させるのが好まし
い。真核生物によっては、炭素源をエネルギー源として
必須とするからである。
に、炭素源等のエネルギー源を含有させるのが好まし
い。真核生物によっては、炭素源をエネルギー源として
必須とするからである。
【００３５】かかる炭素源としては、メタノール、蟻
酸、エタノール、酢酸及びグリセロール等のＣ１〜Ｃ２
化合物等からなる群より選ばれる炭素源を用いることが
好ましい。エタノールやグリセロール等の低分子化合物
は比較的安価であり、これをエネルギー源にして培養で
きれば、真核生物の維持、培養、処理等が安価になる。
酸、エタノール、酢酸及びグリセロール等のＣ１〜Ｃ２
化合物等からなる群より選ばれる炭素源を用いることが
好ましい。エタノールやグリセロール等の低分子化合物
は比較的安価であり、これをエネルギー源にして培養で
きれば、真核生物の維持、培養、処理等が安価になる。
【００３６】また、本発明は、硝酸化合物又は亜硝酸化
合物を含有する排水の処理に好適である。特に、本発明
にかかる真菌は菌糸状形態をとるため、処理後の水から
の菌体及び生産物の分離・再利用が容易である。
合物を含有する排水の処理に好適である。特に、本発明
にかかる真菌は菌糸状形態をとるため、処理後の水から
の菌体及び生産物の分離・再利用が容易である。
【００３７】本発明にかかる真核生物細胞は、硝酸化合
物又は亜硝酸化合物からアンモニアを生産する能力があ
り、アンモニアの製造に用いることができると共に、硝
酸化合物、亜硝酸化合物、その他の窒素化合物を含有す
る水の処理全般（一般排水、農・畜産業排水、工業廃水
等の処理、河川・地下水等の浄水等）に用いることがで
きる。
物又は亜硝酸化合物からアンモニアを生産する能力があ
り、アンモニアの製造に用いることができると共に、硝
酸化合物、亜硝酸化合物、その他の窒素化合物を含有す
る水の処理全般（一般排水、農・畜産業排水、工業廃水
等の処理、河川・地下水等の浄水等）に用いることがで
きる。
【００３８】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて、具体的に説明する。図１は、アンモニア発酵に伴
う窒素化合物の経時変化を示すグラフである。図２は、
アンモニア発酵に伴う炭素化合物の経時変化を示すグラ
フである。図３は、培養条件による菌体量の変化を示す
グラフである。図４は、通気条件による窒素化合物の変
化を示すグラフである。
いて、具体的に説明する。図１は、アンモニア発酵に伴
う窒素化合物の経時変化を示すグラフである。図２は、
アンモニア発酵に伴う炭素化合物の経時変化を示すグラ
フである。図３は、培養条件による菌体量の変化を示す
グラフである。図４は、通気条件による窒素化合物の変
化を示すグラフである。
【００３９】実施例１ フザリウム・オキシスポラムのアンモニア生成能を調べ
た。フザリウム・オキシスポラム−ＭＴ−８１１株を、
表１に示す組成の培地Ａが１００ｍＬ入った５００ｍＬ
容フラスコに植え次ぎ、気相をアルゴンガスで置換した
後に、フラスコをゴム栓で密閉し、３０℃、７日間、嫌
気培養した。
た。フザリウム・オキシスポラム−ＭＴ−８１１株を、
表１に示す組成の培地Ａが１００ｍＬ入った５００ｍＬ
容フラスコに植え次ぎ、気相をアルゴンガスで置換した
後に、フラスコをゴム栓で密閉し、３０℃、７日間、嫌
気培養した。
【００４０】
【表１】
【００４１】図１及び２に、この時の培地中の諸成分を
経時的に測定した様子を示す。フザリウム・オキシスポ
ラムは、経時的に培地中の硝酸を還元し、アンモニアを
生成することが示されている。
経時的に測定した様子を示す。フザリウム・オキシスポ
ラムは、経時的に培地中の硝酸を還元し、アンモニアを
生成することが示されている。
【００４２】実施例２ フザリウム・オキシスポラムのアンモニア生成が、アン
モニア発酵として機能することを確認した。実施例１に
おいて、培地Ａの硝酸ナトリウムに代え、安定同位体で
標識された硝酸ナトリウム（１５Ｎ−ＮａＮＯ３）を基
質として利用し、実施例１と同様にフザリウム・オキシ
スポラムを培養した。
モニア発酵として機能することを確認した。実施例１に
おいて、培地Ａの硝酸ナトリウムに代え、安定同位体で
標識された硝酸ナトリウム（１５Ｎ−ＮａＮＯ３）を基
質として利用し、実施例１と同様にフザリウム・オキシ
スポラムを培養した。
【００４３】その結果、生産されるアンモニア分子の
１５Ｎ−ＮＨ３の割合は、アンモニア全体の８９％とな
った。
１５Ｎ−ＮＨ３の割合は、アンモニア全体の８９％とな
った。
【００４４】これに対して、実施例１のように、安定同
位体で標織しない場合に得られる１ ５Ｎ−ＮＨ３の割合
は、アンモニア全体の０．４％であった。これは、生成
したアンモニアの８８．６％が培地中の硝酸由来の窒素
原子からなることを示す。
位体で標織しない場合に得られる１ ５Ｎ−ＮＨ３の割合
は、アンモニア全体の０．４％であった。これは、生成
したアンモニアの８８．６％が培地中の硝酸由来の窒素
原子からなることを示す。
【００４５】一方、アンモニアの生成に伴い酢酸が生成
した。図１及び２に示すように、各物質の生成量は、例
えば、７日後で、アンモニアが０．８ミリモル、酢酸が
１．６ミリモルであり、酢酸の生成量とアンモニアの生
成量の比が１対２になり、エタノールと硝酸とから酢酸
とアンモニアとが生成する化学反応の理論値（１：２）
と量論的に一致した。
した。図１及び２に示すように、各物質の生成量は、例
えば、７日後で、アンモニアが０．８ミリモル、酢酸が
１．６ミリモルであり、酢酸の生成量とアンモニアの生
成量の比が１対２になり、エタノールと硝酸とから酢酸
とアンモニアとが生成する化学反応の理論値（１：２）
と量論的に一致した。
【００４６】フザリウム・オキシスポラムは、次の式に
示すアンモニア発酵を起こしていることが分かった。 ＮＯ３ −＋２ＥｔＯＨ→ＮＨ４ ＋＋２ＡｃＯＨ
示すアンモニア発酵を起こしていることが分かった。 ＮＯ３ −＋２ＥｔＯＨ→ＮＨ４ ＋＋２ＡｃＯＨ
【００４７】実施例３〜５及び実験例１及び２ 実施例１において、培地Ａ（実施例３）、培地Ａの代わ
りに培地Ａの硝酸ナトリウムを１０ｍＭアンモニアで置
き換えた培地（実験例１及び２）及び培地Ａに１０ｍＭ
アンモニアを添加した培地（実施例４及び５）を用い
て、実施例１と同様のゴム栓で密閉した嫌気条件（実験
例１及び実施例４）、及び実施例１のアルゴンガス置換
及びゴム栓を用いずに、培養中に外気の酸素が供給され
続けるように綿栓を用いた好気条件（実施例３、５及び
実験例２）で、実施例１と同様の培養を行った。
りに培地Ａの硝酸ナトリウムを１０ｍＭアンモニアで置
き換えた培地（実験例１及び２）及び培地Ａに１０ｍＭ
アンモニアを添加した培地（実施例４及び５）を用い
て、実施例１と同様のゴム栓で密閉した嫌気条件（実験
例１及び実施例４）、及び実施例１のアルゴンガス置換
及びゴム栓を用いずに、培養中に外気の酸素が供給され
続けるように綿栓を用いた好気条件（実施例３、５及び
実験例２）で、実施例１と同様の培養を行った。
【００４８】その結果、図３に示すように、好気条件
（実施例３、５及び実験例２）、嫌気条件（実施例１、
４及び実験例１）のいずれにおいても、硝酸の添加によ
り、菌体の増殖量が上がり、硝酸は菌体の生育を促進し
ていることが判明した。即ち、真菌が、硝酸依存的にＡ
ＴＰ生産していると考えられる。以上の結果は、フザリ
ウム・オキシスポラムが硝酸を発酵的にアンモニアに還
元することを示す。
（実施例３、５及び実験例２）、嫌気条件（実施例１、
４及び実験例１）のいずれにおいても、硝酸の添加によ
り、菌体の増殖量が上がり、硝酸は菌体の生育を促進し
ていることが判明した。即ち、真菌が、硝酸依存的にＡ
ＴＰ生産していると考えられる。以上の結果は、フザリ
ウム・オキシスポラムが硝酸を発酵的にアンモニアに還
元することを示す。
【００４９】実施例６ アンモニア発酵への通気の影響を調べた。培地Ａを５０
０ｍｌ入れた１１容のジャーフアーメンターを用いて、
いくつかの通気条件下で、フザリウム・オキシスポラム
−ＭＴ−８１１株を培養し、アンモニア発酵能を評価し
た。
０ｍｌ入れた１１容のジャーフアーメンターを用いて、
いくつかの通気条件下で、フザリウム・オキシスポラム
−ＭＴ−８１１株を培養し、アンモニア発酵能を評価し
た。
【００５０】図４に示すように、通気量を好気条件か
ら、順次、嫌気条件に低下させると、硝酸は同化的、呼
吸的、発酵的の順に利用されることが分かった。アンモ
ニア発酵は、通気量４００μモルＯ２ｈ−１ｇ−１ｃｅ
ｌｌ以下の嫌気的条件で行われることが明らかとなっ
た。
ら、順次、嫌気条件に低下させると、硝酸は同化的、呼
吸的、発酵的の順に利用されることが分かった。アンモ
ニア発酵は、通気量４００μモルＯ２ｈ−１ｇ−１ｃｅ
ｌｌ以下の嫌気的条件で行われることが明らかとなっ
た。
【００５１】実施例７及び８ アンモニア発酵への炭素源の影響を調べた。実施例１と
同様の培養実験を、培地Ａのエタノールを同濃度のグリ
セロール及びグルコースで置き換えた培地（それぞれ、
実施例７及び８）を用いて行い、フザリウム・オキシス
ポラム−ＭＴ−８１１のアンモニア発酵能を評価した。
結果を表２に示す。
同様の培養実験を、培地Ａのエタノールを同濃度のグリ
セロール及びグルコースで置き換えた培地（それぞれ、
実施例７及び８）を用いて行い、フザリウム・オキシス
ポラム−ＭＴ−８１１のアンモニア発酵能を評価した。
結果を表２に示す。
【００５２】
【表２】
【００５３】表２に示すように、エタノール（実施例
１）又はグリセロール（実施例７）を炭素源とした場
合、多くのアンモニアが生成して、４日間で培地中の硝
酸は消失した。それに対して、グルコース（実施例８）
を用いた場合は、それらの１／３から１／４のアンモニ
ア生成量であり、約５０％の硝酸が消費されたのみであ
った。
１）又はグリセロール（実施例７）を炭素源とした場
合、多くのアンモニアが生成して、４日間で培地中の硝
酸は消失した。それに対して、グルコース（実施例８）
を用いた場合は、それらの１／３から１／４のアンモニ
ア生成量であり、約５０％の硝酸が消費されたのみであ
った。
【００５４】実施例９及び１０ アンモニア発酵系酵素活性を測定した。培地Ａ（実施例
９）及び培地Ａの代わりに培地Ａの硝酸ナトリウムを１
０ｍＭ亜硝酸ナトリウムに置き換えた培地（実施例１
０）の３Ｌを含む５Ｌ容三角フラスコに、フザリウム・
オキシスポラム−ＭＴ−８１１株を植え次ぎ、実施例１
と同じ条件で、３０℃、７日間培養した。
９）及び培地Ａの代わりに培地Ａの硝酸ナトリウムを１
０ｍＭ亜硝酸ナトリウムに置き換えた培地（実施例１
０）の３Ｌを含む５Ｌ容三角フラスコに、フザリウム・
オキシスポラム−ＭＴ−８１１株を植え次ぎ、実施例１
と同じ条件で、３０℃、７日間培養した。
【００５５】既報〔（Nakahara等、J. Biol. Chem., 26
8, 8350-8355 (1998)〕の方法に従い、培養後の菌体の
菌体抽出物を調製し、菌体抽出物を遠心分画して、可溶
性画分を得、アンモニア発酵系酵素活性を測定した。結
果を表３に示す。
8, 8350-8355 (1998)〕の方法に従い、培養後の菌体の
菌体抽出物を調製し、菌体抽出物を遠心分画して、可溶
性画分を得、アンモニア発酵系酵素活性を測定した。結
果を表３に示す。
【００５６】
【表３】
【００５７】表３に示すように、可溶性画分のアンモニ
ア生成活性は、硝酸を基質とした場合、９０±８ｎモル
ＮＨ４ ＋分−１ｍｇ−１、亜硝酸を基質とした場合８２
±１０ｎモルＮＨ４ ＋分−１であった。これらの酵素活
性が、アンモニア発酵を触媒すると予想される。
ア生成活性は、硝酸を基質とした場合、９０±８ｎモル
ＮＨ４ ＋分−１ｍｇ−１、亜硝酸を基質とした場合８２
±１０ｎモルＮＨ４ ＋分−１であった。これらの酵素活
性が、アンモニア発酵を触媒すると予想される。
【００５８】なお、表３に示すデータは、酵素活性測定
の電子供与体としてＮＡＤＨを用いたものであるが、Ｎ
ＡＤＰＨを用いても類似の結果が得られた。
の電子供与体としてＮＡＤＨを用いたものであるが、Ｎ
ＡＤＰＨを用いても類似の結果が得られた。
【００５９】実施例１１ 野生型と同化型Ｎａｒ欠損変異株のアンモニア生成能力
を比較した。実施例１と同様にして、同化型Ｎａｒ欠損
変異株のフザリウム・オキシスポラム−ＭＴ−８１１株
を培養し、アンモニア生成能力を調べ、野生型（実施例
１）と比較した。
を比較した。実施例１と同様にして、同化型Ｎａｒ欠損
変異株のフザリウム・オキシスポラム−ＭＴ−８１１株
を培養し、アンモニア生成能力を調べ、野生型（実施例
１）と比較した。
【００６０】同化型Ｎａｒ欠損変異株では、硝酸からア
ンモニアへの還元が低下したことから、アンモニア生成
には硝酸同化型系が関与すると予想された。
ンモニアへの還元が低下したことから、アンモニア生成
には硝酸同化型系が関与すると予想された。
【００６１】以上のように、本手法による硝酸からのア
ンモニア生産は、微生物の発酵的な代謝によるものであ
る。これによれば、１ｍモルの硝酸の大部分（０．８ｍ
モル）をアンモニアとして回収できる。なお、亜硝酸に
ついても同様にアンモニアに変換できることも示してい
る。
ンモニア生産は、微生物の発酵的な代謝によるものであ
る。これによれば、１ｍモルの硝酸の大部分（０．８ｍ
モル）をアンモニアとして回収できる。なお、亜硝酸に
ついても同様にアンモニアに変換できることも示してい
る。
【００６２】
【発明の効果】本発明は、真核生物を利用したアンモニ
ア生成系であり、本発明によれば、他の化学的技術に比
べて温和な反応条件で、硝酸化合物又は亜硝酸化合物を
アンモニアに変換できる。
ア生成系であり、本発明によれば、他の化学的技術に比
べて温和な反応条件で、硝酸化合物又は亜硝酸化合物を
アンモニアに変換できる。
【図１】 アンモニア発酵に伴う窒素化合物の経時変化
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図２】 アンモニア発酵に伴う炭素化合物の経時変化
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図３】 培養条件による菌体量の変化を示すグラフで
ある。
ある。
【図４】 通気条件による窒素化合物の変化を示すグラ
フである。
フである。
Claims (7)
- 【請求項１】 硝酸化合物又は亜硝酸化合物からアンモ
ニアを生物的に生産するにあたり、 前記硝酸化合物又は前記亜硝酸化合物を含有する溶液中
で、硝酸化合物又は亜硝酸化合物からアンモニアを生産
する能力を有する真核生物細胞を培養することを特徴と
するアンモニアの生物的生産方法。 - 【請求項２】 前記真核生物細胞が、真菌であることを
特徴とする請求項１記載のアンモニアの生物的生産方
法。 - 【請求項３】 前記真菌が、フザリウム属に属すること
を特徴とする請求項２記載のアンモニアの生物的生産方
法。 - 【請求項４】 前記真菌が、フザリウム・オキシスポラ
ム−ＭＴ−８１１ ＦＥＲＭ Ｐ−１７７１４で示され
ることを特徴とする請求項３記載のアンモニアの生物的
生産方法。 - 【請求項５】 前記真核生物細胞が、前記溶液中でアン
モニア発酵を行うことを特徴とする請求項１〜４のいず
れか一項記載のアンモニアの生物的生産方法。 - 【請求項６】 前記真核生物細胞を、嫌気的条件下に培
養することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記
載のアンモニアの生物的生産方法。 - 【請求項７】 前記溶液中に、炭素源としてエタノール
又はグリセロールが含有されていることを特徴とする請
求項１〜６のいずれか一項記載のアンモニアの生物的生
産方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001058617A JP2002253283A (ja) | 2001-03-02 | 2001-03-02 | アンモニアの生物的生産方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001058617A JP2002253283A (ja) | 2001-03-02 | 2001-03-02 | アンモニアの生物的生産方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002253283A true JP2002253283A (ja) | 2002-09-10 |
Family
ID=18918312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001058617A Pending JP2002253283A (ja) | 2001-03-02 | 2001-03-02 | アンモニアの生物的生産方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002253283A (ja) |
-
2001
- 2001-03-02 JP JP2001058617A patent/JP2002253283A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20040629 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050111 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050311 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060418 |