JP2003070463A - 微生物による多環芳香族化合物分解方法および多環芳香族化合物処理剤 - Google Patents

微生物による多環芳香族化合物分解方法および多環芳香族化合物処理剤

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JP2003070463A
JP2003070463A JP2001269915A JP2001269915A JP2003070463A JP 2003070463 A JP2003070463 A JP 2003070463A JP 2001269915 A JP2001269915 A JP 2001269915A JP 2001269915 A JP2001269915 A JP 2001269915A JP 2003070463 A JP2003070463 A JP 2003070463A
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polycyclic aromatic
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pyrene
alcaligenes
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Ryuichiro Kurane
隆一郎 倉根
Shoji Usami
昭次 宇佐美
Kotaro Kirimura
光太郎 桐村
Kuniki Kino
邦器 木野
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】石油汚染等において、分解処理が困難であった
ピレン等の多環芳香族化合物を分解処理する手段を提供
する。 【解決手段】アルカリゲネス属に属し、ピレンばかりで
なく、その誘導体、ナフタレン及びその誘導体、アント
ラセン及びその誘導体、フェナントレン及びその誘導
体、ビフェニル及びその誘導体等の多環芳香族化合物の
分解能を有する、土壌から分離された細菌を用いて、環
境汚染の原因となる多環芳香族化合物を分解処理する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、微生物を用いる多
環芳香族化合物の分解方法および該分解処理剤に関す
る。さらに詳しく言えば、多環芳香族化合物の中でも最
も分解されにくいとされているピレンの分解性を指標と
して選抜されるアルカリゲネス属細菌を用いる多環芳香
族化合物の分解方法及び該処理剤に関する。
【0002】
【従来の技術】多環芳香族化合物は、石油類及び原油の
成分のうち自然界においても分解を受けにくいとされて
おり、石油汚染、原油汚染等がおこった場合、長期間に
わたり環境中に残留し環境汚染の代表的な物質とされて
いる。特に芳香環が4個より構成されるピレンは人間の
健康にとっても毒性が高いのに対して、最も微生物分解
を受けにくい物質とされており、環境汚染事故がおこっ
た後に、微生物で分解して無毒化するのに十分に満足す
るものは従来技術ではなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、多環
芳香族化合物、特にピレンを分解し得る微生物を見い出
し、その微生物を利用した多環芳香族化合物の分解方法
およびその分解処理剤を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、多環芳香
族化合物の中でも毒性が高くかつ微生物分解を受けにく
いとされているピレンを唯一炭素源かつエネルギー源と
した場合において生育可能であることを指標として、多
環芳香族化合物特にピレンを分解し得る能力を有する微
生物を種々探索した結果、アルカリゲネスに属する特定
の菌株が、多環芳香族化合物、特にピレンを効率的に分
解することを見いだし、本発明を完成させるに至った。
【0005】すなわち本発明は、以下の(1)〜(6)
に係るものであり、これら発明により、上記課題を解決
できたものである。 (1) アルカリゲネス属に属し、多環芳香族化合物の
分解能を有する細菌を用いることにより、多環芳香族化
合物を分解処理することを特徴とする多環芳香族化合物
の分解方法。 (2) アルカリゲネス属に属し、多環芳香族化合物の
分解能を有する細菌が、アルカリゲネス・ピコディー
(Alcaligenes piechaudii)に属する細菌である請求項
1の多環芳香族化合物の分解方法。 (3) アルカリゲネス属に属し、多環芳香族化合物の
分解能を有する細菌がアルカリゲネス・ピコディー WU-
JH2000株(Alcaligenes piechaudii WU-JH2000;FERM
P− 18352 )である請求項1又は2に記載の多環
芳香族化合物の分解方法。 (4) 多環芳香族化合物の分解能を有する細菌が、芳
香環が4個よりなるピレンを唯一炭素源かつエネルギー
源とした場合に生育可能であることを指標として選抜さ
れるものである請求項1乃至3いずれか1項記載の多環
芳香族化合物の分解方法。 (5) アルカリゲネス属に属し、多環芳香族化合物の
分解能を有する細菌の培養物、菌体あるいは菌体処理物
を含有することを特徴とする多環芳香族化合物の分解処
理剤。 (6) アルカリゲネス・ピコディー (Alcaligenes
piechaudii)WU-JH2000( FERM P−18352 )
株。
【0006】以下、本発明についてさらに詳述する。本
発明者らは、土壌等より採取した多数の微生物につい
て、芳香環が、4環より構成されるピレンを唯一炭素源
かつエネルギー源として生育することを指標として、微
生物を選抜した。上記菌体生育の指標としては、O.D.
660の変化を測定した。すなわち、具体的には500ml容の
坂口フラスコに以下の表1に示す組成を有するPY培地 2
00ml、ピレン100mg(初発ピレン濃度として水溶液当た
り500mg/l)をそれぞれ分取し、30℃、120rpmにて所定
時間振とう培養を行った。なお、PY培地は従来微生物
による多環芳香族化合物の分解のため使用されている培
地である。また、ピレンは水に不溶性であるため、培養
に際してはジメチルホルムアミド(DMF)を濃度0.2%
(v/v)で培地に添加し、ピレンを培地中に分散させ
た。この培地に、各種細菌試料を加え30℃、120日
間培養し、O.D.660が当初と比較した増大した株
を選抜した。
【表1】
【0007】さらに、ピレン分解性の評価として、上記
培養した菌体を遠心分離により集菌し、リン酸カリウム
緩衝液(pH7.0)にて洗浄し、再度遠心分離を行った。
得られた菌体を同緩衝液に再懸濁し、ピレンを除去して
菌体懸濁液を調整した。この菌体懸濁液にピレン及びD
MFを添加してピレン分解能の有無を調べた。その結
果、アルカリゲネスに属する特定の菌株が、ピレンを有
効に分解し、さらにその他の多環芳香族化合物に対して
も広く効率的に分解し得ることを見いだした。該菌株
は、アルカリゲネス・ピコディー に属するが、ピレン
分解能を有する点で、アルカリゲネス・ピコディー (A
lcaligenes piechaudii)に属する他の菌株とは異な
り、アルカリゲネス・ピコディー (Alcaligenes piec
haudii)WU-JH2000株と命名した。該菌株は、独立行政
法人産業技術総合研究所、特許生物寄託センターにFERM
P-18352として寄託されている。
【0008】アルカリゲネス・ピコディー (Alcaligen
es piechaudii)WU-JH2000株の培養においては、唯一
の炭素源およびエネルギー源としてピレンを含む基本培
地を使用する。これには、例えば、以下の表2に示す組
成を有するBS培地あるいは前記PY培地にピレンを添
加したもの等を使用し得るが、BS培地が特に好まし
い。
【表2】
【0009】また、本発明の上記菌株のピレン分解代謝
は誘導的な要素が強いので、多環芳香族化合物を分解す
る際には、ピレン分解の中間代謝物を添加した培地を用
いて前培養することが好ましい。使用する中間代謝物と
しては、例えば、プロトカテク酸を挙げることができ
る。本発明の菌株は、ピレンばかりでなく、ピレンの誘
導体、ナフタレン及びその誘導体、アントラセン及びそ
の誘導体、フェナントレン及びその誘導体、並びにフル
オレン及びその誘導体、ビフェニルおよびその誘導体等
の広範囲の多環芳香族化合物を分解能を有し、最終的に
はCOまで分解することができ、バイオレメディエー
ション等の環境浄化技術に極めて有用なものである。本
発明の菌株は、例えば、その培養物自体、該培養物から
分離した菌体自体あるいはその菌体懸濁液、該菌体破砕
物等の菌体処理物等の種々の形態で用いることができ、
これらを含むものであれば、粉末、液体等を問わず分解
処理剤として、ピレン等の多環芳香族化合物あるいはこ
れらを含有する環境汚染物等に対して使用し得る。以
下、本発明の実施例を示すが、本発明は特にこれら実施
例により限定されるものではない。
【0010】実施例1 上記BS培地(ただしピレン及びジメチルホルムアミド
非含有のもの)及びPY培地、各200mlを、500
ml容坂口フラスコに各々分取し、ピレンをジメチルホ
ルムアミド(DMF)溶液として終濃度500mg/l
となるように添加し、これにアルカリゲネス・ピコディ
ー (Alcaligenes piechaudii)WU-JH2000株を加えて
30℃、120rpmで振とう培養した。その結果を表
3に示す。両培地において、アルカリゲネス・ピコディ
ー (Alcaligenes piechaudii)WU-JH2000株によるピ
レンの分解がなされたが、BS培地を使用した場合に
は、培養5日目にしてすでに80%以上のピレン分解率
を示しており、より好適であった。
【表3】
【0011】実施例2 アルカリゲネス・ピコディー (Alcaligenes piechaud
ii)WU-JH2000株を、ピレン500mg/lを添加した
PY培地、ピレン500mg/l及びプロトカテク酸5
00mg/lを添加したPY培地、ピレン500mg/
lを添加したLB培地、及びピレン500mg/lを添
加した栄養(Nutrient)ブロスの各培地において前培養
し、この前培養した各培地から菌体を遠心分離により集
菌し、50mMリン酸カリウム懸濁液(pH7.0)で
洗浄し、再度遠心分離を行った。得られた菌体を上記緩
衝液に再懸濁させ、ガラスフィルター(SIBATA 17G P10
0)を通して懸濁液中に残存するピレンを除去した後、
O.D.660を4.0に調製し、各5mlをネジ付き
スクリュー管に分注した。各スクリュー管にピレン50
0mg/l、及びジメチルホルムアミド(DMF)を濃
度0.2%(v/v)になるよう添加した後、30℃に
おいて5日間振とうし、ピレンの分解率を測定した。結
果を表4に示す。表4に示すように、LB培地やNutrient
Brothで培養した菌体についてはピレン分解能力が低下
したが、ピレン分解の中間代謝産物と一般に考えられて
いるプロトカテク酸を添加して前培養を行った場合はピ
レン分解能力が高く維持されていた。また、前培養にお
いて、通常のPY mediumにおける培養系よりも菌体の増
殖速度の向上が認められた。なお、プロトカテク酸は、
ピレン分解の中間代謝産物と一般に考えられているた
め、アルカリゲネス・ピコディー (Alcaligenes piec
haudii)WU-JH2000株のピレン分解代謝は、構造的であ
るというよりも誘導的である要素が強いと思われる。
【表4】
【0012】実施例3 アルカリゲネス・ピコディー (Alcaligenes piechaud
ii)WU-JH2000株をピレン含有BS培地(表1)で30
℃5日間培養し、培地から菌体を遠心分離により集菌
し、50mMリン酸カリウム懸濁液(pH7.0)で洗
浄し、再度遠心分離を行った。得られた菌体を上記緩衝
液に再懸濁させ、ガラスフィルター(SIBATA 17G P10
0)を通して懸濁液中に残存するピレンを除去した後、
O.D.66 を4.0に調製して菌体懸濁液を得た。
【0013】この菌体懸濁液中の有機化合物を酢酸エチ
ルによって抽出し、エバポレーターによる濃縮を行い、
分析用試料とした。液体高速クロマトグラム(HPL
C)で分析したところピレンの分解代謝産物と思われる
ピークが検出されたが、ガスクロマトグラム−マススペ
クトルではピレン以外の主要ピークは検出されなかっ
た。原因は、ピレン分解代謝産物がカルボン酸あるいは
−OH基を有する化合物であるのではないかと推測し
た。そこで、ピレン代謝産物のこれら置換基のメチル化
を行った。メチル化は、分析試料を酢酸エチルを再びエ
バポレーターにより蒸発させ、残存した有機物成分をメ
タノールトルエン(1:4, v/v)溶液に再度溶解した。こ
の溶液3.5mlをスクリュー管に分注し、ドラフト内で室
温にて撹拌しながらトリシリルジアゾメタン10μlを添
加して反応させることにより行った。反応後の試料をガ
スクロマトグラム、ガスクロマトグラム−マススペクト
ルにより分析した。結果を図1および2に示す。
【0014】 図1はガスクロマトグラム分析の結果を
示し、ピレン以外のピークが検出された。これらのピー
クの相当する化合物のマススペクトルを分析したとこ
ろ、図1のピークIは、4-Phenantoic acidであり、ピー
クIIは4,5-Phenantoic acidのメチル化誘導体とそれぞ
れ同定された(図2)。これらの化合物は、既に報告さ
れている他のピレン分解微生物の代謝経路上の化合物で
あり、そのマススペクトルは関連文献のそれとも一致し
た。
【0015】実施例4 実施例3と同様な方法により、菌体懸濁液を得た。該菌
体懸濁液5mlをネジ付きスクリュー管に分注した後、
ナフタレン、フェナントレン、アントラセンおよびフル
オレンの各多環芳香族化合物500mg/l、およびジ
メチルホルムアミド(DMF)を濃度0.2%(v/
v)になるように、各スクリュー管に添加し、これら各
多環芳香族化合物の分解能を試験した。分解能の判定
は、反応前後で各多環芳香族化合物量が減少しているか
否かで行った。結果を表5に示す。表5に示すように、
アルカリゲネス・ピコディー (Alcaligenes piechaud
ii)WU-JH2000株はナフタレン、フェナントレン、アン
トラセンおよびフルオレンのいずれに対しても分解能を
有することを示した。
【表5】
【0016】
【発明の効果】
【0015】 以上、述べたように、本発明の細菌は、
石油汚染の際、もっとも長期間残存する環境汚染の代表
的物質とされるピレンの分解能において優れ、又これば
かりではなく、ナフタレン、フェナントレン、アントラ
センおよびフルオレン等の多環芳香族化合物に対して広
く分解する能力を有している。このため、本願発明はバ
イオレメディエーション等の微生物を用いた環境浄化技
術に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
図1は、ピレン分解後の試料のメチル化物をガスクロマ
トグラムにより分析した結果を示す。図2は 図1のピ
ーク1及び2に対応する化合物のマススペクトルを示
す。
フロントページの続き Fターム(参考) 4B065 AA12X BA22 BB04 BD25 CA56 4D004 AA41 AB05 CA18 CC07

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルカリゲネス属に属し、多環芳香族化
    合物の分解能を有する細菌を用いることにより、多環芳
    香族化合物を分解処理することを特徴とする多環芳香族
    化合物の分解方法。
  2. 【請求項2】 アルカリゲネス属に属し、多環芳香族化
    合物の分解能を有する細菌が、アルカリゲネス・ピコデ
    ィー(Alcaligenes piechaudii)に属する細菌である請
    求項1の多環芳香族化合物の分解方法。
  3. 【請求項3】 アルカリゲネス属に属し、多環芳香族化
    合物の分解能を有する細菌がアルカリゲネス・ピコディ
    ー WU-JH2000株(Alcaligenes piechaudii WU-JH2000;
    FERM P- 18352 )である請求項1又は2に記載の
    多環芳香族化合物の分解方法。
  4. 【請求項4】 多環芳香族化合物の分解能を有する細菌
    が、芳香環が4個よりなるピレンを唯一炭素源かつエネ
    ルギー源とした場合に生育可能であることを指標として
    選抜されるものである請求項1乃至3いずれか1項記載
    の多環芳香族化合物の分解方法。
  5. 【請求項5】 アルカリゲネス属に属し、多環芳香族化
    合物の分解能を有する細菌の菌体、培養物あるいは菌体
    処理物を含有することを特徴とする多環芳香族化合物の
    分解処理剤。
  6. 【請求項6】 アルカリゲネス・ピコディー (Alcalig
    enes piechaudii)WU-JH2000(FERM P-18352 )
    株。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011067199A (ja) * 2009-08-27 2011-04-07 Ehime Univ 石油分解能を有する新規微生物
CN103056159A (zh) * 2012-11-13 2013-04-24 新疆大学 一种菲污染土壤修复效果的评价方法
WO2017099209A1 (ja) 2015-12-11 2017-06-15 東レ株式会社 3-オキソアジピン酸の製造方法

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