JP2006042612A

JP2006042612A - Ｐｖａ分解菌及びｐｖａの分解方法

Info

Publication number: JP2006042612A
Application number: JP2004223954A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Kojima; 政芳小島
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2004-07-30
Publication date: 2006-02-16
Also published as: EP1621609B1; EP1621609A1; ATE452965T1; DE602005018422D1

Abstract

【課題】単独で各種ＰＶＡ誘導体に対しても優れた分解・資化能を有するＰＶＡ分解菌及び当該菌を用いたＰＶＡの分解・資化方法を提供すること、及びゼラチン、デンプンなどの微生物により資化容易な栄養源共存環境においても、当該菌を含む微生物群が高いＰＶＡ分解活性を示すＰＶＡの分解・資化方法を提供すること。
【解決手段】ミクロバクテリウム属細菌、上記細菌を含む微生物群、又は上記細菌の菌体成分をポリビニルアルコール又はポリビニルアルコール誘導体に接触させることを含む、ポリビニルアルコール又はポリビニルアルコール誘導体の分解方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、ポリビニルアルコール（以下、「ＰＶＡ」）の分解・資化に関する。

ＰＶＡは水溶性の合成高分子として工業的に広く用いられており、合成繊維あるいはフイルムの原料、繊維加工剤、紙加工剤、接着剤、無機物のバインダー、塩化ビニル樹脂の重合安定剤など広く利用されている。

近年、地球規模での環境問題に対する関心が高まり、自然環境中で微生物や酵素により分解される生分解性高分子の研究が盛んに行われている。また各種化合物を環境に放出される前に分解処理し、環境への負荷を低減する技術が注目されている。ＰＶＡ廃液は従来から排水中のＣＯＤ上昇の一因として考えられており、活性汚泥などによる微生物処理の検討がなされ、分解菌の探索も進められている。ＰＶＡに対して分解能を有する微生物としては、シュードモナス属細菌、エンテロバクター属細菌、アシネトバクター属細菌、コリネバクテリウム属細菌、ロードコッカス属細菌、カセオバクター属細菌、スフィンゴモナス属細菌等が知られているが（特許文献１〜６等）、これまでに報告されている微生物は、単独でＰＶＡ分解能を有する菌、共生菌を必要とする菌である。

特公昭５５−１７９１号公報特公昭５７−２７７１３号公報特公昭５７−２７７１４号公報特開平８−１４０６６７号公報特開平７−１０８２９７号公報特開２００３−２５０５２７号公報

本発明は、単独で各種ＰＶＡ誘導体に対しても優れた分解・資化能を有するＰＶＡ分解菌及び当該菌を用いたＰＶＡの分解・資化方法を提供すること、及びゼラチン、デンプンなどの微生物により資化容易な栄養源共存環境においても、当該菌を含む微生物群が高いＰＶＡ分解活性を示すＰＶＡの分解・資化方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、河川、土壌等の自然界及び活性汚泥等から広く微生物を探索したところ、富士写真フイルム株式会社富士宮工場活性汚泥より分離したミクロバクテリウム・レバニフォルマンス（Microbacterium laevaniformans）がＰＶＡ及びその誘導体に対して優れた分解・資化能を有し、これを用いることにより、多種類のＰＶＡを含んだ排液等を良好に浄化処理できることを見出した。また、排液中にゼラチン、デンプンなどの微生物により資化容易な栄養源が存在しても、PVAの分解が遅滞することなく良好に浄化処理できることを見出した。

即ち、本発明によれば、ミクロバクテリウム属細菌、上記細菌を含む微生物群、又は上記細菌の菌体成分をポリビニルアルコール又はポリビニルアルコール誘導体に接触させることを含む、ポリビニルアルコール又はポリビニルアルコール誘導体の分解方法が提供される。
好ましくは、ミクロバクテリウム・レバニフォルマンス（Microbacterium laevaniformans）種に属する菌株、上記菌株を含む微生物群、又は上記菌株の菌体成分を、ポリビニルアルコール又はポリビニルアルコール誘導体に接触させることを含む、ポリビニルアルコール又はポリビニルアルコール誘導体の分解方法が提供される。
好ましくは、ミクロバクテリウム・レバニフォルマンス（Microbacterium laevaniformans）種に属する菌株は、ミクロバクテリウム・レバニフォルマンス（Microbacterium laevaniformans）KSS-11株（受託番号ＦＥＲＭＰ−２００８１）である。

本発明の別の側面によれば、ミクロバクテリウム属細菌、上記細菌を含む微生物群、又は上記細菌の菌体成分をポリビニルアルコールあるいはポリビニルアルコール誘導体を含有する排水、排液又は土壌に接触させることを含む、排水、排液又は土壌の浄化処理方法が提供される。
好ましくは、ミクロバクテリウム・レバニフォルマンス（Microbacterium laevaniformans）種に属する菌株、上記菌株を含む微生物群、又は上記菌株の菌体成分を、ポリビニルアルコールあるいはポリビニルアルコール誘導体を含有する排水、排液又は土壌に接触させることを含む、排水、排液又は土壌の浄化処理方法が提供される。
好ましくは、ミクロバクテリウム・レバニフォルマンス（Microbacterium laevaniformans）種に属する菌株は、ミクロバクテリウム・レバニフォルマンス（Microbacterium laevaniformans）KSS-11株（受託番号ＦＥＲＭＰ−２００８１）である。

本発明のさらに別の側面によれば、ミクロバクテリウム・レバニフォルマンス（Microbacterium laevaniformans）KSS-11株（受託番号ＦＥＲＭＰ−２００８１）として寄託されたポリビニルアルコール分解菌が提供される。
本発明のさらに別の側面によれば、ミクロバクテリウム・レバニフォルマンス（Microbacterium laevaniformans）KSS-11株（受託番号ＦＥＲＭＰ−２００８１）を含む微生物群を担体に固定化し、ポリビニルアルコールあるいはポリビニルアルコール誘導体に接触させることを含む、ポリビニルアルコールあるいはポリビニルアルコール誘導体の分解方法が提供される。

本発明のさらに別の側面によれば、ミクロバクテリウム・レバニフォルマンス（Microbacterium laevaniformans）KSS-11株（受託番号ＦＥＲＭＰ−２００８１）を含む微生物群を担体に固定化し、ポリビニルアルコールあるいはポリビニルアルコール誘導体を含有する排水、排液又は土壌に接触させることを含む、排水、排液又は土壌の浄化処理方法が提供される。
好ましくは、固定化担体は活性炭又は架橋高分子である。

本発明のＰＶＡ分解方法は、各種排水、排液、土壌等の浄化処理、コンポスト処理におけるＰＶＡの分解・資化に有用である。

本発明におけるＰＶＡとしては、ポリ酢酸ビニルを鹸化することにより得られるＰＶＡの他に、機能性を賦与したＰＶＡ誘導体、例えばアニオン性、カチオン性、シラン反応性、末端疎水性ＰＶＡ等が挙げられる。本発明の細菌を用いることにより、ＰＶＡの重合度や完全鹸化、部分鹸化を問わず、これを分解・資化することができるが、分解性に優れるＰＶＡとしては、重合度３００〜３５００で、鹸化度８６〜９９％のものが挙げられ、またＰＶＡ誘導体としては、アニオン性あるいは末端疎水性ＰＶＡ等が挙げられる。

本発明のポリビニルアルコール分解・資化能を有する細菌は、ミクロバクテリウム属細菌であり、好ましくはミクロバクテリウム・レバニフォルマンス（Microbacterium laevaniformans）種に属する菌株である。

このポリビニルアルコール分解・資化能を有するミクロバクテリウム属細菌は、広く自然界より検索したものである。例えば以下の様にして分離することができる。

本発明のポリビニルアルコール分解・資化能を有するミクロバクテリウム属細菌、例えば、ミクロバクテリウム・レバニフォルマンス（Microbacterium laevaniformans）種は、例えば以下の様にして分離される。すなわち、河川、活性汚泥、土壌、海水、湖水等の試料を、メンブランフィルター（孔径０．１〜０．５μｍ）で濾過し、メンブランフィルターをＰＶＡ液体培地中に浸して振とう培養してＰＶＡ分解菌の有無を判断する。その後、その培養液を適当な培地に撒き、コロニーを形成させる。得られたコロニーをＰＶＡを含む低栄養培地に接種し、ＰＶＡ分解能を有する菌を選別分離すればよい。

本発明によるＰＶＡ及びその誘導体に対して分解・資化能を有する細菌の一例としては、ミクロバクテリウム・レバニフォルマンス（Microbacterium laevaniformans）KSS-11株が挙げられる。このミクロバクテリウム・レバニフォルマンス（Microbacterium laevaniformans）KSS-11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（日本国茨城県つくば市東一丁目１番地１中央第６）に、２００４年６月１６日付で受託番号ＦＥＲＭＰ−２００８１として寄託されている。ミクロバクテリウム・レバニフォルマンス（Microbacterium laevaniformans）KSS-11株の菌学的性質及び遺伝学的解析結果を以下に記載する。

（菌学的性質）
培地的性質：LB寒天培地（Sambrook, J., E. F. Fritsch, and T. Maniatis. (1989) Molecular cloning: a laboratory manual, 2nd ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press, NY.）で、黄色、低凸状、円形コロニーを形成する。

（遺伝学的解析）
16SrDNAの解析
KSS-11株をLB寒天培地に植菌し、30℃での培養物からDNAを抽出し、PCRによる増幅、PCR産物の精製を行った後、BigDye^TM Terminator v.3.1（Appried Biosystem社）を用いてサイクルシークエンス反応を行って16SrDNAの塩基配列を決定し、WEB上のDNA Data Bank of Japan（http://www.ddbj.nig.ac.jp/）のFASTAプログラムを用いて16SrDNA解析を行った。その結果、本発明のKSS-11株の16SrDNAは、ミクロバクテリウム・レバニフォルマンスMicrobacterium laevaniformansのそれ（DDBJ/EMBL/GenBank databases direct submittion. Accession No.AB007997）と98.0%の相同性を有していた。

上記細菌の培養は、原則的に、例えばミクロバクテリウム属に属する微生物の培養に準じるものであり、通常液体培養による振盪培養法、通気攪拌培養法等の好気的条件下で行なわれるのが好適である。

培養に用いられる培地としては、好気性細菌用の各種の合成培地、半合成培地、天然培地等をいずれも用いることができる。例えば、肉エキス、ペプトン等でよい。

培地のｐＨは、６〜８とするのが好ましい。培養温度は、ミクロバクテリウム属細菌が良好に生育する温度、通常約１５〜４２℃、特に好ましくは約２５〜３８℃付近に保つのがよい。培養時間は、液体振盪培養及び通気攪拌培養のいずれの場合も、一般に２日〜１週間程度好気的に行うことができる。なお、上記の培養条件は、使用微生物の種類や特性、外部条件等に応じて適宜変更することができる。

本発明の細菌は、後記実施例に示すようにＰＶＡ及びＰＶＡ誘導体を良好に分解・資化できる。従って、ミクロバクテリウム属細菌（例えば、ミクロバクテリウム・レバニフォルマンス（Microbacterium laevaniformans）種に属する菌株）、上記細菌を含む微生物群、又は上記細菌の菌体成分を、例えば家庭排水、工場排水、排液等の産業排棄物、土壌等のＰＶＡ含有物に接触させることにより、これを浄化処理することができる。ここで、菌体成分としては、ミクロバクテリウム属細菌の培養菌体、固定化した菌体、菌体抽出物、固定化した菌体抽出物、菌体抽出液、培養液、培養瀘液等が含まれる。菌の固定に用いることができる担体としては、活性炭又は架橋高分子などが挙げられる。

本発明の微生物を用いたＰＶＡの分解方法としては、例えば排水浄化の場合には個別発生源に本発明のミクロバクテリウム属細菌又は当該細菌を含む微生物群を固定化した処理装置を取り付ける手段、排水処理場において本発明の細菌又は当該細菌を含む微生物群を曝気槽等に添加する手段、土壌浄化の場合には土壌に本発明の細菌又は当該細菌を含む微生物群を施用する手段等が挙げられる。また、環境浄化の場合には、自然環境の河川や湖沼に本発明の細菌又は当該細菌を含む微生物群を施用する手段を採用することができる。尚、斯かるＰＶＡ分解処理は、ｐＨ４〜１０、好ましくはｐＨ５〜８、処理温度５〜４０℃、好ましくは１５〜３５℃で、通常０．５時間〜１４日、好ましくは１時間〜７日行うのがよい。
以下の実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は実施例によって限定されるものではない。

実施例１：ミクロバクテリウム・レバニフォルマンスKSS-11株の単離
PVA培地（表１）を100ml調製し、原料PVAに含まれる酢酸塩等の不純物を除去するために、分解能を持たない大腸菌野生株MG1655を接種し、28℃で1日振とう培養した。培養液をメンブレンフィルター（孔径0.2μm）で濾過滅菌し、この濾過処理PVA培地にPVA廃液処理汚泥懸濁液50μlを接種し、28℃で8日間振とう培養した。培養液の一部をLB寒天培地に塗布し、28℃にて5日間培養した後、生育が認められたプレートから単一コロニーを選択し、濾過処理PVA培地を用いた分解能の確認および同定試験を行い、ミクロバクテリウム・レバニフォルマンスKSS-11株を得た。

実施例２：ミクロバクテリウム・レバニフォルマンスKSS-11株を用いたPVAの分解・資化
LB寒天培地に生育したKSS-11株を、0.5％PVA培地10mlに白金耳にて接種し、28℃で8日間振とう培養を行った。経時的に培養液の一部を抜き取り、濁度（OD600）およびPVA濃度の測定を行った。なお、PVA濃度の測定は、Kim, B. C., C. K. Sohn, S. K. Lim, J. W. Lee, and W. park. (2003) Degradation of polyvinyl alcohol by Sphingomonas sp. SA3 and its symbiote. J. Ind. Microbiol. Biotechnol., 30, 70-74に記載の方法に準じて行った。その結果、KSS-11株は単独でPVAを効率的に分解することが示された（図１）。

図１は、ミクロバクテリウム・レバニフォルマンスKSS-11株を用いたPVAの分解・資化を測定した結果を示す。四角は、菌体濃度を示し、三角はPVA濃度を示す。

Claims

ミクロバクテリウム属細菌、上記細菌を含む微生物群、又は上記細菌の菌体成分をポリビニルアルコール又はポリビニルアルコール誘導体に接触させることを含む、ポリビニルアルコール又はポリビニルアルコール誘導体の分解方法。
ミクロバクテリウム・レバニフォルマンス（Microbacterium laevaniformans）種に属する菌株、上記菌株を含む微生物群、又は上記菌株の菌体成分を、ポリビニルアルコール又はポリビニルアルコール誘導体に接触させることを含む、請求項１に記載のポリビニルアルコール又はポリビニルアルコール誘導体の分解方法。
ミクロバクテリウム・レバニフォルマンス（Microbacterium laevaniformans）種に属する菌株が、ミクロバクテリウム・レバニフォルマンス（Microbacterium laevaniformans）KSS-11株（受託番号ＦＥＲＭＰ−２００８１）である、請求項１又は２に記載のポリビニルアルコール又はポリビニルアルコール誘導体の分解方法。
ミクロバクテリウム属細菌、上記細菌を含む微生物群、又は上記細菌の菌体成分をポリビニルアルコールあるいはポリビニルアルコール誘導体を含有する排水、排液又は土壌に接触させることを含む、排水、排液又は土壌の浄化処理方法。
ミクロバクテリウム・レバニフォルマンス（Microbacterium laevaniformans）種に属する菌株、上記菌株を含む微生物群、又は上記菌株の菌体成分を、ポリビニルアルコールあるいはポリビニルアルコール誘導体を含有する排水、排液又は土壌に接触させることを含む、請求項４に記載の排水、排液又は土壌の浄化処理方法。
ミクロバクテリウム・レバニフォルマンス（Microbacterium laevaniformans）種に属する菌株が、ミクロバクテリウム・レバニフォルマンス（Microbacterium laevaniformans）KSS-11株（受託番号ＦＥＲＭＰ−２００８１）である、請求項４又は５に記載の排水、排液又は土壌の浄化処理方法。
ミクロバクテリウム・レバニフォルマンス（Microbacterium laevaniformans）KSS-11株（受託番号ＦＥＲＭＰ−２００８１）として寄託されたポリビニルアルコール分解菌。
ミクロバクテリウム・レバニフォルマンス（Microbacterium laevaniformans）KSS-11株（受託番号ＦＥＲＭＰ−２００８１）を含む微生物群を担体に固定化し、ポリビニルアルコールあるいはポリビニルアルコール誘導体に接触させることを含む、ポリビニルアルコールあるいはポリビニルアルコール誘導体の分解方法。
ミクロバクテリウム・レバニフォルマンス（Microbacterium laevaniformans）KSS-11株（受託番号ＦＥＲＭＰ−２００８１）を含む微生物群を担体に固定化し、ポリビニルアルコールあるいはポリビニルアルコール誘導体を含有する排水、排液又は土壌に接触させることを含む、排水、排液又は土壌の浄化処理方法。
固定化担体が活性炭又は架橋高分子である、請求項８又は９に記載の方法。