JP2006288221A - 光合成細菌の保存方法及びかかる方法によって得られる光合成細菌の保存物 - Google Patents

Abstract

【課題】
常温で長期保存しても光合成細菌の生菌状態を安定に維持できる光合成細菌の保存方法を提供する。
【解決手段】
光合成細菌の液体懸濁液に多糖類を添加して混合液を調製し、この混合液を乾燥させることを特徴とする光合成細菌の保存方法。好ましくは、多糖類はでんぷん、アルギン酸、カラギーナン、ペクチン、及びこれらの混合物からなる群から選択され、混合液の乾燥は、混合液を多孔質担体に浸透させてから行われる。光合成細菌は所望により粉砕して粉体状にされる。また、本発明によれば、かかる方法によって得られることを特徴とする光合成細菌の保存物も提供される。

Description

本発明は廃水処理、養殖、農業等の分野で有用な光合成細菌の保存方法及びかかる方法によって得られる光合成細菌の保存物に関する。

光合成細菌は自然界に広く分布する細菌であり、太陽光をエネルギー源とし、水素と二酸化炭素を栄養源として光合成を営む。光合成細菌は有機物の資化能力に優れるため、有機物を多く含む廃水の処理に利用されている。また、光合成細菌はアミノ酸やビタミンを豊富に含むため、魚や家畜の養殖用の飼料としても利用されている。さらに、光合成細菌は多量のカロチノイドや生殖成長因子を分泌し、また土壌中の放線菌を有効に増殖させるため、農作物の肥料としても利用されている。

廃水処理、養殖用の飼料、農作物の肥料として光合成細菌を用いる場合、その特性を活かすためには光合成細菌を生菌の状態で用いる必要がある。しかし、光合成細菌を液体に懸濁した状態で常温保存すると、数日〜数週間以内に生菌数が激減し、使用不可能になる。そこで現在では、光合成細菌を液体に懸濁した状態で冷蔵又は冷凍保存し、使用時に常温に戻すことにより、光合成細菌を安定に供給している（非特許文献１及び２参照）。

しかしながら、冷蔵又は冷凍保存を行うためには冷蔵又は冷凍設備が必要であり、そのための設備投資を要する。また、菌を液体に懸濁した状態で冷蔵又は冷凍保存する場合、水分や温度の管理が常に必要であり、わずらわしい。さらに、かかる保存方法の場合、保存中にカビなどの他の雑菌が繁殖するおそれもある。

従って、常温で長期保存しても生菌状態を安定に維持できる光合成細菌の保存方法が求められていた。
光合成細菌（北村博他編、学会出版センター発行、１９８４年１２月１０日初版、第１１４頁〜第１１６頁、第３４７頁） 養殖（１９８５年第２２巻第５号、第６６頁〜第６８頁）

本発明はかかる従来技術の現状に鑑み創案されたものであり、その目的は常温で長期保存しても光合成細菌の生菌状態を安定に維持できる光合成細菌の保存方法を提供することにある。

本発明者は上記課題を解決するために、光合成細菌の効果的な保存方法について鋭意検討した結果、光合成細菌の液体懸濁液にでんぷんやアルギン酸等の多糖類を添加して乾燥させると、光合成細菌の生菌状態を常温で長期間安定に維持することができることを見出し、遂に本発明を想到するに至った。

即ち、本発明は光合成細菌の液体懸濁液に多糖類を添加して混合液を調製し、この混合液を乾燥させることを特徴とする光合成細菌の保存方法である。

本発明の光合成細菌の保存方法の好ましい実施態様では、前記多糖類は、光合成細菌が生存できる温度範囲で水に溶解及びゲル化する多糖類であり、具体的にはでんぷん、アルギン酸、カラギーナン、ペクチン、及びこれらの混合物からなる群から選択される。
本発明の光合成細菌の保存方法のさらに好ましい実施態様では、混合液の乾燥は、混合液を多孔質担体に浸透させてから行われる。本発明の光合成細菌の保存方法の特に好ましい実施態様では、光合成細菌は粉砕して粉体状にされている。

また、本発明によれば、かかる方法によって得られることを特徴とする光合成細菌の保存物も提供される。

本発明の光合成細菌の保存方法によれば、光合成細菌を常温で長期間（１年以上）安定に保存することができるため、従来技術のような冷蔵又は冷凍設備は不要であり、水分や温度の管理も不要である。従って、本発明の光合成細菌の保存方法を用いれば、光合成細菌の保存のための特別な設備投資や管理業務を削減することができる。また、本発明の光合成細菌の保存方法は実施が容易であり、費用も安価である。また、本発明の保存方法によって得られる光合成細菌の保存物は乾燥状態であるため、液体状態で保存する従来技術の方法と比べてカビなどの他の雑菌が繁殖しにくい。

本発明の光合成細菌の保存方法は、廃水処理剤、魚や家畜の養殖用の飼料、農作物の肥料などとして有用な光合成細菌を、生菌状態を維持しつつも乾燥状態で保存することを初めて可能としたものである。本発明の方法で保存対象とする光合成細菌は、廃水処理剤、飼料や肥料として用いられる光合成細菌であれば特に限定されず、紅色硫黄細菌、紅色非硫黄細菌、緑色硫黄細菌、滑走性緑色細菌のいずれも用いることができるが、例えばロドバクター属、ロドスピリラム属、ロドシュードモーナス属などの紅色非硫黄細菌を用いることができる。

本発明の保存方法で用いる光合成細菌の液体懸濁液は、光合成細菌を常法に従って所定の濃度になるまで培養したものを用いればよい。液体懸濁液中の光合成細菌の濃度は、使用時の生菌数を多くするためにもできるだけ高濃度であることが望ましい。培養液中の光合成細菌の濃度は培養前後の吸光度の変化を測定することにより決定することができる。また、さらに高濃度の液体懸濁物が必要である場合は、培養液の遠心分離などにより光合成細菌を回収して希望の濃度に再懸濁すればよい。

光合成細菌の液体懸濁液に添加する多糖類は、光合成細菌が生存できる温度範囲（通常１０℃〜４０℃）で水に溶解及びゲル化する多糖類であればいかなる多糖類も用いることができるが、コストや生体への安全性を考慮するとでんぷん、アルギン酸（又はその塩）、カラギーナン、ペクチンなどを用いることが好ましい。なお、本発明の光合成細菌の保存物を、リン酸を多く含む他の成分と混合して飼料や肥料として用いる場合は、保存に用いる多糖類はアルギン酸以外のものを使用することが望ましい。これは、アルギン酸を使用するとアルギン酸のゲルがリン酸と反応して溶解してしまい、乾燥状態を維持しにくくなるからである。

光合成細菌の液体懸濁液への多糖類の添加量は多糖類の種類により適宜設定すればよいが、光合成細菌を包括できる程度のゲル状態を作り出す必要性と撹拌などの作業性を考慮すると、混合液の総重量の０．５〜５重量％の多糖類を添加することが望ましい。多糖類は乾燥状態で直接、液体懸濁液に添加してもよいし、一旦水に溶解させてから液体懸濁液に添加してもよい。

このようにして調製された混合液は次に、例えば型枠内にシート状に広げて流され、常温で自然乾燥されて光合成細菌の保存物となる。多糖類としてアルギン酸を用いた場合は、乾燥前に混合液を塩化カルシウム溶液と接触させて混合液をゲル化させてもよい。このように乾燥前に混合液をゲル化させることにより、乾燥に要する時間を短縮することができる。

代わりに、所望により、混合液を調製した後、この混合液を多孔質担体に浸透させてから乾燥させてもよい。このように多孔質担体に光合成細菌を吸着させることにより、生成した光合成細菌保存物を廃水に投入したり飼料や肥料として投与する際に一ヶ所に固まらず均一に投入・投与することが可能になり、光合成細菌保存物の取扱いを一層容易にすることができる。

本発明の光合成細菌の保存方法で用いる多孔質担体は、光合成細菌保存物の用途に応じて適宜選択されるが、例えば廃水処理に用いる場合はセラミック、活性炭、軽石、コンクリートなどの高強度の多孔質物質を用いればよく、魚や家畜の養殖用の飼料として用いる場合は多孔質のペレット状の固型飼料、パン、麩などの生物に対して毒性や悪影響を有さない多孔質物質を用いればよい。また、農作物の肥料として用いる場合は、赤玉土、バーミキュライト、パーライト、燻炭、鹿沼土、活性炭、軽石などの通常土に混ぜ込んで使用する多孔質物質を用いればよい。

乾燥された光合成細菌の保存物は次に所望により所定の寸法に粉砕して粉体状にされる。この粉体の粒度は用途に応じて適宜設定すればよいが、通常、直径０．５ｍｍ〜５ｍｍである。

本発明の光合成細菌の保存物が常温で長期間安定に保存することができる理由は未だ十分に解明されていないが、保存物中では光合成細菌は多糖類で保持（固定化）されている状態であり、多糖類内に含まれる水分のみで生きていくことができるためであると考えられる。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。なお、実施例の記載は純粋に発明の理解のためのみに挙げるものであり、本発明はこれによって何ら限定されるものではない。

実施例１
光合成細菌ロドバクター・スファエロイデス Ｓ（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ ｓｐｈａｅｒｏｉｄｅｓ）Ｓ（寄託番号：ＮＢＲＣ１０００３８（ＮＩＴＥ（（独）製品評価技術基盤機構）のバイオテクノロジー分野 生物遺伝資源部門への寄託））を以下の表１に示す組成の培養液中で連続光照射下（４０Ｗ蛍光灯 約１０００ｌｕｘ）で静置して７日間、ＯＤ_６６０＝７程度まで培養した。

この光合成細菌を含む培養液に、２重量％になるようアルギン酸ナトリウムを添加して混合液を調製し、多孔質セラミックス（ナガオ（株）製 空隙率８０％、細孔径１０μｍ）に浸漬させた。十分浸透した後、多孔質セラミックスを２重量％の塩化カルシウム溶液に浸漬し、混合物をゲル化させた。その後室温で乾燥し、直径１ｍｍ程度に粉砕して乾燥粉体（光合成細菌の保存物）を得た。

実施例２
実施例１と同様に光合成細菌を含む培養液に３重量％になるようでんぷんを添加して混合液を調製し、実施例１と同じ多孔質セラミックスに浸漬したものを室温で乾燥し、直径１ｍｍ程度に粉砕して乾燥粉体（光合成細菌の保存物）を得た。

比較例１
比較例として、光合成細菌を含む培養液をそのまま実施例１と同じ多孔質セラミックスに浸漬したものを室温で乾燥し、直径１ｍｍ程度に粉砕して乾燥粉体を得た。

生存性試験
実施例１，２及び比較例１の乾燥粉体（光合成細菌の保存物）を室温で保存し、１週間後、３ヵ月後及び１年後に光合成細菌の生存性の測定を行った。なお、保存中、温度及び湿度の調整は全く行わなかった。
表１に示す組成の培養液を用いて寒天プレート培地（寒天濃度約２重量％）を作成し、その上に乾燥粉体を散布し、連続光照射下（４０Ｗ蛍光灯 約１０００ｌｕｘ）で静置して７日間、培養した。光合成細菌の生存性はプレート上に赤色のコロニーができることにより確認した。
光合成細菌の生存性の測定結果を以下の表２に示す。

表２から明らかな通り、多糖類を添加して乾燥させた本発明の実施例１及び２では、常温で１年以上光合成細菌を安定に保存することができた。これに対し、多糖類を添加せずに乾燥させた比較例１では、３ヶ月の保存で既に乾燥粉体中の光合成細菌は死滅していた。

本発明の保存方法によって得られる光合成細菌の保存物は常温で長期間（１年以上）安定に保存することができるため、光合成細菌の保存のために従来必要とされていた特別な設備投資や管理業務はもはや不要である。また、かかる保存物は乾燥状態であるため、液体状態で保存する従来技術の方法と比べてカビなどの他の雑菌が繁殖しにくい。

Claims (6)

1. 光合成細菌の液体懸濁液に多糖類を添加して混合液を調製し、この混合液を乾燥させることを特徴とする光合成細菌の保存方法。
2. 多糖類が、光合成細菌が生存できる温度範囲で水に溶解及びゲル化する多糖類であることを特徴とする請求項１に記載の光合成細菌の保存方法。
3. 多糖類がでんぷん、アルギン酸、カラギーナン、ペクチン、及びこれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項２に記載の光合成細菌の保存方法。
4. 混合液の乾燥が、混合液を多孔質担体に浸透させてから行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光合成細菌の保存方法。
5. 光合成細菌が粉砕して粉体状にされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光合成細菌の保存方法。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法によって得られることを特徴とする光合成細菌の保存物。