JP2013215097A - メラミン類の分解方法及びメラミン類分解微生物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】以下の(1)及び(2)から選択される1種又は2種を含む、メラミン類分解剤。(1)以下の菌学的性質及び分類学的性質を有するリゾビウム属菌(菌学的性質)好気的条件下でメラミン類を分解する。(形態学的性質)(使用培地:LB培地、37℃、48時間)細胞形態:桿菌コロニー色調:淡黄色(生理学的性質)グラム染色:−(分類学的性質)特定の塩基配列からなるDNA16SrDNA遺伝子を有する。(2)以下の菌学的性質及び分類学的性質を有するロドコッカス属菌(菌学的性質)好気的条件下でメラミン類を分解する。(形態学的性質)(使用培地:LB培地、37℃、48時間)細胞形態:桿菌コロニー色調:淡いオレンジ色(生理学的性質)グラム染色:+(分類学的性質)他の特定の塩基配列を有するDNAを含む16SrDNA遺伝子を有する。
【選択図】なし
Description
(1)以下の菌学的性質及び分類学的性質を有するリゾビウム属菌
(菌学的性質)
(科学的性質)
好気的条件下でメラミン類を分解する。
(形態学的性質)(使用培地:LB培地、37℃、48時間)
細胞形態:桿菌
コロニー色調:淡黄色
(生理学的性質)
グラム染色:−
(分類学的性質)
配列番号1に示す塩基配列からなるDNA又は前記塩基配列と98.1%超の同一性を有するDNAを含む16S rDNA遺伝子を有する。
(2)以下の菌学的性質及び分類学的性質を有するロドコッカス属菌
(菌学的性質)
(科学的性質)
好気的条件下でメラミン類を分解する。
(形態学的性質)(使用培地:LB培地、37℃、48時間)
細胞形態:桿菌
コロニー色調:淡いオレンジ色
(生理学的性質)
グラム染色:+
(分類学的性質)
配列番号2に示す塩基配列からなるDNA又は前記塩基配列と99.7%超の同一性を有するDNAを含む16S rDNA遺伝子を有する。
(1)以下の菌学的性質及び分類学的性質を有するリゾビウム属菌
(菌学的性質)
(科学的性質)
好気的酸性条件下でメラミン類を分解する。
(形態学的性質)(使用培地:LB培地、37℃、48時間)
細胞形態:桿菌
コロニー色調:淡黄色
(生理学的性質)
グラム染色:−
(分類学的性質)
配列番号1に示す塩基配列からなるDNA又は前記塩基配列と98.1%超の同一性を有するDNAを含む16S rDNA遺伝子を有する。
(2)以下の菌学的性質及び分類学的性質を有するロドコッカス属菌
(菌学的性質)
(科学的性質)
好気的酸性条件下でメラミン類を分解する。
(形態学的性質)(使用培地:LB培地、37℃、48時間)
細胞形態:桿菌
コロニー色調:淡いオレンジ色
(生理学的性質)
グラム染色:+
(分類学的性質)
配列番号2に示す塩基配列からなるDNA又は前記塩基配列と99.7%超の同一性を有するDNAを含む16S rDNA遺伝子を有する。
本明細書に開示されるメラミン類分解剤は、リゾビウム(Rhizobium)属又はロドコッカス(Rhodococcus)属に属し、好気的条件下でのメラミン類分解能を有する微生物を含んでいる。本明細書に開示される微生物製剤は、これらの各微生物が、共通する「好気的条件」下で単独で高いメラミン類の分解能を発揮でき、同様の分解傾向を有することから、任意の組み合わせで用いても、高いメラミン類の分解活性を有する製剤を得ることができる。また、これら微生物は、15℃以上40℃以下の温度でしかも、炭素源及び窒素源の使用を抑制又は回避しつつメラミン類を分解できるため、培養コストを低減することができる。さらに、これら微生物は、「好気的酸性条件」でメラミン類を分解できる。このため多置換メラミン類を酸分解して単置換メラミン類としつつ、同時に分解生成物である単置換メラミンを効率的にメラミン及びさらなる低分子化合物へと分解できる。
本明細書に開示されるリゾビウム属菌は、好ましくはリゾビウム ラジオバクターであり、以下の菌学的性質及び分類学的性質を有する。
(科学的性質)
好気的条件下でメラミン類を分解する。好ましくは好気的酸性条件下でメラミン類を分解する。より好ましくは、20℃、好気的酸性条件下で、メラミン及びモノメトキシメチルメラミンを分解する。
細胞形態:桿菌
コロニー色調:淡黄色
(生理学的性質)
グラム染色:−
16S rRNAをコードする塩基配列(16S rDNA遺伝子)について、配列番号1に示す配列を有している。配列番号1に示す塩基配列をもとにデータベース(アポロン DB−BA 7.0(テクノスルガ・ラボ、静岡)及びアポロン2.0(テクノスルガ・ラボ、静岡)を用いてホモロジー検索したところ、配列番号1に示す塩基配列は“Rhizobium radiobacter ATCC 19358”として登録された塩基配列と最も高い同一性(99.1%)を示した。
本明細書に開示されるロドコッカス属菌は、以下の菌学的性質及び分類学的性質を有する。
(科学的性質)
好気的条件下でメラミン類を分解する。好ましくは、好気的酸性条件下でメラミン類を分解する。より好ましくは、20℃、好気的酸性条件下で、メラミン及びモノメトキシメチルメラミンを分解する。なお、当該科学的性質における好気的条件、好気的酸性条件等については、リゾビウム属菌と同様の態様が適用される。
細胞形態:桿菌
コロニー色調:淡いオレンジ色
(生理学的性質)
グラム染色:+
16S rRNAをコードする塩基配列(16S rDNA遺伝子)について、配列番号2に示す配列を有している。配列番号2に示す塩基配列をもとにデータベース(アポロン DB−BA 7.0(テクノスルガ・ラボ、静岡)及びアポロン2.0(テクノスルガ・ラボ、静岡)を用いてホモロジー検索したところ、配列番号1に示す塩基配列は“Rhodococcus ginshengii djl-6"及び“Rhodococcus jialingiae dji-6-2”として登録された塩基配列と最も高い同一性(99.9%)を示した。
で表されるトリアジン環を1分子中に少なくとも1個有する化合物である。メラミン類には、トリアジン環を一つ有する単核性メラミン類と複数個有する多核性メラミン類が含まれる。
本明細書に開示されるメラミン類の分解方法は、図1(a)に示すように、本メラミン類分解剤を用いて、メラミン類を分解する工程を備えることができる。本分解方法によれば、加熱手段又は冷却手段を特に必要とすることなく、また、好気的条件でメラミン類を微生物によって分解処理できるため、低コストで実施できる。また、メラミン類分解剤を構成する微生物は、いずれも、単独で、メラミン類を分解する能力が良好であるため、複雑な制御を必要とせずに、効率的にメラミン類を分解できる。
分解工程において、本分解剤を構成する微生物が、メラミン類を分解し資化する条件は、特に限定されないが、分解工程は、微生物の培養工程である以上、本明細書に開示される微生物が生存し増殖できる組成を含む環境下で実施される。したがって、本明細書に開示される微生物の生育のための各種無機塩類が前記組成に含まれるようにする。本分解工程では、本明細書に開示される微生物はメラミン類を炭素源及び/又は窒素源とすることができるため、前記組成においてメラミン類以外の炭素源及び窒素源の含有量を低減ないし不含有とすることができる。
本分解方法は、図1(b)に示すように好気的酸性条件下での分解工程を備えるものであってもよい。分解工程のpH条件は、中性付近とすることも可能であるが、pH6.5以下、好ましくはpH6.0以下であり、さらに好ましくはpH5.5以下の酸性条件とする。本発明者らによれば、酸性下にメラミン類を曝すことで、多置換メラミン類が分解されてメラミン、あるいはこれに加えて単置換メラミンが主成分となることがわかっている。メラミン、あるいはこれに加えて単置換メラミンを主成分とすることで、本メラミン類分解剤を用いた分解を効率的に行うことができる。
図1(c)に示すように、多置換メラミン類を酸性条件で分解するこの種の酸性処理工程は、メラミン類分解剤を用いる分解工程とは別個に、これに先立って、行われていてもよい。本メラミン類分解剤は、酸性下でもメラミン類を分解できるため、こうした酸性処理工程後における中性付近へのpH調整を簡略化ないし省略することができる。メラミン類が、多置換メラミン類を含んでいる場合に有用である。
図1(d)に示すように、本分解工程等に先立って活性汚泥処理工程が行われてもよい。メラミン類が活性汚泥によって分解可能な物質等を伴っている場合に有用である。メラミン類は、上記のように各種の廃水、典型的には車両を始め、各種の塗装工程の廃水に含まれる。本発明者らによれば、メラミン樹脂を含む塗料の塗装工程等の廃水には、メラミン樹脂に由来する多様なメラミン類が含まれているが、活性汚泥処理により、メラミン類を含む廃水のうち、メラミン類以外の溶剤などの各種成分が分解除去され、ひいては、メラミン類が主成分ともなりうることがわかっている。すなわち、メラミン類分解剤による分解処理前に活性汚泥処理工程を実施することで、微生物の増殖阻害を生じさせるような成分を除去でき、その後のメラミン類分解剤を用いた分解工程に適した組成とすることができる。
本明細書に開示されるメラミン類の分解のための微生物のスクリーニング方法は、好気的酸性条件下、少なくとも炭素源としてメラミン類の存在下で被験微生物を培養する工程と、前記培養工程における前記被験微生物の増殖能又は前記メラミン類の分解能を評価する工程と、を備えることができる。本スクリーニング方法によれば、好気的酸性条件下で、多置換メラミン類を含むメラミン類が酸で分解されて得られる単置換メラミン類やメラミンを分解し資化する微生物を得ることができる。こうした微生物によれば、好気的酸性条件下で多置換メラミン類を含むメラミン類を効率的に分解できる。
本明細書の開示によれば、本メラミン類分解剤を備える、メラミン類を分解する分解槽を有する、廃水処理装置が提供される。本装置によれば、常温でかつ好気的条件でメラミン類を分解できる分解槽を有しているため、装置構成も簡略化できるし、しかも、低コストで連続運転させることができる。本処理装置の使用に際しては、本分解方法について説明した各種の実施態様を適用することができる。
土壌、堆肥、塗装廃水などから微生物を採取し、培地A(0.1%サイメル303(完全アルキル化型メトキシメチルメラミン、日本サイテックインダストリーズ製)、0.1%サイメル325(イミノ基型メトキシメチルメラミン、日本サイテックインダストリーズ製)、0.1Mクエン酸バッファ(pH5)、0.5%NaCl、1mM MgSO4、0.1mM CaCl2、5mg/L EDTA、2mg/L FeSO4・7H2O、0.1mg/L ZnSO4・7H2O、0.043mg/L MnSO4、・5H2O、0.3mg/L H3BO3、0.223mg CoCl2・6H2O、0.01mg/L CuSO4・5H2O、0.015mg/L NiCl2・6H2O、0.03mg/L Na2MoO4・2H2O、0.66mg/L CaCO3)10mlに加え、20℃、150rpmで振とうし、1週間ごとに培養液1mlを採取し、新しい培地A9mlに加え、再び、20℃、150rpmで振とうを続ける操作を5週間継続した。振とう液0.1mlを選択培地B(培地A、15g/L 寒天)に塗布し、20℃、7日間培養した。培養後、出現したコロニーの中から7株を分離した。
培地C(培地Aのうち、サイメル303及びサイメル325を0.06%メラミン(和光純薬株式会社製)としたもの)10mlに濁度2(波長660nm)に調整した分解菌7株の懸濁液500μl又は滅菌精製水500μl(コントロール)を添加し、20℃で24時間、150rpmで振とう培養してメラミン分解能を評価した。メラミンの分解能は、溶液中に存在するメラミンをHPLC(島津製作所Prominence、カラム:インタクト製Unison UK-C8)を用いて分析し、その濃度変化により評価した。結果を図2に示す。
pH3、4、5、6、7、8及び9に調製された培地(pH3及び4のときには、0.1M第2クエン酸ナトリウム−塩酸バッファ、pH5、6、7及び8のときには、0.1Mリン酸バッファ、0.5%NaCl、1mM MgSO4、0.1mM CaCl2、5mg/L EDTA、2mg/L FeSO4・7H2O、0.1mg/L ZnSO4・7H2O、0.043mg/L MnSO4、・5H2O、0.3mg/L H3BO3、0.223mg CoCl2・6H2O、0.01mg/L CuSO4・5H2O、0.015mg/L NiCl2・6H2O、0.03mg/L Na2MoO4・2H2O、0.66mg/L CaCO3)10mlに濁度2(波長660nm)に調製したP5-19-30-1、P5-19-30-3B及びメラミン類分解能の至適pHが7であるメラミン類分解菌A(2KA14-3株)の懸濁液500μlを添加し、20℃で24時間、150rpmで振とう培養して各pHにおけるメラミン分解能を評価した。結果を図3に示す。
本実施例は、高濃度の多置換メラミン類を含有する塗装工程の実廃水B(COD6000mg/ml)1lに活性汚泥を添加し(MLSS2700mg/l)、20〜25℃、pH7〜8で曝気処理50日間行った。ろ過により固液分離を行い、活性汚泥処理液(液層)を得た。図示はしないが、GC−MS分析及びNMR分析により、この活性汚泥処理液の含有成分は溶剤成分が消失し、トリアジン環を有するメラミン類が主成分として残留していることがわかった。
本実施例では、P5-19-30-1及びP5-19-30-3Bにつき、菌株を同定した。すなわち、これらの菌につき、形態学的性質及び遺伝学的性質を解析した。形態学的性質はLB寒天培地で37℃、48時間培養後に形成されたコロニーを実体顕微鏡(オリンパス製 SZH10)で、グラム染色後に光学顕微鏡(オリンパス製 BX50F4)で観察した。結果を表1に示す。
9F:5'-gag ttt gat cct ggc tca g-3'(配列番号3)
1510R:5'-gtg aag ctt acg gyt acc ttg tta cga ctt-3'(配列番号4)
Y=t 又はc
シークエンスプライマー
9F:5'-gag ttt gat cct ggc tca g -3'(配列番号3)
802R:5'-tac cag ggt tac taa tcc-3'(配列番号5)
785F:5'- gga tta gat acc ctg gta -3'(配列番号6)
1510R:5'-gtg aag ctt acg gyt acc ttg tta cga ctt-3'(配列番号4)
Claims (15)
- 以下の(1)及び(2)から選択される1種又は2種を含む、メラミン類分解剤。
(1)以下の菌学的性質及び分類学的性質を有するリゾビウム属菌
(菌学的性質)
(科学的性質)
好気的条件下でメラミン類を分解する。
(形態学的性質)(使用培地:LB培地、37℃、48時間)
細胞形態:桿菌
コロニー色調:淡黄色
(生理学的性質)
グラム染色:−
(分類学的性質)
配列番号1に示す塩基配列からなるDNA又は前記塩基配列と98.1%超の同一性を有するDNAを含む16S rDNA遺伝子を有する。
(2)以下の菌学的性質及び分類学的性質を有するロドコッカス属菌
(菌学的性質)
(科学的性質)
好気的条件下でメラミン類を分解する。
(形態学的性質)(使用培地:LB培地、37℃、48時間)
細胞形態:桿菌
コロニー色調:淡いオレンジ色
(生理学的性質)
グラム染色:+
(分類学的性質)
配列番号2に示す塩基配列からなるDNA又は前記塩基配列と99.7%超の同一性を有するDNAを含む16S rDNA遺伝子を有する。 - 前記リゾビウム属菌及び前記ロドコッカス属菌における前記科学的性質は、好気的酸性条件下でメラミン類を分解する性質である、請求項1に記載のメラミン類分解剤。
- 前記リゾビウム属菌及び前記ロドコッカス属菌における前記科学的性質は、好気的酸性条件下、20℃でモノメトキシメチルメラミン及びメラミンを分解する性質である、請求項1又は2に記載のメラミン類分解剤。
- 前記リゾビウム属菌は、リゾビウム ラジオバクターP5−19−30−1(受領番号FERM ABP−11477)又はその変異株である、請求項1〜3のいずれかに記載のメラミン類分解剤。
- 前記ロドコッカス属菌は、ロドコッカスP5-19-30-3B(受領番号FERM ABP−11478)又はその変異株である、請求項1〜4のいずれかに記載のメラミン類分解剤。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のメラミン類分解剤を用いて、メラミン類を分解する工程、
を備える、メラミン類の分解方法。 - 前記分解工程は、前記メラミン類分解剤と、好気的条件下、15℃以上40℃以下の温度でメラミン類と、を接触させる工程である、請求項6に記載のメラミン類の分解方法。
- 前記分解工程は、好気的酸性条件下で実施する、請求項6又は7に記載のメラミン類の分解方法。
- 前記分解工程に先だって、活性汚泥により分解可能な物質を伴う前記メラミン類を活性汚泥により処理する工程を備える、請求項6〜8のいずれかに記載の分解方法。
- メラミン類の分解方法であって、
好気的酸性条件下、多置換メラミン類を含む前記メラミン類と、前記好気的酸性条件下でメラミンを分解する微生物と、を接触させる工程、を備える、方法。 - 前記微生物は、以下の(1)及び(2):
(1)以下の菌学的性質及び分類学的性質を有するリゾビウム属菌
(菌学的性質)
(科学的性質)
好気的酸性条件下でメラミン類を分解する。
(形態学的性質)(使用培地:LB培地、37℃、48時間)
細胞形態:桿菌
コロニー色調:淡黄色
(生理学的性質)
グラム染色:−
(分類学的性質)
配列番号1に示す塩基配列からなるDNA又は前記塩基配列と98.1%超の同一性を有するDNAを含む16S rDNA遺伝子を有する。
(2)以下の菌学的性質及び分類学的性質を有するロドコッカス属菌
(菌学的性質)
(科学的性質)
好気的酸性条件下でメラミン類を分解する。
(形態学的性質)(使用培地:LB培地、37℃、48時間)
細胞形態:桿菌
コロニー色調:淡いオレンジ色
(生理学的性質)
グラム染色:+
(分類学的性質)
配列番号2に示す塩基配列からなるDNA又は前記塩基配列と99.7%超の同一性を有するDNAを含む16S rDNA遺伝子を有する、
から選択される、請求項10に記載の分解方法。 - メラミン類の分解のための微生物のスクリーニング方法であって、
好気的酸性条件下、少なくとも炭素源としてメラミン類の存在下で被験微生物を培養する工程と、
前記培養工程における増殖性又は前記メラミン類の分解能に基づいて前記被験微生物のメラミン類分解能を評価する工程と、
を備える、方法。 - 請求項1〜5のいずれかに記載のメラミン類分解剤を備えるメラミン類を分解するための分解槽を有する、廃水処理装置。
- 好気的酸性条件下でのメラミン類分解能を有し、リゾビウム ラジオバクターP5−19−30−1(受領番号FERM ABP−11477)又はその変異株である、微生物。
- 好気的酸性条件下でのメラミン類分解能を有し、ロドコッカスP5−19−30−3B(受領番号FERM ABP−11478)又はその変異株である、微生物。
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