JP2019503222A - 無臭微生物を含む臭気防止用組成物 - Google Patents

無臭微生物を含む臭気防止用組成物 Download PDF

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Abstract

【課題】無臭微生物を用いて、悪臭を誘発する微生物を効果的に制御できる組成物を提供する。【解決手段】本発明は、カウロバクター・ビブリオイデス(Caulobacter vibrioides)、ブラジリゾビウム・ジアゾエフィシエンス(Bradyrhizobium diazoefficiens)、ブラジリゾビウム・ダキンゲンス(Bradyrhizobium daqingense)、及びメチロバクテリウム・ブラチアタム(Methylobacterium brachiatum)からなる群から選ばれる1種以上の無臭微生物又はその培養液を含む臭気防止用組成物に関する。また、本発明は、前記臭気防止用組成物をコーティングする段階を含む臭気防止方法に関する。本発明の臭気防止用組成物を、悪臭誘発微生物が生息可能な対象にコーティングしてバイオフィルムを形成する場合、悪臭誘発可能性のある外部微生物の流入及び生息を有意に遮断し、臭気を効果的に防止することができる。【選択図】 図1

Description

本発明は、カウロバクター・ビブリオイデス(Caulobacter vibrioides)、ブラジリゾビウム・ジアゾエフィシエンス(Bradyrhizobium diazoefficiens)、ブラジリゾビウム・ダキンゲンス(Bradyrhizobium daqingense)、及びメチロバクテリウム・ブラチアタム(Methylobacterium brachiatum)からなる群から選ばれる1種以上の無臭微生物又はその培養液を含む臭気防止用組成物及びこれを用いた臭気防止方法に関する。
清浄な空気は人間の健康と快適な暮らしの基本とされており、不快な臭いを誘発する空気や汚染された空気は、快適な環境を害する主な要素として作用する。例えば、密閉した条件で不快に感じられる室内空気質は、次の2つの重要な要因によってもたらされる。一つは、密閉した環境を構成する構成物質そのもの(建物、車両など)から直接発生する室内空気汚染物質であり、もう一つは、人間の活動によって発生した臭いや外部から流入した物質が原因となって発生する臭いである。
空調システムは、建物、車両、鉄道、船舶、航空機などにおいて空気の温度、湿度、気流及び清浄度を調和させる空気調和を目的に室内の温度を下げ、室内環境を最適化するシステムである。このような空調システムは生活レベルの向上に伴って普及率がますます増加している。空調システムの普及率の増加によって基本的な機能は多く発展してきたが、室内空気の質のための環境的側面ではまだ解決すべき問題が多く残っている。
空調システムにおいて、特に、エアコンの臭気はかびと細菌の代謝物質に起因するとされているが、該当するかびと細菌の種類及び微生物が具体的にいかなる代謝物質をどれくらい分泌するかに関する具体的な資料は未だ明らかになっていない。
空調装置の構造上、ブロワーを通過した空気はいずれもエバポレータコアを通過するが、冷たい冷媒と空気との熱交換の際、エバポレータコアの表面には温度差による凝縮水の凝結現象が発生し、この凝縮水の凝結が続くと、エバポレータコアの表面にはかびと細菌が生息、繁殖しやすい環境が整う。外部空気に露出されたエバポレータコアにかびと細菌が増殖した状態で、エバポレータコアの表面に増殖した細菌の代謝物質によって微生物の揮発性有機化合物(mVOCs)が発生し、エバポレータコアを通過した空気が室内に送風されると、この時に微生物によって発生した揮発性有機化合物により、長期間使用時に室内にはかびと細菌による悪臭が生じることがある。
悪臭が発生するエバポレータコアの表面は、長期間使用されることからバイオフィルムで覆われており、これらはバクテリア、セルクラスター、EPSで構成されるが、EPSは蛋白質(Protein)、ポリサッカライド、ポリウロン酸(Polyuronic acid)、核酸(Nucleic acid)、脂質(Lipid)などの様々な成分を含んでいる。そのため、エバポレータコアの表面では様々な細菌、かびがバイオフィルムを養分として増殖し、代謝物質により微生物から有機化合物(mVOCs)を排出するが、これがエアコン悪臭の諸要因の一つである腐敗臭として知られている。
上記悪臭を除去するために多く芳香剤が市販されているが、これらは上記エバポレータコアに生息するかびと細菌を根本的に除去できるものではなく、単に、一時的に不快な臭いを薄めるものに過ぎない場合が多い。同様に、現在市販中の抗菌剤も、エバポレータコアに生息する特定のかび又は細菌に特異に作用するように開発された事例はなく、単に通常の病原菌に対する坑菌力があるという理由で販売されている状況である。
そこで、本発明者は、大韓民国公開特許公報第10−2012−0020309号において、エバポレータコアの表面に生じる悪臭の原因となる細菌、かびの付着及び繁殖を防止できるように、エバポレータコアの表面に無臭或いは香り立つ特定の微生物からなるバイオフィルムをコーティングするエバポレータコアの製造方法を開示したことがある。
しかしながら、上記の発明では、いかなる細菌が無臭微生物であるかを提示しておらず、また、それをコーティングした場合、エバポレータコアで生存できるか否か、及び実際に悪臭などの臭気を誘発する微生物の生息や臭気を防止できるか、に対する効果を十分に立証できていない。
韓国特許公開第10−2012−0020309号公報
本発明者らは、無臭微生物を用いて、悪臭を誘発する微生物を効果的に制御できる方法を見出そうと努力した。その結果、空調装置内で悪臭を誘発しない4種の微生物を分離することに成功し、それら又はそれらの組合せを用いてバイオフィルムを形成する場合、悪臭を誘発する微生物の生育を阻止して結果的に悪臭を防止できることを確認し、本発明を完成するに至った。
本発明は上記従来技術の課題に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、カウロバクター・ビブリオイデス(Caulobacter vibrioides)、ブラジリゾビウム・ジアゾエフィシエンス(Bradyrhizobium diazoefficiens)、ブラジリゾビウム・ダキンゲンス(Bradyrhizobium daqingense)、及びメチロバクテリウム・ブラチアタム(Methylobacterium brachiatum)からなる群から選ばれる1種以上の無臭微生物又はその培養液を含む臭気防止用組成物を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記臭気防止用組成物がコーティングされたエバポレータコアを提供することにある。
本発明の更に他の目的は、上記臭気防止用組成物をエバポレータコアにコーティングする段階を含む、空調装置内に臭気を誘発しない無臭エバポレータコアの製造方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、上記臭気防止用組成物をエバポレータコアにコーティングする段階を含む空調装置臭気防止方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、上記臭気防止用組成物をエバポレータコアにコーティングする段階を含む、空調装置臭気確認方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、上記空調装置臭気防止のためのエバポレータコアコーティング用途の無臭微生物を提供することにある。
本発明の一態様によれば、無臭微生物又はその培養液を含む臭気防止用組成物を提供する。
本発明者らは無臭微生物を用いて悪臭を誘発する微生物を効果的に制御できる方法を見つけようと努力し、特に、空調装置から誘発される悪臭の原因を根本的に遮断しようと努力した。その結果、空調装置内で悪臭を誘発しない微生物4種を分離することに成功し、それら又はそれらの組合せを用いてバイオフィルムを形成する場合、悪臭を誘発する微生物の生育を阻止し、結果的に悪臭を防止できることを確認した。
本明細書でいう「空調装置」とは、外部環境から一部又は全部が分離された空間で温度、湿度、空気の清浄度、流れなどを快適に維持するシステムを総称する。上記分離された空間の好ましい例としては、建物の内部、又は車両、鉄道、船舶、航空機などの内部のように外部から部分的に又は全体的に分離された内部の空間を挙げることができる。上記空調装置の好ましい例としてはエアコンを挙げることができる。
空調装置は、その構造上、ブロワーを通過した空気が全てエバポレータコアを通過し、上記エバポレータコアの表面には温度差による凝縮水の凝結現象が起き続いて微生物の生育しやすい環境となり、長時間が経つとバイオフィルム(biofilm)が形成される。この時、微生物は空気中に存在する室内及び室外の様々な物質を営養分にして代謝し、代謝の結果として発生した揮発性有機化合物(mVOCs)によって悪臭が発生する。
バイオフィルムは微生物が集まって生息する群集形態であり、一つの膜で囲まれた層の構造を有し、この膜は微生物を外部環境から保護し、営養分を供給する役割を担う。膜を構成する成分としてEPS(exopolymeric substances)があり、これは蛋白質、ポリサッカライド、ポリウロン酸、核酸、脂質などの様々な成分を含むので、エバポレータコアの表面では様々な微生物がそれらの成分を養分にして増殖し、代謝物質として悪臭を排出する。
本発明者らは上記エバポレータコアから悪臭を誘発しない微生物を分離し、それらを培養して、コロニーを形成する微生物の中から優占菌株を分離培養した。優占菌株を分離及び培養する方法は、当業界に公知の様々な方法を利用することができ、例えば、希釈比率、コロニーの色、大きさ、形状などの形態学的(morphology)なアプローチによって優占微生物を選抜することができる。
上記優占微生物は、カウロバクター、ブラジリゾビウム、又はメチロバクテリウム微生物を含み、好ましくは、カウロバクター・ビブリオイデス(Caulobacter vibrioides)、ブラジリゾビウム・ジアゾエフィシエンス(Bradyrhizobium diazoefficiens)、ブラジリゾビウム・ダキンゲンス(Bradyrhizobium daqingense)、又はメチロバクテリウム・ブラチアタム(Methylobacterium brachiatum)を含む。
これらの微生物は、韓国微生物保存センターに2015年4月17日付で寄託され、次の寄託番号を受けた:カウロバクター・ビブリオイデス(Caulobacter vibrioides)HKMC−14(寄託番号:KCCM11685P)、ブラジリゾビウム・ジアゾエフィシエンス(Bradyrhizobium diazoefficiens)HKMC−15(寄託番号:KCCM11686P)、ブラジリゾビウム・ダキンゲンス(Bradyrhizobium daqingense)HKMC−16(寄託番号:KCCM11687P)、及びメチロバクテリウム・ブラチアタム(Methylobacterium brachiatum)HKMC−17(寄託番号:KCCM11688P)。 これらの微生物は、単独で又は互いに異なる微生物間の組合せで上記臭気防止用組成物に含めることができる。
本発明の臭気防止用組成物は、悪臭誘発微生物の生息及び/又はそれらによる悪臭を遮断するために使用することができる。すなわち、本発明の組成物は、悪臭が発生する装置(例えば、空調装置、廃水処理処置など)、物(例えば、ごみ箱、便器など)、動物(例えば、汚染した家畜など)、人体(例えば、口腔内、糖尿足など)の全部又は特定の部分にコーティング又は噴射し、悪臭を発生する原因微生物の生息を遮断するための用途に用いることができる。
本発明の臭気防止用組成物は、上記コーティング対象別にバイオフィルム形成能を向上させるために、当業界に公知の様々な培地成分をさらに含むことができる。当該培地は、例えば、寒天、ゼラチン、アルギン酸、カラギナン又はペクチン培地であってもよく、空調装置内のエバポレータコアに適用する場合、好ましくは、PTYG培地、R2A培地又はLB培地であってもよい。
また、本発明の臭気防止用組成物は、悪臭を遮断したり、悪臭原因菌を予防又は除去したりするために、上記無臭微生物の他にも、芳香剤、殺菌剤、抗菌剤などをさらに含むことができる。
本発明の好ましい具現例によれば、本発明の組成物は空調装置で発生する臭気を防止するためのものである。
本発明の組成物が適用可能な空調装置は、建物、車両、鉄道、船舶、航空機などに設置できるものであり、空気の温度、湿度、気流又は清浄度を調和させるために使用されるものを含む。
本発明のバイオフィルムがコーティング可能な対象は空調装置であり、空調装置は圧縮器、ブロワー、エバポレータコアなどを具備するが、特に、本願発明のバイオフィルムをコーティングできる好ましい対象はエバポレータコアである。
具体的に、上記空調装置内のエバポレータコアの表面は空気の熱交換による凝縮水の凝結現象によって細菌が生息、繁殖しやすい環境となり、付着した細菌は一定時間が経つとバイオフィルムを形成し、除去し難い安定した群集として生存するようになる。すなわち、悪臭微生物の繁殖を抑制し得るようにあらかじめ無臭微生物を繁殖させることができる。
上記の特性を用いて、本発明は、上記空調装置又はエバポレータコアに優占種又は生存力に優れた無臭微生物をあらかじめコーティングすると、それらだけの群集によってエバポレータコア内にバイオフィルムを形成することができ、悪臭及び悪臭を誘発し得る他の微生物の付着及び繁殖を有意に抑制できるということを見出した(実施例8及び9)。
一方、本明細書において、無臭微生物などの言葉における「無臭」とは、官能評価方法で測定時に、評価者が「嗅覚で何にも感知できない状態」を意味する。このような無臭の判断基準は「悪臭工程試験方法(告示第2007−17号、国立環境科学院)」にも示されている。
本発明の他の態様によれば、本発明は、上記臭気防止用組成物がコーティングされたエバポレータコア(evaporator core)及びその製造方法を提供する。
エバポレータコアのフィン(fin)は、アルミニウム又はアルミニウム合金であることを特徴とし、エバポレータコアに坑菌処理をしたアルミニウム又は坑菌処理をしていない合金材質を用いてエバポレータコアを製造する。エバポレータコアの材質はアルミニウム又はアルミニウム合金に限定されず、一般的に、エバポレータコアは、アルミニウムの他にも、銅などを含めて、熱伝導率が良く、耐腐食性に優れた金属はいずれも材質として利用可能であり、合金の製造にも利用可能である。電気車などにはペルチェ(PELTIER)素子に熱交換器を連結して使用することができ、このように熱交換を容易にさせる同一・類似の構造であればいずれも材質とすることができる。
上記無臭微生物又はその培養液を含む臭気防止用組成物を用いてエバポレータコアをコーティングする方法は、当業界に公知の様々な方法(例えば、噴射、塗布、浸漬)を用いることができ、好ましくは、エバポレータコア全体に均一にコーティングされるようにエバポレータコアを無臭微生物の培養液に浸漬し、エバポレータコア内のフィンに均一にコーティングされるようにすることが良い。上記コーティングは、1回〜数回行うことができる。
上記無臭微生物の培養液は、O.D.(optical density)値が0.3〜0.9である微生物培養液を用いることが好ましく、より好ましくは0.4〜0.8の値が良い。
O.D.値が0.3〜0.9である微生物培養液を用いる場合、付着可能な微生物の濃度は104cfu/g〜108cfu/gであり、O.D.値が0.4〜0.8である微生物培養液を用いる場合、付着可能な微生物の濃度は105cfu/g〜107cfu/gである。実際に中古車に設けられているエバポレータコアに存在する微生物の濃度が106cfu/g程度であることを考慮すれば、O.D.値が0.4〜0.8である微生物培養液を用いて、105cfu/g〜107cfu/gの濃度で微生物を付着させることが、実車への適用面において最も好ましい。上記の方式でコーティングされた無臭微生物は、エバポレータコアの表面に均一に分布及び生息して、長期間(30日以上)安定化したバイオフィルムを形成することができる(実施例9)。
本発明のさらに他の態様によれば、本発明は、上記臭気防止用組成物をエバポレータコアにコーティングする段階を含む空調装置臭気防止方法を提供する。したがって、本発明の無臭微生物又はそれらの組合せを含む臭気防止用組成物でコーティングしてバイオフィルムを形成させると、悪臭誘発可能性のある外部微生物の流入及び生息を有意に遮断し、空調装置の臭気を効果的に防止することができる。
本発明のさらに他の態様によれば、本発明は、上記臭気防止用組成物をエバポレータコアにコーティングする段階を含む空調装置臭気確認方法を提供する。
上記臭気防止用組成物に含まれた微生物が実際に臭気を発生するか否かは、それらの微生物が餌にして代謝する栄養供給源の成分によることもあるので、上記微生物が適用される実産業における栄養供給源を投与しても臭気が発生しないことが重要であろう。
空調装置の場合、微生物は空気中に存在する室内及び室外の様々な物質を営養分にして代謝し、室内及び室外の空気汚染物質や排気ガス成分(ガソリン、軽油、LPGなどの石油類)がそれらの微生物の栄養供給源になるので、それらの栄養供給源を上記微生物がコーティングされたエバポレータコアに投入し、実産業への適用時に空調装置の臭気発生の有無をあらかじめ確認することができる。
本発明のさらに他の態様によれば、本発明は、空調装置臭気防止のためのエバポレータコアコーティング用途の微生物であるカウロバクター・ビブリオイデス(Caulobacter vibrioides)HKMC−14(寄託番号:KCCM11685P)、ブラジリゾビウム・ジアゾエフィシエンス(Bradyrhizobium diazoefficiens)HKMC−15(寄託番号:KCCM11686P)、ブラジリゾビウム・ダキンゲンス(Bradyrhizobium daqingense)HKMC−16(寄託番号:KCCM11687P)、及びメチロバクテリウム・ブラチアタム(Methylobacterium brachiatum)HKMC−17(寄託番号:KCCM11688P)を提供する。
上記微生物は、単独で又は組合せで空調装置臭気防止のためのエバポレータコアコーティング用途に使用することができる。
本発明によれば、カウロバクター・ビブリオイデス(Caulobacter vibrioides)、ブラジリゾビウム・ジアゾエフィシエンス(Bradyrhizobium diazoefficiens)、ブラジリゾビウム・ダキンゲンス(Bradyrhizobium daqingense)、及びメチロバクテリウム・ブラチアタム(Methylobacterium brachiatum)からなる群から選ばれる1種以上の無臭微生物又はその培養液を含む臭気防止用組成物が提供される。また、本発明によれば、上記臭気防止用組成物がコーティングされたエバポレータコア及びその製造方法が提供される。さらに、本発明によれば、上記臭気防止用組成物をエバポレータコアにコーティングする段階を含む臭気防止方法が提供される。
なお、本発明の臭気防止用組成物を悪臭誘発微生物が生息可能な対象にコーティングしてバイオフィルムを形成する場合、悪臭誘発可能性のある外部微生物の流入及び生息を有意に遮断して臭気を効果的に防止することができる。
アルミニウムフィンを滅菌し、栄養培地に浸漬(dipping)した後、無臭微生物を接種するためのペトリ皿を示す。 タクシー分離微生物の30日生存評価で組合せ(実施例9)のコロニー色別個体数を示す。 タクシー分離微生物の30日生存評価で組合せ(実施例9)のREP−PCRによる菌株比率を示す。
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。これらの実施例は単に本発明をより具体的に説明するためのもので、本発明の要旨によって本発明の範囲がこれらの実施例に制限されるわけではないということは、当業界で通常の知識を有する者には明らかである。
実施例1:悪臭のする中古タクシーの確保
本発明者は、悪臭のする5種の中古タクシー(表1)を確保し、それぞれ車種A〜車種Eに装着されているエバポレータコアを引き離してエバポレータコア試片をサンプリングした。
Figure 2019503222
実施例2:エバポレータコア試片のサンプリング
上記悪臭のする中古タクシーA〜Eから確保したエバポレータコアから得たエバポレータコアサンプルは、使用するまで4℃で冷蔵保管するが、ポリエチレン袋(polyethylene bag)で密封して保管した。微生物を分離培養するために、それぞれのエバポレータコアにおける前面部及び後面部を含む任意の部位からフィン試料を、滅菌したラジオペンチ(long nose plier)を用いて各5gずつ採取し、混合して使用した。
実施例3:エバポレータコアからの微生物の脱離過程
エバポレータコアからの微生物の脱離手順及び方法について述べると、下記のとおりである。
[1]エバポレータコアから抽出した試料を混ぜて混合器(mixer)に入れる。
[2]滅菌した1×リン酸緩衝生理食塩水(Phosphate buffed saline;PBS)を200ml混合器に入れる。
[3]混ぜた試料とPBSを30秒間混合する。
[4]混合器を氷に1分間置く。
[5][3]〜[4]ステップを2回さらに繰り返す。
[6]懸濁液を4℃で3分間13000rpmで遠心分離(centrifuge)する。
[7]上澄液だけを採って新しいチューブに移し入れる。
[8]滅菌した綿棒を上澄液に濡らして、サンプルを採取したエバポレータコアの表面を数回ふき取る。
[9]ふき取った綿棒は、上澄液にヘッドだけを入れてボルテックス(votexing)する。
[10][6]ステップで得た沈殿物と[9]の混合物とを混ぜて接種原液として使用する。
上記[1]〜[10]の過程により車種A〜車種Eに装着されているエバポレータコアに対してそれぞれ物理的脱離を行い、微生物を分離した。
実施例4:微生物の分離培養
エアコンの細菌の分離は、通常、一般細菌という好気性従属栄養細菌を、従属栄養平板培養を用いて分離する。一般細菌の分離に使用する複合栄養培地は、PTYG寒天培地(PTYG agar medium)、R2A寒天培地(R2A agar medium)の2種類を使用する。PTYG寒天培地は、ペプトン0.25g(Difco)、トリプトン0.25g(Difco)、酵母エキス0.5g(Difco)、グルコース0.5g(Difco)、MgSO4 30mg(Sigma)、CaCl2 3mg(Sigma)、バクト寒天15g(Difco)を蒸溜水980mlに入れてpH7.0にした後、121℃で15分間高圧滅菌した。寒天培地は、酵母エキス0.5g(Difco)、プロテオースペプトンNo.3 0.5g(Difco)、カザミノ酸0.5g(Difco)、デキストロース0.5g(Difco)、可溶性でんぷん0.5g(Difco)、ピルビン酸ナトリウム0.3g(Difco)、硫酸二カリウム0.3g(Difco)、硫酸マグネシウム0.05g(Difco)、バクト寒天15g(Difco)を蒸溜水980mlに入れてpH7.2にした後、121℃で15分間高圧滅菌した。非優占一般細菌の分離のために3種類の抗生剤を使用するが(表2)、各抗生剤は100ppmの濃度でフィルター滅菌後に培地温度が約50℃になった時に接種し、抗生剤培地を製作した。
Figure 2019503222
実施例5:エバポレータコア微生物が培養された全体培地で優占菌株の分離培養
優占菌株を分離培養するためにはまず、希釈比率とコロニー色、大きさ、形状などの形態学的なアプローチによって様々な優占菌株を選別しなければならず、下記の手順によって優占菌株を分離培養する。
分離培養された培地からバクテリアを分離する。
形態学的に異なる様々な細菌をループを用いて複合培地に接種して純粋分離する。
接種した培地のうち、最も生育のよい培地を選択して継代培養する。
実施例6:エバポレータコア優占バクテリアの遺伝的特性の分析
REP−PCRパターン分析によるフィンガープリント(Fingerprints)の調査
REP−PCRは、細菌染色体の構造を分析する分子生物学的方法であり、各細菌菌株と他の細菌を分けて識別できるフィンガープリント方法である。REP−PCRを行うために下記の各手順によって遺伝的特性を分析した。
(1)細胞溶解(Cell lysis)手順
Lyse−N−Go PCR試薬(Thermo)2.5μLをPCRチューブに入れる。
クリーンベンチでコロニーをピペットで採って上記チューブに入れてピペット操作する。この時、採る量は、溶液がやや濁ることのないように注意する。
製造業者の指示に従ってPCR装置で培養する。
下記の表3に記載されている溶解(Lysis)プログラムによるサイクルを繰り返し、9サイクルで80℃になると、オフしないでそのまま置く。
Figure 2019503222
(2)PCR反応
下記表4に記載されているPCR反応に必要な成分を必要量で混合して反応混合物を製造し、これを用いて、表5に記載するように、予備変性段階(pre−denaturation)94℃で7分、変性段階(denaturation)92℃で1分、冷却段階(annealing)51.5℃で1分、延長(extension)段階65℃で8分行い、変性、冷却、延長過程を33回繰り返してPCR増幅過程を行った。
Figure 2019503222
Figure 2019503222
(3)ゲル電気泳動(Gel electrophoresis)
それぞれのPCRによって増幅されたDNA断片を採って、EtBrを添加した1.2%〜1.5%アガロースゲル(agarose gel)を使用し、6x色素(dye)をサンプルと1:5の比率で混ぜてできるだけ多量をローディングした。大部分のPCR産物は100bp〜1000bpであるので、100bpラダー(ladder)を共にローディングして、できるだけゆっくり(50V)ブロモフェノール・ブルー(bromophenol blue)とキシレンシアノール色素(xylene cyanol dye)の中間が全体ゲルの中間となるように電気泳動する。ゲル上のDNAパターンが同じ菌株は同一菌株と見なす。
(4)エアコン優占バクテリアの16S rRNA遺伝子分析による同定
16S rRNA(ribosomal Ribonucleic acid)遺伝子はバクテリアの遺伝学的分類同定のために用いられ、REP−PCRによって分類されたバクテリアの属(genus)及び種(species)レベルでの同定が可能である。16S rRNAは様々な蛋白質と相互作用してリボソーム(Ribosome)を構成するRNAであり、その完全な配列やオリゴヌクレオチド(Oligonucleotide)目録に対する塩基配列が2000種以上の細菌から明らかになったため、16S rRNAの遺伝子類似性に基づいて細菌をいくつかの主要群に分類することができる。上記16S rRNA遺伝子塩基配列の変化率が大部分のゲノムにある他の遺伝子塩基配列に比べて格段に少ないため、16S rRNA塩基配列類似度の程度が生物間の系統学的距離を反映するものと認識されている。上記16S rRNA遺伝子断片の塩基配列を分析し、その類似度によって微生物を同定する方法は、上述した脂肪酸分析及び炭水化物同化能分析法と共に微生物、特に産業的に有用な微生物を同定するための代表的な同定方法として用いられてきた。
<16S rRNA PCR>
PCR条件(condtions)(総50μL):DNA及びTaqを除いた残り溶液を、下記表6に記載するように必要量だけ混合して上記溶解(lysis)溶液に44.5μLを加えた。その後、表7に記載するように、予備変性段階(pre−denaturation)94℃で5分、変性段階(denaturation)94℃で1分、冷却段階(annealing)55℃で1分、延長段階(extension)72℃で1分30秒を行い、変性、冷却及び延長段階を29回施してPCR増幅過程を行った。
Figure 2019503222
Figure 2019503222
(5)PCR精製(purification)
16S−r RNA PCRを用いて増幅した産物を、Qiaquick PCR purifcation kitを用いて下記の手順によって精製した。
PCR産物の5倍のPBバッファーを入れる。
混合した液をQIAquickカラムに分注する。
DNAを結合(binding)するために1分間遠心分離した後、上澄液を除去する。
洗浄のために750μLのPEバッファーをQIAquickカラムに入れて1分間遠心分離した後、上澄液を除去する。
1分間再び遠心分離する。
QIAquickカラムを新しいチューブに移す。
DNAを抽出するために30μLのEBバッファーを入れて1分間置く。
1分間遠心分離して、EBに溶けたDNAをチューブに集める。
(6)分離した各微生物の名称及び微生物の特性 <微生物1>
1.微生物の名称:HKMC−14
属名:Caulobacter
種名:vibrioides
寄託番号:KCCM11685P(2015.04.17)
2.復元条件
イ.復元剤
(1)組成:PTYG培地(1L当たりペプトン0.25g、トリプトン0.25g、酵母エキス0.5g、グルコース0.5g、MgSO4 30mg、CaCl2 3mg)又はR2A培地。
(2)pH:7.0
(3)殺菌条件:121℃で20分
ロ.温度(℃):28℃で7日間培養
3.培地
(1)組成:PTYG培地(1L当たりペプトン0.25g、トリプトン0.25g、酵母エキス0.5g、グルコース0.5g、MgSO4 30mg、CaCl2 3mg)又はR2A培地。
(2)pH:7.0
(3)殺菌条件:121℃で20分
4.培養条件
イ.好気性、嫌気性:好気性
ロ.温度:28℃
ハ.振盪、静置(液体、固体)を問わず使用可能
5.保存条件
温度(℃):−70℃
<微生物2>
1.微生物の名称:HKMC−15
属名:Bradyrhizobium
種名:diazoefficiens
寄託番号:KCCM11686P(2015.04.17)
2.復元条件
イ.復元剤
(1)組成:PTYG培地(1L当たりペプトン0.25g、トリプトン0.25g、酵母エキス0.5g、グルコース0.5g、MgSO4 30mg、CaCl2 3mg)又はR2A培地。
(2)pH:7.0
(3)殺菌条件:121℃で20分
ロ.温度(℃):28℃で7日間培養
3.培地
(1)組成:PTYG培地(1L当たりペプトン0.25g、トリプトン0.25g、酵母エキス0.5g、グルコース0.5g、MgSO4 30mg、CaCl2 3mg)又はR2A培地。
(2)pH:7.0
(3)殺菌条件:121℃で20分
4.培養条件
イ.好気性、嫌気性:好気性
ロ.温度:28℃
ハ.振盪、静置(液体、固体)を問わず使用可能
5.保存条件
温度(℃):−70℃
<微生物3>
1.微生物の名称:HKMC−16
属名:Bradyrhizobium
種名:daqingense
寄託番号:KCCM11687P(2015.04.17)
2.復元条件
イ.復元剤
(1)組成:PTYG培地(1L当たりペプトン0.25g、トリプトン0.25g、酵母エキス0.5g、グルコース0.5g、MgSO4 30mg、CaCl2 3mg)又はR2A培地。
(2)pH:7.0
(3)殺菌条件:121℃で20分
ロ.温度(℃):28℃で7日間培養
3.培地
(1)組成:PTYG培地(1L当たりペプトン0.25g、トリプトン0.25g、酵母エキス0.5g、グルコース0.5g、MgSO4 30mg、CaCl2 3mg)又はR2A培地。
(2)pH:7.0
(3)殺菌条件:121℃で20分
4.培養条件
イ.好気性、嫌気性:好気性
ロ.温度:28℃
ハ.振盪、静置(液体、固体)を問わず使用可能
5.保存条件
温度(℃):−70℃
<微生物4>
1.微生物の名称:HKMC−17
属名:Methylobacterium
種名:brachiatum
寄託番号:KCCM11688P(2015.04.17)
2.復元条件
イ.復元剤
(1)組成:PTYG培地(1L当たりペプトン0.25g、トリプトン0.25g、酵母エキス0.5g、グルコース0.5g、MgSO4 30mg、CaCl2 3mg)又はR2A培地。
(2)pH:7.0
(3)殺菌条件:121℃で20分
ロ.温度(℃):28℃で7日間培養
3.培地
(1)組成:PTYG培地(1L当たりペプトン0.25g、トリプトン0.25g、酵母エキス0.5g、グルコース0.5g、MgSO4 30mg、CaCl2 3mg)又はR2A培地。
(2)pH:7.0
(3)殺菌条件:121℃で20分
4.培養条件
イ.好気性、嫌気性:好気性
ロ.温度:28℃
ハ.振盪、静置(液体、固体)を問わず使用可能
5.保存条件
温度(℃):−70℃
実施例7:分離した微生物のアルミニウムフィンでの官能評価
(1)栄養培地での培養
上記実施例6から同定した微生物のうちの26種の官能的特性分析のために、微生物を分離した栄養培地で7日間28℃で培養して評価を実施した。下記に、バクテリアを栄養培地で培養する過程を述べる。
純粋分離培養した微生物を液体栄養培地に接種する。
接種した培地を28℃で5〜7日間培養する。
固体栄養培地に、液体培地で培養した菌体を100μL採って接種する。
接種した菌体をスプレッダー(spreader)を用いて均一に広げる。
ペトリ皿を密封して28℃で10日間培養する。
(2)中古タクシー微生物から分離した優占微生物26種のアルミニウムフィンでの官能評価
矩形のアルミニウムフィンを滅菌処理し、これをホコリ及び栄養培地に浸漬した。その後、バクテリアを接種し、上記栄養培地での段階[2]〜[4]に記載された条件と同様にして培養して評価し、その官能評価結果を下記表8(1次)、及び表9(2次)に記載した。微生物生長速度差によって1次、2次に分けて官能評価を行った。
− 抗菌剤が処理されたアルミニウムフィン:エバポレータコアの主材料であるアルミニウム上に坑菌コーティングまでしたものであり、市販されている量産品から十分に選択可能なエバポレータコア製品のコーティングである。
Figure 2019503222
Figure 2019503222
Figure 2019503222
アルミニウム抗菌剤フィンで総26種の上記微生物を接種して培養した結果、下記のように4種が無臭だった。
Figure 2019503222
本発明において「無臭」と評価された状態は、「一定基準によって選ばれた人々の嗅覚で何にも感知できない状態」を意味する。
臭気評価に関連しては、現行法規に従って人間の嗅覚を用いた官能評価方式で評価するようになっている。嗅覚で評価する以外の臭気評価は全世界に存在しない現状である。上述した実施例にも示されているように、’無臭’は、官能評価方法によって人間が嗅覚で感じる基準によって決められるものである。
このような無臭の判断基準は、悪臭工程試験方法(告示第2007−17号、国立環境科学院)に記載されている。悪臭工程試験方法の65頁に記載の悪臭判定度には、’無臭’について’平素、嗅覚で何にも感知できない状態’と記載されている。
なお、臭いをかいで評価できる人々の選定基準まで規定されている悪臭工程試験方法の65頁、66頁に記載の内容を見れば、上記基準はより明確な基準であることが分かる。
また、日本悪臭防止法第2章規制第4条規制基準の2頁からすれば、等級表において0に対応する部分に「無臭」と記載されていることが分かる。
このように、官能評価において「無臭」の基準は、上記の韓国及び日本の規定でも明確になっているように、「一定基準によって選ばれた人々の嗅覚で何にも感知できない状態」を意味する。
実施例8:無臭微生物の最適付着条件の評価
(1)無臭微生物のフィン付着最適濃度の分析
上記11種の無臭微生物のエバポレータコアコーティングのために、2012年の研究結果(優先出願)のように106cfu/gレベルで接種するための付着適正濃度を確認した。濃度確認試験は、共通菌株の一つであるMethylobacterium aquaticumを使用し、28℃で後期対数期(late log phase)まで培養後、滅菌した0.85%生理食塩水(saline)で洗浄して4℃で18時間培養した。4℃で培養後、O.D.(optical density)を0.749、0.588、0.55、0.5、0.45に滴定した後、2gのu字状フィンを漬けて1時間室温で一定rpmで振盪(shaking)しながら付着した。このようにそれぞれの濃度の微生物が付着したフィンは混合器(mixer)で脱離した後、R2A寒天プレート(R2A agar plate)に連続希釈(serial dilution)により平板塗抹した。
このような平板塗抹の結果、O.D.数値によってフィンに付着する微生物の濃度が変化することが確認できた。O.D.0.749の場合、1.53×108±1.52×107cfu/gのフィンへの付着程度を示し、O.D.0.588及び0.55はそれぞれ、4.00×107±1.00×107cfu/g、1.03×107±8.50×105cfu/gのフィンへの付着程度を示した。さらに、O.D.0.5とO.D.0.45の場合、6.00×106±7.00×105cfu/g、2.53×106±3.51×105cfu/gのフィンへの付着程度を示し、O.D.による付着程度は比例関係を示すことが確認できた。これらの付着濃度のうち、微生物が分離されたエバポレータコアが持っていた106cfu/gレベルの微生物をコーティングするO.D.値である0.5を用いて他の10種の無臭微生物をコーティングした。
(2)無臭微生物のエバポレータコア及びフィンへの付着性の確認
上記フィン付着実験の結果、属(genus)に関係なく11種の無臭微生物は同一のO.D.で同一の付着程度を示すことを確認した。したがって、菌株の一つであるMethylobacterium aquaticumを使用してフィンと同じO.D.の培養液を用いてエバポレータコアに付着する微生物の量を確認した。
O.D.0.5で滴定したMethylobacterium aquaticumは、エバポレータコアにおいて8.95×106±5.51×105cfu/gフィンの付着程度を示した。このように同一の培養液を使用して付着したエバポレータコアの場合、2.55×106±3.51×105cfu/gフィンの付着程度を示した。このような結果から、同一のO.D.の培養液を使用する場合、同一レベルの微生物が付着することが確認できる。
実施例9:4個組合せの30日生存評価
下記組合せで30日間の生存評価を行った。コーティング組合せとして使用された微生物の組合せ番号及び微生物リストは次のとおりである(表11)。
Figure 2019503222
タクシーから分離された無臭微生物の組合せの30日間の短期影響評価のために上記組合せを構成し、この群集に対して30日間の短期評価を行った。
上記組合せの場合、Methylobacterium aquaticum PR1016A、Caulobacter vibrioides TX0632、Methylobacteriumbrachiatum TX0642、Bradyrhizobiumdiazoefficiens TX0618の4個の菌株からなる組合せであり、3.99×106±2.82×106cfu/gフィンレベルの総細菌がtime 0で確認され、赤色、白色コロニーがそれぞれ3.62×106±2.79×106cfu/gフィン、3.67×105±3.06×104cfu/gフィンレベルと検出された。30日経過後には白色コロニーは検出されなく、赤色コロニーが2.14×106±1.25×105cfu/gフィンレベルであって、総細菌と同一に検出された(図2)。
REP−PCRを用いた個体数確認の結果、time 0の組合せは111個の代表サンプルのうちの43個がMethylobacterium aquaticum PR1016Aと確認され、Caulobacter vibrioides TX0632は6個のサンプル、Methylobacterium brachiatum TX0642は52個、Bradyrhizobium diazoefficiens TX0618は10個の比率で存在することが確認された。これらの結果から、Methylobacterium sp.2種が全組合せの85.6%を占めることが確認できた(図3)。
30日経過後に、REP−PCRパターンの分析結果、89個の代表微生物のうち、Methylobacterium aquaticum PR1016Aが26個、Methylobacterium brachiatum TX0642は63個の割合で生存することを確認し、これはMethylobacterium sp.が時間の経過に関係なくエバポレータコア環境で優占して生存することを意味する。また、外部微生物の生息は確認できなかった。
結論的に、中古タクシーから分離された無臭微生物組合せの30日間の短期影響評価のために上記組合せを構成したが、Methylobacterium aquaticum PR1016AとMethylobacterium brachiatum TX0642の場合、30日経過後にやはり生存したことを確認した。これら2種が形成したバイオフィルムは臭いのしない無臭状態を保っており、外部微生物の生息を抑制することが確認できた。
以上、本発明の特定の部分を詳しく記述してきたが、当業界における通常の知識を有する者にとって、このような具体的な記述は単なる好ましい具現例に過ぎないもので、それに本発明の範囲が制限されることはないという点は明らかである。したがって、本発明の実質的な範囲は添付の請求項及びその同等物によって定義されるべきであろう。
Figure 2019503222
Figure 2019503222
Figure 2019503222
Figure 2019503222

Claims (20)

  1. カウロバクター・ビブリオイデス(Caulobacter vibrioides)、ブラジリゾビウム・ジアゾエフィシエンス(Bradyrhizobium diazoefficiens)、ブラジリゾビウム・ダキンゲンス(Bradyrhizobium daqingense)、及びメチロバクテリウム・ブラチアタム(Methylobacterium brachiatum)からなる群から選ばれる1種以上の無臭微生物又はその培養液を含むことを特徴とする臭気防止用組成物。
  2. 前記組成物は、空調装置から発生する臭気を防止するためのものであることを特徴とする、請求項1に記載の臭気防止用組成物。
  3. 前記カウロバクター・ビブリオイデス(Caulobacter vibrioides)はカウロバクター・ビブリオイデスHKMC−14(寄託番号:KCCM11685P)であり、前記ブラジリゾビウム・ジアゾエフィシエンス(Bradyrhizobium diazoefficiens)はブラジリゾビウム・ジアゾエフィシエンスHKMC−15(寄託番号:KCCM11686P)であり、前記ブラジリゾビウム・ダキンゲンス(Bradyrhizobium daqingense)はブラジリゾビウム・ダキンゲンスHKMC−16(寄託番号:KCCM11687P)であり、前記メチロバクテリウム・ブラチアタム(Methylobacterium brachiatum)はメチロバクテリウム・ブラチアタムHKMC−17(寄託番号:KCCM11688P)であることを特徴とする、請求項1に記載の臭気防止用組成物。
  4. 請求項1に記載の臭気防止用組成物がコーティングされたことを特徴とするエバポレータコア。
  5. 前記エバポレータコアには請求項1〜3のいずれかに記載の微生物が104cfu/g〜108cfu/gの濃度で付着されていることを特徴とする、請求項4に記載のエバポレータコア。
  6. 上記微生物の付着は、O.D.(optical density)値が0.3〜0.9である微生物培養液を用いて付着させたことを特徴とする、請求項5に記載のエバポレータコア。
  7. 上記組成物内の微生物がエバポレータコアの表面にバイオフィルムを形成することを特徴とする、請求項4に記載のエバポレータコア。
  8. 請求項4に記載のエバポレータコアを備えていることを特徴とする空調装置。
  9. 請求項1〜3のいずれかに記載の組成物をエバポレータコアにコーティングする段階を含むことを特徴とする、空調装置内の臭気を誘発しない無臭エバポレータコアの製造方法。
  10. 前記コーティングする段階は、前記組成物に含まれた微生物を104cfu/g〜108cfu/gの濃度でエバポレータコアに付着させる過程を含むことを特徴とする、請求項9に記載の製造方法。
  11. 前記製造方法は、コーティングされた組成物中の微生物を繁殖させてバイオフィルムを形成する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項9に記載の製造方法。
  12. 請求項1〜3のいずれかに記載の組成物をエバポレータコアにコーティングする段階を含むことを特徴とする、空調装置臭気防止方法。
  13. 前記コーティングする段階は、前記組成物に含まれた微生物を104cfu/g〜108cfu/gの濃度でエバポレータコアに付着させる過程を含むことを特徴とする、請求項12に記載の臭気防止方法。
  14. 前記臭気防止方法は、前記組成物内に含まれた微生物を繁殖させてバイオフィルムを形成する段階をさらに含むことを特徴とする、請求項12に記載の臭気防止方法。
  15. 請求項1〜3のいずれかに記載の組成物をエバポレータコアにコーティングする段階を含むことを特徴とする、空調装置臭気確認方法。
  16. 前記臭気確認方法は、前記コーティングされた組成物内に含まれた微生物の営養分となる石油類又は空気汚染物質を投入し、臭気が発生するか否かを確認する段階を含むことを特徴とする、請求項15に記載の臭気確認方法。
  17. 請求項12に記載の空調装置臭気防止のためのエバポレータコアコーティング用途のカウロバクター・ビブリオイデスHKMC−14(寄託番号:KCCM11685P)。
  18. 請求項12に記載の空調装置臭気防止のためのエバポレータコアコーティング用途のブラジリゾビウム・ジアゾエフィシエンスHKMC−15(寄託番号:KCCM11686P)。
  19. 請求項12に記載の空調装置臭気防止のためのエバポレータコアコーティング用途のブラジリゾビウム・ダキンゲンスHKMC−16(寄託番号:KCCM11687P)。
  20. 請求項12に記載の空調装置臭気防止のためのエバポレータコアコーティング用途のメチロバクテリウム・ブラチアタムHKMC−17(寄託番号:KCCM11688P)。
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