JP2021193884A - Microorganism mixtures, compositions for methane production and methods for producing methane - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、微生物混合物、メタン産生用組成物、及びメタン産生方法に関する。 The present disclosure relates to microbial mixtures, methane-producing compositions, and methane-producing methods.
家庭及び産業由来の下水を処理するためには、一般的に活性汚泥法が用いられている。活性汚泥法は、下水に好気性微生物を加えてエアレーションを行うことで、下水に含まれる溶解性物質及び残存浮遊性物質を分解する方法である。この分解の過程において、好気性微生物は、下水中の有機物、窒素、又はリン等の栄養分を利用しながら顕著に増殖する。しかし、下水中の浮遊物質(つまり、好気性微生物)の濃度を一定範囲内にコントロールした方が前記分解の効率が良いことから、増殖しすぎた好気性微生物を、余剰汚泥として系外に排出する必要がある。
下水処理場は年間を通して昼夜なく稼働しており、つまり、余剰汚泥は全国で常時発生している。そのため、余剰汚泥の処分場確保及び処分費用の増大が問題となっている。一部の下水処理場では、余剰汚泥を有効利用する方法として、メタンを産生する微生物による嫌気消化法(いわゆる、メタン発酵)を用いて、余剰汚泥から60%程度のメタンを含むバイオガスを産生させ、さらに余剰汚泥の減容を行っている。しかし、それでも余剰汚泥の減容率は30%程度であり、残りの約70%の余剰汚泥は、これ以上の再利用が難しい「消化汚泥」として残存する。この消化汚泥は、日本国における産業廃棄物の約4割を占める現状にある。
Activated sludge methods are commonly used to treat domestic and industrial sewage. The activated sludge method is a method of decomposing soluble substances and residual floating substances contained in sewage by adding aerobic microorganisms to sewage and performing aeration. In the process of this decomposition, aerobic microorganisms proliferate remarkably while utilizing nutrients such as organic matter, nitrogen, or phosphorus in the sewage. However, since the efficiency of the decomposition is better when the concentration of suspended solids (that is, aerobic microorganisms) in the sewage is controlled within a certain range, the overgrown aerobic microorganisms are discharged to the outside of the system as excess sludge. There is a need to.
Sewage treatment plants operate day and night throughout the year, which means that surplus sludge is constantly generated nationwide. Therefore, securing a disposal site for excess sludge and increasing disposal costs have become problems. Some sewage treatment plants use an anaerobic digestion method using microorganisms that produce methane (so-called methane fermentation) as a method to effectively utilize excess sludge to produce biogas containing about 60% methane from excess sludge. In addition, the volume of excess sludge is being reduced. However, the volume reduction rate of the surplus sludge is still about 30%, and the remaining about 70% of the surplus sludge remains as "digested sludge" which is difficult to reuse any more. This digested sludge currently accounts for about 40% of industrial waste in Japan.
例えば、非特許文献1には、30℃の好気条件下で消化汚泥を加水分解できる糸状菌が開示されている。Umbelopsis属、Penicillium属、Cunninghamella属、Neosartorya属、Fusarium属、又はChaetomium属の糸状菌が、キシラナーゼ、キチナーゼ、又はケラチナーゼ活性を有することが記載されている。
For example, Non-Patent
非特許文献2には、50℃の密閉条件下でのメタン産生菌によるメタン発酵の際に、Penicillium属、Cunninghamella属、Neosartorya属、又はFusarium属等の菌から得たヒドロラーゼを添加することが記載されている。
Non-Patent
特許文献1には、30℃の好気条件下で消化汚泥を加水分解できる糸状菌が開示されている。Penicillium属、Cunninghamella属、Neosartorya属、又はUmbelopsis属の糸状菌が、キシラナーゼ、キチナーゼ、又はケラチナーゼ活性を有することが記載されている。さらには、消化汚泥に前記糸状菌を接種し培養することで、30℃の好気条件下で、消化汚泥の固形物重量が10%程度減少したことが記載されている。
しかしながら、非特許文献1及び特許文献1に記載の糸状菌は、好気条件下で生物由来の組成物の一例である消化汚泥を加水分解できるが、加水分解された消化汚泥からさらにメタンを得たい場合、メタン産生菌は嫌気性微生物であるため、開示された糸状菌とメタン産生菌を共培養することはできない。さらに、非特許文献2も、糸状菌とメタン産生菌との共培養について記載しておらず、また、非特許文献2においては、基質とする消化汚泥を予め酸処理する必要があり、かつ、培養槽を50℃で加温し続けるコストが発生する。よって、上記特許文献1、非特許文献1、及び非特許文献2のいずれにおいても、分解性微生物とメタン産生微生物とを含む複数種類の微生物を常温で共培養することによって、生物由来の組成物からのメタン産生が可能となる微生物混合物は記載されていない。
However, the filamentous fungi described in
本開示は、上記に鑑みなされたものであり、本開示は、複数種類の特定の微生物を常温で共培養することによって、生物由来の組成物からのメタン産生が可能となる微生物混合物を提供することを課題とする。 The present disclosure has been made in view of the above, and the present disclosure provides a microbial mixture capable of producing methane from a biological composition by co-culturing a plurality of specific microorganisms at room temperature. That is the issue.
課題を解決するための具体的手段には、以下の態様が含まれる。
<1> Enterobacteriaceae科に属する微生物、Pseudomonadaceae科に属する微生物、及びClostridiaceae科に属する微生物からなる群より選ばれる少なくとも1つの微生物と、
Methanobacteriaceae科に属する微生物及びMethanosarcinaceae科に属する微生物からなる群より選ばれる少なくとも1つの微生物と、
Aspergillaceae科に属する微生物及びArthopyreniaceae科に属する微生物からなる群より選ばれる少なくとも1つの微生物と、を含む、微生物混合物。
<2> さらに、
配列番号1で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物と、
配列番号2で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物と、
配列番号3で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物と、
からなる群より選ばれる少なくとも1つの微生物を含む、上記<1>に記載の微生物混合物。
<3> セルロース、キチン、及びタンパク質のうちの少なくとも1種を分解する少なくとも1種の微生物と、
少なくとも1種の水素産生微生物と、
少なくとも1種のメタン産生微生物と、
少なくとも1種の酸素消費微生物と、を含む、微生物混合物。
<4> 基質としての生物由来の組成物1gの存在下において常温条件下で1ヶ月培養することで、10ml以上のメタンを産生することができる、上記<1>〜<3>のいずれか1つに記載の微生物混合物。
<5> 上記<1>〜<4>のいずれか1つに記載の微生物混合物を含み、生物由来の組成物からメタンを産生できる、メタン産生用組成物。
<6> 生物由来の組成物を含む溶液に、上記<1>〜<4>のいずれか1つに記載の微生物混合物を接種することと、
前記接種された微生物混合物を常温条件下で培養することと、
を含む、メタン産生方法。
<7> 前記生物由来の組成物が、消化汚泥である、前記<6>に記載のメタン産生方法。
Specific means for solving the problem include the following aspects.
<1> At least one microorganism selected from the group consisting of a microorganism belonging to the family Enterobacteriaceae, a microorganism belonging to the family Pseudomonadaceae, and a microorganism belonging to the family Clostridiaceae.
At least one microorganism selected from the group consisting of microorganisms belonging to the family Methanobacteriaceae and microorganisms belonging to the family Methanosarcinaceae, and
A microbial mixture comprising at least one microorganism selected from the group consisting of microorganisms belonging to the family Aspergillaceae and microorganisms belonging to the family Arthopyreniaceae.
<2> Furthermore
A microorganism having a 16S rRNA gene sequence having 95% or more sequence identity with the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1.
A microorganism having a 16S rRNA gene sequence having 95% or more sequence identity with the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2.
A microorganism having a 16S rRNA gene sequence having 95% or more sequence identity with the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 3
The microbial mixture according to <1> above, which comprises at least one microorganism selected from the group consisting of.
<3> With at least one microorganism that decomposes at least one of cellulose, chitin, and protein.
With at least one hydrogen-producing microorganism,
With at least one methane-producing microorganism
A microbial mixture comprising at least one oxygen consuming microorganism.
<4> Any one of <1> to <3> above, which can produce 10 ml or more of methane by culturing under normal temperature conditions for 1 month in the presence of 1 g of a biological composition as a substrate. The microbial mixture according to one.
<5> A methane-producing composition containing the microbial mixture according to any one of <1> to <4> above, capable of producing methane from a biologically-derived composition.
<6> Inoculating a solution containing a biological composition with the microbial mixture according to any one of <1> to <4> above.
By culturing the inoculated microbial mixture under normal temperature conditions,
A method for producing methane, including.
<7> The methane production method according to <6>, wherein the biological composition is digestive sludge.
本開示によれば、複数種類の特定の微生物を常温で共培養することによって、生物由来の組成物からのメタン産生が可能となる微生物混合物を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a microbial mixture capable of producing methane from a biological composition by co-culturing a plurality of types of specific microorganisms at room temperature.
以下、本開示に係る実施形態について詳細に説明する。但し、本開示は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の開示において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本開示を制限するものではない。
本開示において「工程」との語には、他の工程から独立した工程に加え、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、当該工程も含まれる。
本開示において「〜」を用いて示された数値範囲には、「〜」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本文中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において組成物中の各成分の含有率は、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率を意味する。
Hereinafter, embodiments according to the present disclosure will be described in detail. However, the present disclosure is not limited to the following embodiments. In the following disclosure, the components (including element steps, etc.) are not essential unless otherwise specified. The same applies to the numerical values and their ranges, and does not limit this disclosure.
In the present disclosure, the term "process" includes, in addition to a process independent of other processes, the process as long as the purpose of the process is achieved even if it cannot be clearly distinguished from the other process. ..
In the present disclosure, the numerical range indicated by using "~" includes the numerical values before and after "~" as the minimum value and the maximum value, respectively.
In the numerical range described stepwise in the present disclosure, the upper limit value or the lower limit value described in one numerical range may be replaced with the upper limit value or the lower limit value of the numerical range described in another stepwise description. .. Further, in the numerical range described in the text, the upper limit value or the lower limit value of the numerical range may be replaced with the value shown in the embodiment.
In the present disclosure, the content of each component in the composition is the total of the plurality of substances present in the composition when a plurality of substances corresponding to each component are present in the composition, unless otherwise specified. It means the content rate.
≪微生物混合物≫
本開示において、微生物混合物は、2種類以上の微生物の混合物であることが好ましく、例えば、3種類〜10種類、11種類〜20種類、又は、それ以上の種類数の微生物の混合物であってもよい。本開示の微生物混合物における、各微生物の存在比率は、特に限定されない。
≪Microbial mixture≫
In the present disclosure, the microbial mixture is preferably a mixture of two or more kinds of microorganisms, for example, a mixture of 3 kinds to 10 kinds, 11 kinds to 20 kinds, or more kinds of microorganisms. good. The abundance ratio of each microorganism in the microbial mixture of the present disclosure is not particularly limited.
<微生物混合物に含まれる微生物>
(第一の実施形態)
本開示の第一の実施形態に係る微生物混合物は、Enterobacteriaceae科に属する微生物、Pseudomonadaceae科に属する微生物、及びClostridiaceae科に属する微生物からなる群より選ばれる少なくとも1つの微生物と、Methanobacteriaceae科に属する微生物及びMethanosarcinaceae科に属する微生物からなる群より選ばれる少なくとも1つの微生物と、Aspergillaceae科に属する微生物及びArthopyreniaceae科に属する微生物からなる群より選ばれる少なくとも1つの微生物と、を含む。
<Microorganisms contained in the microbial mixture>
(First embodiment)
The microbial mixture according to the first embodiment of the present disclosure includes at least one microorganism selected from the group consisting of a microorganism belonging to the family Enterobacteriaceae, a microorganism belonging to the family Pseudomonadaceae, and a microorganism belonging to the family Clostridiaceae, and a microorganism belonging to the family Methanobacteriaceae. It contains at least one microorganism selected from the group consisting of microorganisms belonging to the family Methanosarcinaceae and at least one microorganism selected from the group consisting of microorganisms belonging to the family Aspergillaceae and microorganisms belonging to the family Arthopyreniaceae.
Enterobacteriaceae科に属する微生物、Pseudomonadaceae科に属する微生物、及びClostridiaceae科に属する微生物からなる群より選ばれる少なくとも1つの微生物と、Methanobacteriaceae科に属する微生物及びMethanosarcinaceae科に属する微生物からなる群より選ばれる少なくとも1つの微生物と、Aspergillaceae科に属する微生物及びArthopyreniaceae科に属する微生物からなる群より選ばれる少なくとも1つの微生物と、を含む、微生物混合物は、常温で培養する(微生物混合物に含まれる微生物を共培養する)ことによって、生物由来の組成物からのメタン産生が可能となる。 At least one microorganism selected from the group consisting of microorganisms belonging to the family Enterobacteriaceae, microorganisms belonging to the family Pseudomonadaceae, and microorganisms belonging to the family Clostridiaceae, and at least one selected from the group consisting of microorganisms belonging to the family Methanobacteriaceae and microorganisms belonging to the family Methanosarcinaceae. A microbial mixture containing at least one microorganism selected from the group consisting of a microorganism and a microorganism belonging to the family Aspergillaceae and a microorganism belonging to the family Arthopyreniaceae shall be cultivated at room temperature (co-cultivating the microorganism contained in the microbial mixture). Allows the production of methane from biological compositions.
本開示の第一の実施形態に係る微生物混合物の作用は明確でないが、以下のように推定される。
本開示の第一の実施形態に係る微生物混合物のうち、Enterobacteriaceae科に属する微生物、Pseudomonadaceae科に属する微生物、及びClostridiaceae科に属する微生物からなる群より選ばれる少なくとも1つの微生物は、常温条件下で、生物由来の組成物中のセルロースのグルコースへの分解、キチンのグルコサミンへの分解、及びタンパク質のアミノ酸への分解のうち少なくとも1つを行い、また、前記群より選ばれる少なくとも1つの微生物は、常温条件下で、前記分解されたグルコース、グルコサミン、又はアミノ酸を取り込み、水素を産生する。
本開示の第一の実施形態に係る微生物混合物のうち、Methanobacteriaceae科に属する微生物及びMethanosarcinaceae科に属する微生物からなる群より選ばれる少なくとも1つの微生物は、常温条件下で、前記産生された水素と、二酸化炭素とを取り込み、メタンを産生する。
本開示の第一の実施形態に係る微生物混合物のうち、Aspergillaceae科に属する微生物及びArthopyreniaceae科に属する微生物からなる群より選ばれる少なくとも1つの微生物は、常温条件下で、酸素を取り込み、増殖することができる。つまり、前記Aspergillaceae科に属する微生物及びArthopyreniaceae科に属する微生物からなる群より選ばれる少なくとも1つの微生物は、増殖の過程で酸素を消費するため、培養槽内の嫌気性を上げることができる。このため、嫌気性微生物である前記Methanobacteriaceae科に属する微生物及びMethanosarcinaceae科に属する微生物からなる群より選ばれる少なくとも1つの微生物は、培養槽内においてより効率よくメタンを産生することができる。
以上のことから、生物由来の組成物を基質としてメタンを産生する場合に、共培養によって少ない工程数で、常温でも、効率よくメタンを得ることができる。生物由来の組成物がキチン又はセルロース等の難分解性の物質を含む場合、例えば消化汚泥である場合に、このような効果はより顕著であり、これまで基質にすることが難しかった難分解性の組成物であっても基質に用いてメタン産生を行うことができる。
さらには、前記Aspergillaceae科に属する微生物及びArthopyreniaceae科に属する微生物からなる群より選ばれる少なくとも1つの微生物は、常温条件下で、生物由来の組成物中の硝酸からアンモニアを産生することができる。前記アンモニアは、微生物混合物の窒素源となり、微生物混合物に含まれる微生物が、より効率よく機能を発揮することができる。
なお、本開示は上記推定作用には何ら制限されない。
The action of the microbial mixture according to the first embodiment of the present disclosure is not clear, but is presumed as follows.
Among the microbial mixtures according to the first embodiment of the present disclosure, at least one microorganism selected from the group consisting of a microorganism belonging to the family Enterobacteriaceae, a microorganism belonging to the family Pseudomonadaceae, and a microorganism belonging to the family Clostridiaceae is subject to normal temperature conditions. At least one of the decomposition of cellulose into glucose, the decomposition of chitin into glucosamine, and the decomposition of protein into amino acids in a biological composition is carried out, and at least one microorganism selected from the above group is at room temperature. Under the conditions, the decomposed glucose, glucosamine, or amino acid is taken up to produce hydrogen.
Among the microbial mixtures according to the first embodiment of the present disclosure, at least one microorganism selected from the group consisting of microorganisms belonging to the family Methanobacteriaceae and microorganisms belonging to the family Methanosarcinaceae is the hydrogen produced and the above-mentioned hydrogen under normal temperature conditions. It takes in carbon dioxide and produces methane.
Among the microbial mixtures according to the first embodiment of the present disclosure, at least one microorganism selected from the group consisting of microorganisms belonging to the family Aspergillaceae and microorganisms belonging to the family Arthopyreniaceae takes up oxygen and proliferates under normal temperature conditions. Can be done. That is, at least one microorganism selected from the group consisting of the microorganism belonging to the family Aspergillaceae and the microorganism belonging to the family Arthopyreniaceae consumes oxygen in the process of growth, so that the anaerobic condition in the culture tank can be increased. Therefore, at least one microorganism selected from the group consisting of the anaerobic microorganisms belonging to the family Methanobacteriaceae and the microorganisms belonging to the family Methanosarcinaceae can more efficiently produce methane in the culture tank.
From the above, when methane is produced using a biological composition as a substrate, methane can be efficiently obtained even at room temperature with a small number of steps by co-culture. When the biological composition contains a persistent substance such as chitin or cellulose, for example, when it is digestive sludge, such an effect is more remarkable, and it is difficult to use it as a substrate in the past. Even the composition of can be used as a substrate to produce methane.
Furthermore, at least one microorganism selected from the group consisting of the microorganisms belonging to the family Aspergillaceae and the microorganisms belonging to the family Arthopyreniaceae can produce ammonia from nitric acid in the biological composition under normal temperature conditions. The ammonia serves as a nitrogen source for the microbial mixture, and the microorganisms contained in the microbial mixture can exert their functions more efficiently.
The present disclosure is not limited to the above-mentioned presumed action.
本開示において、Enterobacteriaceae科に属する微生物の例としては、Cronobacter属に属する微生物、Citrobacter属に属する微生物、Enterobacter属に属する微生物、Escherichia属に属する微生物、Lelliottia属に属する微生物が挙げられるが、これらに限定されない。Cronobacter属に属する微生物の例としては、Cronobacter sakazakii等が挙げられる。Citrobacter属に属する微生物の例としては、Citrobacter freundii等が挙げられる。Enterobacter属に属する微生物の例としては、Enterobacter asburiae又はEnterobacter tabaci等が挙げられる。Escherichia属に属する微生物の例としては、Escherichia coli等が挙げられる。Lelliottia属に属する微生物の例としては、Lelliottia amnigena等が挙げられる。
本開示において、Enterobacteriaceae科に属する微生物は、配列番号4、配列番号5、配列番号6、又は配列番号7で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物であることが好ましく、98%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物であることがより好ましく、100%の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物であることがさらに好ましい。本開示において、配列同一性は、Basic Local Alignment Search Tool(BLAST, National Center for Biotechnology Information (NCBI))をデフォールトパラメータで用いることで求めることができる。
In the present disclosure, examples of microorganisms belonging to the family Enterobacteriaceae include microorganisms belonging to the genus Cronobacter, microorganisms belonging to the genus Citrobacter, microorganisms belonging to the genus Enterobacter, microorganisms belonging to the genus Escherichia, and microorganisms belonging to the genus Lelliottia. Not limited. Examples of microorganisms belonging to the genus Cronobacter include Cronobacter sakazakii and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Citrobacter include Citrobacter freundii and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Enterobacter include Enterobacter asburiae and Enterobacter tabaci. Examples of microorganisms belonging to the genus Escherichia include Escherichia coli and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Lelliottia include Lelliottia amnigena and the like.
In the present disclosure, the microorganism belonging to the family Enterobacteriaceae is a microorganism having a 16S rRNA gene sequence having 95% or more sequence identity with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, or SEQ ID NO: 7. It is more preferable, a microorganism having a 16SrRNA gene sequence having 98% or more sequence identity is more preferable, and a microorganism having a 16SrRNA gene sequence having 100% sequence identity is further preferable. In the present disclosure, sequence identity can be determined by using the Basic Local Alignment Search Tool (BLAST, National Center for Biotechnology Information (NCBI)) with default parameters.
なお本開示において、例えば、配列番号Nで示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列(又は、18SrRNA遺伝子配列)を有する微生物とは、微生物が有する16SrRNA遺伝子配列(又は、18SrRNA遺伝子配列)の全長のうち、連続する一部分の配列が、配列番号Nで示されるDNA塩基配列の全長に対して95%以上の配列同一性を有する微生物をいう。 In the present disclosure, for example, a microorganism having a 16SrRNA gene sequence (or 18SrRNA gene sequence) having 95% or more sequence identity with the base sequence represented by SEQ ID NO: N is a 16SrRNA gene sequence (or 18SrRNA gene sequence) possessed by the microorganism. A microorganism in which a continuous part of the total length of the 18SrRNA gene sequence) has 95% or more sequence identity with respect to the total length of the DNA base sequence represented by SEQ ID NO: N.
本開示において、Pseudomonadaceae科に属する微生物の例としては、Pseudomonas属に属する微生物が挙げられるが、これらに限定されない。Pseudomonas属に属する微生物の例としては、Pseudomonas matsuisoli等が挙げられる。
本開示において、Pseudomonadaceae科に属する微生物は、配列番号8又は配列番号9で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物であることが好ましく、98%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物であることがより好ましく、100%の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物であることがさらに好ましい。
In the present disclosure, examples of microorganisms belonging to the family Pseudomonadaceae include, but are not limited to, microorganisms belonging to the genus Pseudomonas. Examples of microorganisms belonging to the genus Pseudomonas include Pseudomonas matsuisoli and the like.
In the present disclosure, the microorganism belonging to the family Pseudomonadaceae is preferably a microorganism having a 16SrRNA gene sequence having 95% or more sequence identity with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 9, and preferably 98% or more. It is more preferably a microorganism having a 16SrRNA gene sequence having identity, and even more preferably a microorganism having a 16SrRNA gene sequence having 100% sequence identity.
本開示において、Clostridiaceae科に属する微生物の例としては、Clostridium属に属する微生物、Fonticella属に属する微生物、又はLutispora属に属する微生物が挙げられるが、これらに限定されない。Clostridium属に属する微生物の例としては、Clostridium amylolyticum又はClostridium punense等が挙げられる。Fonticella属に属する微生物の例としては、Fonticella tunisiensis等が挙げられる。Lutispora属に属する微生物の例としては、Lutispora thermophila等が挙げられる。
本開示において、Clostridiaceae科に属する微生物は、配列番号10、配列番号11、又は配列番号12で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物であることが好ましく、98%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物であることがより好ましく、100%の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物であることがさらに好ましい。
In the present disclosure, examples of microorganisms belonging to the family Clostridiaceae include, but are not limited to, microorganisms belonging to the genus Clostridium, microorganisms belonging to the genus Fonticella, and microorganisms belonging to the genus Lutispora. Examples of microorganisms belonging to the genus Clostridium include Clostridium amylolyticum or Clostridium punense. Examples of microorganisms belonging to the genus Fonticella include Fonticella tunisiensis and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Lutispora include Lutispora thermophila and the like.
In the present disclosure, the microorganism belonging to the family Clostridiaceae is preferably a microorganism having a 16S rRNA gene sequence having 95% or more sequence identity with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 11, or SEQ ID NO: 12. A microorganism having a 16SrRNA gene sequence having 98% or more sequence identity is more preferable, and a microorganism having a 16SrRNA gene sequence having 100% sequence identity is further preferable.
本開示において、Methanobacteriaceae科に属する微生物の例としては、Methanobacterium属に属する微生物が挙げられるが、これらに限定されない。Methanobacterium属に属する微生物の例としては、Methanobacterium espanolae、Methanobacterium subterraneum、又はMethanobacterium flexile等が挙げられる。
本開示において、Methanobacteriaceae科に属する微生物は、配列番号13又は配列番号14で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物であることが好ましく、98%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物であることがより好ましく、100%の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物であることがさらに好ましい。
In the present disclosure, examples of microorganisms belonging to the family Methanobacteriaceae include, but are not limited to, microorganisms belonging to the genus Methanobacterium. Examples of microorganisms belonging to the genus Methanobacterium include Methanobacterium espanolae, Methanobacterium subterraneum, and Methanobacterium flexile.
In the present disclosure, the microorganism belonging to the family Methanobacteriaceae is preferably a microorganism having a 16SrRNA gene sequence having 95% or more sequence identity with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 13 or SEQ ID NO: 14, and preferably 98% or more. It is more preferably a microorganism having a 16SrRNA gene sequence having identity, and even more preferably a microorganism having a 16SrRNA gene sequence having 100% sequence identity.
本開示において、Methanosarcinaceae科に属する微生物の例としては、Methanosarcina属に属する微生物等が挙げられるが、これらに限定されない。Methanosarcina属に属する微生物の例としては、Methanosarcina spelaei、Methanosarcina horonobensis、Methanosarcina acetivorans等が挙げられる。
本開示において、Methanosarcinaceae科に属する微生物は、配列番号15で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物であることが好ましく、98%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物であることがより好ましく、100%の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物であることがさらに好ましい。
In the present disclosure, examples of microorganisms belonging to the family Methanosarcinaceae include, but are not limited to, microorganisms belonging to the genus Methanosarcina. Examples of microorganisms belonging to the genus Methanosarcina include Methanosarcina spelaei, Methanosarcina horonobensis, Methanosarcina acetivorans and the like.
In the present disclosure, the microorganism belonging to the family Methanosarcinaceae is preferably a microorganism having a 16SrRNA gene sequence having 95% or more sequence identity with the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 15, and having 98% or more sequence identity. A microorganism having a 16SrRNA gene sequence is more preferable, and a microorganism having a 16SrRNA gene sequence having 100% sequence identity is further preferable.
本開示において、Aspergillaceae科に属する微生物の例としては、Aspergillus属に属する微生物、Penicillium属に属する微生物、又はMonascus属に属する微生物が挙げられるが、これらに限定されない。Aspergillus属に属する微生物の例としては、Aspergillus penicillioides等が挙げられる。Penicillium属に属する微生物の例としては、Penicillium expansum等が挙げられる。Monascus属に属する微生物の例としては、Monascus purpureus等が挙げられる。
本開示において、Aspergillaceae科に属する微生物は、配列番号16又は配列番号17で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する18SrRNA遺伝子配列を有する微生物であることが好ましく、98%以上の配列同一性を有する18SrRNA遺伝子配列を有する微生物であることがより好ましく、100%の配列同一性を有する18SrRNA遺伝子配列を有する微生物であることがさらに好ましい。
In the present disclosure, examples of microorganisms belonging to the family Aspergillaceae include, but are not limited to, microorganisms belonging to the genus Aspergillus, microorganisms belonging to the genus Penicillium, and microorganisms belonging to the genus Monascus. Examples of microorganisms belonging to the genus Aspergillus include Aspergillus penicillioides and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Penicillium include Penicillium expansum and the like. Examples of microorganisms belonging to the genus Monascus include Monascus purpureus.
In the present disclosure, the microorganism belonging to the family Aspergillaceae is preferably a microorganism having an 18S rRNA gene sequence having 95% or more sequence identity with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 16 or SEQ ID NO: 17, and preferably 98% or more. It is more preferably a microorganism having an 18SrRNA gene sequence having identity, and even more preferably a microorganism having an 18SrRNA gene sequence having 100% sequence identity.
本開示において、Arthopyreniaceae科に属する微生物の例としては、Arthopyrenia属に属する微生物が挙げられるが、これらに限定されない。Arthopyrenia属に属する微生物の例としては、Arthopyrenia salicis等が挙げられる。
本開示において、Arthopyreniaceae科に属する微生物は、配列番号18又は配列番号19で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する18SrRNA遺伝子配列を有する微生物であることが好ましく、98%以上の配列同一性を有する18SrRNA遺伝子配列を有する微生物であることがより好ましく、100%の配列同一性を有する18SrRNA遺伝子配列を有する微生物であることがさらに好ましい。
In the present disclosure, examples of microorganisms belonging to the family Arthopyreniaceae include, but are not limited to, microorganisms belonging to the genus Arthopyrenia. Examples of microorganisms belonging to the genus Arthopyrenia include Arthopyrenia salicis and the like.
In the present disclosure, the microorganism belonging to the family Arthopyreniaceae is preferably a microorganism having an 18S rRNA gene sequence having 95% or more sequence identity with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 18 or SEQ ID NO: 19, and has a sequence of 98% or more. It is more preferably a microorganism having an 18SrRNA gene sequence having identity, and even more preferably a microorganism having an 18SrRNA gene sequence having 100% sequence identity.
本開示において、Enterobacteriaceae科に属する微生物、Pseudomonadaceae科に属する微生物、及びClostridiaceae科に属する微生物からなる群より選ばれる少なくとも1つの微生物は、例えば、上記のうちいずれか1つの科に属する1種の微生物であってもよく、上記のうちいずれか1つの科に属し、互いに同じ属に属しても異なる属に属してもよい複数種の微生物であってもよく、上記のうち複数の科について科ごとに1種ずつの微生物からなる複数種の微生物であってもよく、上記のうち複数の科について科ごとに複数種の微生物(同一属に属しても異なる属に属してもよい)からなる複数種の微生物であってもよい。
本開示において、Enterobacteriaceae科に属する微生物、Pseudomonadaceae科に属する微生物、及びClostridiaceae科に属する微生物からなる群より選ばれる少なくとも1つの微生物は、配列番号4で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物、配列番号5で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物、配列番号6で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物、配列番号7で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物、配列番号8で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物、配列番号9で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物、配列番号10で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物、配列番号11で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物、及び配列番号12で示される各塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物を含む、9種類以上の微生物を含むことが好ましい。前記配列同一性の割合は、98%以上がより好ましく、100%がさらに好ましい。
In the present disclosure, at least one microorganism selected from the group consisting of a microorganism belonging to the family Enterobacteriaceae, a microorganism belonging to the family Pseudomonadaceae, and a microorganism belonging to the family Clostridiaceae is, for example, one kind of microorganism belonging to any one of the above families. It may be a plurality of kinds of microorganisms that belong to any one of the above families and may belong to the same genus or different genera from each other, and each family may belong to a plurality of the above families. It may be a plurality of kinds of microorganisms consisting of one kind of microorganism each, and a plurality of kinds of microorganisms (may belong to the same genus or different genus) for each family of the above-mentioned multiple families. It may be a species of microorganism.
In the present disclosure, at least one microorganism selected from the group consisting of a microorganism belonging to the family Enterobacteriaceae, a microorganism belonging to the family Pseudomonadaceae, and a microorganism belonging to the family Clostridiaceae has 95% or more sequence identity with the base sequence shown in SEQ ID NO: 4. Microorganism having 16SrRNA gene sequence having 16SrRNA gene sequence, microorganism having 95% or more sequence identity with the base sequence shown by SEQ ID NO: 5, and 95% or more sequence identity with the base sequence shown by SEQ ID NO: 6. A microorganism having a 16SrRNA gene sequence having 16SrRNA gene sequence, a microorganism having a sequence identity of 95% or more with the base sequence shown by SEQ ID NO: 7, a microorganism having 95% or more sequence identity with the base sequence shown by SEQ ID NO: 8. Microorganism having 16SrRNA gene sequence having 16SrRNA gene sequence, microorganism having 95% or more sequence identity with the base sequence shown by SEQ ID NO: 9, and 95% or more sequence identity with the base sequence shown by SEQ ID NO: 10. A microorganism having a 16SrRNA gene sequence having 16SrRNA gene sequence, a microorganism having a 16SrRNA gene sequence having 95% or more sequence identity with the base sequence shown by SEQ ID NO: 11, and a sequence of 95% or more with each base sequence shown by SEQ ID NO: 12. It is preferable to include 9 or more kinds of microorganisms, including microorganisms having a 16S rRNA gene sequence having the same identity. The ratio of the sequence identity is more preferably 98% or more, further preferably 100%.
本開示において、Methanobacteriaceae科に属する微生物及びMethanosarcinaceae科に属する微生物からなる群より選ばれる少なくとも1つの微生物は、例えば、上記のうちいずれか1つの科に属する1種の微生物であってもよく、上記のうちいずれか1つの科に属し、互いに同じ属に属しても異なる属に属してもよい複数種の微生物であってもよく、上記のうち複数の科について科ごとに1種ずつの微生物からなる複数種の微生物であってもよく、上記のうち複数の科について科ごとに複数種の微生物(同一属に属しても異なる属に属してもよい)からなる複数種の微生物であってもよい。
本開示において、Methanobacteriaceae科に属する微生物及びMethanosarcinaceae科に属する微生物からなる群より選ばれる少なくとも1つの微生物は、配列番号13で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物、配列番号14で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物、及び配列番号15で示される各塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物を含む、3種類以上の微生物を含むことが好ましい。前記配列同一性の割合は、98%以上がより好ましく、100%がさらに好ましい。
In the present disclosure, at least one microorganism selected from the group consisting of microorganisms belonging to the family Methanobacteriaceae and microorganisms belonging to the family Methanosarcinaceae may be, for example, one kind of microorganism belonging to any one of the above families. It may be a plurality of species of microorganisms that belong to any one of the families and may belong to the same genus or different genera from each other. It may be a plurality of kinds of microorganisms, or even a plurality of kinds of microorganisms consisting of a plurality of kinds of microorganisms (may belong to the same genus or different genera) for each family in a plurality of families. good.
In the present disclosure, at least one microorganism selected from the group consisting of microorganisms belonging to the family Methanobacteriaceae and microorganisms belonging to the family Methanosarcinaceae has a 16S rRNA gene sequence having 95% or more sequence identity with the nucleotide sequence shown by SEQ ID NO: 13. Microorganism, microorganism having 16SrRNA gene sequence having 95% or more sequence identity with the base sequence shown by SEQ ID NO: 14, and 16SrRNA gene sequence having 95% or more sequence identity with each base sequence shown by SEQ ID NO: 15. It is preferable to contain three or more kinds of microorganisms including microorganisms having. The ratio of the sequence identity is more preferably 98% or more, further preferably 100%.
本開示において、Aspergillaceae科に属する微生物及びArthopyreniaceae科に属する微生物からなる群より選ばれる少なくとも1つの微生物は、例えば、上記のうちいずれか1つの科に属する1種の微生物であってもよく、上記のうちいずれか1つの科に属し、互いに同じ属に属しても異なる属に属してもよい複数種の微生物であってもよく、上記のうち複数の科について科ごとに1種ずつの微生物からなる複数種の微生物であってもよく、上記のうち複数の科について科ごとに複数種の微生物(同一属に属しても異なる属に属してもよい)からなる複数種の微生物であってもよい。
本開示において、Aspergillaceae科に属する微生物及びArthopyreniaceae科に属する微生物からなる群より選ばれる少なくとも1つの微生物は、配列番号16で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する18SrRNA遺伝子配列を有する微生物、配列番号17で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する18SrRNA遺伝子配列を有する微生物、配列番号18で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する18SrRNA遺伝子配列を有する微生物、及び配列番号19で示される各塩基配列と95%以上の配列同一性を有する18SrRNA遺伝子配列を有する微生物を含む、4種類以上の微生物を含むことが好ましい。前記配列同一性の割合は、98%以上がより好ましく、100%がさらに好ましい。
In the present disclosure, at least one microorganism selected from the group consisting of microorganisms belonging to the family Aspergillaceae and microorganisms belonging to the family Arthopyreniaceae may be, for example, one kind of microorganism belonging to any one of the above families. It may be a plurality of species of microorganisms that belong to any one of the families and may belong to the same genus or different genera from each other. It may be a plurality of kinds of microorganisms, or even a plurality of kinds of microorganisms consisting of a plurality of kinds of microorganisms (may belong to the same genus or different genera) for each family in a plurality of families. good.
In the present disclosure, at least one microorganism selected from the group consisting of microorganisms belonging to the family Aspergillaceae and microorganisms belonging to the family Arthopyreniaceae has an 18S rRNA gene sequence having 95% or more sequence identity with the nucleotide sequence shown by SEQ ID NO: 16. Microorganism, a microorganism having an 18SrRNA gene sequence having 95% or more sequence identity with the base sequence shown by SEQ ID NO: 17, and having an 18SrRNA gene sequence having 95% or more sequence identity with the base sequence shown by SEQ ID NO: 18. It is preferable to include four or more kinds of microorganisms, including a microorganism and a microorganism having an 18SrRNA gene sequence having 95% or more sequence identity with each base sequence represented by SEQ ID NO: 19. The ratio of the sequence identity is more preferably 98% or more, further preferably 100%.
本開示の第一の実施形態に係る微生物混合物は、さらに、配列番号1で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物と、配列番号2で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物と、配列番号3で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物と、からなる群より選ばれる少なくとも1つの微生物を含むことができる。 The microbial mixture according to the first embodiment of the present disclosure further comprises a microorganism having a 16S rRNA gene sequence having 95% or more sequence identity with the base sequence shown by SEQ ID NO: 1 and a base sequence shown by SEQ ID NO: 2. It is selected from the group consisting of a microorganism having a 16SrRNA gene sequence having 95% or more sequence identity and a microorganism having a 16SrRNA gene sequence having 95% or more sequence identity with the nucleotide sequence shown by SEQ ID NO: 3. It can contain at least one microorganism.
本開示の第一の実施形態に係る微生物混合物は、配列番号1で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する1種類以上の微生物と、配列番号2で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する1種類以上の微生物と、配列番号3で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する1種類以上の微生物と、を含むことが好ましい。 The microbial mixture according to the first embodiment of the present disclosure is represented by SEQ ID NO: 2 and one or more microorganisms having a 16S rRNA gene sequence having 95% or more sequence identity with the nucleotide sequence shown by SEQ ID NO: 1. One or more microorganisms having a 16SrRNA gene sequence having 95% or more sequence identity with the base sequence, and one or more kinds having a 16SrRNA gene sequence having 95% or more sequence identity with the base sequence represented by SEQ ID NO: 3. It is preferable to contain the microorganisms of.
本開示において、配列番号1で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物は、真正細菌であることが好ましい。
本開示において、配列番号2で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物は、古細菌であることが好ましい。
本開示において、配列番号3で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物は、古細菌であることが好ましい。
In the present disclosure, the microorganism having a 16S rRNA gene sequence having 95% or more sequence identity with the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 is preferably a eubacteria.
In the present disclosure, the microorganism having a 16S rRNA gene sequence having 95% or more sequence identity with the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2 is preferably archaea.
In the present disclosure, the microorganism having a 16S rRNA gene sequence having 95% or more sequence identity with the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 3 is preferably archaea.
なお前記配列同一性の割合は、98%以上がより好ましく、100%がさらに好ましい。 The ratio of the sequence identity is more preferably 98% or more, further preferably 100%.
以下に、本開示において記載した配列番号1〜配列番号19の塩基配列を示す。なお配列番号1〜配列番号19で示される塩基配列は、微生物が有する16SrRNA遺伝子配列(又は、18SrRNA遺伝子配列)の全長のうち、連続する一部分の配列である。 The base sequences of SEQ ID NOs: 1 to 19 described in the present disclosure are shown below. The nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 19 is a sequence of a continuous part of the total length of the 16S rRNA gene sequence (or 18S rRNA gene sequence) possessed by the microorganism.
[配列番号1]
5'-CCTTCGGGTGGACAGGGAGACAGGTGGTGCATGGTTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCTTATCATGTGTTGCCAGCGTAGAGGCGGGCACTCACATGAGACTGCCGGAGACAATTCGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAATCATCATGCCCCTTATGGCCTGGGCCACACACGTGCTACAATGGCCGGTACAGAGGGCTGCGAACCCGCGAGGGGGAGCCAATCCCAAAAAGCCGGCCCCAGTTGGGATCGGAGGCTGCAACTCGCCTCCGTGAACGCGGAGTTGCTAGTAATCGCGGATCAGCACGCCGCGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTG-3'
[SEQ ID NO: 1]
5'-CCTTCGGGTGGACAGGGAGACAGGTGGTGCATGGTTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCTTATCATGTGTTGCCAGCGTAGAGGCGGGCACTCACATGAGACTGCCGGAGACAATTCGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAATCATCATGCCCCTTATGGCCTGGGCCACACACGTGCTACAATGGCCGGTACAGAGGGCTGCGAACCCGCGAGGGGGAGCCAATCCCAAAAAGCCGGCCCCAGTTGGGATCGGAGGCTGCAACTCGCCTCCGTGAACGCGGAGTTGCTAGTAATCGCGGATCAGCACGCCGCGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTG-3 '
[配列番号2]
5'-GGGGACCCATGTGCCACTCTTAACGGGGTGGCTTTTTTAGAGTGTAAAAAGCTTTAGGAATAAGAGCTGGGCAAGACCGGTGCCAGCCGCCGCGGTAA-3'
[SEQ ID NO: 2]
5'-GGGGACCCATGTGCCACTCTTAACGGGGTGGCTTTTTTAGAGTGTAAAAAGCTTTAGGAATAAGAGCTGGGCAAGACCGGTGCCAGCCGCCGCGGTAA-3'
[配列番号3]
5'-GGGAGCCCCCATGTGCCACTCTTAACGGGGTGGCTTTTTTAGAGTGTAAAAAGCTTTACGAATAAAAGCTGGGCAAGACCGGTGCCAGCCGCCGCGGTAA-3'
[SEQ ID NO: 3]
5'-GGGAGCCCCCATGTGCCACTCTTAACGGGGTGGCTTTTTTAGAGTAAAAAGCTTTACGAATAAAAGCTGGGCAAGACCGGTGCCAGCCGCCGCGGTAA-3'
[配列番号4]
5'-CCTTCGGGAACTCTGAGACAGGTGCTGCATGGCTGTCGTCAGTCGTGTTGTGAAATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCTTATCCTTTGTTGCCAGCGGTTCGGCCGGGAACTCAAAGGAGACTGCCAGTGATAAACTGGAGGAAGGGGGGGATGACGTCAAGTCATCATGGCCCTTACGAGTAGGGCTACACACGTGCTACAATGGCATATACAAAGAGAAGCGACCTCGCGAGAGCAAGCGGACCTCACAAAGTATGTCGTATTCCGGATCGGAGTCTGCAACTCGACTCCGTGAAGTCGGAATCGCTAGTAATCGTATATCAGAATGCTACGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTG-3'
[SEQ ID NO: 4]
5'-CCTTCGGGAACTCTGAGACAGGTGCTGCATGGCTGTCGTCAGTCGTGTTGTGAAATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCTTATCCTTTGTTGCCAGCGGTTCGGCCGGGAACTCAAAGGAGACTGCCAGTGATAAACTGGAGGAAGGGGGGGATGACGTCAAGTCATCATGGCCCTTACGAGTAGGGCTACACACGTGCTACAATGGCATATACAAAGAGAAGCGACCTCGCGAGAGCAAGCGGACCTCACAAAGTATGTCGTATTCCGGATCGGAGTCTGCAACTCGACTCCGTGAAGTCGGAATCGCTAGTAATCGTATATCAGAATGCTACGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTG-3 '
[配列番号5]
5'-CCTTCGGGAACTGTGAGACAGGTGCTGCATGGCTGTCGTCAGCTATGGTGTTGTGAAATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCTTATCCTTTGTTGCCAGCGGTCCGGCCGGGAACTCAAAGGAGACTGCCAGTGATAAACTGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAGTCATCATGGCCCTTACGACCAGGGCTACACACGTGCTACAATGGCGCATACAAAGAGAAGCGACCTCGCGAGAGCAAGCGGACCTCATAAAGTGCGTCGTAGTCCGGATTGGAGTCTGCAACTCGACTCCATGAAGTCGGAATCGCTAGTAATCGTGGATCAGAATGCCACGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTG-3'
[SEQ ID NO: 5]
5'-CCTTCGGGAACTGTGAGACAGGTGCTGCATGGCTGTCGTCAGCTATGGTGTTGTGAAATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCTTATCCTTTGTTGCCAGCGGTCCGGCCGGGAACTCAAAGGAGACTGCCAGTGATAAACTGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAGTCATCATGGCCCTTACGACCAGGGCTACACACGTGCTACAATGGCGCATACAAAGAGAAGCGACCTCGCGAGAGCAAGCGGACCTCATAAAGTGCGTCGTAGTCCGGATTGGAGTCTGCAACTCGACTCCATGAAGTCGGAATCGCTAGTAATCGTGGATCAGAATGCCACGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTG-3 '
[配列番号6]
5'-CCTTCGGGACTCATGATACAGGGCGGCAGGGCTGTCGTCAGCCTCGTTGTTTGGTGAAATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCTTATCCAAAAGTTGCCAGCGGTCCGGCCGGGAACTCAAAGGAGACTGCCAGTGATAAACTGGAGGAAGGAGGGGATGACGTCAAGTCATCATGGCCCTTACGACTAGGGCTACACACGTGCTACAATGGCGCATACAAAGAGAAGCGACCTCGCGAGAGACAAGCGAGACCTCATAAAGTGCGTCGTAGTCCGGATTGGAGTCTGCAACTCGACTCCATGAAGTCGGAATCGCTAGTTAATCGTAGATCAAAATGCTACGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTG-3'
[SEQ ID NO: 6]
5'-CCTTCGGGACTCATGATACAGGGCGGCAGGGCTGTCGTCAGCCTCGTTGTTTGGTGAAATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCTTATCCAAAAGTTGCCAGCGGTCCGGCCGGGAACTCAAAGGAGACTGCCAGTGATAAACTGGAGGAAGGAGGGGATGACGTCAAGTCATCATGGCCCTTACGACTAGGGCTACACACGTGCTACAATGGCGCATACAAAGAGAAGCGACCTCGCGAGAGACAAGCGAGACCTCATAAAGTGCGTCGTAGTCCGGATTGGAGTCTGCAACTCGACTCCATGAAGTCGGAATCGCTAGTTAATCGTAGATCAAAATGCTACGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTG-3 '
[配列番号7]
5'-CCTTCGGGAACTCTGAGACAGGTGCTGCATGGCTGTCGTCAGCTCGTGTTGTGAAATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCTTATCCTTTGTTGCCAGCGGTCCGGCCGGGAACTCAAAGGAGACTGCCAGTGATAAACTGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAGTCATCATGGCCCTTACTAGTAGGGCTACACACGTGCTACAATGGCGCATACAAAGAGAAGCGACCTCGCGAGAGCAAGCGGACCTCATAAAGTGCGTCGTAGTCCGGATTGGAGTCTGCAACTCGACTCCATGAAGTCGGAATCGCTAGTAATCGTAAATCAGAATGCTACGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTG-3'
[SEQ ID NO: 7]
5'-CCTTCGGGAACTCTGAGACAGGTGCTGCATGGCTGTCGTCAGCTCGTGTTGTGAAATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCTTATCCTTTGTTGCCAGCGGTCCGGCCGGGAACTCAAAGGAGACTGCCAGTGATAAACTGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAGTCATCATGGCCCTTACTAGTAGGGCTACACACGTGCTACAATGGCGCATACAAAGAGAAGCGACCTCGCGAGAGCAAGCGGACCTCATAAAGTGCGTCGTAGTCCGGATTGGAGTCTGCAACTCGACTCCATGAAGTCGGAATCGCTAGTAATCGTAAATCAGAATGCTACGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTG-3 '
[配列番号8]
5'-CCTTCGGGAACTCAGACACAGGTGCTGCATGGCTGTCGTCAGACTAGCAAAGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCCGTAACGAGCGCAACCCTTGTCCTTAGTTACCAGCACGTTATGGTGGGCACTCTAAGGAGACTGCCGGTGACAAACCGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAGTCATCATGGCCCTTACGGCCAGGGCTACACACGTGCTACAATGGTCGGTACAGAGGGTTGCCAAGCCGCGAGGGGGAGCTAATCTCACAAAACCGATCGTAGTCCGGATCGCAGTCTGCAACTCGACTGCGTGAAGTCGGAATCGCTAGTAATCGTGAATCAGAATGTCACGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTG-3'
[SEQ ID NO: 8]
5'-CCTTCGGGAACTCAGACACAGGTGCTGCATGGCTGTCGTCAGACTAGCAAAGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCCGTAACGAGCGCAACCCTTGTCCTTAGTTACCAGCACGTTATGGTGGGCACTCTAAGGAGACTGCCGGTGACAAACCGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAGTCATCATGGCCCTTACGGCCAGGGCTACACACGTGCTACAATGGTCGGTACAGAGGGTTGCCAAGCCGCGAGGGGGAGCTAATCTCACAAAACCGATCGTAGTCCGGATCGCAGTCTGCAACTCGACTGCGTGAAGTCGGAATCGCTAGTAATCGTGAATCAGAATGTCACGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTG-3 '
[配列番号9]
5'-CCTTCGGGAACTCAGACACAGGTGCTGCATGGCTGTCGTCAGACTAGCAAAGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCCGTAACGAGCGCAACCCTTGTCCTTAGTTACCAGCACGTTATGGTGGGCACTCTAAGGAGACTGCCGGTGACAAACCGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAGTCATCATGGCCCTTACGGCCAGGGCTACACACGTGCTACAATGGTCGGTACAGAGGGTTGCCAAGCCGCGAGGGGGAGCTAATCTCACAAAACCGATCGTAGTCCGGATCGCAGTCTGCAACTCGACTGCGTGAAGTCGGAATCGCTAGTAATCGTGAATCAGAATGTCACGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTG-3'
[SEQ ID NO: 9]
5'-CCTTCGGGAACTCAGACACAGGTGCTGCATGGCTGTCGTCAGACTAGCAAAGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCCGTAACGAGCGCAACCCTTGTCCTTAGTTACCAGCACGTTATGGTGGGCACTCTAAGGAGACTGCCGGTGACAAACCGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAGTCATCATGGCCCTTACGGCCAGGGCTACACACGTGCTACAATGGTCGGTACAGAGGGTTGCCAAGCCGCGAGGGGGAGCTAATCTCACAAAACCGATCGTAGTCCGGATCGCAGTCTGCAACTCGACTGCGTGAAGTCGGAATCGCTAGTAATCGTGAATCAGAATGTCACGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTG-3 '
[配列番号10]
5'-CCTTCGGGGCAGGAAGACAGGTGGTGCATGGTTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCTTATCATTAGTTGCTACCATTAAGTTGAGCACTCTAGTGAGACTGCCACGGTTAACGTGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAATCATCATGCCCCTTATGTCTAGGGCTACACACGTGCTACAATGGTGAGTACAAAGAGATGCAATACCGTGAGGTGGAGCCAAACTCAAAAACTCATCCCAGTTCGGATTGTAGGCTGAAACTCGCCTACATGAAGCCGGAGTTGCTAGTAATCGCGAATCAGCATGTCGCGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTG-3'
[SEQ ID NO: 10]
5'-CCTTCGGGGCAGGAAGACAGGTGGTGCATGGTTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCTTATCATTAGTTGCTACCATTAAGTTGAGCACTCTAGTGAGACTGCCACGGTTAACGTGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAATCATCATGCCCCTTATGTCTAGGGCTACACACGTGCTACAATGGTGAGTACAAAGAGATGCAATACCGTGAGGTGGAGCCAAACTCAAAAACTCATCCCAGTTCGGATTGTAGGCTGAAACTCGCCTACATGAAGCCGGAGTTGCTAGTAATCGCGAATCAGCATGTCGCGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTG-3 '
[配列番号11]
5'-CCTTTAGGGCAAGAAGACAGGTGGGGCATGGGTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTTGGGTTAAATCCCGCAACCAGCGCAACCCTTATCTTTTTTTGCTACCATTAAATTGAGCACTCTATTGAGACTGCCCCGGTTAACGTGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAATCATCATGCCCCTTATGTCTAGGGCTACACACGTGCTACAATGGTGAGTACAAAAAGATGCAATACCGCGAGGTGGAGCCAAACTCAAAAACTCATCCCAGTTCGGATTGTAGGCTGAAACTCCCCTACCTGAAGCCGGAGTTGCTAGTAATCGCGAATCAACATGTCGCGGTGAATACCTTCCCGGGCCTTG-3'
[SEQ ID NO: 11]
5'-CCTTTAGGGCAAGAAGACAGGTGGGGCATGGGTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTTGGGTTAAATCCCGCAACCAGCGCAACCCTTATCTTTTTTTGCTACCATTAAATTGAGCACTCTATTGAGACTGCCCCGGTTAACGTGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAATCATCATGCCCCTTATGTCTAGGGCTACACACGTGCTACAATGGTGAGTACAAAAAGATGCAATACCGCGAGGTGGAGCCAAACTCAAAAACTCATCCCAGTTCGGATTGTAGGCTGAAACTCCCCTACCTGAAGCCGGAGTTGCTAGTAATCGCGAATCAACATGTCGCGGTGAATACCTTCCCGGGCCTTG-3 '
[配列番号12]
5'-CCTTCGGGACAGGAAGACAGGTGGTGCATGGTTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCCTATACTTAGTTGCTAGCATTTGGTTGAGCACTCTAAGTAGACTGCCGGAGACAATTCGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAATCATCATGCCCCTTATGTTCTGGGCTACACACGTGCTACAATGGGTATAACAACGGGAAGCGAACCAGTGATGGCAAGCAAATCCCTAAAAAATACTCCCAGTTCAGATTGTTCTCTGCAACTCGAGAACATGAAGTCGGAGTTGCTAGTAATCGCGAATCAGCATGTCGCGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTG-3'
[SEQ ID NO: 12]
5'-CCTTCGGGACAGGAAGACAGGTGGTGCATGGTTGTCGTCAGCTCGTGTCGTGAGATGTTGGGTTAAGTCCCGCAACGAGCGCAACCCCTATACTTAGTTGCTAGCATTTGGTTGAGCACTCTAAGTAGACTGCCGGAGACAATTCGGAGGAAGGTGGGGATGACGTCAAATCATCATGCCCCTTATGTTCTGGGCTACACACGTGCTACAATGGGTATAACAACGGGAAGCGAACCAGTGATGGCAAGCAAATCCCTAAAAAATACTCCCAGTTCAGATTGTTCTCTGCAACTCGAGAACATGAAGTCGGAGTTGCTAGTAATCGCGAATCAGCATGTCGCGGTGAATACGTTCCCGGGCCTTG-3 '
[配列番号13]
5'-GGGGACCCCATGTGCCACTCTTAACGGGGTGGCTTTTCTTATGTGTAAAAAGCTTTTGGAATAAGAGCTGGGCAAGACCGGTGCCAGCCGCCGCGGTAA-3'
[SEQ ID NO: 13]
5'-GGGGACCCCATGTGCCACTCTTAACGGGGTGGCTTTTCTTATGTGTAAAAGCTTTTGGAATAAGAGCTGGGCAAGACCGGTGCCAGCCGCCGCGGTAA-3'
[配列番号14]
5'-GGGGACCCCATGTGCCTCTCTTAACGGGGTGGCTTTTTTTGAGTGTAAAAAGCTTTGAGAATAAGAGCTGGGCAAGACCGGTGCCAGCCGCCGCGGTAA-3'
[SEQ ID NO: 14]
5'-GGGGACCCCATGTGCCTCTCTTAACGGGGTGGCTTTTTTTGAGTGTAAAAGCTTTGAGAATAAGAGCTGGGCAAGACCGGTGCCAGCCGCCGCGGTAA-3'
[配列番号15]
5'-GGGGACGACACCGAGTGCCAATCTCATGTGCTGGGTGTCCGGGTGTGTAATATACACCTGTTAGCGGGGCCGGGCAAGACCGGTGCCAGCCGCCGCGGTAA-3'
[SEQ ID NO: 15]
5'-GGGGACGACACCGAGTGCCAATCTCATGTGCTGGGTGTCCGGGTGTGTAATATACACCTGTTAGCGGGGCCGGGCAAGACCGGCCAGCCGCCGCGGTAA-3'
[配列番号16]
5'-TCAAAGATTAAGCCATGCATGTCTAAGTATAAGCAATTTGTACTGTGAAACTGCGAATGGCTCATTAAATCAGTTATCGTTTATTTGATAGTACCTTACTACATGGATACCTGTGGTAATTCTAGAGCTAATACATGCTAAAAACCTCGACTTCGGAAGGGGTGTATTTATTAGATAAAAAACCAACGCCCTTCGGGGCTCCTTGGTGAATCATAATAACTAAGCGAATCGCATGGCCTTGCGCCG-3'
[SEQ ID NO: 16]
5'-TCAAAGATTAAGCCATGCATGTCTAAGTATAAGCAATTTGTACTGTGAAACTGCGAATGGCTCATTAAATCAGTTATCGTTTATTTGATAGTACCTTACTACATGGATACCTGGTAATTCTAGAGCTAATACATGCTAAAAAACCTCGACTTCGGAAGGGGTGTATTTATTAG
[配列番号17]
5'-TCAAAGATTAAGCCATGCATGTTTAAGTATAAGCAATTTGTACTGTGAAACTGCGAATGGCTCATTAAATCAGTTATCGTTTATTTGATAGTACCTTACTACATGGATACCTGTGGTAATTCTAGAGCTAATACATGCTAAAAACCTCGACTTCGGAAGGGGTGTATTTATTAGATAAAAAACCAACGCCCTTCGGGGCTCCTTGGTGAATCATAATAACTAAGCGAATCGCATGGCCTTGCGCCG-3'
[SEQ ID NO: 17]
5'-TCAAAGATTAAGCCATGCATGTTTAAGTATAAGCAATTTGTACTGTGAAACTGCGAATGGCTCATTAAATCAGTTATCGTTTATTTGATAGTACCTTACTACATGGATACCTGGTAATTCTAGAGCTAATACATGCTAAAAAACCTCGACTTCGGAAGGGGTGTATTTATTAG
[配列番号18]
5'-TCAAAAATTAACCCACCCATGTTTAAGTATAACCAATTATACCGTGAAAATGAGAATGGCTCATTAAATCAGTTATCGTTTATTTGATAGTACCCTACTACTTGGATACCCGTGGTAATTCTAGAGCTAATACATGCTAAAAACCCCAACTTCGGGAGGGGTGTATTTATTAGATAAAAAACCAATGCCCTTCGGGGCTCCTTGGTGAATCATAATAACTAAACGAATCGCATGGCCTTGCGCGG-3'
[SEQ ID NO: 18]
5'-TCAAAAATTAACCCACCCATGTTTAAGTATAACCAATTATACCGTGAAAATGAGAATGGCTCATTAAATCAGTTATCGTTTATTTGATAGTACCCTACTACTTGGATACCCGTGGTAATTCTAGAGCTAATACATGCTAAAAAACCAACTTCGGGAGGGGTGTATTTTAGATA
[配列番号19]
5'-TCAAAAATTAACCCAAGCCAGTTTTAGTATTAACCAATTATACTGTGAAACTGCGAATGGCTCATTAAATCAGTTATCGTTTATTTGATAGTACCTTACTACATGGATACCCGTGGTAATTCTAGAGCTAATACATGCTAAAAACCCCAACTTCGGGAGGGGTGTATTTATTAGATAAAAAACCAATGCCCTTCGGGGCTCCTTGGTGAATCATAATAACTAAACGAATCGCATGGCCTTGCGCCG-3'
[SEQ ID NO: 19]
5'-TCAAAAATTAACCCAAGCCAGTTTTAGTATTAACCAATTATACTGTGAAACTGCGAATGGCTCATTAAATCAGTTATCGTTTATTTGATAGTACCTTACTACATGGATACCCGTGGTAATTCTAGAGCTAATACATGCTAAAACCCCAACTTCGGGAGGGGTGTATTTTAGATACCG
(第二の実施形態)
本開示の第二の実施形態に係る微生物混合物は、セルロース、キチン、及びタンパク質のうち少なくとも1種を分解する少なくとも1種の微生物と、少なくとも1種の水素産生微生物と、少なくとも1種のメタン産生微生物と、少なくとも1種の酸素消費微生物と、を含む。
(Second embodiment)
The microbial mixture according to the second embodiment of the present disclosure comprises at least one microorganism that degrades at least one of cellulose, chitin, and protein, at least one hydrogen-producing microorganism, and at least one methane-producing. Includes microorganisms and at least one oxygen consuming microorganism.
セルロース、キチン、及びタンパク質のうち少なくとも1種を分解する少なくとも1種の微生物と、少なくとも1種の水素産生微生物と、少なくとも1種のメタン産生微生物と、少なくとも1種の酸素消費微生物と、を含む、微生物混合物は、常温で共培養することによって、生物由来の組成物からのメタン産生が可能となる。 Includes at least one microorganism that degrades at least one of cellulose, chitin, and protein, at least one hydrogen-producing microorganism, at least one methane-producing microorganism, and at least one oxygen-consuming microorganism. By co-culturing the microbial mixture at room temperature, methane can be produced from the composition derived from the organism.
本開示の第二の実施形態に係る微生物混合物の作用は明確でないが、以下のように推定される。
本開示の第二の実施形態に係る微生物混合物のうち、セルロース、キチン、及びタンパク質のうち少なくとも1種を分解する少なくとも1種の微生物は、常温条件下で、生物由来の組成物中のセルロースのグルコースへの分解、キチンのグルコサミンへの分解、及びタンパク質のアミノ酸への分解のうち少なくとも1つを行う。本開示の第二の実施形態に係る微生物混合物のうち、少なくとも1種の水素産生微生物は、常温条件下で、前記分解されたグルコース、グルコサミン、又はアミノ酸を取り込み、水素を産生する。本開示の第二の実施形態に係る微生物混合物のうち、少なくとも1種のメタン産生微生物は、常温条件下で、前記産生された水素と、二酸化炭素とを取り込み、メタンを産生する。本開示の第二の実施形態に係る微生物混合物のうち、少なくとも1種の酸素消費微生物は、常温条件下で、酸素を取り込み、増殖することができる。前記酸素消費微生物は増殖の過程で酸素を消費するため、培養槽内の嫌気性を上げることができる。このため、嫌気性微生物である前記メタン産生微生物は、培養槽内においてより効率よくメタンを産生することができる。以上のことから、生物由来の組成物を基質としてメタンを産生する場合に、共培養によって少ない工程数で、常温でも、効率よくメタンを得ることができる。生物由来の組成物がキチン又はセルロース等の難分解性の物質を含む場合、例えば消化汚泥である場合に、このような効果はより顕著であり、これまで基質にすることが難しかった難分解性の組成物であっても基質に用いてメタン産生を行うことができる。
さらには、前記少なくとも1種の酸素消費微生物は、常温条件下で、生物由来の組成物中の硝酸からアンモニアを産生することができる。前記アンモニアは、微生物混合物の窒素源となり、微生物混合物に含まれる微生物が、より効率よく機能を発揮することができる。
なお、本開示は上記推定作用には何ら制限されない。
The action of the microbial mixture according to the second embodiment of the present disclosure is not clear, but is presumed as follows.
Of the microbial mixtures according to the second embodiment of the present disclosure, at least one microorganism that decomposes at least one of cellulose, chitin, and protein is a microorganism of cellulose in a biological composition under normal temperature conditions. It decomposes into glucose, chitin into glucosamine, and protein into amino acids at least one of them. Of the microbial mixture according to the second embodiment of the present disclosure, at least one hydrogen-producing microorganism takes up the decomposed glucose, glucosamine, or amino acid and produces hydrogen under normal temperature conditions. Of the microbial mixture according to the second embodiment of the present disclosure, at least one methane-producing microorganism takes in the produced hydrogen and carbon dioxide under normal temperature conditions and produces methane. Of the microbial mixtures according to the second embodiment of the present disclosure, at least one oxygen-consuming microorganism can take up oxygen and proliferate under normal temperature conditions. Since the oxygen-consuming microorganism consumes oxygen in the process of growth, anaerobic activity in the culture tank can be increased. Therefore, the methane-producing microorganism, which is an anaerobic microorganism, can produce methane more efficiently in the culture tank. From the above, when methane is produced using a biological composition as a substrate, methane can be efficiently obtained even at room temperature with a small number of steps by co-culture. When the biological composition contains a persistent substance such as chitin or cellulose, for example, when it is digestive sludge, such an effect is more remarkable, and it is difficult to use it as a substrate in the past. Even the composition of can be used as a substrate to produce methane.
Furthermore, the at least one oxygen consuming microorganism can produce ammonia from nitric acid in a biological composition under normal temperature conditions. The ammonia serves as a nitrogen source for the microbial mixture, and the microorganisms contained in the microbial mixture can exert their functions more efficiently.
The present disclosure is not limited to the above-mentioned presumed action.
本開示において、セルロース、キチン、及びタンパク質のうち少なくとも1種を分解する少なくとも1種の微生物とは、セルロース、キチン、及びタンパク質のうち少なくとも1種を分解することができる微生物であれば特に限定されない。例えば、セルロースを分解する微生物、キチンを分解する微生物、及びタンパク質を分解する微生物は、それぞれ、セルラーゼ活性、キチナーゼ活性、又はプロテアーゼ活性を有し、それぞれ、セルロースをグルコースに、キチンをグルコサミンに、又はタンパク質をアミノ酸に分解する微生物であることが好ましい。また、一つの微生物がこれらの活性のうち複数を有していてもよい。前記活性が発揮される際の環境条件は、生物由来の組成物を基質としたメタン産生の際に、加温の必要がなく、共培養を利用することができる観点から、常温かつ嫌気の条件下であることが好ましい。
なお本開示におけるセルロース、キチン、及びタンパク質のうち少なくとも1種を分解する微生物は、当業界で、セルロース、キチン、及びタンパク質のうち少なくとも1種を分解する微生物として一般的に知られている微生物を用いてもよい。なお当業界で一般的に知られているとは、例えば、当業界における文献、データベース、又は、微生物種名などによって知られていることをいう。
In the present disclosure, the at least one microorganism that decomposes at least one of cellulose, chitin, and protein is not particularly limited as long as it is a microorganism that can decompose at least one of cellulose, chitin, and protein. .. For example, cellulose-degrading microorganisms, chitin-degrading microorganisms, and protein-degrading microorganisms have cellulase activity, chitinase activity, or protease activity, respectively, and cellulose to glucose, chitin to glucosamine, or It is preferably a microorganism that decomposes proteins into amino acids. Moreover, one microorganism may have a plurality of these activities. The environmental conditions under which the activity is exhibited are normal temperature and anaerobic conditions from the viewpoint that co-culture can be used without the need for heating during methane production using a biological composition as a substrate. It is preferably below.
The microorganism that decomposes at least one of cellulose, chitin, and protein in the present disclosure is a microorganism generally known in the art as a microorganism that decomposes at least one of cellulose, chitin, and protein. You may use it. It should be noted that what is generally known in the art means that it is known, for example, by a document, a database, a microorganism species name, or the like in the art.
本開示において、水素産生微生物とは、水素を産生することができる微生物であれば特に限定されない。例えば、水素産生微生物は、グルコースから水素を産生する活性、グルコサミンから水素を産生する活性、又はアミノ酸から水素を産生する活性のうち少なくとも1つを有することが好ましい。前記活性が発揮される際の環境条件は、生物由来の組成物を基質としたメタン産生の際に、加温の必要がなく、共培養を利用することができる観点から、常温かつ嫌気の条件下であることが好ましい。
なお本開示における水素産生微生物は、当業界で一般的に知られている、水素産生微生物を用いてもよい。
In the present disclosure, the hydrogen-producing microorganism is not particularly limited as long as it is a microorganism capable of producing hydrogen. For example, a hydrogen-producing microorganism preferably has at least one of an activity of producing hydrogen from glucose, an activity of producing hydrogen from glucosamine, or an activity of producing hydrogen from an amino acid. The environmental conditions under which the activity is exhibited are normal temperature and anaerobic conditions from the viewpoint that co-culture can be used without the need for heating during methane production using a biological composition as a substrate. It is preferably below.
As the hydrogen-producing microorganism in the present disclosure, a hydrogen-producing microorganism generally known in the art may be used.
本開示において、メタン産生微生物とは、メタンを産生することができる微生物であれば特に限定されない。例えば、メタン産生微生物は、水素からメタンを産生する活性を有することが好ましい。前記活性が発揮される際の環境条件は、生物由来の組成物を基質としたメタン産生の際に、加温の必要がなく、共培養を利用することができる観点から、常温かつ嫌気の条件下であることが好ましい。
なお本開示におけるメタン産生微生物は、当業界で一般的に知られている、メタン産生微生物を用いてもよい。
In the present disclosure, the methane-producing microorganism is not particularly limited as long as it is a microorganism capable of producing methane. For example, methane-producing microorganisms preferably have the activity of producing methane from hydrogen. The environmental conditions under which the activity is exhibited are normal temperature and anaerobic conditions from the viewpoint that co-culture can be used without the need for heating during methane production using a biological composition as a substrate. It is preferably below.
As the methane-producing microorganism in the present disclosure, a methane-producing microorganism generally known in the art may be used.
本開示において、酸素消費微生物とは、酸素を消費することができる微生物であれば特に限定されない。例えば、酸素消費微生物は、酸素を微生物内に取り込む活性を有することが好ましい。さらには、硝酸からアンモニアを産生する活性を有することが好ましい。前記活性が発揮される際の環境条件は、生物由来の組成物を基質としたメタン産生の際に、加温の必要がなく、共培養を利用することができる観点から、常温かつ嫌気の条件下であることが好ましい。
なお本開示における酸素消費微生物は、当業界で一般的に知られている、酸素消費微生物であってもよい。酸素消費微生物は、当業界で一般的に知られている、いわゆる好気性微生物であってもよい。本開示における酸素消費微生物は、前記したように嫌気条件下で酸素を消費することが好ましいため、酸素濃度が一定程度存在する嫌気条件(つまり、酸素濃度が一定以下しかない条件)でも、酸素を消費することが可能な微生物であることが好ましい。
In the present disclosure, the oxygen-consuming microorganism is not particularly limited as long as it is a microorganism capable of consuming oxygen. For example, an oxygen-consuming microorganism preferably has an activity of taking oxygen into the microorganism. Furthermore, it is preferable to have an activity of producing ammonia from nitric acid. The environmental conditions under which the activity is exhibited are normal temperature and anaerobic conditions from the viewpoint that co-culture can be used without the need for heating during methane production using a biological composition as a substrate. It is preferably below.
The oxygen-consuming microorganism in the present disclosure may be an oxygen-consuming microorganism generally known in the art. The oxygen-consuming microorganism may be a so-called aerobic microorganism generally known in the art. Since the oxygen-consuming microorganisms in the present disclosure preferably consume oxygen under anaerobic conditions as described above, oxygen can be consumed even under anaerobic conditions in which the oxygen concentration exists to a certain extent (that is, conditions in which the oxygen concentration is below a certain level). It is preferably a microorganism that can be consumed.
本開示において、常温とは、培養槽を加温する必要がない観点から、5℃〜40℃が好ましく、10℃〜35℃がより好ましく、15℃〜35℃がさらに好ましく、30℃が特に好ましい。本開示において、嫌気とは、微生物混合物中の各微生物が備える機能を発揮しやすい観点から、培養槽の気相中酸素濃度又は液相中酸素濃度が5%以下である条件を指すことが好ましく、培養槽の気相中酸素濃度又は液相中酸素濃度が3%以下である条件を指すことがより好ましい。 In the present disclosure, the normal temperature is preferably 5 ° C to 40 ° C, more preferably 10 ° C to 35 ° C, further preferably 15 ° C to 35 ° C, and particularly preferably 30 ° C from the viewpoint that the culture tank does not need to be heated. preferable. In the present disclosure, anaerobic preferably refers to a condition in which the oxygen concentration in the gas phase or the oxygen concentration in the liquid phase of the culture tank is 5% or less from the viewpoint that each microorganism in the microbial mixture can easily exert its function. It is more preferable to refer to the condition that the oxygen concentration in the gas phase or the oxygen concentration in the liquid phase of the culture tank is 3% or less.
本開示において、微生物とは、好気性微生物と嫌気性微生物とを含む。好気性微生物とは、増殖するために酸素を必要とする微生物であって、微好気性微生物、及び偏性好気性微生物を含む。嫌気性微生物とは、増殖するために酸素を必要としない微生物であって、通性嫌気性微生物、偏性嫌気性微生物、及び耐酸素性微生物を含む。 In the present disclosure, microorganisms include aerobic microorganisms and anaerobic microorganisms. The aerobic microorganism is a microorganism that requires oxygen to grow, and includes a microaerobic microorganism and an obligate aerobic microorganism. Anaerobic microorganisms are microorganisms that do not require oxygen to grow and include facultative anaerobic microorganisms, obligate anaerobic microorganisms, and oxygen resistant microorganisms.
本開示において、生物由来の組成物とは、セルロース、キチン、又はタンパク質を含んでいれば特に限定されない。本開示における生物由来の組成物としては、例えば、生物汚泥(例えば下水の汚泥)、より具体的には消化汚泥等が挙げられる。消化汚泥とは、余剰汚泥を基質として、メタン産生微生物等の嫌気性微生物が分解した際に発生する、難生分解性の成分から構成される汚泥残渣である。消化汚泥には、例えば、微生物の細胞壁多糖に由来するキチン、微生物の構成に由来するタンパク質、人毛に由来するケラチン、し尿由来のセルロース、及び植物の細胞壁由来のキシラン等の難分解性糖質などが含まれる。 In the present disclosure, the biological composition is not particularly limited as long as it contains cellulose, chitin, or protein. Examples of the biological composition in the present disclosure include biological sludge (for example, sewage sludge), and more specifically, digestive sludge. Digestive sludge is a sludge residue composed of biodegradable components generated when anaerobic microorganisms such as methane-producing microorganisms are decomposed using excess sludge as a substrate. Digestive sludge includes, for example, chitin derived from the cell wall polysaccharide of microorganisms, proteins derived from the composition of microorganisms, keratin derived from human hair, cellulose derived from human urine, and persistent sugars such as xylan derived from plant cell walls. Etc. are included.
<微生物混合物の入手方法>
本開示において、「本開示の微生物混合物」とは、特に断りが無くまた矛盾が無い限り、本開示の第一の実施形態に係る微生物混合物、及び、本開示の第二の実施形態に係る微生物混合物の両方を包含する。また、「本開示の」とは、特に断りが無くまた矛盾が無い限りは、第一の実施形態と第二の実施形態の両方を包含する。
<How to obtain microbial mixture>
In the present disclosure, the term "microbial mixture of the present disclosure" refers to the microbial mixture according to the first embodiment of the present disclosure and the microorganism according to the second embodiment of the present disclosure, unless otherwise specified and there is no contradiction. Includes both mixtures. Further, "in the present disclosure" includes both the first embodiment and the second embodiment unless otherwise specified and there is no contradiction.
本開示の微生物混合物は、土壌と、生物由来の組成物とを30℃で1ヶ月培養することで、得ることができる。生物由来の組成物の例としては、消化汚泥が挙げられる。より詳細には、例えば、以下に記載した方法で入手することができる。日本の東京都八王子市にある川口川の川岸の表面堆積物から、土壌サンプルを採取することができる。1gの前記土壌サンプルを、ボルテックスミキサーを用いて20mlの滅菌水に懸濁し、これを種菌とする。 The microbial mixture of the present disclosure can be obtained by culturing soil and a biological composition at 30 ° C. for 1 month. Examples of biological compositions include digestive sludge. More specifically, it can be obtained, for example, by the method described below. Soil samples can be taken from surface sediments on the banks of the Kawaguchi River in Hachioji, Tokyo, Japan. 1 g of the soil sample is suspended in 20 ml of sterile water using a vortex mixer, and this is used as an inoculum.
次に、種菌を培養するための消化汚泥を準備する。脱水消化汚泥 (固形物量17%)は、例えば、日本の神奈川県横浜市にある下水処理場から得ることができる。下水汚泥の脱水に用いられる無機凝集剤であるポリ塩化アルミニウムは、微生物にとって毒であるため、脱水消化汚泥中のポリ塩化アルミニウムは水道水で繰り返し洗浄して取り除く。詳細には、300gの脱水消化汚泥と600mlの水道水とを、1000mlのビーカーに入れて混合し、その混合物を、三層のガーゼフィルターに通して、上清に含まれるポリ塩化アルミニウムを取り除く。この取り除く操作を、フィルター溶出液のpHが6.0以上になるまで5回繰り返す。洗浄してフィルターに残った残留物を、乾燥器FSP450(ADVANTEC社、東京、日本)にて60℃48時間で完全に乾燥させ、粉末になるよう粉砕し、直径1mmの篩に通す。篩を通った消化汚泥粉末を、以下の試験における消化汚泥(基質)とする。なお、消化汚泥試料中の炭素、窒素、及び水素の含有量は、元素分析装置JM−11 (株式会社ジェイ・サイエンス・ラボ、京都、日本) で分析したところ、消化汚泥1.0g中、炭素335.1mg、窒素58.1mg、及び水素53.2mgである。 Next, the digestive sludge for culturing the inoculum is prepared. Dehydrated digested sludge (17% solids) can be obtained, for example, from a sewage treatment plant in Yokohama, Kanagawa, Japan. Since polyaluminum chloride, which is an inorganic flocculant used for dehydrating sewage sludge, is toxic to microorganisms, polyaluminum chloride in dehydrated digested sludge is repeatedly washed with tap water to remove it. Specifically, 300 g of dehydrated digested sludge and 600 ml of tap water are placed in a 1000 ml beaker and mixed, and the mixture is passed through a three-layer gauze filter to remove polyaluminum chloride contained in the supernatant. This removal operation is repeated 5 times until the pH of the filter eluate becomes 6.0 or higher. The residue remaining on the filter after washing is completely dried in a dryer FSP450 (ADVANTEC, Tokyo, Japan) at 60 ° C. for 48 hours, pulverized into a powder, and passed through a sieve having a diameter of 1 mm. The digested sludge powder that has passed through the sieve is used as the digested sludge (substrate) in the following test. The carbon, nitrogen, and hydrogen contents in the digested sludge sample were analyzed by the elemental analyzer JM-11 (J-Science Labs, Ltd., Kyoto, Japan). 335.1 mg, 58.1 mg of nitrogen, and 53.2 mg of hydrogen.
そして前記種菌を、17ml容量のガラスバイアル内で培養する。詳細には、100μlの前記種菌を、10mlの滅菌水と100mgの消化汚泥粉末との混合液に接種する。バイアル上部にある7ml分の気相には1分間窒素ガスを流入し、ブチルゴム栓とアルミキャップで、バイアルを密閉する。前記種菌を、30℃で1ヶ月培養することで、本開示の微生物混合物とすることができる。 Then, the inoculum is cultured in a glass vial having a capacity of 17 ml. Specifically, 100 μl of the inoculum is inoculated into a mixture of 10 ml of sterile water and 100 mg of digested sludge powder. Nitrogen gas flows into the 7 ml gas phase at the top of the vial for 1 minute, and the vial is sealed with a butyl rubber stopper and an aluminum cap. By culturing the inoculum at 30 ° C. for 1 month, the microbial mixture of the present disclosure can be obtained.
なお、上記に記載した本開示の微生物混合物の入手方法は、一つの例示であって、これに拘束されない。 It should be noted that the method for obtaining the microbial mixture of the present disclosure described above is an example and is not limited thereto.
なお、前記微生物混合物は、特定の場所の土壌から採取することができるが、それぞれの微生物を単離して培養することができず、混合物中に含まれる全ての微生物を網羅する生存試験方法も確立されていないため、現行の寄託制度のもとでは寄託機関に寄託することが不可能である。
従って、学校法人工学院大学八王子キャンパス(所在地:東京都八王子市中野町2665−1、電話番号:042-622-9291)において、前記微生物混合物を、微生物混合物No.Riverbank−A30として、分譲可能な状態に保存されており、必要に応じて第三者が入手することができるようになっている。
Although the microbial mixture can be collected from soil at a specific location, it is not possible to isolate and cultivate each microbial mixture, and a survival test method that covers all the microorganisms contained in the mixture has also been established. It is not possible to deposit to a depositary institution under the current deposit system.
Therefore, at the Kogakuin University Hachioji Campus (location: 2665-1 Nakanomachi, Hachioji-shi, Tokyo, telephone number: 042-622-9291), the microbial mixture was referred to as the microbial mixture No. As Riverbank-A30, it is stored in a state where it can be sold, and can be obtained by a third party as needed.
また、本開示の微生物混合物は、どのような方法で入手したものを使用しても良く、例えば、単離又は購入した各微生物を、本開示の微生物混合物となるように各微生物を適宜混合することで作製してもよい。 In addition, the microorganism mixture of the present disclosure may be obtained by any method, and for example, each microorganism isolated or purchased is appropriately mixed so as to be the microorganism mixture of the present disclosure. It may be produced by.
<微生物混合物の機能>
本開示の微生物混合物は、基質としての生物由来の組成物1gの存在下において常温条件下で1ヶ月培養することで、10ml以上のメタンを産生することができる。
<Function of microbial mixture>
The microbial mixture of the present disclosure can produce 10 ml or more of methane by culturing under normal temperature conditions for 1 month in the presence of 1 g of a biological composition as a substrate.
本開示の微生物混合物は、基質としての生物由来の組成物1gの存在下において常温条件下で1ヶ月培養することで、10ml〜500mlのメタンを産生することが好ましく、15ml〜400mlのメタンを産生することがより好ましく、20ml〜300mlのメタンを産生することがさらに好ましい。
なお、生物由来の組成物、消化汚泥、基質、及び常温についての詳細は、上述の<微生物混合物に含まれる微生物>に記載のものと同様である。
The microbial mixture of the present disclosure preferably produces 10 ml to 500 ml of methane and 15 ml to 400 ml of methane by culturing under normal temperature conditions for 1 month in the presence of 1 g of a biological composition as a substrate. It is more preferable to produce 20 ml to 300 ml of methane.
The details of the biological composition, digestive sludge, substrate, and room temperature are the same as those described in <Microorganisms contained in the above-mentioned microbial mixture>.
また、前記微生物混合物(微生物混合物に含まれる微生物)の機能を確認する方法は、例えば、実施例に記載の条件において微生物混合物を培養して、微生物の生育、メタンの産生等を確認する方法であってもよい。具体的には、脱水消化汚泥を、洗浄、乾燥、粉砕、及び篩化することで、消化汚泥(基質)とすることができる。消化汚泥中の炭素、窒素、及び水素の含有量は、メタンを産生するための基質を含んでいる観点、及び、微生物混合物に含まれる微生物が増殖するための栄養源が含まれている観点から、消化汚泥1.0g中、炭素10mg〜1000mg、窒素10mg〜100mg、及び水素10mg〜1000mgが好ましい。 Further, the method for confirming the function of the microbial mixture (microorganism contained in the microbial mixture) is, for example, a method for culturing the microbial mixture under the conditions described in the examples and confirming the growth of microorganisms, the production of methane, and the like. There may be. Specifically, the dehydrated digested sludge can be made into digested sludge (substrate) by washing, drying, pulverizing, and sieving. The carbon, nitrogen, and hydrogen content in the digested sludge is from the perspective of containing a substrate for producing methane and from the perspective of containing a nutrient source for the growth of microorganisms contained in the microbial mixture. , 10 mg to 1000 mg of carbon, 10 mg to 100 mg of nitrogen, and 10 mg to 1000 mg of hydrogen are preferable in 1.0 g of digested sludge.
培養槽中において、生物由来の組成物を含む溶液に微生物混合物を接種する際の混合比率は、特に制限されないが、微生物が増殖しやすい観点から、微生物混合物1質量部に対して、消化汚泥0.1質量部〜10質量部であることが好ましく、1質量部であることがより好ましい。微生物が増殖しやすい観点から、さらに水を10質量部〜1000質量部添加することが好ましく、100質量部添加することがより好ましい。
なお生物由来の組成物を含む溶液に微生物混合物を接種する際は、微生物混合物に含まれる微生物をそれぞれ1種類ずつ別々のタイミングで接種してもよく、又は微生物混合物に含まれる微生物を複数種類ずつ複数回に分けて接種してもよい。あるいは、微生物混合物に含まれる全微生物種類を同時に一度のみ接種してもよく、微生物混合物に含まれる全微生物種類の同時摂取を複数回行ってもよい。操作が容易である観点から、微生物混合物に含まれる全微生物種類を同時に一度のみ接種することが好ましい。
In the culture tank, the mixing ratio when inoculating the solution containing the biological composition with the microbial mixture is not particularly limited, but from the viewpoint of easy growth of microorganisms, digestive sludge is 0 with respect to 1 part by mass of the microbial mixture. .1 part by mass is preferable, and 1 part by mass is more preferable. From the viewpoint of easy growth of microorganisms, it is preferable to add 10 parts by mass to 1000 parts by mass, and more preferably 100 parts by mass.
When inoculating a solution containing a biological composition with a microbial mixture, one type of microorganism contained in the microbial mixture may be inoculated at different timings, or a plurality of types of microorganisms contained in the microbial mixture may be inoculated. It may be inoculated in multiple doses. Alternatively, all the microbial types contained in the microbial mixture may be inoculated only once at the same time, or all the microbial types contained in the microbial mixture may be inoculated multiple times at the same time. From the viewpoint of ease of operation, it is preferable to inoculate all the microbial types contained in the microbial mixture only once at the same time.
培養槽中には、さらに、例えば各微生物の増殖を促進又は抑制するための、一般的に微生物の培養又は細胞の培養に用いられるような、市販の培地に含まれる、有機物又は無機物などが含まれていてもよい。 The culture tank further contains organic or inorganic substances contained in a commercially available medium, for example, for promoting or suppressing the growth of each microorganism, which is generally used for culturing microorganisms or culturing cells. It may be.
接種後、培養槽の気相に酸素以外の安定なガス、例えば窒素ガスを流入させて培養槽を密閉し、常温で1ヶ月培養することができる。培養の期間は、10日〜60日間であってもよく、20日〜40日間であってもよい。 After inoculation, a stable gas other than oxygen, for example, nitrogen gas is allowed to flow into the gas phase of the culture tank to seal the culture tank, and the cells can be cultured at room temperature for 1 month. The culture period may be 10 to 60 days or 20 to 40 days.
メタンを定量する方法についても、例えば、実施例に記載の方法を用いることができる。具体的には、気体のメタンを定量することが好ましく、培養槽内の気相を採取し、気相に含まれる気体を、ガスクロマトグラフを使用して定量することができる。 As a method for quantifying methane, for example, the method described in Examples can be used. Specifically, it is preferable to quantify gaseous methane, and the gas phase in the culture tank can be sampled and the gas contained in the gas phase can be quantified using a gas chromatograph.
なお一般的に、メタン産生微生物がメタンを産生する最適pHは、6.8〜7.6である。よって、pHを6.8よりも低くすることで、メタン産生を抑制することができる。また、一般的に、水素産生微生物は、低いpHに対して耐性を有しており、pH4.5以上であれば、水素を産生することができる。
よって、本開示の微生物混合物は、生物由来の組成物1gを基質として、常温条件下、かつ、例えばpH4.5〜pH6.8で1ヶ月培養することで、10ml以上の水素を産生することができる。前記水素の産生は、10ml〜2000mlが好ましく、20ml〜1800mlがより好ましく、40ml〜1600mlがさらに好ましく、80ml〜1200mlが特に好ましい。
In general, the optimum pH at which a methane-producing microorganism produces methane is 6.8 to 7.6. Therefore, by lowering the pH to lower than 6.8, methane production can be suppressed. Further, in general, hydrogen-producing microorganisms have resistance to low pH, and can produce hydrogen at pH 4.5 or higher.
Therefore, the microbial mixture of the present disclosure can produce 10 ml or more of hydrogen by culturing 1 g of a biological composition as a substrate under normal temperature conditions and at, for example, pH 4.5 to pH 6.8 for 1 month. can. The production of hydrogen is preferably 10 ml to 2000 ml, more preferably 20 ml to 1800 ml, further preferably 40 ml to 1600 ml, and particularly preferably 80 ml to 1200 ml.
≪メタン産生用組成物≫
本開示のメタン産生用組成物は、微生物混合物を含み、生物由来の組成物からメタンを産生できる組成物であることが好ましい。
≪Composition for methane production≫
The methane-producing composition of the present disclosure preferably contains a microbial mixture and is capable of producing methane from a biologically-derived composition.
本開示のメタン産生用組成物は、微生物混合物を含み、生物由来の組成物からメタンを産生できる組成物であれば特に限定されない。本開示のメタン産生用組成物に含まれる微生物混合物は、生きた状態の微生物であってもよく、仮死状態の微生物であってもよい。微生物が菌類である場合、菌糸又は胞子のいずれとして含まれていてもよい。 The composition for methane production of the present disclosure is not particularly limited as long as it contains a microbial mixture and can produce methane from a composition derived from an organism. The microbial mixture contained in the methane-producing composition of the present disclosure may be a living microorganism or a suspended microorganism. When the microorganism is a fungus, it may be contained as either a hypha or a spore.
本開示のメタン産生用組成物は、本開示の微生物混合物の他に、固体媒質(例えば、ゼラチン、乳糖)及び液体媒質(例えば、水、生理食塩水)、溶解補助剤、安定化剤、等張化剤などが含まれていてもよい。これらの成分の配合量は、本開示の微生物混合物がメタン産生用組成物として作用しうるのであれば、特に制限されない。 In addition to the microbial mixture of the present disclosure, the methane-producing compositions of the present disclosure include solid media (eg, gelatin, lactose) and liquid media (eg, water, saline), lysis aids, stabilizers, etc. It may contain a tensioning agent or the like. The blending amount of these components is not particularly limited as long as the microbial mixture of the present disclosure can act as a composition for methane production.
本開示のメタン産生用組成物の形状は特に限定されず、例えば、粉末状、顆粒状、固体状、液体状、凍結物状、又は、それらがカプセルに封入された形状であってもよい。これらの形状は、本開示の微生物混合物がメタン産生用組成物として作用しうるのであれば、特に制限されない。
メタンを産生できる詳細な条件については、<微生物混合物の機能>に記載の、微生物混合物の機能を確認する方法と同様である。
The shape of the methane-producing composition of the present disclosure is not particularly limited, and may be, for example, powdery, granular, solid, liquid, frozen, or a shape in which they are encapsulated. These shapes are not particularly limited as long as the microbial mixture of the present disclosure can act as a composition for methane production.
The detailed conditions under which methane can be produced are the same as the method for confirming the function of the microbial mixture described in <Function of the microbial mixture>.
≪メタン産生方法≫
本開示のメタン産生方法は、生物由来の組成物を含む溶液に、微生物混合物を接種することと、前記接種された微生物混合物を常温条件下で培養することと、を含むことができる。
≪Methane production method≫
The methane production method of the present disclosure can include inoculating a solution containing a composition derived from an organism with a microbial mixture and culturing the inoculated microbial mixture under normal temperature conditions.
本開示において、生物由来の組成物を含む溶液とは、生物由来の組成物を含んでいれば特に限定されない。本開示における生物由来の組成物を含む溶液には、生物由来の組成物以外に、例えば、水又は生理食塩水などが含まれてもよい。 In the present disclosure, the solution containing the biological composition is not particularly limited as long as it contains the biological composition. In addition to the biological composition, the solution containing the biological composition in the present disclosure may contain, for example, water or physiological saline.
本開示において、生物由来の組成物を含む溶液に、微生物混合物を接種することとは、生物由来の組成物に、微生物混合物を添加することを含んでいれば特に限定されない。微生物混合物を接種する詳細な条件については、前記<微生物混合物の機能>における微生物混合物の機能を確認する方法に記載の微生物混合物接種の場合と同様の条件を適用できる。 In the present disclosure, inoculating a solution containing a biological composition with a microbial mixture is not particularly limited as long as it includes adding the microbial mixture to the biological composition. As for the detailed conditions for inoculating the microbial mixture, the same conditions as in the case of inoculating the microbial mixture described in the method for confirming the function of the microbial mixture in the above <Function of microbial mixture> can be applied.
本開示において、接種された微生物混合物を常温条件下で培養することとは、接種された微生物混合物を常温条件下で培養することを含んでいれば特に限定されない。接種された微生物混合物を常温条件下で培養する詳細な条件については、前記<微生物混合物の機能>における微生物混合物の機能を確認する方法に記載の微生物混合物接種後の培養と同様の条件を適用できる。 In the present disclosure, culturing the inoculated microbial mixture under normal temperature conditions is not particularly limited as long as it includes culturing the inoculated microbial mixture under normal temperature conditions. As for the detailed conditions for culturing the inoculated microbial mixture under normal temperature conditions, the same conditions as those for culturing after inoculation of the microbial mixture described in the method for confirming the function of the microbial mixture in the above <Function of microbial mixture> can be applied. ..
本開示のメタン産生方法は、消化汚泥を含む溶液に、微生物混合物を接種することと、前記接種された微生物混合物を常温条件下で培養することと、を含むことができる。接種及び培養の詳細については、前記<微生物混合物の機能>における微生物混合物の機能を確認する方法における接種及び培養についての記載を参照できる。 The methane production method of the present disclosure can include inoculating a solution containing digestive sludge with a microbial mixture and culturing the inoculated microbial mixture under normal temperature conditions. For details of inoculation and culture, the description of inoculation and culture in the method for confirming the function of the microbial mixture in the above <Function of microbial mixture> can be referred to.
以下、本開示を実施例により更に具体的に説明するが、本開示はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は質量基準である。「%」も同様に質量基準である。 Hereinafter, the present disclosure will be described in more detail with reference to Examples, but the present disclosure is not limited to the following Examples as long as the gist of the present disclosure is not exceeded. Unless otherwise specified, "part" is based on mass. "%" Is also a mass standard.
以下において、分子生物学的な試薬は、東洋紡株式会社(大阪、日本)、サーモフィッシャーサイエンティフィック社(ウォルサム、マサチューセッツ、米国)、又はMPバイオメディカル社(サンタアナ、カリフォルニア、米国)から購入した。その他の全ての化学薬品は、和光純薬株式会社(京都、日本)から購入した。培養に用いるガラス及びプラスチック製の実験器具は、株式会社マルエム(大阪、日本)又はアズワン株式会社(大阪、日本)から購入した。 In the following, molecular biological reagents were purchased from Toyo Spinning Co., Ltd. (Osaka, Japan), Thermo Fisher Scientific (Waltham, Massachusetts, USA), or MP Biomedical (Santa Ana, California, USA). All other chemicals were purchased from Wako Pure Chemical Industries, Ltd. (Kyoto, Japan). The glass and plastic laboratory equipment used for culturing were purchased from Maruemu Corporation (Osaka, Japan) or AS ONE Co., Ltd. (Osaka, Japan).
≪実施例1≫
(微生物混合物の採取)
日本の東京都八王子市にある川口川の川岸の表面堆積物から、土壌サンプルを採取した。1gの前記土壌サンプルを、ボルテックスミキサーを用いて20mlの滅菌水に懸濁し、これを種菌とした。
<< Example 1 >>
(Collection of microbial mixture)
Soil samples were collected from surface sediments on the banks of the Kawaguchi River in Hachioji, Tokyo, Japan. 1 g of the soil sample was suspended in 20 ml of sterile water using a vortex mixer, and this was used as an inoculum.
(消化汚泥の準備)
脱水消化汚泥 (固形物量17%)は、日本の神奈川県横浜市にある下水処理場から得た。下水汚泥の脱水に用いられる無機凝集剤であるポリ塩化アルミニウムは、微生物にとって毒であるため、脱水消化汚泥中のポリ塩化アルミニウムは水道水で繰り返し洗浄して取り除いた。詳細には、300gの脱水消化汚泥と600mlの水道水とを、1000mlのビーカーに入れて混合し、その混合物を、三層のガーゼフィルターに通して、上清に含まれるポリ塩化アルミニウムを取り除いた。この取り除く操作を、フィルター溶出液のpHが6.0以上になるまで5回繰り返した。洗浄してフィルターに残った残留物を、乾燥器FSP450(ADVANTEC社、東京、日本)にて60℃48時間で完全に乾燥させ、粉末になるよう粉砕し、直径1mmの篩に通した。篩を通った消化汚泥粉末を、以下の試験における消化汚泥(基質)とした。なお、消化汚泥試料中の炭素、窒素、及び水素の含有量は、元素分析装置JM−11 (株式会社ジェイ・サイエンス・ラボ、京都、日本) で分析したところ、消化汚泥1.0g中、炭素335.1mg、窒素58.1mg、及び水素53.2mgであった。
(Preparation of digestive sludge)
Dehydrated digested sludge (17% solids) was obtained from a sewage treatment plant in Yokohama, Kanagawa, Japan. Since polyaluminum chloride, which is an inorganic flocculant used for dehydrating sewage sludge, is toxic to microorganisms, polyaluminum chloride in the dehydrated digested sludge was repeatedly washed with tap water to remove it. Specifically, 300 g of dehydrated digested sludge and 600 ml of tap water were placed in a 1000 ml beaker and mixed, and the mixture was passed through a three-layer gauze filter to remove polyaluminum chloride contained in the supernatant. .. This removal operation was repeated 5 times until the pH of the filter eluate was 6.0 or higher. The residue remaining on the filter after washing was completely dried in a dryer FSP450 (ADVANTEC, Tokyo, Japan) at 60 ° C. for 48 hours, pulverized into a powder, and passed through a sieve having a diameter of 1 mm. The digested sludge powder passed through the sieve was used as the digested sludge (substrate) in the following test. The carbon, nitrogen, and hydrogen contents in the digested sludge sample were analyzed by the elemental analyzer JM-11 (J-Science Labs, Ltd., Kyoto, Japan). It was 335.1 mg, 58.1 mg of nitrogen, and 53.2 mg of hydrogen.
(種菌の培養)
前記種菌を、17ml容量のガラスバイアル内で培養した。詳細には、100μlの前記種菌を、10mlの滅菌水と100mgの消化汚泥粉末との混合液に接種した。バイアル上部にある7ml分の気相には1分間窒素ガスを流入し、ブチルゴム栓とアルミキャップで、バイアルを密閉した。前記種菌を、30℃、40℃、又は50℃で1ヶ月培養した。この、30℃、40℃、又は50℃で1ヶ月培養された種菌を、以下において、微生物混合物とした。
(Culturing inoculum)
The inoculum was cultured in a 17 ml volume glass vial. Specifically, 100 μl of the inoculum was inoculated into a mixture of 10 ml of sterile water and 100 mg of digested sludge powder. Nitrogen gas was flowed into the 7 ml gas phase at the top of the vial for 1 minute, and the vial was sealed with a butyl rubber stopper and an aluminum cap. The inoculum was cultured at 30 ° C, 40 ° C, or 50 ° C for 1 month. The inoculum cultured at 30 ° C., 40 ° C., or 50 ° C. for 1 month was used as a microbial mixture below.
(水素産生及びメタン産生の定量)
前記30℃、40℃、又は50℃で1ヶ月培養した微生物混合物について、バイアル上部の気相をサンプリングし、水素及びメタンの定量を行った。
水素及びメタンの定量は、熱伝導度型検出器付きのガスクロマトグラフGC−8A(株式会社島津製作所、京都、日本)を使用して、カラムはShincarbon STカラム50/80 (2.0m×3.0mm内径、信和化工株式会社、京都、日本)を使用し、0.5mlの注入量で、キャリアガスとしてアルゴン(43.5ml/min)を用いて、カラム温度は80℃の条件で行った。水素及びメタンの標品は、ジーエルサイエンス株式会社(東京、日本)から購入した。
結果を図1に示す。図中、縦軸は、消化汚泥1gあたりのメタン産生量(ml)を示し、横軸は、継代回数(回)を示す。本開示の微生物混合物は、培養温度30℃かつ継代回数1回〜8回において、消化汚泥1gあたり20ml以上のメタンを産生した。培養温度30℃で4回継代培養したときは、消化汚泥1gあたり20.79mlのメタンを産生した。培養温度40℃においては、継代回数に関わらず消化汚泥1gあたり約2.5ml以上メタンを産生した。培養温度50℃においては、継代回数に関わらずメタンの産生は確認できなかった。以上のことから、本開示の微生物混合物により高効率なメタン産生が可能であり、また、培養温度を適切に設定することで、微生物混合物は継代しても安定的に維持できることが示された。なお図1において、継代回数1回とは、消化汚泥と上記種菌とを1か月培養したことを示す。図1において、継代回数2回とは、消化汚泥と前記継代回数1回で得られたものとを1か月培養したことを示す。継代回数3回とは、消化汚泥と前記継代回数2回で得られたものとを1か月培養したことを示す。継代回数4回以降も同様である。
(Quantitative hydrogen production and methane production)
The gas phase at the top of the vial was sampled from the microbial mixture cultured at 30 ° C., 40 ° C., or 50 ° C. for 1 month, and hydrogen and methane were quantified.
For the quantification of hydrogen and methane, a gas chromatograph GC-8A (Shimadzu Corporation, Kyoto, Japan) equipped with a thermal conductivity type detector was used, and the column was a Shincarbon ST column 50/80 (2.0 m × 3. Using 0 mm inner diameter, Shinwa Kako Co., Ltd., Kyoto, Japan), the injection amount was 0.5 ml, argon (43.5 ml / min) was used as the carrier gas, and the column temperature was 80 ° C. Hydrogen and methane specimens were purchased from GL Sciences Co., Ltd. (Tokyo, Japan).
The results are shown in FIG. In the figure, the vertical axis shows the amount of methane produced per 1 g of digested sludge (ml), and the horizontal axis shows the number of passages (times). The microbial mixture of the present disclosure produced 20 ml or more of methane per 1 g of digested sludge at a culture temperature of 30 ° C. and 1 to 8 passages. When subcultured four times at a culture temperature of 30 ° C., 20.79 ml of methane was produced per 1 g of digested sludge. At a culture temperature of 40 ° C., about 2.5 ml or more of methane was produced per 1 g of digested sludge regardless of the number of passages. At a culture temperature of 50 ° C., methane production could not be confirmed regardless of the number of passages. From the above, it was shown that the microbial mixture of the present disclosure enables highly efficient methane production, and that the microbial mixture can be stably maintained even after passage by setting the culture temperature appropriately. .. In FIG. 1, one passage means that the digested sludge and the above-mentioned inoculum were cultured for one month. In FIG. 1, the term “2 passages” means that the digested sludge and the one obtained by the 1st passage were cultured for 1 month. The number of passages of 3 times means that the digested sludge and the one obtained by the number of passages of 2 times were cultured for 1 month. The same applies to the number of passages after 4 times.
(微生物混合物のPCR−DGGE法による解析)
前記30℃、40℃、又は50℃で1ヶ月培養した微生物混合物について、PCR−変性剤濃度勾配ゲル電気泳動法(PCR−DGGE法)は、以下のとおりに実施した。
(Analysis of microbial mixture by PCR-DGGE method)
For the microbial mixture cultured at 30 ° C., 40 ° C., or 50 ° C. for 1 month, PCR-modifier concentration gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE method) was carried out as follows.
−PCR−
前記30℃、40℃、又は50℃で1ヶ月培養した微生物混合物の培養液1mlを、20,000×g、10分、及び4℃の条件で遠心分離することで、 微生物混合物の細胞を収集した。土壌試料用FastDNA SPINキット(MPバイオメディカル社)を用いて、前記細胞からゲノムDNAを抽出した。
-PCR-
The cells of the microbial mixture are collected by centrifuging 1 ml of the culture solution of the microbial mixture cultured at 30 ° C., 40 ° C., or 50 ° C. for 1 month under the conditions of 20,000 × g, 10 minutes, and 4 ° C. did. Genomic DNA was extracted from the cells using the Fast DNA SPIN kit for soil samples (MP Biomedical).
真正細菌については、V6〜V8領域に相当する16SrRNA遺伝子をPCRで増幅した。Heuer et al. (1997) Analysis of actinomycete communities by specific amplification of genes encoding 16S rRNA and gel electrophoretic separation in denaturing gradients. Appl Environ Microbiol 63:3233-3241.に記載されたように、プライマーはF984GC(配列番号20)とR1378(配列番号21)を用い、ポリメラーゼはKOD Fx Neo polymerase(東洋紡株式会社)を用いた。PCRの条件は、94℃2分を1サイクルと、94℃15秒、50℃30秒、68℃30秒を34サイクルとで実施した。なお各配列番号と共に記載された以下の塩基配列のうち、括弧[]で囲まれた塩基配列は、GCクランプの塩基配列であることを表す。上記操作により、真正細菌由来のアンプリコンを得た。 For eubacteria, the 16S rRNA gene corresponding to the V6 to V8 regions was amplified by PCR. Heuer et al. (1997) Analysis of actinomycete communities by specific amplification of genes encoding 16S rRNA and gel electrophoretic separation in denaturing gradients. Appl Environ Microbiol 63: 3233-3241. ) And R1378 (SEQ ID NO: 21), and KOD Fx Neopolymerase (Toyo Spinning Co., Ltd.) was used as the polymerase. The PCR conditions were 94 ° C. for 2 minutes for 1 cycle, 94 ° C. for 15 seconds, 50 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 30 seconds for 34 cycles. Of the following base sequences described together with each SEQ ID NO, the base sequence enclosed in parentheses [] indicates that it is the base sequence of the GC clamp. By the above operation, an amplicon derived from eubacteria was obtained.
[配列番号20]5'-[CGCCCGGGGCGCGCCCCGGGCGGGGCGGGGGCACGGGGGG]AACGCGAAGAACCTTAC-3'
[配列番号21]5'-CGGTGTGTACAAGGCCCGGGAACG-3'
[SEQ ID NO: 20] 5'-[CGCCCGGGGCGCGCCCCGGGCGGGGCGGGGGCACGGGGGG] AACGCGAAGAACCTTAC-3'
[SEQ ID NO: 21] 5'-CGGTGTGTACAAGGCCCGGGAACG-3'
メタン産生菌を含む古細菌については、Zhou et al. (2010) Characterization of variation in rumen methanogenic communities under different dietary and host feed efficiency conditions, as determined by PCR-Denaturing gradient gel electrophoresis analysis. Appl Environ Microbiol 76:3776-3786.に記載されたように、V3領域を含む約800bpの16SrRNA遺伝子を、古細菌用のプライマーMet86f(配列番号22)とMet915r(配列番号23)を用いてPCRで増幅した。その後、前記増幅されたDNAを鋳型として、さらに、メタン産生菌を含む古細菌に用いられるプライマーGC-ARC344f(配列番号24)と519r(配列番号25)を用いて、V3領域をPCRで増幅した。PCRの条件は、95℃5分を1サイクルと、95℃30秒、56.5℃30秒、68℃30秒を30サイクルとで実施した。なお配列番号と共に記載された以下の各塩基配列のうち、括弧[]で囲まれた塩基配列は、GCクランプの塩基配列であることを表す。上記操作により、メタン産生菌を含む古細菌由来のアンプリコンを得た。 For archaea, including methanogens, Zhou et al. (2010) characterization of variation in rumen methanogenic communities under different dietary and host feed efficiency conditions, as determined by PCR-Denaturing gradient gel electrophoresis analysis. Appl Environ Microbiol 76: 3776 As described in -3786., About 800 bp of the 16S rRNA gene containing the V3 region was amplified by PCR using archaeal primers Met86f (SEQ ID NO: 22) and Met915r (SEQ ID NO: 23). Then, the V3 region was amplified by PCR using the amplified DNA as a template and further using primers GC-ARC344f (SEQ ID NO: 24) and 519r (SEQ ID NO: 25) used for archaea including methane-producing bacteria. .. The PCR conditions were 95 ° C. for 5 minutes for one cycle, 95 ° C. for 30 seconds, 56.5 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 30 seconds for 30 cycles. Of the following base sequences described together with the SEQ ID NO:, the base sequence enclosed in parentheses [] indicates that it is the base sequence of the GC clamp. By the above operation, an amplicon derived from archaea including methane-producing bacteria was obtained.
[配列番号22]5'-GCTCAGTAACACGTGG-3'
[配列番号23]5'-GTGCTCCCCCGCCAATTCCT-3'
[配列番号24]5'-[CGCCCGCCGCGCGCGGCGGGCGGGGCGGGGGCACGGGGGG]ACGGGGYGCAGCAGGCGCGA-3'
[配列番号25]5'-GWATTACCGCGGCKGCTG-3'
[SEQ ID NO: 22] 5'-GCTCAGTAACACGTGG-3'
[SEQ ID NO: 23] 5'-GTGCTCCCCCGCCAATTCCT-3'
[SEQ ID NO: 24] 5'-[CGCCCGCCGCGCGCGGCGGGCGGGGCGGGGGCACGGGGGG] ACGGGGYGCAGCAGGCGCGA-3'
[SEQ ID NO: 25] 5'-GWATTACCGCGGCKGCTG-3'
なお上記プライマーの塩基配列中、YはC又はTであることを表し、WはA又はTであることを表し、KはG又はTであることを表す。 In the base sequence of the above-mentioned primer, Y represents C or T, W represents A or T, and K represents G or T.
菌類又は原生生物については、May et al. (2001) Comparative denaturing gradient gel electrophoresis analysis of fungal communities associated with whole plant corn silage. Can J Microbiol 47:829-841.に記載されたように、18SrRNA遺伝子の一部分を、プライマーNS1(配列番号26)とGCFung(配列番号27)を用いてPCRで増幅した。PCRの条件は、94℃2分を1サイクルと、94℃15秒、50℃30秒、68℃30秒を34サイクルとで実施した。なお配列番号と共に記載された以下の各塩基配列のうち、括弧[]で囲まれた塩基配列は、GCクランプの塩基配列であることを表す。上記操作により、菌類又は原生生物由来のアンプリコンを得た。 For fungi or protists, a portion of the 18S rRNA gene, as described in May et al. (2001) Comparative denaturing gradient gel electrophoresis analysis of fungal communities associated with whole plant corn silage. Can J Microbiol 47: 829-841. Was amplified by PCR using primers NS1 (SEQ ID NO: 26) and GCFung (SEQ ID NO: 27). The PCR conditions were 94 ° C. for 2 minutes for 1 cycle, 94 ° C. for 15 seconds, 50 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 30 seconds for 34 cycles. Of the following base sequences described together with the SEQ ID NO:, the base sequence enclosed in parentheses [] indicates that it is the base sequence of the GC clamp. By the above operation, an amplicon derived from a fungus or a protist was obtained.
[配列番号26]5'-GTAGTCATATGCTTGTCTC-3'
[配列番号27]5'-[CGCCCGCCGCGCCCCGCGCCCGGCCCGCCGCCCCCGCCCC]ATTCCCCGTTACCCGTTG-3'
[SEQ ID NO: 26] 5'-GTAGTCATATGCTTGTCTC-3'
[SEQ ID NO: 27] 5'-[CGCCCGCCGCGCCCCGCGCCCGCCGCCGCCCCCGCCCC] ATTCCCCGTTACCCGTTG-3'
−DGGE法−
DGGE法は、上記PCRにより得たアンプリコンを、NB−1480A DGGEシステム(日本エイドー株式会社、東京、日本)を使用して、操作説明書に沿って実施した。約1μgの前記増幅したアンプリコンを、以下の各ゲルのウェルにロードした。真正細菌由来のアンプリコンの場合は、50%〜70%の線形の変性剤濃度勾配とした6%ポリアクリルアミドゲルを使用した。古細菌由来のアンプリコンの場合は、35%〜45%の線形の変性剤濃度勾配とした6%ポリアクリルアミドゲルを使用した。菌類又は原生生物由来のアンプリコンの場合は、20%〜45%の線形の変性剤濃度勾配とした7%ポリアクリルアミドゲルを使用した。なおアンプリコンの分子量を推定するため、各ゲルのウェルには、それぞれ分子量マーカーもロードした。
電気泳動は、50Vの定電圧で、真正細菌由来のアンプリコンの場合は58℃18時間、古細菌、菌類、及び原生生物由来のアンプリコンの場合は60℃20時間で実施した。電気泳動後のゲルは、100mlのTAE緩衝液で溶解した10μlのSYBR Green(ライフテクノロジーズ株式会社)で染色した。
結果を図2に示す。微生物混合物を30℃で培養した場合、真正細菌由来のアンプリコンC1(配列番号10を含む)、C2(配列番号11を含む)、Ue1(配列番号1を含む)、E2(配列番号4を含む)、C4(配列番号12を含む)、E7(配列番号5を含む)、P1(配列番号8を含む)、P2(配列番号9を含む)、E8(配列番号6を含む)、及びE9(配列番号7を含む)と、古細菌由来のアンプリコンMb1(配列番号13を含む)、Ua2(配列番号2を含む)、Ua3(配列番号3を含む)、Mb5(配列番号14を含む)、及びMs1(配列番号15を含む)と、菌類又は原生生物由来のアンプリコンR1(配列番号18を含む)、R2(配列番号19を含む)、A4(配列番号16を含む)、及びA5(配列番号17を含む)とが確認された。微生物混合物を40℃で培養した場合、真正細菌由来のアンプリコンC2、Ue1、E2、C4、E7、P2、及びE8と、古細菌由来のアンプリコンMb1、Mb2、Ua1、Ua2、Ua3、Mb4、Mb5、及びUa4と、菌類又は原生生物由来のアンプリコンR1、R2、A3、D1、AC1、及びAC2とが確認された。微生物混合物を50℃で培養した場合、真正細菌由来のアンプリコンC2、Ue1、E2、C4、E7、P2、及びE8と、古細菌由来のアンプリコンMb1、Mb2、及びUa2と、菌類又は原生生物由来のアンプリコンR1、R2、A3、D1、AC1、及びAC2とが確認された。なお確認されたアンプリコンの数は、存在する微生物種数に相当し、泳動停止位置は微生物種に固有のGC塩基含量を示す。また、上記アンプリコンは、PCR−DGGE法で解析するためにGC塩基含量に富んだGCクランプを含むプライマーで増幅されており、上記アンプリコンの塩基配列はGCクランプの塩基配列を含む。よって上記において「アンプリコンX(配列番号Yを含む)」とは、アンプリコンXの塩基配列は、配列番号Yで示される塩基配列及びGCクランプの塩基配列を含むことを意味する。
本開示の微生物混合物は、30℃で継代培養した場合、少なくとも、10種類の真正細菌、5種類の古細菌、及び4種類の菌類又は原生生物を含むことが分かった。
-DGGE method-
In the DGGE method, the amplicon obtained by the above PCR was carried out using the NB-1480A DGGE system (Nippon Aido Co., Ltd., Tokyo, Japan) according to the operation manual. About 1 μg of the amplified amplicon was loaded into the wells of each of the following gels. For eubacterial-derived amplicon, a 6% polyacrylamide gel with a linear denaturant concentration gradient of 50% to 70% was used. For archaeal-derived amplicon, a 6% polyacrylamide gel with a linear denaturant concentration gradient of 35% to 45% was used. For fungal or protist-derived amplicon, a 7% polyacrylamide gel with a linear denaturant concentration gradient of 20% to 45% was used. In order to estimate the molecular weight of the amplicon, a molecular weight marker was also loaded in each gel well.
Electrophoresis was carried out at a constant voltage of 50 V at 58 ° C. for 18 hours for eubacterial amplicon and at 60 ° C. for 20 hours for archaeal, fungal and protist amplicon. The gel after electrophoresis was stained with 10 μl of SYBR Green (Life Technologies, Inc.) dissolved in 100 ml of TAE buffer.
The results are shown in FIG. When the microbial mixture is cultured at 30 ° C., eubacteria-derived amplicon C1 (including SEQ ID NO: 10), C2 (including SEQ ID NO: 11), Ue1 (including SEQ ID NO: 1), E2 (containing SEQ ID NO: 4). ), C4 (including SEQ ID NO: 12), E7 (including SEQ ID NO: 5), P1 (including SEQ ID NO: 8), P2 (including SEQ ID NO: 9), E8 (including SEQ ID NO: 6), and E9 (including SEQ ID NO: 6). Amplicon Mb1 (including SEQ ID NO: 13), Ua2 (including SEQ ID NO: 2), Ua3 (including SEQ ID NO: 3), Mb5 (including SEQ ID NO: 14), derived from paleontology (including SEQ ID NO: 7). And Ms1 (including SEQ ID NO: 15) and amplicon R1 (including SEQ ID NO: 18), R2 (including SEQ ID NO: 19), A4 (including SEQ ID NO: 16), and A5 (including SEQ ID NO: 16) derived from fungi or protozoa. (Including number 17) was confirmed. When the microbial mixture was cultured at 40 ° C., eubacterial amplicon C2, Ue1, E2, C4, E7, P2, and E8 and archaeal amplicon Mb1, Mb2, Ua1, Ua2, Ua3, Mb4, Mb5 and Ua4 and amplicon R1, R2, A3, D1, AC1 and AC2 derived from fungi or protists were identified. When the microbial mixture is cultured at 50 ° C., eubacterial amplicon C2, Ue1, E2, C4, E7, P2, and E8, archaeal amplicon Mb1, Mb2, and Ua2, and fungi or protists. The derived amplicon R1, R2, A3, D1, AC1 and AC2 were confirmed. The number of confirmed amplicon corresponds to the number of existing microbial species, and the migration stop position indicates the GC base content peculiar to the microbial species. Further, the amplicon is amplified with a primer containing a GC clamp rich in GC base content for analysis by the PCR-DGGE method, and the base sequence of the amplicon contains the base sequence of the GC clamp. Therefore, in the above, "amplicon X (including SEQ ID NO: Y)" means that the base sequence of amplicon X includes the base sequence represented by SEQ ID NO: Y and the base sequence of the GC clamp.
The microbial mixture of the present disclosure was found to contain at least 10 eubacteria, 5 archaea, and 4 fungi or protists when subcultured at 30 ° C.
−PCR−DGGE法で得られたアンプリコンのシーケンス解析−
前記DGGE法で得られたゲルに470nmの光を照射し、30℃で1ヶ月培養した場合の各アンプリコンを含む部位をゲルから切り出した。切り出した部位は、20μlのTE緩衝液(pH8.0)に4℃で72時間浸し、各アンプリコンを抽出した。次に、前記抽出した1μlのアンプリコンを鋳型として、GCクランプを含まないプライマーを用いて再度PCRを実施した。なおPCRの条件は、プライマー以外は、上記のDGGE法におけるPCRの条件と同様である。PCR産物は、GeneJET PCR精製キット(サーモフィッシャーサイエンティフィック社)を使用して精製し、BigDye Terminator v3.1(サーモフィッシャーサイエンティフィック社)を使用してシーケンス解析を実施した。シーケンス解析の結果は、BLASTアルゴリズムを利用して、GenBank、EMBL、及びDDBJのデータベースに登録されている既知の微生物種の配列と比較した。MEGA6プログラムの最尤推定を利用して、真正細菌及び古細菌については16SrRNA遺伝子に基づいて系統樹を作成し、菌類又は原生生物については18SrRNA遺伝子に基づいて系統樹を作成した。
真正細菌由来のアンプリコンの分類学上の位置(属種)を示す系統樹を図3に示す。アンプリコンC1、C2、及びC4は、Clostridiaceae科に由来することが分かった。アンプリコンE2、E7、E8、及びE9は、Enterobacteriaceae科に由来することが分かった。アンプリコンP1及びP2は、Pseudomonadaceae科に由来することが分かった。アンプリコンUe1は、未分類の真正細菌に由来することが分かった。
古細菌由来のアンプリコンの分類学上の位置(属種)を示す系統樹を図4に示す。アンプリコンMs1は、Methanosarcinaceae科に由来することが分かった。アンプリコンMb1及びMb5は、Methanobacteriaceae科に由来することが分かった。アンプリコンUa2及びUa3は、未分類の古細菌に由来することが分かった。
菌類又は原生生物由来のアンプリコンの分類学上の位置(属種)を示す系統樹を図5に示す。アンプリコンA4及びA5は、Aspergillaceae科に由来することが分かった。アンプリコンR1及びR2は、Arthopyreniaceae科に由来することが分かった。
-PCR-Sequencing analysis of amplicon obtained by DGGE method-
The gel obtained by the DGGE method was irradiated with light of 470 nm, and the site containing each amplicon when cultured at 30 ° C. for 1 month was cut out from the gel. The excised site was immersed in 20 μl of TE buffer (pH 8.0) at 4 ° C. for 72 hours, and each amplicon was extracted. Next, PCR was performed again using the extracted 1 μl amplicon as a template and a primer containing no GC clamp. The PCR conditions are the same as the PCR conditions in the above-mentioned DGGE method except for the primers. The PCR product was purified using the GeneJET PCR purification kit (Thermo Fisher Scientific) and sequence analysis was performed using BigDye Terminator v3.1 (Thermo Fisher Scientific). The results of the sequence analysis were compared to the sequences of known microbial species registered in the GenBank, EMBL, and DDBJ databases using the BLAST algorithm. Using the maximum likelihood estimation of the MEGA6 program, a phylogenetic tree was created based on the 16S rRNA gene for eubacteria and archaea, and a phylogenetic tree was created based on the 18S rRNA gene for fungi or protists.
FIG. 3 shows a phylogenetic tree showing the taxonomic position (genus species) of amplicon derived from eubacteria. Amplicons C1, C2, and C4 were found to be from the Clostridiaceae family. Amplicons E2, E7, E8, and E9 were found to be from the family Enterobacteriaceae. Amplicons P1 and P2 were found to be derived from the family Pseudomonadaceae. Amplicon Ue1 was found to be derived from unclassified eubacteria.
A phylogenetic tree showing the taxonomic position (genus species) of archaeal-derived amplicon is shown in FIG. Amplicon Ms1 was found to be derived from the family Methanos arcinaceae. Amplicons Mb1 and Mb5 were found to be derived from the family Methanobacteriaceae. Amplicons Ua2 and Ua3 were found to be derived from unclassified archaea.
A phylogenetic tree showing the taxonomic position (genus species) of amplicon derived from a fungus or a protist is shown in FIG. Amplicons A4 and A5 were found to be derived from the Aspergillaceae family. Amplicons R1 and R2 were found to be derived from the Arthopyreniaceae family.
Enterobacter asburiaeはタンパク質を分解することができるため、アンプリコンE8及びE9が由来する真正細菌は、消化汚泥中のタンパク質を分解することができる。Citrobacter freundiiはセルラーゼ、キチナーゼ、及びプロテアーゼを有し、Cronobacter sakazakiiはキチナーゼ及びプロテアーゼを有することから、アンプリコンE2及びE7が由来する真正細菌は、消化汚泥中の炭水化物及びタンパク質を加水分解することができる。Clostridium amylolyticum及びClostridium punenseは水素を産生することができることから、アンプリコンC1、C2、及びC4が由来する真正細菌は、水素を産生することができる。
Methanobacteriaceae科及びMethanosarcinaceae科は、メタンを産生することができることから、アンプリコンMs1、Mb1、及びMb5が由来する古細菌は、メタンを産生することができる。
Penicillium expansum及びMonascus purpureusは、セルラーゼ、キチナーゼ、及びプロテアーゼを有することから、アンプリコンA4及びA5が由来するAspergillaceae科の種は、セルラーゼ、キチナーゼ、及びプロテアーゼを有すると考えられる。一方で、Aspergillaceae科は一般的に嫌気条件下では至適ではないため、アンプリコンA4及びA5が由来するAspergillaceae科の種は、消化汚泥を含む培養液中の酸素を消費して、嫌気性微生物である他の真正細菌及び古細菌等が効率よく働くことができるように関係している。
上記で説明したように、実施例1における微生物混合物が消化汚泥からメタンを産生するメカニズムを図6に示す。
Since Enterobacter asburiae can degrade proteins, eubacteria from which amplicon E8 and E9 are derived can degrade proteins in digestive sludge. Since Citrobacter freundii has cellulase, chitinase, and protease, and Cronobacter sakazakii has chitinase and protease, eubacteria from which amplicons E2 and E7 are derived can hydrolyze carbohydrates and proteins in digestive sludge. .. Since Clostridium amylolyticum and Clostridium punense can produce hydrogen, eubacteria from which amplicon C1, C2, and C4 are derived can produce hydrogen.
Since the families Methanobacteriaceae and Methanosarcinaceae can produce methane, archaea from which amplicon Ms1, Mb1 and Mb5 are derived can produce methane.
Since Penicillium expansum and Monascus purpureus have cellulase, chitinase, and protease, it is considered that the species of the Aspergillaceae family from which amplicons A4 and A5 are derived have cellulase, chitinase, and protease. On the other hand, since the Aspergillaceae family is generally not suitable under anaerobic conditions, the species of the Aspergillaceae family from which amplicon A4 and A5 are derived consume oxygen in the culture medium containing digestive sludge and are anaerobic microorganisms. It is related to other eubacteria and archaea so that they can work efficiently.
As described above, FIG. 6 shows the mechanism by which the microbial mixture in Example 1 produces methane from digested sludge.
(酵素活性の測定)
前記30℃で1ヶ月培養した微生物混合物を、酵素活性の測定に用いた。100μlの前記30℃で1ヶ月培養した微生物混合物を、10mlの滅菌水及び100mgの消化汚泥粉末が入った新しいバイアルに接種し、1回継代した。継代した微生物混合物2mlを、20,000×g、10分、4℃の条件で遠心分離し、上清を酵素活性の評価に用いた。Palmisano et al. (1993) Hydrolytic enzyme activity in landfilled refuse. Appl Microbiol Biotechnol 38:828-832.及びRamirez et al. (2004) Colloidal chitin stained with Remazol Brilliant Blue R, a useful substrate to select chitinolytic microorganisms and to evaluate chitinases. J Microbiol Methods 56:213-219.に記載の方法を利用して、セルラーゼ及びキチナーゼの定量は、シグマアルドリッチ社(セントルイス、ミズーリ、米国)から購入したセルロースアズール及びキチンアズールを使用した。詳細には、0.2mlの前記上清、0.8mlの50mMクエン酸緩衝液(pH5.0)、及び5mgのセルロースアズール又はキチンアズールを、遠心管の中で混合し、30℃で1時間培養した。培養後、遠心管を20,000×g、10分、4℃で遠心分離して上清を回収し、540nmにおける吸光度を測定した。なおセルラーゼ及びキチナーゼの1Unitとは、540nmにおける吸光度が0.01上昇する酵素量、と定義した。プロテアーゼ活性は、Pierce Protease Assay キット(サーモフィッシャーサイエンティフィック社)を使用して、1μgのトリプシン相当の活性に換算して数値化した。
結果を図7に示す。図中、縦軸は、セルラーゼ活性の測定及びキチナーゼ活性の測定に関しては、540nmにおける吸光度が0.01上昇する酵素活性を1としたときの、酵素活性(Unit/ml/時間)を示し、トリプシン活性の測定に関しては、1μgのトリプシン相当の活性を1としたときの、酵素活性(トリプシン相当/ml/時間)を示す。図中の棒グラフは平均値を示し、エラーバーは標準偏差を示す。本開示の微生物混合物は、培養温度30℃において、約0.18Unit/ml/時間のセルラーゼ活性を有し、約0.056Unit/ml/時間のキチナーゼ活性を有し、かつ、約0.33μgトリプシン相当/ml/時間のプロテアーゼ活性を有していた。
(Measurement of enzyme activity)
The microbial mixture cultured at 30 ° C. for 1 month was used for measuring the enzyme activity. 100 μl of the microbial mixture cultured at 30 ° C. for 1 month was inoculated into a new vial containing 10 ml of sterile water and 100 mg of digested sludge powder and subcultured once. 2 ml of the subcultured microbial mixture was centrifuged at 20,000 × g for 10 minutes at 4 ° C., and the supernatant was used for evaluation of enzyme activity. Palmisano et al. (1993) Hydrolytic enzyme activity in landfilled refuse. Appl Microbiol Biotechnol 38: 828-832. and Ramirez et al. (2004) Colloidal chitin stained with Remazol Brilliant Blue R, a useful substrate to select chitinolytic identifiers and to evaluate Using the method described in chitinases. J Microbiol Methods 56: 213-219., Cellulase and chitinase were quantified using cellulose azul and chitin azul purchased from Sigma Aldrich (St. Louis, Missouri, USA). Specifically, 0.2 ml of the supernatant, 0.8 ml of 50 mM citric acid buffer (pH 5.0), and 5 mg of cellulose azul or chitin azul are mixed in a centrifuge tube at 30 ° C. for 1 hour. It was cultured. After culturing, the centrifuge tube was centrifuged at 20,000 × g for 10 minutes at 4 ° C. to collect the supernatant, and the absorbance at 540 nm was measured. In addition, 1 unit of cellulase and chitinase was defined as the amount of enzyme whose absorbance at 540 nm increased by 0.01. Protease activity was quantified using the Pierce Protease Assay Kit (Thermo Fisher Scientific) in terms of activity equivalent to 1 μg trypsin.
The results are shown in FIG. In the figure, the vertical axis shows the enzyme activity (Unit / ml / hour) when the enzyme activity at 540 nm, which increases the absorbance by 0.01, is set to 1 for the measurement of cellulase activity and the measurement of trypsin. Regarding the measurement of the activity, the enzyme activity (trypsin equivalent / ml / hour) is shown when the activity equivalent to 1 μg of trypsin is set to 1. The bar graph in the figure shows the average value, and the error bar shows the standard deviation. The microbial mixture of the present disclosure has a cellulase activity of about 0.18 Unit / ml / hour, a chitinase activity of about 0.056 Unit / ml / hour, and about 0.33 μg trypsin at a culture temperature of 30 ° C. It had considerable / ml / hour protease activity.
以上のことから、実施例1では、複数種類の特定の微生物を常温で共培養することによって、生物由来の組成物からのメタン産生が可能となる微生物混合物、メタン産生用組成物、及びメタン産生方法を提供することができた。 From the above, in Example 1, a microbial mixture capable of producing methane from a biological composition, a composition for methane production, and methane production by co-culturing a plurality of specific types of specific microorganisms at room temperature. I was able to provide a method.
本開示の微生物混合物は、消化汚泥を含む溶液に接種して常温で培養することにより、水素又はメタンを発生させることができ、これらは燃料として使用することができる。さらに本開示の微生物混合物は、消化汚泥を減容することができ、産業廃棄物量を低減させることができる。 The microbial mixture of the present disclosure can generate hydrogen or methane by inoculating a solution containing digestive sludge and culturing at room temperature, which can be used as a fuel. Further, the microbial mixture of the present disclosure can reduce the volume of digestive sludge and can reduce the amount of industrial waste.
Claims (7)
Methanobacteriaceae科に属する微生物及びMethanosarcinaceae科に属する微生物からなる群より選ばれる少なくとも1つの微生物と、
Aspergillaceae科に属する微生物及びArthopyreniaceae科に属する微生物からなる群より選ばれる少なくとも1つの微生物と、を含む、微生物混合物。 At least one microorganism selected from the group consisting of microorganisms belonging to the family Enterobacteriaceae, microorganisms belonging to the family Pseudomonadaceae, and microorganisms belonging to the family Clostridiaceae.
At least one microorganism selected from the group consisting of microorganisms belonging to the family Methanobacteriaceae and microorganisms belonging to the family Methanosarcinaceae, and
A microbial mixture comprising at least one microorganism selected from the group consisting of microorganisms belonging to the family Aspergillaceae and microorganisms belonging to the family Arthopyreniaceae.
配列番号1で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物と、
配列番号2で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物と、
配列番号3で示される塩基配列と95%以上の配列同一性を有する16SrRNA遺伝子配列を有する微生物と、
からなる群より選ばれる少なくとも1つの微生物を含む、請求項1に記載の微生物混合物。 Moreover,
A microorganism having a 16S rRNA gene sequence having 95% or more sequence identity with the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 1.
A microorganism having a 16S rRNA gene sequence having 95% or more sequence identity with the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2.
A microorganism having a 16S rRNA gene sequence having 95% or more sequence identity with the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 3
The microbial mixture according to claim 1, comprising at least one microbial mixture selected from the group consisting of.
少なくとも1種の水素産生微生物と、
少なくとも1種のメタン産生微生物と、
少なくとも1種の酸素消費微生物と、を含む、微生物混合物。 With at least one microorganism that degrades at least one of cellulose, chitin, and protein,
With at least one hydrogen-producing microorganism,
With at least one methane-producing microorganism
A microbial mixture comprising at least one oxygen consuming microorganism.
前記接種された微生物混合物を常温条件下で培養することと、
を含む、メタン産生方法。 Inoculating a solution containing a composition derived from an organism with the microbial mixture according to any one of claims 1 to 4.
By culturing the inoculated microbial mixture under normal temperature conditions,
A method for producing methane, including.
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