JP2603183B2 - 有機塩素化合物分解菌の活性化方法 - Google Patents
有機塩素化合物分解菌の活性化方法Info
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- JP2603183B2 JP2603183B2 JP5059293A JP5929393A JP2603183B2 JP 2603183 B2 JP2603183 B2 JP 2603183B2 JP 5059293 A JP5059293 A JP 5059293A JP 5929393 A JP5929393 A JP 5929393A JP 2603183 B2 JP2603183 B2 JP 2603183B2
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- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
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- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、トリクロロエチレン等
の有機塩素化合物分解能を有するメチロシナス属等の細
菌の培養・活性化方法に関するものである。
の有機塩素化合物分解能を有するメチロシナス属等の細
菌の培養・活性化方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】各種の工場からの排水・排ガス、或いは
それらの工場周辺の地下水・土壌中にはトリクロロエチ
レン等の有機塩素化合物が混入している場合があり、近
年環境汚染等の見地からこれらの物質の有効な除去技術
の確立が切望されている。従来の除去技術としては、揮
発性有機塩素化合物についてはエアーストリッピングに
よる大気放散、活性炭による吸着除去等があるが、これ
らの方法は必ずしも汚染物を分解・無害化するものでは
なく、また汚染物を吸着飽和した使用済み活性炭などの
新たな有害廃棄物を生み出していた。
それらの工場周辺の地下水・土壌中にはトリクロロエチ
レン等の有機塩素化合物が混入している場合があり、近
年環境汚染等の見地からこれらの物質の有効な除去技術
の確立が切望されている。従来の除去技術としては、揮
発性有機塩素化合物についてはエアーストリッピングに
よる大気放散、活性炭による吸着除去等があるが、これ
らの方法は必ずしも汚染物を分解・無害化するものでは
なく、また汚染物を吸着飽和した使用済み活性炭などの
新たな有害廃棄物を生み出していた。
【0003】一方、有機塩素化合物の有効かつ効率的な
除去・無害化方法として、微生物を用いる方法が幾つか
報告されており、その中でも特開平2−92274号公
報に記載されているメチロシナス属細菌は、他の分解微
生物に比べて優れた有機塩素化合物分解能を有している
ことが知られている。このメチロシナス属細菌は、トリ
クロロエチレン及びその類縁化合物、すなわちシス−
1,2−ジクロロエチレン、トランス−1,2−ジクロ
ロエチレン、1,1−ジクロロエチレン、1,1,2,
2−テトラクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタ
ン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム等を分解す
る性質を有し、例えば10ppmの高濃度トリクロロエ
チレンを10日間で約半分に分解する能力を持つ。
除去・無害化方法として、微生物を用いる方法が幾つか
報告されており、その中でも特開平2−92274号公
報に記載されているメチロシナス属細菌は、他の分解微
生物に比べて優れた有機塩素化合物分解能を有している
ことが知られている。このメチロシナス属細菌は、トリ
クロロエチレン及びその類縁化合物、すなわちシス−
1,2−ジクロロエチレン、トランス−1,2−ジクロ
ロエチレン、1,1−ジクロロエチレン、1,1,2,
2−テトラクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタ
ン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム等を分解す
る性質を有し、例えば10ppmの高濃度トリクロロエ
チレンを10日間で約半分に分解する能力を持つ。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】メチロシナス属等のメ
タン資化性細菌を、有機塩素化合物の無害化手段として
利用するためには、これらの細菌をあらかじめ大量に培
養し、得られた菌体をバイオリアクターに固定化して有
機塩素化合物の分解を行わせる必要がある。大量培養技
術に関すれば、メチロシナス属等の細菌は特開平2−9
2274号公報に記載されているようにメタンあるいは
メタノールを炭素源として培養できることが知られてい
る。しかし、メタンを炭素源とする場合は、(a)炭素
源であるメタンが高価である、(b)メタンはガス体な
のでメタン利用効率を高く維持することが困難である、
(c)メタンは爆発性があり危険である、などの点で実
用上の問題点がある。
タン資化性細菌を、有機塩素化合物の無害化手段として
利用するためには、これらの細菌をあらかじめ大量に培
養し、得られた菌体をバイオリアクターに固定化して有
機塩素化合物の分解を行わせる必要がある。大量培養技
術に関すれば、メチロシナス属等の細菌は特開平2−9
2274号公報に記載されているようにメタンあるいは
メタノールを炭素源として培養できることが知られてい
る。しかし、メタンを炭素源とする場合は、(a)炭素
源であるメタンが高価である、(b)メタンはガス体な
のでメタン利用効率を高く維持することが困難である、
(c)メタンは爆発性があり危険である、などの点で実
用上の問題点がある。
【0005】一方、メタノールはメタンに比べて安価で
あり、爆発性もないことから炭素源として有望である
が、メチロシナス属等の細菌をメタノールで培養する場
合には、得られる菌体が有機塩素化合物分解能力を有さ
ないことが知られている。その理由は、メチロシナス属
等の細菌で生産される有機塩素化合物の分解に関与する
酵素メタンモノオキシゲナーゼが、メタンを基質として
生育した場合に生産されるものであって、メタノールを
基質とした場合には生産されないためである。このよう
な事情から、従来では有機塩素化合物分解能力を有する
メチロシナス属等の細菌を大量培養するには、高価なメ
タンを炭素源として培養を行ってきた。しかし、メタン
はガス体でありかつ爆発性が高いことから、メタンを利
用する大型ファーメンターは非常に高価な設備になって
おり、運転操作にも熟練を要した。
あり、爆発性もないことから炭素源として有望である
が、メチロシナス属等の細菌をメタノールで培養する場
合には、得られる菌体が有機塩素化合物分解能力を有さ
ないことが知られている。その理由は、メチロシナス属
等の細菌で生産される有機塩素化合物の分解に関与する
酵素メタンモノオキシゲナーゼが、メタンを基質として
生育した場合に生産されるものであって、メタノールを
基質とした場合には生産されないためである。このよう
な事情から、従来では有機塩素化合物分解能力を有する
メチロシナス属等の細菌を大量培養するには、高価なメ
タンを炭素源として培養を行ってきた。しかし、メタン
はガス体でありかつ爆発性が高いことから、メタンを利
用する大型ファーメンターは非常に高価な設備になって
おり、運転操作にも熟練を要した。
【0006】また、固定化方法に関しては、アルギン
酸、κ−カラギーナン、光架橋性樹脂等の親水性高分子
ゲルに菌体を包括固定化する方法が一般的であり、この
ような手段で固定化したメチロシナス属等の細菌を、カ
ラム型のバイオリアクターに充填して、カラムに有機塩
素化合物を含む排水を供給し、連続的あるいは間欠的に
空気及び/又はメタンを供給することで、有機塩素化合
物の分解を行ってきた。本発明は、メタンを炭素源とし
て大量培養することに起因する培養コストの増加を抑
え、かつ大型ファーメンターの設備を簡素化する有機塩
素化合物分解菌の効率的かつ経済的な活性化方法を提供
することを課題とする。
酸、κ−カラギーナン、光架橋性樹脂等の親水性高分子
ゲルに菌体を包括固定化する方法が一般的であり、この
ような手段で固定化したメチロシナス属等の細菌を、カ
ラム型のバイオリアクターに充填して、カラムに有機塩
素化合物を含む排水を供給し、連続的あるいは間欠的に
空気及び/又はメタンを供給することで、有機塩素化合
物の分解を行ってきた。本発明は、メタンを炭素源とし
て大量培養することに起因する培養コストの増加を抑
え、かつ大型ファーメンターの設備を簡素化する有機塩
素化合物分解菌の効率的かつ経済的な活性化方法を提供
することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、有機塩素化合物分解能を有するメチロ
シナス属、メチロシスティス属又はメチロバクター属の
少なくとも一種を含む細菌を、第一段階でメタノールを
炭素源として培養し、第二段階でメタンガスを炭素源と
して培養・活性化することを特徴とする有機塩素化合物
分解菌の活性化方法としたものである。また、本発明で
は有機塩素化合物分解能を有するメチロシナス属、メチ
ロシスティス属又はメチロバクター属の少なくとも一種
を含む細菌を、第一段階でメタノールを炭素源として培
養後、固定化し、第二段階で該固定化菌体をメタンと酸
素を含むガスに接触、活性化させることを特徴とする有
機塩素化合物分解菌の活性化方法としたものである。
に、本発明では、有機塩素化合物分解能を有するメチロ
シナス属、メチロシスティス属又はメチロバクター属の
少なくとも一種を含む細菌を、第一段階でメタノールを
炭素源として培養し、第二段階でメタンガスを炭素源と
して培養・活性化することを特徴とする有機塩素化合物
分解菌の活性化方法としたものである。また、本発明で
は有機塩素化合物分解能を有するメチロシナス属、メチ
ロシスティス属又はメチロバクター属の少なくとも一種
を含む細菌を、第一段階でメタノールを炭素源として培
養後、固定化し、第二段階で該固定化菌体をメタンと酸
素を含むガスに接触、活性化させることを特徴とする有
機塩素化合物分解菌の活性化方法としたものである。
【0008】上記において、メチロシナス属細菌として
は、例えば、メチロシナス・トリコスポリウム・TSU
KUBA(微工研菌寄No.10004)、メチロシス
ティス属としては、メチロシスティス・パルバス等を用
いることができる。また本発明の第一段階の培養におい
ては、培養液のメタノール濃度が4000mg/l以上
になると、表1に示すようにメチロシナス属等の細菌の
生育がメタノールによる基質阻害を受ける。従って、培
養液のメタノール濃度は3000mg/l以下に維持す
ることが必要である。
は、例えば、メチロシナス・トリコスポリウム・TSU
KUBA(微工研菌寄No.10004)、メチロシス
ティス属としては、メチロシスティス・パルバス等を用
いることができる。また本発明の第一段階の培養におい
ては、培養液のメタノール濃度が4000mg/l以上
になると、表1に示すようにメチロシナス属等の細菌の
生育がメタノールによる基質阻害を受ける。従って、培
養液のメタノール濃度は3000mg/l以下に維持す
ることが必要である。
【0009】
【表1】 表1において、生育比はメタノール2000mg/lの
時の増殖量を100として示した。
時の増殖量を100として示した。
【0010】また本発明の第二段階のメタンでの培養、
活性化は、メタノールで増殖したメチロシナス属等の細
菌にメタンを供給することで、メタンモノオキシゲナー
ゼを生産させて有機塩素化合物の分解能力を発現させる
ためのものであり、供給するメタンガス濃度としては表
2に示されるように20〜50%であることが適切であ
る。
活性化は、メタノールで増殖したメチロシナス属等の細
菌にメタンを供給することで、メタンモノオキシゲナー
ゼを生産させて有機塩素化合物の分解能力を発現させる
ためのものであり、供給するメタンガス濃度としては表
2に示されるように20〜50%であることが適切であ
る。
【0011】
【表2】 表2において、トリクロロエチレン分解比活性は相対値
であり、メタン濃度20v/v%の分解活性を100と
して示した。
であり、メタン濃度20v/v%の分解活性を100と
して示した。
【0012】また、第一段階でメタノールを用いて培養
し、得られた菌体を固定化する手段としては、アルギン
酸、κ−カラギーナン、光架橋性樹脂などの親水性高分
子ゲルに包括固定化する方法が有効であり、またセラミ
ック、活性炭などの無機系担体に付着固定化させる方法
も採用できる。こうして得られた固定化菌体をメタンと
酸素を含むガスに接触させて、有機塩素化合物分解能力
を付与する。この方法としては、例えば有機塩素化合物
分解用バイオリアクターに固定化菌体を充填し、リアク
ターにメタン・空気の混合ガスを供給する方法が有効で
ある。
し、得られた菌体を固定化する手段としては、アルギン
酸、κ−カラギーナン、光架橋性樹脂などの親水性高分
子ゲルに包括固定化する方法が有効であり、またセラミ
ック、活性炭などの無機系担体に付着固定化させる方法
も採用できる。こうして得られた固定化菌体をメタンと
酸素を含むガスに接触させて、有機塩素化合物分解能力
を付与する。この方法としては、例えば有機塩素化合物
分解用バイオリアクターに固定化菌体を充填し、リアク
ターにメタン・空気の混合ガスを供給する方法が有効で
ある。
【0013】
【作用】本発明によれば、安価な炭素源であるメタノー
ルを用いて、メチロシナス属等の細菌をあらかじめ大量
に培養し、その後に菌体とメタンガスを接触させること
で、増殖したメチロシナス属等の細菌にメタンモノオキ
シゲナーゼを生産させて、有機塩素化合物の分解能力を
付与することが可能である。
ルを用いて、メチロシナス属等の細菌をあらかじめ大量
に培養し、その後に菌体とメタンガスを接触させること
で、増殖したメチロシナス属等の細菌にメタンモノオキ
シゲナーゼを生産させて、有機塩素化合物の分解能力を
付与することが可能である。
【0014】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。 実施例1 容量2.5リットルのジャーファーメンターに、表3に
示す組成の培養液1.5リットル、メチロシナス・トリ
コスポリウム・TSUKUBAの前培養液50mlを加
え、温度30℃、pH6.5、攪拌速度600rpm、
空気通気量40ml/分で150時間培養を行った。ま
た培養途中の50時間及び100時間目に約1000m
g/lの濃度になるようにメタノールを追加して添加し
た。
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。 実施例1 容量2.5リットルのジャーファーメンターに、表3に
示す組成の培養液1.5リットル、メチロシナス・トリ
コスポリウム・TSUKUBAの前培養液50mlを加
え、温度30℃、pH6.5、攪拌速度600rpm、
空気通気量40ml/分で150時間培養を行った。ま
た培養途中の50時間及び100時間目に約1000m
g/lの濃度になるようにメタノールを追加して添加し
た。
【0015】
【表3】
【0016】メタノールでの培養開始後150時間目に
は、菌体濃度は2500mg/lに到達した。その時点
で一部の菌体を遠心分離機で回収し、トリクロロエチレ
ン分解能力を測定したところ、トリクロロエチレン分解
一次反応定数k1 (式1)はゼロであった。 〔式1〕 dC/dt=k1 ×X×C C : トリクロロエチレン濃度(mg/l) t : 反応時間(hr) k1 : 一次反応定数(l/g・hr) X : 菌体濃度(g/l)
は、菌体濃度は2500mg/lに到達した。その時点
で一部の菌体を遠心分離機で回収し、トリクロロエチレ
ン分解能力を測定したところ、トリクロロエチレン分解
一次反応定数k1 (式1)はゼロであった。 〔式1〕 dC/dt=k1 ×X×C C : トリクロロエチレン濃度(mg/l) t : 反応時間(hr) k1 : 一次反応定数(l/g・hr) X : 菌体濃度(g/l)
【0017】150時間のメタノール培養を経て、メタ
ン・空気混合ガスの通気を開始した。メタン濃度は20
v/v%、混合ガス通気量50ml/分とし、温度、p
H、攪拌条件はそれまでと同等にした。メタン供給開始
後70時間目の菌体濃度は4000mg/lに増加し、
この時のトリクロロエチレン分解一次反応定数は3リッ
トル/g・hrの高い値を示した。すなわち、メタン供
給後の菌体は高いトリクロロエチレン分解能力を有して
いることが確認された。
ン・空気混合ガスの通気を開始した。メタン濃度は20
v/v%、混合ガス通気量50ml/分とし、温度、p
H、攪拌条件はそれまでと同等にした。メタン供給開始
後70時間目の菌体濃度は4000mg/lに増加し、
この時のトリクロロエチレン分解一次反応定数は3リッ
トル/g・hrの高い値を示した。すなわち、メタン供
給後の菌体は高いトリクロロエチレン分解能力を有して
いることが確認された。
【0018】実施例2 実施例1と同様に、メタノールで培養し、培養開始後1
50時間目には、菌体濃度は2500mg/lに到達し
全量を遠心分離機で回収した。この菌体も実施例1と同
様に上記式1のトリクロロエチレン分解一次反応定数k
1 はゼロであった。得られた菌体を脱イオン水に再懸濁
させて、100mlの菌体濃縮液(菌体濃度36000
mg/l)を得た。これと2.7%アルギン酸ナトリウ
ム溶液300mlとを静かに混合し、滴下ノズルを介し
て、100mM塩化カルシウム溶液中に滴下した。この
ようにして、粒径2〜3mmのアルギン酸カルシウムゲ
ルを800ml得た。
50時間目には、菌体濃度は2500mg/lに到達し
全量を遠心分離機で回収した。この菌体も実施例1と同
様に上記式1のトリクロロエチレン分解一次反応定数k
1 はゼロであった。得られた菌体を脱イオン水に再懸濁
させて、100mlの菌体濃縮液(菌体濃度36000
mg/l)を得た。これと2.7%アルギン酸ナトリウ
ム溶液300mlとを静かに混合し、滴下ノズルを介し
て、100mM塩化カルシウム溶液中に滴下した。この
ようにして、粒径2〜3mmのアルギン酸カルシウムゲ
ルを800ml得た。
【0019】次に、有効容積1.2リットルのガラス製
カラムに固定化菌体を充填し、カラムに塩素を除去した
水道水を上向流で供給しながら、同時にカラム底部から
メタン・空気混合ガスの通気を行った。この時の水道水
供給量は、300ml/分、メタン濃度は20v/v
%、混合ガス通気量は50ml/分とした。温度は室温
とし、pH調整は特に行わなかった。120時間後に固
定化菌体の一部を取り出し、トリクロロエチレン分解一
次反応定数を測定したところ、固定化した菌体単位重量
当たりで1.5リットル/g・hrの高い値を示した。
すなわち本発明により、高いトリクロロエチレン分解能
力を有する固定化物を得ることができた。
カラムに固定化菌体を充填し、カラムに塩素を除去した
水道水を上向流で供給しながら、同時にカラム底部から
メタン・空気混合ガスの通気を行った。この時の水道水
供給量は、300ml/分、メタン濃度は20v/v
%、混合ガス通気量は50ml/分とした。温度は室温
とし、pH調整は特に行わなかった。120時間後に固
定化菌体の一部を取り出し、トリクロロエチレン分解一
次反応定数を測定したところ、固定化した菌体単位重量
当たりで1.5リットル/g・hrの高い値を示した。
すなわち本発明により、高いトリクロロエチレン分解能
力を有する固定化物を得ることができた。
【0020】
【発明の効果】以上のように、本発明の培養方法に従え
ばトリクロロエチレン等の有機塩素化合物の分解能力を
有するメチロシナス属等の細菌を、効率的しかも安価に
大量培養することが可能である。例えば、培養にかかる
炭素源のコストを比較すると、本発明のコストは従来の
メタン単独培養法のコストの約1/6であり、本発明は
極めて経済的な方法であった。
ばトリクロロエチレン等の有機塩素化合物の分解能力を
有するメチロシナス属等の細菌を、効率的しかも安価に
大量培養することが可能である。例えば、培養にかかる
炭素源のコストを比較すると、本発明のコストは従来の
メタン単独培養法のコストの約1/6であり、本発明は
極めて経済的な方法であった。
【0021】また、本発明に従えばトリクロロエチレン
等の有機塩素化合物の分解能力を有するメチロシナス属
等の細菌固定化物を、簡単かつ合理的に大量製造するこ
とが可能である。本発明は、有機塩素化合物に汚染され
た地下水、排ガス、土壌等の処理をメチロシナス属等の
細菌により行う場合に、今後広く採用されていくものと
確信する。
等の有機塩素化合物の分解能力を有するメチロシナス属
等の細菌固定化物を、簡単かつ合理的に大量製造するこ
とが可能である。本発明は、有機塩素化合物に汚染され
た地下水、排ガス、土壌等の処理をメチロシナス属等の
細菌により行う場合に、今後広く採用されていくものと
確信する。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 //(C12N 1/20 C12R 1:01) (C12N 1/38 C12R 1:01) (72)発明者 三島 浩二 神奈川県藤沢市本藤沢4丁目2番1号 株式会社 荏原総合研究所内 (72)発明者 下村 達夫 神奈川県藤沢市本藤沢4丁目2番1号 株式会社 荏原総合研究所内 (72)発明者 岡田 扶佐子 神奈川県藤沢市本藤沢4丁目2番1号 株式会社 荏原総合研究所内 (56)参考文献 特開 平1−160479(JP,A) 特開 平2−92274(JP,A)
Claims (4)
- 【請求項1】 有機塩素化合物分解能を有するメチロシ
ナス属、メチロシスティス属又はメチロバクター属の少
なくとも一種を含む細菌を、第一段階でメタノールを炭
素源として培養し、第二段階でメタンガスを炭素源とし
て培養・活性化することを特徴とする有機塩素化合物分
解菌の活性化方法。 - 【請求項2】 第一段階の培養において、培養液のメタ
ノール濃度を3000mg/l以下に維持することを特
徴とする請求項1記載の有機塩素化合物分解菌の活性化
方法。 - 【請求項3】 第二段階の培養・活性化において、メタ
ンガス濃度を20〜50%にすることを特徴とする請求
項1記載の有機塩素化合物分解菌の活性化方法。 - 【請求項4】 有機塩素化合物分解能を有するメチロシ
ナス属、メチロシスティス属又はメチロバクター属の少
なくとも一種を含む細菌を、第一段階でメタノールを炭
素源として培養後、固定化し、第二段階で該固定化菌体
をメタンと酸素を含むガスに接触、活性化させることを
特徴とする有機塩素化合物分解菌の活性化方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5059293A JP2603183B2 (ja) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | 有機塩素化合物分解菌の活性化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5059293A JP2603183B2 (ja) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | 有機塩素化合物分解菌の活性化方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06245761A JPH06245761A (ja) | 1994-09-06 |
JP2603183B2 true JP2603183B2 (ja) | 1997-04-23 |
Family
ID=13109197
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5059293A Expired - Fee Related JP2603183B2 (ja) | 1993-02-25 | 1993-02-25 | 有機塩素化合物分解菌の活性化方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2603183B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100804624B1 (ko) * | 2006-06-08 | 2008-02-20 | 한국건설기술연구원 | 입상화된 메탄산화 박테리아를 이용한 생물학적 인 및 질소의 제거 방법 및 이를 위한 장치 |
EP3093337A3 (en) | 2015-05-13 | 2017-03-15 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Microorganism including gene encoding protein having hydroxylase activity and method of reducing concentration of fluorinated methane in sample using the same |
EP3178922B1 (en) | 2015-12-07 | 2019-05-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Bacterial cytochrome p450 protein variant and method of reducing concentration of fluorinated methane in sample using the same |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01160479A (ja) * | 1987-12-17 | 1989-06-23 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 失活菌体の再生方法 |
JPH0650980B2 (ja) * | 1988-09-27 | 1994-07-06 | 国立環境研究所長 | 脂肪族塩素化合物の微生物的分解方法及びその微生物 |
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1993
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