JP3030336B2 - 微生物凝集剤の生産培地及び生産方法 - Google Patents

微生物凝集剤の生産培地及び生産方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ロードコッカス・エ
リスロポレス (旧名 ノカルディア・エリスロポレス)
KR-S-1株 ( FERM 3530号) に代表されるように、凝集剤
生産能力を有するロードコッカス属またはノカルディア
属の微生物を培養する微生物凝集剤の生産培地及び生産
方法に関するものである。本凝集剤の利用分野は、排水
処理分野の他にも農畜水産関連分野、食品加工分野及び
医薬品生産等に適用される。
【0002】
【従来の技術】一般に、凝集剤は、今日の高度な社会生
活に深く組み込まれており、濁水処理分野、土木浚渫工
事等の清澄処理剤としてばかりでなく、各種工業の進展
に伴う各種工程等に広範囲にわたって多用されている。
このような凝集剤としては、無機系凝集剤 (鉄、アルミ
ニウム等の金属塩が主成分) 、高分子系凝集剤 (ポリア
クリルアミド等の合成高分子凝集剤を主成分とする) が
使用されてきた。これらの凝集剤は、凝集能力が高いた
めに多く用いられているが、アルミニウム等の金属また
はアクリルアミド等の合成高分子化合物よりなっている
ため、上述のように各種工業の進展に伴い凝集剤の使用
量が増加した場合に、生物毒性、環境汚染などの面から
問題が指摘されている。
【0003】また、これらの問題を改良した凝集剤とし
て、生物由来の高分子化合物 (例えば、海草から抽出さ
れるポリアルギン酸、寒天等) が使用されることもある
が、コストが高いことから利用用途が限られている。さ
らに、最近では、カニ、エビの殻から抽出されるキトサ
ンが生物分解性が良く、環境汚染の恐れがない凝集剤と
して注目されているが、キトサンを溶かす際の pHの問
題 (塩酸等の酸を使用) 、さらには製造過程のアルカリ
処理、分離精製、粉末化といった処理が必要なため、コ
スト的に高いという問題点がある。
【0004】一方、以前から、ある種の微生物が分泌す
る物質が各種の懸濁物等に対して凝集活性を示すことが
知られていたが、そのような微生物凝集剤の一つとし
て、ロードコッカス・エリスロポレス (旧名 ノカルデ
ィア・エリスロポレス)KR-S-1株 ( FERM 3530号 ) が分
泌する凝集活性成分が発見されている。なお、旧名ノカ
ルディア・エリスロポレスは、1980年に国際微生物命名
規約委員会より、ロードコッカス・エリスロポレスに再
整理・再分類されている。
【0005】ロードコッカス・エリスロポレス KR-S-1
株が分泌する凝集活性成分は、工業技術院微生物工業技
術研究所で発見され、特公昭56−39633号公報
(微生物凝集剤NOC−1の製造方法: 特許 1096062号)
にNOC−1として開示されたものであって、生産
性、凝集能力、生物分解性に優れ、かつ、病原性や毒性
のない凝集活性成分であることが明らかにされている。
例えば、NOC−1の凝集活性は、無機物 (カオリン、
活性炭、石炭灰等) 、有機汚濁排水 (ヘドロ、豚尿、甘
草排水等) 、微生物 (大腸菌、酵母、活性汚泥等) など
の様々な物質または排水に対して効果があるばかりでな
く、可溶性着色物質さえも凝集させることができ、凝集
剤として優れている。
【0006】上記の微生物凝集剤NOC−1に関する特
許としては、上記の特公昭56−39633号 (微生物
凝集剤NOC−1の製造方法) がある他、NOC−1の
生産を目的とする培地に関するものとして、特開昭62
−195288号 (微生物凝集剤の生産増強方法) 、特
願昭61−272583号( 微生物による可溶性色素の
脱色方法)などがある。
【0007】ところで、通常、微生物の培養、および微
生物による発酵生産に使用する培地は、その微生物の栄
養源として、炭素源、窒素源、無機塩類 (ミネラル) 、
ビタミン・ホルモン等の微量有機化合物が含まれてい
る。これらのうちのある成分は、通常、酵母エキス、カ
ゼイン、カザミノ酸、ペプトン、牛肉エキス等を培地を
添加することにより供給される。表1に示すように、N
OC−1生産用として従来からよく用いられてきた各培
地 (培地1ないし培地4) においても、 (有機)窒素
源、ビタミン・ホルモン源として酵母エキスが添加され
ている。
【0008】
【表1】 *: グルコース、果糖の両方とも培養に適しており、い
ずれを添加しても良い。 **: 3成分のうち、少なくと
も1成分を添加。 ***: 酵母エキスを添加した場合に凝集剤の生産性が最
も高くなる。 ****: 尿素、硫安の両方とも培養に適しており、いずれ
を添加しても良い。
【0009】しかし、上記の酵母エキス、カゼイン、カ
ザミノ酸、ペプトン、牛肉エキス等を使用した場合は、
これらの物質が大変高価である為に培養コストが高くな
るという問題があり、微生物凝集剤NOC−1の実用化
上、コスト的に大きなネックとなっていた。表2は、特
願昭63−245183号(微生物凝集剤の生産増強培
地と生産増強方法)に開示されるロードコッカス属また
はノカルディア属に属する微生物凝集剤生産菌を培養す
る培地(培地5、6)であって、栄養源として、水産加工
排水または牛血液を添加したものである。
【0010】
【表2】
【0011】前記培地5、6によって微生物凝集剤NO
C−1の生産増強が行なわれることから、酵母エキス、
カゼイン、カザミノ酸、ペプトン、牛肉エキス等に換え
て農畜水産関連排水または廃棄物(例えば、水産加工排
水や家畜血液)を利用して、微生物凝集剤生産菌の培養
コストを低減することができる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】ところで、酵母エキス
等に代えて、培地に農畜水産関連排水または廃棄物(牛
血液、水産加工排水等)の利用によって、微生物凝集剤
生産菌の培養コストを低減することができるが、微生物
凝集剤の原料として、水産加工排水等を用いて凝集剤を
生産した場合に、排水、廃棄物内の雑多な有機成分を含
む培地から凝集剤を分離精製するには、コストがかかる
という問題があった。また、凝集剤を食品加工や医薬品
生産などに使用するには、安全性の上からも、不純物等
も含めて安定した品質のものが要求される。従って、品
質にばらつきのある排水または廃棄物を原料とした凝集
剤は、毎回異なる不純物が混入する可能性があり、食品
加工や医薬品生産に使用するには、心理的要因も含めて
衛生面で問題があり、用途が排水処理に限られてしまっ
た。
【0013】また、水産加工排水等を培地成分とした場
合には、変質しやすく貯蔵や長距離の輸送に問題があ
り、排水等の発生現場付近で凝集剤を生産する必要があ
った。また、一般の発酵工業でも、使用される酵母エキ
スを培地に添加して生産された凝集剤は、食品加工や医
薬品生産などで有用物回収に使用するのに、衛生の面等
でなんら問題ないと考えられるが、上述のようにコスト
の点で、上記従来例に示した合成高分子系、無機系凝集
剤と対抗することができないという問題点があった。
【0014】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、環境に悪影響を与
えることがない上記微生物凝集剤の利用範囲の拡大を図
るために安価で、かつ、生産された微生物凝集剤を食品
加工や医薬品生産等に利用しても問題の無い、微生物凝
集剤の生産培地及び生産方法を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、本発明の微生物凝集剤の生産培地は、ロードコッ
カス属またはノカルディア属に属する微生物凝集剤生産
菌を培養する培地であって、培地の窒素源として、米
糠、フィッシュミール、ヒマワリ種子粉末のうち少なく
とも一つを添加したことを特徴とするものである。ま
た、本発明の微生物凝集剤の生産方法は、ロードコッカ
ス属またはノカルディア属に属する微生物凝集剤生産菌
を、前記微生物凝集剤の生産培地を用いて培養し、微生
物凝集剤を生産することを特徴とするものである。
【0016】本発明の微生物凝集剤の生産培地は、有機
窒素源として、米糠、フィッシュミール、もしくはヒマ
ワリ種子粉末を含むものである。そして、炭素源として
は、水溶性糖類が適しており、たとえば、グルコース、
フラクトース等が用いられる。リンとしては、無機リン
や有機リンを用いることができ、たとえば、pHの緩衝
効果も兼ねて、KH2PO4及びK2HPO4が用いられ
る。また、有機窒素以外にも、有機窒素とともに無機窒
素、たとえば尿素等を添加してもよい。また、小量の無
機塩類の添加も必要とされ、たとえば、MgSO4及び
NaClが用いられる。
【0017】以下に培地組成の一例を示す。まず、有機
窒素源としては、前記米糠、フィッシュミール、もしく
はヒマワリ種子粉末を単独で、それぞれ培地に添加する
場合の配合割合は、培地に対して、米糠0.01〜1.
0重量%、フイッシュミール0.05〜1.0重量%、
ヒマワリ種子粉末0.05〜1.0重量%である。他の
培地成分の配合割合は、グルコース 0.5重量%、フ
ラクトース 0.5重量%、KH2PO4 0.2重量
%、K2HPO4 0.5重量%、尿素 0.05重量
%、MgSO4 0.02重量%、NaCl 0.01
重量%、である。
【0018】なお、前記米糠、フィッシュミール、ヒマ
ワリ種子粉末は、必ずしも単独で用いる必要はなく、適
宜に混合して培地に添加してもかまわない。また、ここ
で示す有機窒素源以外の培地成分は、あくまで一例であ
り、炭素源として、グルコースまたはフラクトースのど
ちらか一方、あるいはこれ以外の水溶性糖類や廃糖蜜や
澱粉等の多糖類をアミラーゼ等で分解したもの等を使用
してもよい。また、無機リンをリン酸カリウムに代えて
リン酸ナトリウムとしてもよく、また、無機リンに代え
て有機リンを多量に含むコーンスティープリカーを微量
添加してもよい。また、MgSO4、NaCl以外の塩
類、たとえばカルシウム塩やその他の金属の塩を添加し
てもよい。
【0019】また、米糠とヒマワリ種子粉末を水に懸濁
させると不溶の固形物を多く含むので、用途によっては
次の様な処理で可溶成分を十分溶解させた後に、濾過等
で懸濁成分を除去した清澄液を使用することができる。 a、懸濁液を撹拌。 b、お湯(50℃以上)で抽出。 フィッシュミールも固形物を多少含むので同様の処理の
後に除くことができる。
【0020】本発明の凝集剤生産方法は、前記凝集剤の
生産培地を使用するものであって、前記培地に凝集剤生
産菌を添加して、撹拌及び酸素の供給により好気培養を
行ない、凝集剤生産菌を生育させると共に、凝集剤生産
菌に凝集剤を生産させるものである。具体的な培養方法
については、周知のバッチ培養としても、連続培養とし
てもよく、実施例においてはフラスコによる少量の培養
方法について詳細に述べる。
【0021】本発明の微生物凝集剤の生産方法におい
て、生産菌として、Rhodococcus eryt
hropolis KR−S−1株等のロードコッカス
属またはノカルディア属の微生物凝集菌を使用してい
る。なお、ロードコッカス属またはノカルディア属とし
たのは、前記「Rhodococcus erythr
opolis」も以前は「Nocardia eryt
hropolis」として分類されていたことと、前記
2属が互いに分類的に極めて近いものであることと、ノ
カルディア属においても凝集成分を生産する種が知られ
ているためである。従って、前記培地及び生産方法を、
ロードコッカス属及びノカルディア属に属する凝集剤生
産菌に適用することができる。
【0022】そして、前記生産培地を使用することによ
り、次に示す微生物凝集剤の利用分野の拡大ために必要
な条件を満たすことができる。 a、安価に生産できること。(培地成分が安価であるこ
と) b、何処でも生産できること。(培地成分が入手しやす
いこと) C、衛生的に生産できること。 従来の生産方法では、上記課題で述べたようにこれらを
同時に満たすことができなかった、しかし、栄養源とし
て「米糠」、「フィッシュミール」、「ヒマワリ種子粉
末」を用いることによりこれら条件を同時に満たすこと
ができる。表3に、従来法と本発明の上記3条件につい
ての比較を示す。
【0023】
【表3】
【0024】
【実施例】以下、この発明の微生物凝集剤の生産培地及
び生産方法に関して、実験例により詳細に説明する。
【0025】(実験例)本発明の実験例として、従来の
栄養源の酵母エキスを使用した培地と、本発明による培
地を使用した微生物凝集剤生産実験を示す。生産菌はR
hodococcus erythropolis K
R−S−1株(FERM 3530号)を使用した。
【0026】1、培地の組成 本実験例で使用した培地の組成を表4に示す。
【0027】
【表4】
【0028】(1):従来の標準的生産方法では有機窒素源
として酵母エキスを使用している。 標準的な添加量はこの実験例と同じ培養液1リットル当
たり0.5gである。培地はオートクレーブ滅菌(12
1℃、20分間)した。 (2):米糠懸濁液を室温(約20℃)で10分間撹拌後に
濾紙で濾過し、その濾液を添加してオートクレーブ滅菌
(121℃、20分間)した。 (3):米糠懸濁液を約80℃で5分間撹拌して可溶性分を
溶解後に濾紙で濾過し更にその濾液をメンフ゛レンフィルターで濾
過滅菌した。これを、糖以外の成分(りん酸、尿素、硫
酸マク゛ネシウム、食塩)のオートクレーブ滅菌液(121℃、
20分間処理)に添加した。 (4):フィッシュミールの不溶成分を懸濁物として含んだ
ままでオートクレーブ滅菌(121℃、20分間)し
た。 (5):ヒマワリ種子粉末の不溶成分を懸濁液として含んだ
ままでオートクレーブ滅菌(121℃、20分間)し
た。 (6):いずれの培養液も糖(ク゛ルコース、フラクトース)を別にオート
クレーブ滅菌して添加した。
【0029】2、培養条件及び凝集活性測定方法 本実験例の培養条件を表5に示す。
【0030】
【表5】 凝集力の強さを現す指標である凝集活性(Flocculation
Activity;Fa)は、以前共同出願した特許(特開平2−
92273)や、Agricultural and Biological Chemi
stry 第50卷9号、2309-2313頁(1986年)で示した次の方
法により測定した。被凝集活性物質としてカオリンを選
定し、活性を上澄み液の(1/濁度)として表示した。
すなわち、100mlメスシリンダーに5,000ppmのカオリン
懸濁液80mlと培養液を0.5ml入れ、蒸留水で90mlにフィ
ールアップした後、10%塩化カルシウム10mlを加えて撹
拌して5分後の上澄み液の吸光度を550nmにおいて測定
する。そして、上記凝集活性値は、供試液を用いた時の
上澄み液の吸光度の逆数から、対照の吸光度の逆数を差
し引いた値として算出した。すなわち、凝集活性が大き
いほど透明度が高いことを意味し、凝集能力が強いこと
を示している。
【0031】3、実験結果 凝集活性(Flocculation Activity;FA)(凝集力の強さ
を現す指標)の最大値とその培養日数、そしてFAが3
以上になった培養日数を表6に示す。酵母エキスに比べ
て遥に安価である成分を栄養源とした本発明の培養液を
使用した場合、FAは、酵母エキスを使用した時と同等
あるいはそれ以上の値を示した。凝集活性が極大になる
までの培養日数は、酵母エキスを使用した従来法に比べ
て短縮できた。また、FA3以上の比較的凝集活性が発
現し始めるまでの培養日数は従来法が10日程度かかっ
たのに対し、本実験例では6〜8日程度と短かった。
【0032】
【表6】 (1):凝集活性はpH8.5で測定した。 (2):培養日数は最大凝集活性を示すまでに経過した日
数。 (3):培養日数は凝集活性が3を越えるのに要した日数。 なお、(2),(3)の凝集活性〓 なお、上記培地組成の米
糠やフィッシュミールやヒマワリ種子粉末の添加量は、
一例であり、本発明は、この実験例に捕われるものでは
ない。本発明で使用する成分は、価格が酵母エキスと比
べて非常に安価なので添加量を本実施例より増加しても
従来の方法より安価に培養生産できる。
【0033】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の微
生物凝集剤の生産培地及び生産方法によれば、安価で入
手しやすい米糠、フィッシュミール、ヒマワリ種子粉末
を栄養源としているので、安価に微生物凝集剤を生産す
ることができ、コスト的に合成高分子系、無機系凝集剤
に対抗することができる。また、前記米糠等を培地成分
を用いているので、水産加工排水等のように、変質や臭
気の問題で生産場所を制限されたり、衛生面の問題で使
用目的を制限されることがない。従って、本発明の生産
培地及び生産方法を用いれば、微生物凝集剤を排水処理
の他に食品加工や医薬品生産等などの広範囲の利用分野
での使用を図ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C12R 1:365) (C12P 1/04 C12R 1:365) (72)発明者 田澤 龍三 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建 設株式会社内 審査官 加藤 浩 (56)参考文献 特開 平3−38203(JP,A) 特開 平2−92273(JP,A) 特開 平1−211492(JP,A) 特開 昭63−126596(JP,A) 特開 昭62−195288(JP,A) 特公 昭56−39633(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C12N 1/20 C12P 1/04 WPI(DIALOG) BIOSIS(DIALOG)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロードコッカス属またはノカルディア属
    に属する微生物凝集剤生産菌を培養する培地であって、
    培地の窒素源として、米糠、フィッシュミール、ヒマワ
    リ種子粉末のうち少なくとも一つを添加したことを特徴
    とする生産培地。
  2. 【請求項2】 ロードコッカス属またはノカルディア属
    に属する微生物凝集剤生産菌を、請求項1記載の微生物
    凝集剤の生産培地を用いて培養し、微生物凝集剤を生産
    することを特徴とする微生物凝集剤の生産方法。
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