JP3547105B2

JP3547105B2 - 新規微生物

Info

Publication number: JP3547105B2
Application number: JP4249696A
Authority: JP
Inventors: 雅彦三浦; 健治桂; 進長谷川
Original assignee: Kobelco Eco Solutions Co Ltd
Current assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1996-02-29
Publication date: 2004-07-28
Anticipated expiration: 2016-02-29
Also published as: JPH09234060A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、有機性／生物性汚泥の固形分を効率的に可溶化する性能を備えた新規微生物に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来より、下水処理場ならびにし尿処理場などの事業所から排出される生物性汚泥、あるいは食品工場などから排出される有機性高濃度汚泥の処理方法として、細菌などを汚泥に作用させて生物学的に汚泥を分解処理する、次のような有機性汚泥の可溶化のための方法ならびに該方法への応用が期待される菌株がこれまでに報告されている。
【０００３】
例えば、酵母エキス残渣を特異的に分解する酵素を生産する菌株、オエルスコフィア属に属する細菌（Ｏｅｒｓｋｏｖｉａｓｐ．２４（ＦＥＲＭＰ−１３６９２）：特願平５−２１１０８１号参照）を用いた酵母エキス残渣の処理方法（特開平７−１８４６４０号参照）；
下水汚泥コンポストから好気的にかつ高温条件下で単離した、６５℃の至適生育温度を有する、バチルス・ステアロサーモフィラス（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓ）に属する９つの菌株と、サーマス（Ｔｈｅｒｍｕｓｓｐ．）属に属する２つの菌株からなる菌体混合物を用いた汚泥の消化（ＳｈｉｇｅｒｕＫＵＭＥ，ｅｔａｌ．， ”ＤＩＧＥＳＴＩＯＮＯＦＭＵＮＩＣＩＰＡＬＳＥＷＡＧＥＳＬＵＤＧＥＢＹＡＭＩＸＴＵＲＥＯＦＴＨＥＲＭＯＰＨＩＬＩＣＢＡＣＩＬＬＩＡＮＤＴＨＥＩＲＣＵＬＴＵＲＥＥＸＴＲＡＣＴ”，Ｊ．Ｇｅｎ．Ａｐｐｌ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，３６，１８９−１９４（１９９０））；および滅菌済余剰汚泥を嫌気的条件下で特異的に可溶化する、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍｂｉｆｅｒｍｅｎｔａｎｓに属する嫌気性の菌株（「バイオテクノロジーを活用した新排水処理システムの開発報告書（下水道編）」、ｐｐ．７３−７７、（財）土木研究センター（平成３年２月））、などがある。
【０００４】
しかしながら、上記した特開平７−１８４６４０号の方法によれば、分解処理できる対象が実質的に酵母エキス残渣に限定されてしまい、また、ＫＵＭＥらの方法ならびに土木研究センターによる菌株では、汚泥の消化処理（可溶化）効率が、それぞれ、１０日間で２５％、２０日間で４０〜５０％という低さであり、この処理効率の低さが当該菌株の工業的利用に向けての課題として依然として残っている。
【０００５】
また、これまでに、有機性／生物性汚泥の固形分を効率的に可溶化する性能を備えた最近の分離・精製、および種の同定に至る報告は行われていなかった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述した従来技術での背景に鑑みて、有機性／生物性汚泥の固形分を効率的に可溶化する性能を備えた微生物を検索すべく鋭意検討を重ねた結果、好気高温消化槽より採取した消化汚泥から、所望の特性を有した細菌を単離し、その種まで同定するに至り、本願発明を完成ならしめたのである。
【０００７】
すなわち、本願発明の要旨とするところは、有機性／生物性汚泥の固形分を効率的に可溶化する性能を有するバチルス・ステアロサーモフィラス（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓ）に属する新規微生物である。
【０００８】
本願発明によって取得された新規微生物の生物学的特徴を決定するために、この微生物が有する菌学的性質、すなわち、形態的性質、培地における生育状態、および生理学的性質に関して検定を行った。その結果を以下にまとめた。
【０００９】
本願新規微生物の菌学的性質
Ａ．形態的性質
（１）細胞の形および大きさ：
普通ブイヨンで、６５℃、４８時間培養したところ、２．５〜３．５× ０．３〜０．５μのグラム陽性の直桿菌であり、短連鎖、束状に集合するものが認められた。同様に、普通寒天培地で、培養後室温に４日間放置した場合、菌の形態に大きな変化が認められ、長い連鎖状のものが多くなり、湾曲したＳ字状のものや、一端に芽胞の形成が認められるもの、細胞内に顆粒が認められるものなどがあり、殆どがグラム陰性に染色された。
【００１０】
（２）運動性の有無：
運動性は懸滴標本、半流動培地で確認できたが、周毛性の運動であり、比較的緩やかな滑走運動であった。
【００１１】
（３）胞子の有無：
芽胞を形成し、形は卵円形で菌体より膨張している。位置は端立であるが、形成初期には準端立に認められるものもある。オタマジャクシ様のものも認められた。
【００１２】
（４）グラム染色：
細胞の多形性は著しく、特に、培養温度の影響を受けるのか、至適温度の６０〜６５℃で正常な形態を示した。グラム染色性も不定となる。
【００１３】
Ｂ．培地における生育状態
（１）普通寒天平板培養：
６５℃、４８時間の培養での集落の形状は、０．５〜１ｍｍのスムーズな半球形の正円で光沢があるが、やや不透明な集落で一部周辺に膜状に僅かに拡散しているものも認められる。しかし、一部のバチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属に属する細菌に認められる被膜状の拡散集落ではない。また、色素の産生も認められなかった。
【００１４】
（２）普通ブイヨン培養：
６５℃、４８時間の培養では、ブイヨンは一様に混濁し、発育良好である。しかし、培地表面での菌膜の形成等は認められなかった。長時間室温にて放置すると、管底に雲恕状の沈殿を生じた。
【００１５】
（３）ゼラチン穿刺培養：
培養して７２時間後に、ゼラチン表層５ｍｍ、水平に液化した。１週間後に、氷室に静置してもゼラチンは凝固しなくなった。
【００１６】
（４）リトマス・ミルク：
培地色は酸性化したが、凝固は認められなかった。培養して７２時間後に、表層より液化が始まり、１週間後に培地の１／３が透明となった。
【００１７】
Ｃ．生理学的性質
(1) グラム染色性：＋
(2) 硝酸塩の還元能：＋
(3) 脱窒反応〔硝酸塩ブイヨンでのガス産生〕：＋
(4) ＭＲテスト：＋
(5) ＶＰテスト： −
(6) インドールの生成： −
(7) 硫化水素の生成： −
(8) デンプンの加水分解：＋
(9) クエン酸の利用〔Simmns培地，Christensen培地共〕： −
(10) 無機窒素源の利用〔硝酸塩、アンモニウム塩〕：＋
(11) 色素の生成： −（非水溶性）
(12) ウレアーゼ： −
(13) オキシダーゼ：＋
(14) カタラーゼ：＋
(15) 生育の範囲：温度： 45〜70℃／ pH；5.0 〜7.0
(16) 酸素に対する態度：好気性〜通性嫌気性
(17) 糖類の利用と酸およびガス生成：
【００１８】
【表２】
【００１９】
上記した新規微生物の諸性質は、バチルス・ステアロサーモフィラス（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓ）が有する諸性質とよく対応したので、バチルス・ステアロサーモフィラスＳＰＴ２−１（ＢａｃｉｌｌｕｓｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓＳＰＴ２−１）と命名した。なお、本願発明にて得られた、バチルス・ステアロサーモフィラスＳＰＴ２−１（ＢａｃｉｌｌｕｓｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓＳＰＴ２−１）は、平成８年１月１８日に、本願出願人によって、茨城県つくば市東町１丁目１番３号に所在の通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所にて寄託され、そして、受託番号ＦＥＲＭＰ−１５３９５が付与されており、本願発明は、この寄託微生物自体はもちろん、前述した能力を有するその変異体および子孫まで意図するものである。
【００２０】
本発明のその他の態様および利点は、以下に例示的に示した実施例の開示から明らかである。
【００２１】
【実施例】
実施例１：バチルス・ステアロサーモフィラスＳＰＴ２−１の単離
３ヶ月連続して運転した好気高温消化槽（７０℃）での消化汚泥より、菌株分離用に汚泥を採取した。
【００２２】
採取した汚泥を、１×１０^−３〜１０^−５倍に滅菌水で適当に希釈した後、ＹＰ寒天プレート（ＤＩＦＣＯ社製）に塗布した。このプレートを、６５℃で一晩培養し、単コロニーを得た。
【００２３】
得られた単コロニーに関して、デンプンの分解能、スキムミルクの分解能、滅菌汚泥の分解能を、基質混合培地でのハロ形成の有無で確認し、ハロを形成した株でも、特に汚泥分解能が大きいものを特徴株として選抜した。なお、デンプンおよびスキムミルクの分解能の検定は、Ｒ．ＢＥＡＵＤＥＴ，Ｃ．ＧＡＧＮＯＮ，Ｊ．Ｇ．ＢＩＳＡＩＬＬＯＮａｎｄＭ．ＩＳＨＡＱＵＥ， ”ＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｉｃａｌＡｓｐｅｃｔｓｏｆＡｅｒｏｂｉｃＴｈｅｒｍｏｐｈｉｌｉｃＴｒｅａｔｍｅｎｔｏｆＳｗｉｎｅＷａｓｔｅ”，ＡｐｐｌｉｅｄａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，ｐｐ．９７１−９７６，Ａｐｒｉｌ１９９０の変法によった。
【００２４】
これら特徴株について、滅菌汚泥の分解活性をさらに検討し、最も活性の高い株をＳＰＴ２−１株と命名した。また、同様に滅菌汚泥の分解活性を示した株（ＳＰＴ１−６）を、比較用の株として選抜した。
【００２５】
実施例２：ＳＰＴ２−１株の活性に対するｐＨおよび温度が与える影響
０．１Ｎ塩酸（和光純薬社製）および／または０．１Ｎ水酸化ナトリウム（和光純薬社製）で、測定対象のｐＨ（ｐＨ４．８、５．０、５．２、５．５、５．７、６．８、７．０）に調整したＹＰ培地（ＤＩＦＣＯ社製：イーストエキス４ｇ、ペプトン８ｇ、水１ｌ；ｐＨ６．８）を調製し、この培地に菌株（ＳＰＴ２−１株）を接種し、７０℃で６時間培養したＳＰＴ２−１株の増殖菌体量を観察し、その生育度を定性的に測定した。その結果を、下記表３に示した。
【００２６】
【表３】
【００２７】
表３の結果から、ＳＰＴ２−１株が、ｐＨ５．０〜６．８の範囲のｐＨにおいて活発に生育することが判明した。
【００２８】
一方で、０．１Ｎ塩酸（和光純薬社製）および／または０．１Ｎ水酸化ナトリウム（和光純薬社製）で、ｐＨ６．８に調整したＹＰ培地（ＤＩＦＣＯ社製：イーストエキス４ｇ、ペプトン８ｇ、水１ｌ；ｐＨ６．８）を調製し、この培地に菌株（ＳＰＴ２−１株）を接種し、測定対象の温度（１０、２５、４５、５５、６０、６５、７０および８０℃）で、６時間培養したＳＰＴ２−１株の増殖菌体量を観察し、その生育度を定性的に測定した。その結果を、下記表４に示した。
【００２９】
【表４】
【００３０】
表４の結果から、ＳＰＴ２−１株が、４５〜７０℃、特に、６０〜７０℃の温度範囲において活発な生育状態を示すことが判明した。
【００３１】
実施例３：汚泥可溶化効率の検定
供試菌株（一白金耳：ＳＰＴ２−１株とＳＰＴ１−６株）を、ＹＰ培地（ＤＩＦＣＯ社製：イーストエキス４ｇ、ペプトン８ｇ、水１ｌ；ｐＨ６．８）の培地で、７０℃で、１５時間培養する。培養した菌株を、１％（ｖｏｌ．／ｖｏｌ．）の濃度になるように滅菌汚泥（初発ＶＭ（ＶｏｌａｔｉｌｅＭａｔｔｅｒ：全有機物質）：１１０００ｐｐｍ、ＶＳＳ：１１０００ｐｐｍ）に接種して、７０℃で振とう培養を行った。振とう培養を終えて一定時間（２４時間および４８時間）後に、試料採取を行い、試料中の有機性固形分（ＶＳＳ：ＶｏｌａｔｉｌｅＳｕｓｐｅｎｄｅｄＳｏｌｉｄｓ）の測定を行い、以下の関係式に基づいて、固形分の減少量から可溶化率を求めた。
【００３２】
【数１】
【００３３】
その結果を、下記表５と図１に示した。なお、滅菌汚泥は、「バイオテクノロジーを活用した新排水処理システムの開発報告書（下水道編）」、第７３頁〜第７７頁、（財）土木研究センター（平成３年２月）の記載に従って調製した。また、ＶＳＳの測定は、下水試験法（１９８４年版）に準じて行った。
【００３４】
【表５】
【００３５】
実施例４：熱難分解性デンプン含有排水（デンプン工場排水）
の可溶化効率の検定
供試菌株を、ＹＰ培地（ＤＩＦＣＯ社製：イーストエキス４ｇ、ペプトン８ｇ、水１ｌ；ｐＨ６．８）の培地で、７０℃で、１５時間培養する。培養した菌株を、１％（ｖｏｌ．／ｖｏｌ．）の濃度になるように、熱難分解性デンプン含有排水（デンプン工場排水、初発ＶＭ：１０，０００ｐｐｍ、ＶＳＳ：７，０００ｐｐｍ）に接種して、７０℃で、２４時間、４８時間および７２時間振とう培養を行った。各々の培養時間後に試料採取を行い、試料中の有機性固形分（ＶＳＳ）の測定を行い（前掲の下水試験法（１９８４年版）に従った）、以下の関係式に基づいて、固形分の減少量から可溶化率を求めた。
【００３６】
【数２】
【００３７】
その結果を、下記表６と図２に示した。
【００３８】
【表６】
【００３９】
【発明の効果】
本発明により、有機性汚泥あるいは生物性汚泥の固形分、特に、余剰汚泥およびデンプン廃液等を特異的に効率良く可溶化する性能を有する、バチルス・ステアロサーモフィラス（Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓ）に属する新規微生物、バチルス・ステアロサーモフィラスＳＰＴ２−１（ＢａｃｉｌｌｕｓｓｔｅａｒｏｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｓＳＰＴ２−１）が提供されるのである。すなわち、本発明によって提供された新規微生物は、有機性汚泥あるいは生物性汚泥の固形分を効率よく可溶化するなどの効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】バチルス・ステアロサーモフィラスＳＰＴ２−１の滅菌汚泥の可溶化効率の検定結果を示すグラフである。
【図２】バチルス・ステアロサーモフィラスＳＰＴ２−１の熱難分解性デンプン含有排水固形分の可溶化効率の検定結果を示すグラフである。

Claims

有機性汚泥あるいは生物性汚泥の固形分を可溶化する性能を有する、新規微生物バチルス・ステアロサーモフィラス（Bacillus stearothermophilus)ＳＰＴ２−１（FERM P-15395）。
有機性汚泥あるいは生物性汚泥の固形分を可溶化する性能を有するバチルス・ステアロサーモフィラス（Bacillus stearothermophilus)に属する新規微生物であって、以下の菌学的性質、すなわち；
Ａ．形態的性質
(1) 細胞の形：桿菌
(2) 運動性の有無：＋
(3) 胞子の有無：＋
(4) グラム染色： ±
Ｂ．培地における生育状態
(1) 標準寒天平板培養：＋
(2) 標準ブイヨン培養：＋
(3) 標準ゼラチン穿刺培養： −
(4) リトマスミルク：＋
Ｃ．生理学的性質
(1) グラム染色性：＋
(2) 硝酸塩の還元能：＋
(3) 脱窒反応〔硝酸塩ブイヨンでのガス産生〕：＋
(4) ＭＲテスト：＋
(5) ＶＰテスト： −
(6) インドールの生成： −
(7) 硫化水素の生成： −
(8) デンプンの加水分解：＋
(9) クエン酸の利用〔Simmns培地，Christensen培地共〕： −
(10) 無機窒素源の利用〔硝酸塩、アンモニウム塩〕：＋
(11) 色素の生成： −（非水溶性）
(12) ウレアーゼ： −
(13) オキシダーゼ：＋
(14) カタラーゼ：＋
(15) 生育の範囲：温度： 45〜70℃／ pH；5.0 〜7.0
(16) 酸素に対する態度：好気性〜通性嫌気性
(17) 糖類の利用と酸およびガス生成：
の菌学的性質を有する新規微生物。
前記バチルス・ステアロサーモフィラス（Bacillus stearothermophilus)に属する新規微生物が、バチルス・ステアロサーモフィラス（Bacillus stearothermophilus)ＳＰＴ２−１（FERM P-15395）である請求項２記載の新規微生物。