JP3933681B2 - Microorganisms capable of resolving female hormone substances and use thereof - Google Patents

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Description

本発明は女性ホルモン物質分解能を有する微生物およびその利用に関し、更に詳細には、環境中に排出され、存在する女性ホルモン物質を特異的に分解する微生物およびこれを利用する女性ホルモン物質の分解方法に関する。   The present invention relates to a microorganism having a resolution of female hormone substances and use thereof, and more particularly to a microorganism that is excreted in the environment and specifically decomposes female hormone substances that are present and a method for decomposing female hormone substances using the same. .

生体の内分泌系を攪乱するとされる内分泌攪乱化学物質(いわゆる環境ホルモン)は、コルボーンの「奪われし未来」(Colborn T., “Our Stolen Future”(1996))の発表以来、大きな社会問題となっている。生体における内分泌系は、男性ホルモン、女性ホルモン、甲状腺ホルモン、副腎皮質ホルモンなどの作用によって、生命体の発生や生殖器の発達および身体内諸器官の機能を正常に維持調整するシステムである。内分泌攪乱化学物質は、これら生体における内分泌系に障害を起こす物質群であり、さまざまな人間活動などにより、自然界へと大量に排出されており、すでに野生生物に多くの異常を引き起こしている。   Endocrine disrupting chemicals (so-called environmental hormones) that are thought to disrupt the endocrine system of living organisms have been a major social problem since the announcement of Colborn T., “Our Stolen Future” (1996). It has become. The endocrine system in the living body is a system that normally maintains and regulates the development of life forms, the development of genital organs, and the functions of various internal organs by the action of male hormones, female hormones, thyroid hormones, corticosteroids, and the like. Endocrine disrupting chemicals are a group of substances that cause damage to the endocrine system in these living organisms, and have been released in large quantities to the natural world by various human activities and have already caused many abnormalities in wildlife.

この内分泌攪乱化学物質としては、有機塩素系の殺虫剤、抗菌剤、除草剤、ビスフェノールAやノニルフェノールに代表される工業に起因する化学物質と、ホルモン剤に代表される医薬に起因する化学物質が知られている。これらの化学物質のうち工業系の化学物質は、その有毒性から水質汚濁防止法、公害関係法規などによりその使用に対して厳しい規制が設けられている。そのため環境中に放出される化学物質群の量は減少傾向を示している。   These endocrine disrupting chemicals include organochlorine pesticides, antibacterial agents, herbicides, chemicals attributed to industry such as bisphenol A and nonylphenol, and chemicals attributed to pharmaceuticals such as hormone agents. Are known. Among these chemical substances, industrial chemical substances have strict regulations for their use due to their toxicity due to the Water Pollution Control Law and pollution-related laws and regulations. Therefore, the amount of chemical substances released into the environment is decreasing.

しかしながら、医薬系の化学物質のうち、下式(I)で示される17β−エストラジオール、エストロン、エストリオールなどの女性ホルモン物質や、エチニルエストラジオールなどの合成女性ホルモン物質等の女性ホルモン物質はヒトや動物の尿中に含まれ環境中に排出され、その排出量は人口の増加にともない増加している。そのため、都市の生活排水が大量に流れ込んでいる河川や湖沼で、棲息する野生生物にメス化の異常が確認され(デボラ・キャドバリィー著、井口泰泉監修、「メス化する自然」、集英社(1998))、繁殖不能によって生態系バランスを崩す懸念が示唆されている。従って、排水を河川などに放出する前の段階で、例えば、排水中の女性ホルモン物質を排水処理施設で低減させる必要がある。   However, among pharmaceutical chemical substances, female hormone substances such as 17β-estradiol, estrone, and estriol represented by the following formula (I), and synthetic female hormone substances such as ethinyl estradiol are human and animal. It is contained in urine and discharged into the environment, and its discharge increases as the population increases. For this reason, anomalies in females have been confirmed in wildlife living in rivers and lakes where large amounts of domestic wastewater are flowing in (Deborah Cadbury, supervised by Yasuzumi Iguchi, “Merifying Nature”, Shueisha (1998) ), Concerns that the balance of the ecosystem will be lost due to the inability to reproduce. Therefore, it is necessary to reduce, for example, female hormone substances in the wastewater at a stage before discharging the wastewater into a river or the like at a wastewater treatment facility.

Figure 0003933681
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ところで、従来の排水処理施設においては、物理学的処理、化学的処理、生物学的処理の3つの処理方法が行われている。このうち物理学的処理とは、具体的に示すと、遠心分離法、ろ過法、加圧浮上分離法、吸着法などであり、また、化学的処理とは、化学薬品等の添加による有害物質の無害化処理法、電気透析法、イオン交換法などをさす。これに対し、生物学的処理は、微生物を用いて、排水中の有機物質を分解し、除去する方法であり、物理学的処理、化学的処理では処理の困難な物質などの処理にも有効である。   By the way, in a conventional wastewater treatment facility, three treatment methods of physical treatment, chemical treatment, and biological treatment are performed. Of these, the physical treatment is specifically a centrifugal separation method, a filtration method, a pressurized flotation separation method, an adsorption method or the like, and a chemical treatment is a harmful substance due to the addition of chemicals or the like. Detoxification treatment method, electrodialysis method, ion exchange method, etc. In contrast, biological treatment is a method that uses microorganisms to decompose and remove organic substances in wastewater, and is also effective for treating substances that are difficult to treat by physical and chemical treatments. It is.

このため、生物学的処理は、近年、多くの排水処理施設で利用されており、一般的に次の3つの段階に別けられる。すなわち、予備処理、生物酸化処理、汚泥の処理である。このうち、予備処理には、スクリーン、沈砂池、沈殿池、浮上槽などが含まれ、これらの装置は、排水に含まれる粒径の大きい固形物や無機性の浮遊物などを除去するとともに、さらに、生物酸化処理施設への有機物質の負荷を減らすために役立っている。   For this reason, biological treatment has been used in many wastewater treatment facilities in recent years, and is generally divided into the following three stages. That is, pretreatment, biological oxidation treatment, and sludge treatment. Among these, pretreatment includes screens, sand basins, sedimentation basins, levitation tanks, etc., and these devices remove solids with large particle sizes and inorganic suspended solids contained in wastewater, In addition, it helps to reduce the burden of organic substances on bio-oxidation facilities.

また、生物酸化処理は、微生物を利用するものであるが、その手法としては、微生物を固体支持体表面に付着させ生育させる方法と、微生物群を液中に懸濁させる方法とがある。前者は、通常、散水ろ床法などの固定床式の装置により、また後者は、活性汚泥法などの流動床式の装置により実施される。   The bio-oxidation treatment uses microorganisms, and there are a method of attaching microorganisms to the surface of a solid support and growing them, and a method of suspending microorganisms in a liquid. The former is usually carried out by a fixed bed type apparatus such as a trickling filter method, and the latter is carried out by a fluid bed type apparatus such as an activated sludge method.

上記の活性汚泥処理や散水ろ床処理などは、排水中の汚濁物質を低減するためには非常にすぐれた方法であるため、近年、内分泌攪乱化学物質の分解にあたっても、こうした生物学的処理によるアプローチが各種なされており、更には、処理効率の向上や処理の困難な内分泌攪乱化学物質の分解を目的とした微生物の選別・強化も行われている。例えば、特開2001−333767号には、ノニルフェノール分解能を有するスフィンゴモナス属細菌が、特開平11−341978号には、ダイオキシン分解能を有するフザリウム属細菌がそれぞれ記載されている。しかしながら、女性ホルモン物質を効果的に分解することのできる微生物については、現在まで全く報告されていなかった。   The activated sludge treatment and sprinkling filter treatment described above are very good methods for reducing pollutants in wastewater, and in recent years, these biological treatments have also been used to decompose endocrine disrupting chemicals. Various approaches have been made, and further, selection and strengthening of microorganisms have been carried out for the purpose of improving processing efficiency and decomposing endocrine disrupting chemicals that are difficult to process. For example, JP 2001-333767 describes Sphingomonas bacteria having nonylphenol resolution, and JP 11-341978 describes Fusarium bacteria having dioxin resolution. However, no microorganism has been reported so far that can effectively degrade female hormone substances.

従って本発明は、女性ホルモン物質分解能を有する微生物の提供と、この微生物を利用して、生活排水および家畜養殖場等から環境中に排出された女性ホルモン物質を簡便に分解する方法の提供を課題とするものである。   Accordingly, it is an object of the present invention to provide a microorganism having a resolution of female hormone substances and to provide a method for easily decomposing female hormone substances discharged into the environment from domestic wastewater and livestock farms using the microorganisms. It is what.

本発明者らは、上記課題を解決すべく、女性ホルモン物質を用いた集積培養による多くの微生物をスクリーニングした結果、特異的に優れた女性ホルモン物質の分解能を有する微生物を見出した。また、当該微生物を利用した女性ホルモン物質の分解方法や分解装置により環境中に排出された女性ホルモン物質を分解できることを見出し、本発明を完成した。   As a result of screening many microorganisms by enrichment culture using a female hormone substance in order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found a microorganism having a particularly excellent female hormone substance resolution. Further, the present inventors have found that the female hormone substance discharged into the environment can be decomposed by the method and apparatus for decomposing the female hormone substance using the microorganism.

すなわち本発明は、ロドコッカス(Rhodococcus)属またはスフィンゴモナス(Sphingomonas)属に属し、女性ホルモン物質分解能を有することを特徴とする微生物を提供するものである。   That is, the present invention provides a microorganism which belongs to the genus Rhodococcus or the genus Sphingomonas and has a female hormone substance resolution.

また、本発明は、上記微生物を使用し、女性ホルモン物質を分解することを特徴とする女性ホルモン物質の分解方法を提供するものである。   The present invention also provides a method for decomposing a female hormone substance, characterized by decomposing a female hormone substance using the microorganism.

更に、本発明は、上記微生物を担持する手段および当該微生物を排水または土壌と接触させる手段を有する女性ホルモン物質分解用装置を提供するものである。   Furthermore, the present invention provides an apparatus for decomposing female hormone substances comprising means for supporting the microorganism and means for bringing the microorganism into contact with waste water or soil.

本発明の微生物は、17β−エストラジオール、エストロン、エストリオールまたはエチニルエストラジオール等の女性ホルモン物質を分解することが可能な微生物である。   The microorganism of the present invention is a microorganism capable of degrading female hormone substances such as 17β-estradiol, estrone, estriol or ethinyl estradiol.

従って、本発明の微生物を利用した女性ホルモン物質を分解する方法および装置により、女性ホルモン物質に汚染された排水や土壌中の女性ホルモン物質を分解し、環境を改善することができる。   Therefore, the method and apparatus for decomposing female hormone substances using the microorganisms of the present invention can improve the environment by decomposing female hormone substances in waste water and soil contaminated with female hormone substances.

本発明において、分解処理の対象となる女性ホルモン物質は、例えば、前記式(I)で示される天然あるいは合成女性ホルモンである。このうち、17β−エストラジオールは、卵巣ろ胞から分泌されるステロイドホルモンで、生理活性が最も高い物質である。その分泌は、脳下垂体の卵胞刺激ホルモン、および、黄体形成ホルモンの支配を受けている。薬剤として、無月経症、月経周期異常、月経困難症、子宮発育不全、更年期障害などに用いられている。また、エストロンは、卵胞ホルモンの一種で、17β−エストラジオールの代謝産物である。このものは、強いエストロゲン活性を有し、女性ホルモン剤として、女性の性機能不全、更年期障害、および、前立腺ガンなどに使用される。更にエストリオールは、生体内での17β−エストラジオールの代謝産物で、エストロンを経由して生成され尿中へ出現するものである。一方、エチニルエストラジオールは、人工の女性ホルモン物質で、卵胞ホルモン作用薬として用いられている。17β−エストラジオールより肝臓で分解されにくく、経口投与で17β−エストラジオールより有効とされており、子宮発育不全、無月経、不妊症、更年期障害等に経口投与され、また、経口避妊薬「ピル」にも用いられているものである。   In the present invention, the female hormone substance to be decomposed is, for example, a natural or synthetic female hormone represented by the formula (I). Of these, 17β-estradiol is a steroid hormone secreted from the ovarian follicle and is the substance with the highest physiological activity. Its secretion is controlled by the pituitary follicle stimulating hormone and luteinizing hormone. As a drug, it is used for amenorrhea, abnormal menstrual cycle, dysmenorrhea, uterine growth failure, climacteric disorder. Estrone is a kind of follicular hormone and is a metabolite of 17β-estradiol. It has strong estrogenic activity and is used as a female hormone agent for female sexual dysfunction, menopause, and prostate cancer. Furthermore, estriol is a metabolite of 17β-estradiol in vivo and is produced via estrone and appears in urine. On the other hand, ethinyl estradiol is an artificial female hormone substance and is used as a follicle hormone agonist. It is less decomposed in the liver than 17β-estradiol, and is more effective than 17β-estradiol by oral administration. It is orally administered to uterine growth disorder, amenorrhea, infertility, climacteric disorder, etc. Is also used.

これらの女性ホルモン物質を分解する微生物(以下、単に「本発明微生物」という)は、例えば、活性汚泥槽中に存在するロドコッカス属またはスフィンゴモナス属に属する微生物を、前記式(I)の女性ホルモン物質を用いてスクリーニングすることにより得られる。   The microorganisms that decompose these female hormone substances (hereinafter simply referred to as “microorganisms of the present invention”) include, for example, microorganisms belonging to the genus Rhodococcus or Sphingomonas that are present in the activated sludge tank. It is obtained by screening with a substance.

より具体的には、下水処理場の活性汚泥槽中から得られた活性汚泥を、女性ホルモン物質を用いた多段階のスクリーニングに付すことにより、本発明微生物を得ることができる。   More specifically, the microorganism of the present invention can be obtained by subjecting the activated sludge obtained from the activated sludge tank of the sewage treatment plant to multistage screening using a female hormone substance.

すなわち、本発明微生物はそれぞれの活性汚泥を、女性ホルモン物質を基質としたカラム集積培養法で長時間(およそ10週間)培養を行い、女性ホルモン物質の分解能を有する微生物をスクリーニングした後、更に女性ホルモン物質を基質とした培養を行い、数値的にも有意に高い分解能を示す微生物をスクリーニングすることにより得ることができる。   That is, the microorganisms of the present invention are cultured for a long time (approximately 10 weeks) on each activated sludge by a column accumulation culture method using a female hormone substance as a substrate, and after screening for microorganisms having a resolution of female hormone substances, the It can be obtained by culturing using a hormonal substance as a substrate and screening for microorganisms that exhibit numerically significantly higher resolution.

女性ホルモン物質の分解能を有する微生物のスクリーニングの具体例としては下記のような手順を示すことができる。まず、図1に示すようなカラム、基質導入口および空気導入口を備える培養装置を作成する。この培養装置に、活性汚泥と、例えば、下記に示すMDG培地(Modified DOMINIC & GRAHAM's medium)をカラムに入れ、これに空気導入口から酸素と基質導入口から17β−エストラジオール、エストロン、エストリオール、エチニルエストラジオール等の女性ホルモン物質とを導入し、25℃程度で、10週間程度回分培養する。この培養中は、定時に生菌数やpHを測定する。培養終了後、ISP培地、RA培地、YM培地等で菌株の選抜および釣菌を行い、女性ホルモン物質分解能を有する微生物を得る。 The following procedure can be shown as a specific example of screening for microorganisms having a resolution of female hormone substances. First, a culture apparatus including a column, a substrate inlet, and an air inlet as shown in FIG. 1 is prepared. In this culture apparatus, activated sludge and, for example, the following MDG medium (Modified DOMINIC &GRAHAM's medium) are placed in a column, into which oxygen and 17β-estradiol, estrone, estriol, ethinyl are introduced from the air inlet and the substrate inlet. A female hormone substance such as estradiol is introduced and cultured at about 25 ° C. for about 10 weeks. During this culture, the viable cell count and pH are measured at regular intervals. After completion of the culture, the strain is selected and fished using ISP medium, R 2 A medium, YM medium or the like to obtain a microorganism having a female hormone substance resolution.

MDG培地の組成:
HPO 3.5
KHPO 1.5
(NHSO 0.5
NaCl 0.5
MgSO・7HO 0.15
Yeast extract 0.005%(w/v)
トレースエレメント 1.0 (mL/L)
pH 7.0
数値の単位はg/L。
Composition of MDG medium:
K 2 HPO 4 3.5
KH 2 PO 4 1.5
(NH 4 ) 2 SO 4 0.5
NaCl 0.5
MgSO 4 · 7H 2 O 0.15
Yeast extract 0.005% (w / v)
Trace element * 1.0 (mL / L)
pH 7.0
The unit of the numerical value is g / L.

*トレースエレメントの組成:
NaHCO・10HO 2.0
MnSO・4HO 0.3
ZnSO・7HO 0.2
(NH)Mo24・4HO 0.02
CuSO・5HO 0.1
CoCl・6HO 0.5
CaCl・2HO 0.05
FeSO・7HO 0.5
数値の単位はg/L。
* Trace element composition:
NaHCO 3 · 10H 2 O 2.0
MnSO 4 · 4H 2 O 0.3
ZnSO 4 · 7H 2 O 0.2
(NH 4) Mo 7 O 24 · 4H 2 O 0.02
CuSO 4 · 5H 2 O 0.1
CoCl 2 .6H 2 O 0.5
CaCl 2 · 2H 2 O 0.05
FeSO 4 · 7H 2 O 0.5
The unit of the numerical value is g / L.

次いで、上記スクリーニングにより選抜された微生物を、例えば、女性ホルモン物質を含むYM培地中で培養し、培養後の培地中の女性ホルモン物質の残存量を測定することにより、女性ホルモン物質の分解能の高い微生物のスクリーニングを行うことができる。このスクリーニングを複数回繰り返し行うことで、より女性ホルモン物質の分解能の高い微生物を得ることができる。   Next, the microorganisms selected by the above screening are cultured in, for example, a YM medium containing a female hormone substance, and the residual amount of the female hormone substance in the culture medium after the culture is measured. Microbial screening can be performed. By repeating this screening a plurality of times, microorganisms with higher resolution of female hormone substances can be obtained.

かくして得られる本発明微生物は、スクリーニングに用いた17β−エストラジオール、エストロン、エストリオールまたはエチニルエストラジオール等の女性ホルモン物質の少なくとも1種以上を生物学的に分解可能であり、具体的には女性ホルモン物質として17β−エストラジオールを100ppm添加した1LのMDG培地において10〜10個程度の本発明微生物を8時間培養した場合に、当該培地中の17β−エストラジオールを80%以上分解することができる能力を有するものである。 The microorganism of the present invention thus obtained is capable of biologically degrading at least one female hormone substance such as 17β-estradiol, estrone, estriol or ethinyl estradiol used in the screening, specifically, female hormone substance. As a result, when 10 8 to 10 9 microorganisms of the present invention are cultured for 8 hours in 1 L of MDG medium supplemented with 100 ppm of 17β-estradiol, the ability to decompose 80% or more of 17β-estradiol in the medium It is what you have.

上記のスクリーニングにより、伏見下水処理場(京都府京都市)の活性汚泥槽、等々力水処理センター(神奈川県川崎市)の活性汚泥槽、多摩川上流処理場(東京都昭島市)の活性汚泥槽、森ヶ崎水処理センター(東京都大田区)の活性汚泥槽より得られた微生物中から選抜された女性ホルモン物質を分解することができる微生物として、下記5株を得た。なお、これらの微生物の菌種同定は微生物の16SrDNA配列を用いて文献記載(Carl R. Woese, Bacterial Evolution., Microbiological Reviews., 51:221-271(1987)およびE. Stackebrandt and B. M. Goebel, Taxonomic Note: A Place for DNA-DNA Reassociation and 16S rRNA Sequence Analysis in the Present Species Definition in Bacteriology., International Journal of Systematic Bacteriology, 44, (4): 846-849 (1994))の分子進化系統解析に基づき行った。分子進化系統解析により5株の微生物は次のように同定された。   By the above screening, the activated sludge tank of Fushimi Sewage Treatment Plant (Kyoto City, Kyoto), the activated sludge tank of Todoroki Water Treatment Center (Kawasaki City, Kanagawa Prefecture), the activated sludge tank of Tama River Upstream Treatment Plant (Akishima City, Tokyo), The following 5 strains were obtained as microorganisms capable of degrading female hormone substances selected from microorganisms obtained from the activated sludge tank of Morigasaki Water Treatment Center (Ota-ku, Tokyo). In addition, bacterial species identification of these microorganisms is described in the literature using the 16S rDNA sequence of the microorganisms (Carl R. Woese, Bacterial Evolution., Microbiological Reviews., 51: 221-271 (1987) and E. Stackebrandt and BM Goebel, Taxonomic Note: A Place for DNA-DNA Reassociation and 16S rRNA Sequence Analysis in the Present Species Definition in Bacteriology., International Journal of Systematic Bacteriology, 44, (4): 846-849 (1994)) It was. Five strains of microorganisms were identified as follows by molecular evolution phylogenetic analysis.

・ロドコッカス・ゾフィイ(Rhodococcus zopfii) D−I7
・スフィンゴモナス・スピーシーズ(Sphingomonas sp.) C−I2
・ロドコッカス・イクイ(Rhodococcus equi) A−Y2
・ロドコッカス・イクイ(Rhodococcus equi) D−Y4
・ロドコッカス・イクイ(Rhodococcus equi) E−Y5
・ Rhodococcus zopfii D-I7
・ Sphingomonas sp. C-I2
・ Rhodococcus equi A-Y2
・ Rhodococcus equi DY4
・ Rhodococcus equi E-Y5

これら5株のうちD−I7株およびC−I2株については、独立行政法人産業技術総合研究所 特許生物寄託センター(日本国茨城県つくば市東1丁目1番地1 中央第6(郵便番号305−8566))に4月26日付でそれぞれ受託番号FERM P−18839およびFERM P−18838で寄託されている。一方、A−2Y株、D−Y4株およびE−Y5株については上記特許生物寄託センターにおいて、分類学上の問題から受託を拒否されたため寄託を行っていないが、本株は特許法施行規則第27条の3の条件を満足する分譲の請求があった場合は、出願人株式会社ヤクルト本社において、同条の条件に従って分譲することを保証する。   Among these five strains, the D-I7 strain and the C-I2 strain are the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Biological Deposit Center (1st, 1st Higashi 1-chome, Tsukuba City, Ibaraki, Japan) )) On April 26th with deposit numbers FERM P-18839 and FERM P-18838, respectively. On the other hand, the A-2Y strain, the DY4 strain, and the EY5 strain were not deposited at the above Patent Organism Depositary Center because they were rejected due to taxonomic issues. If there is a request for sale that satisfies the conditions of Article 27-3, the applicant's Yakult Honsha Co., Ltd. guarantees the sale according to the conditions of that article.

本発明の微生物であるロドコッカス・イクイ(Rhodococcus equi)およびロドコッカス・ゾフィイ(Rhodococcus zopfii)を含むロドコッカス・スピーシーズ(Rhodococcus sp.)は(日本放射菌学会編、「放射菌の分類と同定」、日本学会事務センター、187−188(2001))、High−GCグラム陽性球菌であるコリネバクテリウム(Corynebacterium)グループに含まれる。これまでは、マイコバクテリウム・スピーシーズ(Mycobacterium sp.)とノカルディア・スピーシーズ(Nocardia sp.)の中間的な性状を示すことでまとめられたロドクロス・コンプレックス(Rhodochrous complex)のグループであったが、1891年にゾフ(Zopf)が提案した属名を当てて再定義された(Tsukamura, M. A Further numerical taxonomic study of the rhodochrous group, Jpn. J. Microbiol., 18, 37-44 (1974))。本発明の微生物は、好気性であり、非運動性である。また、抗酸性は示さないか、あっても極めて弱い。更に、菌糸状の生育をするものから、擬球菌状の細胞のものまであるが、気菌糸を持つものはない。また更に、菌糸状あるいは分枝状の桿菌は一般に長時間の培養によって細胞が断裂して、短桿菌状あるいは擬球菌状となる。更にまた、生育至適温度は20℃から37℃と広い。また、橙色から赤色のコロニーを形成し、その表面はラフ、スムース共に存在する。更に、細胞壁ペプチドグリカンは、A1γ−タイプ、グリコリル型、アラビノースとガラクトースを含む。また更に、呼吸鎖キノンの主要成分はMK−8(H)である。更にまた、菌体脂肪酸は直鎖−モノ不飽和型で10Me−18:0を含む010メチル脂肪酸の含量は、種または株によって異なる。また、リン脂質としてはPEが検出されるほか、DPG、PG、PI、PIMsと、いくらかの糖脂質がみられる。本スピーシーズの多くは土壌由来であるが、動植物にも幅広く分布している。 Rhodococcus sp., Including Rhodococcus equi and Rhodococcus zopfii, which are the microorganisms of the present invention, is edited by the Japanese Society for Radiobiology, "Classification and Identification of Radioactive Bacteria" Office Center, 187-188 (2001)), Corynebacterium group which is a High-GC Gram-positive cocci. Until now, it was a group of Rhodochrous complex grouped by showing intermediate properties between Mycobacterium sp. And Nocardia sp. It was redefined with the genus name proposed by Zopf in 1891 (Tsukamura, M. A Further numerical taxonomic study of the rhodochrous group, Jpn. J. Microbiol., 18, 37-44 (1974)). . The microorganism of the present invention is aerobic and non-motile. It also does not show acidity or is very weak. Furthermore, there are a variety of mycelium-like cells and pseudo-mycotic cells, but none have aerial hyphae. In addition, mycelium-like or branch-like gonococcus generally becomes a short gonococcus or pseudococcus as cells are ruptured by long-term culture. Furthermore, the optimum growth temperature is as wide as 20 ° C. to 37 ° C. In addition, an orange to red colony is formed, and the surface thereof is both rough and smooth. In addition, cell wall peptidoglycans include A1γ-type, glycolyl type, arabinose and galactose. Furthermore, the major component of the respiratory chain quinone is MK-8 (H 2). Furthermore, the microbial fatty acids are linear-monounsaturated and the content of 010 methyl fatty acids including 10Me-18: 0 varies depending on the species or strain. In addition to PE being detected as phospholipids, DPG, PG, PI, PIMs, and some glycolipids are observed. Most of these species are derived from soil, but are widely distributed in animals and plants.

本発明のもう一方の微生物であるスフィンゴモナス・スピーシーズ(Sphingomonas sp.)はグラム陰性菌であり、α−プロテオバクテリア(Proteobacteria α-subdivision)に含まれる(坂崎利一監訳、「グラム陰性、好気性および通性嫌気性桿菌の同定」、近代出版、302−303(1993))。また、比較的長い桿菌のものが多くあり、運動性があるものも含まれる。更に、好気性で黄色の不溶性な色素を産生する。また更に、通常、マッコンキー(MacConkey)寒天に非発育で、グルコース、キシロース、ラクトース、シュークロース、マルトースを利用する。更にまた、マンニットは非利用で、硝酸塩に対しては非還元である。また、リシンデカルボキシラーゼに陰性、アルギニンジヒドロラーゼに陰性という特徴を持つ微生物である。   The other microorganism of the present invention, Sphingomonas sp., Is a gram-negative bacterium and is included in α-proteobacteria (Proteobacteria α-subdivision) (translated by Toshikazu Sakazaki, “Gram-negative, aerobic. And identification of facultative anaerobic bacilli ", Modern Publishing, 302-303 (1993)). In addition, there are many relatively long koji molds, and those having motility are also included. In addition, it produces an aerobic yellow insoluble pigment. Furthermore, it is usually non-growing on MacConkey agar and uses glucose, xylose, lactose, sucrose, maltose. Furthermore, mannitol is unused and non-reducing for nitrates. Moreover, it is a microorganism characterized by being negative for lysine decarboxylase and negative for arginine dihydrolase.

かくして得られた本発明微生物について、これらの大量培養に好適な条件を検討したところ、至適培養温度が30℃、pHが全般的に6.0から7.0であった。また、至適培地の検討には、ISP培地を基本に、その成分量を増減させ、無機塩の添加等を行った下記に示す改変培地1および改変培地2を使用し、増殖に与える影響を検討した。この結果、上記5株のうち、C−I2株を除いては改変培地1においてよく増殖しており、C−I2株が最も低栄養な微生物であることが明らかになった。   The microorganisms of the present invention thus obtained were examined under suitable conditions for mass culture. The optimum culture temperature was 30 ° C. and the pH was generally 6.0 to 7.0. In addition, the examination of the optimum medium is based on the ISP medium, and the modified medium 1 and modified medium 2 shown below, in which the amount of the component is increased or decreased and the addition of inorganic salts, etc. are used, and the influence on the growth is observed. investigated. As a result, among the above five strains, except for the C-I2 strain, it grew well in the modified medium 1, and it was revealed that the C-I2 strain is the most undernourished microorganism.

改変培地1の組成(蒸留水1L中):
Yeast Extract 5g
Peptone 10g
Glucose 5g
KHPO 1g
HPO 2g
MgSO・7HO 0.5g
Composition of modified medium 1 (in 1 L of distilled water):
Yeast Extract 5g
Peptone 10g
Glucose 5g
KH 2 PO 4 1g
K 2 HPO 4 2g
MgSO 4 · 7H 2 O 0.5g

改変培地2の組成(蒸留水1L中):
Yeast Extract 2g
Malt Extract 10g
Dextorose 4g
Composition of modified medium 2 (in 1 L of distilled water):
Yeast Extract 2g
Malt Extract 10g
Dextrose 4g

以上説明した本発明微生物は、単独あるいはこれらを組合わせて排水中または土壌中の女性ホルモン物質を分解するのに使用することができる。また、これらの微生物は、例えば活性汚泥法などによる場合はそのまま使用しても良いが、これらの微生物を固体支持体に付着生育させて使用することが女性ホルモン物質の分解の点から好ましい。   The microorganisms of the present invention described above can be used alone or in combination for decomposing female hormone substances in waste water or soil. These microorganisms may be used as they are, for example, in the case of the activated sludge method. However, it is preferable to use these microorganisms by attaching them to a solid support from the viewpoint of decomposition of female hormone substances.

固体支持体に付着生育させる場合には、微生物を固定化する方法として、共有結合、イオン結合、水素結合、物理的な吸着などにより不溶性の担体に微生物を付着させる結合固定化方法と、低分子化合物を重合または会合させるか、または高分子化合物を可溶の状態から不溶の状態に変化させることによって生じる高分子ゲルに微生物を包み込んでしまう包括固定化方法があるが、いずれを採用しても良い。しかしながら、微生物の保持能力の点で結合固定化法が好ましく、微生物を付着させる固体支持体としては多孔性セルロース、PVA、微粉末活性炭コート顆粒ポリビニルアルコール担体(ACP担体:三好ら、「染色排水に対する脱色細菌の適用」、下水道協会誌、39、123−132(2002))等が挙げられるが、特にACP担体の使用が好ましい。   In the case of growing on a solid support, the method for immobilizing microorganisms includes a method for immobilizing microorganisms on an insoluble carrier by covalent bonds, ionic bonds, hydrogen bonds, physical adsorption, etc. There is a comprehensive immobilization method in which microorganisms are encapsulated in a polymer gel produced by polymerizing or associating the compound or changing the polymer compound from a soluble state to an insoluble state. good. However, the binding immobilization method is preferable in terms of the ability to retain microorganisms, and the solid support to which the microorganisms are attached is porous cellulose, PVA, fine powder activated carbon coated granular polyvinyl alcohol carrier (ACP carrier: Miyoshi et al. Application of decolorizing bacteria ", Journal of Sewerage Society, 39, 123-132 (2002)), etc., and the use of an ACP carrier is particularly preferable.

具体的に排水中の女性ホルモン物質を分解するにあたって、例えば活性汚泥法を採用する場合は、一般的には、被処理液1L当たり10から10個程度の本発明微生物を用い、5から10時間程度好気的に培養処理すれば良い。また、固体支持体を用いる方法を採用する場合は、固体支持体上の本発明微生物と被処理液を5から10時間程度好気的な培養条件下で接触させれば良い。 Specifically, when decomposing female hormone substances in wastewater, for example, when the activated sludge method is adopted, generally, about 10 8 to 10 9 microorganisms of the present invention are used per liter of the liquid to be treated. What is necessary is just to culture | cultivate aerobically for about 10 hours. When a method using a solid support is employed, the microorganism of the present invention on the solid support and the liquid to be treated may be brought into contact under aerobic culture conditions for about 5 to 10 hours.

また、土壌中の女性ホルモン物質を分解するにあたっては、例えば、必要により緩衝溶液または生理食塩水に懸濁させた本発明微生物を、処理すべき土壌表面あるいは掘り起こした土壌に、1m当たり10から1010個程度散布すればよい。 Further, when decomposing the female hormone substance in the soil, for example, 10 9 per 1 m 3 of the microorganism of the present invention suspended in a buffer solution or physiological saline, if necessary, on the soil surface to be treated or the soil dug up. About 10 to 10 may be sprayed.

なお、本発明微生物を用いて、効率よく女性ホルモン物質を分解するには、本発明の微生物を利用した女性ホルモン物質を分解するための、本発明微生物を担持する手段および当該微生物を排水または土壌と接触する手段を有する装置の利用が挙げられる。具体的には、完全混合タイプ、エアーリフトタイプ、カラム充填タイプ、ラグフロータイプ等のバイオリアクター装置を用いることができる。このような装置は生物酸化処理中の2次処理工程で使用することができ、その際には、微生物群を排水中に懸濁させる方式よりも固体支持体表面に付着生育させて用いる方式の方が、好適である。これは、微生物を支持体表面に付着させることにより、バイオリアクターから外部への微生物の流出を防ぐことができ、より濃厚な菌液を得られることが出来るため、排水中の女性ホルモン物質を効率よく分解することができる。   In order to efficiently decompose the female hormone substance using the microorganism of the present invention, a means for supporting the microorganism of the present invention for decomposing the female hormone substance using the microorganism of the present invention, and draining or soiling the microorganism. Use of a device having a means for contacting with the device. Specifically, bioreactor devices such as a complete mixing type, an air lift type, a column packing type, and a lag flow type can be used. Such an apparatus can be used in the secondary treatment step during the bio-oxidation treatment. In this case, the method of using a method in which the microorganism group is adhered and grown on the surface of the solid support rather than the method of suspending the microorganism group in the waste water. Is preferred. By attaching microorganisms to the surface of the support, it is possible to prevent the microorganisms from flowing out of the bioreactor and to obtain a more concentrated bacterial solution. Can be decomposed well.

以下、実施例について本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these.

実 施 例 1
連続集積培養による女性ホルモン物質の分解能を有する微生物の
スクリーニング:
長さ50cm×直径8cmの円筒形カラムの上部に基質導入口および下部に空気導入口を設け、これらにチューブを接続した後、ゴム栓にて蓋をし、培養装置を作製した(図1)。この培養装置中に前記したMDG培地と表1に示す場所より採取した活性汚泥20mLを加えた。次いで、上部流出入口より、0.1mg/Lの17β−エストラジオール水溶液を、60〜100mL/時間で、また下部流出入口より酸素を50〜100mL/分で吹き込んだ。この状態で、およそ10週間連続的に回分培養をし、0、5、24、72時間、その後は1週間毎に生菌数およびpHを調べた。再現性の確認のため、培養は3回行った。3回とも、微生物の増殖が確認された10週間目(等々力水処理センターのみ9週間目)の培養液より、特徴的な集落を、それぞれISP分離培地、RA分離培地およびYM培地で菌株を選択・釣菌した。表1に各培地で得られた集落の数およびそこから釣菌された菌株数を示す。
Example 1
Screening for microorganisms capable of resolving female hormone substances by continuous enrichment culture:
A substrate inlet and an air inlet were provided at the upper part and the lower part of a cylindrical column of length 50 cm × diameter 8 cm, a tube was connected to these, and then a lid was covered with a rubber stopper to prepare a culture apparatus (FIG. 1). . 20 mL of activated sludge collected from the above-described MDG medium and the place shown in Table 1 was added to the culture apparatus. Next, 0.1 mg / L of 17β-estradiol aqueous solution was blown from the upper outlet at 60 to 100 mL / hour, and oxygen was blown from the lower outlet at 50 to 100 mL / min. In this state, batch culture was continuously performed for about 10 weeks, and the viable cell count and pH were examined every 0, 5, 24, and 72 hours and thereafter every week. In order to confirm reproducibility, the culture was performed three times. In all three cases, characteristic colonies were obtained from the culture solution at the 10th week (9th week only at Todoroki Water Treatment Center) where the growth of microorganisms was confirmed, using the ISP isolation medium, R 2 A isolation medium and YM medium, respectively. Selected and fished. Table 1 shows the number of settlements obtained in each medium and the number of strains cultivated from them.

Figure 0003933681
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この結果に示すように、連続集積培養により伏見下水処理場からは14株、等々力水処理センターからは10株、多摩川上流処理場からは16株、森ヶ崎処理センターからは16株の合計56株の女性ホルモン物質分解微生物が得られた。   As shown in this result, a total of 56 strains from Fushimi Sewage Treatment Plant, 10 strains from Todoroki Water Treatment Center, 16 strains from Tama River Upstream Treatment Plant, and 16 strains from Morigasaki Treatment Center by continuous enrichment culture. Strains of female hormone substance-degrading microorganisms were obtained.

実 施 例 2
女性ホルモン物質の高分解能を有する微生物のスクリーニング:
(1)一次スクリーニング
実施例1において得られた56株の微生物を、17β−エストラジオールを基質とする培地を用い、下記に示す方法で培養し、増殖速度が高い菌株を選抜した。まず、17β−エストラジオールをDMSO溶液に溶解し、0.22μmのメンブレンフィルターを用いてろ過滅菌した。この溶液をMDG培地中に、17β−エストラジオール濃度が100ppmとなるように添加した。
Example 2
Screening for high-resolution microorganisms of female hormone substances:
(1) Primary screening The 56 strains of microorganisms obtained in Example 1 were cultured by a method shown below using a medium using 17β-estradiol as a substrate, and strains having a high growth rate were selected. First, 17β-estradiol was dissolved in a DMSO solution and sterilized by filtration using a 0.22 μm membrane filter. This solution was added to the MDG medium so that the 17β-estradiol concentration was 100 ppm.

25℃に保存している実施例1で得られた各微生物を、YM平板培地に線引き植菌した後、流動パラフィンを重層して画線培養を行った。3〜10日後、この1白金耳をかきとり、上記で調製した培地が入った試験管に植菌した。植菌した試験管を25℃にて激しく振とうさせ、10日間培養した。植菌していない基質の入った試験管をコントロールとして、植菌した試験管の基質の濁度を観察した。微生物の増殖の度合いの判定は以下の基準で行った。その結果を表2および表3に示す。   Each microorganism obtained in Example 1 stored at 25 ° C. was inoculated on a YM flat plate medium, and then lined with liquid paraffin, followed by streak culture. After 3 to 10 days, the platinum ears were scraped and inoculated into a test tube containing the medium prepared above. The inoculated test tube was vigorously shaken at 25 ° C. and cultured for 10 days. Using the test tube containing the non-inoculated substrate as a control, the turbidity of the inoculated substrate was observed. Determination of the degree of growth of microorganisms was performed according to the following criteria. The results are shown in Tables 2 and 3.

<判定基準>
− : コントロールと比較して全く同じである。
+ : コントロールと比較して多少の濁りが観察され、菌の増殖があると
予測される。
++: コントロールと比較して明らかに濁っており、活発な菌の増殖が
推測される。
<Criteria>
-: Same as control.
+: Some turbidity is observed compared to the control, and there is growth of bacteria
is expected.
++: It is clearly turbid compared to the control, and active bacterial growth
Guessed.

Figure 0003933681
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Figure 0003933681
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一次スクリーニングの結果、+以上の判定が得られたのは、56株中、25株であった。   As a result of the primary screening, 25 or more of 56 strains obtained a determination of + or more.

(2)二次スクリーニング
一次スクリーニングで選択した微生物25株について、下記に示す方法で菌株を選定した。まず、一次スクリーニングで+以上の増殖を示した25株をYM平板培地に画線培養し、一次スクリーニングと同様の手法で培養した。10日後、増殖した培地の全量を、C18固相カラム(Waters社製)で固相抽出し、抽出物10μLを薄層クロマトグラフにスポッティングし、ベンゼン−メタノール(9:1)混液を展開溶媒として展開させて、17β−エストラジオールの減少を確認した。この結果、有効に17β−エストラジオールを分解する9株を選択した。
(2) Secondary screening For 25 microorganisms selected in the primary screening, strains were selected by the method described below. First, 25 strains that showed + or more growth in the primary screening were streaked on YM plate medium and cultured in the same manner as in the primary screening. Ten days later, the entire amount of the grown medium was subjected to solid phase extraction with a C18 solid phase column (manufactured by Waters), 10 μL of the extract was spotted on a thin layer chromatograph, and a benzene-methanol (9: 1) mixture was used as a developing solvent. Development was confirmed to reduce 17β-estradiol. As a result, nine strains that effectively degraded 17β-estradiol were selected.

(3)三次スクリーニング
二次スクリーニングで選択した微生物9株について、より強く17β−エストラジオールを分解する菌株を選定するとともに、他の女性ホルモン物質(エストロン、エストリオール、エチニルエストラジオール)についてもその分解能を検討した。材料および方法は以下の手順に従った。まず、女性ホルモン物質(17β−エストラジオール、エストロン、エストリオール、エチニルエストラジオール)をそれぞれDMSO溶液に溶解し、0.22μmのメンブレンフィルターを用いてろ過滅菌したものを用意し、これをMDG培地中で濃度100ppmとなるように調製し、培養培地とした。
(3) Tertiary screening For 9 strains of microorganisms selected in the secondary screening, strains that more strongly degrade 17β-estradiol are selected, and the resolution of other female hormone substances (estrone, estriol, ethinyl estradiol) is also examined. did. The materials and methods followed the following procedure. First, female hormone substances (17β-estradiol, estrone, estriol, ethinylestradiol) were dissolved in DMSO solution and sterilized by filtration using a 0.22 μm membrane filter. The culture medium was prepared to 100 ppm.

この培養培地を試験管に取り、上記微生物を二次スクリーニングと同様植菌した後、所定時間培養した。培養開始5時間後、8時間後、24時間後の女性ホルモン物質の濃度を測定し、減少量を確認した。女性ホルモン物質量の測定は、培養後の培地の全量を、C18固相カラム(Waters社製)に保持させ、その後、酢酸メチルで溶出させ、分析することにより行った。より具体的には、次のようにして分析した。すなわち、まず溶出液を適当量分取し、これにサロゲート物質(17β−エストラジオール−d4)を添加した。次いで、窒素気流により乾固させた後、N,O−ビス(トリメチルシリル)トリフルオロアセトアミド(BSTFA)によりTMS化体を誘導し、再び乾固させ、n−ヘキサンに溶解させ、その検液を下記条件のガスクロマトグラフィーで分析した。   The culture medium was taken in a test tube, and the microorganism was inoculated in the same manner as in the secondary screening, and then cultured for a predetermined time. The concentration of the female hormone substance was measured at 5 hours, 8 hours, and 24 hours after the start of the culture, and the decrease was confirmed. The measurement of the amount of female hormone substance was carried out by retaining the total amount of the cultured medium on a C18 solid phase column (manufactured by Waters), followed by elution with methyl acetate and analysis. More specifically, the analysis was performed as follows. That is, first, an appropriate amount of the eluate was collected, and a surrogate substance (17β-estradiol-d4) was added thereto. Next, after drying with a nitrogen stream, a TMS compound was induced with N, O-bis (trimethylsilyl) trifluoroacetamide (BSTFA), dried again, and dissolved in n-hexane. Analyzed by gas chromatography under conditions.

<ガスクロマトグラフィーの測定条件>
ガスクロマトグラフ装置:GC−17A((株)島津製作所製)
キャピラリーカラム :HP−1(ヒューレットパッカード株式会社製)
(15m×0.25mm;df=0.25μm)
カラム温度 :150℃→(20℃/min)→210℃→
(10℃/min)→300℃
キャリアーガス :ヘリウム
インジェクター :スプリットレス T=250℃
検出器 :FID・T=300℃
サンプル注入量 :1μL
分析時間 :20分
<Measurement conditions for gas chromatography>
Gas chromatograph: GC-17A (manufactured by Shimadzu Corporation)
Capillary column: HP-1 (manufactured by Hewlett-Packard Co.)
(15m × 0.25mm; df = 0.25μm)
Column temperature: 150 ° C. → (20 ° C./min)→210° C. →
(10 ° C / min) → 300 ° C
Carrier gas: Helium injector: Splitless T = 250 ° C
Detector: FID · T = 300 ° C
Sample injection volume: 1 μL
Analysis time: 20 minutes

三次スクリーニングの結果、8時間で17β−エストラジオールを80%以上分解する微生物として5株(A−Y2株、E−Y5株、D−Y4株、D−I7株、C−I2株)を選択した。その選択した微生物による17β−エストラジオール、エストロン、エストリオール、エチニルエストラジオールの分解による残存量の経時変化を図2〜図5に示した。   As a result of the tertiary screening, 5 strains (A-Y2, E-Y5, DY4, D-I7, C-I2) were selected as microorganisms that decompose 80% or more of 17β-estradiol in 8 hours. . The change over time of the remaining amount due to the decomposition of 17β-estradiol, estrone, estriol, ethinylestradiol by the selected microorganism is shown in FIGS.

実 施 例 3
女性ホルモン物質分解能を有する微生物の同定:
女性ホルモン物質分解能を有する微生物(以下、「女性ホルモン物質分解菌」という)の5菌株(A−Y2株、E−Y5株、D−Y4株、D−I7株、C−I2株)について、16SrDNA配列を用いた菌種同定を、以下の手順に従って行い、16SrDNA配列を用いた系統樹図を作製した(図6および図7)。
Example 3
Identification of microorganisms with female hormone substance resolution:
About five strains (A-Y2, S-Y5, D-Y4, D-I7, C-I2) of microorganisms having a female hormone substance resolution (hereinafter referred to as "female hormone substance-degrading bacteria"), Bacterial species identification using the 16SrDNA sequence was performed according to the following procedure, and a phylogenetic tree using the 16SrDNA sequence was prepared (FIGS. 6 and 7).

(1)菌体からのDNA抽出
上記の5菌株の各純培養菌体から、以下に示す塩化ベンジル法を用いてDNAを抽出した。すなわち、YM斜面寒天培地を用いて3日間、30℃で培養した。培養後、集菌した菌体に250μLのDNA抽出バッファー(100mMのTris−HCL、40mMのEDTAの混合液:pH9.0)、200μLのベンジルクロライドおよび50μLの10%SDSを加え、50℃で、激しく30分間振とうした。3Mの酢酸ナトリウムを150mL加えた後、遠心し、上清を別のチューブに移し、イソプロパノール沈殿、70%エタノール洗浄を順に行い、風乾した後、これを100μLのTEバッファー(10mMのTris−HCl(pH8.0)、1mMのEDTA)に溶解して各菌体のDNAとした。
(1) DNA extraction from microbial cells DNA was extracted from each of the purely cultured microbial cells of the above five strains using the benzyl chloride method shown below. That is, it was cultured at 30 ° C. for 3 days using a YM slope agar medium. After culture, 250 μL of DNA extraction buffer (100 mM Tris-HCL, 40 mM EDTA mixed solution: pH 9.0), 200 μL of benzyl chloride and 50 μL of 10% SDS were added to the collected cells, and at 50 ° C. Shake vigorously for 30 minutes. After adding 150 mL of 3M sodium acetate, the mixture was centrifuged, and the supernatant was transferred to another tube, followed by isopropanol precipitation and 70% ethanol washing, followed by air-drying, and then 100 μL of TE buffer (10 mM Tris-HCl ( It was dissolved in pH 8.0) and 1 mM EDTA to obtain DNA of each bacterial cell.

(2)16SrDNA増幅PCR反応
増幅プライマーには下記の二つのプライマーを使用した。
8F:5’−AGAGTTTGATCMTGGCTCAG−3’
15R:5’−AAGGAGGTGATCCARCCGCA−3’
10mMのTris−HCl(pH8.3)、50mMのKCl、1.5mMのMgCl、200μLのdNTPmixture、1U TaqのDNAポリメラーゼ(タカラ社製)、50ngの菌体DNAおよび増幅プライマー8Fと15Rをそれぞれ0.4μM含む反応液(総量50μL)について、DNAサーマルサイクラーPTC200(MJ Research社製)により、PCR反応を行った。このPCR反応は、94℃で20秒、55℃で15秒、72℃で180秒で25サイクル行った。PCR反応後、得られた増幅産物は、マイクロコン−PCR(Millipore社製)を用いて精製した。
(2) 16S rDNA amplification PCR reaction The following two primers were used as amplification primers.
8F: 5′-AGAGTTTGATCMMTGCTCAG-3 ′
15R: 5′-AAGGAGGTGATCCCARCGCA-3 ′
10 mM Tris-HCl (pH 8.3), 50 mM KCl, 1.5 mM MgCl 2 , 200 μL dNTPmixture, 1 U Taq DNA polymerase (manufactured by Takara), 50 ng bacterial cell DNA and amplification primers 8F and 15R, respectively A PCR reaction was performed with a DNA thermal cycler PTC200 (manufactured by MJ Research) on the reaction solution (0.4 μM in total) containing 0.4 μM. This PCR reaction was performed for 25 cycles at 94 ° C. for 20 seconds, 55 ° C. for 15 seconds, and 72 ° C. for 180 seconds. After the PCR reaction, the obtained amplification product was purified using Microcon-PCR (Millipore).

(3)16SrDNA配列の決定
16SrDNA塩基配列の解読は、ABI PRISM Dye Terminator Kit(Perkin Elmer社製)により、ABI PRISM 373A sequencer(ABI社製)を使用して行った。使用したprimerは下記に示した。配列のアライメントには、AutoAssembler(Perkin Elmer社製)を用いた。
8F:5’−AGAGTTTGATCMTGGCTCAG−3’
520F:5’−CAGGAGTGCCAGCAGCCGCGG−3’
930F:5’−CAAGCGGTGGAGCATGTGG−3’
1100F:5’−CAGGAGCAACGAGCGCAACCC−3’
520R:5’−ACCGCGGCTGCTGGC−3’
800R:5’−GGACTACCAGGGTATCTAAT−3’
1100R:5’−AGGGTTGCGCTCGTTQ−3’
15R:5’−AAGGAGGTGATCCARCCGCA−3’
(3) Determination of 16S rDNA sequence The 16S rDNA base sequence was decoded using ABI PRISM 373A sequencer (manufactured by ABI) by ABI PRISM Dye Terminator Kit (manufactured by Perkin Elmer). The primers used are shown below. For alignment of sequences, AutoAssembler (manufactured by Perkin Elmer) was used.
8F: 5′-AGAGTTTGATCMMTGCTCAG-3 ′
520F: 5′-CAGGAGTGCCAGCAGCCCGCGG-3 ′
930F: 5′-CAAGCGGTGGAGCATGTGG-3 ′
1100F: 5′-CAGGAGCAACGAGCCGCAACCC-3 ′
520R: 5′-ACCGCCGCTGCTGGC-3 ′
800R: 5′-GGACTACCAGGGTATCTAAT-3 ′
1100R: 5′-AGGGTTGCCGCTCGTTQ-3 ′
15R: 5′-AAGGAGGTGATCCCARCGCA-3 ′

(4)16SrDNA配列の系統解析
得られた16SrDNA配列とDDBJ等の遺伝子データベースより得られた近縁な細菌の16SrDNA塩基配列をもちいて、系統解析ソフト(Clustul X)を使用して分子進化系統解析を行った(図6)。その結果、A−Y2株、E−Y5株、D−Y4株はロドコッカス・イクイ(Rhodococcus equi)に属する菌株と、 D−I7株はロドコッカス・ゾフィイ(Rhodococcus zopfii)に即する菌株と 、C−I2株スフィンゴモナス・スピーシーズ(Sphingomonas sp.)であると同定された。
(4) Phylogenetic analysis of 16S rDNA sequence Molecular evolutionary phylogenetic analysis using phylogenetic analysis software (Clustul X) using the obtained 16S rDNA sequence and 16S rDNA base sequences of closely related bacteria obtained from gene databases such as DDBJ (FIG. 6). As a result, the A-Y2 strain, the EY5 strain, and the DY4 strain are strains belonging to Rhodococcus equi, the D-I7 strain is a strain corresponding to Rhodococcus zopfii, and C- It was identified as strain I2 Sphingomonas sp.

実 施 例 4
女性ホルモン物質分解能を有する微生物を用いた排水処理:
女性ホルモン物質分解菌5菌株(A−Y2株、E−Y5株、D−Y4株、D−I7株、C−I2株)を担体に固定し、排水の処理を行った。
Example 4
Wastewater treatment using microorganisms capable of resolving female hormone substances:
Five female hormone-degrading bacterial strains (A-Y2, E-Y5, DY4, D-I7, and C-I2) were fixed on a carrier and treated with waste water.

(1)固定化担体の作製
多孔性セルロース、ポリビニルアルコール(PVA)、微粉末活性炭コート顆粒ポリビニルアルコール(ACP)の3種類の担体を用い、結合固定化法により女性ホルモン物質分解菌を次の手順で固定した。まず、固定化する女性ホルモン物質分解菌の各菌体をジャーファーメンターを用いて大量に培養した。この培養において対数増殖期の培養液500mLを滅菌したフラスコに入れ、次いで、このフラスコに表4に示す3種類の担体を100gずつ入れて良く混合し、固定化担体を作製した。
(1) Preparation of Immobilized Carrier Using the three types of carriers: porous cellulose, polyvinyl alcohol (PVA), fine powder activated carbon coated granules polyvinyl alcohol (ACP) Fixed with. First, each cell of the female hormone substance-degrading bacterium to be immobilized was cultured in a large amount using a jar fermenter. In this culture, 500 mL of the logarithmic growth phase culture solution was put into a sterilized flask, and then 100 g of the three types of carriers shown in Table 4 were put in the flask and mixed well to prepare an immobilized carrier.

(2)固定化担体の微生物保持能力の評価
上記(1)で作製した固定化担体から次の手順で菌体を溶出させ、生菌数を測定することで微生物保持能力を評価した。まず、固定化担体を数粒すりつぶし、10g量り取った。この固定化担体をガラス製試験管の生理食塩水10mL(0.1%Triton X−100含有)中に入れ、これを10分間超音波処理して十分にミキシングした後、再度10分間超音波処理をした。このようにして得られた溶液を生菌数測定用の溶出液とした。溶出液の生菌数はCGY培地を用いた希釈平板法により計数した。なお、担体中の生菌数の測定は、担体作成後24時間および72時間に、フラスコ中に浸漬した固定化担体の一部を採取することで行った。その結果を表4に示す。この結果、ACP担体の微生物保持能力が高いことが示された。
(2) Evaluation of microorganism-holding ability of immobilized carrier The microorganism-holding ability was evaluated by elution of bacterial cells from the immobilized carrier prepared in (1) above by the following procedure and measuring the number of viable bacteria. First, several grains of the immobilization carrier were ground and 10 g was weighed. This immobilization carrier is put in 10 mL of physiological saline (containing 0.1% Triton X-100) in a glass test tube, and this is sonicated for 10 minutes and thoroughly mixed, and then sonicated again for 10 minutes. Did. The solution thus obtained was used as an eluate for viable cell count measurement. The number of viable bacteria in the eluate was counted by a dilution plate method using CGY medium. The number of viable bacteria in the carrier was measured by collecting a part of the immobilized carrier immersed in the flask at 24 hours and 72 hours after the production of the carrier. The results are shown in Table 4. As a result, it was shown that the ACP carrier has a high ability to retain microorganisms.

Figure 0003933681
Figure 0003933681

(3)回分式曝気法による有効性試験
5株の女性ホルモン物質分解菌の各々を(1)と同様の手順でACP担体に固定化し、女性ホルモン物質を添加した合成下水に対する有効性試験を行った。具体的には、5株の女性ホルモン物質分解菌をジャーファーメンターにて大量培養し、得られた培養液を105℃で10分間高圧滅菌した後、滅菌水で洗浄したACP担体(培養液500mLに対して乾燥重量50gのACP担体)を24時間浸漬して固定化した。合成下水は、文献記載(橋本奨著、「バイオテクノロジー活用の高機能型活性汚泥法」、技報堂出版、267−268(1989))の方法により作成した。下水中の女性ホルモン物質の濃度については、平成12年度都内処理場での実態調査で、流入下水および処理中の17β−エストラジオール濃度は0.017〜0.068μg/Lであり、エストロンの濃度は0.014〜0.14μg/Lであることが報告されている(東京都下水道局報告書、「平成12年度下水道における内分泌攪乱化学物質の実態調査結果」)。本有効試験は、作成した合成下水に、17β−エストラジオールが0.1μg/L、エストロンが0.2μg/Lとなるように添加して実施した。
(3) Efficacy test by batch aeration method Each of the five female hormone substance-degrading bacteria was immobilized on an ACP carrier in the same procedure as in (1), and an effectiveness test was conducted on synthetic sewage to which the female hormone substance was added. It was. Specifically, five strains of female hormone-degrading bacteria were cultivated in a large amount with a jar fermenter, and the obtained culture solution was autoclaved at 105 ° C. for 10 minutes and then washed with sterilized water (culture solution 500 mL). ACP carrier having a dry weight of 50 g) was immersed for 24 hours to be immobilized. Synthetic sewage was prepared by the method described in the literature (Hashimoto Sho, “High-functional activated sludge method utilizing biotechnology”, Gihodo Publishing, 267-268 (1989)). Regarding the concentration of female hormonal substances in sewage, the concentration of 17β-estradiol in inflow sewage and treatment was 0.017 to 0.068 μg / L in the actual survey at the 2000 treatment plant in 2000, and the concentration of estrone is It has been reported that it is 0.014 to 0.14 μg / L (Tokyo Sewerage Bureau Report, “Results of Survey on Endocrine Disrupting Chemical Substances in Sewerage in 2000”). This effective test was carried out by adding 17β-estradiol to 0.1 μg / L and estrone to 0.2 μg / L to the prepared synthetic sewage.

合成下水の組成(蒸留水1L中):
Peptone 150mg
Meat Extract 100mg
Urea 25mg
NaCl 7.5mg
KCl 3.5mg
CaCl 3.5mg
MgSO 2.5mg
HPO 267mg
KHPO 33mg
Composition of synthetic sewage (in 1 L of distilled water):
Peptone 150mg
Meat Extract 100mg
Urea 25mg
NaCl 7.5mg
KCl 3.5mg
CaCl 2 3.5 mg
MgSO 4 2.5mg
K 2 HPO 4 267 mg
KH 2 PO 4 33 mg

有効性試験は、図8に示す回分式曝気装置を用いた回分式曝気法により行った。すなわち、回分式曝気装置中におよそ2Lの合成下水を入れ、各女性ホルモン物質分解菌を固定化したACP担体をおよそ100g投入し、空気導入口から0.1〜2VVMの空気を送り、攪拌翼で担体が沈殿しない程度に低速で攪拌した。曝気開始8時間後の17β−エストラジオールとエストロンの濃度と分解率を表5に示した。ACP担体に固定化したそれぞれの微生物は、8時間で17β−エストラジオールを80%以上分解する能力を示した。   The effectiveness test was performed by the batch type aeration method using the batch type aeration apparatus shown in FIG. That is, about 2 L of synthetic sewage is put into a batch type aeration apparatus, about 100 g of ACP carrier on which each female hormone substance-degrading bacterium is immobilized, 0.1 to 2 VVM air is sent from the air inlet, and a stirring blade The mixture was stirred at a low speed to prevent the carrier from precipitating. Table 5 shows the concentrations and decomposition rates of 17β-estradiol and estrone 8 hours after the start of aeration. Each microorganism immobilized on an ACP carrier showed the ability to degrade 80β or more of 17β-estradiol in 8 hours.

Figure 0003933681
Figure 0003933681

連続集積培養に使用した装置を示す図面である。It is drawing which shows the apparatus used for continuous enrichment culture. 17β−エストラジオールの経時変化を示す図面である。It is drawing which shows the time-dependent change of 17 (beta) -estradiol. エストロンの経時変化を示す図面である。It is drawing which shows the time-dependent change of estrone. エストリオールの経時変化を示す図面である。It is drawing which shows the time-dependent change of estriol. エチニルエストラジオールの経時変化を示す図面である。It is drawing which shows a time-dependent change of ethinyl estradiol. 本発明の(Rhodococcus属)微生物の分子進化系統解析を示す図面である。It is drawing which shows the molecular evolution phylogenetic analysis of the (Rhodococcus genus) microorganism of the present invention. 本発明の(Sphingomonas属)微生物の分子進化系統解析を示す図面である。It is drawing which shows the molecular evolution phylogenetic analysis of (Sphingomonas genus) microorganisms of the present invention. 回分式曝気培養に使用した装置を示す図面である。It is drawing which shows the apparatus used for batch type aeration culture | cultivation.

符号の説明Explanation of symbols

1 … … 培養装置
2 … … カラム
3 … … 基質導入口
4 … … 空気導入口
5 … … 回分式曝気装置
6 … … ACP担体
7 … … 合成下水
8 … … 攪拌翼
9 … … 空気導入口

以 上
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...… Cultivation device 2…… Column 3…… Substrate introduction port 4…… Air introduction port 5…… Batch aeration device 6…… ACP carrier 7…… Synthetic sewage 8…… Stirring blade 9…… Air introduction port

more than

Claims (6)

17β−エストラジオール、エストロン、エストリオールまたはエチニルエストラジオールの分解能を有することを特徴とするスフィンゴモナス・スピーシーズ C−I2(FERM P−18838) Sphingomonas sp . C-I2 (FERM P-18838) , characterized by having a resolution of 17β-estradiol, estrone, estriol or ethinyl estradiol . 10〜10個程度を、17β−エストラジオールを100ppm添加した1LのMDG培地(Modified DOMINIC & GRAHAM's medium)で8時間培養した場合に、当該培地中の17β−エストラジオールを80%以上分解する能力を有するものである請求項第1項記載のスフィンゴモナス・スピーシーズ C−I2(FERM P−18838)When about 10 8 to 10 9 cells are cultured in 1 L of MDG medium (Modified DOMINIC &GRAHAM's medium) supplemented with 100 ppm of 17β-estradiol for 8 hours, they have the ability to decompose 80% or more of 17β-estradiol in the medium. Sphingomonas sp . C-I2 (FERM P-18838) according to claim 1, wherein the sphingomonas sp . 請求項第1項または項記載のスフィンゴモナス・スピーシーズ C−I2(FERM P−18838)を使用し、17β−エストラジオール、エストロン、エストリオールまたはエチニルエストラジオールを分解することを特徴とする17β−エストラジオール、エストロン、エストリオールまたはエチニルエストラジオールの分解方法。 Using the claim first term or the second term according Sphingomonas sp C-I2 (FERM P-18838 ), 17β- estradiol, estrone, characterized by decomposing the estriol or ethinyl estradiol 17.beta.-estradiol , Estrone, estriol or ethinyl estradiol decomposition method. 排水中または土壌中の17β−エストラジオール、エストロン、エストリオールまたはエチニルエストラジオールを分解するものである請求項第項記載の17β−エストラジオール、エストロン、エストリオールまたはエチニルエストラジオールの分解方法。 17β- estradiol in the waste water or soil, estrone, estriol or claim 3 claim of 17β- estradiol is to decompose ethinyl estradiol, estrone, estriol or decomposition method of ethinyl estradiol. スフィンゴモナス・スピーシーズ C−I2(FERM P−18838)を固体支持体表面に付着生育させたものである請求項第項または第項記載の17β−エストラジオール、エストロン、エストリオールまたはエチニルエストラジオールの分解方法。 5. Decomposition of 17β-estradiol, estrone, estriol or ethinyl estradiol according to claim 3 or 4, wherein Sphingomonas sp. C-I2 (FERM P-18838) is adhered and grown on the surface of the solid support. Method. 請求項第1項または項記載のスフィンゴモナス・スピーシーズ C−I2(FERM P−18838)を担持する手段および当該スフィンゴモナス・スピーシーズ C−I2を排水または土壌と接触させる手段を有する17β−エストラジオール、エストロン、エストリオールまたはエチニルエストラジオールの分解用装置。 17β- estradiol having means for contacting and drainage or soil Claim paragraph 1 or paragraph 2 wherein Sphingomonas sp C-I2 (FERM P-18838 ) means and the Sphingomonas sp C-I2 carrying the For the degradation of estrone, estriol or ethinyl estradiol .
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