JP4237998B2 - 新規微生物、それを含有する環状炭化水素分解剤および該分解剤を用いた廃油処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な微生物、特に環状炭化水素分解性を有する微生物、それを含む環状炭化水素分解剤およびそれを用いた環状炭化水素含有物質の処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関の潤滑に使用されるエンジンオイル中には、使用に伴い多環芳香族炭化水素が蓄積し、その蓄積量は走行距離に比例して増加することが知られている。多環芳香族炭化水素は、毒性、変異原性、発ガン性など、人体に対して有害な作用を示すことが報告されている。
エンジンオイルには、有機塩素系化合物が含まれるものもある。これを焼却処分した場合には、ダイオキシン類が発生する可能性がある。
このように、エンジンオイルの廃油には、多環芳香族炭化水素や発ガン性物質の他、ダイオキシン類発生につながる有機塩素系化合物を含むことから、焼却処分は不適当である。これに代わる安全な廃エンジンオイル処理法の確立が急務となっている。
従来から、このような廃油を微生物により分解除去しようとするバイオレメディエーションの多数の試みがなされており、短い炭素鎖を有する炭化水素分解菌は得られており、また、その分解は解明されている。しかしながら、芳香族炭化水素を含む環状炭化水素の分解菌によるバイオレメディエーションの実用化はいまだ達成されていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、効率良く芳香族炭化水素を含む環状炭化水素を分解できる微生物を獲得すること、芳香族炭化水素を含む環状炭化水素分解剤を提供すること、および、該分解剤を用いた廃エンジンオイルの処理方法を提供する点にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、環状炭化水素、特に、廃エンジンオイルを効率的に分解する微生物を分離することに成功し、本発明を完成した。
本発明の環状炭化水素には、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素および/又は多環芳香族炭化水素を含む。
本発明の第1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 受託番号FERM P−18804で示されるロドコッカス(Rhodococcus) sp.GR−002株に関する。
本発明の第2は、請求項1記載の微生物を含有することを特徴とする環状炭化水素分解剤に関する。
本発明の第3は、請求項2記載の環状炭化水素分解剤を用いることを特徴とする環状炭化水素含有物質の処理方法に関する。
本発明の第4は、前記環状炭化水素含有物質が廃エンジンオイルであることを特徴とする請求項3記載の環状炭化水素含有物質の処理方法に関する。
【0005】
使用済みエンジンオイル中の難分解画分(ナフテン画分)をラパス等の方法で分離した〔A.Lapas et al.,Ind.Eng.Chem.Res.,36,3110〜3115(1997)〕。その画分を次の組成を有する改変W培地の中に1重量%添加した。
【0006】
次いで、上記改変W培地に滋賀県草津市琵琶湖湖岸から採取した土壌を0.1g添加後、旺盛に生育する微生物を単コロニー分離した。次に、これら単コロニーをそれぞれ同様の培地に植菌し、30℃で24時間振とう培養して濁度の高い明確な育成を示す菌株を分離し、GR−002とした。
分離された本発明の菌株GR−002について電子顕微鏡観察を行ったところ、0.5〜0.6×2.0〜3.0μmの桿菌であった。
本発明の菌株GR−002は、下記、実施例1に示した微生物の生化学的同定結果より、グルコースの利用能やマルトースの利用能等で、既存のロドコッカスカプスラタス(Rhodococcus capsulatus)やロドコッカス マイノール(Rhodococcus minor)(バージーズ・マニュアル・オブ・システマティック・バクテリオロジー記載)と異なり、また、実施例2に示した16SrDNAの同定結果と併せてロドコッカス(Rhodococcus)属に属すると判定した。そして、ロドコッカス(Rhodococcus)属に属する従来のロドコッカス エクイ(Rhodococcus equi)とは生化学的同定結果と同一の結果を示したが、従来のロドコッカス エクイ(Rhodococcus equi)が環状炭化水素分解活性を示す菌株は、全く知られていないことに対し、本菌株は環状炭化水素分解活性を示すことから、本菌株をロドコッカス(Rhodococcus)属の新菌株として、ロドコッカス(Rhodococcus) sp.GR−002と命名した。本菌株は、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 受託番号FERM P−18804として寄託されている(寄託日 平成14年4月2日)。
【0007】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。
【0008】
実施例1
本発明のGR−002株の生化学的同定を行った。各種試験は、Holt,G.,Krieg,N.R.,Sneath,P.H.A.,Staley,J.T.,and Williams,S.T.(ed.):Bergey’s manual of determinative bacteriology(9版)Williams and Wilkins Co.,Baltimore(1994)に従って実施した。
同定結果を下記に示す。
グラム染色 +
形態 桿菌
カタラーゼテスト +
硝酸塩還元能 +
ピラジナミダーゼ −
ピロリドニルアリルアミダーゼ −
アルカリフォスファターゼ +
β−グルクロニダーゼ −
β−ガラクトシダーゼ −
α−グルコシダーゼ +
N−アセチル−β−グルコサミニダーゼ −
ウレアーゼ +
ゼラチン液化能 −
エスクリン利用能 −
グルコース利用能 −
リボース利用能 −
キシロース利用能 −
マンニトール利用能 −
マルトース利用能 −
ラクトース利用能 −
スクロース利用能 −
グリコーゲン利用能 −
同定結果 Rhodococcus sp.
なお、上記テストにおいて「+」は陽性、「−」は陰性を示す。
【0009】
からなるLB培地を用いて1日間培養した後、ゲノム抽出を行い、サーマルサイクラー(Temp・Tronic,G Thermoline社製)でユニバーサルプライマー(20F、1510R)を用いて16SrDNAをコードする塩基配列をPCR(Polymerase Chain Reaction)法により増幅した。得られたPCR産物をQ I Aquic TM PCR Purification Kit(GIAGEN社製)で精製することでテンプレートDNAとした。テンプレートDNAを、Thermo Sequenasepre−mixed cycled sequencing Kit(日立計測器サービス社製)を用いて、サイクルシークエンス PCR法により、再度増幅した。サイクルシークエンス法の反応液組成は、
ATGC各regent 2μm
プライマー(Primer) 2μm
テンプレート(Template) 400〜600mg
滅菌蒸留水 最終25μl
であり、反応条件は、
【表1】
である。
サイクルシークエンス法により得られたサンプルを、エタノール沈殿により精製した。精製物の塩基配列を、DNAシークエンサー(SQ 5000E 日立計測器サービス社製)により解析し、塩基配列の決定をした。
DNAシークエンサーによって解析した結果、本発明菌株の16SrDNAをコードする遺伝子は、配列番号1に示す1343baseの塩基対からなることが確認された。
【0010】
本発明菌株の16SrDNAと相同菌株上位5菌株の16SrDNAの比較結果を表2に示す。
【表2】
この結果、本発明のGR−002株に関しては、ロドコッカス(Rhodococcus) sp.とロドコッカス(Rhodococcus) エリスロポリス(erythropolis)の2株と100%の相同性を示し、GR−002株をロドコッカス(Rhodococcus) sp.とロドコッカス(Rhodococcus) エリスロポリス(erythropolis)のいずれかと同定することが可能となり、最終的に生化学的同定と併せてロドコッカス(Rhodococcus) sp.のほうが妥当であると判断し、かつ、従来ロドコッカス(Rhodococcus) sp.について、環状炭化水素分解活性を有することが知られていないことから、GR−002株は新規な菌株であると判断し、ロドコッカス(Rhodococcus) sp.GR−002とした。
【0011】
実施例3
ここでは、本発明において用いた分解率を算出する方法について説明する。
クロロホルム・メタノール抽出法は、クロロホルムとメタノールを3:1の割合で混合液を作り、計測する培養液にクロロホルム−メタノール混合液を30ml加え、よく攪拌した。次いで、300mlのクロロホルム−メタノール抽出用遠心チューブに入れた。4,000×gで30分間、温度20℃で遠心分離した。上層の水層部分を除去し、中間層と下層を50mlの遠心チューブに移し、10,000×gで10分間遠心分離した。上層と中間層を取り除き、下層のクロロホルム層をあらかじめ重量測定したシャーレに5ml入れ、室温で24時間乾燥させた。クロロホルムを乾燥させ除去し終わったシャーレの重量を測定した。比較のために、菌株を植菌していないサンプルを用いこれをコントロールとした。
測定した数値を下記式に入れ分解率を求めた。
分解率(%)={1−(サンプル乾燥重量/コントロール乾燥重量)}×100
【0012】
ガスクロマトグラフィーによる分解率の算出方法は、サンプルをガスクロマトグラフィー解析し、クロマトグラムの総ピーク面積の減少量から分解率を算出した。分解率は次式から算出した。
分解率(%)={1−(残存油分のピーク面積/コントロールのピーク面積)}×100
<ガスクロマトグラフィー設定条件>
ガスクロマトグラフィーはHITACHI G−3500を用いた。
【0013】
また、実験に使用した各培地の組成を下記に示す。
前培養の培地はすべてLB培地を用いた。
使用済みエンジンオイル(廃油)の分解には改変W培地を用いた。
長鎖パラフィンの分解にはW培地を用いた。
長鎖ナフテン分解は改変W培地を用いた。
A重油の分解は改変SW培地を用いた。
標品炭化水素の分解は改変W培地を用いた。
【0014】
<培地組成>
LB培地は前記記載の通り。
改変W培地は前記記載の通り、
【0015】
【0016】
実施例4 〔使用済み自動車エンジンオイル(廃油)の分解〕
試験管中のLB培地5mlにロドコッカス(Rhodococcus) sp.GR−002を植菌し、30℃、200rpmで20時間振とう培養を行ったものを前培養とした。500mlの溝付きフラスコに改変W培地100ml、前記前培養液1mlおよび使用済み自動車エンジンオイル(廃油)を1g加え、30℃、120rpm、72時間振とう培養を行った。培養後、クロロホルム・メタノール抽出法により残存油分を抽出した。残存油の重量から実施例3に示した式を用いて分解率を算出した。
ロドコッカス(Rhodococcus) sp.GR−002による72時間後の使用済み自動車エンジンオイル(廃油)の分解率は63.0%であった。
【0017】
実施例5 (長鎖パラフィンの分解)
試験管中のLB培地5mlにロドコッカス(Rhodococcus) sp.GR−002を植菌し、30℃、200rpmで20時間振とう培養を行ったものを前培養とした。500mlの溝付きフラスコにW培地100ml、前記前培養液1mlおよび長鎖パラフィンを0.1g加え、30℃、120rpm、72時間振とう培養を行った。培養後、クロロホルム・メタノール抽出法により残存油分を抽出した。残存油の重量から実施例3に示した式を用いて分解率を算出した。
ロドコッカス(Rhodococcus) sp.GR−002による72時間後の長鎖パラフィンの分解率は96%であった。
【0018】
実施例6 (長鎖ナフテンの分解)
試験管中のLB培地5mlにロドコッカス(Rhodococcus) sp.GR−002を植菌し、30℃、200rpmで20時間振とう培養を行ったものを前培養とした。500mlの溝付きフラスコに改変W培地100ml、前記前培養液1mlおよび長鎖ナフテンを1g加え、30℃、120rpm、72時間振とう培養を行った。培養後、クロロホルム・メタノール抽出法により残存油分を抽出した。残存油の重量から実施例3に示した式を用いて分解率を算出した。
ロドコッカス(Rhodococcus) sp.GR−002による72時間後の長鎖ナフテンの分解率は63%であった。
【0019】
実施例7 (A重油の分解)
試験管中のLB培地5mlにロドコッカス(Rhodococcus) sp.GR−002を植菌し、30℃、200rpmで20時間振とう培養を行ったものを前培養とした。500mlの溝付きフラスコに改変SW培地100ml、前記前培養液1mlおよびA重油を1g加え、30℃、120rpm、72時間振とう培養を行った。培養後、ガスクロマトグラフィー解析した。クロマトグラムの総ピーク面積の減少量から分解率を算出した。実施例3に示した式を用いて分解率を算出した。ロドコッカス(Rhodococcus) sp.GR−002による72時間後のA重油の分解率は21.2%であった。ただし、この培養で、A重油中の30%程度の揮発性アルカン等が揮発したため、A重油の分解率は、比較的揮発しにくい、または揮発しない成分の分解率を示している。
【0020】
実施例8 (標品炭化水素の分解)
試験管中のLB培地5mlにロドコッカス(Rhodococcus) sp.GR−002を植菌し、30℃、200rpmで12時間振とう培養を行ったものを前培養とした。500mlの溝付きフラスコに改変W培地100ml、前記前培養液1mlおよび標準パラフィンまたは標準ナフテンをそれぞれ0.1g加え、30℃、120rpm、48時間振とう培養を行った。培養後、クロロホルム・メタノール抽出法により残存油分を抽出し、ガスクロマトグラフィー解析した。クロマトグラムの総ピーク面積の減少から分解率を実施例3に示した式を用いて算出した。
【0021】
実施例9 (各菌株のエンジンオイル廃油分解)
試験管中のLB培地5mlにロドコッカス(Rhodococcus) sp.GR−002を植菌し、30℃、200rpmで12時間前培養した。500mlの溝付きフラスコに改変W培地100ml、前記前培養液1mlおよびエンジンオイル廃油1gを添加して、30℃、120rpmで72時間培養した。
培養後の残存油分をクロロホルム・メタノール抽出法で抽出し、残存油分の乾燥重量を測定した。菌株を植菌せずに同様に振とうしたものとの重量比から、実施例3に示した式を用いて分解率を算出した。
既知の炭化水素分解菌(登録菌株)および他のRhodococcus属菌株について同様の実験を行い、その分解率を算出した。
その結果を以下に示す。
各菌株のエンジンオイル廃油分解率
菌株 廃油分解率(%)
Rhodococcus sp.GR‐002 63.0
既知の炭化水素分解菌(登録菌株)
Psedomonas putida JCM618 2.6±1.1
Psedomonas citronellolis ATCC13674 5.1±1.6
Acinetobacter calcoaceticus ATCC31012 7.0±1.1
Yarrowia lipolitica ATCC34922 8.9±1.2
Rhodococcus属
Rhodococcus erythropolis ODNM1-C 3.5±0.5
Rhodococcus erythropolis ODNM2-B 13.1±0.9
Rhodococcus ruber NDKY3-D 6.9±2.6
Rhodococcus ruber NDKY72-A 5.3±0.9
この結果、本発明のロドコッカス(Rhodococcus) sp.GR−002は、既知の炭化水素分解菌(登録菌株)および他のロドコッカス(Rhodococcus)属菌株と比較して、非常に高いエンジンオイル廃油分解能を有することが明らかとなった。
【0022】
【発明の効果】
本発明により、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素および/又は多環芳香族炭化水素からなる環状炭化水素分解活性を有する微生物、該微生物を含有する環状炭化水素分解剤およびそれを用いる廃エンジンオイルの処理法を提供することができた。
【0023】
【配列表】
Claims (4)
- 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 受託番号FERM P−18804で示されるロドコッカス(Rhodococcus) sp.GR−002株。
- 請求項1記載の微生物を含有することを特徴とする環状炭化水素分解剤。
- 請求項2記載の環状炭化水素分解剤を用いることを特徴とする環状炭化水素含有物質の処理方法。
- 前記環状炭化水素含有物質が廃エンジンオイルであることを特徴とする請求項3記載の環状炭化水素含有物質の処理方法。
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