JP5123503B2 - Microbial activity control method - Google Patents

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Description

本発明は微生物の活性制御方法に関する。さらに詳述すると、本発明は、培養液の酸化還元電位を制御して所望の微生物を選択的に活性化する方法に関する。   The present invention relates to a method for controlling the activity of microorganisms. More specifically, the present invention relates to a method for selectively activating a desired microorganism by controlling a redox potential of a culture solution.

現在様々な分野で利用されている微生物は自然界に存在する全微生物の1%に満たないと言われている。そこで、残り99%の膨大な微生物資源を有効利用するため、新しい概念に基づく微生物の培養技術が多数開発されている。   It is said that less than 1% of all microorganisms present in nature are currently used in various fields. Therefore, in order to effectively use the remaining 99% of the huge microbial resources, many culturing techniques for microorganisms based on a new concept have been developed.

例えば、特許文献1には、環境汚染物質である六価クロムを無害な三価クロムに還元する能力を有するクロム還元菌を集積培養する技術が開示されている。具体的には、六価クロムを溶解させてクロム還元菌以外の雑多な微生物にとって増殖し難い環境とした培養液中で、六価クロムに対して還元活性を有するShwanella、Pseudomonas、Sulfate reducing bacteria、Arthrobacter、Bacillus、Aerococcus、Micrococcus、Aeromonas、Thermoanaerobacter、Cellulomonas、Geobacter、Streptomyces、Escherichia、Enterobacter等のクロム還元菌を選択的に集積培養し、その際に、培養液中に流した電気により、クロム還元菌によって還元されて生成された三価クロムを酸化して六価クロムに再生しながら培養を行うようにしたものである。   For example, Patent Document 1 discloses a technique for accumulating and cultivating chromium-reducing bacteria having the ability to reduce hexavalent chromium, which is an environmental pollutant, to harmless trivalent chromium. Specifically, in a culture solution in which hexavalent chromium is dissolved to make it difficult for various microorganisms other than chromium-reducing bacteria to grow, Shwanella, Pseudomonas, Sulfate reducing bacteria having a reducing activity against hexavalent chromium, Chromium-reducing bacteria such as Arthrobacter, Bacillus, Aerococcus, Micrococcus, Aeromonas, Thermoanaerobacter, Cellulomonas, Geobacter, Streptomyces, Escherichia, Enterobacter, etc. are selectively accumulated and cultured. The trivalent chromium produced by reduction by oxidation is oxidized and regenerated to hexavalent chromium, and then cultured.

ここで、六価クロム以外にも、様々な物質が環境汚染物質として知られている。例えば、テトラクロロエチレン(PCE)やジクロロエチレン(DCE)等の有機塩素化合物は、土壌や地下水等に広く分布する環境汚染物質として知られている。これらの有機塩素化合物は水への溶解度が低く、地下環境に蓄積しやすいため、物理的・化学的な浄化や好気性微生物を利用した浄化が困難である。近年になって、有機塩素化合物を電子受容体として嫌気呼吸を行うことで生育している微生物群が発見され、バイオレメディエーションへの適用が期待されている。
特開2006−55134
Here, various substances other than hexavalent chromium are known as environmental pollutants. For example, organochlorine compounds such as tetrachloroethylene (PCE) and dichloroethylene (DCE) are known as environmental pollutants that are widely distributed in soil and groundwater. Since these organochlorine compounds have low solubility in water and are likely to accumulate in the underground environment, physical and chemical purification and purification using aerobic microorganisms are difficult. In recent years, a group of microorganisms growing by performing anaerobic respiration using an organic chlorine compound as an electron acceptor has been discovered, and application to bioremediation is expected.
JP 2006-55134 A

しかしながら、PCEやDCE等の有機塩素化合物を電子受容体として嫌気呼吸を行う脱塩素微生物は、培養が困難である。また、脱塩素微生物以外にも、培養が難しい微生物が自然界には多数存在している。したがって、このような難培養微生物の培養手法の確立が望まれている。   However, it is difficult to culture a dechlorinated microorganism that performs anaerobic respiration using an organic chlorine compound such as PCE or DCE as an electron acceptor. In addition to dechlorinated microorganisms, there are many microorganisms that are difficult to culture in nature. Therefore, establishment of a culture technique for such difficult-to-culture microorganisms is desired.

また、バイオレメディエーションへの適用に際しては、微生物を単に培養するに留まらず、その活性を制御して、微生物の持つ機能の制御を行うことが重要である。   Further, in application to bioremediation, it is important to control the functions of microorganisms by controlling their activities, not just culturing microorganisms.

そこで、本発明は、所望の微生物の生育や活性を選択的に制御することを可能とする方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method that enables selective control of growth and activity of a desired microorganism.

かかる課題を解決するため、本願発明者等は、地下環境に存在している微生物が、呼吸に用いる電子受容体の種類に応じて異なる酸化還元電位環境に生育していることから、微生物の培養を行う際の培養液の酸化還元電位が、微生物の生育状況に何らかの影響を与えるのではないかと考え、種々検討を行った。その結果、PCEを電子受容体として嫌気呼吸を行う脱塩素微生物を培養する際の培養液の酸化還元電位をある特定の範囲に制御することで、非常に優れた脱塩素活性を示すことを知見し、本願発明に至った。   In order to solve this problem, the inventors of the present application cultivate microorganisms because microorganisms existing in the underground environment grow in different redox potential environments depending on the type of electron acceptor used for respiration. Various studies were conducted considering that the oxidation-reduction potential of the culture medium during the treatment might have some influence on the growth of microorganisms. As a result, it has been found that by controlling the oxidation-reduction potential of the culture medium to a specific range when cultivating dechlorinated microorganisms that perform anaerobic respiration using PCE as an electron acceptor, it shows very excellent dechlorination activity. And it came to this invention.

かかる知見に基づく請求項1に記載の微生物の活性制御方法は、活性制御対象微生物を含む培養液に電極を浸漬し、この電極に電位を印加して培養液の酸化還元電位を活性制御対象微生物の至適範囲に制御し、活性制御対象微生物を選択的に活性化するようにしている。   The microorganism activity control method according to claim 1 based on such knowledge is obtained by immersing an electrode in a culture solution containing the activity control target microorganism, and applying a potential to the electrode to set the oxidation-reduction potential of the culture solution. In order to selectively activate the activity control target microorganism.

このように、培養液自体の酸化還元電位を活性制御対象微生物の至適範囲に制御することで、培養液が活性制御対象微生物にとって至適な環境となるので、活性制御対象微生物を活性化し易くなる。一方、活性制御対象微生物以外の微生物にとっては至適な環境ではなくなるので、活性化し難くなる。したがって、活性制御対象微生物を選択的に活性化することが可能となり、活性制御対象微生物の機能を最大限に発揮させることが可能となる。   In this way, by controlling the oxidation-reduction potential of the culture solution itself within the optimum range of the activity-control target microorganism, the culture solution becomes an optimal environment for the activity-control target microorganism. Become. On the other hand, since it is not an optimum environment for microorganisms other than the activity control target microorganism, activation becomes difficult. Therefore, the activity control target microorganism can be selectively activated, and the function of the activity control target microorganism can be maximized.

尚、本明細書において「活性化」とは、活性制御対象微生物が増殖することにより活性制御対象微生物群の機能が高まることと、機能している活性制御対象微生物の割合を高めることにより制御対象微生物群の機能が高まることの両方を意味している。   In this specification, “activation” means that the function of the activity control target microorganism group is increased by the proliferation of the activity control target microorganism, and the ratio of the functioning activity control target microorganism is increased. It means both the enhancement of the function of the microbial community.

次に、請求項2に記載の微生物の活性制御方法は、請求項1に記載の微生物の活性制御方法において、培養液の酸化還元電位の制御を、電極に印加された電位により酸化還元反応を生じる酸化還元物質を培養液に含ませて、電極に印加された電位により酸化還元物質の酸化体と還元体の濃度比を制御することにより行うようにしている。   Next, the microorganism activity control method according to claim 2 is the microorganism activity control method according to claim 1, wherein the oxidation-reduction potential of the culture solution is controlled by the potential applied to the electrode. The resulting oxidation-reduction substance is contained in the culture solution, and the concentration ratio of the oxidation-reduction substance of the oxidation-reduction substance is controlled by the potential applied to the electrode.

このように、電極に印加された電位により酸化還元物質の酸化体と還元体の濃度比を制御することで、培養液自体の酸化還元電位を一定値に制御することができる。   In this way, by controlling the concentration ratio of the oxidant and reductant of the redox substance by the potential applied to the electrode, the redox potential of the culture solution itself can be controlled to a constant value.

また、請求項3に記載の微生物の活性制御方法は、請求項1に記載の微生物の活性制御方法において、培養液には、活性制御対象微生物の電子受容体として機能する物質をさらに含むようにしている。   The microorganism activity control method according to claim 3 is the microorganism activity control method according to claim 1, wherein the culture solution further contains a substance that functions as an electron acceptor of the activity control target microorganism. .

活性制御対象微生物の電子受容体として機能する物質を培養液に含ませることで、活性制御対象微生物が呼吸を行うようになる。したがって、活性制御対象微生物の活性化をさらに促進させることができる。   By including a substance that functions as an electron acceptor of the activity control target microorganism in the culture solution, the activity control target microorganism respires. Therefore, the activation of the activity control target microorganism can be further promoted.

また、請求項4に記載の微生物の活性制御方法は、活性対象微生物の活性化を嫌気環境下で行うようにしている。したがって、嫌気性微生物や通性微生物(通常は好気的環境を好むが、嫌気環境下でも生育可能な微生物)を活性制御対象微生物として、その活性化を効率良く行うことができる。   In the microorganism activity control method according to claim 4, the activation target microorganism is activated in an anaerobic environment. Therefore, anaerobic microorganisms and facultative microorganisms (microorganisms that normally prefer an aerobic environment but can grow even in an anaerobic environment) can be efficiently activated using microorganisms as activity control targets.

次に、請求項5に記載の微生物の活性制御方法は、請求項1に記載の微生物の活性制御方法において、酸化還元電位の至適範囲を以下の手順(a)〜(e)により導出し、この導出された至適範囲にて活性制御対象微生物を選択的に活性化するようにしている。
(a)活性制御対象微生物と活性制御対象微生物の電子受容体として機能する電子受容体物質とを含む培養液を複数準備する
(b)複数の培養液のそれぞれに電極を浸漬する
(c)複数の培養液のそれぞれに対し、電極に印加する電位のみを異ならせて、各種酸化還元電位条件にて培養試験を実施する
(d)電極に電位を印加することなく(c)と同様の培養試験を比較試験として実施する
(e)培養試験における電子受容体物質の減少量と比較試験における電子受容体物質の減少量を比較し、培養試験のうち比較試験よりも電子受容体物質の減少量が多くなる酸化還元電位条件を至適範囲とする
Next, the microorganism activity control method according to claim 5 is the microorganism activity control method according to claim 1, wherein the optimum range of the redox potential is derived by the following procedures (a) to (e). Thus, the activity control target microorganism is selectively activated within the derived optimum range.
(A) preparing a plurality of culture solutions containing an activity control target microorganism and an electron acceptor substance that functions as an electron acceptor of the activity control target microorganism
(B) Immerse the electrode in each of the multiple culture solutions
(C) For each of the plurality of culture solutions, only the potential applied to the electrode is varied, and the culture test is performed under various oxidation-reduction potential conditions.
(D) The same culture test as in (c) is performed as a comparative test without applying an electric potential to the electrodes.
(E) A reduction potential of the electron acceptor substance in the culture test is compared with the decrease in the electron acceptor substance in the comparative test, and the redox potential condition in which the decrease of the electron acceptor substance in the culture test is larger than that in the comparative test. Is the optimal range

ここで、請求項5に記載の微生物の活性制御方法において、例えば、活性制御対象微生物はテトラクロロエチレン(PCE)脱塩素微生物であり、電子受容体物質はテトラクロロエチレンである。また、活性制御対象微生物はジクロロエチレン(DCE)脱塩素微生物であり、電子受容体物質はジクロロエチレンである。さらに、活性制御対象微生物はビニルクロライド(VC)脱塩素微生物であり、電子受容体物質はビニルクロライドである。また、活性制御対象微生物は硫酸還元菌であり、電子受容体物質は硫酸イオンである。Here, in the microorganism activity control method according to claim 5, for example, the activity control target microorganism is a tetrachlorethylene (PCE) dechlorination microorganism, and the electron acceptor substance is tetrachloroethylene. Further, the activity control target microorganism is a dichloroethylene (DCE) dechlorination microorganism, and the electron acceptor substance is dichloroethylene. Further, the activity control target microorganism is a vinyl chloride (VC) dechlorination microorganism, and the electron acceptor substance is vinyl chloride. Further, the activity-controlled microorganism is a sulfate-reducing bacterium, and the electron acceptor substance is sulfate ion.

したがって、培養液を活性制御対象微生物であるテトラクロロエチレン(PCE)脱塩素微生物、ジクロロエチレン(DCE)脱塩素微生物、ビニルクロライド(VC)脱塩素微生物、硫酸還元菌の生育に至適な環境とすることができるので、各微生物を選択的に活性化して脱塩素活性や硫酸還元活性を高めることができる。   Therefore, the culture solution should be made into an optimum environment for the growth of activity-controlled microorganisms such as tetrachlorethylene (PCE) dechlorinated microorganisms, dichloroethylene (DCE) dechlorinated microorganisms, vinyl chloride (VC) dechlorinated microorganisms, and sulfate-reducing bacteria. Therefore, each microorganism can be selectively activated to enhance dechlorination activity and sulfate reduction activity.

ここで、銀・塩化銀電極は標準水素電極に対して+0.22Vの値を示す。そして、銀・塩化銀電極に対する酸化還元電位に0.22Vを加えることにより、銀・塩化銀電極に対する酸化還元電位を標準水素電極に対する酸化還元電位に換算することができる。したがって、銀・塩化銀電極に対する酸化還元電位から、銀・塩化銀電極以外の電極に対する酸化還元電位を換算することができる。例えば、銀・塩化銀電極に対する酸化還元電位をX(V)、銀・塩化銀電極以外の電極に対する酸化還元電位をA(V)とし、銀・塩化銀電極以外の電極の標準水素電極に対する電位をB(V)とすると、以下の式により、銀・塩化銀電極以外の電極に対する酸化還元電位Aを換算することができる。
[数式1] A=X+0.22−B
Here, the silver / silver chloride electrode shows a value of +0.22 V with respect to the standard hydrogen electrode. Then, by adding 0.22 V to the redox potential for the silver / silver chloride electrode, the redox potential for the silver / silver chloride electrode can be converted into the redox potential for the standard hydrogen electrode. Therefore, the redox potential for electrodes other than the silver / silver chloride electrode can be converted from the redox potential for the silver / silver chloride electrode. For example, the redox potential for a silver / silver chloride electrode is X (V), the redox potential for an electrode other than the silver / silver chloride electrode is A (V), and the potential of the electrode other than the silver / silver chloride electrode with respect to the standard hydrogen electrode Is B (V), the oxidation-reduction potential A for an electrode other than the silver / silver chloride electrode can be converted by the following formula.
[Formula 1] A = X + 0.22-B

つまり、数式1により得られるAは、銀・塩化銀電極に対する酸化還元電位と同義である。 That, A obtained by Equation 1, Ru synonymous der redox potential for silver-silver chloride electrode.

例えば、銀・塩化銀電極以外の電極として飽和カロメル電極を用いた場合について説明すると、電極の標準水素電極に対する電位Bは+0.24Vであり、例えば−0.7V超〜−0.5V未満の酸化還元電位の範囲は、−0.72V超〜−0.52Vと換算することができる。 For example, when a saturated calomel electrode is used as an electrode other than a silver / silver chloride electrode, the potential B of the electrode with respect to a standard hydrogen electrode is + 0.24V, for example, more than −0.7V to less than −0.5V. The range of the oxidation-reduction potential can be converted from over -0.72 V to -0.52 V.

また、銀・塩化銀電極以外の電極として 水銀・硫酸水銀(I)電極を用いた場合について説明すると、電極の標準水素電極に対する電位Bは+0.66Vであり、例えば−0.7V超〜−0.5V未満の酸化還元電位の範囲は、−1.14V超〜−0.94Vと換算することができる。 Further, when a mercury / mercury sulfate (I) electrode is used as an electrode other than the silver / silver chloride electrode, the potential B of the electrode with respect to the standard hydrogen electrode is +0.66 V , for example, more than −0.7 V to −− range of the redox potential of less than 0.5V, the Ru can be converted with -1.14V super ~-0.94 V.

請求項1に記載の発明によれば、活性制御対象微生物の増殖と、機能している活性制御対象微生物の割合の増大により制御対象微生物群の機能を高めることができる。しかも、活性制御対象微生物以外の微生物にとっては至適な環境ではなくなるので、活性化し難くなる。したがって、活性制御対象微生物を選択的に活性化することが可能となり、活性制御対象微生物の機能を最大限に発揮させることが可能となる。また、活性対象微生物を選択的に増殖することができるので、所望の微生物の選択的な培養が可能になる。さらに、培養液の酸化還元電位を制御するだけで、微生物の活性制御が行えるので、非常に簡便且つ低コストである。   According to the first aspect of the present invention, the function of the control target microorganism group can be enhanced by the proliferation of the activity control target microorganism and the increase in the ratio of the functioning activity control target microorganism. In addition, since it is not an optimal environment for microorganisms other than the activity control target microorganism, activation becomes difficult. Therefore, the activity control target microorganism can be selectively activated, and the function of the activity control target microorganism can be maximized. In addition, since the active target microorganism can be selectively grown, the desired microorganism can be selectively cultured. Furthermore, since the activity of the microorganism can be controlled only by controlling the oxidation-reduction potential of the culture solution, it is very simple and low cost.

請求項2に記載の発明によれば、培養液自体の酸化還元電位を一定値に制御することができる。   According to invention of Claim 2, the oxidation-reduction potential of culture solution itself can be controlled to a fixed value.

請求項3に記載の発明によれば、活性制御対象微生物に呼吸を行わせて、活性制御対象微生物の活性化をさらに促進させることができる。しかも、電子受容体物質が環境汚染物質等の有害物質である場合には、有害物質の処理を行いつつ、有害物質を処理できる活性制御微生物を選択的に増殖、培養させることができるという、非常に有利な効果を得ることができる。   According to the third aspect of the invention, the activation of the activity control target microorganism can be further promoted by causing the activity control target microorganism to perform respiration. Moreover, when the electron acceptor substance is a harmful substance such as an environmental pollutant, an active control microorganism capable of treating the harmful substance can be selectively grown and cultured while treating the harmful substance. An advantageous effect can be obtained.

請求項4に記載の発明によれば、活性対象微生物の活性化を嫌気環境下で行うようにしている。したがって、嫌気性微生物や通性微生物(通常は好気的環境を好むが、嫌気環境下でも生育可能な微生物)を活性制御対象微生物として、その活性化を効率良く行うことができる。   According to the invention described in claim 4, the activation target microorganism is activated in an anaerobic environment. Therefore, anaerobic microorganisms and facultative microorganisms (microorganisms that normally prefer an aerobic environment but can grow even in an anaerobic environment) can be efficiently activated using microorganisms as activity control targets.

請求項5に記載の発明によれば、活性制御対象微生物の酸化還元電位の至適範囲を導出することができるので、この導出された至適範囲にて活性制御対象微生物を活性化することができる。故に、請求項6に記載の発明によれば、テトラクロロエチレン(PCE)脱塩素微生物を選択的に活性化することができる。したがって、PCEをDCEに脱塩素化する機能を最大限に発揮させることができると共に、テトラクロロエチレン(PCE)脱塩素微生物の選択的な培養も可能となる。 According to the invention described in claim 5, since it is possible to derive the optimum range of the oxidation-reduction potential of the activity control target microorganism, it is possible to activate the activity control target microorganism within the derived optimum range. it can. Therefore, according to the invention described in claim 6, tetrachlorethylene (PCE) dechlorination microorganisms can be selectively activated. Therefore, it is possible to maximize the function of dechlorinating PCE into DCE, and it is possible to selectively culture tetrachlorethylene (PCE) dechlorinated microorganisms.

請求項に記載の発明によれば、ジクロロエチレン(DCE)脱塩素微生物を選択的に活性化することができる。したがって、DCEをエチレン(ETH)に脱塩素化する機能を最大限に発揮させることができると共に、ジクロロエチレン(DCE)脱塩素微生物の選択的な培養も可能となる。 According to invention of Claim 7 , a dichloroethylene (DCE) dechlorination microorganism can be activated selectively. Therefore, the function of dechlorinating DCE to ethylene (ETH) can be exhibited to the maximum, and selective culture of dichloroethylene (DCE) dechlorinated microorganisms is also possible.

請求項に記載の発明によれば、ビニルクロライド(VC)脱塩素微生物を選択的に活性化することができる。したがって、VCをETHに脱塩素化する機能を最大限に発揮させることができると共に、ビニルクロライド(VC)脱塩素微生物の選択的な培養も可能となる。 According to the invention described in claim 8 , vinyl chloride (VC) dechlorinated microorganisms can be selectively activated. Therefore, the function of dechlorinating VC to ETH can be exhibited to the maximum, and selective culture of vinyl chloride (VC) dechlorinated microorganisms is also possible.

請求項に記載の発明によれば、硫酸還元菌を選択的に活性化することができる。したがって、硫酸イオンを硫化水素に還元する機能を最大限に発揮させることができると共に、硫酸還元菌の選択的な培養も可能となる。さらに、硫酸還元と相補的にベンゼン、トルエンなどの芳香族化合物を分解する作用が知られている硫酸還元菌においては、ベンゼン、トルエンなどを分解する機能を最大限に発揮することができる。 According to the invention described in claim 9 , sulfate-reducing bacteria can be selectively activated. Therefore, the function of reducing sulfate ions to hydrogen sulfide can be exhibited to the maximum, and selective culture of sulfate-reducing bacteria is also possible. Furthermore, in sulfate-reducing bacteria known to have an effect of decomposing aromatic compounds such as benzene and toluene in a complementary manner to sulfate reduction, the function of decomposing benzene and toluene can be maximized.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

図1に、本発明の微生物の活性制御方法の実施形態の一例として、電気培養装置1を用いた場合について説明する。本発明の微生物の活性制御方法は、活性制御対象微生物2を含む培養液4に電極を浸漬し、この電極に電位を印加して培養液4の酸化還元電位を活性制御対象微生物2の至適範囲に制御し、活性制御対象微生物2を選択的に活性化するものである。つまり、培養液4自体の酸化還元電位を制御することにより、活性制御対象微生物2にとって至適な環境として、活性制御対象微生物2を選択的に活性化できる新規な方法である。   FIG. 1 illustrates a case where an electroculture apparatus 1 is used as an example of an embodiment of the microorganism activity control method of the present invention. In the microorganism activity control method of the present invention, an electrode is immersed in the culture solution 4 containing the activity control target microorganism 2, and an electric potential is applied to the electrode so that the redox potential of the culture solution 4 is optimal for the activity control target microorganism 2. It controls to the range and selectively activates the activity-control target microorganism 2. That is, it is a novel method that can selectively activate the activity control target microorganism 2 as an optimum environment for the activity control target microorganism 2 by controlling the oxidation-reduction potential of the culture solution 4 itself.

電解槽5はイオン交換膜6によって培養槽7と対極槽8に仕切られている。培養槽7と対極槽8には培養液4が充填され、培養槽7には作用極9及び参照電極11が、対極槽8には対極10が浸漬される。作用極9、対極10及び参照電極11は3電極式の電位制御装置(ポテンシオスタット)12に結線され、培養槽7内の作用極9の電位を厳密に設定可能としている。   The electrolytic cell 5 is divided into a culture cell 7 and a counter electrode cell 8 by an ion exchange membrane 6. The culture tank 7 and the counter electrode tank 8 are filled with the culture solution 4, the working electrode 9 and the reference electrode 11 are immersed in the culture tank 7, and the counter electrode 10 is immersed in the counter electrode tank 8. The working electrode 9, the counter electrode 10 and the reference electrode 11 are connected to a three-electrode type potential control device (potentiostat) 12 so that the potential of the working electrode 9 in the culture tank 7 can be set strictly.

培養槽7には、酸化還元物質3がさらに添加される。   A redox substance 3 is further added to the culture tank 7.

酸化還元物質3としては、培養液4に浸されている作用極9と可逆的に酸化還元反応を生じ得る物質であり、且つ、活性制御対象微生物2に対して毒性を示さない物質であればよい。例えば、土壌成分として一般的な鉄イオンが挙げられる。鉄イオンは以下に示す化学反応式1により酸化体と還元体に可逆的に変化する。
[化学反応式1] Fe(III) + e = Fe(II)
The redox substance 3 is a substance that can cause a redox reaction reversibly with the working electrode 9 immersed in the culture solution 4 and that does not show toxicity to the activity-control target microorganism 2. Good. For example, a general iron ion is mentioned as a soil component. The iron ion reversibly changes into an oxidized form and a reduced form according to the chemical reaction formula 1 shown below.
[Chemical Reaction Formula 1] Fe (III) + e = Fe (II)

ここで、鉄イオンを培養液4中で安定に存在させるためには、鉄イオンをキレート剤に配位させて培養液中に添加することが好ましい。キレート剤としては、鉄イオンを配位しうるものであれば任意のキレート剤を用いることができるが、例えばジエチレントリアミンペンタ酢酸(DTPA)、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)、テトラエチレントリアミン(TET)、エチレンジアミン(EDA)、ジエチレントリアミン(DETA)、クエン酸、シュウ酸、クラウンエーテル、ニトリロテトラ酢酸、エデト酸二ナトリウム、エデト酸ナトリウム、エデト酸三ナトリウム、ペニシラミン、ペンテテートカルシウム三ナトリウム、ペンテト酸、スクシメルおよびエデト酸トリエンチンを挙げることができ、好ましくはEDTAである。   Here, in order to allow iron ions to stably exist in the culture solution 4, it is preferable that iron ions be coordinated with the chelating agent and added to the culture solution. As the chelating agent, any chelating agent capable of coordinating iron ions can be used. For example, diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), tetraethylenetriamine (TET), ethylenediamine (EDA), diethylenetriamine (DETA), citric acid, oxalic acid, crown ether, nitrilotetraacetic acid, disodium edetate, sodium edetate, trisodium edetate, penicillamine, trisodium pentetate calcium, pentetate, succil and edet An acid trientine can be mentioned, and EDTA is preferred.

鉄イオン以外にも、フェロシアン化カリウム、アントラキノンジスルホン酸ナトリウムなどのキノン化合物、メチルビオロゲンを用いることができる。これらの物質も酸化還元反応により、酸化体と還元体に可逆的に変化する。特に、キノン化合物は土壌成分の一つとして知られている物質であり、好ましい。つまり、土壌そのものを培養液4に添加することで、土壌に含まれている酸化還元物質3により培養液の酸化還元電位が制御できる場合がある。尚、酸化還元物質3は上記した物質に限定されるものではない。   In addition to iron ions, quinone compounds such as potassium ferrocyanide and sodium anthraquinone disulfonate, and methyl viologen can be used. These substances also reversibly change into an oxidized form and a reduced form by an oxidation-reduction reaction. In particular, a quinone compound is a substance known as one of the soil components and is preferable. That is, by adding the soil itself to the culture solution 4, the oxidation-reduction potential of the culture solution can be controlled by the oxidation-reduction substance 3 contained in the soil. The redox material 3 is not limited to the materials described above.

尚、酸化還元物質3の培養槽7への添加量は、培養液4の酸化還元電位を制御できる量であれば特に限定されないが、培養液4の濃度を0.1〜100mmol/Lとすることが好適である。0.1mmol/L未満とすると酸化還元電位の制御を十分に行うことができない可能性があり、100mmol/Lを超えると培養液に完全に溶解しなかったり、微生物の生育阻害を生じる可能性がある。   The amount of the redox substance 3 added to the culture tank 7 is not particularly limited as long as the redox potential of the culture solution 4 can be controlled, but the concentration of the culture solution 4 is 0.1 to 100 mmol / L. Is preferred. If it is less than 0.1 mmol / L, the redox potential may not be sufficiently controlled, and if it exceeds 100 mmol / L, it may not be completely dissolved in the culture solution or may cause growth inhibition of microorganisms. is there.

また、電子受容体物質13を培養槽7に添加してもよい。この場合は、活性制御対象微生物2に呼吸を行わせることで、さらに効率よく活性制御を行うことができる。   Further, the electron acceptor substance 13 may be added to the culture tank 7. In this case, the activity control can be performed more efficiently by causing the activity control target microorganism 2 to breathe.

電子受容体物質13としては、活性制御対象微生物2に呼吸を行わせることのできる物質であれば特に限定されないが、例えば、PCE脱塩素微生物に対してテトラクロロエチレン(PCE)、DCE脱塩素微生物に対してジクロロエチレン(DCE)、VC脱塩素微生物に対して塩化ビニル、硝酸還元菌に対して硝酸イオン、硫酸還元菌に対して硫酸イオン、メタン生成菌に対して二酸化炭素、クロロベンゼン脱塩素微生物に対してクロロベンゼン、クロロフェノール脱塩素微生物に対してクロロフェノール、クロム還元菌に対してクロムイオン、キノン還元菌に対してキノン、水銀還元菌に対して水銀イオン、カドミウム還元菌に対してカドミウムイオン、鉄還元菌に対して鉄イオンが挙げられる。   The electron acceptor substance 13 is not particularly limited as long as it can cause the activity-control target microorganism 2 to perform respiration. For example, tetrachloroethylene (PCE) against PCE dechlorinated microorganisms, and against DCE dechlorinated microorganisms. Dichloroethylene (DCE), vinyl chloride against VC dechlorinated microorganisms, nitrate ions against nitrate-reducing bacteria, sulfate ions against sulfate-reducing bacteria, carbon dioxide against methanogens, against chlorobenzene-dechlorinated microorganisms Chlorobenzene, chlorophenol against chlorophenol dechlorinated microorganisms, chromium ion against chromium-reducing bacteria, quinone against quinone-reducing bacteria, mercury ion against mercury-reducing bacteria, cadmium ion against cadmium-reducing bacteria, iron reduction An iron ion is mentioned with respect to a microbe.

尚、電子受容体物質13を培養槽7に添加しなくとも、微生物の活性を制御することが可能である。例えば、予め生育させた活性制御対象微生物2を培養槽7に投入し、培養液4の酸化還元電位を制御することで、機能している活性制御対象微生物2の割合を増やすことにより、活性制御対象微生物2の活性化を図ることができる。   It is possible to control the activity of microorganisms without adding the electron acceptor substance 13 to the culture tank 7. For example, the activity control target microorganism 2 that has been grown in advance is put into the culture tank 7, and the activity control target microorganism 2 is increased by controlling the oxidation-reduction potential of the culture solution 4, thereby increasing the activity control target microorganism 2. The target microorganism 2 can be activated.

ここで、本発明の微生物の活性制御方法において、活性対象微生物2の生育環境は嫌気環境としている。この場合、嫌気性微生物や通性微生物(通常は好気的環境を好むが、嫌気環境下でも生育可能な微生物)を活性制御対象微生物として、その活性化を効率良く行うことができる。嫌気環境は、例えば電気培養装置1の電解槽5をボックス(不図示)内に入れ、当該ボックス内に水素ガス、二酸化炭素、不活性ガス(窒素、希ガス)、またはそれらの混合ガスを充填することにより形成することができるが、このような方法に限定されるものではない。   Here, in the microorganisms activity control method of the present invention, the growth environment of the target microorganism 2 is an anaerobic environment. In this case, an anaerobic microorganism or a facultative microorganism (a microorganism that normally prefers an aerobic environment but can grow in an anaerobic environment) can be efficiently activated using the microorganism as an activity control target microorganism. In an anaerobic environment, for example, the electrolytic cell 5 of the electroculture device 1 is placed in a box (not shown), and the box is filled with hydrogen gas, carbon dioxide, inert gas (nitrogen, rare gas), or a mixed gas thereof. However, it is not limited to such a method.

尚、本実施形態では、活性対象微生物2の生育環境は嫌気環境としているが、活性対象微生物2の生育環境を好気雰囲気とし、好気性微生物や通性微生物を活性制御対象微生物として培養液4を至適な酸化還元電位に制御することで、その活性化を効率良く行うこともできる。   In this embodiment, the growth environment of the active target microorganism 2 is an anaerobic environment. However, the growth environment of the active target microorganism 2 is an aerobic atmosphere, and the aerobic microorganism or facultative microorganism is an activity control target microorganism. By controlling to the optimum redox potential, the activation can be performed efficiently.

次に、培養液4の酸化還元電位について説明する。培養液4の酸化還元電位は、数式1に示すネルンストの式により表される。   Next, the oxidation-reduction potential of the culture solution 4 will be described. The oxidation-reduction potential of the culture solution 4 is expressed by the Nernst equation shown in Equation 1.

[数式2] E=E+RT/nF×ln(Cox/Cred[Formula 2] E = E 0 + RT / nF × ln (C ox / C red )

数式2において、Eは溶液の酸化還元電位、Eは酸化還元物質の標準酸化還元電位、Rは気体定数、Tは絶対温度、nは反応電子数、Fはファラデー定数、Coxは酸化体の濃度、Credは還元体の濃度である。つまり、培養液中に含まれる酸化還元物質3の酸化体の濃度と還元体の濃度の比を一定に制御することにより、培養液4自体の酸化還元電位を制御することができる。つまり、酸化還元物質3が培養液4の酸化還元電位を決定する要素であり、培養液4の組成は酸化還元電位にほとんど影響を与えることがない。 In Equation 2, E is the redox potential of the solution, E 0 is the standard redox potential of the redox material, R is the gas constant, T is the absolute temperature, n is the number of reaction electrons, F is the Faraday constant, and C ox is the oxidant. , C red is the concentration of the reductant. That is, the oxidation-reduction potential of the culture solution 4 itself can be controlled by controlling the ratio of the oxidant concentration of the redox substance 3 and the concentration of the reductant contained in the culture solution to be constant. That is, the redox material 3 is an element that determines the redox potential of the culture solution 4, and the composition of the culture solution 4 hardly affects the redox potential.

3極式の電位制御装置12では、作用極9と参照電極11間の電位差を測定し、測定した電位差が設定電位Vに達するように作用極9と対極10との間に電流を流し、基準となる参照電極11には一切電流が流れないようにしている。このようにして作用極9の電位を一定の電位Vに制御し、酸化還元物質3の酸化体の濃度と還元体の濃度の比を一定に制御することにより、培養液4自体の酸化還元電位が一定に制御される。ここで、培養液4の酸化還元電位は、作用極9の酸化還元電位に相当する。したがって、設定電位V、つまり、参照電極11に対する作用極9の電位が培養液4の酸化還元電位に相当する。   The tripolar potential control device 12 measures the potential difference between the working electrode 9 and the reference electrode 11, passes a current between the working electrode 9 and the counter electrode 10 so that the measured potential difference reaches the set potential V, and sets the reference Thus, no current flows through the reference electrode 11. In this way, the potential of the working electrode 9 is controlled to a constant potential V, and the ratio of the oxidant concentration to the reductant concentration of the redox substance 3 is controlled to be constant, whereby the redox potential of the culture solution 4 itself. Is controlled to be constant. Here, the redox potential of the culture solution 4 corresponds to the redox potential of the working electrode 9. Therefore, the set potential V, that is, the potential of the working electrode 9 with respect to the reference electrode 11 corresponds to the redox potential of the culture solution 4.

例として、酸化還元電位が+0.5Vの培養液の酸化還元電位を−0.5Vに制御する場合について図15に基づいて説明する。初期状態、つまり作用極9に電位を印加していない場合は、作用極9の酸化還元電位測定値は、作用極9と参照電極11との間の電位差である+0.5Vとなる(図15の(1))。次に、設定電位を−0.5Vとして電位制御を開始すると、作用極9の電位は瞬時に設定電位となり、培養液4中の酸化還元物質3が酸化還元反応を生じて、酸化還元物質3の酸化体と還元体の濃度比が制御され、培養液4の電位が徐々に設定電位に近づき(図15の(2))、定常状態となって、培養液4の酸化還元電位が−0.5Vとなる(図15の(3))。このときの作用極9の酸化還元電位測定値は、作用極9と参照電極11の電位差である−0.5Vとなる。   As an example, a case where the oxidation-reduction potential of a culture solution having a oxidation-reduction potential of +0.5 V is controlled to -0.5 V will be described with reference to FIG. In the initial state, that is, when no potential is applied to the working electrode 9, the measured redox potential of the working electrode 9 is +0.5 V, which is the potential difference between the working electrode 9 and the reference electrode 11 (FIG. 15). (1)). Next, when potential control is started with the set potential set at −0.5 V, the potential of the working electrode 9 instantaneously becomes the set potential, and the redox substance 3 in the culture solution 4 undergoes a redox reaction, and the redox substance 3 The concentration ratio of the oxidant and reductant is controlled, the potential of the culture solution 4 gradually approaches the set potential ((2) in FIG. 15), and becomes a steady state. .5V ((3) in FIG. 15). At this time, the measured redox potential of the working electrode 9 is −0.5 V, which is the potential difference between the working electrode 9 and the reference electrode 11.

ここで、酸化還元電位は、参照電極11に対する作用極9の電位に相当するので、参照電極11の種類により酸化還元電位の値は変化する。本明細書における酸化還元電位は、標準水素電極に対して+0.22Vを示す銀・塩化銀電極に対する値としているが、参照電極11は銀・塩化銀電極に限られるものではない。銀・塩化銀電極以外の電極を用いた場合の酸化還元電位は上述した方法により容易に換算でき、銀・塩化銀電極以外の電極を用いた場合に換算した酸化還元電位の範囲も本発明に含まれる。尚、以降に記載する酸化還元電位の値は銀・塩化銀電極に対する値である。   Here, since the oxidation-reduction potential corresponds to the potential of the working electrode 9 with respect to the reference electrode 11, the value of the oxidation-reduction potential varies depending on the type of the reference electrode 11. The oxidation-reduction potential in this specification is a value for a silver / silver chloride electrode showing +0.22 V with respect to a standard hydrogen electrode, but the reference electrode 11 is not limited to a silver / silver chloride electrode. The oxidation-reduction potential when an electrode other than a silver / silver chloride electrode is used can be easily converted by the method described above, and the range of the oxidation-reduction potential converted when an electrode other than a silver / silver chloride electrode is used is also included in the present invention. included. In addition, the value of the oxidation-reduction potential described below is a value with respect to the silver / silver chloride electrode.

尚、培養槽7に投入された微生物が酸化還元物質を酸化あるいは還元することにより、Cox/Cred(酸化体と還元体の濃度比)が変化した場合でも、可逆性の酸化還元物質を用いることで、所定のCox/Credに制御して、酸化還元電位を一定値に保つことができる。 In addition, even when C ox / C red (concentration ratio of oxidant and reductant) is changed by oxidizing or reducing the redox substance by the microorganisms introduced into the culture tank 7, the reversible redox substance is removed. By using it, the redox potential can be maintained at a constant value by controlling to a predetermined C ox / C red .

ここで、電解槽5を二槽に区画しているイオン交換膜6は、一価の陽イオンのみを透過する膜である。したがって、二価の鉄イオンや三価の鉄イオンは透過しないので、酸化還元物質3が対極槽8に移動することはない。したがって、酸化還元物質3は培養槽7で繰り返し利用できる。対極槽8に設置された対極9では、作用極9の逆反応として水素の還元・酸化反応が生じる。また、膜間のイオン電流の伝達は、培養液に含まれる水素イオン、ナトリウムイオン(Na)、カリウムイオン(K)などの一価の陽イオンにより行われる。このような電気化学反応が電解槽5で進行し、培養液の酸化還元電位が一定に制御される。 Here, the ion exchange membrane 6 that divides the electrolytic cell 5 into two cells is a membrane that transmits only monovalent cations. Therefore, since bivalent iron ions and trivalent iron ions do not permeate, the redox material 3 does not move to the counter electrode tank 8. Therefore, the redox material 3 can be repeatedly used in the culture tank 7. In the counter electrode 9 installed in the counter electrode tank 8, hydrogen reduction / oxidation reaction occurs as a reverse reaction of the working electrode 9. In addition, transmission of ionic current between the membranes is performed by monovalent cations such as hydrogen ions, sodium ions (Na + ), and potassium ions (K + ) contained in the culture solution. Such an electrochemical reaction proceeds in the electrolytic cell 5, and the oxidation-reduction potential of the culture solution is controlled to be constant.

活性制御対象微生物2の酸化還元電位の至適範囲は、以下に説明する微生物の活性評価試験により導き出すことができる。即ち、酸化還元電位以外の培養条件を全て揃え、酸化還元電位をある範囲内、例えば−1V〜1Vの範囲内で条件振りして、培養を行う。さらに比較条件として、電圧を印加しない条件でも培養を行っておく。培養を開始する前には、活性制御対象微生物2の電子受容体物質13を培養液に加えておく。そして、数日間培養した後に、培養液中の電子受容体物質13の濃度を測定してその減少量を測定し、比較条件よりも電子受容体物質13の減少量が多い酸化還元電位条件のものが、活性が高いことになり、その酸化還元電位条件が至適範囲となる。   The optimal range of the oxidation-reduction potential of the activity-control target microorganism 2 can be derived by a microorganism activity evaluation test described below. That is, all the culture conditions other than the oxidation-reduction potential are prepared, and the culture is performed with the oxidation-reduction potential set in a certain range, for example, in the range of −1 V to 1 V. Further, as a comparison condition, the culture is performed even under a condition where no voltage is applied. Before starting the culture, the electron acceptor substance 13 of the activity-control target microorganism 2 is added to the culture solution. Then, after culturing for several days, the concentration of the electron acceptor substance 13 in the culture solution is measured and the amount of decrease is measured, and the amount of decrease in the electron acceptor substance 13 is greater than the comparison condition. However, the activity is high, and the oxidation-reduction potential condition is in the optimum range.

本発明者等は、この活性評価試験により、PCE脱塩素微生物、DCE脱塩素微生物、VC脱塩素微生物、硫酸還元菌の酸化還元電位の至適範囲を得た。   The present inventors obtained the optimum range of the oxidation-reduction potential of the PCE dechlorinated microorganism, the DCE dechlorinated microorganism, the VC dechlorinated microorganism, and the sulfate reducing bacterium by this activity evaluation test.

PCE脱塩素微生物は、嫌気呼吸により、図12に示す脱塩素反応のうち、PCE(テトラクロロエチレン)をDCE(ジクロロエチレン)に脱塩素化する微生物である。この微生物の酸化還元電位の至適範囲は、−0.7V超〜−0.5V未満、より好ましくは−0.65V〜−0.55V、さらに好ましくは−0.6Vである。−0.5V以上、−0.7V以下の酸化還元電位では、電圧を印加せずに培養した場合よりもPCE脱塩素活性が低下してしまうので好ましくない。   The PCE dechlorination microorganism is a microorganism that dechlorinates PCE (tetrachloroethylene) to DCE (dichloroethylene) in the dechlorination reaction shown in FIG. 12 by anaerobic respiration. The optimum range of the oxidation-reduction potential of this microorganism is more than -0.7 V to less than -0.5 V, more preferably -0.65 V to -0.55 V, and still more preferably -0.6 V. An oxidation-reduction potential of −0.5 V or more and −0.7 V or less is not preferable because the PCE dechlorination activity is lower than that in the case of culturing without applying voltage.

PCE脱塩素微生物としては新規の又は公知の微生物を用いることができる。例えば、Desulfitobacterium, Dehalococcoides, Dehalobacter, Geobacterである。   A novel or known microorganism can be used as the PCE dechlorination microorganism. For example, Desulfitobacterium, Dehalococcoides, Dehalobacter, Geobacter.

DCE脱塩素微生物は、嫌気呼吸により、図12に示す脱塩素反応のうち、DCE(ジクロロエチレン)をETH(エチレン)に脱塩素化する微生物である。この微生物の酸化還元電位の至適範囲は、−0.6V超〜−0.2V未満、好ましくは−0.55V超〜−0.2V未満、より好ましくは−0.5〜−0.2V未満、さらに好ましくは−0.4V〜−0.2V未満、最も好ましくは−0.3Vである。−0.6V以下、−0.2V以上の酸化還元電位では、電圧を印加せずに培養した場合よりもDCE脱塩素活性が低下してしまうので好ましくない。   The DCE dechlorination microorganism is a microorganism that dechlorinates DCE (dichloroethylene) to ETH (ethylene) in the dechlorination reaction shown in FIG. 12 by anaerobic respiration. The optimum range of the oxidation-reduction potential of this microorganism is more than -0.6 V to less than -0.2 V, preferably more than -0.55 V to less than -0.2 V, more preferably -0.5 to -0.2 V. Less than, more preferably −0.4 V to less than −0.2 V, and most preferably −0.3 V. An oxidation-reduction potential of −0.6 V or lower and −0.2 V or higher is not preferable because the DCE dechlorination activity is lower than that in the case of culturing without applying voltage.

DCE脱塩素微生物としては新規の又は公知の微生物を用いることができる。例えば、Dehalococcoidesである。   As the DCE dechlorination microorganism, a new or known microorganism can be used. For example, Dehalococcoides.

VC脱塩素微生物は、嫌気呼吸により、図12に示す脱塩素反応のうち、VC(塩化ビニル)をETH(エチレン)に脱塩素化する微生物である。この微生物の酸化還元電位の至適範囲は、−0.5V超〜−0.2V未満、より好ましくは−0.25V超〜−0.45V未満、最も好ましくは−0.4〜−0.3Vである。この範囲を超える酸化還元電位では、電圧を印加せずに培養した場合よりもVC脱塩素活性が低下してしまうので好ましくない。尚、本発明者等の実験によると、酸化還元電位を−0.6Vとすることで、VC脱塩素活性が高まることが確認された。したがって、−0.6V付近にも酸化還元電位の至適範囲が存在することが示唆される。   The VC dechlorination microorganism is a microorganism that dechlorinates VC (vinyl chloride) to ETH (ethylene) in the dechlorination reaction shown in FIG. 12 by anaerobic respiration. The optimal range of the oxidation-reduction potential of this microorganism is more than -0.5 V to less than -0.2 V, more preferably more than -0.25 V to less than -0.45 V, most preferably -0.4 to -0. 3V. An oxidation-reduction potential exceeding this range is not preferable because the VC dechlorination activity is lower than when culturing without applying a voltage. According to experiments by the present inventors, it was confirmed that the VC dechlorination activity is increased by setting the oxidation-reduction potential to -0.6V. Therefore, it is suggested that there exists an optimum range of the redox potential even in the vicinity of -0.6V.

VC脱塩素微生物としては新規の又は公知の微生物を用いることができる。例えば、Dehalococcoidesである。   A novel or known microorganism can be used as the VC dechlorination microorganism. For example, Dehalococcoides.

硫酸還元菌は、嫌気呼吸により、硫酸イオンを硫化水素に還元する微生物である。この微生物の酸化還元電位の至適範囲は、−0.6V〜−0.1V、特に、−0.6V、−0.1Vとすることで、硫酸還元活性を高めることができる。−0.6V未満、−0.1V超では、電圧を印加せずに培養した場合よりも硫酸還元活性が低下してしまう可能性がある。   A sulfate-reducing bacterium is a microorganism that reduces sulfate ions to hydrogen sulfide by anaerobic respiration. The optimum range of the oxidation-reduction potential of this microorganism is -0.6 V to -0.1 V, particularly -0.6 V, -0.1 V, whereby the sulfate reduction activity can be enhanced. If it is less than −0.6 V and more than −0.1 V, the sulfuric acid reduction activity may be lower than that in the case of culturing without applying voltage.

硫酸還元菌としては新規の又は公知の微生物を用いることができる。例えば、Desulfovibrio, Desulfomicrobium, Desulfobacula, Desulfobacterである。   As the sulfate-reducing bacteria, new or known microorganisms can be used. For example, Desulfovibrio, Desulfomicrobium, Desulfobacula, Desulfobacter.

酸化還元電位を至適範囲に制御することで、活性制御対象微生物の活性を高めることができる。つまり、活性制御対象微生物が増殖することによりその機能が高まる効果と、機能している活性制御対象微生物の割合を高めることによりその機能が高まる効果により活性を高めることができる。逆に言えば、酸化還元電位を至適範囲外に制御することで、活性制御対象微生物の活性を低下させることができる。つまり、活性制御対象微生物が減少することによりその機能が低下させる効果と、機能している微生物の割合を少なくしてその機能を低下させる効果により活性を低下させることができる。   By controlling the oxidation-reduction potential within the optimal range, the activity of the activity control target microorganism can be enhanced. That is, the activity can be enhanced by the effect of increasing the function of the microorganism to be controlled by activity and the effect of increasing the function by increasing the ratio of the functioning microorganism to be controlled. In other words, the activity of the activity-control target microorganism can be reduced by controlling the oxidation-reduction potential outside the optimum range. That is, the activity can be reduced by the effect of reducing the function by decreasing the number of microorganisms subject to activity control and the effect of reducing the function by reducing the proportion of the functioning microorganisms.

このようにして活性制御対象微生物の活性を制御する方法を利用することで、ある特定の機能性微生物の集積培養を行うことができる。また、培養のみに留まらず、ある種の微生物だけを機能させて、バイオレメディエーションを行うことができる。例えば、PCE脱塩素微生物、DCE脱塩素微生物が混在している培養液の酸化還元電位を−0.6Vとすることで、PCE脱塩素微生物のみが選択的に活性化して機能するし、酸化還元電位を−0.3Vとすれば、DCE脱塩素微生物のみが選択的に活性化する。   By using the method for controlling the activity of the activity-controlling microorganism in this way, it is possible to perform an accumulation culture of a specific functional microorganism. In addition, not only the culture but also only a certain kind of microorganisms can function to perform bioremediation. For example, by setting the redox potential of a culture solution containing PCE dechlorinated microorganisms and DCE dechlorinated microorganisms to −0.6 V, only PCE dechlorinated microorganisms are selectively activated and function, and redox If the potential is −0.3 V, only DCE dechlorinated microorganisms are selectively activated.

上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、図13(A)に示すようなマイクロアレイ電気培養装置1’を使用した電位制御方法により本発明の微生物の活性制御方法を実施してもよい。具体的には、電解槽5に培養液4を充填し、対極10及び参照電極11を浸漬する。そして、容器底部をイオン交換膜6で構成した複数の微小培養器15に培養液4、活性制御対象微生物2及び酸化還元物質3を充填し、これを電解槽5に充填された培養液4に浸す。作用極9は微小培養器15の培養液4中にぞれぞれ浸漬する。つまり、図1に示した電気培養装置1における培養槽7がマイクロアレイ電気培養装置1’の微小培養器15に相当し、微小培養器15の外側部が図1に示した電気培養装置1における対極槽8に相当する。作用極9、対極10及び参照電極11は多チャンネル電位制御装置12に結線され、各微小培養器15の培養液4の作用極9の電位をそれぞれ厳密に設定可能とした参照電極統合型のマイクロアレイ電気培養装置としている。ここで、図13(B)に示すように、参照電極11を各微小培養器15に浸漬して、各微小培養器15の培養液4の作用極9の電位を厳密に設定可能とした参照電極分離型のマイクロアレイ電気分解装置としてもよい。尚、図13において、●は、微小培養器15を簡略化して記載したものである。   The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, the microorganism activity control method of the present invention may be carried out by a potential control method using a microarray electroculture apparatus 1 ′ as shown in FIG. Specifically, the electrolytic solution 5 is filled with the culture solution 4 and the counter electrode 10 and the reference electrode 11 are immersed. Then, a plurality of microincubators 15 each having a container bottom made of an ion exchange membrane 6 are filled with the culture solution 4, the activity control target microorganism 2 and the redox substance 3, and this is added to the culture solution 4 filled in the electrolytic cell 5. Immerse. The working electrode 9 is immersed in the culture solution 4 of the microincubator 15. That is, the culture tank 7 in the electroculture apparatus 1 shown in FIG. 1 corresponds to the microincubator 15 of the microarray electroculture apparatus 1 ′, and the outer part of the microincubator 15 is the counter electrode in the electroculture apparatus 1 shown in FIG. It corresponds to the tank 8. The working electrode 9, the counter electrode 10 and the reference electrode 11 are connected to a multichannel potential control device 12, and the reference electrode integrated microarray in which the potential of the working electrode 9 of the culture solution 4 of each microincubator 15 can be set precisely. It is an electric culture device. Here, as shown in FIG. 13 (B), the reference electrode 11 is immersed in each microincubator 15 so that the potential of the working electrode 9 of the culture solution 4 of each microincubator 15 can be set strictly. An electrode separation type microarray electrolysis apparatus may be used. In FIG. 13, ● represents the microincubator 15 in a simplified manner.

図13(A)及び(B)に示すマイクロアレイ電気培養装置を用いることで、各々の微小培養器15に対して種々の酸化還元電位を印加できる。したがって、少量のサンプルを用いて活性を最大にする最適な酸化還元電位を割り出すことが可能となる。また、方々から取り集めた環境微生物を各微小培養器に植菌し、目的の活性を最大にする電位を一律に与えることで、高い活性を持った微生物を含む培養液を検出することが可能となる。   By using the microarray electroculture apparatus shown in FIGS. 13A and 13B, various oxidation-reduction potentials can be applied to each microincubator 15. Therefore, it is possible to determine the optimum redox potential that maximizes the activity using a small amount of sample. In addition, by inoculating environmental micro-organisms collected from people into each micro-incubator and uniformly applying a potential that maximizes the target activity, it is possible to detect culture solutions containing highly active micro-organisms. It becomes.

また、図14に示すように、活性制御対象微生物2を通過させないメンブレンフィルタ16で培養槽7を仕切って処理槽17を形成し、処理槽17に環境汚染物質13aを含んだ被処理液18を入れて、これを分解処理するようにしてもよい。即ち、環境汚染物質13aは処理槽17と培養槽7との間の濃度勾配によりメンブレンリアクタ16を通過して処理槽17から培養槽7に移動する。環境汚染物質13aが培養槽7に添加されている活性制御対象微生物2に対して電子受容体となる物質の場合には、被処理液18に含まれている環境汚染物質13aが活性制御対象微生物2により分解処理される。環境汚染物質13aが分解されて生成した分解物13a’も培養槽7と処理槽17との間の濃度勾配によりメンブレンリアクタ16を通過して培養槽7から処理槽17に移動するので、処理槽17に入れた被処理液18は最終的に環境汚染物質13aが除去されて分解物13a’が含まれる。培養槽7の活性制御対象微生物2は培養液4の酸化還元電位が制御されて活性化されているので、環境汚染物物質13aを効率よく分解処理できるバイオリアクターとなる。尚、この形態において、培養液4内で十分にイオン電流が流れない場合には、被処理液18に酸化還元物質3を添加するようにしても良い。   Further, as shown in FIG. 14, a culture tank 7 is partitioned by a membrane filter 16 that does not allow the microorganisms 2 to be controlled for activity to pass through to form a treatment tank 17, and a treatment liquid 18 containing an environmental pollutant 13 a is placed in the treatment tank 17. It may be inserted and disassembled. That is, the environmental pollutant 13 a moves from the treatment tank 17 to the culture tank 7 through the membrane reactor 16 due to a concentration gradient between the treatment tank 17 and the culture tank 7. When the environmental pollutant 13a is a substance that becomes an electron acceptor for the activity control target microorganism 2 added to the culture tank 7, the environmental pollutant 13a contained in the liquid to be treated 18 is the activity control target microorganism. 2 is decomposed. The decomposed product 13a ′ generated by decomposing the environmental pollutant 13a also moves from the culture tank 7 to the treatment tank 17 through the membrane reactor 16 due to the concentration gradient between the culture tank 7 and the treatment tank 17, so that the treatment tank The liquid 18 to be treated 18 is finally removed from the environmental pollutant 13a and contains a decomposition product 13a ′. Since the microorganism 2 for activity control in the culture tank 7 is activated by controlling the oxidation-reduction potential of the culture solution 4, it becomes a bioreactor capable of efficiently decomposing the environmental pollutant 13a. In this embodiment, when the ion current does not sufficiently flow in the culture solution 4, the redox substance 3 may be added to the solution to be treated 18.

以下に本発明の実施例を説明するが、本発明はこれら実施例に限られるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
活性制御対象微生物2をPCE脱塩素微生物として、至適酸化還元電位を検討した。
Example 1
The optimal oxidation-reduction potential was examined using the microorganism 2 for activity control as a PCE dechlorinating microorganism.

(1)培養液の調整
培養液4aは以下のようにして調整した。即ち、NHCl;0.5g、KHPO;0.4g、MgCl・6HO;0.49g、CaCl・2HO;0.05g、KCl;0.052gを蒸留水1Lに溶解した無機塩培地に、1mLの微量金属溶液を加えた。微量金属溶液は、CuSO・5HO;5mg、CoCl・2HO;5mg、NiCl・6HO;5mg、NaMoO・2HO;5mg、ZnSO;30mg、MnCl・4HO;5mgを蒸留水1Lに溶解して調整した。調整後の培養液4aは、オートクレーブ滅菌処理した。また、培養槽7に充填する培養液4bには、酵母エキス;0.5g、PCE;100ppm(0.1g添加)、Fe(III)−EDTA;0.842gをさらに加え、フィルター(0.22μm、Millex−GS、MILLIPORE、Ireland)によりろ過除菌してから使用した。尚、培養液4a、4b共に希水酸化ナトリウム溶液を用いてpHを7.0に調整した。
(1) Adjustment of culture solution Culture solution 4a was adjusted as follows. That is, NH 4 Cl; 0.5 g, K 2 HPO 4 ; 0.4 g, MgCl 2 · 6H 2 O; 0.49 g, CaCl 2 · 2H 2 O; 0.05 g, KCl; 1 mL of a trace metal solution was added to the inorganic salt medium dissolved in the solution. The trace metal solution is CuSO 4 · 5H 2 O; 5 mg, CoCl 2 · 2H 2 O; 5 mg, NiCl 2 · 6H 2 O; 5 mg, NaMoO 4 · 2H 2 O; 5 mg, ZnSO 4 ; 30 mg, MnCl 2 · 4H 2 O; 5 mg was prepared by dissolving in 1 L of distilled water. The adjusted culture solution 4a was sterilized by autoclave. In addition, yeast extract; 0.5 g, PCE; 100 ppm (0.1 g added), Fe (III) -EDTA; 0.842 g were further added to the culture solution 4b filled in the culture tank 7, and a filter (0.22 μm) was added. , Millex-GS, MILLIPORE, Ireland). The pH of each of the culture solutions 4a and 4b was adjusted to 7.0 using a dilute sodium hydroxide solution.

(2)培養装置
PCE脱塩素微生物の培養には図2に示す電気培養装置1を使用した。電解槽5は外径75mm、高さ90mmのガラス製深底シャーレの内側を、一価の陽イオン透過性の交換膜(旭化成、K−192)6で仕切った二槽式とし、一方を培養槽7、他方を対極槽8とした。培養槽7には炭素板(40mm×70mm、4mm厚)の作用極9と、銀・塩化銀参照電極11(HS−205C、東亜DKK社)を設置した。対極槽8には炭素板(40mm×70mm、4mm厚)の対極10を設置した。これら3本の電極9,10,11は電位制御装置(扶桑製作所、POTENTIO/GALVANOSTAT model 110)12に結線して、培養槽7内の作用極9の電位を厳密に設定可能とした。
(2) Culture apparatus The electric culture apparatus 1 shown in FIG. 2 was used for culture of PCE dechlorinated microorganisms. The electrolytic cell 5 is a two-tank type in which the inside of a glass petri dish with an outer diameter of 75 mm and a height of 90 mm is partitioned by a monovalent cation-permeable exchange membrane (Asahi Kasei, K-192) 6 and one is cultured. The tank 7 was used as the counter electrode tank 8. The culture tank 7 was provided with a working electrode 9 of a carbon plate (40 mm × 70 mm, 4 mm thickness) and a silver / silver chloride reference electrode 11 (HS-205C, Toa DKK). A counter electrode 10 of a carbon plate (40 mm × 70 mm, 4 mm thickness) was installed in the counter electrode tank 8. These three electrodes 9, 10, and 11 were connected to a potential control device (Fuso Seisakusho, POTENTO / GALVANOSTAT model 110) 12 so that the potential of the working electrode 9 in the culture tank 7 could be set precisely.

培養槽7には培養液4bを充填し、対極槽8には培養液4aを充填した。   The culture tank 7 was filled with the culture solution 4b, and the counter electrode tank 8 was filled with the culture solution 4a.

培養に際しては、電解槽5をアクリル製の嫌気ボックス14内に封入し、さらに嫌気ボックス全体を30℃に設定した恒温槽(不図示)内に設置した。嫌気ボックス14には、常時水素ガスを注入し(0.2L/min)、嫌気雰囲気を維持した。   In culturing, the electrolytic cell 5 was enclosed in an anaerobic box 14 made of acrylic, and the entire anaerobic box was installed in a thermostat (not shown) set at 30 ° C. Hydrogen gas was constantly injected into the anaerobic box 14 (0.2 L / min) to maintain an anaerobic atmosphere.

(3)培養液の酸化還元電位制御性
培養液の酸化還元電位制御性を確認するため、培養液4bのサイクリックボルタモグラムを測定した。測定には電気化学アナライザー(ALSモデル660B、BAS社)を使用し、サイクリックボルタンメトリー(CV)法により実施した。この際、電解系は3極式で行い、電極反応を見るための作用極には炭素円盤電極(面積:7.065mm、BAS社)を、参照電極には銀・塩化銀電極(RE−1B、BAS社)、さらに電流を流すための対極には白金棒電極(1mm径×5cm、自作)を使用した。
(3) Redox potential controllability of culture solution In order to confirm the redox potential controllability of the culture solution, the cyclic voltammogram of the culture solution 4b was measured. For the measurement, an electrochemical analyzer (ALS model 660B, BAS) was used, and the cyclic voltammetry (CV) method was used. At this time, the electrolysis system is a tripolar system, a carbon disk electrode (area: 7.065 mm 2 , BAS) is used as a working electrode for observing electrode reactions, and a silver / silver chloride electrode (RE--) is used as a reference electrode. 1B, BAS), and a platinum electrode (1 mm diameter × 5 cm, self-made) was used as a counter electrode for supplying a current.

測定結果を図3に示す。横軸(電位)は、銀・塩化銀参照電極に対する値である。酸化方向に電位を変化させた場合にはFe(II)→Fe(III)の反応に起因する酸化電流が発生し、還元方向に電位を変化させた場合にはFe(III)→Fe(II)の反応に起因する還元電流が発生することが確認された。また、ヒステリシスもほとんど見られなかった。したがって、Fe(III)−EDTAを培養液に添加することにより、−1.0V〜+1.0Vの範囲で酸化還元電位を安定に長期に亘って制御できることが明らかとなった。   The measurement results are shown in FIG. The horizontal axis (potential) is a value relative to the silver / silver chloride reference electrode. When the potential is changed in the oxidation direction, an oxidation current resulting from the reaction of Fe (II) → Fe (III) is generated, and when the potential is changed in the reduction direction, Fe (III) → Fe (II It was confirmed that a reduction current resulting from the reaction of In addition, almost no hysteresis was observed. Therefore, it was revealed that the oxidation-reduction potential can be stably controlled over a long period in the range of −1.0 V to +1.0 V by adding Fe (III) -EDTA to the culture solution.

(4)PCE脱塩素微生物の至適酸化還元電位
PCE脱塩素微生物の至適酸化還元電位について検討した。
図2に示す電気培養装置1を培養に使用した。PCE脱塩素微生物群は、土壌より取得し馴化したものを継代培養して用いた。PCE脱塩素微生物群の初期添加量は100mLに対して10〜10cells/mLの懸濁液を5mLとした。酸化還元電位は、−0.7V、−0.6V、−0.5V、−0.4V、−0.3V、−0.2V、−0.1Vとした。また、電圧印加を行わずに培養を行い、これを比較データとした。培養期間は、3週間とした。培養後に培養液を1mL分取した。
次に、分取した培養液を、新鮮な培養液4bが10mL入っているバイアル瓶内に入れて植菌(再懸濁)し、通常(電圧印加を行わない)の培養を2,6,9,12日間おこなった。通常培養時には、バイアル瓶の蓋を閉めて、PCEの揮発を防ぐと共に、バイアル瓶内を嫌気条件とした。この培養液のPCEの濃度をガスクロマトグラフィー(GC390B、GLサイエンス社)により測定した。
(4) Optimal redox potential of PCE dechlorinated microorganisms The optimal redox potential of PCE dechlorinated microorganisms was examined.
The electric culture apparatus 1 shown in FIG. 2 was used for culture. The PCE dechlorinating microorganism group was subcultured and used after acquired from soil and acclimatized. The initial addition amount of the PCE dechlorination microorganism group was 5 mL of a suspension of 10 6 to 10 7 cells / mL with respect to 100 mL. The oxidation-reduction potential was -0.7V, -0.6V, -0.5V, -0.4V, -0.3V, -0.2V, and -0.1V. In addition, culture was performed without applying voltage, and this was used as comparative data. The culture period was 3 weeks. After culturing, 1 mL of the culture solution was collected.
Next, the separated culture solution is placed in a vial containing 10 mL of fresh culture solution 4b and inoculated (resuspended). It was done for 9, 12 days. During normal culture, the lid of the vial was closed to prevent PCE volatilization and the vial was placed under anaerobic conditions. The concentration of PCE in this culture was measured by gas chromatography (GC390B, GL Sciences).

結果を図4に示す。酸化還元電位を−0.6Vとして培養した条件では、比較データより残存PCE値が低かったことから、電圧印加を行わずに培養した条件よりも高いPCE脱塩素活性を示すことが確認された。酸化還元電位を−0.7V、−0.5Vとして培養した条件では、培養期間を2日間とした場合には、比較データよりも高いPCE脱塩素活性を示すことが確認されたが、培養期間が6日間の場合には、比較データよりも低いPCE脱塩素活性を示した。したがって、−0.7V超〜−0.5V未満、好ましくは−0.6VがPCE脱塩素微生物にとっての至適酸化還元電位であると判断した。また、−0.5V以上、−0.7V以下の酸化還元電位では、PCE脱塩素微生物の活性が低下することが明らかとなった。   The results are shown in FIG. Under the conditions in which the oxidation-reduction potential was −0.6 V, the residual PCE value was lower than the comparison data. Thus, it was confirmed that the PCE dechlorination activity was higher than the conditions cultured without applying voltage. Under the conditions where the redox potential was −0.7 V and −0.5 V, the PCE dechlorination activity higher than the comparative data was confirmed when the culture period was 2 days. For 6 days showed lower PCE dechlorination activity than the comparative data. Therefore, it was judged that the value greater than -0.7 V to less than -0.5 V, preferably -0.6 V, is the optimum redox potential for the PCE dechlorination microorganism. Further, it has been clarified that the activity of the PCE dechlorinating microorganism decreases at an oxidation-reduction potential of −0.5 V or more and −0.7 V or less.

(5)培養期間とPCE脱塩素活性の関係
(4)より至適酸化還元電位と判断した−0.6Vにおける培養期間とPCE脱塩素活性の関係について検討した。
図2に示す電気培養装置1を培養に使用した。PCE脱塩素微生物群及びその初期添加量は(4)と同様とした。培養期間は、1、2、4週間とした。比較データを得るため、電圧印加を行わずに培養を行った。培養後に培養液を1mL分取した。
次に、分取した培養液を、新鮮な培養液4bが10mL入っているバイアル瓶内に入れて植菌(再懸濁)し、通常(電圧印加を行わない)の培養を4日間おこなった。この培養液のPCEの濃度をガスクロマトグラフィーにより測定した。
(5) Relationship between culture period and PCE dechlorination activity The relationship between the culture period at -0.6 V, which was judged to be the optimum oxidation-reduction potential from (4), was examined.
The electric culture apparatus 1 shown in FIG. 2 was used for culture. The PCE dechlorinated microorganism group and the initial amount added were the same as in (4). The culture period was 1, 2, and 4 weeks. In order to obtain comparative data, culture was performed without applying voltage. After culturing, 1 mL of the culture solution was collected.
Next, the collected culture solution was placed in a vial containing 10 mL of fresh culture solution 4b and inoculated (resuspended), and normal (no voltage applied) culture was performed for 4 days. . The concentration of PCE in this culture was measured by gas chromatography.

結果を図5に示す。縦軸の相対活性は、比較データのPCE濃度を1として計算した数値である。培養期間が4週間になると、相対活性が3、つまり、電圧印加を行わずに培養を行った場合よりも3倍高いPCE脱塩素活性を示した。したがって、培養液をPCE脱塩素微生物の至適酸化還元電位に制御することで、長期に亘って安定した活性の維持が可能であることが確認された。   The results are shown in FIG. The relative activity on the vertical axis is a numerical value calculated with the PCE concentration of the comparison data as 1. When the culture period was 4 weeks, the PCE dechlorination activity was 3 times higher than when the relative activity was 3, that is, the culture was performed without applying voltage. Therefore, it was confirmed that stable activity can be maintained over a long period of time by controlling the culture solution to the optimal redox potential of the PCE dechlorinating microorganism.

(6)培養時の酸化還元電位と微生物生育数の関係
培養時の酸化還元電位と微生物の生育数の相関を調べるための実験を行った。
図2に示す電気培養装置1を培養に使用した。PCE脱塩素微生物群及びその初期添加量は(4)と同様とした。培養時の酸化還元電位は、−0.7V、−0.6V、−0.5V、−0.4V、−0.3V、−0.2V、−0.1Vとした。また、電圧印加を行わずに培養し、これを比較データとした。培養期間は、1週間、2週間、3週間とした。微生物数は、光学顕微鏡観察による菌数カウントによって計測した。
(6) Relationship between the oxidation-reduction potential during cultivation and the number of microorganisms grown An experiment was conducted to investigate the correlation between the oxidation-reduction potential during cultivation and the number of microorganisms grown.
The electric culture apparatus 1 shown in FIG. 2 was used for culture. The PCE dechlorinated microorganism group and the initial amount added were the same as in (4). The oxidation-reduction potential at the time of culture was −0.7V, −0.6V, −0.5V, −0.4V, −0.3V, −0.2V, and −0.1V. Moreover, it culture | cultivated without performing voltage application, and made this into the comparison data. The culture period was 1 week, 2 weeks, and 3 weeks. The number of microorganisms was measured by counting the number of bacteria by observation with an optical microscope.

結果を図6に示す。培養時の酸化還元電位により微生物生育数に変化が見られることが確認された。3週間後の生育数を比較すると、−0.7V、−0.5Vで最も多くなり、−0.6Vで最も少なくなった。−0.7V、−0.5VはPCE脱塩素微生物の至適酸化還元電位を逸脱した電位であることから、−0.7V、−0.5VでPCE脱塩素微生物群に含まれていた他の微生物の増殖が優先的に起こったことが考えられる。この結果から、PCE脱塩素微生物以外の微生物も、その微生物にとっての至適酸化還元電位として培養すれば、選択的に培養できることが示唆された。
(7)培養期間中の培養液中電流量
(6)の実験を行った際に、培養液の電流値を1日目から25日目まで測定した。その結果を図7に示す。酸化還元電位を−0.7V、−0.6V、−0.5V、−0.4Vとした場合には、3日目に電流値が安定した。酸化還元電位を−0.3V、−0.1Vとした場合には、5日目に電流値が安定した。酸化還元電位を−0.2Vとした場合には、7日目に電流値が安定した。どの酸化還元電位条件においても一週間程度で電流値の安定が見られた。
The results are shown in FIG. It was confirmed that changes in the number of microbial growth were observed depending on the oxidation-reduction potential during culture. When the number of growth after 3 weeks was compared, it increased most at -0.7V and -0.5V, and decreased most at -0.6V. Since -0.7V and -0.5V are potentials that deviate from the optimum redox potential of PCE dechlorinating microorganisms, -0.7V and -0.5V are included in the PCE dechlorinating microorganism group. It is thought that the growth of the microorganisms of this occurred preferentially. From this result, it was suggested that microorganisms other than PCE dechlorinated microorganisms can be selectively cultured if they are cultured as the optimum oxidation-reduction potential for the microorganism.
(7) Current amount in culture medium during culture period When the experiment of (6) was performed, the current value of the culture medium was measured from the first day to the 25th day. The result is shown in FIG. When the redox potential was −0.7 V, −0.6 V, −0.5 V, and −0.4 V, the current value was stabilized on the third day. When the oxidation-reduction potential was −0.3 V and −0.1 V, the current value was stable on the fifth day. When the oxidation-reduction potential was −0.2 V, the current value was stable on the seventh day. Under any oxidation-reduction potential condition, the current value was stable in about one week.

したがって、PCE脱塩素微生物群に存在している微生物により、酸化還元物質である鉄イオンが酸化還元されても、Fe(II)とFe(III)の比を一定に制御して、酸化還元電位を培養初期から安定に制御できることが確認された。また、PCE脱塩素微生物群に存在している微生物による鉄イオンの酸化還元反応は、どの酸化還元電位条件においても一週間程度で定常状態となることが確認された。また、この結果から、活性制御対象微生物に対する電子受容体物質が培養液中で酸化還元物質として機能するような場合であっても、酸化還元電位を一定に制御して活性制御対象微生物を選択的に活性化できることがわかった。つまり、電子受容体物質が酸化体と還元体に可逆的に変化するような物質の場合、電子受容体物質を酸化還元物質として用いることが可能であることがわかった。   Therefore, even if iron ions, which are redox substances, are redoxed by microorganisms present in the PCE dechlorination microorganism group, the ratio of Fe (II) and Fe (III) is controlled to be constant, thereby reducing the redox potential. It was confirmed that can be stably controlled from the beginning of the culture. In addition, it was confirmed that the oxidation-reduction reaction of iron ions by microorganisms existing in the PCE dechlorination microorganism group becomes a steady state in about one week under any oxidation-reduction potential condition. Further, from this result, even when the electron acceptor substance for the activity-control target microorganism functions as a redox substance in the culture solution, the activity-control target microorganism is selectively controlled by controlling the redox potential to be constant. It was found that it can be activated. That is, it was found that when the electron acceptor substance is a substance that reversibly changes into an oxidant and a reductant, the electron acceptor substance can be used as the redox substance.

(実施例2)
活性制御対象微生物2をDCE脱塩素微生物として、至適酸化還元電位を検討した。
(Example 2)
The optimal oxidation-reduction potential was examined using the microorganism 2 for activity control as a DCE-dechlorinated microorganism.

(1)培養液の調整
培養液4aは以下のようにして調整した。即ち、クエン酸三ナトリウム二水和物;0.78g、NaHCO;2.52g、トリスヒドロキシアミノメタン;2.29g、CaCl・2HO;0.015g、NaS;0.48g、FeCl;0.2g、レザズリン;1mgを蒸留水1Lに溶解した無機塩培地に、10mLのミネラル溶液と1mLのTrace elementを加えた。ミネラル溶液は、MgCl・6HO;50g、NaCl;50g、KHPO;20g、NHCl;30g、KCl;30gを蒸留水1Lに溶解して調整した。trace elementは、MnCl・4HO;1g、CoCl・2HO;1.9g、ZnCl;0.7g、CuSO・5HO;0.04g、HBO;0.06g、NiCl・6HO;0.25g、NaMoO・2HO;0.44gを蒸留水1Lに溶解して調整した。調整後の培養液4aは、オートクレーブ滅菌処理した。また、培養槽7に充填する培養液4bには、酵母エキス;0.1g、DCE;5.8ppm(0.0058g添加)、Fe(III)−EDTA;0.842gをさらに加え、フィルター(0.22μm、Millex−GS、MILLIPORE、Ireland)によりろ過除菌してから使用した。尚、いずれの培養液も希水酸化ナトリウム溶液を用いてpHを7.0に調整した。
(1) Adjustment of culture solution Culture solution 4a was adjusted as follows. That is, trisodium citrate dihydrate; 0.78 g, NaHCO 3 ; 2.52 g, trishydroxyaminomethane; 2.29 g, CaCl 2 .2H 2 O; 0.015 g, Na 2 S; 0.48 g, 10 mL mineral solution and 1 mL Trace element were added to an inorganic salt medium in which FeCl 2 ; 0.2 g, resazurin; 1 mg was dissolved in 1 L distilled water. The mineral solution was prepared by dissolving MgCl 2 · 6H 2 O; 50 g, NaCl; 50 g, KH 2 PO 4 ; 20 g, NH 4 Cl; 30 g, KCl; 30 g in 1 L of distilled water. The trace element is MnCl 2 · 4H 2 O; 1 g, CoCl 2 · 2H 2 O; 1.9 g, ZnCl 2 ; 0.7 g, CuSO 4 · 5H 2 O; 0.04 g, H 3 BO 3 ; 0.06 g , NiCl 2 · 6H 2 O; 0.25 g, NaMoO 4 · 2H 2 O; 0.44 g was dissolved in 1 L of distilled water to prepare. The adjusted culture solution 4a was sterilized by autoclave. In addition, yeast extract; 0.1 g, DCE; 5.8 ppm (0.0058 g added), Fe (III) -EDTA; 0.842 g were further added to the culture solution 4b filled in the culture tank 7, and a filter (0 .22 μm, Millex-GS, MILLIPORE, Ireland) and used after being sterilized by filtration. Each culture solution was adjusted to pH 7.0 with dilute sodium hydroxide solution.

(2)培養装置
電気培養装置1は実施例1と同様のものを用いたが、DCE脱塩素微生物の継代培養条件と揃えるため、嫌気ボックス14に注入するガスは、水素と二酸化炭素の混合ガス(H:CO=80:20)とした。
(2) Culture apparatus The same electric culture apparatus 1 as in Example 1 was used, but the gas injected into the anaerobic box 14 was a mixture of hydrogen and carbon dioxide in order to match the subculture conditions for DCE dechlorinated microorganisms. Gas (H 2 : CO 2 = 80: 20) was used.

(3)DCE脱塩素微生物の至適酸化還元電位
DCE脱塩素微生物の至適酸化還元電位について検討した。
図2に示す電気培養装置1を培養に使用した。DCE脱塩素微生物群は、土壌より取得し馴化したものを継代培養して用いた。DCE脱塩素微生物群の初期添加量は100mLに対して10〜10cells/mLの懸濁液を5mLとした。酸化還元電位は、−0.7V、−0.6V、−0.5V、−0.4V、−0.3V、−0.2Vとした。また、電圧印加を行わずに培養を行い、これを比較データとした。培養期間は3週間とした。培養後に培養液を1mL分取した。
次に、分取した培養液を、新鮮な培養液4bが10mL入っているバイアル瓶内に入れて植菌(再懸濁)し、通常(電圧印加を行わない)の培養を一週間おこなった。通常培養時には、バイアル瓶の蓋を閉めて、DCEの揮発を防ぐと共に、バイアル瓶内を嫌気条件とした。この培養液のDCEの濃度をガスクロマトグラフィーにより測定した。
(3) Optimal redox potential of DCE dechlorinated microorganisms The optimal redox potential of DCE dechlorinated microorganisms was examined.
The electric culture apparatus 1 shown in FIG. 2 was used for culture. The DCE dechlorinating microorganism group was subcultured and used after acquired from soil and acclimatized. The initial addition amount of the DCE dechlorination microorganism group was 5 mL of a suspension of 10 5 to 10 6 cells / mL with respect to 100 mL. The oxidation-reduction potential was -0.7V, -0.6V, -0.5V, -0.4V, -0.3V, and -0.2V. In addition, culture was performed without applying voltage, and this was used as comparative data. The culture period was 3 weeks. After culturing, 1 mL of the culture solution was collected.
Next, the collected culture solution was placed in a vial containing 10 mL of fresh culture solution 4b and inoculated (resuspended), and normal (no voltage application) culture was performed for one week. . During normal culture, the lid of the vial was closed to prevent the volatilization of DCE, and the vial was placed under anaerobic conditions. The concentration of DCE in this culture was measured by gas chromatography.

結果を図8に示す。酸化還元電位を−0.5V、−0.4V、−0.3Vとして培養した条件では、比較データより残存DCE値が低かったことから、電圧印加を行わずに培養した条件よりも高いDCE脱塩素活性を示すことが確認された。−0.6Vでは比較データとより若干高い残存DCE値となり、−0.7Vから−0.3Vまでは、残存DCE値が徐々に低くなる傾向が見られ、−0.2VでDCE残存濃度が急激に増加した。したがって、−0.6V超〜−0.2V未満がPCE脱塩素微生物にとっての至適酸化還元電位であると判断した。また、−0.6V以下、−0.2V以上の酸化還元電位では、DCE脱塩素微生物の活性が低下することが明らかとなった。   The results are shown in FIG. Under the conditions in which the oxidation-reduction potential was cultured at -0.5 V, -0.4 V, and -0.3 V, the residual DCE value was lower than the comparison data. It was confirmed to show chlorine activity. At -0.6 V, the residual DCE value is slightly higher than that of the comparative data. From -0.7 V to -0.3 V, the residual DCE value tends to gradually decrease. At -0.2 V, the DCE residual concentration is low. Increased rapidly. Therefore, it was judged that the value greater than −0.6 V and less than −0.2 V is the optimum oxidation-reduction potential for the PCE dechlorination microorganism. Moreover, it became clear that the activity of DCE dechlorinating microorganisms decreases at an oxidation-reduction potential of −0.6 V or lower and −0.2 V or higher.

(実施例3)
活性制御対象微生物2をVC脱塩素微生物として、至適酸化還元電位を検討した。
(Example 3)
The optimal oxidation-reduction potential was examined with the activity-controlled microorganism 2 as a VC dechlorinated microorganism.

(1)培養液の調整
培養液4aは以下のようにして調整した。即ち、クエン酸三ナトリウム二水和物;0.78g、NaHCO;2.52g、トリスヒドロキシアミノメタン;2.29g、CaCl・2HO;0.015gを蒸留水1Lに溶解した無機塩培地に、10mLのミネラル溶液と1mLのTrace elementを加えた。ミネラル溶液は、MgCl・6HO;50g、NaCl;50g、KHPO;20g、NHCl;30g、KCl;30gを蒸留水1Lに溶解して調整した。trace elementは、MnCl・4HO;1g、CoCl・2HO;1.9g、ZnCl;0.7g、CuSO・5HO;0.04g、HBO;0.06g、NiCl・6HO;0.25g、NaMoO・2HO;0.44gを蒸留水1Lに溶解して調整した。調整後の培養液4aは、オートクレーブ滅菌処理した。また、培養槽7に充填する培養液4bには、酵母エキス;0.1g、VC;10ppm(0.01g添加)、Fe(III)−EDTA;0.842gをさらに加え、フィルター(0.22μm、Millex−GS、MILLIPORE、Ireland)によりろ過除菌してから使用した。尚、いずれの培養液も希水酸化ナトリウム溶液を用いてpHを7.2に調整した。
(1) Adjustment of culture solution Culture solution 4a was adjusted as follows. Namely, trisodium citrate dihydrate; 0.78 g, NaHCO 3 ; 2.52 g, trishydroxyaminomethane; 2.29 g, CaCl 2 · 2H 2 O; 0.015 g dissolved in 1 L of distilled water To the medium, 10 mL of mineral solution and 1 mL of Trace element were added. The mineral solution was prepared by dissolving MgCl 2 · 6H 2 O; 50 g, NaCl; 50 g, KH 2 PO 4 ; 20 g, NH 4 Cl; 30 g, KCl; 30 g in 1 L of distilled water. The trace element is MnCl 2 · 4H 2 O; 1 g, CoCl 2 · 2H 2 O; 1.9 g, ZnCl 2 ; 0.7 g, CuSO 4 · 5H 2 O; 0.04 g, H 3 BO 3 ; 0.06 g , NiCl 2 · 6H 2 O; 0.25 g, NaMoO 4 · 2H 2 O; 0.44 g was dissolved in 1 L of distilled water to prepare. The adjusted culture solution 4a was sterilized by autoclave. In addition, yeast extract; 0.1 g, VC; 10 ppm (0.01 g added), Fe (III) -EDTA; 0.842 g were further added to the culture solution 4b filled in the culture tank 7, and a filter (0.22 μm) was added. , Millex-GS, MILLIPORE, Ireland). Each culture solution was adjusted to pH 7.2 with dilute sodium hydroxide solution.

(2)培養装置
電気培養装置1は実施例2と同様のものを用いた。
(2) Culture apparatus The same electric culture apparatus 1 as in Example 2 was used.

(3)VC脱塩素微生物の至適酸化還元電位
VC脱塩素微生物の至適酸化還元電位について検討した。
図2に示す電気培養装置1を培養に使用した。VC脱塩素微生物群は、土壌より取得し馴化したものを継代培養して用いた。VC脱塩素微生物群の初期添加量は100mLに対して10〜10cells/mLの懸濁液を5mLとした。酸化還元電位は、−0.6V、−0.5V、−0.4V、−0.3V、−0.2V、−0.1V、0.0Vとした。また、電圧印加を行わずに培養を行い、これを比較データとした。培養期間は一週間とした。培養後に培養液を1mL分取した。
次に、分取した培養液を、新鮮な培養液4bが10mL入っているバイアル瓶内に入れて植菌(再懸濁)し、通常(電圧印加を行わない)の培養を一週間おこなった。通常培養時には、バイアル瓶の蓋を閉めて、VCの揮発を防ぐと共に、バイアル瓶内を嫌気条件とした。この培養液のVCとETHの濃度をガスクロマトグラフィーにより測定した。
(3) Optimal redox potential of VC dechlorinated microorganisms The optimal redox potential of VC dechlorinated microorganisms was examined.
The electric culture apparatus 1 shown in FIG. 2 was used for culture. The VC dechlorinating microorganism group was subcultured and used after being acclimatized from the soil. The initial addition amount of the VC dechlorinated microorganism group was 5 mL of a suspension of 10 5 to 10 6 cells / mL with respect to 100 mL. The oxidation-reduction potential was -0.6V, -0.5V, -0.4V, -0.3V, -0.2V, -0.1V, 0.0V. In addition, culture was performed without applying voltage, and this was used as comparative data. The culture period was one week. After culturing, 1 mL of the culture solution was collected.
Next, the collected culture solution was placed in a vial containing 10 mL of fresh culture solution 4b and inoculated (resuspended), and normal (no voltage application) culture was performed for one week. . During normal culture, the lid of the vial was closed to prevent the volatilization of VC, and the inside of the vial was subjected to anaerobic conditions. The concentration of VC and ETH in this culture was measured by gas chromatography.

結果を図9に示す。酸化還元電位を−0.6V、−0.4V、−0.3Vとして培養した条件では、比較データより残存VC値が低く、ETH発生量が高かったことから、電圧印加を行わずに培養した条件よりも高いVC脱塩素活性を示すことが確認された。0.0V、−0.1V、−0.2V、−0.5Vでは比較データよりVC脱塩素活性が低かった。したがって、−0.5V超〜−0.2V未満がVC脱塩素微生物にとっての至適酸化還元電位であると判断した。尚、−0.6VもVC脱塩素微生物にとっての至適酸化還元電位となり得ることが示唆された。   The results are shown in FIG. Under the conditions where the redox potential was -0.6V, -0.4V, and -0.3V, the residual VC value was lower than the comparative data, and the amount of ETH generated was high. Therefore, the cells were cultured without voltage application. It was confirmed that the VC dechlorination activity was higher than the conditions. At 0.0V, -0.1V, -0.2V, and -0.5V, the VC dechlorination activity was lower than the comparative data. Therefore, it was judged that a value exceeding -0.5 V to less than -0.2 V was the optimum redox potential for the VC dechlorinating microorganism. In addition, it was suggested that -0.6V can be an optimum redox potential for VC dechlorinated microorganisms.

(4)培養期間とVC脱塩素活性の関係
培養期間とVC脱塩素活性の関係について検討した。
図2に示す電気培養装置1を培養に使用した。VC脱塩素微生物群と、その初期添加量は(3)と同様とした。酸化還元電位は、−0.6V、−0.5V、−0.4V、−0.3V、−0.2V、−0.1V、0.0Vとした。また、電圧印加を行わずに培養を行い、これを比較データとした。培養期間は三週間とした。培養後の培養液のOD660値を測定した。測定には分光光度計(U−3010分光光度計、HITACHI社)を用いた。
(4) Relationship between culture period and VC dechlorination activity The relationship between the culture period and VC dechlorination activity was examined.
The electric culture apparatus 1 shown in FIG. 2 was used for culture. The VC dechlorinated microorganism group and the initial amount added were the same as in (3). The oxidation-reduction potential was -0.6V, -0.5V, -0.4V, -0.3V, -0.2V, -0.1V, 0.0V. In addition, culture was performed without applying voltage, and this was used as comparative data. The culture period was 3 weeks. The OD 660 value of the culture solution after the culture was measured. A spectrophotometer (U-3010 spectrophotometer, HITACHI) was used for the measurement.

結果を図10に示す。酸化還元電位を−0.6V、−0.4V、−0.3Vとして培養した条件では、比較データより微生物生育数が多いことが確認された。これらの酸化還元電位では、VC脱塩素活性が高いことが(3)で確認されている。したがって、培養液をVC脱塩素微生物の至適酸化還元電位に制御することで、長期に亘って安定した活性の維持が可能であることが確認された。   The results are shown in FIG. It was confirmed that the number of microbial growth was larger than the comparative data under the conditions where the oxidation-reduction potential was -0.6V, -0.4V, and -0.3V. It is confirmed in (3) that the VC dechlorination activity is high at these redox potentials. Therefore, it was confirmed that stable activity can be maintained over a long period of time by controlling the culture solution to the optimum redox potential of the VC dechlorinating microorganism.

(実施例4)
活性制御対象微生物2を硫酸還元菌として、至適酸化還元電位を検討した。
Example 4
The optimal oxidation-reduction potential was examined using the microorganism 2 for activity control as a sulfate-reducing bacterium.

(1)培養液の調整
培養液4aは以下のようにして調整した。即ち、乳酸ナトリウム;4.0mL、NHCl;1.0g、KHPO;0.5g、MgSO・7HO;2.0g、クエン酸三ナトリウム二水和物;5.0g、CaSO・2HO;1.0gを蒸留水1Lに溶解して調整した。調整後の培養液4aは、オートクレーブ滅菌処理した。また、培養槽7に充填する培養液4bには、酵母エキス;1.0g、Fe(III)−EDTA;0.42gをさらに加え、フィルター(0.22μm、Millex−GS、MILLIPORE、Ireland)によりろ過除菌してから使用した。尚、いずれの培養液も希水酸化ナトリウム溶液を用いてpHを7.2に調整した。
(1) Adjustment of culture solution Culture solution 4a was adjusted as follows. That is, sodium lactate; 4.0 mL, NH 4 Cl; 1.0 g, K 2 HPO 4 ; 0.5 g, MgSO 4 .7H 2 O; 2.0 g, trisodium citrate dihydrate; 5.0 g, CaSO 4 · 2H 2 O; 1.0 g was dissolved in 1 L of distilled water to prepare. The adjusted culture solution 4a was sterilized by autoclave. In addition, yeast extract; 1.0 g, Fe (III) -EDTA; 0.42 g was further added to the culture solution 4b filled in the culture tank 7, and filtered with a filter (0.22 μm, Millex-GS, MILLIPORE, Ireland). It was used after sterilizing by filtration. Each culture solution was adjusted to pH 7.2 with dilute sodium hydroxide solution.

(2)培養装置
電気培養装置1は実施例1と同様のものを用いたが、硫酸還元菌の継代培養条件と揃えるため、嫌気ボックス14に注入するガスは、窒素ガスとした。
(2) Culture apparatus The same electric culture apparatus 1 as in Example 1 was used. However, in order to match the subculture conditions of sulfate-reducing bacteria, the gas injected into the anaerobic box 14 was nitrogen gas.

(3)硫酸還元菌の至適酸化還元電位
硫酸還元菌の至適酸化還元電位について検討した。
図2に示す電気培養装置1を培養に使用した。硫酸還元菌群は、土壌より取得し馴化したものを継代培養して用いた。硫酸還元菌群の初期添加量は50mLに対して10〜10cells/mLの懸濁液を1mLとした。酸化還元電位は、0.4V、−0.1V、−0.6Vとした。また、電圧印加を行わずに培養を行い、これを比較データとした。培養期間は一週間とした。この培養液の硫酸イオン(SO 2−)濃度をイオンクロマトアナライザ(ICS-1500、DIONEX製)により測定した。また、硫酸還元菌群無添加で且つ電圧印加を行わなかった培養液についても硫酸イオン濃度を測定し、これをcontrolとした。
(3) Optimum redox potential of sulfate-reducing bacteria The optimal redox potential of sulfate-reducing bacteria was examined.
The electric culture apparatus 1 shown in FIG. 2 was used for culture. The sulfate-reducing bacteria group was subcultured and used after being acclimatized from the soil. The initial addition amount of the sulfate-reducing bacteria group was 1 mL of a suspension of 10 7 to 10 8 cells / mL with respect to 50 mL. The oxidation-reduction potential was 0.4V, −0.1V, and −0.6V. In addition, culture was performed without applying voltage, and this was used as comparative data. The culture period was one week. The concentration of sulfate ion (SO 4 2− ) in this culture solution was measured with an ion chromatograph analyzer (ICS-1500, manufactured by DIONEX). Moreover, the sulfate ion concentration was measured also about the culture solution which did not add a sulfate-reducing bacteria group and voltage was not applied, and this was made into control.

結果を図11に示す。酸化還元電位を−0.6V、−0.1Vとして培養した条件では、比較データより硫酸イオン濃度が低かったことから、電圧印加を行わずに培養した条件よりも高い硫酸還元活性を示すことが確認された。0.4Vでは比較データより硫酸還元活性が低かった。したがって、−0.6V〜−0.1Vが硫酸還元菌にとっての至適酸化還元電位であると判断した。特に、−0.1V付近と、−0.6V付近に酸化還元電位を制御することで硫酸還元菌の硫酸還元活性を高められることが明らかとなった。   The results are shown in FIG. Under conditions in which the oxidation-reduction potential was -0.6 V and -0.1 V, the sulfate ion concentration was lower than that of the comparative data. Therefore, the sulfate reduction activity may be higher than the conditions cultured without applying voltage. confirmed. At 0.4 V, the sulfate reduction activity was lower than the comparative data. Therefore, -0.6V to -0.1V was judged to be the optimum redox potential for sulfate-reducing bacteria. In particular, it was revealed that the sulfate reduction activity of sulfate-reducing bacteria can be enhanced by controlling the oxidation-reduction potential around -0.1V and around -0.6V.

本発明の微生物の活性制御方法の実施形態の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of embodiment of the microorganisms activity control method of this invention. 実験に使用した電気培養装置の概念図である。It is a conceptual diagram of the electroculture apparatus used for experiment. Fe(III)−EDTAを添加した培養液のサイクリックボルタンメトリー測定結果を示す図である。It is a figure which shows the cyclic voltammetry measurement result of the culture solution which added Fe (III) -EDTA. PCE脱塩素活性の酸化還元電位依存性を示す図である。It is a figure which shows the oxidation-reduction potential dependence of PCE dechlorination activity. 培養期間とPCE脱塩素活性の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a culture | cultivation period and PCE dechlorination activity. PCE脱塩素微生物群の微生物生育数の酸化還元電位依存性を示す図である。It is a figure which shows the oxidation-reduction potential dependence of the microbial growth number of a PCE dechlorination microorganism group. 培養期間中の培養液の電流値変化を示す図である。It is a figure which shows the electric current value change of the culture solution during a culture | cultivation period. DCE脱塩素活性の酸化還元電位依存性を示す図である。It is a figure which shows the oxidation-reduction potential dependence of DCE dechlorination activity. VC脱塩素活性の酸化還元電位依存性を示す図である。It is a figure which shows the oxidation-reduction potential dependence of VC dechlorination activity. VC脱塩素微生物群の微生物生育数の酸化還元電位依存性を示す図である。It is a figure which shows the oxidation-reduction potential dependence of the microorganisms growth number of VC dechlorination microorganisms. 硫酸還元活性の酸化還元電位依存性を示す図である。It is a figure which shows the oxidation-reduction potential dependence of sulfate reduction activity. PCEからETHまでの一連の脱塩素反応を示す図である。It is a figure which shows a series of dechlorination reaction from PCE to ETH. 本発明の微生物の活性制御方法の実施形態の他の例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the other example of embodiment of the microorganisms activity control method of this invention. 本発明の微生物の活性制御方法の実施形態のさらに他の例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the further another example of embodiment of the microorganisms activity control method of this invention. 培養液の酸化還元電位の制御に関する図である。It is a figure regarding control of the oxidation-reduction potential of a culture solution.

符号の説明Explanation of symbols

2 活性制御対象微生物
3 酸化還元物質
4,4a,4b 培養液
9 作用極
10 対極
11 参照電極
13 電子受容体物質
2 Activity-controlled microorganism 3 Redox substances 4, 4a, 4b Culture solution 9 Working electrode 10 Counter electrode 11 Reference electrode 13 Electron acceptor substance

Claims (9)

活性制御対象微生物を含む培養液に電極を浸漬し、この電極に電位を印加して前記培養液の酸化還元電位を前記活性制御対象微生物の至適範囲に制御し、前記活性制御対象微生物を選択的に活性化することを特徴とする微生物の活性制御方法。   Immerse the electrode in a culture solution containing the activity control target microorganism, apply a potential to this electrode to control the oxidation-reduction potential of the culture solution to the optimum range of the activity control target microorganism, and select the activity control target microorganism A method for controlling the activity of microorganisms, characterized in that it is activated dynamically. 前記酸化還元電位の制御は、前記電極に印加された電位により酸化還元反応を生じる酸化還元物質を前記培養液に含ませて、前記電極に印加された電位により前記酸化還元物質の酸化体と還元体の濃度比を制御することにより行う請求項1に記載の微生物の活性制御方法。   The oxidation-reduction potential is controlled by including in the culture solution a redox substance that causes a redox reaction by the potential applied to the electrode, and reducing the oxidized form of the redox substance with the potential applied to the electrode. The method for controlling the activity of microorganisms according to claim 1, which is carried out by controlling the concentration ratio of the body. 前記培養液には、前記活性制御対象微生物の電子受容体として機能する電子受容体物質がさらに含まれている請求項1に記載の微生物の活性制御方法。 The method for controlling the activity of a microorganism according to claim 1, wherein the culture solution further contains an electron acceptor substance that functions as an electron acceptor of the microorganism for activity control. 前記活性制御対象微生物の活性化を嫌気環境下で行う請求項1に記載の微生物の活性制御方法。   The microorganism activity control method according to claim 1, wherein the activation of the activity control target microorganism is performed in an anaerobic environment. 前記酸化還元電位の至適範囲を以下の手順(a)〜(e)により導出し、前記導出された至適範囲にて前記活性制御対象微生物を選択的に活性化する請求項1に記載の微生物の活性制御方法。The optimal range of the oxidation-reduction potential is derived by the following procedures (a) to (e), and the microorganisms for activity control are selectively activated in the derived optimal range. A method for controlling the activity of microorganisms.
(a)前記活性制御対象微生物と前記活性制御対象微生物の電子受容体として機能する電子受容体物質とを含む培養液を複数準備する(A) preparing a plurality of culture solutions containing the activity control target microorganism and an electron acceptor substance functioning as an electron acceptor of the activity control target microorganism
(b)前記複数の培養液のそれぞれに前記電極を浸漬する(B) The electrode is immersed in each of the plurality of culture solutions
(c)前記複数の培養液のそれぞれに対し、前記電極に印加する電位のみを異ならせて、各種酸化還元電位条件にて培養試験を実施する(C) For each of the plurality of culture solutions, the culture test is performed under various oxidation-reduction potential conditions by changing only the potential applied to the electrode.
(d)前記電極に電位を印加することなく前記(c)と同様の培養試験を比較試験として実施する(D) A culture test similar to (c) above is performed as a comparative test without applying a potential to the electrodes.
(e)前記培養試験における前記電子受容体物質の減少量と前記比較試験における前記電子受容体物質の減少量を比較し、前記培養試験のうち前記比較試験よりも前記電子受容体物質の減少量が多くなる酸化還元電位条件を前記至適範囲とする(E) The amount of decrease in the electron acceptor substance in the culture test is compared with the amount of decrease in the electron acceptor substance in the comparative test, and the amount of decrease in the electron acceptor substance in the culture test is greater than that in the comparative test. The oxidation-reduction potential condition that increases the amount is set to the optimum range.
前記活性制御対象微生物はテトラクロロエチレン(PCE)脱塩素微生物であり、前記電子受容体物質はテトラクロロエチレンである請求項5に記載の微生物の活性制御方法。The microorganism activity control method according to claim 5, wherein the activity control target microorganism is a tetrachlorethylene (PCE) dechlorination microorganism, and the electron acceptor substance is tetrachloroethylene. 前記活性制御対象微生物はジクロロエチレン(DCE)脱塩素微生物であり、前記電子受容体物質はジクロロエチレンである請求項5に記載の微生物の活性制御方法。The microorganism activity control method according to claim 5, wherein the activity control target microorganism is a dichloroethylene (DCE) dechlorination microorganism, and the electron acceptor substance is dichloroethylene. 前記活性制御対象微生物はビニルクロライド(VC)脱塩素微生物であり、前記電子受容体物質はビニルクロライドである請求項5に記載の微生物の活性制御方法。6. The method for controlling the activity of microorganisms according to claim 5, wherein the microorganisms for activity control are vinyl chloride (VC) dechlorinated microorganisms, and the electron acceptor substance is vinyl chloride. 前記活性制御対象微生物は硫酸還元菌であり、前記電子受容体物質は硫酸イオンである請求項5に記載の微生物の活性制御方法。The method for controlling the activity of a microorganism according to claim 5, wherein the microorganism to be controlled for activity is a sulfate-reducing bacterium, and the electron acceptor substance is sulfate ion.
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