JP5509471B2 - Novel microorganism and method for producing carbonate - Google Patents

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本発明は、新規微生物及び炭酸塩の生成方法に関し、より詳細には、強いウレアーゼ活性を有し、且つカルシウムイオン耐性に優れるのみならず、アルカリ条件下で培養可能である新規微生物及びこの新規微生物のウレアーゼ活性を利用した炭酸塩の生成方法に関する。   The present invention relates to a novel microorganism and a method for producing carbonate, and more specifically, a novel microorganism that has strong urease activity and is excellent not only in calcium ion resistance but also capable of being cultured under alkaline conditions, and the novel microorganism. The present invention relates to a method for producing carbonates using the urease activity of

従来より、例えば、特許文献1に記載されているように、Bacillus pasteurii(バチラス・パステウリ)などがウレアーゼ活性を有することが知られている。また、ウレアーゼ活性による尿素の加水分解反応は、反応液が酸性であるか、アルカリ性であるかによって、反応式が異なり、炭酸塩を生成する場合には、アルカリ条件下において、下記反応式によって発生する炭酸イオン(CO 2−)と金属イオンとが反応して炭酸塩が生成される。
(NHCO + 2HO → CO 2− + 2NH
Conventionally, for example, as described in Patent Document 1, Bacillus pasteurii is known to have urease activity. The urea hydrolysis reaction by urease activity differs depending on whether the reaction solution is acidic or alkaline. When carbonate is produced, it occurs under alkaline conditions according to the following reaction formula. Carbonate ions (CO 3 2− ) react with metal ions to form carbonates.
(NH 2) 2 CO + 2H 2 O → CO 3 2- + 2NH 3

しかしながら、このように微生物のウレアーゼ活性を利用して、例えば、炭酸カルシウムを生成しようとした場合、従来のBacillus pasteurii(バチラス・パステウリ)などは、カルシウムイオンの存在によって、そのウレアーゼ活性が変動し、安定した炭酸カルシウム生成をすることが困難となったりする可能性があった。また、微生物を上記の反応系において生存させた状態で炭酸塩を継続的に生成させるには、その微生物がアルカリ条件下で培養可能であることが望ましい。更に、微生物のウレアーゼ活性を利用した炭酸塩の生成を種々の分野において実用化するに当たっては、強いウレアーゼ活性を有する微生物の開発が望まれていた。また、一般に微生物の生育温度の最適温度は、例えば、30℃以上というようにやや高温であることが多いが、炭酸塩の生成を実用化する分野によっては、例えば、20℃程度の比較的低温で炭酸塩を生成する必要が生じる場合もある。   However, using the urease activity of microorganisms in this way, for example, when trying to produce calcium carbonate, the conventional Bacillus pasteurii (Bacillus pasturei) and the like have their urease activity changed due to the presence of calcium ions, It may be difficult to produce stable calcium carbonate. Further, in order to continuously produce carbonate in a state where the microorganism is alive in the above reaction system, it is desirable that the microorganism can be cultured under alkaline conditions. Furthermore, in order to put the production of carbonates utilizing the urease activity of microorganisms into various fields, it has been desired to develop microorganisms having strong urease activity. In general, the optimum temperature for the growth temperature of microorganisms is often a little high, for example, 30 ° C. or more. However, depending on the field where the production of carbonate is put into practical use, for example, a relatively low temperature of about 20 ° C. In some cases, it may be necessary to produce carbonate.

特開2005−230625号公報JP 2005-230625 A

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、カルシウムイオン耐性に優れるのみならず、アルカリ条件下で培養可能であり、比較的低温でも好適に生育し、且つ強ウレアーゼ活性を有する新規微生物及びこのような微生物を利用した炭酸塩の生成方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and is not only excellent in calcium ion resistance, but also a novel microorganism that can be cultured under alkaline conditions, grows favorably even at relatively low temperatures, and has strong urease activity. An object of the present invention is to provide a method for producing a carbonate using such microorganisms.

本発明者らは、上記目的を達成するため、強ウレアーゼ活性を有する微生物を自然界より広く検索した結果、土壌から強いウレアーゼ活性を有するバクテリアが抽出され、更に、そのバクテリアからより強いウレアーゼ活性を有するのみならず、カルシウムイオンに対する耐性にも優れるバクテリアを発現させるに至り、そのバクテリアがアルカリ条件下で培養可能であり、比較的低温でも好適に生育し得ることを見出し、本発明をなすに至った。   In order to achieve the above object, the present inventors have extensively searched for microorganisms having strong urease activity from the natural world. As a result, bacteria having strong urease activity are extracted from the soil, and further, have a stronger urease activity from the bacteria. As a result, the present inventors have found that bacteria having excellent resistance to calcium ions can be expressed, the bacteria can be cultured under alkaline conditions, and can grow well even at relatively low temperatures, and the present invention has been made. .

即ち、本発明は、(1)カルシウムイオン耐性を有するウレアーゼ産生微生物であるスポロサルシナ(Sporosarcina)属NO−A10株(受託番号 NITE P−791)及び(2)ウレアーゼ産生微生物により尿素を加水分解する反応を利用して炭酸塩を生成する炭酸塩の生成方法であって、ウレアーゼ産生微生物として上記(1)に記載のスポロサルシナ属NO−A10株と、尿素と、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、鉄イオン及びストロンチウムイオンから選ばれる1種又は2種以上の金属イオンと、を反応液中で反応させて炭酸塩を生成することを特徴とする炭酸塩の生成方法を提供する。   That is, the present invention relates to (1) Sporosarcina sp. NO-A10 strain (accession number NITE P-791), which is a urease-producing microorganism having resistance to calcium ions, and (2) a reaction for hydrolyzing urea by a urease-producing microorganism. Is a method for producing a carbonate that produces carbonate using urea, and as a urease-producing microorganism, the sporosarcinae NO-A10 strain described in (1) above, urea, calcium ion, magnesium ion, iron ion, and strontium Provided is a method for producing a carbonate, characterized by reacting one or more metal ions selected from ions in a reaction solution to produce a carbonate.

本発明によれば、カルシウムイオン耐性に優れるのみならず、アルカリ条件下で培養可能であり、比較的低温でも好適に生育し、且つ強ウレアーゼ活性を有する新規微生物が得られ、その微生物を利用することにより、炭酸塩を効率的に生成することができるのみならず、例えば、安定した炭酸カルシウム生成をしたり、アルカリ条件下、比較的低温条件下であっても、好適に炭酸塩を生成することが可能となる。   According to the present invention, a novel microorganism that is not only excellent in resistance to calcium ions but can be cultured under alkaline conditions, grows favorably even at a relatively low temperature, and has strong urease activity, is utilized. In addition to being able to efficiently produce carbonate, for example, it can stably produce calcium carbonate, or suitably produce carbonate even under alkaline conditions and relatively low temperature conditions. It becomes possible.

EDC培地を使用したスポロサルシナ属NO−A10株及びスポロサルシナ属NO−N10株の培養曲線である。It is a culture | cultivation curve of the Sporosarcina genus NO-A10 strain | stump | stock and Sporosarcina genus NO-N10 strain | stump | stock using EDC culture medium. 本発明の新規微生物であるスポロサルシナ属NO−A10株の16S rRNA部分配列解析による塩基配列を示す図面である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is drawing which shows the base sequence by the 16S rRNA partial sequence analysis of Sporosarcina genus NO-A10 strain | stump | stock which is a novel microorganism of this invention. 本発明の新規微生物であるスポロサルシナ属NO−A10株(実施例1〜5)と、この新規微生物を発現した菌株であるスポロサルシナ属NO−N10株(実験例1、2)の炭酸カルシウム生成能(ウレアーゼ活性)を示すグラフである。Calcium carbonate producing ability of Sporosarcina sp. NO-A10 strain (Examples 1 to 5) which is a novel microorganism of the present invention and Sporosarcina sp. NO-N10 strain (Experimental Examples 1 and 2) which is a strain expressing this novel microorganism ( It is a graph which shows a urease activity. 本発明の新規微生物であるスポロサルシナ属NO−A10株を利用して1時間後に生成された炭酸塩(実施例3により生成された炭酸カルシウム)の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the carbonate (calcium carbonate produced | generated by Example 3) produced | generated after 1 hour using the Sporosarcina genus NO-A10 strain | stump | stock which is a novel microorganism of this invention. 上記実施例3により72時間後に生成された炭酸カルシウムの電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the calcium carbonate produced | generated 72 hours after the said Example 3. FIG. 実施例6及び実施例7の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of Example 6 and Example 7. FIG. 本発明の新規微生物であるスポロサルシナ属NO−A10株を利用して生成された炭酸塩(ドロマイト)の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the carbonate (dolomite) produced | generated using Sporosarcina genus NO-A10 strain | stump | stock which is a novel microorganism of this invention. 本発明の実施例8〜17の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of Example 8-17 of this invention.

以下、本発明につき更に詳細に説明する。本発明の新規微生物であるスポロサルシナ属NO−A10株は、以下のようにして得られたものである。本発明者らは、炭酸塩を生成させるための強いウレアーゼ活性を有するバクテリアを次のように抽出、また新株を開発した。中国地方、関越地方、東海地方の複数のサイトにおいて、ボーリングを行って土壌サンプルを採取した。サンプリング深さはおおよそ0〜6.5mであった。このほか、静岡県において露頭の土壌サンプルを採取した。ボーリングで得たコアサンプルを観察しながら、1mごとに約10gの土壌をガラス瓶に取り、それぞれ約20mLの石灰水(Ca(OH))および濃度の異なる(0.5〜20g/リットル)CaCl溶液を加えて2日間放置した。これは炭酸塩の生成に使用するカルシウムイオンの耐性バクテリアを抽出するためである。これらのガラス瓶中で生存しているバクテリアを抽出し、そのうちで特に培養速度の速いバクテリアをコロニーの大きさで判断し、1サンプルから10株の菌を得た。この段階でおよそ150株が得られた。それぞれの菌株を20ミリリットルのペプトン液(濃度10g/リットル)で培養し、それを遠心分離してバクテリアを採取した。得られたバクテリアを試験管に移し、その中に1Mの尿素20ミリリットルを入れてウレアーゼ活性を次の簡易方法によって調べた。菌がウレアーゼ活性を示す場合には、尿素の加水分解に伴うアンモニア発生によってpHが上昇する。従って、pHが上昇するかどうかを調べることによってウレアーゼ活性が起こるかどうか調べることが可能である。pHが上昇したものについては、1MのCaCl溶液を加えて炭酸塩が生成されるか(白濁するか)調べた。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail. Sporosarcina NO-A10 strain, which is a novel microorganism of the present invention, was obtained as follows. The present inventors have extracted bacteria having strong urease activity for producing carbonate as follows, and have developed a new strain. Soil samples were collected by drilling at multiple sites in Chugoku, Kanetsu and Tokai regions. The sampling depth was approximately 0 to 6.5 m. In addition, an outcrop soil sample was collected in Shizuoka Prefecture. While observing the core sample obtained by boring, about 10 g of soil is taken into a glass bottle every 1 m, and each of about 20 mL of lime water (Ca (OH) 2 ) and CaCl of different concentration (0.5 to 20 g / liter) CaCl Two solutions were added and left for 2 days. This is to extract calcium ion resistant bacteria used for the production of carbonate. Bacteria surviving in these glass bottles were extracted, and among them, bacteria having a particularly high culture rate were judged by the size of the colonies, and 10 strains were obtained from one sample. Approximately 150 strains were obtained at this stage. Each strain was cultured in 20 ml of peptone solution (concentration: 10 g / liter), and centrifuged to collect bacteria. The obtained bacteria were transferred to a test tube, 20 ml of 1M urea was put therein, and urease activity was examined by the following simple method. When the bacterium exhibits urease activity, the pH rises due to the generation of ammonia accompanying the hydrolysis of urea. Therefore, it is possible to determine whether urease activity occurs by examining whether the pH increases. For what pH rises, carbonate added CaCl 2 solution 1M are examined either generated (or cloudy).

その結果、全く沈殿が発生しないもの、またウレアーゼ活性が起こる結果として白濁が沈殿するものに分かれ、いずれもグラム陽性菌である3つの菌株が顕著なウレアーゼ活性を起こすことが分かった。これらの菌を再度培養して、それに1Mの尿素と1Mの塩化カルシウムを混合した液を加えて、実際に炭酸塩が生成するかどうかを調べた。さらに、これら3つの菌株について、白濁の量を目視により観察して、その結果から最も炭酸塩を多く沈殿させた菌株としてスポロサルシナ属NO−N10株(中国地方から採取)の優位性が分かった。酸性土壌の場合、炭酸塩は生成しないので、アルカリ条件で反応時のpHを一定に保つため緩衝液(100mMの水酸化アンモニウム+塩化アンモニウム溶液、pH9.25に調整)を10分の1に薄めて使用した。それらを用いて、1.0M尿素と1.0M塩化カルシウム溶液を10mMアンモニウムバッファーでpHを9.2前後に上げてウレアーゼ活性(炭酸塩の沈殿)を調べたところ、短時間(30分ほど)で沈殿が起こる試験管があり、これからスポロサルシナ属NO−A10株菌が再分離できた。このようにして、極めてスポロサルシナ属NO−N10株とは異なる強いウレアーゼ活性を示すような、菌の変質が起こりアルカリ条件で培養可能な菌株として、本発明の新規微生物であるスポロサルシナ属NO−A10株が現れた。本発明のスポロサルシナ属NO−A10株は、独立行政法人製品評価技術基盤機構特許微生物寄託センター(千葉県木更津市かずさ鎌足2−5−8)に2009年8月6日付けで受託番号NITE P−791(Sporosarcina sp. NO−A10)として寄託されており、スポロサルシナ属NO−N10も同様に受託番号NITE P−792(Sporosarcina sp. NO−N10株)として寄託されている。なお、バクテリアの培養に一般的に使われるペプトンやポリペプトンは高価で、大量の菌を生産するには不適である。そこで安価なEDC(electron donor compounds)が使用可能かどうか調べたところ、スポロサルシナ属NO−N10株は問題なく、また、スポロサルシナ属NO−A10株についても培養可能であることが分かった。図1に、EDC培地(EDC 10g/リットル,pH8.2(緩衝液で調整))を使用してスポロサルシナ属NO−A10株及びスポロサルシナ属NO−N10株を20〜23℃で培養した場合の培養曲線を示す。図1において、横軸は時間、縦軸はバクテリア濃度を調べるため波長600nmを使用したoptical density(OD)で表してある。   As a result, it was divided into those in which precipitation did not occur at all, and those in which white turbidity was precipitated as a result of urease activity, and it was found that all three strains, which are Gram-positive bacteria, caused remarkable urease activity. These bacteria were cultured again, and a mixture of 1M urea and 1M calcium chloride was added thereto to examine whether or not carbonates were actually formed. Furthermore, the amount of white turbidity was visually observed for these three strains, and from the results, the superiority of Sporosarcina genus NO-N10 strain (collected from the Chugoku region) as a strain with the highest carbonate precipitation was found. In the case of acidic soil, carbonate is not generated, so the buffer solution (100 mM ammonium hydroxide + ammonium chloride solution, adjusted to pH 9.25) is diluted to 1/10 to keep the pH constant during the reaction under alkaline conditions. Used. Using them, 1.0M urea and 1.0M calcium chloride solution was raised to about 9.2 with 10 mM ammonium buffer and urease activity (precipitation of carbonate) was examined. A short time (about 30 minutes) There was a test tube in which precipitation occurred, and from this, Sporosarcina sp. NO-A10 strain was re-isolated. In this way, as a strain capable of culturing under alkaline conditions in which the bacteria are altered and exhibit strong urease activity that is extremely different from that of Sporosarcinia sp. NO-N10 strain, Sporosarcinia sp. NO-A10 strain which is the novel microorganism of the present invention Appeared. The Sporosarsina genus NO-A10 strain of the present invention is registered with the National Institute of Technology and Evaluation Patent Microorganisms Deposit Center (2-5-8, Kazusa Kamashichi, Kisarazu City, Chiba Prefecture) with the accession number NITE P as of August 6, 2009. -791 (Sporosarcina sp. NO-A10), and Sporosarcina sp. NO-N10 is also deposited under the same accession number NITE P-792 (Sporosarcina sp. NO-N10 strain). In addition, peptone and polypeptone generally used for bacterial culture are expensive and are not suitable for producing a large amount of bacteria. Therefore, when it was examined whether or not inexpensive EDC (electron donor compounds) can be used, it was found that the Sporosarcina genus NO-N10 strain has no problem and that the Sporosarcina genus NO-A10 strain can also be cultured. FIG. 1 shows the culture in the case of culturing Sporosarcina sp. NO-A10 strain and Sporosarcina sp. NO-N10 strain at 20-23 ° C. using EDC medium (EDC 10 g / liter, pH 8.2 (adjusted with buffer)). The curve is shown. In FIG. 1, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents optical density (OD) using a wavelength of 600 nm for examining the bacterial concentration.

スポロサルシナ属NO−A10株の同定を細菌 16S rRNA部分配列解析により行った。即ち、菌体サンプルを0.5mlの滅菌水に懸濁し、ビーズビーディング法により破砕処理し、タンパク質を除去した後、磁性ビーズを用いて精製を行い、50μlのDNAを得た。この精製DNAをPCRの鋳型DNAとして用いた。PCR増幅のPCR反応条件は、反応液組成は、10F(10pmol/μl)1μl、800R(10pmol/μl)1μl、×10 KOD−Plus buffer(TOYOBO)5μl、2mM Nucleotide Mix PLUS(Roche)5μl、25mM MgSO(TOYOBO)2μl、KOD−Plus(TOYOBO)1μl、(Template 1μl)、滅菌milliQ水34μl、計50μl、反応温度サイクルは、94℃2分 1サイクル、94℃15秒 62℃30秒 72℃50秒 25サイクル、72℃5分 1サイクルとした。PCRプライマー配列は、10F(5’−GTTTGATCCTGGCTCA−3’、配列番号1)、800R(5’−TACCAGGGTATCTAATCC−3’、配列番号2)であり、使用装置は、iCycler(Bio−Rad)である。 Sporosarcina genus NO-A10 strain was identified by bacterial 16S rRNA partial sequence analysis. That is, the bacterial cell sample was suspended in 0.5 ml of sterilized water, crushed by a bead beading method, protein was removed, and purification was performed using magnetic beads to obtain 50 μl of DNA. This purified DNA was used as a template DNA for PCR. PCR reaction conditions for PCR amplification are: reaction solution composition: 1 μl of 10F (10 pmol / μl), 1 μl of 800R (10 pmol / μl), 5 μl of 10 KOD-Plus buffer (TOYOBO), 2 μm of Nucleotide Mix PLUS (Roche), 5 μl, 25 mM MgSO 4 (TOYOBO) 2 μl, KOD-Plus (TOYOBO) 1 μl, (Template 1 μl), sterile milliQ water 34 μl, total 50 μl, reaction temperature cycle is 94 ° C. 2 minutes 1 cycle, 94 ° C. 15 seconds 62 ° C. 30 seconds 72 ° C. 50 seconds, 25 cycles, 72 ° C., 5 minutes, 1 cycle. The PCR primer sequence is 10F (5′-GTTTGATCCTGGCTCA-3 ′, SEQ ID NO: 1), 800R (5′-TACCAGGGTATCTAATCC-3 ′, SEQ ID NO: 2), and the apparatus used is iCycler (Bio-Rad).

そして、下記の試薬及び機器を使用して、精製・シークエンス解析を行った。
<PCR産物精製>
Montage PCR Centrifugal Filter Devices(MILLIPORE)
<シークエンス試薬>
BioDye Terminators vl.1 Cycle Sequencing Kit(Applied Biosystems)
<シークエンス反応物精製>
illustraTM AutoSeq G−50 Dye Terminator Removal Kit(GE Healthcare)
<シークエンサー>
ABI Prism 3130 Genetic Analyzer(Applied Biosystems)
<シークエンスプライマー>
PCRプライマーをシークエンスプライマーとして用いて両鎖解析した。
Then, purification and sequence analysis were performed using the following reagents and equipment.
<PCR product purification>
Montage PCR Centrifugal Filter Devices (MILLIPORE)
<Sequence Reagent>
BioDye R Terminators vl. 1 Cycle Sequencing Kit (Applied Biosystems)
<Sequence reaction product purification>
illustra AutoSeq G-50 Dye Terminator Removal Kit (GE Healthcare)
<Sequencer>
ABI Prism 3130 Genetic Analyzer (Applied Biosystems)
<Sequence primer>
Both strands were analyzed using PCR primers as sequence primers.

得られたDNA配列を公共のデーターベースと照合して相同性検索(Blast検索)を行い、近縁種を予測した。その結果、Sporosarcina属に分類されるが、Sporosarcina属に属する他の菌種とは配列を異にし、これらの新菌種に最も近縁な種は、Sporosarcina ginsengisoilであるが、塩基配列の一部を異にすることが認められた。なお、図2にSporosarcina属NO−A10の塩基配列(配列番号3)、下記表1に相同性検索結果上位データを示す。   Homology search (Blast search) was performed by comparing the obtained DNA sequence with a public database, and related species were predicted. As a result, it is classified into the genus Sporosarcina, but the sequence is different from other bacterium species belonging to the genus Sporosarcina, and the species most closely related to these new bacterium species is Sporosarcina ginsengisoil, but part of the nucleotide sequence It was recognized that they were different. FIG. 2 shows the base sequence (SEQ ID NO: 3) of Sporosarcina sp. NO-A10, and Table 1 below shows the high-order data of the homology search results.

Figure 0005509471
Figure 0005509471

以下、本発明の新規微生物であるスポロサルシナ(Sporosarcina)属NO−A10の菌学的性質を詳述する。   Hereinafter, the mycological properties of the sporosarcina genus NO-A10, which is a novel microorganism of the present invention, will be described in detail.

<分類学中の位置>
Sporosarcina sp.NO−A10株(16S rRNA部分塩基配列解析)
<Location in taxonomy>
Sporosarcina sp. NO-A10 strain (16S rRNA partial nucleotide sequence analysis)

<科学的性質>
・好気性
・グラム陽性の桿菌
・芽胞形成
・白色の光沢コロニーを形成する。
・強いウレアーゼ活性を有する。ウレアーゼ活性については、後述する実施例において詳述する。
・カタラーゼ陽性
・オキシターゼ陰性
・OFテスト陰性
・カルシウムイオン耐性
・尿素耐性
<Scientific properties>
・ Aerobic ・ Gram-positive bacilli ・ Spore formation ・ White glossy colonies are formed.
・ Has strong urease activity. The urease activity will be described in detail in Examples described later.
Catalase positive, oxidase negative, OF test negative, calcium ion resistance, urea resistance

<培地条件>
・普通寒天培地
・普通寒天培地をオートクレイブした後、濾過滅菌した1/10量の100mMのアンモニウムバファー(NHOHとNHClを最終濃度10mM)を無菌的に加えpHを8.2に調整して培養する。
・温度は14〜37℃で生育(至適温度25〜32℃)
・至適pHは8〜9
<培地の組成>
市販の普通寒天培地
(培地1000mlあたり)
肉エキス 5g
ペプトン 10g
塩化ナトリウム 5g
寒天 15g
<Medium conditions>
-Normal agar medium-After autoclaving the normal agar medium, 1/10 volume of 100 mM ammonium buffer (NH 4 OH and NH 4 Cl in a final concentration of 10 mM) aseptically sterilized by filtration and aseptically added to pH 8.2 Adjust and incubate.
・ Growth at 14-37 ° C (optimum temperature 25-32 ° C)
・ The optimum pH is 8-9
<Composition of medium>
Commercially available ordinary agar medium (per 1000 ml of medium)
5g meat extract
Peptone 10g
Sodium chloride 5g
Agar 15g

なお、本発明の新規微生物を発現した菌株であるスポロサルシナ属NO−N10株の菌株の菌学的性質は、以下の通りである。   The mycological properties of the strain of the genus Sporosarcinia NO-N10, which is a strain expressing the novel microorganism of the present invention, are as follows.

<分類学中の位置>
Sporosarcina sp.NO−N10株(16S rRNA部分塩基配列解析)
<Location in taxonomy>
Sporosarcina sp. NO-N10 strain (16S rRNA partial nucleotide sequence analysis)

<科学的性質>
・好気性
・グラム陽性の桿菌
・芽胞形成
・白色の光沢コロニーを形成する。
・ウレアーゼ活性を有する。ウレアーゼ活性については、後述する実施例において詳述する。
・スポロサルシナ属NO−N10株と同種
・カタラーゼ陽性
・オキシターゼ陰性
・OFテスト陰性
<Scientific properties>
・ Aerobic ・ Gram-positive bacilli ・ Spore formation ・ White glossy colonies are formed.
-Has urease activity. The urease activity will be described in detail in Examples described later.
・ Same as Sporosarcina sp. NO-N10 ・ Calase positive ・ Oxidase negative ・ OF test negative

<培地条件>
・普通寒天培地
・普通寒天培地で温度14〜32℃で生育(至適温度20〜28℃)
・至適pHは6.5〜8
<培地の組成>
市販の普通寒天培地
(培地1000mlあたり)
肉エキス 5g
ペプトン 10g
塩化ナトリウム 5g
寒天 15g
<Medium conditions>
・ Ordinary agar medium ・ Growth on ordinary agar medium at a temperature of 14 to 32 ° C. (optimum temperature 20 to 28 ° C.)
・ The optimum pH is 6.5-8.
<Composition of medium>
Commercially available ordinary agar medium (per 1000 ml of medium)
5g meat extract
Peptone 10g
Sodium chloride 5g
Agar 15g

本発明の炭酸塩の生成方法は、上述したように、ウレアーゼ産生微生物により尿素を加水分解する反応を利用して炭酸塩を生成するに当たり、上記スポロサルシナ属NO−A10株をウレアーゼ産生微生物として利用するものであり、より具体的には、スポロサルシナ属NO−A10株と、尿素と、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、鉄イオン及びストロンチウムイオンから選ばれる1種又は2種以上の金属イオンと、を反応液中で反応させて炭酸塩を生成するものである。このほか、銅や鉛イオンなどの炭酸塩を生成できるので、それらのイオンが多く含まれている土壌中では、金属イオンを除いた反応液を浸透させることによって、炭酸銅や炭酸鉛などを生成させることができ、銅イオンや鉛イオンなどを固定(不動化)できる。ここで、本発明の炭酸塩の生成方法における反応液とは、スポロサルシナ属NO−A10株による尿素の加水分解反応、該加水分解反応によって発生した炭酸イオンと金属イオンとの反応による炭酸塩の生成反応という一連の反応が行われる反応系(液)であり、より具体的には、スポロサルシナ属NO−A10株、尿素、金属イオン、必要に応じて使用される適宜緩衝液、更に、スポロサルシナ属NO−A10株を培養液中で培養した状態で配合する場合は培養液、尿素を水溶液又は懸濁液として配合する場合は尿素水溶液又は懸濁液、金属イオンを金属塩の水溶液として配合する場合は金属塩水溶液からなるものである。   As described above, the method for producing carbonate according to the present invention utilizes the above-mentioned sporosarcina genus NO-A10 strain as a urease-producing microorganism when producing a carbonate by utilizing a reaction of hydrolyzing urea by a urease-producing microorganism. More specifically, Sporosarsina genus NO-A10, urea, and one or more metal ions selected from calcium ion, magnesium ion, iron ion and strontium ion in the reaction solution To produce a carbonate. In addition, since carbonates such as copper and lead ions can be generated, copper carbonate and lead carbonate are generated by infiltrating the reaction solution excluding metal ions in the soil that contains a large amount of those ions. It is possible to fix (immobilize) copper ions, lead ions, and the like. Here, the reaction solution in the carbonate production method of the present invention is a hydrolysis reaction of urea by Sporosarcina sp. NO-A10, and the production of carbonate by the reaction of carbonate ions and metal ions generated by the hydrolysis reaction. It is a reaction system (liquid) in which a series of reactions is performed. More specifically, Sporosarcinia NO-A10 strain, urea, metal ions, an appropriate buffer used as necessary, and Sporosarcinia NO -When blending A10 strain cultured in culture medium, when blending culture solution, urea as aqueous solution or suspension, urea aqueous solution or suspension, when blending metal ions as aqueous metal salt solution It consists of a metal salt aqueous solution.

本発明の炭酸塩の生成方法において、スポロサルシナ属NO−A10株の配合割合は、特に制限されるものではないが、例えば、スポロサルシナ属NO−A10株を培養液中で培養した状態又は懸濁液とした状態で反応系に配合する場合、該培養液(又は懸濁液)を反応液全量に対して50%(体積比)となる標準状態に配合するのであれば、培養液濃度0.4O.D.600(nm)以上が好ましく、より好適には培養液濃度0.6O.D.600(nm)以上、更に好適には培養液濃度0.8O.D.600(nm)以上である。スポロサルシナ属NO−A10株の配合割合が小さすぎると、ウレアーゼ産生が少なすぎる場合がある。なお、スポロサルシナ属NO−A10株の配合割合の上限は、特に制限されるものではないが、大きすぎると1個体当たりのウレアーゼ活性が低くなる場合があることを考慮すれば、1.6O.D.600(nm)以下であることが望ましい。 In the method for producing carbonate of the present invention, the mixing ratio of Sporosarcina NO-A10 strain is not particularly limited, but for example, a state or suspension in which Sporosarcina NO-A10 strain is cultured in a culture solution If the culture solution (or suspension) is added to the standard state of 50% (volume ratio) with respect to the total amount of the reaction solution, the culture solution concentration is 0.4O. . D. 600 (nm) or more is preferable, and more preferably the culture solution concentration is 0.6 O.D. D. 600 (nm) or more, more preferably culture medium concentration 0.8O. D. 600 (nm) or more. If the proportion of Sporosarcinia NO-A10 strain is too small, urease production may be too small. In addition, although the upper limit of the mixing | blending ratio of Sporosarcina genus NO-A10 strain | stump | stock is not restrict | limited especially, when it considers that the urease activity per 1 person may become low when too large, 1.6O. D. It is desirable that it is 600 (nm) or less.

本発明の炭酸塩の生成方法において使用する尿素としては、市販の尿素を使用することができる。尿素の反応液中における濃度は、特に制限されるものではないが、0.5〜2200mMが好適であり、より好ましくは50〜1500mM、更に好ましくは500〜1000mMである。尿素の反応液中における濃度が低すぎると、加水分解が不足し、pHが減少したり、炭酸イオンが不足したりする場合があり、高すぎるとアンモニアが過剰に発生してアンモニア臭が出る場合がある。   As urea used in the method for producing carbonate of the present invention, commercially available urea can be used. Although the density | concentration in the reaction liquid of urea is not restrict | limited in particular, 0.5-2200 mM is suitable, More preferably, it is 50-1500 mM, More preferably, it is 500-1000 mM. If the urea concentration in the reaction solution is too low, hydrolysis may be insufficient, pH may decrease, or carbonate ions may be insufficient. If it is too high, ammonia may be generated excessively, resulting in an ammonia odor. There is.

本発明の炭酸塩の生成方法は金属イオンとして、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、鉄イオン、ストロンチウムイオンを1種単独で又は2種以上を適宜組み合わせて添加するものである。これらの中でも、特に、各金属イオン単独、カルシウムイオンとマグネシウムイオンとの併用がより好適である。これらの金属イオンは、それぞれ、これらの金属イオンを含む金属イオン源を後述するように液中に配合することによって好適に供給される。このような金属イオン源は、その種類が特に制限されるものではないが、例えば、カルシウム、マグネシウム、鉄、ストロンチウムの酸化物、水酸化物および塩化物で、特に塩化カルシウム、塩化マグネシウムなどが挙げられる。   In the method for producing a carbonate of the present invention, calcium ions, magnesium ions, iron ions, and strontium ions are added alone or in combination of two or more as metal ions. Among these, each metal ion alone and combined use of calcium ion and magnesium ion are more preferable. Each of these metal ions is suitably supplied by blending a metal ion source containing these metal ions into the liquid as described later. The type of such metal ion source is not particularly limited, and examples thereof include calcium, magnesium, iron, strontium oxides, hydroxides and chlorides, and particularly calcium chloride and magnesium chloride. It is done.

本発明の反応液中における金属イオンの配合割合は、特に制限されるものではないが、0.5〜2200mMが好適であり、より好ましくは50〜1500mM、更に好ましくは500〜1000mMである。金属イオンの反応液中における濃度が低すぎると生成炭酸塩の量が不足する場合があり、高すぎるとスポロサルシナ属NO−A10株の失活が起き易くなる場合がある。   The compounding ratio of the metal ions in the reaction solution of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 2200 mM, more preferably 50 to 1500 mM, still more preferably 500 to 1000 mM. If the concentration of the metal ion in the reaction solution is too low, the amount of the produced carbonate may be insufficient, and if it is too high, the sporosarcinia NO-A10 strain may be easily deactivated.

本発明の炭酸塩の生成方法において、スポロサルシナ属NO−A10株、尿素、金属イオンを反応液中に添加する手段、手順は、特に制限されないが、例えば、尿素、金属イオンを所定の濃度になるように適宜緩衝液に加え、それに培養液(懸濁液)から遠心分離したスポロサルシナ属NO−A10株を加えて反応させる方法が挙げられる。なお、スポロサルシナ属NO−A10株を培養液(懸濁液)から遠心分離せずにスポロサルシナ属NO−A10株の培養液(懸濁液)を加える場合には、培養液(懸濁液)の分を加えても尿素、金属イオンが所期の濃度になるように計算した量を予め加えておく。又は、一度にすべてを混合して反応させてもよい。但し、本発明の場合、スポロサルシナ属NO−A10株と尿素との混合によって、反応が開始することを考慮すると、スポロサルシナ属NO−A10株の配合は、尿素と金属イオンとの混合後、又は同時とすることが好ましい。   In the method for producing carbonate of the present invention, means and procedures for adding Sporosarcinia NO-A10 strain, urea, and metal ions to the reaction solution are not particularly limited, but, for example, urea and metal ions have a predetermined concentration. Thus, in addition to the buffer solution as appropriate, there may be mentioned a method of adding and reacting Sporosarcina sp. NO-A10 strain centrifuged from the culture solution (suspension). In addition, when adding the culture solution (suspension) of Sporosarcina genus NO-A10 strain without centrifuging Sporosarcina genus NO-A10 strain from the culture solution (suspension), The calculated amount is added in advance so that urea and metal ions have the desired concentration even if the minute is added. Alternatively, all may be mixed and reacted at once. However, in the case of the present invention, considering that the reaction starts by mixing Sporosarcinia NO-A10 strain and urea, the compounding of Sporosarcinia NO-A10 strain may be performed after mixing urea and metal ions or simultaneously. It is preferable that

本発明において炭酸塩を生成する際の反応条件は、温度及びpHに制限されるが、pHは緩衝剤(例えば、アンモニア緩衝液(初期pH9.0、10mM水酸化アンモニウム+塩化アンモニウム))によって管理することができる。なお、金属イオンとしてカルシウムのみが存在する場合、pHが7以上、カルシウムイオン以外またはカルシウムイオンとそれ以外の金属イオンが混在する場合はpH8以上が望ましい。また、反応温度も特に制限されないが、本発明の場合、スポロサルシナ属NO−A10株が反応系の中で生存している限り、尿素の供給量に合わせて経時的に炭酸イオンが生成されることを考慮すれば、上述したスポロサルシナ属NO−A10株の生育温度、より好ましくは至適温度、至適pHで反応させると、より効果的である。また、なお、上述したように、一般に微生物の生存の適温はやや高温であることが多いが、スポロサルシナ属NO−A10株は、およそ少なくとも14℃〜37℃の範囲では培養可能で、約25〜32℃が適温であるので、比較的低温の条件下で炭酸塩を生成する場合に、特に効果的である。   The reaction conditions for producing carbonate in the present invention are limited to temperature and pH, but the pH is controlled by a buffer (for example, ammonia buffer (initial pH 9.0, 10 mM ammonium hydroxide + ammonium chloride)). can do. In addition, when only calcium exists as a metal ion, pH is 7 or more, and when calcium ion and other metal ions are mixed except calcium ion, pH 8 or more is desirable. In addition, although the reaction temperature is not particularly limited, in the case of the present invention, as long as the Sporosarcinia NO-A10 strain is alive in the reaction system, carbonate ions are generated over time according to the amount of urea supplied. In view of the above, it is more effective to react at the growth temperature, more preferably the optimum temperature and the optimum pH of the aforementioned Sporosarcina genus NO-A10 strain. In addition, as described above, the appropriate temperature for the survival of microorganisms is generally slightly high, but Sporosarcinia NO-A10 strain can be cultured in the range of at least about 14 ° C. to 37 ° C. Since 32 ° C. is a suitable temperature, it is particularly effective when producing carbonates under relatively low temperature conditions.

以下、実施例を示し、本発明をより詳細に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is shown and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to the following Example at all.

[実施例1〜5及び実験例1、2]
本発明の新規微生物であるスポロサルシナ属NO−A10株のウレアーゼ活性を以下のように調べた。また、本発明の微生物であるスポロサルシナ属NO−A10株のウレアーゼ活性を他のウレアーゼ産生微生物と比較するために、上述したように多数の土壌菌の中で特に顕著なウレアーゼ活性を示す3つの菌株の中で最も炭酸塩を多く沈殿させた菌株として優位性を示し、スポロサルシナ属NO−A10株を発現させた菌株であるスポロサルシナ属NO−N10株についても同様にウレアーゼ活性を調べた。ウレアーゼ活性を調べるには尿素の加水分解のみでことは足りるが、ウレアーゼ産生微生物の中にはカルシウムイオンによってウレアーゼ活性が阻害されるものも少なくないので、本発明では尿素と同じモル濃度の塩化カルシウムの存在下でウレアーゼ活性を調べた。
[Examples 1 to 5 and Experimental Examples 1 and 2]
The urease activity of the sporosarcina genus NO-A10 strain, which is a novel microorganism of the present invention, was examined as follows. In addition, in order to compare the urease activity of the sporosarcinia NO-A10 strain, which is the microorganism of the present invention, with other urease-producing microorganisms, three strains exhibiting particularly remarkable urease activity among a number of soil fungi as described above. Among these, the superiority as a strain in which a large amount of carbonate was precipitated was shown, and the urease activity was also examined in the same manner for the Sporosarcina sp. NO-N10 strain, which is a strain expressing Sporosarcina sp. NO-A10. In order to investigate urease activity, only hydrolysis of urea is sufficient. However, since urease producing microorganisms often inhibit urease activity by calcium ions, in the present invention, calcium chloride having the same molar concentration as urea is used. The urease activity was examined in the presence of.

なお、カルシウムによる失活が無い場合、1Mの尿素が加水分解されると1Mの炭酸カルシウムが生成するので、炭酸カルシウム(カルサイト)の生成量がウレアーゼ活性を示すことになる。例えば、アンモニア緩衝液(10mM水酸化アンモニウム+塩化アンモニウム)をベースに尿素と塩化カルシウム(CaCl)を同じモル濃度になるように加えて200ミリリットルとして、それを薄めて所定の濃度にする(実施例1及び実験例1:各0.4M、実施例2:各0.6M、実施例3及び実験例2:各1.0M、実施例4:各1.2M,実施例5:各1.5M)。また、培養微生物については、200ミリリットルのEDC培養液(EDC 10g/リットル)で培養した微生物を遠心分離(50ミリリットルずつ容器に分け、4500rpm、15分間)して、上澄み液を取り除き、その中にそれぞれ5%NaCl溶液50ミリリットルを加える。反応液を作ってからは反応が進むので、測定時間を考慮して量を決めて、最終的に所定の濃度になるように、(尿素+金属イオン)液と微生物液を混合した。これをピペットで5ミリリットルをとり検体とした。試験管は約20℃で振盪させて、所定の時間に炭酸塩の沈殿量を測定した。なお、以下の実施例及び実験例では、全実験を通してウレアーゼ産生微生物は最終溶液の半分の体積の培養液で培養した量を使った。 When there is no inactivation due to calcium, 1M urea is hydrolyzed to produce 1M calcium carbonate. Therefore, the amount of calcium carbonate (calcite) produced indicates urease activity. For example, based on an ammonia buffer (10 mM ammonium hydroxide + ammonium chloride), urea and calcium chloride (CaCl 2 ) are added to the same molar concentration to make 200 ml, and then diluted to a predetermined concentration (implementation) Example 1 and Experimental Example 1: 0.4M each, Example 2: 0.6M each, Example 3 and Experimental Example 2: 1.0M each, Example 4: 1.2M each, Example 5: 1. 5M). As for the cultured microorganisms, the microorganisms cultured in 200 ml of EDC medium (EDC 10 g / liter) are centrifuged (divided into containers of 50 ml each, 4500 rpm, 15 minutes), and the supernatant is removed. Add 50 ml each of 5% NaCl solution. Since the reaction proceeds after preparing the reaction solution, the amount was determined in consideration of the measurement time, and the (urea + metal ion) solution and the microbial solution were mixed so that the final concentration was reached. This was taken as a sample by pipetting 5 ml. The test tube was shaken at about 20 ° C., and the amount of carbonate precipitated was measured at a predetermined time. In the following Examples and Experimental Examples, urease-producing microorganisms were used in an amount cultured in a culture solution having a half volume of the final solution throughout the entire experiment.

なお、この場合の実験では、試験管に入れたバクテリア培養液とそれと同等体積の反応液を入れたものを複数本準備しておいて、所定の時間になったとき、液体中の炭酸塩をろ紙で濾し、ろ過された炭酸塩を測った。また、ガラス壁面に着いたものは、試験管を炉乾燥(110℃)させた後に質量を測定して、予め測定しておいた試験管質量をそれより差し引いて求めた。なお、時間が経つほど、液体中には炭酸塩は含まれておらず、試験管壁面に付着および底へ沈殿した。   In this case, in the experiment, prepare a plurality of bacteria culture solutions in a test tube and a reaction solution of the same volume, and when the prescribed time is reached, the carbonate in the liquid is removed. It filtered with the filter paper and the filtered carbonate was measured. Moreover, what arrived at the glass wall surface measured the mass after drying a test tube in a furnace (110 degreeC), and calculated | required the test tube mass previously measured by subtracting from it. As time passed, the liquid did not contain carbonate, and adhered to the test tube wall surface and settled to the bottom.

結果を下記表2及び図3に示す。表2は、各反応時間における実験例1、2と実施例1〜5の炭酸カルシウムの沈殿量(M)を記載したものである。図3のグラフの横軸は時間、縦軸は生成した炭酸塩の質量から変換した濃度を示している。なお、表2の濃度及び図3に示した凡例中の濃度は加えた塩化カルシウムの濃度を示す。すなわち、1Mの塩化カルシウム液を使用した場合、最終的には縦軸(炭酸カルシウム)が約1Mになるまで反応が進んでいる(反応式で1MのCaClから1MのCaCOが生成)。この実験から明らかなように加えた尿素の全てが加水分解され、尿素の分解によって生成されたCOは、加えたCa全てと反応していることが分かる。その反応が終了するには、実施例1〜5(スポロサルシナ属NO−A10株)ではおよそ10〜25時間、実験例1、2(スポロサルシナ属NO−N10株)では125時間以上要すると思われる。また、実施例5のように塩化カルシウム、尿素の濃度が1.5Mというように、高濃度の塩化カルシウム、尿素の存在下においても反応が短期間に起こるのは、炭酸塩生成時間の短縮化においてきわめて優位であると言える。更に、上記実施例1〜5と実験例1、2の結果によれば、本発明のスポロサルシナ属NO−A10株は、Sporosarcina属NO−N10株と比較しても、格段に強いウレアーゼ活性を有することが認められた。そして、上記実験例1、2に使用したスポロサルシナ属NO−N10株は、上述したように、サンプリングした多数の土壌菌の中で特に顕著なウレアーゼ活性を起こす3つの菌株の中で最も炭酸塩を多く沈殿させた菌株として優位性を示したものである。従って、本発明のスポロサルシナ属NO−A10株は、従来のウレアーゼ産生微生物と比較すると、格段に強いウレアーゼ活性を有することが認められる。また、本発明のスポロサルシナ属NO−A10株によれば、炭酸カルシウムを少なくとも1.5Mまでの炭酸塩濃度まで失活が無く、速くしかも効率よく生成できることが認められた。なお、実施例3(スポロサルシナ属NO−A10株、尿素、塩化カルシウム1.0M)において、反応時間1時間後に生成された炭酸カルシウムの電子顕微鏡写真を図4に、反応時間72時間後に生成された炭酸カルシウムの電子顕微鏡写真を図5に示す。 The results are shown in Table 2 below and FIG. Table 2 describes the precipitation amount (M) of calcium carbonate in Experimental Examples 1 and 2 and Examples 1 to 5 in each reaction time. In the graph of FIG. 3, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the concentration converted from the mass of the carbonate produced. In addition, the density | concentration of Table 2 and the density | concentration in the legend shown in FIG. 3 show the density | concentration of the added calcium chloride. That is, when a 1M calcium chloride solution is used, the reaction proceeds until the vertical axis (calcium carbonate) reaches about 1M in the end (1M CaCl 3 is generated from 1M CaCl 2 in the reaction formula). As is clear from this experiment, it is understood that all of the added urea is hydrolyzed, and CO 3 produced by the decomposition of urea reacts with all of the added Ca. The reaction is considered to take about 10 to 25 hours in Examples 1 to 5 (Sporosarcina sp. NO-A10 strain) and 125 hours or more in Experimental Examples 1 and 2 (Sporosarcina sp. NO-N10 strain). In addition, as in Example 5, the concentration of calcium chloride and urea is 1.5M, and the reaction occurs in a short time even in the presence of high concentrations of calcium chloride and urea. It can be said that it is extremely advantageous. Furthermore, according to the results of Examples 1 to 5 and Experimental Examples 1 and 2, the Sporosarcina genus NO-A10 strain of the present invention has a much stronger urease activity than the Sporosarcina genus NO-N10 strain. It was recognized that And as mentioned above, the Sporosarcina genus NO-N10 strain used in Experimental Examples 1 and 2 has the highest carbonate among the three strains that cause particularly remarkable urease activity among a large number of sampled soil fungi. It shows superiority as a strain with many precipitates. Therefore, it is recognized that the Sporosarcinina NO-A10 strain of the present invention has a much stronger urease activity compared to conventional urease-producing microorganisms. In addition, according to the Sporosarcina sp. NO-A10 strain of the present invention, it was confirmed that calcium carbonate was not inactivated up to a carbonate concentration of at least 1.5 M, and could be generated quickly and efficiently. In Example 3 (Sporosarcina NO-A10 strain, urea, calcium chloride 1.0 M), an electron micrograph of calcium carbonate produced after 1 hour of reaction time is shown in FIG. 4, and produced after 72 hours of reaction time. An electron micrograph of calcium carbonate is shown in FIG.

Figure 0005509471
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[実施例6及び実施例7]
上記実施例3において、1Mの塩化カルシウム液に代えて、0.5Mの塩化カルシウム液と0.5Mの塩化マグネシウム液を加えた以外は、実施例3と同様にして本発明の新規微生物であるスポロサルシナ属NO−A10株を利用して炭酸塩(カルシウムイオンとマグネシウムイオンの併用)を生成して、実施例6とした。また、上記実施例1において、尿素液を0.5M、塩化マグネシウム液を0.5Mとした以外は、実施例1と同様にして本発明の新規微生物であるスポロサルシナ属NO−A10株を利用して炭酸塩(炭酸マグネシウム)を生成して、実施例7とした。これらの生成量を実施例1と同様にして調べた。また、各時間における反応液のpHを測定した。これらの結果を下記表3及び図6に示す。実施例6の場合、およそ20時間後には加えた量の約65%の沈殿が生成した。その後徐々に沈殿量は増えて最終的には80%程度まで増加すると思われる。このとき(約9時間後)の電子顕微鏡写真を図7に示す。
[Example 6 and Example 7]
In Example 3 above, the microorganism of the present invention is the same as in Example 3 except that 0.5 M calcium chloride solution and 0.5 M magnesium chloride solution are added instead of 1 M calcium chloride solution. Carbonate (combined use of calcium ion and magnesium ion) was produced using Sporosarcinia NO-A10 strain, and it was set as Example 6. Further, in Example 1 above, the Sporosarcina sp. NO-A10 strain, which is a novel microorganism of the present invention, was used in the same manner as in Example 1 except that the urea solution was 0.5 M and the magnesium chloride solution was 0.5 M. Thus, a carbonate (magnesium carbonate) was produced, and Example 7 was obtained. These production amounts were examined in the same manner as in Example 1. Further, the pH of the reaction solution at each time was measured. These results are shown in Table 3 below and FIG. In the case of Example 6, approximately 65% of the added amount was formed after approximately 20 hours. After that, the amount of precipitation gradually increases and seems to finally increase to about 80%. The electron micrograph at this time (after about 9 hours) is shown in FIG.

Figure 0005509471
Figure 0005509471

[実施例8〜実施例17]
次に、Caイオン/Mgイオン(モル比)の割合を表4及び表5に示すように変えて、スポロサルシナ属NO−A10株、尿素を加えて炭酸塩を以下のように生成し、得られた炭酸塩の量を以下の実験方法、評価方法によって評価した。結果を下記表4及び表5に併記すると共に、図8に示す。
[Examples 8 to 17]
Next, the ratio of Ca ions / Mg ions (molar ratio) is changed as shown in Tables 4 and 5, and Sporosarcina NO-A10 strain, urea is added to produce carbonate as follows. The amount of carbonate was evaluated by the following experimental method and evaluation method. The results are shown in Table 4 and Table 5 below, and are shown in FIG.

Figure 0005509471
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Figure 0005509471
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<実験方法>
緩衝溶液(10mM水酸化アンモニウム+塩化アンモニウム)をベースに1MCaClと1M尿素を加えて溶液200ミリリットル(Ca液)を準備した。また、緩衝溶液(10mM水酸化アンモニウム+塩化アンモニウム)に1M MgClと1M尿素を加えた溶液200ミリリットル(Mg液)を準備した。Ca液とMg液を所定の割合で混ぜて10ミリリットルに分取した。その割合はMg/Ca比で10:0,9:1,8:2,7:3,5:5,4:6,3:7,2:8,1:9,0:10である。また、培養した菌体溶液200ミリリットルを50ミリリットルずつ分けて、4500rpmで15分間遠心分離した後、上澄み液を除き、沈殿した菌体に0.5%NaCl溶液をそれぞれ50ミリリットル加えた。これらから10ミリリットルをメスピペットで取り、Ca液とMg液との混合液10ミリリットルに加えた。これから5ミリリットルをメスピペットで取り分け検体とした。その後、約20℃で振盪させて、72時間及び1週間後に沈殿物の質量を測った。沈殿物は溶液中と試験管ガラス壁に付着したものに分けて測定した。溶液中の沈殿はろ過して乾燥質量を、試験管に付着したものは乾燥して試験管と沈殿物の質量を測定した。ろ紙および試験管の質量をそれぞれの測定値から差し引いて、それらを加えたものを全沈殿物とした。
<Experiment method>
Based on a buffer solution (10 mM ammonium hydroxide + ammonium chloride), 1 M CaCl 2 and 1 M urea were added to prepare 200 ml of a solution (Ca solution). In addition, a 200 ml solution (Mg solution) in which 1 M MgCl 2 and 1 M urea were added to a buffer solution (10 mM ammonium hydroxide + ammonium chloride) was prepared. Ca liquid and Mg liquid were mixed at a predetermined ratio and dispensed into 10 ml. The ratio of Mg / Ca is 10: 0, 9: 1, 8: 2, 7: 3, 5: 5, 4: 6, 3: 7, 2: 8, 1: 9, 0:10. Further, 200 ml of the cultured cell solution was divided into 50 ml, centrifuged at 4500 rpm for 15 minutes, the supernatant was removed, and 50 ml of each 0.5% NaCl solution was added to the precipitated cells. 10 ml of these were taken with a measuring pipette and added to 10 ml of a mixture of Ca solution and Mg solution. From this, 5 milliliters was separated with a female pipette and used as a specimen. Thereafter, the mixture was shaken at about 20 ° C., and the mass of the precipitate was measured after 72 hours and 1 week. Precipitates were measured separately in the solution and those adhered to the test tube glass wall. The precipitate in the solution was filtered to obtain a dry mass, and the deposit on the test tube was dried to measure the mass of the test tube and the precipitate. The mass of the filter paper and the test tube was subtracted from the respective measured values, and the sum of them was defined as the total precipitate.

Mg/Caモル比ではなく、Ca/(Ca+Mg)を考えれば、(Ca+Mg)は1Mとしたので分母を1とでき、図8のように使用したMgのモル濃度で表すことができる。図8でMgが1(すなわちCa/(Ca+Mg)=0)の場合、Caの沈殿量はゼロでなければならない。一方、Mgが0M(すなわちCa/(Ca+Mg)=1)の場合、Caの沈殿量は1Mである。従って、0<Mg<1M(即ち、0<Ca/(Ca+Mg)<1)において、カルシウムの沈殿がMgに優先すると仮定すれば、Caの沈殿は、Ca(M)=Ca/(Ca+Mg)×1(M)で表せる。従って、Mgの沈殿量は、次のようになる。Mg(M)=測定値−Ca(M)。従って、図8から、次のことがわかる。Ca/(Ca+Mg)が0.2以下の場合、炭酸マグネシウム(マグネサイト)又は炭酸マグネシウム又はCa−炭酸マグネシウムが生成し、72時間以降も沈殿が起こり続ける。Ca/(Ca+Mg)=0.3のとき、沈殿は72時間で終了していると思われ、そのときの沈殿物のMg/Ca比は1:1である。沈殿速度の点からは安定していると考えられる。Ca/(Ca+Mg)=0.5のとき、1週間後に沈殿物のMg/Ca比は0.5となっている。上記実施例8〜17では沈殿量を時間で示してあるが、この場合も169時間後に0.743Mの沈殿が起こっており、この結果と一致する。沈殿速度は比較的速く、72時間でほぼ安定している。   Considering Ca / (Ca + Mg) instead of Mg / Ca molar ratio, since (Ca + Mg) is 1M, the denominator can be 1, and can be expressed by the molar concentration of Mg used as shown in FIG. In FIG. 8, when Mg is 1 (that is, Ca / (Ca + Mg) = 0), the precipitation amount of Ca must be zero. On the other hand, when Mg is 0M (that is, Ca / (Ca + Mg) = 1), the precipitation amount of Ca is 1M. Therefore, assuming that the precipitation of calcium prevails over Mg in 0 <Mg <1M (ie, 0 <Ca / (Ca + Mg) <1), the precipitation of Ca is Ca (M) = Ca / (Ca + Mg) × 1 (M). Therefore, the precipitation amount of Mg is as follows. Mg (M) = measured value−Ca (M). Therefore, the following can be understood from FIG. When Ca / (Ca + Mg) is 0.2 or less, magnesium carbonate (magnesite) or magnesium carbonate or Ca-magnesium carbonate is generated, and precipitation continues to occur after 72 hours. When Ca / (Ca + Mg) = 0.3, the precipitation seems to be completed in 72 hours, and the Mg / Ca ratio of the precipitate at that time is 1: 1. It is considered stable from the viewpoint of the precipitation rate. When Ca / (Ca + Mg) = 0.5, the Mg / Ca ratio of the precipitate is 0.5 after one week. In Examples 8 to 17 above, the amount of precipitation is shown by time. In this case, 0.743 M of precipitation occurs after 169 hours, which is consistent with this result. The precipitation rate is relatively fast and is almost stable in 72 hours.

また、下記表6に、スポロサルシナ属NO−A10株による反応終了までのカルサイト生成速度を示す。   In addition, Table 6 below shows the calcite production rate until the end of the reaction by the Sporosarcina NO-A10 strain.

Figure 0005509471
Figure 0005509471

炭酸塩は自然界で岩盤、岩石、ノジュールなどとして形成されているように、硬い固体物質である。したがって、砂などのような集合体や多孔体などの間隙で形成されると粒子を結合して岩化を起こすので、土木工学における地盤の強度不足の解消に応用できる。具体的には、地すべり、地盤の崩壊、土石流、液状化、などの対策工事に応用できるばかりでなく、構造物の基礎の安定化(破壊や沈下)にも対策として適用できる。また間隙中やクラック内で炭酸塩を生成させることにより、止水効果が得られる。この応用は、地中止水壁の構築、アースダムのコアの止水性の向上、廃棄物処分場からの漏れの防止などに利用できる。さらには、地盤環境工学において、重金属を取り込んだ炭酸塩の形成によって、汚染土壌内における有害物質の不動化が可能である。   Carbonate is a hard solid material, as it is formed in nature as rock, rock, nodule and the like. Therefore, when formed in a gap such as an aggregate such as sand or a porous body, the particles are combined to cause rock formation, which can be applied to solve the lack of ground strength in civil engineering. Specifically, it can be applied not only to countermeasures such as landslides, ground collapse, debris flow, and liquefaction, but also to stabilization (destruction and settlement) of the foundation of structures. Moreover, the water-stopping effect can be obtained by generating carbonates in the gaps and cracks. This application can be used for construction of a water wall for earth suspension, improvement of the water stoppage of the core of the earth dam, and prevention of leakage from the waste disposal site. Furthermore, in geotechnical engineering, it is possible to immobilize harmful substances in contaminated soil by forming carbonates that incorporate heavy metals.

Claims (2)

カルシウムイオン耐性を有するウレアーゼ産生微生物であるスポロサルシナ属NO−A10株(受託番号 NITE P−791)。 Sporosarsina genus NO-A10 strain (accession number NITE P-791), which is a urease-producing microorganism having resistance to calcium ions. ウレアーゼ産生微生物により尿素を加水分解する反応を利用して炭酸塩を生成する炭酸塩の生成方法であって、ウレアーゼ産生微生物として請求項1に記載のスポロサルシナ属NO−A10株と、尿素と、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、鉄イオン及びストロンチウムイオンから選ばれる1種又は2種以上の金属イオンと、を反応液中で反応させて炭酸塩を生成することを特徴とする炭酸塩の生成方法。 A method for producing a carbonate that produces a carbonate by utilizing a reaction of hydrolyzing urea by a urease-producing microorganism, wherein the sporesarcina NO-A10 strain according to claim 1, urea and calcium as urease-producing microorganisms A method for producing a carbonate, comprising reacting one or more metal ions selected from ions, magnesium ions, iron ions and strontium ions in a reaction solution to produce a carbonate.
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