JP6197229B2 - 微生物由来還元性混合物 - Google Patents

Description

本発明は、微生物等に過熱水蒸気処理を施すことにより得られた微生物材料過熱水蒸気処理物と、過熱水蒸気処理していない微生物等と、を含む微生物由来還元性混合物に関する。

フスマ、米ぬか等の農産副産物を有機栄養源として行う土壌還元消毒法は、高温期の地温を利用して湛水条件下で実施されており、微生物の増殖により酸化還元電位を低下させ土壌病原菌を消毒する手法である。ここで、通常の土壌還元消毒法では、フスマ、米ぬか等の有機物を１０ａあたり１ｔから２ｔも投入する必要があるため、多大な労力が必要となり農家の負担となっている。更に、土壌還元消毒法に使用されるフスマ、米ぬか等の有機物の価格は高騰しており、土壌還元消毒法の実施に当たって、コスト面での負担も増加している。このような理由から、フスマ、米ぬか等の有機物以外で土壌を還元することのできる資材が求められている。

ところで、ビール工場等の食品製造工場から排出される廃酵母は、酵母エキスや酵母製剤の原料、家畜の飼料、肥料等として用いられる他は、焼却等の廃棄処理がなされている。また、酵母エキスを抽出した後に残る酵母細胞壁は、一部が健康食品、家畜用の飼料などに利用されているものの、他は主に廃棄されている。
しかしながら、これらの微生物由来材料の廃棄処理には、処理場への輸送費や処理コストがかかる。また、従来知られている酵母由来の上記の食品、飼料、肥料等では、廃酵母の発生量に対する利用量等に限界があり、廃酵母を付加価値の高い製品として提供可能な新たな用途が求められていた。
廃酵母を利用した新たな用途としては、例えば、国際公開第２０１０／１０４１９７号公報に、微生物又は微生物の成分を、酸素非存在下で過熱水蒸気処理をすることを特徴とする０ｍＶ以下の酸化還元電位を有する微生物由来還元性混合物の製造方法が開示されている。

国際公開第２０１０／１０４１９７号公報の製造方法により得られる還元性物質は還元性であるため、主に農業分野において圃場の土壌等に混合した場合でも、細胞内の酸化還元電位に近い酸化還元電位で諸々の物質を導入できるため、導入された物質の機能性を高めることが可能であるという優れた性質を有する。ここで、国際公開第２０１０／１０４１９７号公報に記載の発明を基礎として、更に還元性の改良された微生物由来還元性混合物を提供することが求められていた。

本発明の発明者らは、上記の課題に鑑み、鋭意研究を行った。その結果、微生物等に過熱水蒸気処理を施すことにより得られた微生物材料過熱水蒸気処理物と、過熱水蒸気処理を施していない微生物等と、を含む微生物由来還元性混合物が、従来知られていた微生物材料過熱水蒸気処理物に比して、更に優れた還元性を有することを見出し、本発明を完成するに至った。
具体的には、本発明は、微生物又は微生物の成分に、過熱水蒸気処理を施すことにより得られた微生物材料過熱水蒸気処理物と、過熱水蒸気処理を施していない微生物又は微生物の成分と、を含む微生物由来還元性混合物を提供する。

本発明の微生物由来還元性混合物は、還元性を有する上記微生物材料過熱水蒸気処理物を含有するので、微生物由来還元性混合物を圃場の土壌等に混合した場合、細胞内の酸化還元電位に近い酸化還元電位で諸々の物質を導入できるため、導入された物質の機能性を高めることができる。特に、本発明の微生物由来還元性混合物は、上記微生物材料過熱水蒸気処理物と、過熱水蒸気処理していない微生物等とを組み合わせて使用するので、これらの物質を組み合わせることによる相乗効果により、より還元性に優れた微生物由来還元性混合物を提供することができる。

以下、本発明について詳細に説明する。

＜微生物由来還元性混合物＞
本発明の微生物由来還元性混合物は、微生物又は微生物の成分に、過熱水蒸気処理を施すことにより得られた微生物材料過熱水蒸気処理物と、過熱水蒸気処理を施していない微生物又は微生物の成分と、を含む。

［微生物材料過熱水蒸気処理物］
本発明において使用される微生物材料過熱水蒸気処理物は、微生物又は微生物の成分を、所定の条件下で過熱水蒸気処理することにより得られるものである。
過熱水蒸気処理に供するために用いられる微生物としては、特に限定されるものではなく、従来公知の微生物材料を用いることができるが、肥料、飼料、飲食品、サプリメント、薬剤等の用途に用いた場合においても安全性が高く、且つ消費者等にも受け入れられやすいことが予測されることから、酵母を使用することが好ましい。酵母としては、微生物材料過熱水蒸気処理物を製造するために培養されたものであってもよいが、廃物利用及び廃棄物の廃棄コスト低減の観点から、ビール、清酒、味噌、醤油等の醸造産業において排出される余剰廃棄物として得られる酵母を用いることが好ましい。
微生物として酵母を使用する場合、酵母全体を利用してもよいし、酵母抽出物や、酵母抽出物を製造する際に生成する酵母の細胞壁を使用してもよい。これらの酵母及び酵母の成分は、泥状のもの、圧搾して水分を減らしたもの、乾燥して更に水分を減らしたもの、粉状のもの、液中に懸濁させたもの等どのようなものであってもよい。具体的に、好ましい酵母又は酵母の成分としては、泥状ビール酵母、圧搾ビール酵母、乾燥ビール酵母、ビール酵母懸濁液、乾燥酵母細胞壁、酵母細胞壁懸濁液、及びビール酵母含有無機物等を挙げることができる。

本発明において微生物材料過熱水蒸気処理物を提供する際に使用される過熱水蒸気とは、１００℃以上の高温の水蒸気を指す。特に、本発明においては、過熱水蒸気処理とは、好ましくは１２０℃以上２２０℃以下、より好ましくは１５０℃以上２１０℃以下の過熱水蒸気で行われる処理を指す。また、過熱水蒸気処理の際の圧力は、好ましくは０．９ＭＰａ以上１．９ＭＰａ以下、より好ましくは１．２ＭＰａ以上１．８ＭＰａ以下である。特に、圧力０．９ＭＰａ以上１．９ＭＰａ以下且つ１２０℃以上２２０℃以下で行われる過熱水蒸気処理が好ましく、０．９ＭＰａ以上１．９ＭＰａ以下且つ１５０℃以上２１０℃以下で行われる過熱水蒸気処理がより好ましく、１．２ＭＰａ以上１．８ＭＰａ以下且つ１５０℃以上２１０℃以下で行われる過熱水蒸気処理が更に好ましい。

［微生物又は微生物の成分］
本発明の微生物材料還元性混合物に添加することができる、過熱水蒸気処理を施していない微生物又は微生物の成分としては、基本的には、微生物材料過熱水蒸気処理物を提供するために用いられる微生物又は微生物の成分と同様のものを利用することができる。
即ち、微生物としては、酵母を使用することが好ましく、その場合、酵母全体を利用してもよいし、酵母抽出物や、酵母抽出物を製造する際に生成する酵母の細胞壁を使用してもよい。これらの酵母及び酵母の成分は、泥状のもの、圧搾して水分を減らしたもの、乾燥して更に水分を減らしたもの、粉状のもの、液中に懸濁させたもの等どのようなものであってもよく、具体的には、泥状ビール酵母、圧搾ビール酵母、乾燥ビール酵母、ビール酵母懸濁液、乾燥酵母細胞壁、酵母細胞壁懸濁液、及びビール酵母含有無機物等を挙げることができる。

［微生物材料過熱水蒸気処理物の含有量］
本発明の微生物由来還元性混合物においては、微生物材料過熱水蒸気処理物の含有量が、微生物材料過熱水蒸気処理物及び過熱水蒸気処理を施していない微生物又は微生物の成分の合計量に対して、１６質量％以上６０質量％以下であることが好ましい。微生物材料過熱水蒸気処理物と、過熱水蒸気処理を施していない微生物又は微生物の成分とを、この混合比率で混合することにより、微生物由来還元性混合物の酸化還元電位が相乗的に低下し、より酸化還元電位の低い微生物由来還元性混合物を提供することができる。

［微生物由来還元性混合物の特徴］
次に、本発明の微生物由来還元性混合物の有する特徴について、以下に説明する。
通常、好気呼吸を行う真核生物の酸化還元電位は、−１８０ｍＶ前後である。本発明の微生物由来還元性混合物は、水中等に投入された場合に低い酸化還元電位を有する成分を多く含むので、植物等を構成する細胞との親和性に優れ、酵母由来成分を植物等に対して有効に作用させることができる。
また、本発明の微生物由来還元性混合物は、好ましくはビール酵母等を原料としているため、原料の品質安定性が確保できると共に、ビール酵母由来の廃棄物の高付加価値商品への転換が期待できる。

本発明の微生物由来還元性混合物を農業分野で利用する場合、これまでその有効性が示されている酵母由来成分を還元型で製造し、農作物の細胞内の酸化還元電位に近い酸化還元電位を有する状態で土壌に導入できるため、酵母由来成分が農作物に及ぼす効果を高めることができる。このため、微生物由来還元性混合物の利用により、生育促進、収量増加、植物の病害への抵抗性の向上等の効果を得ることができる。
また、本発明の微生物由来還元性混合物は、その還元性を利用して、土壌消毒技術として注目されている湛水還元技術に使用することができる。湛水還元技術は、水田のようにして圃場に水を張ることにより、水面下の土壌を還元状態にして土壌中の病害菌を減少させる方法であるが、大量の水が必要であること、長期間に亘り圃場に水を保持する必要があること、微生物を利用するためにその利用が高温期のみに限定されることなどから、その汎用性が乏しかった。更に、湛水を行うことにより、かえって有害菌が蔓延する例も知られていた。
しかしながら、本発明の微生物由来還元性混合物を含む組成物を湛水の際に土壌改良剤組成物として使用することにより、温度に関係なく、土壌中の酸化還元電位を−２００ｍＶ以下の電位に低下させることができる。即ち、本発明の微生物由来還元性混合物は、土質改良剤組成物を調製するために使用することができる。土質改良剤組成物を調製する場合、本発明の微生物由来還元性混合物に加えて、通常、土壌改良に供される腐植酸資材、ゼオライト、珪藻土、珪酸カルシウム、バーミキュライト、及びピートモス類を含有させてもよい。特に、微生物由来還元性混合物に加えて珪藻土を混合することにより、土質改良剤組成物の酸化還元電位を効果的に低下させることができる。この土質改良剤組成物を用いて土壌改良を行うことにより、生育促進や収量増加等の効果を見込むことができる。

また、本発明の微生物由来還元性混合物は、植物病害抵抗性向上剤組成物を調製するために使用することもできる。上記植物病害抵抗性向上剤組成物には、本発明の微生物由来還元性混合物に加えて、微生物由来還元性混合物の機能を妨げない範囲で、水溶性溶剤や界面活性剤等の成分を配合することもできる。植物病害抵抗性向上剤組成物には、上記成分に加えて、更に、ペプチド、多糖類、糖タンパク質、及び脂質から選ばれる、エリシター活性を有する１種以上の物質を添加することができる。エリシター活性を有する物質については、植物の種類ごとに固有の物質が知られており、対象とする植物の種類に応じて適宜選択すればよい。
更に、植物病害抵抗性向上剤組成物には、植物成長調節剤を添加することもできる。
一般に、生物は、生育環境の酸化還元電位の影響を受けることが知られており、酸化還元電位が高い環境を好む生物は好気的な環境を好み、酸化還元電位が低い環境を好む生物は嫌気的な環境を好むといいわれている。嫌気度の高い環境を好む生物として、有名なものとしては、一般的に培地の酸化還元電位が−３３０ｍＶ以下であることを要求するメタン菌を挙げることができる。他にも、一般的な硝化細菌、脱窒菌、硝酸還元菌などは、低い酸化還元電位の生育環境を要求する。一方、好気度の高い環境を好む生物としては、ほぼ全ての動物、ほとんどの真菌類、Bacillus属、Pseudomonas属等の一部の細菌類等を挙げることができる。
このように、生物にはそれぞれ、生育に好ましい酸化還元電位の領域があるため、土壌中の酸化還元電位を調整することにより、特定の微生物を活性化させたり不活性化させたりすることができる。本発明の微生物由来還元性混合物を用いて環境中の酸化還元電位を低く抑えることにより、好気的環境を好む微生物の活性を抑制することができると共に、嫌気的環境を好む微生物の活性を向上させることができる。

以下、本発明について、実施例を挙げて詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。

＜製造例１；微生物材料過熱水蒸気処理物の調製＞
多目的材料変換システム（留萌バイオマスセンター設備）の暖気運転後に補助水５００Ｌを投入し、下部温度が６７℃となったところで酵母細胞壁を５００ｋｇ投入した。これを１０分間混合し、過熱水蒸気の投入を開始した。ヘッドスペースに過熱水蒸気を投入しながら水温を上昇させると共に、上部排気バルブを開き、脱気操作を行うことで溶存酸素濃度を低下させた。圧力１．６ＭＰａ以上及び温度１８０℃の条件下で１０分間処理して微生物材料過熱水蒸気処理物を得た。

＜実施例１＞
土壌５Ｌに対し、試料１及び２、比較試料１から３の微生物由来組成物０．５Ｌを混合し、これを箱型の密閉容器に充填した。それぞれを湛水状態として、０、１、及び３１時間後に土壌中の酸化還元電位を測定した。結果を表１に示す。
試料１：製造例１の微生物材料過熱水蒸気処理物５０質量部に酵母細胞壁５０質量部を混合したもの
試料２：製造例１の微生物材料過熱水蒸気処理物５０質量部に酵母５０質量部を混合したもの
比較試料１：製造例１の微生物材料過熱水蒸気処理物
比較試料２：酵母細胞壁
比較試料３：酵母

表１より明らかなように、微生物材料過熱水蒸気処理物と酵母細胞壁又は酵母を組み合わせることにより、微生物材料過熱水蒸気処理物、酵母細胞壁、及び酵母をそれぞれ単独で使用した場合と比較しても、より低い酸化還元電位を実現することができた。

＜実施例２＞
土壌５Ｌに対し、試料３から７の微生物由来組成物０．５Ｌを混合し、これを箱型の密閉容器に充填した。それぞれを湛水状態として、０、２２、９４、１４２、及び２１６時間後に土壌中の酸化還元電位を測定した。結果を表２に示す。
試料３：製造例１の微生物材料過熱水蒸気処理物４質量部に酵母細胞壁９６質量部を混合したもの
試料４：製造例１の微生物材料過熱水蒸気処理物８質量部に酵母細胞壁９２質量部を混合したもの
試料５：製造例１の微生物材料過熱水蒸気処理物１２質量部に酵母細胞壁８８質量部を混合したもの
試料６：製造例１の微生物材料過熱水蒸気処理物１６質量部に酵母細胞壁８４質量部を混合したもの
試料７：製造例１の微生物材料過熱水蒸気処理物２０質量部に酵母細胞壁８０質量部を混合したもの

表２から明らかなように、微生物材料過熱水蒸気処理物と酵母細胞壁を混合する場合において、特に微生物材料過熱水蒸気処理物を使用する微生物材料全量に対して１６質量％から５０質量％とするとき、特に好ましい結果が得られた。

＜実施例３＞
北海道のトマト生産者圃場において、試料８（酵母細胞壁８質量部、製造例１の微生物材料過熱水蒸気処理物２質量部、珪藻土９０質量部の混合物）と、比較試料４（製造例１の微生物材料過熱水蒸気処理物１０質量部、珪藻土９０質量部の混合物）を、１０ａあたり、１００ｋｇの割合で土壌に混合し、十分に湛水し、ビニールシートで覆って、平成２１年５月７日より土壌湛水試験を行った。試験開始後７日、１４日、２１日、及び３０日において、土壌を採取し、酸化還元電位を測定した。結果を表３に示す。

表３から明らかなように、酵母細胞壁、微生物材料過熱水蒸気処理物、及び珪藻土の混合物を使用した場合、より効果的に土壌の酸化還元電位を低下させることができた。

Claims (6)

1. 酵母又は酵母の成分に、過熱水蒸気処理を施すことにより得られた微生物材料過熱水蒸気処理物と、
   過熱水蒸気処理を施していない酵母又は酵母の成分と、を含む土壌混合用微生物由来還元性混合物。
2. 前記微生物材料過熱水蒸気処理物及び過熱水蒸気処理を施していない酵母又は酵母の成分の合計量に対して、前記微生物材料過熱水蒸気処理物の含有量が１６質量％以上６０質量％以下である請求項１に記載の混合物。
3. 更に、珪藻土を含有する請求項１又は２に記載の混合物。
4. 前記酵母の成分が酵母抽出物である、請求項１から３のいずれか一項に記載の混合物。
5. 前記酵母又は酵母の成分が、泥状ビール酵母、圧搾ビール酵母、乾燥ビール酵母、ビール酵母懸濁液、乾燥酵母細胞壁、酵母細胞壁懸濁液、及びビール酵母含有無機物からなる群から選ばれる少なくとも１種に由来する、請求項１から４のいずれか一項に記載の混合物。
6. 前記酵母又は酵母の成分の過熱水蒸気処理が、０．９ＭＰａ以上１．９ＭＰａ以下、１５０℃以上２１０℃以下の過熱水蒸気を用いて行われる、請求項１から５のいずれか一項に記載の混合物。