JP7032756B2 - Organic acid decomposition method, novel organic acid decomposition microorganism and compost production method - Google Patents

Organic acid decomposition method, novel organic acid decomposition microorganism and compost production method Download PDF

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Description

NPMD NPMD NITE P-02597NITE P-02597 NPMD NPMD NITE P-02598NITE P-02598

本発明は、有機酸を分解する方法、有機酸を分解することができる新規微生物及び当該微生物を用いたコンポスト製造方法に関する。 The present invention relates to a method for decomposing an organic acid, a novel microorganism capable of decomposing an organic acid, and a method for producing compost using the microorganism.

生活様式が大量生産、大量消費、大量廃棄に変化することにより廃棄物の増加が大きな問題となっている。日本では廃棄物の多くが最終的に埋め立てられて処理されているが、埋め立て用地の不足への懸念から廃棄物の資源化が求められている。廃棄物の中でも、家庭やレストラン、食品加工工場などから廃棄される食品廃棄物は、重金属等の有害な物質を含まない有機物であることから、コンポスト(堆肥)化することにより農業利用への資源化が可能である。そのため、コンポスト化は食品廃棄物リサイクルのための重要な技術として注目を集めている。 The increase in waste has become a major problem due to the change in lifestyle to mass production, mass consumption, and mass disposal. In Japan, most of the waste is finally landfilled and treated, but there is a need to recycle the waste due to concerns about a shortage of landfill site. Among the wastes, food wastes discarded from homes, restaurants, food processing factories, etc. are organic substances that do not contain harmful substances such as heavy metals, so they are resources for agricultural use by composting. It is possible to change. Therefore, composting is attracting attention as an important technology for food waste recycling.

しかしながら、コンポスト化は現在まで普及とは程遠い状況が続いている。この原因の1つに、コンポストを製造するのに長時間がかかることが挙げられる。食品廃棄物からなるコンポストは、微生物の好気性発酵により食品廃棄物を分解することにより得られるが、通常の自然発酵方式での食品廃棄物のコンポスト化は3ヵ月程度を要する(特許文献1参照)。そのため、特許文献1では、食品廃棄物に微生物を含む戻し堆肥及び水を加えて撹拌し、所定の大きさに造粒することで、有機物の分解速度を増加させて効率的にコンポストを生産する方法が記載されている。 However, composting has been far from widespread until now. One of the reasons for this is that it takes a long time to manufacture compost. Compost consisting of food waste is obtained by decomposing food waste by aerobic fermentation of microorganisms, but it takes about 3 months to compost food waste by the usual natural fermentation method (see Patent Document 1). ). Therefore, in Patent Document 1, reconstituted compost containing microorganisms and water are added to food waste, and the mixture is stirred and granulated to a predetermined size to increase the decomposition rate of organic substances and efficiently produce compost. The method is described.

他方、自然発酵方式での食品廃棄物のコンポスト化に長時間を要する主な原因として、有機酸の影響があることが確認されている(非特許文献1~3参照)。食品廃棄物では、その回収時若しくはコンポスト化の初期に高濃度の酢酸や乳酸等の有機酸が生成してpHが低下すること、及びコンポスト化における有機物の分解に伴い有機酸が生成してpHが低下する現象が生じるために、その都度コンポスト化微生物の活性が阻害され、それゆえ、コンポスト化に長い時間がかかる、というものである。このため、コンポスト化にかかる時間を短縮する目的で、コンポスト原料中のpHの低下を抑制する様々な方法が試みられてきた。 On the other hand, it has been confirmed that the influence of organic acids is the main reason why it takes a long time to compost food waste by the natural fermentation method (see Non-Patent Documents 1 to 3). In food waste, high concentrations of organic acids such as acetic acid and lactic acid are generated to lower the pH at the time of recovery or in the early stage of composting, and organic acids are generated and pH due to the decomposition of organic substances in composting. The activity of composting microorganisms is inhibited each time due to the phenomenon of decreasing pH, and therefore it takes a long time to compost. Therefore, for the purpose of shortening the time required for composting, various methods for suppressing the decrease in pH in the compost raw material have been tried.

そこで、非特許文献1~3では、それぞれ水酸化カルシウム、石炭と石灰または酢酸ナトリウムのようなアルカリ性を呈する物質をコンポスト原料中に添加することで、pHの低下を防ぎ、コンポスト化を促進する方法が記載されている。しかしながら、アルカリ性の化学物質を添加する方法は、コストがかかることに加え、コンポスト製造時に化学物質を用いることで、そのコンポストを用いて栽培した野菜が有機栽培の条件を満たせなくなってしまうという問題もある。 Therefore, in Non-Patent Documents 1 to 3, a method of preventing a decrease in pH and promoting composting by adding alkaline substances such as calcium hydroxide, coal and lime or sodium acetate to the compost raw material, respectively. Is described. However, the method of adding an alkaline chemical substance is costly, and there is also a problem that the vegetables cultivated using the compost cannot meet the conditions for organic cultivation due to the use of the chemical substance at the time of compost production. be.

そこで、有機酸を分解する微生物を利用して、コンポスト化の過程におけるpHを調整する技術が注目されるようになっている。例えば、非特許文献4には、食品残渣のコンポスト化にあたり、酵母のKluyveromyces marxianus Y60株をコンポスト原料に接種することにより、コンポスト原料中の有機酸が分解され、コンポスト化が促進されたことが記載されている。また、非特許文献5には、コンポスト原料に酵母であるPichia kudriavzevii RB1株を接種することにより、コンポスト原料中の有機酸が分解され、それに伴って有機物分解の促進効果が確認されたことが記載されている。 Therefore, a technique for adjusting the pH in the process of composting by utilizing a microorganism that decomposes an organic acid has been attracting attention. For example, Non-Patent Document 4 describes that in the composting of food residues, the organic acid in the compost raw material was decomposed and composting was promoted by inoculating the compost raw material with the Kluyveromyces marxianus Y60 strain of yeast. Has been done. Further, Non-Patent Document 5 describes that by inoculating the compost raw material with the yeast Pichia kudriavzevii RB1 strain, the organic acid in the compost raw material was decomposed, and the effect of promoting the decomposition of organic matter was confirmed accordingly. Has been done.

特許第4782595号公報Japanese Patent No. 4782595

Process Biochem.,1971年,Vol.6,p.32-36Process Biochem., 1971, Vol.6, p.32-36 Bioresour. Technol.,2009年,Vol.100,p.3324-3331Bioresour. Technol., 2009, Vol.100, p.3324-3331 Bioresour. Technol.,2009年,Vol.100,p.2005-2011Bioresour. Technol., 2009, Vol.100, p.2005-2011 Lett. Appl. Microbiol.,1998年,Vol.26,p.175-178Lett. Appl. Microbiol., 1998, Vol.26, p.175-178 Bioresour. Technol.,2013年,Vol.144,p.521-528Bioresour. Technol., 2013, Vol.144, p.521-528

しかしながら、非特許文献4及び非特許文献5で開示された有機酸を分解する微生物は、いずれも生育温度が30℃程度である酵母に属しており、好熱性微生物ではないため、コンポスト化の過程において有機物分解が活発に行われる60℃付近の高温環境下では死滅してしまう。それゆえ、コンポスト化の初期(コンポスト開始時~昇温期前まで)においては、上述した酵母等の有機酸分解微生物が有機酸の分解を行うため、コンポスト原料中に元から存在する有機酸は分解されるものの、コンポスト化が促進され、有機物分解が活発に生じる高温期においては、有機物分解に伴って生成する有機酸を分解してpHの低下を抑制し、高温期の活発な有機物分解を維持することは困難であった。 However, the microorganisms that decompose organic acids disclosed in Non-Patent Document 4 and Non-Patent Document 5 belong to yeast having a growth temperature of about 30 ° C. and are not thermophilic microorganisms, and thus are in the process of composting. In the high temperature environment around 60 ° C. where organic matter decomposition is actively performed, it will die. Therefore, in the initial stage of composting (from the start of composting to before the temperature rise period), the above-mentioned organic acid-degrading microorganisms such as yeast decompose the organic acid, so that the organic acid originally present in the composting material is present. Although it is decomposed, in the high temperature period where composting is promoted and organic matter decomposition occurs actively, the organic acid generated by the organic matter decomposition is decomposed to suppress the decrease in pH, and the active organic matter decomposition in the high temperature period is carried out. It was difficult to maintain.

本発明は上述した点に鑑み案出されたもので、その目的は、コンポスト化過程における高温期の環境、すなわち、高温かつ好気の条件下で有機酸を活発に分解する新規な微生物を提供すること、並びにこの新規な微生物を用いて有機酸を活発に分解する方法及び有機物分解を促進させて効率的にコンポストを製造する方法を提供することにある。 The present invention has been devised in view of the above points, and an object thereof is to provide a novel microorganism that actively decomposes an organic acid in a high temperature environment in the composting process, that is, under high temperature and aerobic conditions. It is an object of the present invention to provide a method for actively decomposing an organic acid using this novel microorganism and a method for promoting the decomposition of an organic substance to efficiently produce compost.

上記課題を解決するため、本発明の有機酸の分解方法は、ゲオバチルス sp.(Geobacillus sp.)AD5株(NITE P-02597)又はエアリバチルス sp.(Aeribacillus sp.)AD8株(NITE P-02598)を用いて、有機酸を分解するものである。 In order to solve the above problems, the method for decomposing an organic acid of the present invention is described in Geobacillus sp. (Geobacillus sp.) AD5 strain (NITE P-02597) or Air Bacillus sp. (Aeribacillus sp.) AD8 strain (NITE P-02598) is used to decompose organic acids.

ゲオバチルス sp.AD5株(NITE P-02597)及びエアリバチルス sp.AD8株(NITE P-02598)は、好気性の高温耐性を有する好熱菌であり、50℃以上の高温環境下であっても生育が阻害されず、有機酸を分解する能力を有した微生物である。そのため、好気かつ高温条件下においても、これらの微生物は活発に活動し、有機酸を迅速に分解することができる。 Geobacillus sp. AD5 strain (NITE P-02597) and Air Bacillus sp. AD8 strain (NITE P-02598) is an aerobic, high-temperature resistant microorganism that does not inhibit growth even in a high-temperature environment of 50 ° C or higher and has the ability to decompose organic acids. Is. Therefore, even under aerobic and high temperature conditions, these microorganisms are actively active and can rapidly decompose organic acids.

また、本発明において、有機酸の分解は、50℃以上の温度条件下で行われることも好ましい。これにより、好熱性細菌であるゲオバチルス sp.AD5株及びエアリバチルス sp.AD8株の好適な培養温度が選択される。 Further, in the present invention, it is also preferable that the decomposition of the organic acid is carried out under a temperature condition of 50 ° C. or higher. As a result, the thermophilic bacterium Geobacillus sp. AD5 strain and Air Bacillus sp. A suitable culture temperature for the AD8 strain is selected.

また、本発明の有機酸分解方法における有機酸は、酢酸、プロピオン酸、酪酸及び乳酸からなる群より選ばれる1種以上の化合物であることも好ましい。ゲオバチルス sp.AD5株及びエアリバチルス sp.AD8株が分解する有機酸として好適なものが選択される。 Further, the organic acid in the organic acid decomposition method of the present invention is preferably one or more compounds selected from the group consisting of acetic acid, propionic acid, butyric acid and lactic acid. Geobacillus sp. AD5 strain and Air Bacillus sp. A suitable organic acid for decomposing the AD8 strain is selected.

また、本発明にかかる有機酸を分解する微生物は、ゲオバチルス sp.(Geobacillus sp.)AD5株(NITE P-02597)又はエアリバチルス sp.(Aeribacillus sp.)AD8株(NITE P-02598)である。 Further, the microorganism that decomposes the organic acid according to the present invention is Geobacillus sp. (Geobacillus sp.) AD5 strain (NITE P-02597) or Air Bacillus sp. (Aeribacillus sp.) AD8 strain (NITE P-02598).

また、本発明のコンポスト製造方法は、有機物にゲオバチルス sp.(Geobacillus sp.)AD5株(NITE P-02597)又はエアリバチルス sp.(Aeribacillus sp.)AD8株(NITE P-02598)を接種し、50℃以上の温度条件下で好気性発酵を行う工程を有している。 In addition, the compost production method of the present invention uses Geobacillus sp. (Geobacillus sp.) AD5 strain (NITE P-02597) or Air Bacillus sp. It has a step of inoculating (Aeribacillus sp.) AD8 strain (NITE P-02598) and performing aerobic fermentation under a temperature condition of 50 ° C. or higher.

コンポスト化の過程においてコンポスト化微生物により有機物が分解されると有機酸が生じるが、ゲオバチルス sp.AD5株又はエアリバチルス sp.AD8株をコンポスト原料である有機物に接種しておくことによって、生じた有機酸が速やかにゲオバチルス sp.AD5株又はエアリバチルス sp.AD8株により分解される。そのため、コンポスト環境中のpHの低下が抑制され、コンポスト化微生物の活発な活動が維持される。ゲオバチルス sp.AD5株及びエアリバチルス sp.AD8株は好気性の好熱菌であるため、有機物が活発に分解され、高温の発酵熱が生じている温度条件下においても活発に活動することができる。 When organic substances are decomposed by composting microorganisms in the process of composting, organic acids are produced. Geobacillus sp. AD5 strain or Air Bacillus sp. By inoculating the AD8 strain into the organic matter that is the raw material for compost, the generated organic acid is promptly released into Geobacillus sp. AD5 strain or Air Bacillus sp. It is degraded by the AD8 strain. Therefore, the decrease in pH in the compost environment is suppressed, and the active activity of composting microorganisms is maintained. Geobacillus sp. AD5 strain and Air Bacillus sp. Since the AD8 strain is an aerobic thermophile, it can be actively decomposed even under temperature conditions in which organic matter is actively decomposed and high-temperature fermentation heat is generated.

本発明によれば、以下のような優れた効果を有する有機酸分解方法、有機酸分解微生物及びコンポスト製造方法を提供することができる。
(1)有機酸分解能を備えた新規な微生物により、高温かつ好気の条件下で有機酸を効率的に分解することができる。
(2)有機物の分解により生成した酢酸等の有機酸を効率的に分解することができるため、環境中のpHの低下が抑制され、有機物を分解するコンポスト化微生物の活動が維持される。それゆえ、有機物分解が迅速に進行し、コンポスト化期間が短縮され、コンポスト製造を効率良く行うことができる。
According to the present invention, it is possible to provide an organic acid decomposition method, an organic acid decomposition microorganism and a compost production method having the following excellent effects.
(1) A novel microorganism having organic acid decomposing ability can efficiently decompose an organic acid under high temperature and aerobic conditions.
(2) Since organic acids such as acetic acid produced by decomposition of organic matter can be efficiently decomposed, a decrease in pH in the environment is suppressed, and the activity of composting microorganisms that decompose organic matter is maintained. Therefore, the decomposition of organic matter proceeds rapidly, the composting period is shortened, and composting can be efficiently performed.

実施例1におけるRun A(破線)及びRun B(実線)の装置内温度の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time-dependent change of the temperature in the apparatus of Run A (broken line) and Run B (solid line) in Example 1. FIG. 実施例1におけるRun A(破線)及びRun B(実線)のpHの経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time-dependent change of pH of Run A (dashed line) and Run B (solid line) in Example 1. FIG. 実施例1におけるRun A(破線)及びRun B(実線)の有機酸濃度の経時変化を示すグラフである。菱形のマーカーは酢酸(AA)、四角形のマーカーは乳酸(LA)、三角形のマーカーはプロピオン酸(PA)、丸形のマーカーは酪酸(BA)を示す。It is a graph which shows the time-dependent change of the organic acid concentration of Run A (dashed line) and Run B (solid line) in Example 1. FIG. The diamond-shaped marker indicates acetic acid (AA), the square marker indicates lactic acid (LA), the triangular marker indicates propionic acid (PA), and the round marker indicates butyric acid (BA). 実施例1におけるRun A(破線)及びRun B(実線)の微生物濃度の経時変化を示すグラフである。三角形のマーカーは酵母、丸形のマーカーは常温性細菌、四角形のマーカーは好熱性細菌を示す。It is a graph which shows the time-dependent change of the microbial concentration of Run A (dashed line) and Run B (solid line) in Example 1. FIG. Triangular markers indicate yeast, round markers indicate room temperature bacteria, and square markers indicate thermophilic bacteria. 実施例1におけるRun A(破線)及びRun B(実線)の炭酸ガス発生速度の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time-dependent change of the carbon dioxide gas generation rate of Run A (dashed line) and Run B (solid line) in Example 1. FIG. 実施例2における(a)Run Aの微生物叢の変化を示すグラフ、及び(b)Run Bの微生物叢の変化を示すグラフである。2A and 2B are a graph showing changes in the microbial flora of Run A and a graph showing changes in the microbial flora of Run B in Example 2. 実施例3における(a)AD5(AD1~AD7)株のBLAST解析結果を示す図、及び(b)AD8株のBLAST解析結果を示す図である。3 is a diagram showing (a) BLAST analysis results of AD5 (AD1 to AD7) strains and (b) a diagram showing BLAST analysis results of AD8 strains in Example 3.

本発明の有機酸分解方法は、有機酸分解能を有するゲオバチルス sp.AD5株(NITE P-02597)又はエアリバチルス sp.AD8株(NITE P-02598)を用いて、有機酸分解することにより行われる。本発明者らは後述する実施例に示すように、さまざまな条件下でコンポスト化試験を行ったところ、50℃~70℃の高温環境下において、コンポスト原料中の有機酸濃度が低下してpHが上昇し、有機物分解が促進されて炭酸ガスの発生が活発に行われる試験区(後述する実施例1のRun B参照)があることを発見した。この試験区のコンポスト試料から高温かつ好気条件下で有機酸の分解能を有するゲオバチルス sp.AD5株及びエアリバチルス sp.AD8株が単離された。 The organic acid decomposition method of the present invention comprises Geobacillus sp., Which has organic acid decomposing ability. AD5 strain (NITE P-02597) or Air Bacillus sp. It is carried out by organic acid decomposition using AD8 strain (NITE P-02598). As shown in Examples described later, the present inventors conducted composting tests under various conditions, and found that the organic acid concentration in the composting raw material decreased in a high temperature environment of 50 ° C. to 70 ° C. to pH. It was discovered that there is a test plot (see Run B of Example 1 described later) in which the pH increases, the decomposition of organic matter is promoted, and the generation of carbon dioxide gas is actively performed. Geobacillus sp. Has a resolution of organic acids from compost samples in this test group under high temperature and aerobic conditions. AD5 strain and Air Bacillus sp. AD8 strain was isolated.

ゲオバチルス sp.AD5株(NITE P-02597)及びエアリバチルス sp.AD8株(NITE P-02598)の培養温度は50℃以上が好ましく、50℃~80℃がより好ましく、60℃~70℃が特に好ましい。このような培養条件でゲオバチルス sp.AD5株又はエアリバチルス sp.AD8株を培養することにより好熱性微生物であるこれらの菌が増殖し、培養環境中に存在する有機酸が分解される。 Geobacillus sp. AD5 strain (NITE P-02597) and Air Bacillus sp. The culture temperature of the AD8 strain (NITE P-02598) is preferably 50 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. to 80 ° C., and particularly preferably 60 ° C. to 70 ° C. Under such culture conditions, Geobacillus sp. AD5 strain or Air Bacillus sp. By culturing the AD8 strain, these thermophilic microorganisms grow and the organic acids existing in the culture environment are decomposed.

また、有機酸の分解にあたっては、あらかじめ培養・増殖させた相当量のゲオバチルス sp.AD5株又はエアリバチルス sp.AD8株の培養物、芽胞等を有機酸を含む分解対象物中に添加してもよい。ゲオバチルス sp.AD5株及びエアリバチルス sp.AD8株はいずれもBacillaceae科に属する微生物であり、TS液体培地((トリプチケースペプトン17g/L、ファイトンペプトン3g/L、塩化ナトリウム5g/L、KHPO 2.5g/L、D-グルコース2.5g/L、pH7.3)やTS寒天培地(TS液体培地に寒天20g/Lを加えたもの)で好適に培養され、増殖される。 In addition, in the decomposition of organic acids, a considerable amount of Geobacillus sp. AD5 strain or Air Bacillus sp. Cultures, spores, etc. of the AD8 strain may be added to the decomposition target containing an organic acid. Geobacillus sp. AD5 strain and Air Bacillus sp. All AD8 strains are microorganisms belonging to the family Bacillaceae, and are TS liquid media ((Trypticase peptone 17 g / L, Phyton peptone 3 g / L, Sodium chloride 5 g / L, K 2 HPO 4 2.5 g / L, D). -Glucose 2.5 g / L, pH 7.3) or TS agar medium (TS liquid medium plus 20 g / L agar) is suitably cultured and propagated.

ゲオバチルス sp.AD5株及びエアリバチルス sp.AD8株が分解する有機酸としては、特に限定されないが、一例としてギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、乳酸、コハク酸、オキサロ酢酸、マロン酸、フマル酸等が挙げられる。これらの有機酸は、コンポスト製造時において、食品残渣等のコンポスト原料がコンポスト化微生物により、有機物分解されることにより生成する。そのため、ゲオバチルス sp.AD5株又はエアリバチルス sp.AD8株をコンポスト製造時における有機酸の分解に用いることができる。 Geobacillus sp. AD5 strain and Air Bacillus sp. The organic acid decomposed by the AD8 strain is not particularly limited, and examples thereof include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, lactic acid, succinic acid, oxaloacetate, malonic acid, and fumaric acid. These organic acids are produced by decomposing compost raw materials such as food residues by composting microorganisms at the time of compost production. Therefore, Geobacillus sp. AD5 strain or Air Bacillus sp. The AD8 strain can be used for the decomposition of organic acids during compost production.

次に、ゲオバチルス sp.AD5株又はエアリバチルス sp.AD8株を用いたコンポスト製造方法について説明する。食品残渣等の主に食品廃棄物からなるコンポスト原料に対し、ゲオバチルス sp.AD5株又はエアリバチルス sp.AD8株を接種し、好気性発酵を行う工程について説明する。接種にあたっては、ゲオバチルス sp.AD5株もしくはエアリバチルス sp.AD8株のいずれか、またはこれらを組み合わせて接種してもよい。あらかじめ培養・増殖させた相当量のゲオバチルス sp.AD5株又はエアリバチルス sp.AD8株の培養物又は芽胞等をコンポスト原料に添加し、混合することにより容易に接種することができる。接種後、コンポスト化温度は50℃以上が好ましく、50℃~80℃がより好ましく、60℃~70℃とすることが特に好ましい。このような培養条件でゲオバチルス sp.AD5株及びエアリバチルス sp.AD8株を培養することにより、これらの微生物がコンポスト環境中に増殖する。 Next, Geobacillus sp. AD5 strain or Air Bacillus sp. A compost manufacturing method using the AD8 strain will be described. For compost raw materials mainly composed of food waste such as food residues, Geobacillus sp. AD5 strain or Air Bacillus sp. The process of inoculating the AD8 strain and performing aerobic fermentation will be described. For inoculation, Geobacillus sp. AD5 strain or Air Bacillus sp. Any one of AD8 strains or a combination thereof may be inoculated. A considerable amount of Geobacillus sp. AD5 strain or Air Bacillus sp. It can be easily inoculated by adding a culture of AD8 strain, spores, or the like to a compost raw material and mixing them. After inoculation, the composting temperature is preferably 50 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. to 80 ° C., and particularly preferably 60 ° C. to 70 ° C. Under such culture conditions, Geobacillus sp. AD5 strain and Air Bacillus sp. By culturing the AD8 strain, these microorganisms grow in the compost environment.

コンポスト化が開始すると、コンポスト化初期には環境温度は室温程度であるため、コンポスト原料中に元々存在する常温菌の有機酸分解微生物、あるいは、コンポスト原料に別途接種されたPichia kudriavzevii RB1株のような有機酸分解微生物(いずれも高温では生育できない微生物)によって、コンポスト原料中に元から含まれる有機酸が分解されるが、これにともなって、有機物分解を担うコンポスト化微生物が活性化され、コンポスト化温度は次第に上昇し昇温期を経て高温期となるため、高温で生育できないこれらの有機酸分解微生物は死滅する。また、有機物を分解するコンポスト化微生物に好適な培養環境である好気かつ高温条件下では、有機物の活発な分解が起こると同時に有機酸が大量に生産されるが、本発明では、高温かつ好気の条件で生育可能なゲオバチルス sp.AD5株又はエアリバチルス sp.AD8株がコンポスト原料中に接種されているので、これらの微生物が、高温条件下において生産された有機酸を活発に分解し、有機酸の蓄積を防ぐ。それゆえ、コンポスト環境中のpHの低下が抑制され、有機物を分解する微生物の活発な活動も維持され、コンポスト化が効率的に進行する。コンポスト化期間は、3日~21日程度とすることが好ましく、5日~14日間程度とすることが好ましい。 When composting starts, the environmental temperature is about room temperature at the initial stage of composting, so it looks like the organic acid-degrading microorganisms of normal temperature bacteria originally present in the composting material, or the Pichia kudriavzevii RB1 strain separately inoculated into the composting material. Organic acid-degrading microorganisms (both of which cannot grow at high temperatures) decompose organic acids originally contained in compost raw materials. Along with this, composting microorganisms responsible for organic matter decomposition are activated and composted. Since the conversion temperature gradually rises and the temperature rises to the high temperature period, these organic acid-degrading microorganisms that cannot grow at high temperatures are killed. Further, under aerobic and high temperature conditions, which are suitable culture environments for composting microorganisms that decompose organic matter, active decomposition of organic matter occurs and a large amount of organic acid is produced at the same time. Geobacillus sp. AD5 strain or Air Bacillus sp. Since the AD8 strain is inoculated into the compost material, these microorganisms actively decompose the organic acid produced under high temperature conditions and prevent the accumulation of the organic acid. Therefore, the decrease in pH in the compost environment is suppressed, the active activity of microorganisms that decompose organic matter is maintained, and composting proceeds efficiently. The composting period is preferably about 3 to 21 days, and preferably about 5 to 14 days.

上述したコンポスト製造方法により、微生物が活発に有機物分解を行う高温期が維持され、通常、3ヶ月間程度要していた有機物のコンポスト化を2週間以下程度に短縮することができる。また、高温での発酵期間が安定して得られるため、発酵が充分に行われ、コンポスト製品のばらつきを低減できるという効果を有する。 By the above-mentioned composting production method, a high temperature period in which microorganisms actively decompose organic matter is maintained, and composting of organic matter, which normally takes about 3 months, can be shortened to about 2 weeks or less. In addition, since the fermentation period at high temperature can be stably obtained, it is possible to sufficiently ferment and reduce the variation in compost products.

本発明の有機酸分解能を有するゲオバチルス sp.AD5株(NITE P-02597)及びエアリバチルス sp.AD8株(NITE P-02598)は、上述したようなコンポスト化の際に使用されるだけでなく、あらゆる目的での有機酸の分解の際にも使用され得る。特に限定されないが、例えば、工場排水中に含まれる有機酸を分解するような場合にも好適に使用することが可能である。 Geobacillus sp. With the organic acid decomposing ability of the present invention. AD5 strain (NITE P-02597) and Air Bacillus sp. The AD8 strain (NITE P-02598) can be used not only for composting as described above, but also for the decomposition of organic acids for any purpose. Although not particularly limited, it can be suitably used, for example, in the case of decomposing an organic acid contained in factory wastewater.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に特に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not particularly limited to these Examples.

[実施例1]
1.コンポスト混合原料のコンポスト化
本実施例で使用したコンポスト原料及びコンポスト混合原料は下記の通りである。
(コンポスト原料)
コンポスト原料としては、一般的にはさまざまな食品残渣や食品廃棄物が用いられるが、本実施例においては、再現性のあるデータを得るために、モデル的な食品残渣として市販のラビットフード(ラビットフード チモシー、イースター株式会社製品)と米飯(サトウのごはん、佐藤食品工業株式会社製品)を用いた。各材料中に含まれる炭素の元素含有率は、ラビットフードが44.0%、米飯が43.2%であり、窒素の元素含有率はラビットフードが2.4%、米飯が0.89%であった。C/N比はラビットフードが18.1、米飯が48.5であった。
[Example 1]
1. 1. Composting of compost mixed raw materials The compost raw materials and compost mixed raw materials used in this example are as follows.
(Compost raw material)
Generally, various food residues and food wastes are used as compost raw materials, but in this embodiment, in order to obtain reproducible data, a commercially available rabbit food (rabbit) is used as a model food residue. Food Timothy, a product of Easter Co., Ltd.) and rice (Sato rice, a product of Sato Foods Industry Co., Ltd.) were used. The elemental content of carbon contained in each material is 44.0% for rabbit food and 43.2% for cooked rice, and the elemental content of nitrogen is 2.4% for rabbit food and 0.89% for cooked grain. Met. The C / N ratio was 18.1 for rabbit food and 48.5 for cooked rice.

(コンポスト混合原料)
上述したコンポスト原料であるラビットフードと米飯を乾燥重量比で7:3に混合した。このラビットフードと米飯からなる原料と、通気性改良材であるおがくずと、種菌として市販の微生物資材(オーレスG、株式会社松本微生物研究所)とを、乾燥重量比で10:9:1に混合し、コンポスト混合原料とした。微生物資材中の常温性および好熱性細菌濃度はそれぞれ1.28×10CFU/g-ds、3.98×10CFU/g-dsであった。これに、有機酸を分解可能な酵母Pichia kudriavzevii RB1株(非特許文献5参照)をコンポスト混合原料中で10CFU/g-dsとなるように接種した。通常、家庭や飲食店、食品加工工場などから排出された食品残渣は、コンポスト化されるまでに酸敗が進んで多くの有機酸が含まれているため、pHが低くなっている。本実施例では、Sundbergらの文献(Bioresour. Technol.,2011年,Vol.102,p.2859-2867)の記載を参考にして、4種類の有機酸、具体的には、酢酸を2.90g/kg-ds、プロピオン酸を3.02g/kg-ds、酪酸を2.43g/kg-ds、乳酸を12.45g/kg-dsの濃度になるようにコンポスト混合原料に添加した。これらの有機酸を添加した後のコンポスト混合原料のpHは5.0付近と、一般的な食品残渣のpHの値と同等になった。また、コンポスト化開始時には、蒸留水を加えてコンポスト混合原料の含水率が60%になるように調整した。
(Compost mixed raw material)
Rabbit food and cooked rice, which are the above-mentioned compost raw materials, were mixed at a dry weight ratio of 7: 3. A raw material consisting of this rabbit food and rice, sawdust, which is a breathable improving material, and a commercially available microbial material (Aures G, Matsumoto Microbial Research Institute Co., Ltd.) as an inoculum are mixed in a dry weight ratio of 10: 9: 1. Then, it was used as a compost mixed raw material. The concentrations of room temperature and thermophilic bacteria in the microbial material were 1.28 × 10 6 CFU / g-ds, respectively, 3.98 × 10 4 CFU / g-ds. This was inoculated with a yeast Pichia kudriavzevii RB1 strain capable of degrading organic acids (see Non-Patent Document 5 ) so as to be 105 CFU / g-ds in a compost mixed raw material. Normally, food residues discharged from homes, restaurants, food processing factories, etc. have a low pH because they are rancid and contain a large amount of organic acids before they are composted. In this example, four kinds of organic acids, specifically acetic acid, are used with reference to the description in the literature of Sundberg et al. (Bioresour. Technol., 2011, Vol.102, p.2859-2867). 90 g / kg-ds, propionic acid 3.02 g / kg-ds, butyric acid 2.43 g / kg-ds, and lactic acid 12.45 g / kg-ds were added to the compost mixed feedstock. After adding these organic acids, the pH of the compost mixed raw material was around 5.0, which was equivalent to the pH value of general food residues. Further, at the start of composting, distilled water was added to adjust the water content of the compost mixed raw material to 60%.

(コンポスト化)
コンポスト化にあたっては、研究室規模のコンポスト化装置(円筒形、容積約30L)を用いた。コンポスト混合原料を収容する装置本体は、耐熱性のポリ塩化ビニルで形成されており、装置本体には装置内温度を調節するためのリボンヒータが巻き付けられ、発泡スチロールからなる断熱材に埋設されている。装置にコンポスト混合原料を湿重量で約3kg投入し、底部より通気しながらコンポスト化を行った。コンポスト化にあたってはRun AとRun Bの2つのコンポスト条件にて試験を行った。Run Aは有機物分解に伴う昇温過程を制御せずにコンポスト化を行うものであり、Run Bは昇温過程において、いったん40℃に装置内温度を制御し、コンポスト混合原料中に含まれる酵母Pichia kudriavzevii RB1株での有機酸分解を促した後に60℃に昇温させてコンポスト化を行うものである。
(Composting)
For composting, a laboratory-scale composting device (cylindrical, volume about 30 L) was used. The main body of the device that houses the compost mixed raw material is made of heat-resistant polyvinyl chloride, and a ribbon heater for adjusting the temperature inside the device is wrapped around the main body of the device and embedded in a heat insulating material made of styrofoam. .. About 3 kg of the compost mixed raw material was put into the apparatus by wet weight, and composting was performed while ventilating from the bottom. For composting, the test was conducted under two compost conditions, Run A and Run B. Run A performs composting without controlling the temperature rise process associated with the decomposition of organic matter, and Run B once controls the temperature inside the device to 40 ° C. during the temperature rise process, and yeast contained in the compost mixed raw material. After promoting the decomposition of organic acids in the Pichia kudriavzevii RB1 strain, the temperature is raised to 60 ° C. for composting.

具体的に、Run Aでは、コンポスト化開始時の装置温度は室温(25℃付近)とし、通気流量は好気条件を維持するために最低限必要である45L/hに調整した。微生物の有機物分解にともなう自己発熱によってコンポスト内部の温度が上昇し、60℃に達した後は自己発熱と外部加熱の調整によって60℃に制御した。コンポスト化期間は10日間とした。一方、Run Bでは、コンポスト化開始時の装置温度は室温(25℃付近)とし、通気流量は45L/hに調整した。コンポスト内部の温度が上昇する昇温過程で40℃に達した時に、通気量を増加させてコンポスト内部を冷却しながら24時間40℃を維持し、コンポスト混合原料中に含まれる酵母Pichia kudriavzevii RB1株での有機酸分解を促した。その後、通気量を45L/hに戻してコンポスト内部の温度を60℃に昇温させ、自己発熱と外部加熱の調整によって60℃に制御した。コンポスト化期間は10日間とした。 Specifically, in Run A, the device temperature at the start of composting was set to room temperature (around 25 ° C.), and the aeration flow rate was adjusted to 45 L / h, which is the minimum required to maintain aerobic conditions. The temperature inside the compost increased due to self-heating due to the decomposition of organic matter by microorganisms, and after reaching 60 ° C, the temperature was controlled to 60 ° C by adjusting self-heating and external heating. The composting period was 10 days. On the other hand, in Run B, the device temperature at the start of composting was set to room temperature (around 25 ° C.), and the aeration flow rate was adjusted to 45 L / h. When the temperature inside the compost reaches 40 ° C in the process of raising the temperature, the aeration volume is increased to cool the inside of the compost while maintaining the temperature at 40 ° C for 24 hours. Promoted the decomposition of organic acids in the yeast. After that, the air volume was returned to 45 L / h, the temperature inside the compost was raised to 60 ° C., and the temperature was controlled to 60 ° C. by adjusting self-heating and external heating. The composting period was 10 days.

コンポスト化過程における均一な有機物分解のために、コンポスト化期間中は1日に1度、装置のふたを開け、装置内部のコンポスト混合原料を混合攪拌する切り返しの操作をおこなった。切り返し時には、コンポスト化物の含水量が低下し過ぎないように、適宜蒸留水を添加した。また、切り返し時には、分析試料としてコンポスト試料を約15gずつ採取した。 For uniform organic matter decomposition in the composting process, the lid of the device was opened once a day during the composting period, and the compost mixed raw material inside the device was mixed and agitated. At the time of turning back, distilled water was appropriately added so that the water content of the composted product did not decrease too much. At the time of turning back, about 15 g of compost sample was collected as an analysis sample.

また、本実施例で行ったコンポスト試料のpH、含水率、有機酸濃度、微生物濃度及びコンポスト化における炭酸ガス発生速度の測定は以下のように行った。 In addition, the pH, water content, organic acid concentration, microbial concentration, and carbon dioxide generation rate in composting of the compost sample performed in this example were measured as follows.

(1)pH
採取した2gのコンポスト試料をホモジナイズカップの中に取り、滅菌水を18g加えて、10000rpmで10分間、ホモジナイザー(株式会社日本精機製作所製品、製品名:AM-5)で均一な懸濁液にした。懸濁液のpHをpHメータ(株式会社堀場製作所製品、製品名:D-51)で測定した。
(1) pH
The collected 2 g of compost sample was placed in a homogenize cup, 18 g of sterile water was added, and a homogenizer (Nissei Tokyo Office product, product name: AM-5) was used to make a uniform suspension at 10000 rpm for 10 minutes. .. The pH of the suspension was measured with a pH meter (HORIBA, Ltd. product, product name: D-51).

(2)含水率
約1gのコンポスト試料を3つの秤量瓶にそれぞれ採取して秤量した後、定温乾燥機(ヤマト科学株式会社製品、製品名;DS-600)で24時間、105℃で乾燥させた。乾燥後のコンポスト試料の重量を測定し、乾燥後の減少重量を乾燥前の重量で除した値を含水率として求めた。
(2) Compost samples with a moisture content of about 1 g are collected in three weighing bottles, weighed, and then dried at 105 ° C for 24 hours in a constant temperature dryer (Yamato Kagaku Co., Ltd. product, product name; DS-600). rice field. The weight of the compost sample after drying was measured, and the value obtained by dividing the reduced weight after drying by the weight before drying was determined as the water content.

(3)有機酸濃度
上記pH測定の際に作成した試料の懸濁液を0.20μmのメンブレンフィルターを用いてろ過し、ろ液を得た。このろ液中に含まれる有機酸について、高速液体クロマトグラフィ(HPLC;日本分光株式会社製品、ChromNAV)により分析を行った。カラムにはSUGAR SH1011(昭和電工株式会社製品)を用い、カラム温度は50℃とした。HPLCの移動相には、脱気した5mMの硫酸水溶液を用い、流速は1.0mL/minとした。HPLCの検出器は日本分光株式会社製品、型番;UV-2075を用い、検出波長は210nmとした。
(3) Organic acid concentration The suspension of the sample prepared at the time of the above pH measurement was filtered using a 0.20 μm membrane filter to obtain a filtrate. The organic acid contained in this filtrate was analyzed by high performance liquid chromatography (HPLC; JASCO Corporation product, ChromNAV). SUGAR SH1011 (a product of Showa Denko KK) was used for the column, and the column temperature was set to 50 ° C. A degassed 5 mM sulfuric acid aqueous solution was used as the mobile phase of HPLC, and the flow rate was set to 1.0 mL / min. The HPLC detector used was a product of JASCO Corporation, model number; UV-2075, and the detection wavelength was 210 nm.

(4)微生物濃度
コンポスト試料中の酵母、常温性細菌及び好熱性細菌の濃度は寒天培地を用いた希釈平板法で求めた。採取したコンポスト試料2gに9倍量の滅菌水を加え10000rpm、10分間ホモジナイズ処理したものを適宜希釈して培地上に塗抹した。酵母濃度の測定にはPD寒天培地(栄研化学株式会社製品)を用い、培養温度30℃、培養期間3日間とした。なお、細菌の増殖を抑制するために、1mLのクロラムフェニコール溶液(クロラムフェニコール100mgをエタノール1mLに溶解)を1LのPD寒天培地に加えた。常温性細菌及び好熱性細菌濃度の測定には、TS寒天培地(トリプチケースペプトン17g/L、ファイトンペプトン3g/L、塩化ナトリウム5g/L、KHPO 2.5g/L、D-グルコース2.5g/L、寒天20g/L、pH7.3)を用い、培養温度は常温性細菌が30℃、好熱性細菌が60℃、培養期間は3日間とした。なお、常温性細菌を計測するときには、糸状菌の増殖を抑制するため、100μLのアンホテリシンB溶液(アンホテリシンB25mgをジメチルスルホキシド1mLに溶解)を1LのTS寒天培地に加えた。菌体濃度は、コンポスト試料の乾燥重量1g当たりのコロニー形成数であるCFU/g-dsで表した。
(4) Microbial concentration The concentrations of yeast, room temperature bacteria and thermophilic bacteria in the compost sample were determined by the dilution plate method using an agar medium. 9 times the amount of sterile water was added to 2 g of the collected compost sample, and the homogenized product at 10000 rpm for 10 minutes was appropriately diluted and smeared on the medium. A PD agar medium (a product of Eiken Chemical Co., Ltd.) was used to measure the yeast concentration, and the culture temperature was 30 ° C. and the culture period was 3 days. In addition, in order to suppress the growth of bacteria, 1 mL of chloramphenicol solution (100 mg of chloramphenicol dissolved in 1 mL of ethanol) was added to 1 L of PD agar medium. For measuring the concentrations of room temperature bacteria and thermophilic bacteria, TS agar medium (trypticase peptone 17 g / L, phyton peptone 3 g / L, sodium chloride 5 g / L, K 2 HPO 4 2.5 g / L, D- Using 2.5 g / L of glucose, 20 g / L of agar, pH 7.3), the culture temperature was 30 ° C. for room temperature bacteria, 60 ° C. for thermophilic bacteria, and the culture period was 3 days. When measuring room temperature bacteria, 100 μL of amphotericin B solution (25 mg of amphotericin B dissolved in 1 mL of dimethyl sulfoxide) was added to 1 L of TS agar medium in order to suppress the growth of filamentous fungi. The cell concentration was expressed as CFU / g-ds, which is the number of colonies formed per 1 g of dry weight of the compost sample.

(5)炭酸ガス発生速度
コンポスト化における有機物分解の速度は、有機物が分解されると炭酸ガスが生成することから、コンポスト化に伴って生成した炭酸ガス量を測定し、炭酸ガス発生速度(単位時間及び単位コンポスト試料の乾燥重量あたりの炭酸ガスの発生量;mol/h/g-ds)として定量した。炭酸ガス発生速度は、排気ガス中の炭酸ガス濃度を赤外線ガス分析装置(理研計器株式会社製品、型式;RI-555)で測定し、通気速度をガスメーター(株式会社シナガワ製品、型式;DC-2)で連続的に測定して算出した。また、有機物分解量は、食品残渣中の炭素量に対して炭酸ガスとして失われた炭素量の比と定義した炭素変化率で定量した。
(5) Carbon dioxide generation rate The rate of carbon dioxide decomposition in composting is the rate of carbon dioxide generation (unit:) by measuring the amount of carbon dioxide generated by composting because carbon dioxide is generated when organic matter is decomposed. Time and unit The amount of carbon dioxide generated per dry weight of the compost sample; mol / h / g-ds) was quantified. For the carbon dioxide generation rate, the carbon dioxide concentration in the exhaust gas is measured with an infrared gas analyzer (Riken Keiki Co., Ltd. product, model; RI-555), and the ventilation speed is measured with a gas meter (Shinagawa product, model; DC-2). ) Was continuously measured and calculated. The amount of organic matter decomposed was quantified by the carbon change rate defined as the ratio of the amount of carbon lost as carbon dioxide to the amount of carbon in the food residue.

コンポスト化開始後、装置内の温度を測定した。また、分析試料として採取したコンポスト試料を用いてpH、含水率、有機酸濃度及び微生物濃度を測定した。加えて、コンポスト化に伴って生成した炭酸ガス量を測定し、単位時間あたりの炭酸ガス発生速度を求めた。これらの結果を図1~5にそれぞれ示す。横軸はコンポスト化開始後のコンポスト化日数(日)を示している。Run A(破線)は有機物分解に伴う昇温過程を制御せずにコンポスト化を行った試験条件での結果を示しており、Run B(実線)は、昇温過程において、いったん装置内温度を40℃で24時間維持し、コンポスト混合原料中に含まれる酵母Pichia kudriavzevii RB1株での有機酸分解を促した後に60℃に昇温させてコンポスト化を行った試験条件での結果を示している。 After the composting started, the temperature inside the device was measured. In addition, the pH, water content, organic acid concentration and microbial concentration were measured using the compost sample collected as an analysis sample. In addition, the amount of carbon dioxide gas generated by composting was measured, and the carbon dioxide gas generation rate per unit time was determined. These results are shown in FIGS. 1 to 5, respectively. The horizontal axis shows the number of composting days (days) after the start of composting. Run A (dashed line) shows the results under the test conditions where composting was performed without controlling the temperature rise process associated with organic matter decomposition, and Run B (solid line) shows the temperature inside the device once during the temperature rise process. The results are shown under the test conditions in which the temperature was maintained at 40 ° C. for 24 hours, the temperature was raised to 60 ° C. after promoting the decomposition of organic acids in the yeast Pichia kudriavzevii RB1 strain contained in the compost mixed raw material, and then composting was performed. ..

図1に装置内温度の経時変化を示す。Run Aでは、最初に温度が30℃以上に上昇し、一旦、低下した後に53℃付近に達した。その後、再び室温にまで低下したが、試験開始から5日過ぎには60℃となり、以降は外部加熱により60℃を維持した。一方、Run Bでは、昇温期に40℃に達した後は通気流量を増加させて冷却することにより、24時間、40℃の状態が維持された。その後、通気流量を45L/hに戻すと、試験開始から4日までに60℃となり、それ以降は、自己発熱と外部加熱を組み合わせることにより60℃を維持した。 FIG. 1 shows the time course of the temperature inside the device. In Run A, the temperature first rose to 30 ° C. or higher, dropped once, and then reached around 53 ° C. After that, the temperature dropped to room temperature again, but the temperature reached 60 ° C. 5 days after the start of the test, and thereafter maintained at 60 ° C. by external heating. On the other hand, in Run B, after reaching 40 ° C. in the temperature rising period, the state of 40 ° C. was maintained for 24 hours by increasing the aeration flow rate and cooling. After that, when the aeration flow rate was returned to 45 L / h, the temperature reached 60 ° C. by 4 days from the start of the test, and thereafter, the temperature was maintained at 60 ° C. by combining self-heating and external heating.

図2にpHの経時変化を示す。Run A、Run Bのいずれの試験条件におけるコンポスト化においてもpHはすみやかに5から6.5付近まで上昇し、試験開始から2日後までその値を保った。その後、Run AではpHは約4.5まで低下し、5日付近で一旦僅かに上昇するものの、再び低下して5付近の低いpHをコンポスト化終了まで維持した。一方、Run BではpHは試験開始から3日後に5.3付近に低下した後、6日付近から徐々に上昇し、最終的には約8.5という高い値を示した。この結果によれば、Run BではpHが最終的に弱アルカリ性を示すことから、有機酸が分解されるだけでなく、タンパク質の分解によってアルカリ性物質であるアンモニアが生成した、すなわち、タンパク質の分解が活発に行われたと考えられる。以上の結果、昇温期に40℃の温度制御を行ったRun Bと温度制御しないRun Aとでは、pHの変化に大きな差が生じ、Run Bの方がタンパク質分解が活発に行われたことがわかった。なお、Run A、Run Bのいずれのコンポスト化においても、コンポスト化物の含水率は60%付近を維持しており、コンポスト化において、活発な有機物分解がおこる条件を満たしていた。 FIG. 2 shows the change over time in pH. In composting under any of the test conditions of Run A and Run B, the pH rapidly increased from 5 to around 6.5 and maintained at that value until 2 days after the start of the test. After that, in Run A, the pH dropped to about 4.5, and although it rose slightly around 5 days, it dropped again and maintained a low pH around 5 until the end of composting. On the other hand, in Run B, the pH decreased to around 5.3 3 days after the start of the test, then gradually increased from around 6 days, and finally showed a high value of about 8.5. According to this result, since the pH of Run B is finally weakly alkaline, not only the organic acid is decomposed, but also the decomposition of the protein produces ammonia, which is an alkaline substance, that is, the decomposition of the protein. It is believed that it was actively carried out. As a result of the above, there was a large difference in pH change between Run B with temperature control of 40 ° C during the temperature rise period and Run A without temperature control, and Proteolysis was more active in Run B. I understood. In both Run A and Run B composting, the water content of the composted product was maintained at around 60%, which satisfied the condition that active organic matter decomposition occurred in composting.

図3に有機酸濃度の経時変化を示す。Run A、Run Bのいずれの試験条件におけるコンポスト化においても、コンポスト混合原料中の酢酸(AA)、乳酸(LA)、プロピオン酸(PA)及び酪酸(BA)はコンポスト化開始後直ちに分解された。しかしながら、Run Aでは試験開始から3日後に24g/kg-dsの酢酸が蓄積した。これは有機物が分解することにより炭酸ガスが発生するだけでなく、分解中間体である酢酸の一部が、炭酸ガスにまで分解されずに蓄積したものと考えられる。その後、Run Aに含まれる酢酸は試験開始から5日目には一旦減少したが、その後、再び20~25g/kg-dsの高濃度の酢酸が蓄積した。一方、Run Bでは、Run Aと比べて、試験開始4日後まで酢酸濃度は低い値に維持された。これは、昇温過程において、RB1株の活性に適した40℃付近に装置内温度が維持された結果、RB1株が酢酸を分解し、酢酸濃度が低く抑えられたものと考えられる。その後、Run Bでは、装置内温度が60℃に達すると酵母であるRB1株は活性を失うため、酢酸が徐々に蓄積し、酢酸濃度は約15g/kg-dsに上昇するが、試験開始6日を過ぎる頃から再び酢酸の活発な分解が始まり、最終的には酢酸を含めたすべての有機酸は分解され、有機酸はまったく残存しなかった。 FIG. 3 shows the change over time in the organic acid concentration. In composting under any of the test conditions of Run A and Run B, acetic acid (AA), lactic acid (LA), propionic acid (PA) and butyric acid (BA) in the compost mixed raw material were decomposed immediately after the start of composting. .. However, in Run A, 24 g / kg-ds acetic acid accumulated 3 days after the start of the test. It is considered that this is because not only carbon dioxide gas is generated by the decomposition of organic matter, but also a part of acetic acid, which is a decomposition intermediate, is accumulated without being decomposed into carbon dioxide gas. After that, the acetic acid contained in Run A decreased once on the 5th day from the start of the test, but after that, a high concentration of acetic acid of 20 to 25 g / kg-ds was accumulated again. On the other hand, in Run B, the acetic acid concentration was maintained at a low value until 4 days after the start of the test as compared with Run A. It is considered that this is because the RB1 strain decomposed acetic acid and the acetic acid concentration was suppressed to a low level as a result of maintaining the temperature inside the apparatus at around 40 ° C. suitable for the activity of the RB1 strain in the temperature raising process. After that, in Run B, when the temperature inside the device reaches 60 ° C., the yeast RB1 strain loses its activity, so acetic acid gradually accumulates and the acetic acid concentration rises to about 15 g / kg-ds. After the day passed, active decomposition of acetic acid began again, and finally all organic acids including acetic acid were decomposed, and no organic acid remained.

図4に微生物(酵母、常温性細菌、好熱性細菌)の濃度の経時変化を示す。Run A、Run Bのいずれの試験条件におけるコンポスト化においても、酵母は速やかに増殖し酵母濃度は10CFU/g-ds以上に達した。なお、酵母の計数に用いた培地は真菌用の培地であるが、出現するコロニーのほとんどはPichia kudriavzevii RB1株であることが確認された。その後、Run AではRB1株は減少・増加と濃度が変化するが、高温では生存できないために、温度が60℃に維持された6日以降には濃度が検出限界以下にまで低下した。他方、Run Bでは昇温期の装置内温度を40℃に維持したため、高濃度を数日維持した後、温度が60℃に達した試験開始4日以降に検出限界以下にまで濃度が低下した。常温性細菌については、Run Aでは10CFU/g-dsにまで増殖した後、一定値を保ったが、Run Bでは10CFU/g-ds付近まで増殖し、Run Aに比べて高い最終濃度を示した。また、好熱性細菌についても、40℃での温度制御を行ったRun Bの方が温度制御を行わなかったRun Aよりも一桁高い濃度となった。これらの微生物濃度の差は、Run BがRun Aに比べて有機物分解が促進されたことに対応している。また、Run A及びRun Bの両方ともに試験後半には、常温性細菌及び好熱性細菌の濃度の変化は少なくなり、微生物濃度は略一定となった。 FIG. 4 shows the time course of the concentration of microorganisms (yeast, room temperature bacteria, thermophilic bacteria). In both the test conditions of Run A and Run B, yeast proliferated rapidly and the yeast concentration reached 109 CFU / g-ds or more. The medium used for counting yeast was a medium for fungi, but it was confirmed that most of the colonies that appeared were Pichia kudriavzevii RB1 strains. After that, in Run A, the concentration of the RB1 strain changed as it decreased and increased, but since it could not survive at high temperature, the concentration decreased to below the detection limit after 6 days when the temperature was maintained at 60 ° C. On the other hand, in Run B, the temperature inside the device during the temperature rise period was maintained at 40 ° C., so after maintaining the high concentration for several days, the concentration dropped to below the detection limit 4 days after the start of the test when the temperature reached 60 ° C. .. As for room temperature bacteria, Run A grew to 108 CFU / g-ds and then kept a constant value, but Run B grew to around 109 CFU / g-ds, which is higher than that of Run A. The final concentration is shown. As for thermophilic bacteria, the concentration of Run B with temperature control at 40 ° C was an order of magnitude higher than that of Run A without temperature control. These differences in microbial concentration correspond to the fact that Run B promoted organic matter decomposition compared to Run A. In addition, in both Run A and Run B, the change in the concentration of the room temperature bacterium and the thermophilic bacterium was small in the latter half of the test, and the microbial concentration became substantially constant.

図5に炭酸ガス発生速度の経時変化を示す。Run AとRun Bのいずれについても、まず、コンポスト混合原料に含まれる有機酸の分解に対応すると考えられる炭酸ガス発生速度のピークが観察された。Run Aでは、続いて試験開始2日過ぎから炭酸ガス発生速度の第2のピークが観察されたが、ピーク形状はシャープであり、炭酸ガスの発生は長期に亘って継続しなかった。なお、このとき、Run Aではこの第2のピークに対応する温度上昇のピークが観察された(図1参照)。その後、試験開始5日付近で、炭酸ガス発生速度の第3のピークが観察されたが、この第3のピークも、図1に示すRun Aの5日目の温度の急激な上昇に対応していることがわかった。この結果は、有機物が活発に分解された際に発生した代謝熱が蓄積し、温度が上昇するためと考えられる。他方、Run Bでは、第2のピークがブロードとなっている。このことは、昇温期に酵母RB1株の活性に適した40℃を維持することで有機酸の分解が継続され、コンポスト化物中のRB1株以外の微生物の活性も高められ、有機物分解が進んだことを示している。その後、炭酸ガス発生速度は減少したが、Run Bでは試験開始から7日以降になると再び炭酸ガス発生速度が増加し、第3のピークが観察された。この結果は、7日より前に、好熱性微生物による活発な有機物分解のための環境が整ったことを表している。 FIG. 5 shows the change over time in the carbon dioxide gas generation rate. For both Run A and Run B, first, the peak of the carbon dioxide gas generation rate, which is considered to correspond to the decomposition of the organic acid contained in the compost mixed raw material, was observed. In Run A, a second peak of carbon dioxide generation rate was subsequently observed 2 days after the start of the test, but the peak shape was sharp and carbon dioxide generation did not continue for a long period of time. At this time, in Run A, a peak of temperature rise corresponding to this second peak was observed (see FIG. 1). After that, a third peak of the carbon dioxide generation rate was observed around 5 days after the start of the test, and this third peak also corresponded to the rapid rise in the temperature of Run A on the 5th day shown in FIG. It turned out that. This result is considered to be due to the accumulation of metabolic heat generated when organic matter is actively decomposed and the temperature rise. On the other hand, in Run B, the second peak is broad. This means that the decomposition of organic acids is continued by maintaining 40 ° C., which is suitable for the activity of the yeast RB1 strain, during the temperature rise period, the activity of microorganisms other than the RB1 strain in the composted product is also enhanced, and the decomposition of organic matter proceeds. It shows that. After that, the carbon dioxide generation rate decreased, but in Run B, the carbon dioxide generation rate increased again 7 days after the start of the test, and a third peak was observed. This result indicates that the environment for active decomposition of organic matter by thermophilic microorganisms was set up before 7 days.

図1~5に示すデータを総合的に分析すると、Run Aでは、まず、コンポスト混合原料中の有機酸が酵母RB1株により分解されるため、有機酸濃度は低下し、pHは上昇し、炭酸ガスが発生している。pHが上昇するとコンポスト化物中に含まれるRB1株以外の他の微生物の活性も上昇するため、有機物分解が進み、試験開始から2日後には、炭酸ガス発生速度も大きくなると共に有機物分解の中間体である有機酸が生成している。ここで有機酸が蓄積するとpHは低下し、微生物(酵母RB1株及び他の微生物)の活性も低下するため、炭酸ガス発生速度も低下している。これにより、発熱量が減少し、温度が低下するため、生き残っていたRB1株が再び増殖することができるようになり、それゆえ、蓄積されていた有機酸が分解され、pHがわずかに上昇したものと考えられる。pHが上昇すると再び炭酸ガスも発生するようになるため、代謝熱が生成され、温度は上昇して60℃に達している。有機物分解が進むと、有機酸と炭酸ガスの生成が進行するが、60℃もの高温条件下のためRB1株は死滅しており、また、有機酸の蓄積によりpHは低下するので、微生物全体の活性も低下して、炭酸ガスは全く発生しなくなっている。そして、このとき代謝熱はほとんど発生していないが、温度は外部加熱で維持されているため60℃が保たれている。 Comprehensive analysis of the data shown in FIGS. 1 to 5 shows that in Run A, first, the organic acid in the compost mixed raw material is decomposed by the yeast RB1 strain, so that the organic acid concentration decreases, the pH increases, and carbonic acid. Gas is being generated. As the pH rises, the activity of microorganisms other than the RB1 strain contained in the composted product also increases, so that organic matter decomposition progresses. Two days after the start of the test, the carbonic acid gas generation rate increases and the organic matter decomposition intermediate Organic acid is produced. Here, when the organic acid is accumulated, the pH is lowered and the activity of the microorganism (yeast RB1 strain and other microorganisms) is also lowered, so that the carbon dioxide gas generation rate is also lowered. This reduces calorific value and lowers the temperature, allowing the surviving RB1 strain to grow again, thus decomposing the accumulated organic acids and slightly increasing the pH. It is considered to be. When the pH rises, carbon dioxide gas is also generated again, so that heat of metabolism is generated, and the temperature rises to reach 60 ° C. As the decomposition of organic matter progresses, the production of organic acid and carbonic acid gas progresses, but the RB1 strain is dead due to the high temperature condition of 60 ° C., and the pH drops due to the accumulation of organic acid, so that the whole microorganism The activity has also decreased, and carbon dioxide is no longer generated. At this time, almost no heat of metabolism is generated, but the temperature is maintained at 60 ° C. because it is maintained by external heating.

一方、Run Bでは、まず、コンポスト混合原料中の有機酸が酵母RB1株により分解されるため、有機酸濃度は低下し、pHは上昇し、炭酸ガスが発生している。試験開始から2日目以降には有機物分解の中間体である有機酸も生成するが、装置内温度を40℃に維持している間に酵母RB1株が有機酸を分解するため、炭酸ガスはRun Aに比べて多く発生している。装置内の40℃の温度制御が終了すると代謝熱の蓄積によって、装置内温度は徐々に昇温し、試験開始4日目には60℃まで達するが、60℃では酵母RB1株が死滅するため、有機酸が徐々に蓄積し、pHも低下し、微生物全体の活性が阻害されて、炭酸ガス発生速度は極めて小さくなっている。しかしながら、装置内温度が60℃に維持されている試験開始から6日目以降に有機酸の分解が開始し、pHも併せて上昇し、炭酸ガスも大量に発生している。この一連のRun Bの結果は、40℃での温度制御を行うことで有機酸の蓄積量を低減させ、有機物分解を促進できることを示している。また、さらに重要なこととして、好気条件で60℃もの高温条件に維持されているコンポスト化において、有機酸の分解が行われたことが挙げられる。このことは、高温かつ好気条件下で有機酸を分解する微生物が存在することを意味している。酵母RB1株のように、常温の条件で有機酸を分解する微生物は存在が確認されており、高温かつ嫌気条件下でのメタン発酵において、脂肪酸を分解してメタンを生成する微生物が存在することも知られている。しかしながら、これまで、高温かつ好気条件下のコンポスト化の過程で、有機酸を活発に分解できる微生物の存在は知られていなかった。そこで以下実施例2及び3において、Run Bで確認された有機酸を分解する微生物の解析及び単離を試みた。 On the other hand, in Run B, first, since the organic acid in the compost mixed raw material is decomposed by the yeast RB1 strain, the organic acid concentration decreases, the pH increases, and carbonic acid gas is generated. After the second day from the start of the test, organic acid, which is an intermediate for decomposition of organic matter, is also produced, but since the yeast RB1 strain decomposes the organic acid while the temperature inside the device is maintained at 40 ° C. It occurs more often than Run A. When the temperature control at 40 ° C in the device is completed, the temperature inside the device gradually rises due to the accumulation of metabolic heat and reaches 60 ° C on the 4th day after the start of the test, but at 60 ° C, the yeast RB1 strain is killed. , Organic acids are gradually accumulated, the pH is lowered, the activity of the whole microorganism is inhibited, and the carbonic acid gas generation rate is extremely low. However, the decomposition of the organic acid started 6 days after the start of the test in which the temperature inside the apparatus was maintained at 60 ° C., the pH also increased, and a large amount of carbon dioxide gas was generated. The results of this series of Run B show that the accumulation of organic acids can be reduced and the decomposition of organic substances can be promoted by controlling the temperature at 40 ° C. More importantly, the decomposition of organic acids was carried out in composting, which was maintained at a high temperature of 60 ° C. under aerobic conditions. This means that there are microorganisms that decompose organic acids under high temperature and aerobic conditions. The existence of microorganisms that decompose organic acids under normal temperature conditions, such as yeast RB1 strain, has been confirmed, and there are microorganisms that decompose fatty acids to produce methane in methane fermentation under high temperature and anaerobic conditions. Is also known. However, until now, the existence of microorganisms capable of actively decomposing organic acids in the process of composting under high temperature and aerobic conditions has not been known. Therefore, in Examples 2 and 3 below, an attempt was made to analyze and isolate a microorganism that decomposes an organic acid confirmed by Run B.

[実施例2]
2.コンポスト試料中の微生物叢の解析
実施例1におけるコンポスト混合原料のコンポスト化の過程における微生物叢の変化を、次世代シーケンシング(Next Generation Sequencing,NGS)の方法により解析した。実施例1において、コンポスト混合原料の切り返しの際に、分析試料として装置内部から採取したコンポスト試料0.2gから、DNA抽出キット(ISOIL for Beads Beating;株式会社ニッポンジーン)を用いてDNAを抽出した。抽出されたDNAについて、16S rRNA遺伝子の一部(V3、V4領域を含む遺伝子領域)をPCRによって増幅した。PCRには、ホットスタートPCR用のDNAポリメラーゼ(TaKaRa EX Taq(登録商標) Hot Start Version、RR006A;タカラバイオ株式会社)を用い、PCR装置(TaKaRa PCR Thermal Cycler Dice(登録商標) Standard、TP600;タカラバイオ株式会社)にて行った。PCR試薬の組成、プライマーの配列と増幅条件をそれぞれ表1および表2に示す。なお、表2の各プライマー配列のうちの下線部は各サンプルを識別するインデックス付与のための配列であり、下線部以外の配列が原核生物16S rRNAのV3、V4領域を含む遺伝子領域に対応している。各PCR産物について、1.0×Tris-borate-EDTA(TBE)アガロースゲル(寒天濃度2%)電気泳動を行い、目的配列である原核生物16S rRNAのV3、V4領域を含む遺伝子領域が増幅されたことを確認した。
[Example 2]
2. 2. Analysis of the microbial flora in the compost sample The changes in the microbial flora in the process of composting the compost mixed raw material in Example 1 were analyzed by the method of Next Generation Sequencing (NGS). In Example 1, when the compost mixed raw material was cut back, DNA was extracted from 0.2 g of the compost sample collected from the inside of the apparatus as an analysis sample using a DNA extraction kit (ISOIL for Beads Beating; Nippon Gene Co., Ltd.). For the extracted DNA, a part of the 16S rRNA gene (gene region containing V3 and V4 regions) was amplified by PCR. For PCR, a DNA polymerase for hot start PCR (TaKaRa EX Taq (registered trademark) Hot Start Version, RR006A; Takara Bio Inc.) is used, and a PCR device (TaKaRa PCR Thermal Cycler Dice (registered trademark) Standard, TP600; Takara; Bio Co., Ltd.). The composition of the PCR reagent, the sequence of the primers and the amplification conditions are shown in Tables 1 and 2, respectively. The underlined part of each primer sequence in Table 2 is a sequence for indexing to identify each sample, and the sequence other than the underlined part corresponds to the gene region containing the V3 and V4 regions of prokaryotic 16S rRNA. ing. For each PCR product, 1.0 × Tris-borate-EDTA (TBE) agarose gel (agar concentration 2%) electrophoresis was performed, and the gene region containing the V3 and V4 regions of the prokaryotic 16S rRNA, which is the target sequence, was amplified. I confirmed that.

Figure 0007032756000001
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Figure 0007032756000002
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各PCR産物は、DNA精製キット(Agencourt AMPure XP;ベックマン・コールター株式会社)を用いて精製した。精製したPCR産物に対し、Nextera XT Index kit(イルミナ株式会社)及びDNAポリメラーゼ(TaKaRa EX Taq(登録商標) Hot Start Version;タカラバイオ株式会社)を用いて多サンプル解析のためのインデックスを付与した。インデックス付与のための試薬の組成を表3に示す。また、インデックス付与のためのPCR条件は表2に示したPCR条件と同じとした。その後、インデックスを付与したDNA断片を精製し、塩基配列を決定した。 Each PCR product was purified using a DNA purification kit (Agencourt AMPure XP; Beckman Coulter, Inc.). Purified PCR products were indexed for multisample analysis using the Nextera XT Index kit (Illumina, Inc.) and DNA polymerase (TaKaRa EX Taq® Hot Start Version; Takara Bio Inc.). The composition of the reagent for indexing is shown in Table 3. The PCR conditions for indexing were the same as the PCR conditions shown in Table 2. Then, the indexed DNA fragment was purified and the base sequence was determined.

Figure 0007032756000003
Figure 0007032756000003

得られた塩基配列データの解析は、データ解析ツールであるQuantitative Insights Into Microbial Ecology(QIIME) ver 1.9.1(Caporaso et al.,Nature Methods,2010年,Vol.7,p.335-336)を用いて行った。アダプター配列を取り除き、フォワードとリバースそれぞれのプライマーから読み取った約300塩基の配列をアラインメントした後に配列を補完し、約465塩基の配列にした。その後、16S rRNAシーケンスデータをOTU解析し、細菌分類群に振り分け、微生物叢分布を得た。以下表4に解析された微生物分類群の一覧表を示す。 The analysis of the obtained nucleotide sequence data is performed by a data analysis tool, Quantitative Insights Into Microbial Ecology (QIIME) ver 1.9.1 (Caporaso et al., Nature Methods, 2010, Vol.7, p.335-336). ) Was used. The adapter sequence was removed, and the sequence of about 300 bases read from the forward and reverse primers was aligned, and then the sequence was complemented to obtain a sequence of about 465 bases. Then, 16S rRNA sequence data was analyzed by OTU and distributed to a bacterial taxon to obtain a microbial flora distribution. Table 4 below shows a list of analyzed microbial taxa.

Figure 0007032756000004
Figure 0007032756000004

また、実施例1のコンポスト化の過程で変化する微生物叢をNGS解析した結果を図6に示す。まず、Run Aにおける微生物叢の変化を図6(a)に示す。コンポスト化の過程全般に亘り、NO.113のBacillus属の微生物が圧倒的に優勢となっている。しかし、Run Aでは、コンポスト化物中に有機酸が蓄積され、pHも低いままであったため、NO.113のBacillus属の微生物は、好気かつ高温のコンポスト化条件下における有機酸の分解活性は極めて低いものと考えられた。 In addition, FIG. 6 shows the results of NGS analysis of the microbial flora that changes in the process of composting in Example 1. First, the change in the microbial flora in Run A is shown in FIG. 6 (a). Throughout the composting process, NO. 113 Bacillus microorganisms are overwhelmingly predominant. However, in Run A, the organic acid was accumulated in the composted product and the pH remained low. The 113 Bacillus microorganisms were considered to have extremely low organic acid degrading activity under aerobic and high temperature composting conditions.

そして、有機酸を分解する微生物の存在が確認されたRun Bにおける微生物叢の変化を図6(b)に示す。コンポスト化開始から1日後ではNO.110のBacillaceae科の微生物の存在度が高いが、コンポスト化3~4日目にはNO.113のBacillus属の微生物が圧倒的に優勢となっており、特に4日目にはNO.113の微生物の相対存在度は80%を示した。その後、コンポスト化開始から6日以降にはNO.113の微生物の存在度は20~30%に低減するが、他の微生物に比べて高い存在度が維持された。また、コンポスト化開始から6日以降には、NO.114のBacillaceae科の微生物、NO.202のSymbiobacterium属の微生物、NO.108のBacillales目の微生物及びNO.137等のUreibacillus属の微生物等の存在度が際立って大きくなっている。このうち、NO.114のBacillaceae科の微生物はコンポスト化6日目で存在度が20%と最大となり、その後、コンポスト化の進行とともに存在度が次第に低下した。実施例1のRun Bの結果によれば、コンポスト化開始から6日目以降に60℃もの高温下で活発な有機物分解が観察されることから、NO.113以外の微生物であって、コンポスト化6日目及び6日目以降に高い存在度を示した微生物、すなわち、NO.114(Bacillaceae科)、NO.202(Symbiobacterium属)、NO.108(Bacillales目)及びNO.137(Ureibacillus属)の微生物のうちのいずれか又は複数が有機酸を分解している可能性が高いと考えられた。 Then, the change of the microbial flora in Run B in which the presence of the microorganism that decomposes the organic acid was confirmed is shown in FIG. 6 (b). One day after the start of composting, NO. The abundance of 110 Bacillaceae microorganisms is high, but NO. 113 Bacillus microorganisms are overwhelmingly predominant, especially on the 4th day. The relative abundance of 113 microorganisms was 80%. After that, after 6 days from the start of composting, NO. The abundance of 113 microorganisms was reduced to 20-30%, but the abundance was maintained higher than that of other microorganisms. In addition, after 6 days from the start of composting, NO. 114 Bacillaceae microorganisms, NO. 202 Microorganisms of the genus Symbiobacterium, NO. 108 Bacillales microbes and NO. The abundance of microorganisms of the genus Ureibacillus such as 137 is remarkably increased. Of these, NO. The abundance of 114 Bacillaceae microorganisms reached a maximum of 20% on the 6th day of composting, and then gradually decreased with the progress of composting. According to the results of Run B of Example 1, active decomposition of organic matter was observed at a high temperature of 60 ° C. after the 6th day from the start of composting. Microorganisms other than 113, which showed a high abundance on the 6th day and after the 6th day of composting, that is, NO. 114 (Bacillaceae), NO. 202 (Genus Symbiobacterium), NO. 108 (Bacillales) and NO. It was considered highly likely that any or more of the 137 (Ureibacillus) microorganisms were degrading organic acids.

[実施例3]
3.有機酸分解微生物の単離及び同定
(微生物の単離)
実施例1におけるコンポスト混合原料の切り返しの際に、分析試料として装置内部から採取したRun Bのコンポスト試料のうち、活発な有機酸分解が生じていた6日目のコンポスト試料から有機酸分解微生物の単離を試みた。コンポスト試料を滅菌水で1/100に希釈したのち、酢酸が唯一の炭素源として含まれている以下表5及び6に示す無機塩酢酸培養液に接種し、培養温度60℃にて3日間の集積培養を行った。この培養液100μLを無機塩酢酸培養液の寒天培地に塗抹して、培養温度60℃、培養期間5日間で培養した。培養後の寒天培地には8つのコロニーが観察された。この8つのコロニーのAD1~AD8株を有機酸分解微生物としてそれぞれ回収し、単離した。
[Example 3]
3. 3. Isolation and identification of organic acid-degrading microorganisms (isolation of microorganisms)
Among the Run B compost samples collected from the inside of the apparatus as an analysis sample when the compost mixed raw material was cut back in Example 1, the organic acid-degrading microorganisms were found in the compost sample on the 6th day when active organic acid decomposition occurred. An attempt was made to isolate. After diluting the compost sample to 1/100 with sterile water, inoculate it into the inorganic salt acetic acid culture solution shown in Tables 5 and 6 below, which contains acetic acid as the only carbon source, and inoculate the culture at a culture temperature of 60 ° C. for 3 days. Enrichment culture was performed. 100 μL of this culture solution was smeared on an agar medium of an inorganic salt acetic acid culture solution and cultured at a culture temperature of 60 ° C. and a culture period of 5 days. Eight colonies were observed on the agar medium after culturing. The AD1 to AD8 strains of these eight colonies were recovered and isolated as organic acid-degrading microorganisms.

Figure 0007032756000005
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Figure 0007032756000006
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(微生物の同定)
単離された8つの微生物株AD1~AD8から、DNA抽出キット(ISOIL for Beads Beating;株式会社ニッポンジーン)を用いてDNAを抽出した。微生物から抽出したDNAについて、その16S rRNA領域をPCRによって増幅した。PCRには、ホットスタートPCR用のDNAポリメラーゼ(TaKaRa EX Taq(登録商標) Hot Start Version、RR006A;タカラバイオ株式会社)を用い、PCR装置(TaKaRa PCR Thermal Cycler Dice(登録商標) Standard、TP600;タカラバイオ株式会社)にて行った。PCR試薬の組成、プライマーの配列と増幅条件をそれぞれ表7および表8に示す。各PCR産物について、1.0×Tris-borate-EDTA(TBE)アガロースゲル(寒天濃度2%)電気泳動を行い、目的配列である16S rRNA領域が増幅されたことを確認した。
(Identification of microorganisms)
DNA was extracted from eight isolated microbial strains AD1 to AD8 using a DNA extraction kit (ISOIL for Beads Beating; Nippon Gene Co., Ltd.). The 16S rRNA region of DNA extracted from microorganisms was amplified by PCR. For PCR, a DNA polymerase for hot start PCR (TaKaRa EX Taq (registered trademark) Hot Start Version, RR006A; Takara Bio Inc.) is used, and a PCR device (TaKaRa PCR Thermal Cycler Dice (registered trademark) Standard, TP600; Takara; Bio Co., Ltd.). The composition of the PCR reagent, the sequence of the primers and the amplification conditions are shown in Tables 7 and 8, respectively. For each PCR product, 1.0 × Tris-borate-EDTA (TBE) agarose gel (agar concentration 2%) electrophoresis was performed, and it was confirmed that the 16S rRNA region, which was the target sequence, was amplified.

Figure 0007032756000007
Figure 0007032756000007

Figure 0007032756000008
Figure 0007032756000008

目的領域の増幅が確認された各PCR産物は、DNA精製キット(Wizard(登録商標) SV Gel and PCR Clean-Up System;プロメガ株式会社)を用いて精製した。精製したPCR産物に対し、プライマー357Fおよびプライマー907Rを用いてV3、V4領域を含む16S rRNAの一部を増幅した。プライマーの配列と増幅条件を表9に示す。 Each PCR product confirmed to be amplified in the target region was purified using a DNA purification kit (Wizard® SV Gel and PCR Clean-Up System; Promega Co., Ltd.). A portion of 16S rRNA containing the V3 and V4 regions was amplified using Primer 357F and Primer 907R on the purified PCR product. Table 9 shows the primer sequences and amplification conditions.

Figure 0007032756000009
Figure 0007032756000009

増幅されたPCR産物について、DNAシークエンス反応キット(BigDye(登録商標) Terminator v3.1 Cycle Sequencing Kit;アプライドバイオシステムズ株式会社)を用いてシークエンシング反応を行った。塩基配列の解析はDNAシークエンサー(ABI Prism(登録商標)310 Genetic Analyzer;アプライドバイオシステムズ株式会社)により行った。決定した塩基配列について、NCBI(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)に登録されている配列に対してBLAST解析を行い、最も近縁な微生物を特定した。 The amplified PCR product was sequenced using a DNA sequencing reaction kit (BigDye® Terminator v3.1 Cycle Sequencing Kit; Applied Biosystems, Inc.). The base sequence was analyzed by a DNA sequencer (ABI Prism (registered trademark) 310 Genetic Analyzer; Applied Biosystems Co., Ltd.). For the determined nucleotide sequence, BLAST analysis was performed on the sequence registered in NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/) to identify the most closely related microorganism.

有機物分解微生物として単離したAD1~AD8のDNAを解析したところ、AD1~AD7の7つの微生物株は塩基配列が一致し、AD1~AD7はすべて同じ微生物であることが分かった。他方、AD8の塩基配列はAD1~AD7のものとは異なっており、AD8とAD1~AD7とは別の微生物であることがわかった。図7にAD5(AD1~AD7)株及びAD8株のBLAST解析結果を示す。これによれば、AD5(AD1~AD7)株はBacillaceae科Geobacillus属に属する細菌であり、Geobacillus thermodenitrificansと最も相同性が高かった(相同性98%)。一方、AD8株はBacillaceae科Aeribacillus属に属する細菌であり、Aeribacillus pallidus(相同性99%)と近縁であることがわかった。この「AD5」及び「AD8」は特許微生物寄託センターに、AD5:NITE P-02597、AD8:NITE P-02598として寄託された。 When the DNAs of AD1 to AD8 isolated as organic matter-degrading microorganisms were analyzed, it was found that the seven microbial strains of AD1 to AD7 had the same base sequence, and that AD1 to AD7 were all the same microorganism. On the other hand, the base sequence of AD8 is different from that of AD1 to AD7, and it was found that AD8 and AD1 to AD7 are different microorganisms. FIG. 7 shows the BLAST analysis results of the AD5 (AD1 to AD7) strains and the AD8 strains. According to this, the AD5 (AD1 to AD7) strains are bacteria belonging to the genus Geobacillus of the family Bacillaceae, and have the highest homology with Geobacillus thermogenitrificans (homology 98%). On the other hand, the AD8 strain was found to be a bacterium belonging to the genus Aeribacillus of the family Bacillaceae and closely related to Aeribacillus pallidus (homology 99%). The "AD5" and "AD8" were deposited at the Patent Microorganisms Depositary Center as AD5: NITE P-02597 and AD8: NITE P-02598.

AD5(AD1~AD7)株及びAD8株の微生物同定結果を、実施例2におけるNGS解析結果に反映させるべく、AD5及びAD8の塩基配列情報を用いて、AD5(AD1~AD7)株及びAD8株が実施例2における表4及び図6等に示されたどの微生物分類群に分類されるかを確かめた。その結果、本実施例でBacillaceae科Geobacillus属に属する微生物と同定されたAD5(AD1~AD7)株は、実施例2におけるNO.114のBacillaceae科の微生物分類群に分類されることがわかった。この結果より、実施例1のRun Bにおいて、NO.114の微生物、すなわち、AD5株がコンポスト化6日目に多く存在し、有機酸分解を好気かつ高温条件下で活発に行ったことが明らかとなった。他方、本実施例でBacillaceae科Aeribacillus属と同定されたAD8株は、実施例2におけるNO.137のPlanococaseae科の微生物分類群に分類された。AD8株はAeribacillus pallidusと近縁であるが、このAeribacillus pallidusは、2010年にGeobacillus属から再分類されている。それゆえ、AD8株は少なくともBacillaceae科に属する微生物分類群に分類されるものと予想されたが、予想とは異なり、異なる微生物群に分類された(なお、目(Order)レベルでは、AD8株もNO.137の微生物共にBacillales目に分類されるため、一致している)。この理由としては、BLAST検索とNGS解析に用いた微生物データベースが異なっているためと考えられる。このAD8株と対応する微生物分類群であるNO.137は、実施例1のRun Bにおいて、コンポスト化6日目に多く存在し、有機酸分解に関与すると推測されていた微生物であった。よって、実施例1のRun Bにおいて、NO.137の微生物、すなわち、AD8株がコンポスト化6日目に多く存在し、有機酸分解を好気かつ高温条件下で活発に行ったことが推測された。これらの結果より、AD5(AD1~AD7)株及びAD8株が、コンポスト化において、好気かつ高温条件下で増殖し、活発な有機酸の分解を行うことが明らかとなった。 In order to reflect the microbial identification results of the AD5 (AD1 to AD7) strains and the AD8 strains in the NGS analysis results in Example 2, the AD5 (AD1 to AD7) strains and the AD8 strains were prepared using the base sequence information of AD5 and AD8. It was confirmed which microorganism classification group shown in Table 4 and FIG. 6 in Example 2 was classified. As a result, the AD5 (AD1 to AD7) strains identified as microorganisms belonging to the genus Geobacillus of the family Bacillaceae in this example were designated as NO. It was found to be classified in 114 Bacillaceae microbial taxa. From this result, in Run B of Example 1, NO. It was revealed that 114 microorganisms, that is, AD5 strain, were abundantly present on the 6th day of composting, and the organic acid decomposition was actively carried out under aerobic and high temperature conditions. On the other hand, the AD8 strain identified as the genus Aeribacillus of the family Bacillaceae in this example is the NO. It was classified into 137 microbial taxa of the family Plananococasee. The AD8 strain is closely related to Aeribacillus pallidus, which was reclassified from the genus Geobacillus in 2010. Therefore, the AD8 strain was expected to be classified into at least the microbial taxon belonging to the Bacillaceae family, but unlike the expectation, it was classified into a different microbial taxon (at the Order level, the AD8 strain was also classified. Since both microorganisms of No. 137 are classified in the order Bacillales, they are in agreement). The reason for this is considered to be that the microbial databases used for BLAST search and NGS analysis are different. NO., Which is a microbial taxon corresponding to this AD8 strain. 137 was a microorganism that was abundant in Run B of Example 1 on the 6th day of composting and was presumed to be involved in organic acid decomposition. Therefore, in Run B of Example 1, NO. It was speculated that 137 microorganisms, that is, AD8 strain, were abundantly present on the 6th day of composting, and that organic acid decomposition was actively carried out under aerobic and high temperature conditions. From these results, it was clarified that the AD5 (AD1 to AD7) strains and the AD8 strains proliferate under aerobic and high temperature conditions in composting and actively decompose organic acids.

本発明は、上記の実施形態又は実施例に限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載された発明の要旨を逸脱しない範囲内での種々、設計変更した形態も技術的範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment or embodiment, and various design-modified forms within the scope of the invention described in the claims are also included in the technical scope. It is a thing.

NITE P-02597
NITE P-02598
NITE P-02597
NITE P-02598

Claims (5)

ゲオバチルス sp.(Geobacillus sp.)AD5株(NITE P-02597)又はエアリバチルス sp.(Aeribacillus sp.)AD8株(NITE P-02598)を用いて、有機酸を分解することを特徴とする有機酸分解方法。 Geobacillus sp. (Geobacillus sp.) AD5 strain (NITE P-02597) or Air Bacillus sp. (Aeribacillus sp.) A method for decomposing an organic acid, which comprises decomposing an organic acid using an AD8 strain (NITE P-02598). 前記有機酸の分解は、50℃以上の温度条件下で行われることを特徴とする請求項1に記載の有機酸分解方法。 The organic acid decomposition method according to claim 1, wherein the decomposition of the organic acid is carried out under a temperature condition of 50 ° C. or higher. 前記有機酸が、酢酸、プロピオン酸、酪酸及び乳酸からなる群より選ばれる1種以上の化合物であることを特徴とする請求項1又は2に記載の有機酸分解方法。 The organic acid decomposition method according to claim 1 or 2, wherein the organic acid is one or more compounds selected from the group consisting of acetic acid, propionic acid, butyric acid and lactic acid. ゲオバチルス sp.(Geobacillus sp.)AD5株(NITE P-02597)又はエアリバチルス sp.(Aeribacillus sp.)AD8株(NITE P-02598)。 Geobacillus sp. (Geobacillus sp.) AD5 strain (NITE P-02597) or Air Bacillus sp. (Aeribacillus sp.) AD8 strain (NITE P-02598). 有機物にゲオバチルス sp.(Geobacillus sp.)AD5株(NITE P-02597)又はエアリバチルス sp.(Aeribacillus sp.)AD8株(NITE P-02598)を接種し、50℃以上の温度条件下で好気性発酵を行う工程を有することを特徴とするコンポスト製造方法。 Geobacillus sp. (Geobacillus sp.) AD5 strain (NITE P-02597) or Air Bacillus sp. (Aeribacillus sp.) A compost production method comprising a step of inoculating AD8 strain (NITE P-02598) and performing aerobic fermentation under a temperature condition of 50 ° C. or higher.
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