JPH04341398A - 嫌気性細菌の保持方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自己造粒性を持つ嫌気
性細菌を用いた発酵生産産業や有機性廃水を嫌気性処理
してエネルギー生産するエネルギー生産産業など、発酵
槽内に嫌気性細菌を高濃度に保持する際に採用されて好
適な嫌気性細菌の保持方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、嫌気性細菌を用いてビタミン
等の物質を生産する発酵生産産業や、産業廃水、下水汚
泥などに含まれる有機物を嫌気性細菌によって分解処理
する廃水処理産業などにおいては、発酵槽内に嫌気性細
菌を高濃度に保持する必要がある。

【０００３】ところが、嫌気性細菌に限らず微生物の発
酵槽内への高濃度保持は、そのままでは困難なことが多
い。そのため、アルギン酸ナトリウムなどの光硬化性樹
脂による包括固定化や多孔質担体表面への微生物付着、
あるいは分離膜による固液分離などの手法を用いて、微
生物を発酵槽内に保持しているのが現状である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光硬化
性樹脂を用いて微生物を保持する方法では、微生物細胞
内への基質移動が律速となって、微生物の生物活性が低
下したり、イニシャルコストが高くついたりするという
欠点がある。また、分離膜を用いて微生物を保持する方
法では、菌体濃度が増加した際に透過液量が低下したり
、膜交換によるランニングコストが高くついたりすると
いう欠点がある。また、多孔質担体を用いる方法も、発
酵槽内の有効容積が減少するなどの問題があり、また微
生物の保持能力が不十分であるなどの問題がある。

【０００５】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
で、簡単かつ速やかに、嫌気性細菌を発酵槽内に高濃度
に保持することができるような嫌気性細菌の保持方法を
提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、自己造粒性を
持つ嫌気性細菌を発酵槽内で培養するに際し、金属陽イ
オンを添加することによってその沈降性を高め、発酵槽
内に嫌気性細菌を保持することを解決手段とした。

【０００７】

【作用】本発明の嫌気性細菌の保持方法によれば、嫌気
性細菌を発酵槽内で培養する際にその培養液中に金属陽
イオンを添加するので、嫌気性細菌の菌体表面が負に帯
電しているため、菌体表面に金属陽イオンが静電的に吸
着して、菌体自体の比重が大きくなる。このため、嫌気
性細菌の菌体は沈降するので、固液分離が容易となり、
また、該嫌気性細菌を発酵槽内に高濃度に保持すること
ができる。

【０００８】

【実施例】以下、実施例を示して、本発明の嫌気性細菌
の保持方法について説明する。

【０００９】図１は、この嫌気性細菌の保持方法におい
て用いられるメタン発酵装置の一例を示すもので、特に
嫌気性細菌の一種であるメタン生成細菌を用いてコリノ
イド（ビタミンＢ１２）を生産する際に用いられるメタ
ン発酵装置を示すものである。このメタン発酵装置は、
概略、調整槽１と発酵槽２と沈降槽３とを主体として構
成されている。調整槽１と発酵槽２とは、調整槽１にお
いて調整された培養液を発酵槽２内に上向流で供給する
供給配管４によって連結されている。また、発酵槽２と
沈降槽３とは、循環配管５によって連結されて互いに循
環可能とされ、これによって、沈降槽３内のコリノイド
回収後の残液が発酵槽２内に返送され、連続培養が可能
なようになっている。発酵槽２には、該発酵槽２におい
て発生したガスを排気するための排気管６が接続されて
いる。沈降槽３には、該沈降槽３において生成したコリ
ノイドを回収する回収管７が接続されている。

【００１０】次に、この装置を用いて、コリノイドを生
産する方法について説明する。

【００１１】発酵槽２には、嫌気性細菌の一種であるメ
タン生成細菌Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ　　ｓｐを
植菌する。このメタン生成細菌は、自己造粒性を持った
微生物である。

【００１２】メタン生成細菌の培養に用いられる培養液
には、メタノール等の基質を主成分としてなる培養液を
用い、これを調整槽１に導入する。調整槽１では、この
培養液中に、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋、Ｃｏ２＋、Ｆｅ３＋
、Ａｌ３＋などの金属陽イオンを添加する。また、必要
に応じては、ｐＨ等の液性を調整する。

【００１３】この培養液を前記供給配管４を通じて発酵
槽２内に供給し、この培養液中で前記メタン生成細菌を
培養する。そして、該発酵槽２内において、メタノール
を基質としてメタンガスを生成し、同時に培養液中には
コリノイドと呼ばれるビタミンＢ１２類縁体を生産する
。 メタンガスは、排気管３を通じて系外へ排気される。こ
の時、培養液中に含まれるメタン生成細菌の菌体表面は
負に帯電しているため、菌体表面に前記金属陽イオンが
静電的に吸着する。すると、菌体の比重が大きくなって
、この菌体は発酵槽２底部に沈降する。図１中符号８は
、発酵槽２内に沈降した高濃度のメタン生成細菌の層で
ある。

【００１４】発酵槽２内の培養液は、循環配管５を通じ
て沈降槽３に送られ、該沈降槽３内で連続培養される。 ここでもメタン生成細菌の菌体は、比重が大きくなり、
沈降槽３底部に沈降する。このように発酵槽２および沈
降槽３による連続培養によって、培養液中のメタン生成
細菌はほとんどが沈降するので、前記回収管７からは、
菌体濃度の低いコリノイドが回収される。沈降槽３底部
に沈降した高濃度のメタン生成細菌９は、前記循環配管
５を通じて、再び発酵槽２内に返送されて、発酵槽２底
部に沈降したメタン生成細菌８とともに保持される。

【００１５】次いで、発酵槽２底部および沈降槽３底部
に沈降したメタン生成細菌は、遠心分離等の手段により
回収する。

【００１６】このように、本実施例の嫌気性細菌の保持
方法によれば、嫌気性細菌を発酵槽２内で培養する際に
その培養液中に金属陽イオンを添加するので、嫌気性細
菌の菌体表面に金属陽イオンが静電的に吸着して、菌体
自体の比重が大きくなる。したがって、次に述べるよう
な種々の利点がある。

【００１７】（１）培養液中での菌体の沈降性が向上し
、固液分離が容易となる。

【００１８】（２）金属陽イオンが仲立ちの作用を果た
すことで、菌体同士が互いに吸着し合い、自己造粒性が
向上する。

【００１９】（３）自己造粒性が高まって沈降性が向上
した菌体は、発酵槽２内でその底部に沈降し、高濃度な
メタン生成細菌層（微生物層）８を形成するので、基質
の消費が速やかに行なわれるようになる。

【００２０】（４）発酵槽２上部の培養液や発酵槽２か
らの流出液中の菌体濃度が低くなるため、固液分離のた
めの特殊な装置が不要であり、図１で示したような簡単
な沈降槽３や遠心分離などで固液分離を実施することが
できる。

【００２１】（５）嫌気性細菌の成育に阻害の起こらな
い程度の金属陽イオンの添加は、メタン発酵に対して阻
害性を有する硫化物イオンと不溶性の塩を形成するので
、該硫化物イオンによる阻害性を低下させることができ
る。

【００２２】（６）添加する金属陽イオンの種類によっ
ては、嫌気性細菌の生物活性の向上を望むことができる
。

【００２３】次に、実験例を示して、本発明の嫌気性細
菌の保持方法の効果を明らかにする。

【００２４】実験は、図１に示したメタン発酵装置を用
いて行い、嫌気性細菌として自己造粒性を有するメタン
生成細菌Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ　　ｓｐ（ＤＳ
Ｍ２９０６）を、またこのメタン生成細菌を培養する培
養液の基質としてメタノールを使用し、メタンガスを生
成させると同時に、培養液中にコリノイドを生産した。

【００２５】メタン生成細菌を発酵槽２内に植菌すると
ともに、培養液を調整槽１に導入し、該調整槽１におい
て培養液中に、金属陽イオンとしてＣｏＣｌ２とＣａＣ
ｌ２を添加した。ＣｏＣｌ２の添加量は通常の１０倍量
（１０μＭ）とし、ＣａＣｌ２の添加量は通常の２倍量
（０．１６ｇ／ｌ）として、培養を行った。

【００２６】その結果、メタン生成細菌の菌体の沈降性
は無添加時の数倍から十数倍に向上し、発酵槽２底部に
高濃度に菌体が保持されるようになった。また、固液分
離も容易となり、発酵槽２外に簡単な沈降槽３を設ける
ことによって、菌体の系外への流出をほとんど抑えるこ
とができた。また、発酵槽２底部に高濃度のメタン生成
細菌の層８が形成されることによって、基質であるメタ
ノールの消費は速やかに行なわれるようになり、またコ
リノイドの生産性も向上した。

【００２７】なお、本発明の嫌気性細菌の保持方法は、
前記実施例で示した例に限られず、使用されるメタン発
酵装置の構成、嫌気性細菌の種類、培養液の基質の種類
、金属陽イオンなど、具体的構成要件は、実施にあたり
適宜変更可能である。

【００２８】例えば、前記実施例では、嫌気性細菌とし
てメタン生成細菌Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａｓｐを
、基質としてメタノールを用いて、メタンガスを発生さ
せるとともに、コリノイド（ビタミンＢ１２）を生産す
る方法を例に挙げて説明したが、嫌気性細菌を用いた発
酵生産産業や、有機性廃水を嫌気性処理してエネルギー
生産するエネルギー生産産業など、発酵槽２内に嫌気性
細菌を高濃度に保持する必要のある場合であれば、他の
いかなる場合に適用されても構わない。例えば、前記メ
タン生成細菌を培養する基質としては、前記メタノール
の他に、酢酸、メチルアミン、炭酸ガスと水素、ギ酸な
どが用いられてよいし、あるいはこれら基質を含んだ有
機性産業廃水を用いることも可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の嫌気性細
菌の保持方法によれば、嫌気性細菌を発酵槽内で培養す
る際にその培養液中に金属陽イオンを添加するので、嫌
気性細菌の菌体表面が負に帯電しているため、菌体表面
に金属陽イオンが静電的に吸着して、菌体自体の比重が
大きくなる。このため、嫌気性細菌の菌体は沈降するの
で、固液分離が容易となり、該嫌気性細菌を発酵槽内に
高濃度に保持することができる。よって、簡単な方法で
高速培養が可能となり、ランニングコストの低減を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の嫌気性細菌の保持方法において用いら
れるメタン発酵装置の一例を示す概念図である。

【符号の説明】

２　　発酵槽

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　自己造粒性を持つ嫌気性細菌を発酵槽
   内で培養するに際し、金属陽イオンを添加することによ
   ってその沈降性を高め、発酵槽内に嫌気性細菌を保持す
   ることを特徴とする嫌気性細菌の保持方法。