JPH04501667A - Method for decomposing halogenated hydrocarbons using methane oxidizing bacteria that produce methane monooxygenase - Google Patents

Method for decomposing halogenated hydrocarbons using methane oxidizing bacteria that produce methane monooxygenase

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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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 メタンモノオキシゲナーゼを産生するメタン酸化菌を用いるハロゲン化炭化水素 の分解法 発明の分野 この発明は、トリクロロエチレン(TCE)を含むハロゲン化炭化水素化合物の 生物分解法であって、可溶性メタンモノオキシゲナーゼまたは可溶性メタンモノ オキシゲナーゼを含むメタン酸化性細菌を利用する方法に関するものである。[Detailed description of the invention] Halogenated hydrocarbons using methane oxidizing bacteria that produce methane monooxygenase Decomposition method of field of invention This invention relates to the use of halogenated hydrocarbon compounds including trichlorethylene (TCE). A biodegradation method using soluble methane monooxygenase or soluble methane monooxygenase. The present invention relates to a method using methane-oxidizing bacteria containing oxygenase.

発明の背景 ハロゲン化炭化水素化合物は、化学処理産業の大量生成物である。Background of the invention Halogenated hydrocarbon compounds are bulk products of the chemical processing industry.

例えば、600万メートルトンを越えるトリクロロエチレン(TCE)、tトラ クロロエチレン(PCE)、)ジクロロエタン、四塩化炭素(CT)およびクロ ロホルム(CF)が(アメリカ合衆国)毎年生産されている。地下水から最も頻 繁に見出される上記ハロゲン化炭化水素化合物は、低分子量脂肪族ハロゲン化炭 化水素:TCE、ジクロロエタン(DCA)、)ジクロロエタンおよびPCEで ある。TCEを含むこれらの脂肪族ハロゲン化炭化水素化合物の多くは、アメリ カ合衆国環境保護局により優先汚染物質として列挙され、既知または被疑発癌性 物質および突然変異誘発物質である。また、ハロホルム(メタンのハロゲン化誘 導体)は地下水および飲用水から検出されることが多い。ハロホルムには上水道 の塩素化処理中に生成されるものもあるが、不適当な処理技術または偶発的流出 もまた、これらのハロホルムの存在に関与し得る。For example, over 6 million metric tons of trichlorethylene (TCE), Chloroethylene (PCE), dichloroethane, carbon tetrachloride (CT) and chlorine Roform (CF) is produced annually in the United States. most frequently from groundwater. The halogenated hydrocarbon compounds often found are low molecular weight aliphatic halogenated carbons. Hydrogen: TCE, dichloroethane (DCA), ) dichloroethane and PCE be. Many of these aliphatic halogenated hydrocarbon compounds, including TCE, are Listed as a priority pollutant by the United States Environmental Protection Agency and known or suspected carcinogen. substances and mutagens. In addition, haloform (halogenation inducer of methane) conductors) are often detected in groundwater and drinking water. Water supply to Haloform Some are produced during the chlorination process, but improper treatment techniques or accidental spills may also be responsible for the presence of these haloforms.

上記ハロゲン化炭化水素化合物の幾つかは、好気性水面下環境での生物分解に耐 性を示すか、またはそれらの生物学的変換は嫌気性条件下で不完全である。例え ば、嫌気性条件下では、TCEおよびPCEにおいて、原汚染物質と同程度また はそれ以上の問題である化合物の塩化ビニルへの部分的生物変換が行なわれるこ とが知られている。ウィルソンおよびウィルソン、アプライド・アンド・エンバ イアロンメンタル・マイクロバイオロジー、49:242−243(1985) 。Some of the halogenated hydrocarbon compounds mentioned above are resistant to biodegradation in aerobic subaqueous environments. or their biological transformation is incomplete under anaerobic conditions. example For example, under anaerobic conditions, TCE and PCE have similar or is more problematic than the partial bioconversion of the compound to vinyl chloride. is known. Wilson and Wilson, Applied & Ember Ironmental Microbiology, 49:242-243 (1985) .

これらのハロゲン化炭化水素化合物により汚染された地下水の最新再生利用技術 では、水をポンプで表面へ汲み揚げ、曝気塔において汚染物質を取り除くか、ま たは吸着剤で汚染物質を除去する。前の方法につい−Cは認められていない州も あり、また後の方法は費用が高くつき、将来の問題を生じ得る濃縮毒性物質の生 成を伴う。Latest recycling technology for groundwater contaminated with these halogenated hydrocarbon compounds Then, the water is pumped to the surface and the contaminants are removed in an aeration tower, or or remove contaminants with adsorbents. Regarding the previous method - some states do not allow C. Yes, and later methods are expensive and produce concentrated toxic substances that can cause future problems. Accompanied by formation.

別の再生利用方法において、アセテート分解性メタン生成細菌は、ハロゲン化炭 化水素化合物を分解することが報告されている。クロロホルム(CF)、ブロモ ジクロロメタン(BDCM)、ジブロモクロロメタン(B D CM)、ブロモ ホルム(BF)、四塩化炭素(CT)、1゜1.1−1−IJりoo−1’ン( 1,1,1−TCA)、1 、1 、2 、2−アトラクロロエタン(1,1, 2,2−TECE)およびPCEは全て、メタン生成混合細菌培養物を接種した 培地中−次基質とし、で使用されたrセテー トを含む嫌気性カラムを用いたメ タン生成条件下で実質的に分解される。2日間の保持時間によるこれらの条件下 で操作された連続流固定フィルム実験室規模カラムにより、約15−40μg/ lの範囲のカラム注入濃度で存在するこれらの化合物が実質的に除去された。C F、1.1.1−TCAおよび1.1.2.2−TECEを著しく除去するのに 要求される順化期間は約lO週間であった。In another recycling method, acetate-degrading methanogenic bacteria are It has been reported that it decomposes hydrogen compounds. Chloroform (CF), bromo Dichloromethane (BDCM), dibromochloromethane (BDCM), bromo Form (BF), carbon tetrachloride (CT), 1°1.1-1-IJ oo-1' 1,1,1-TCA), 1,1,2,2-atrachloroethane (1,1, 2,2-TECE) and PCE were all inoculated with methanogenic mixed bacterial cultures. method using an anaerobic column containing r-cetate as the next substrate in the medium. Substantially decomposed under tan-forming conditions. These conditions with a retention time of 2 days A continuous flow fixed film laboratory scale column operated at approximately 15-40 μg/ These compounds present at column injection concentrations in the range of 1 were substantially removed. C F, significantly removes 1.1.1-TCA and 1.1.2.2-TECE. The acclimatization period required was approximately 10 weeks.

ブウエアおよびマツカーティー、アプライド・アンド・エンバイアロンメンタル ・マイクロバイオロジー、45:1286−1294(1983)。Buware and Matsukaty, Applied & Environmental - Microbiology, 45:1286-1294 (1983).

また、他の嫌気性細菌も、ハロゲン化炭化水素含有化合物を分解することが知ら れている。例えば、嫌気性細菌メタノバクテリウム・チル七アウトトロフィクム およびディー・アウトトロフィクムは、四塩化炭素をジーおよびトリクロロメタ ンに変換し、他の塩素化脂肪族化合物を部分的に脱ハロゲン化することが示され た。エグリ等、F E M S マイクロバイオロジー ・レター、43:25 7−261(1987)。上記結果は、メタン生成性または他の嫌気性細菌の使 用による全ハロゲン化炭化水素の完全分解が商業的に実行不可能であることを示 している。これらの微生物は、低い初濃度のハロゲン化炭化水素の場合でさえハ ロゲン化炭化水素崩壊の速度が遅く、嫌気性条件が要求される場合には機能しに くい。Other anaerobic bacteria are also known to degrade halogenated hydrocarbon-containing compounds. It is. For example, the anaerobic bacterium Methanobacterium chir7autotrophicum and D autotrophicum convert carbon tetrachloride into di and trichloromethane. has been shown to partially dehalogenate other chlorinated aliphatic compounds. Ta. Egri et al., FEMS Microbiology Letters, 43:25 7-261 (1987). The above results support the use of methanogenic or other anaerobic bacteria. demonstrated that complete decomposition of all halogenated hydrocarbons by are doing. These microorganisms can survive even at low initial concentrations of halogenated hydrocarbons. Rogenated hydrocarbons have a slow rate of decay and do not work when anaerobic conditions are required. Peg.

さらに、クロロホルムは、好気性生物「メチロコックス・カブス゛ ラッス」バ スにより細胞1グラム当たり35ナノモル/分の速度で酸化される。ヒギンズ等 、「ネイチャー」、286:561−564(1980)、ハーバ−等、「サイ エンス」、221:1147−1153(1983)。「メチロコックス・カプ スラツス」バスにより酸化されなかった他のハロホルム(ただし、四塩化炭素を 除く)の場合も同様の速度での分解が観察された。ヒギンズ等、前出、ハーバ− 等、前出。Furthermore, chloroform is effective against the aerobic organism ``Methylococcus cubus Russ''. per gram of cells at a rate of 35 nanomoles/min. Higgins et al. , Nature, 286:561-564 (1980); Haber et al., Sci. Enns”, 221:1147-1153 (1983). ``Methylococcus capu Other haloforms that were not oxidized by the "Slatus" bath (but not carbon tetrachloride) A similar rate of decomposition was observed in the case of Higgins et al., supra, Harbor etc., supra.

ある種のメタン酸化性細菌は、塩素化ハロホルムおよびハロゲン化炭化水素化合 物を分解することが知られている。例えば、3週間空気中0.6%天然ガス(主 としてメタン)の表面混合物にさらされ、3週間の順化期間の最後にカラム流入 水に150μg/lの平均濃度で加えられたTCEを含む水を有する土壌カラム の場合、土壌を通過するのは適用されたTCHの5%未満であった。ウィルソン およびウィルソン、前出。また、湿地から分離されたメタン利用性混合培養物は 、最近、TCE、塩化ビニル、塩化ビニリデンおよびジクロロエチレンを二酸化 炭素へ完全に酸化することが示されている。Certain methane-oxidizing bacteria produce chlorinated haloforms and halogenated hydrocarbon compounds. It is known to break things down. For example, 0.6% natural gas (mainly At the end of the 3-week acclimatization period, the column inflow was exposed to a surface mixture of (as methane) Soil column with water containing TCE added to the water at an average concentration of 150 μg/l , less than 5% of the applied TCH passed through the soil. wilson and Wilson, supra. Additionally, methane-utilizing mixed cultures isolated from wetlands are , recently, TCE, vinyl chloride, vinylidene chloride and dichloroethylene dioxide It has been shown to completely oxidize to carbon.

7オーゲル等、Appl、 Env、 Microbiol、、51ニア2O− 724(1986)。しかしながら、7オーゲル等により報告されたTCE分解 速度は非常に遅く、細胞1グラム当たり約2.5マイクロモル/時間であった。7 Orgel et al., Appl, Env, Microbiol, 51 Near 2O- 724 (1986). However, the TCE degradation reported by Orgel et al. The rate was very slow, approximately 2.5 micromoles/hour per gram of cells.

さらに、テトラクロロエチレンは混合培養物により酸化されなかった。Furthermore, tetrachlorethylene was not oxidized by the mixed culture.

上記試験は、幾つかの塩素化ハロホルムおよびハロゲン化炭化水素化合物が適当 な条件下で好気性/嫌気性の組み合わせインキュベージジンにより分解可能であ ることを示している。しかしながら、ハロゲン化炭化水素化合物、例えばTCH の急速な分解に関するメタン酸化性細菌またはメタノドロア (methano troph)の真の可能性はまだ開発されていない。例えば、TCEをウィルソ ンおよびウィルソン(前出)により使用された土壌カラムに加えた場合、土壌は 、3週間天然ガス混合物に先に順化していた。同様に、ブウェアおよびマツカー ティー試験において1.1.1−TCAおよび1.1.2.2−TECEの顕著 な除去に要求される順化期間は約10週間であった。The above test is suitable for some chlorinated haloforms and halogenated hydrocarbon compounds. can be degraded by combined aerobic/anaerobic incubation under Which indicates that. However, halogenated hydrocarbon compounds such as TCH methane-oxidizing bacteria or methanodroa troph)'s true potential has yet to be exploited. For example, TCE is When added to the soil column used by Ken and Wilson (ibid.), the soil , had previously been acclimated to the natural gas mixture for 3 weeks. Similarly, Bware and Matsuka Significance of 1.1.1-TCA and 1.1.2.2-TECE in Tee test The acclimatization period required for complete removal was approximately 10 weeks.

偏性メタノドロアは、メタン以外の化合物の代謝からはエネルギーを一切引き出 さないことがかなり前から知られている。ハーバ−等、前出、ヒギンズ等、前出 。しかしながら、メタノドロアは多くの炭化水素化合物を分解することができる 。広い範囲の化合物に対するメタノドロアの酸化能力は、メタノドロアにより産 生される酵素、メタンモノオキシゲナーゼ(MMO)の特異性の欠如と関連して いる。ハーバ−等、前出、ヒギンズ等、前出。メタノトロフィック細菌のMMO 系は、0□の開裂およびメタンへの一酸素原子の取り込みによるメタノールの生 成を触媒する。Obligate methanodoroa derives no energy from the metabolism of compounds other than methane. It has been known for a long time that it does not. Haber et al., supra; Higgins et al., supra. . However, Methanodoroa can degrade many hydrocarbon compounds . The oxidizing ability of methanodroa for a wide range of compounds is In conjunction with the lack of specificity of the enzyme produced, methane monooxygenase (MMO) There is. Haber et al., supra; Higgins et al., supra. MMO of methanotrophic bacteria The system produces methanol by cleavage of 0□ and incorporation of monooxygen atom into methane. catalyze the growth of

メタノトロフィック細菌のMMO系は、生長条件により可溶性または粒子(すな わち、膜結合)形態で存在し得る。プロウス等、「ジャーナル・オブ・ジェネラ ル・マイクロバイオロジーJ、l 30:3327−3333(1984)は、 メタノトロフィック細菌メチロシヌス・トリコスポリウムOB 3b(Mt O B 3b)の生長中における銅利用能が、そのMMOの細胞内の位置(すなわち 、MMO活性が細菌の粒子または可溶性7ラクシヨンに位置するか否か)を決定 することを報告しI;。しかしながら、メタノトロフィック細菌細胞がMMOの 膜結合(粒子)形態のみを同化する傾向は、可溶性MMOの大量精製において繰 り返し発生する問題となっている。フォックスおよびリプスコム、「バイオケミ カル・アンド・バイオフィジカル・リサーチ・コミュニケーションズ」、154 :165−170(1988)。プロウス等(前出)は、粒子MMOが芳香族ま たは脂環式炭化水素化合物を酸化し得ない点で、MtOB3bのMMOの粒子形 態は酵素の可溶性形態とは異なることを報告した。MtOB3bのMMOの粒子 および可溶性形態は、両方ともメタン、プロペンおよび様々なn−アルカン類を 酸化することが示された。The MMO system of methanotrophic bacteria can be either soluble or particulate (such as ie, membrane-bound). Preuss et al., “Journal of General Le Microbiology J, 30:3327-3333 (1984). methanotrophic bacterium Metylosinus trichosporium OB 3b (MtO B3b) The copper availability during growth depends on the intracellular location of its MMO (i.e. , whether MMO activity is located in bacterial particles or in soluble 7-lactones) I would like to report that. However, methanotrophic bacterial cells The tendency to assimilate only membrane-bound (particle) forms is a recurring trend in large-scale purification of soluble MMO. This is a recurring problem. Fox and Lipscomb, “Biochem. Cal and Biophysical Research Communications,” 154. :165-170 (1988). Preuss et al. (supra) found that the particle MMO was aromatic or The particle shape of MMO of MtOB3b is unique in that it cannot oxidize or alicyclic hydrocarbon compounds. reported that the state is different from the soluble form of the enzyme. MtOB3b MMO particles and soluble forms both contain methane, propene and various n-alkanes. It has been shown to oxidize.

しかしながら、現在までに、メタノトロフィック細菌の分解能力、特にこれらの 細菌により産生されたMMOの可溶性形態の分解能力を充分に開発することによ り、急速かつ完全にハロゲン化炭化水素化合物を分解した者はいない。例えば、 現在までに報告されたメタノトロフィック細菌によるTCE分解速度は満足でき ないほど遅いため、商業用途には非実用的である。最適条件下で報告されたTC E分゛解速度は、細胞1グラム当たり100マイクロモル/時間を僅かに越える 。フォーゲル等、前出、ネルソン等、アプライド・アンド・エンバイアロンメン タル・マイクロバイオロジー、54:604−606(1988)、ネルソン等 、アプライド・アンド・エンバイアロンメンタル・マイクロバイオロジー、52 :383−384(1986)。過去の試験で報告されたTCHに対するメタノ トロフィック攻撃の時間推移は、TCEが細菌細胞またはTCE分解で機能する 酵素に対して何等かの形で毒性を示すことを示唆している。However, to date, the degradative abilities of methanotrophic bacteria, especially these By fully developing the ability to degrade the soluble form of MMO produced by bacteria. However, no one has been able to rapidly and completely decompose halogenated hydrocarbon compounds. for example, The rates of TCE degradation by methanotrophic bacteria reported to date are satisfactory. It is so slow that it is impractical for commercial use. TC reported under optimal conditions The E-decomposition rate is slightly over 100 micromoles/hour per gram of cells. . Vogel et al., supra, Nelson et al., Applied and Environmental Men. Tal Microbiology, 54:604-606 (1988), Nelson et al. , Applied and Environmental Microbiology, 52 :383-384 (1986). Methanol against TCH reported in past studies The time course of the trophic attack indicates that TCE functions in bacterial cells or in TCE degradation. This suggests that it is toxic to enzymes in some way.

従って、MMOの可溶性形態の使用または可溶性MMOを産生ずる方法で培養さ れたメタノトロフィック細菌の使用による、ハロゲン化炭化水素化合物、例えば TCEを急速かつ完全に分解する方法が要望されている。Therefore, using a soluble form of MMO or culturing in a manner that produces soluble MMO halogenated hydrocarbon compounds, e.g. There is a need for a method to rapidly and completely degrade TCE.

発明の要旨 本発明は、ハロゲン化炭化水素化合物の微生物分解法を提供する。Summary of the invention The present invention provides a method for microbial degradation of halogenated hydrocarbon compounds.

この方法は、ハロゲン化炭化水素化合物、例えばTCEを細胞1グラム当t−り 約500〜約10000マイクロモル、7時間の速度で完全に分解するのに有効 な量のメタン酸化性細菌を上記ハロゲン化炭化水素化合物に接触させることを含 む。メタン酸化性細菌は連続培養条件下で培養され、上記細菌を、空気とメタン が各々約25:l−1:10の割合で含まれている気体混合物の連続流にさらす 。連続培養細菌は、可溶性メタンモノオキシゲナーゼ(MMO)を産生する。This method involves applying a halogenated hydrocarbon compound, e.g. TCE, at t-per gram of cells. About 500 to about 10,000 micromoles, effective for complete degradation at a rate of 7 hours contacting a quantity of methane-oxidizing bacteria with the halogenated hydrocarbon compound. nothing. Methane-oxidizing bacteria are cultivated under continuous culture conditions, and the bacteria are separated from air and methane. exposed to a continuous flow of a gas mixture containing about 25:1-1:10 of each . Continuous culture bacteria produce soluble methane monooxygenase (MMO).

好ましくは、本発明によるハロゲン化炭化水素分解速度は、細胞1グラム当たり 約1000〜約9000マイクロモル/時間である。Preferably, the halogenated hydrocarbon decomposition rate according to the present invention is About 1000 to about 9000 micromoles/hour.

好ましい態様において、我々は、メチロシヌス・トリコスポリウム0B3b細胞 の乾燥重量1グラム当たり2000〜4000マイクロモルフ′時間のTCE分 解速度を達成した。本発明は、1ooo。In a preferred embodiment, we use Metylocinus trichosporium 0B3b cells. 2000 to 4000 micromorph' hours of TCE per gram dry weight of Achieved solving speed. The present invention is 1ooo.

マイクロモル/l以下の初濃度で存在するハロゲン化炭化水素の分解法を提供し 、好ましくは痕跡量のTCEから約1000マイクロモル/lまでの初濃度での ハロゲン化炭化水素化合物、例えばTCEの分解法を提供する。さらに、連続培 養細胞は、他の試験で要求される細胞密度よりかなり低い細胞密度での可溶性M MOを産生ずさらに、好ましい態様において、メチロシヌス・トリコスボリウム 細胞は、約0.10g/l〜約20g/lの量、最も好ましくは約0゜2〜2. 0g/lの量で使用される。連続培養に使用される空気/メタン混合物は変化し 得る。我々は、好ましくは、TCEの分解は、メタンが約1〜約20%飽和の量 で存在する場合に刺激されることを見出した。Provides a method for decomposing halogenated hydrocarbons present at initial concentrations below micromol/l. , preferably at initial concentrations from traces of TCE to about 1000 micromol/l. A method for decomposing halogenated hydrocarbon compounds, such as TCE, is provided. In addition, continuous culture Cultured cells were grown with soluble M at cell densities significantly lower than those required for other tests. Furthermore, in preferred embodiments, Methylocinus trichosborium does not produce MO. The cells are present in an amount of about 0.10 g/l to about 20 g/l, most preferably about 0.2 to 2.0 g/l. Used in an amount of 0 g/l. The air/methane mixture used for continuous cultivation is variable. obtain. We preferably decompose the TCE in an amount of about 1 to about 20% methane saturation. It was found that it is stimulated when it is present.

この方法は、それが急速かつ完全にハロゲン化炭化水素化合物、例えばTCEを 分解する点で有利である。メタン酸化性細菌を培養するために本発明で使用され る連続培養条件は、TCE濃度が顕著な場合に細菌によるTCEの完全な分解を 確実にする。さらに、これらの連続培養条件の利用により、充分な量のMMO可 溶性形態を産生するメタン酸化性細菌が生成される。本発明の連続培養条件を用 いると、培養細胞中のMMOの量は乾燥細胞重量の約5〜30%である。This method allows it to rapidly and completely remove halogenated hydrocarbon compounds such as TCE. It is advantageous in that it can be decomposed. Used in the present invention to culture methane-oxidizing bacteria Continuous culture conditions prevent complete degradation of TCE by bacteria when TCE concentrations are significant. Assure. Furthermore, by using these continuous culture conditions, a sufficient amount of MMO can be obtained. Methane-oxidizing bacteria are produced that produce the soluble form. Using the continuous culture conditions of the present invention When cultured, the amount of MMO in the cultured cells is about 5-30% of the dry cell weight.

また、本発明は、ハロゲン化炭化水素化合物を完全に分解し得るメタン酸化性細 菌の培養方法を提供する。この方法では、メタン酸化性細菌を連続培養すること により、細菌によって、ハロゲン化炭化水素化合物の完全分解に有効な量の可溶 性MMOを産生させる。The present invention also provides methane oxidizing particles that can completely decompose halogenated hydrocarbon compounds. A method for culturing bacteria is provided. This method involves continuously culturing methane-oxidizing bacteria. soluble amounts effective for complete degradation of halogenated hydrocarbon compounds by bacteria. to produce sexual MMO.

連続培養条件には、空気とメタンを約25:1〜約l:20、好ましくは約10 :1〜約1:2、および最も好ましくは約2.1:1の比率で含む気体混合物へ の暴露が含まれる。好ましくは、培養細胞中のMMOの量は、乾燥細胞重量の約 5%〜約30%である。Continuous culture conditions include a ratio of air to methane of about 25:1 to about 1:20, preferably about 10 :1 to about 1:2, and most preferably about 2.1:1. Includes exposure to Preferably, the amount of MMO in the cultured cells is approximately 5% to about 30%.

さらに、本発明は、メタンモノオキシゲナーゼを用いたハロゲン化炭化水素化合 物の分解方法であって、メタン酸化性細菌を連続培養し、そこから可溶性メタン モノオキシゲナーゼを分離し、可溶性メタンモノオキシゲナーゼを精製すること により精製成分レダクターゼ、成分Bおよびヒドロキシラーゼを得、精製成分を ハロゲン化炭化水素化合物の水性スラリーに加えることにより混合物を形成させ 、ハロゲン化炭化水素化合物の完全分解に充分な時間混合物を反応させることを 含む方法を提供する。Furthermore, the present invention provides halogenated hydrocarbon compounds using methane monooxygenase. A method of decomposing substances, in which methane-oxidizing bacteria are continuously cultivated and soluble methane is extracted from them. Isolating monooxygenase and purifying soluble methane monooxygenase The purified components reductase, component B and hydroxylase were obtained by by adding to an aqueous slurry of halogenated hydrocarbon compound to form a mixture. , allowing the mixture to react for a time sufficient for complete decomposition of the halogenated hydrocarbon compound. Provide a method for including.

本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な記載および請求の・ 範囲から明 白になるはずである。Other features and advantages of the invention will be apparent from the following detailed description and claims. It should be white.

図面の簡単な記載 図1は、2つの異なる細菌細胞密度値で測定された、連続培養MtOB3bによ るTCE分解の時間推移を示す図である。Brief description of the drawing Figure 1 shows the results of continuous culture MtOB3b measured at two different bacterial cell density values. FIG. 3 is a diagram showing the time course of TCE decomposition.

図2は、異なるレベルのメタンの存在下での連続培養MtOB3bによるTCE 分解の時間推移を示す図である。Figure 2 shows TCE by continuous culture MtOB3b in the presence of different levels of methane. FIG. 3 is a diagram showing the time course of decomposition.

図3は、本発明による培養物の培養に使用されるタイプの恒成分培養槽の組立図 である。FIG. 3 is an assembly diagram of a constant constituent culture tank of the type used for culturing the culture according to the invention. It is.

図4は、本発明による培養物の培養に使用されるタイプの恒成分培養槽生長フラ スコの頭部を示す。FIG. 4 shows a constant component fermenter growth flask of the type used for culturing cultures according to the invention. Showing Suko's head.

図5は、本発明による培養物の培養に使用されるタイプの恒成分培養槽生長フラ スコの本体を示す。FIG. 5 shows a constant component fermenter growth flask of the type used for culturing cultures according to the invention. Indicates the main body of Sco.

発明の詳細な記載 ハロゲン化炭化水素含有化合物 本発明は、ハロゲン化炭化水素化合物を急速かつ完全に分解する方法を提供する 。本発明は好ましくはトリクロロエチレン(TCE)の分解方法を提供するが、 本発明方法により分解され得る他のハロゲン化炭化水素としては、テトラクロロ エタン、テトラクロロエチレン(PCE)、l−ジクロロエタン、ジクロロエタ ン(DCA)およびクロロホルムがあるが、これらに限定されるわけではない。Detailed description of the invention Halogenated hydrocarbon-containing compounds The present invention provides a method for rapidly and completely decomposing halogenated hydrocarbon compounds. . The present invention preferably provides a method for decomposing trichlorethylene (TCE), Other halogenated hydrocarbons that can be decomposed by the method of the present invention include tetrachloro Ethane, tetrachloroethylene (PCE), l-dichloroethane, dichloroethane Examples include, but are not limited to, chloroform (DCA) and chloroform.

本発明の好ましいハロゲン化炭化水素化合物であるTCE(1,1゜2−トリク ロロエテン)は、化学構造HCIc −CC12を有する脂肪族ハロゲン化炭化 水素である。TCEは、主に耐火性溶媒として業界では使用される。それは、ア ルカリによりアセチレンブトラフロリドから1分子の塩化水素を除去することに より製造され得る。The preferred halogenated hydrocarbon compound of the present invention is TCE (1,1°2-tric Loloethene) is an aliphatic halogenated carbonized compound with the chemical structure HCIc-CC12. It is hydrogen. TCE is primarily used in industry as a refractory solvent. That is a In removing one molecule of hydrogen chloride from acetylene butrafluoride using acetylene butrafluoride can be manufactured from

メタノトロフィック細菌 本発明では、メタン酸化性細菌を利用することにより、上記ハロゲン化炭化水素 含有化合物を分解する。好ましくは、メチロシヌス・トリコスポリウムOB 3 b(Mt OB 3b)株の細菌を用いて、酵素メタンモノオキシゲナーゼ(M MO)の可溶性形態が生成される。MMOを産生する他のメタン酸化性細菌も本 発明において有用であり得る。これらの他の細菌としては、メチロシヌス・スボ リウム、メチロシナス・バルブスおよびメチロモナス、メチルバクターおよびメ チロコックス属の他の種類があるが、これらに限定されるわけではない。methanotrophic bacteria In the present invention, the above-mentioned halogenated hydrocarbons are produced by utilizing methane-oxidizing bacteria. Decomposes the contained compounds. Preferably Metylocinus trichosporium OB 3 b (Mt OB 3b) strain of bacteria was used to produce the enzyme methane monooxygenase (M A soluble form of MO) is produced. Other methane-oxidizing bacteria that produce MMO are also present. may be useful in the invention. These other bacteria include Methylocinus subo Methylocinus bulbus and Methylomonas, Methylbacter and Methyromonas. There are other species of the genus Tyrococcus, including but not limited to.

MtOB3bは、炭素およびエネルギーのその唯一の供給源としてメタンを利用 することにより生長し得る偏性I+型メタノトロフィック細菌である。この細菌 は、ホウィッテンバリー等(「ジャーナル・オブ・ジェネラル・マイクロバイオ ロジーJ、61:205−218(1970))により発見された。それは、外 生胞子を形成し、典型的には幾つかの細胞のロゼツト形状クラスターから見出さ れるグラム陰性棒または西洋ナシ形状細菌である。メタン培地におけるMtOB 3bコロニーは白色−黄色である。他のII型メタノトロフと同様、Mt、 O B 3bは、完全なトリカルボン酸サイクルを含み、ホルムアルデヒド同化にお けるセリン経路を利用する。MtOB3bのDNAは、62.5モル%のG+C 含を率を有する。MtOB3bは、45°Cではなく37°Cで生長する。Mt OB3bの生長は、酵母抽出物またはホウィッテンバリー等(前出)により試験 された他の多数炭素化合物により刺激されない。MtOB3bにより形成されt ;きよう膜は、細胞壁から放射状に広がる短い繊維により構成され、多糖類染色 に対して応答しない。本発明で使用されるMtOBSb株は、イギリス国ワーウ ィック・ユニバージティーのR,ホウィッテンバリー教授から得られたもので、 ナショナル・コレクション・オブ・インダストリアル・バクテリア(アバーディ ーン、スコツトランド)に寄託され、NC]、B−11131の番号が割り当て られている。MtOB3b utilizes methane as its sole source of carbon and energy It is an obligate type I+ methanotrophic bacterium that can grow by this bacterium Whittenbury et al. (Journal of General Microbiology J, 61:205-218 (1970)). That's outside forming viable spores, typically found in rosette-shaped clusters of several cells They are gram-negative rod or pear-shaped bacteria. MtOB in methane medium 3b colonies are white-yellow. Similar to other type II methanotrophs, Mt, O B3b contains a complete tricarboxylic acid cycle and is responsible for formaldehyde assimilation. It takes advantage of the serine pathway that MtOB3b DNA contains 62.5 mol% G+C It has a certain percentage. MtOB3b grows at 37°C instead of 45°C. Mt. Growth of OB3b was tested with yeast extract or Whittenbury et al. (supra). is not stimulated by other multi-carbon compounds. t formed by MtOB3b The membrane is composed of short fibers that radiate from the cell wall and can be stained with polysaccharides. does not respond to The MtOBSb strain used in the present invention is from Wau, UK. Obtained from Professor R. Whittenbury of the University of Chicago, National Collection of Industrial Bacteria (Avadi) NC], assigned number B-11131. It is being

ハロゲン化炭化水素化合物の分解 本発明は、ハロゲン化炭化水素化合物の微生物分解法を提供する。Decomposition of halogenated hydrocarbon compounds The present invention provides a method for microbial degradation of halogenated hydrocarbon compounds.

この方法は、細胞1グラム当たり約500〜約10000マイクロモル/時間の 速度で上記ハロゲン化炭化水素化合物を完全に分解するのに有効な量のメタン酸 化性細菌、好ましくはMtOB3bをハロゲン化炭化水素化合物、好ましくはT CHに接触させることを含む。本発明方法では、メタン酸化性細菌を連続培養条 件下で培養させることにより可溶性M rvi Oを産生させる。ここで使用さ れているメタン酸化性細菌の有効(な)量とは、記載された速度でTCEを完全 に分解し得る細菌の量である。さらに、この明細書で使用されている「連続培養 条件」という語は、メタン酸化性細菌が、空気とメタンを各々約25:l−1: 20、好ましくは約10:l−1:2、および最も好ましくは約2.1+1の比 率で含む気体混合物の連続流にさらされている連続置換培地において培養された ことを意味する。連続培養および生長パラメーターは、コーニツシュ、[ジャー ナル・オプ・ジェネラル・マイクロバイオロジーJ、130:2565−257 5(1984)に記載されている通りであり、連続培養の希釈率は培養物1容量 当たり約0.1容量/時間である。気体混合物の空気対メタン比率は変化し得、 我々は、1−20%飽和の濃度でのメタンがTCE酸化を大いに刺激することを 見出した。This method produces about 500 to about 10,000 micromoles/hour per gram of cells. methanoic acid in an amount effective to completely decompose the halogenated hydrocarbon compound at a rate oxidizing bacteria, preferably MtOB3b, to a halogenated hydrocarbon compound, preferably T including contacting with CH. In the method of the present invention, methane-oxidizing bacteria are grown under continuous culture conditions. Soluble MrviO is produced by culturing under the following conditions. used here The effective amount of methane-oxidizing bacteria contained in the This is the amount of bacteria that can be broken down into Furthermore, as used in this specification, “continuous culture” The term "conditions" means that methane-oxidizing bacteria absorb air and methane at approximately 25:l-1: 20, preferably a ratio of about 10:1-1:2, and most preferably about 2.1+1 cultured in a continuous displacement medium that is exposed to a continuous flow of a gas mixture containing at a It means that. Continuous culture and growth parameters were described by Kornitsch, [Jer. Null Op Gen Microbiology J, 130:2565-257 5 (1984), and the dilution rate for continuous culture is 1 volume of culture. approximately 0.1 volume/hour. The air to methane ratio of the gas mixture can vary; We show that methane at concentrations of 1-20% saturation greatly stimulates TCE oxidation. I found it.

我々は、本発明で使用されるメタン酸化性細菌の慣用的(すなわち、フラスコ震 とう、非連続的)培養方法は、顕著な初濃度の′rCEを含む培地からのTCE の除去程度の点であまり満足できるものではないことを測定した。さらに具体的 には、我々は、lppmまたはそれ以上のTCE初濃度で、慣用的方法(フラス コ震とう)により生長させたMtOB3bを利用した場合、TCEの酸化は約5 0%で除去を停止することを見出した。We used conventional (i.e., flask shaker) methane-oxidizing bacteria used in the present invention. (discontinuous) culture method is used to increase TCE from a medium containing a significant initial concentration of 'rCE. It was determined that the degree of removal was not very satisfactory. more specific For this purpose, we used conventional methods (flas When using MtOB3b grown by concussion), the oxidation of TCE is approximately 5 It was found that removal stopped at 0%.

この方法により分解されるハロゲン化炭化水素化合物を、好ましくは約0.1( 1−20g/lの割合でメタン酸化性細菌を含む水性媒質中でメタン酸化性細菌 と接触させ、さらに好ましくは約0.2〜2゜Og/lの割合のメタン酸化性細 菌を使用する。本発明で使用される好ましい水性媒質をヒギンズ培地と称す。ヒ ギンズ培地の製造方法は、コーニッシュ等、「ジャーナル・オブ・ジェネラル・ マイクロバイオロジー」(前出)により開示されている。ヒギンズ培地の製造に 関して本発明で利用される方法は、下記実施例1で示されている。ヒギンズ培地 は、最少塩類硝酸培地として分類され、約250μg/lのCu”十を含有する 。本発明での使用に適した他の水性媒質には、バット等(「インターナショナル ・ジャーナル・オブ・システマティノク・バクテリオロジー」、26:226− 229(1976))により記載された培地並びにAMSおよびNMS最少培地 が含まれ得るが、これらに限定されるわけではない。ホイツテンバーグ等、「ジ ャーナル・オブ・ジェネラル・マイクロバイオロジー」(前出)参照。The halogenated hydrocarbon compound decomposed by this method is preferably about 0.1 ( Methane-oxidizing bacteria in an aqueous medium containing methane-oxidizing bacteria at a rate of 1-20 g/l. more preferably in a proportion of about 0.2 to 2° Og/l. Use bacteria. The preferred aqueous medium used in the present invention is referred to as Higgins medium. Hi The method for producing Gins' medium is described in Cornish et al., "Journal of General Microbiology” (cited above). For manufacturing Higgins medium The method utilized in the present invention in this regard is illustrated in Example 1 below. higgins medium is classified as a minimal salts nitrate medium and contains approximately 250 μg/l Cu” . Other aqueous media suitable for use in the present invention include Batt, etc. ("International ・Journal of Systematic Bacteriology”, 26:226- 229 (1976)) and AMS and NMS minimal media. may include, but are not limited to. Huitztenberg et al. See "Journal of General Microbiology" (cited above).

この方法は、10000マイクロモル/1以下の初濃度、さらに好ましくは痕跡 量から1000マイクロモル/lまでの濃度で存在するハロゲン化炭化水素化合 物、好ましくはTCEを完全に分解させる。これらの濃度値は、炭化水素化合物 、細菌および水性媒質を含む溶液中でのハロゲン化炭化水素化合物の初濃度を表 す。痕跡量とは、後記実施例に記載されている検定技術による最低検出限界を指 すものと理解される。This method provides an initial concentration of less than 10,000 micromoles/l, more preferably traces of halogenated hydrocarbon compounds present in concentrations ranging from 1000 micromol/l completely decompose the substance, preferably TCE. These concentration values are for hydrocarbon compounds , represents the initial concentration of a halogenated hydrocarbon compound in a solution containing bacteria and an aqueous medium. vinegar. Trace amount refers to the minimum detection limit by the verification technology described in the example below. It is understood that

この方法は、細胞1グラム当たり少なくとも500マイクロモル/時間のTCE 分解速度を達成し、TCE分解速度範囲は細胞1グラム当たり約5oo−ioo ooマイクロモル/時間である。好ましくは、この範囲は細胞1グラム当たり約 1000−9000マイクロモル/時間である。さらに好ましくは、この方法は 、細胞1グラム当たり約2000−4000マイクロモル/時間のTCE分解速 度を達成する。ただし、「細胞1グラム」とは、メタン酸化性細菌細胞の乾燥重 量に基づく1グラムである。The method includes at least 500 micromoles/hour of TCE per gram of cells. The TCE degradation rate range is approximately 5oo-ioo per gram of cells. oo micromol/hour. Preferably, this range is about 1000-9000 micromoles/hour. More preferably, the method , TCE degradation rate of approximately 2000-4000 micromoles/hour per gram of cells. achieve degree. However, “1 gram of cells” refers to the dry weight of methane-oxidizing bacterial cells. It is based on the amount of 1 gram.

メタン酸化性細菌の培養 さらに本発明は、ハロゲン化炭化水素化合物、好ましくはTCEを完全に分解し 得るメタン酸化性細菌の培養方法に関するものである。この方法は、最少塩類培 地、例えばヒギンズ培地における連続培養条件下でメタン酸化性細菌、好ましく はMtOB3bを培養することを含む。上記連続培養条件は、空気とメタンが約 25:il:20、好ましくは約10二1−1:2、および最も好ましくは約2 .1:1の比率で含まれる気体混合物の連続流に細菌をさらすことを含む。好ま しくは、TCE分解中の気体混合物は、約1−20%飽和の濃度でメタンを含む 。この方法は、連続培養メタン酸化性細菌が、ハロゲン化炭化水素化合物の完全 分解に有効な量の可溶性MMOを含むことを規定している。好ましくは、連続培 養細菌細胞において産生される可溶性MMOの量は、乾燥細菌細胞重量の約5− 30%である。Culture of methane-oxidizing bacteria Furthermore, the present invention provides for completely decomposing halogenated hydrocarbon compounds, preferably TCE. The present invention relates to a method for culturing methane-oxidizing bacteria. This method uses minimal salt media. Methane-oxidizing bacteria, preferably involves culturing MtOB3b. The above continuous culture conditions are such that air and methane are approximately 25:il:20, preferably about 1021-1:2, and most preferably about 2 .. It involves exposing the bacteria to a continuous flow of a gas mixture contained in a 1:1 ratio. Like Alternatively, the gas mixture during TCE decomposition includes methane at a concentration of about 1-20% saturation. . This method allows continuous culture of methane-oxidizing bacteria to completely remove halogenated hydrocarbon compounds. It stipulates that it contains an amount of soluble MMO effective for decomposition. Preferably, continuous culture The amount of soluble MMO produced in cultivated bacterial cells is approximately 5-5% of the dry bacterial cell weight. It is 30%.

メタンモノオキシゲナーゼ メタノトロフィック細菌MtOB3bは、酵素メタンモノオキシゲナーゼ(MM O)の粒子(すなわち、膜結合)および可溶性形態の両方を含み得る。トング等 、FEBSレターズ、58:293−299(1975)は、MMOがMtOB 3bの粒子フラクションに位置すること、およびMMOがホスホリパーゼDでの 処理、音波処理またはトリトンX−100処理により粒子7ラクシヨンから可溶 化され得ることを報告した。トング等はまた、アスコルビン酸塩がMtOB3b の粗抽出物またはその粒子フラクションの両方においてNADHに代わる有効な 電子供与体代用物であるが、関連したCO−結合チトクロムCはMMO活性に不 可欠であると思われることを報告した。しかしながら、スターリングおよびダル トン、「ヨーロピアン・ジャーナル・オブ・バイオケミストリーJ、96:20 5−2i 2(1979)は、後に、MtOB3bの細胞不含有抽出物中のMM Oは可溶性であると思われること、および、それは活性に関する電子供与体とし てNAD(P)Hを要求することを報告した。さらに、彼等は、アスコルビン酸 塩がMtOB3bのMMOに対して有効な供与体ではないことを報告した。また 、スターリング等、「バイオケミカル・ジャーナル」、177:361−364 (1979)は、MtOB3bの粗抽出物に存在する場合にその基質特異性を含 む幾つかの方法でMMOの特性検定を行った。methane monooxygenase The methanotrophic bacterium MtOB3b produces the enzyme methane monooxygenase (MM can include both particulate (i.e., membrane-bound) and soluble forms of O). tongs etc. , FEBS Letters, 58:293-299 (1975), MMO is MtOB. 3b and that MMO is located in the particle fraction of phospholipase D. Soluble from particle 7 lactation by treatment, sonication or Triton X-100 treatment reported that it can be converted into Tong et al. also found that ascorbate was associated with MtOB3b. is an effective alternative to NADH, both in its crude extract or in its particle fraction. Although an electron donor surrogate, the related CO-bound cytochrome C is inactive for MMO activity. I reported what I thought was essential. However, sterling and dal Tong, “European Journal of Biochemistry J, 96:20. 5-2i 2 (1979) later reported that MM in cell-free extracts of MtOB3b O appears to be soluble and it serves as an electron donor for activity. reported that they require NAD(P)H. In addition, they found that ascorbic acid reported that salt is not an effective donor for MMO of MtOB3b. Also , Starling et al., Biochemical Journal, 177:361-364. (1979) contained its substrate specificity when present in the crude extract of MtOB3b. We tested the characteristics of MMO using several methods.

MMOは、メタンの酸化代謝における第一段階を触媒し、その場合、0.は開裂 され、1個の酸素原子がメタンのC−H結合中へ挿入されることにより、メタノ ールが生成される。7オツクス等、「ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミ ストリーJ、263:10553−10556(1988)。この段階の反応化 学量論を下記に示す。MMO catalyzes the first step in the oxidative metabolism of methane, where 0. is cleavage By inserting one oxygen atom into the C-H bond of methane, methane A rule is generated. 7 Otz et al., “Journal of Biological Chemistry” Street J, 263:10553-10556 (1988). Reaction at this stage The stoichiometry is shown below.

CH4+H(+)+O□+NADH−CH3OH+H,O+NADメタン ニコ チンアミド メタノール ニコチンアミドアデニン アデニン ジヌクレオチド、 ジヌクレオチド、 還元 酸化 フォックスおよびリプスコーム、「バイオケミカル・アンド・バイオフィジカル ・リサーチ・コミュニケーションズJ、154:165−170(1988Xこ れを引用して説明の一部とする)は、MtOB3bからの精製MMOを提供し、 MtOB3bのMMO系を3成分に分割した。彼等は、これら3成分が全てメタ ン酸化活性のインビトロ再構成に必要とされることを見出した。これらの成分は 、フォックスおよびリプスコームにより各々レダクターゼ、成分Bおよびヒドロ キシラーゼとして示されtこ。フォックスおよびリプスコームの精製方法で使用 されるMtOB3bの細胞は、コーニツシュ等、「ジャーナル・オブ・ジェネラ ル・マイクロバイオロジーJ、130:2565−2575(1984)の記載 に従い連続培養で培養された。CH4+H(+)+O□+NADH-CH3OH+H,O+NAD Methane Nico Tinamide Methanol Nicotinamide Adenine Adenine dinucleotide, dinucleotide, reduction oxidation Fox and Lipscomb, “Biochemical and Biophysical ・Research Communications J, 154:165-170 (1988 (which is incorporated herein by reference) provides purified MMO from MtOB3b; The MMO system of MtOB3b was divided into three components. They believe that these three ingredients are all metabolites. was found to be required for in vitro reconstitution of oxidative activity. These ingredients are , Fox and Lipscomb respectively reductase, component B and hydro It is designated as xylase. Used in Fox and Lipscomb purification methods MtOB3b cells are described by Kornitsch et al., “Journal of General Le Microbiology J, 130:2565-2575 (1984). It was cultivated in continuous culture according to the following.

こうして培養されたMtOB3bは、再生可能な形でMMOの可溶性形態を発現 し、高収率で培養され得た。MtOB3b thus cultured reproducibly expresses the soluble form of MMO. and could be cultured with high yield.

精製メタンモノオキシゲナーゼによるハロゲン化炭化水素の分解状々は、精製M MO成分がTCEを酸化することを見出した。従って、本発明は、メタン酸化性 細菌、好ましくはMtOB3bを連続培養することによるハロゲン化炭化水素化 合物の分解方法であって、空気とメタンが約25:1−1:20、好ましくは約 10:1−1:2、および最も好ましくは約2.1=1の比率で含まれる気体混 合物の連続流を含む連続培養条件に上記細菌をさらしくただし、こうして培養さ れた細菌は、乾燥細菌細胞重量の約5−30%の量で可溶性MMOを含む)、連 続培養された細菌細胞から可溶性MMOを分離し、可溶性MMOを精製すること により、レダクターゼ、成分Bおよびヒドロキシラーゼを含む精製成分が得られ 、好ましくは3成分の重量比が各々約110:13:250である、有効量の精 製成分を7−ロゲン化脂肪族炭化水素化合物、好ましくはTCHの水性スラリー に加えることにより、混合物が形成され、この混合物を上記ノーロゲン化脂肪族 炭化水素化合物の完全分解に充分な時間反応させることを含む方法を構想するも のである。The decomposition status of halogenated hydrocarbons by purified methane monooxygenase is as follows: It has been found that the MO component oxidizes TCE. Therefore, the present invention provides methane oxidizing Halogenated hydrocarbon formation by continuous cultivation of bacteria, preferably MtOB3b A method for decomposing a mixture of air and methane in a ratio of about 25:1 to 1:20, preferably about 25:1 to 1:20. a gas mixture comprised in a ratio of 10:1-1:2, and most preferably about 2.1=1. The above-mentioned bacteria were exposed to continuous culture conditions including a continuous flow of the compound, but the culture thus The bacteria containing soluble MMO in an amount of approximately 5-30% of the dry bacterial cell weight), Separating soluble MMO from subcultured bacterial cells and purifying soluble MMO A purified component containing reductase, component B and hydroxylase was obtained by , preferably in a weight ratio of about 110:13:250 of the three components, respectively. The ingredients are an aqueous slurry of a 7-logenated aliphatic hydrocarbon compound, preferably TCH. A mixture is formed by adding the above-mentioned norogenated aliphatic It is envisioned that the process would involve reacting for a sufficient time for complete decomposition of the hydrocarbon compound. It is.

以下、詳細な実施例により、本発明についてさらに記載する。The invention will now be further described by detailed examples.

実施例1 ヒギンズ培地の製造哀 本発明での使用に適したメタン酸化性細菌の培養用培地を供給するため、下記溶 液を調製し、4℃で貯蔵した。Example 1 Manufacture of Higgins medium To provide a culture medium for methane-oxidizing bacteria suitable for use in the present invention, the following solutions were prepared. A solution was prepared and stored at 4°C.

100Xヒギンズ塩類溶液 成分: 容量%: N aN Os 85 に、So、 17 MgSO4・7H,O3,7 CaC1z・2H!0 04 100xヒギンズ燐酸溶液 成分: 容量%: KH2P0. 53.0 Na2HPO486,0 この溶液をpH7,0に調節する。100X Higgins Salt Solution Ingredients: Volume %: N aN Os 85 To, So, 17 MgSO4・7H,O3,7 CaC1z・2H! 0 04 100x Higgins phosphate solution Ingredients: Volume %: KH2P0. 53.0 Na2HPO486,0 This solution is adjusted to pH 7.0.

500xヒギンズ微量金属溶液 成分: 容量%: Zn5Oa・7H!OO,287 Mn5 Oa ” 7 H2O0−223H3BO30,062 NaMoO4・2Hto 0.048 CoC1z’ 6H200,048 KI O,083 CuSOa@5HxOO−125 1リツトルの微量金属溶液に対し1ミリモルH2SO41m1を加える。500x Higgins Trace Metal Solution Ingredients: Volume %: Zn5Oa・7H! OO, 287 Mn5 Oa” 7 H2O0-223H3BO30,062 NaMoO4・2Hto 0.048 CoC1z’ 6H200,048 KI O,083 CuSOa@5HxOO-125 Add 1 ml of 1 mmol H2SO4 to 1 liter of trace metal solution.

1 ヒギンズ培地の製造方法は、コーニッシュ等、[ジャーナル・オブ・ジェネ ラル・マイクロバイオロジーJ、130:2565−2575(1984)に開 示されている。1 The method for producing Higgins medium is described by Cornish et al. [Journal of Gene Ral Microbiology J, 130:2565-2575 (1984). It is shown.

1000xヒギンズ鉄溶液 成分: 濃度: FeSO4j 7 HzO1,12g/ 100m1100mlのヒギンズ鉄溶 液に対し1ミリモルHzSO*5mlを加える。1000x Higgins iron solution Ingredients: Concentration: FeSO4j 7HzO1,12g/100ml 1100ml Higgins iron melt Add 5 ml of 1 mmol HzSO* to the solution.

所望の培地1リツトルについて10m1のヒギンズ塩類溶液、10m1のヒギン ズ燐酸溶液および2mlのヒギンズ微量金属溶液を一緒に混合した。蒸留水を加 えて最終容量とした。寒天プレートが調製されている場合、液体培地1リツトル 当たり17gの精製寒天を加えた。混合物を20分間ゆっくり排出させながらオ ートクレーブ処理した。培地がプレートへ注ぐのに充分な程度冷却した時点、ま たは接種前に、1リツトル当たりろ過滅菌によりl+alのヒギンズ鉄溶液を加 え、注意深く混合した。ヒギンズ培地寒天プレートに、赤いストライプの印を付 した。10 ml Higgins saline, 10 ml Higgins per liter of desired medium The phosphoric acid solution and 2 ml of Higgins trace metal solution were mixed together. Add distilled water The final capacity was determined by If agar plates have been prepared, 1 liter of liquid medium 17 g of purified agar was added per portion. Allow the mixture to drain slowly over the oven for 20 minutes. autoclaved. When the medium is cool enough to pour into the plate, or Or, before inoculation, add 1+al of Higgins iron solution by filter sterilization per liter. Well, I mixed it carefully. Mark the Higgins agar plate with a red stripe. did.

実施例2 MtOB3bの連続培養 実施例1の記載に従い製造されたヒギンズ培地において1世代糸たり約10時間 の割合で細菌が生長する、MtOB3bの連続培養を行った。連続培養物を、0 .185リツトル容量を有する恒成分培養槽生長チャンバー中で生長させた。J 、デバンフイリスおよびR,ハンソン、「ジャーナル・オブ・バクテリオロジー J、98:222−225(1969)、これを引用して説明の一部とする。Example 2 Continuous culture of MtOB3b Approximately 10 hours per generation of yarn in Higgins medium prepared as described in Example 1. A continuous culture of MtOB3b was carried out in which the bacteria grew at a rate of . continuous culture, 0 .. It was grown in a constant component growth chamber with a capacity of 185 liters. J , Devanfilis and R. Hanson, “Journal of Bacteriology J, 98:222-225 (1969), which is incorporated herein by reference.

゛ 上記装置は、無菌温湿空気が供給された水ジヤケツト生長チャンバーおよび 培地の一定供給装置により構成される(図3参照、矢印は媒質空気、温水および 流出水の流れを示す:酸素は空気中から供給された)。図3について述べると、 アルファベット表示は、(A)恒成分培養槽生長7ラスコ、(B)媒質ポンプ、 (C)媒質レザーバー、(D)恒温浴、(E)恒温ヒーターポンプ、(F)空気 加湿チャンバー、(G)空気滅菌チャンバー、(H)空気ポンプおよび(1)培 養物採取フラスコを示す。゛ The above device consists of a water jacket growth chamber supplied with sterile warm and humid air and Consisting of a constant supply of medium (see Figure 3, arrows indicate medium air, hot water and Showing the flow of effluent water: oxygen was supplied from the air). Regarding Figure 3, The alphabetical representations are (A) constant component culture tank growth 7 lasco, (B) medium pump, (C) Medium reservoir, (D) Constant temperature bath, (E) Constant temperature heater pump, (F) Air humidification chamber, (G) air sterilization chamber, (H) air pump and (1) culture medium. A nutrient collection flask is shown.

a、生長チャンバー このチャンバーは2つの部分;頭部(図4)および本体部分(図5)により構成 される。頭部は、媒質用および空気用の2つの部分を含み、すりガラスジヨイン トにより本体部分へ堅固に適合している。a. Growth chamber This chamber consists of two parts: the head (Fig. 4) and the main body (Fig. 5). be done. The head contains two parts, one for the medium and one for the air, and has a ground glass joint. It fits firmly into the main body part.

本体は水被覆(ジャケット)されており、チャンバー中で一定容量を維持するた めのオーバー70−装置を有する。このオーバー70−・ダクトへの入り口はガ ラス・バックルにより遮蔽されており、これは、散布により生じる微量の泡が越 流を残すのを防ぐことによりチャンバーにおける容量を一定に保つのを助ける。The main body is water-jacketed to maintain a constant volume in the chamber. It has over 70-devices. The entrance to this over 70-duct is a gas It is shielded by a lath buckle, which prevents traces of foam from spreading. Helps maintain constant volume in the chamber by preventing flow.

生長チャンバーの最大容量は200m1であった。The maximum capacity of the growth chamber was 200ml.

b、恒温装置 A、B、ブラウン・サーモミックスII(メルスンゲン、ドイツ国)恒温水ポン プを用いることにより、生長チャンバーの水ジヤケツト全体で温水(30℃)を 循環させた。また、この温水は空気を加熱し、生長フラスコへ通す(図3参照) 。サーモミックスIIは0.1℃の変化に敏感であるため、温度変化は要求され る温度制御限度内に充分収まる。b. Constant temperature device A, B, Braun Thermomix II (Melsungen, Germany) constant temperature water pump By using circulated. This hot water also heats the air, which is passed through the growth flask (see Figure 3). . Temperature changes are not required as the Thermomix II is sensitive to changes of 0.1°C. well within the temperature control limits.

C0曝気システム 空気の泡を用いることにより、酸素を供給し、細菌培養物の混合を促した。B2 −Fモデルのアクアリウム・ポンプ(ニージーンG。CO aeration system Air bubbles were used to provide oxygen and promote mixing of the bacterial culture. B2 -F model aquarium pump (Niegene G.

ダナー・マニュファクチュアリング・カンパニー)により、大気中から空気をポ ンプで注入した。最初に、焼結ガラス散布器により1%HgCl、を含む洗浄瓶 へ空気を通し、次いで、洗浄瓶に含まれた滅菌水の温浴(30°C)へ通し、部 分的に水浴中に沈めた。次いで、焼結ガラス気体散布管により生長チャンバーへ 空気を通した。Danner Manufacturing Company) to extract air from the atmosphere. injected with a pump. First, a wash bottle containing 1% HgCl, via a sintered glass sparger. Pass air through the chamber and then through a warm bath (30°C) of sterile water contained in a wash bottle. Partially submerged in a water bath. Then into the growth chamber via a sintered glass gas sparge tube. Let the air pass through.

25m1のMtOB3b細胞を、1851のヒギンズ培地へ接種し、30″Cの 生長チャンバー中でインキュベーションした。新しい培地を連続的に加え、排出 させた。連続空気供給はアクアリウム・ポンプにより行い、メタンは加圧タンク から供給した。気体混合物は、約1:1(CH,:メタン)の容量比で適用され た。生長容器を激しく撹はんした。MtOB3b細胞を様々な混濁度に生長させ 、スペクトコニツタ20分光計(600nm)において測定し、その時点で2相 (頭部)検定を行った。25 ml of MtOB3b cells were inoculated into 1851 Higgins medium and incubated at 30"C. Incubated in a growth chamber. Continuously add and drain new medium I let it happen. Continuous air supply is provided by an aquarium pump, and methane is supplied by a pressurized tank. Supplied from. The gas mixture is applied in a volume ratio of approximately 1:1 (CH,:methane). Ta. The growth container was agitated vigorously. Growing MtOB3b cells to various turbidities , measured on a Spectroconitsuta 20 spectrometer (600 nm), at which point two-phase (head) test was performed.

実施例3 TCE分解速度の検定 1、頭部無しのインキュベーション2 全般的プロトコル: MtOB3bの各培養物を30°Cに予熱した1、8mlのシーラムボトルに加 え、11+nn+のテフロン補強ゴム隔壁で密封した。同様の初回溶解酸素レベ ルを要求する比較を行うため、まず嫌気性調合(make−up)培地(通常0  、6 ml)を瓶に加え、次いで瓶を密封した。実施例1に従い製造された空 気飽和30℃ヒギンズ培地を気密性注射器(1,0m1)により加えると同時に 、25ゲージ針を通して空気を抜くことにより1気圧を維持した。最後に、残り の頭部を25ゲージ針により抜きながら培養物を加えた(所望の密度に濃縮)。Example 3 Testing of TCE decomposition rate 1. Incubation without head 2 General protocol: Add each culture of MtOB3b to a 1.8 ml serum bottle preheated to 30°C. It was sealed with a 11+nn+ Teflon-reinforced rubber partition. Similar initial dissolved oxygen levels To make comparisons that require a large amount of anaerobic media, we first prepare an anaerobic make-up medium (usually 0.0 , 6 ml) was added to the bottle and the bottle was then sealed. Empty manufactured according to Example 1 At the same time, add air-saturated Higgins medium at 30°C using an airtight syringe (1.0ml). , 1 atm was maintained by removing air through a 25 gauge needle. Finally, the rest The culture was added (concentrated to the desired density) while removing the head with a 25 gauge needle.

TCEを密封瓶の下部で注射器により加え、瓶の上部において注射器で等容量の 培養物を除去した。検定時間経過はTCE(基質)を加えることから開始された 。プラットホーム震とう器上200 rpmで撹はんしながらインキュベーショ ンを30℃で行った。TCE is added with a syringe at the bottom of the sealed bottle, and an equal volume is added with a syringe at the top of the bottle. Cultures were removed. Assay time course was started by adding TCE (substrate) . Incubate on a platform shaker with stirring at 200 rpm. The test was carried out at 30°C.

210億に対する部レベルでの水中ハロメタン測定用の慣用的液体−液体抽出方 法は、ヘンダーソン、J、E、、G、R,ペイトンおよびW、H,グレーズによ る「アイデンティフィケーション・アンド・アナリシス・オブ・オーガニック・ ポリュータンン・イン・ウォーターJ(L、H,ケイス編、アン・アーバー・サ イエンス・パブリッシャーズ)、105−111頁(1976)に開示されてい る。Conventional liquid-liquid extraction method for the determination of halomethanes in water at the 21 billion part level The law is reviewed by Henderson, J.E., G.R. Payton and W.H. Glaze. “Identification and Analysis of Organic Polytan in Water J (ed. L. H. Case, Ann Arbor SA) Jens Publishers), pp. 105-111 (1976). Ru.

所望の時点で検定を抽出により終結させた。液体−液体抽出技術では、内部標準 として1,2−ジブロモエタンを含む005m1(7)ペンタンを使用し、これ を気密性注射器により逆向き検定瓶に加え、最初の針レベルより低い針を備えた 注射器で排水溶液を集めた。10分間5000 rpmでの瓶の遠心分離により 分配を平衡状態に到達させた。有機層を気密性注射器により除去し2、クロマト グラフィー分析用の1mlのシーラムボトルに入れた。ただし、試料の希釈また はスプリット注射が必要な場合もあった。電子捕獲検出法が好ましかった。下記 のガス・クロマトグラフィー操作パラメーターを使用した。Assays were terminated by extraction at the desired time points. In liquid-liquid extraction techniques, internal standards 005m1(7)pentane containing 1,2-dibromoethane was used as into the inverted assay bottle with an airtight syringe, with the needle lower than the first needle level. Collect the drainage solution with a syringe. By centrifuging the bottle at 5000 rpm for 10 minutes The distribution was allowed to reach equilibrium. The organic layer was removed using an airtight syringe and chromatographed. It was placed in a 1 ml serum bottle for graphical analysis. However, sample dilution or In some cases, split injections were required. Electron capture detection methods were preferred. the below described gas chromatography operating parameters were used.

表1 ガス・クロマトグラフィー・パラメーターcc: HP5790A(ECDによ る)カラム: ノンーパクド R3L−160厚膜キヤピラリー(オールチック ) 注射温度: 150℃ 検出温度= 250°C ランピング= 35°C(第1分)、15℃/分で120℃にランピング 担体気体:■(2 担体気体流速: 8 ml/l /分注量容量 1m1 TCE分解の無頭部検定: 全般的に上述した無頭部検定方法に従い下記試験1,2および3を行った。これ ら3試験の結果の要旨を下記表2に示す。Table 1 Gas chromatography parameters cc: HP5790A (by ECD) ) Column: Non-packed R3L-160 thick film capillary (all-tic ) Injection temperature: 150℃ Detection temperature = 250°C Ramping = 35°C (1st minute), ramping to 120°C at 15°C/min Carrier gas: ■(2 Carrier gas flow rate: 8 ml/l /Dispensing volume: 1m1 Headless test for TCE decomposition: Tests 1, 2, and 3 below were conducted generally in accordance with the headless test method described above. this A summary of the results of the three tests is shown in Table 2 below.

表2=無頭隙検定の結果の要旨 試験培養物混濁度(吸光度600nm) TCE利用速度(細胞1g当たりのマ イクロモル/時間)(無頭部検定) 1 1.310 336 2 1.410 1070 3 1.460 2400 使用された正確な検定プロトコルおよび各試験で得られた詳細な結果を下記に示 す。Table 2 = Summary of results of headless space test Test culture turbidity (absorbance 600 nm) TCE utilization rate (many per gram of cells) icromol/hour) (headless assay) 1 1.310 336 2 1.410 1070 3 1.460 2400 The exact assay protocols used and detailed results obtained for each test are provided below. vinegar.

試験l−無頭頭部定 プロトコル: 吸光度A、。。−1,310による恒成分培養槽(方法)で生長させたMtOB 3b細胞懸濁液細胞懸濁液2熱lた120m1シーラムボトル中、実施例1に従 い製造された30℃ヒギンズ培地8mlに加えた(115希釈率A、。。−0− 252)。瓶を空にし、0%メタン含有率の空気で再び満たした。一つの瓶を加 熱殺菌し、対照として使用した。Test l - headless head determination protocol: Absorbance A. . MtOB grown in a constant component culture tank (method) according to -1,310 3b Cell suspension The cell suspension was prepared according to Example 1 in a 120 ml bottle of serum. (115 dilution rate A,...-0- 252). The bottle was emptied and refilled with air with 0% methane content. add one bottle It was heat sterilized and used as a control.

1、.79m1のMtOB3b細胞懸濁液を加え、1.8m1(7)シーラムボ トルを密封した。11.25μlの4ミリモルTCEストックを加えることによ り、25マイクロモルの名目TCE初濃度で検定を開始した。0.6ml水溶液 を内部標準どしてi ppmの1.2−ジブロモエタンを含むペンタンと置き換 えることにより、2.5.5.0.10.08よび15.0分目に瓶を廃棄した 。1. Add 79 ml MtOB3b cell suspension and add 1.8 ml (7) cell suspension. The tor was sealed. 11. By adding 25 μl of 4 mmol TCE stock The assay was started at a nominal TCE initial concentration of 25 micromolar. 0.6ml aqueous solution was used as an internal standard and replaced with pentane containing i ppm of 1,2-dibromoethane. The bottle was discarded at 2.5.5.0.10.08 and 15.0 minutes by .

試験1の結果を下記表3に示す。The results of Test 1 are shown in Table 3 below.

表3−試験lの結果 操作l結果: 加熱殺菌対照、0%メタン: 時間 [T CE ]、ppm [TCE]、μM2.5分 1.836 13 .97 5.0分 2.691 20.48 15.0分 2.883 21.94 操作2結果: 115希釈率、0%メタン: 時間 [TCE]、ppm [TCE]、μM2.5分 2.103 16.0 1 5.0分 0.261 1.99 10.0分 0.255 1.94 15.0分 0−204 1.55 試験2−無頭部検定 上記試験lの場合と同じ方法に従い試験2を行ったが、ただし、1/20および 1150希釈を行った。試験2の結果を下記表4に示す。Table 3 - Results of test l Operation result: Heat sterilization control, 0% methane: Time [TCE], ppm [TCE], μM2.5 min 1.836 13 .. 97 5.0 minutes 2.691 20.48 15.0 minutes 2.883 21.94 Operation 2 result: 115 dilution, 0% methane: Time [TCE], ppm [TCE], μM 2.5 minutes 2.103 16.0 1 5.0 minutes 0.261 1.99 10.0 minutes 0.255 1.94 15.0 minutes 0-204 1.55 Test 2 - Headless test Test 2 was conducted according to the same method as in Test 1 above, except that 1/20 and A 1150 dilution was made. The results of Test 2 are shown in Table 4 below.

表4−試験2の結果 A、。。−色成分培養槽から1.4101/20希釈A6゜。−0,069 1150希釈A、。。−0,026 名目TCE初濃度−25マイクロモル 操作l結果二 加熱殺菌対照、0%メタン: 時間 [TCE]、ppm [TCE]、μM2.5分 2.749 20.9 2 5.0分 2.861 21.77 IO0θ分 2.901 22.08 15.0分 3.132 23.84 操作2結果: I/20希釈率、0%メタン: 時間 [TCE]、ppm [TCE]、μM2.5分 4.227 32.1 7 5.0分 3.475 26.45 1O90分 2.843 21.64 15.0分 2.742 20.87 操作3結果: 1150希釈率、0%メタン: 時間 [TCE]、ppm [TCE]、μM2.5分 2.924 22.2 5 5.0分 1.843 14.03 1O10分 2.717 20.68 15.0分 3.183 24.22 試験3−無頭部検定 予熱した(30 ’C) 120mlの血清瓶中、色成分培養槽(A aoo− 1−460)中で生長させた1mlのMtOB3b細胞懸濁液を、実施例1の記 載に従い製造された9mlの30℃ヒギンズ培地と混合した。新鮮なヒギンズ培 地ではなく、色成分培養槽から「使用済み」培地を加えることにより(10分間 110000rpでの遠心分離により細胞を沈澱させた後の傾しゃ培地)、一つ の瓶を調製した。瓶を20mmのテフロン補強ゴム隔壁で密封し、空にし、空気 (0%メタン)で再び満たした。一つの瓶を加熱殺菌し、対照として使用した。Table 4 - Results of test 2 A. . - 1.4101/20 dilution A6° from color component culture tank. -0,069 1150 dilution A. . -0,026 Nominal TCE initial concentration - 25 micromolar Operation l result 2 Heat sterilization control, 0% methane: Time [TCE], ppm [TCE], μM 2.5 minutes 2.749 20.9 2 5.0 minutes 2.861 21.77 IO0θ min 2.901 22.08 15.0 minutes 3.132 23.84 Operation 2 result: I/20 dilution rate, 0% methane: Time [TCE], ppm [TCE], μM 2.5 minutes 4.227 32.1 7 5.0 minutes 3.475 26.45 1090 minutes 2.843 21.64 15.0 minutes 2.742 20.87 Operation 3 result: 1150 dilution rate, 0% methane: Time [TCE], ppm [TCE], μM 2.5 minutes 2.924 22.2 5 5.0 minutes 1.843 14.03 1010 minutes 2.717 20.68 15.0 minutes 3.183 24.22 Test 3 - Headless test In a preheated (30'C) 120ml serum bottle, add a color component culture tank (A aoo- 1 ml of MtOB3b cell suspension grown in 1-460) as described in Example 1. The mixture was mixed with 9 ml of 30° C. Higgins medium prepared according to the method described above. fresh higgins broth By adding "spent" medium from the color component culture tank (for 10 min. Decanted medium after sedimentation of cells by centrifugation at 110,000 rp), one bottles were prepared. Seal the bottle with a 20 mm Teflon-reinforced rubber septum, empty it, and release air. (0% methane). One bottle was heat sterilized and used as a control.

1.76m1のMtOB3b細胞懸濁液を加え、1.8mlの血清瓶を密封した (25ゲージ針を用いて、圧力を平衡状態にした)。45μmの4ミリモルTC Eストックを加えることにより、検定を開始した。震とう浴上で撹はんしながら 瓶を30°Cでインキュベーションした。0.6mlの水溶液を、内部標準とし てl ppmの1.2−ジブロモエタンを含むペンタンと置き換えることにより 、2.5,5.0、l080.15.0および20.0分目に瓶を廃棄した。E CDを用いてHP5790A GCにおいて分析を行った。Added 1.76 ml of MtOB3b cell suspension and sealed the 1.8 ml serum bottle. (Pressure was equilibrated using a 25 gauge needle). 4 mmol TC of 45 μm The assay was started by adding E stock. While stirring on a shaking bath The bottles were incubated at 30°C. 0.6 ml of aqueous solution was used as an internal standard. By replacing it with pentane containing 1 ppm of 1,2-dibromoethane The bottles were discarded at , 2.5, 5.0, 1080, 15.0 and 20.0 minutes. E Analysis was performed on an HP5790A GC using CD.

試験3の結果を下記表4に示す。The results of Test 3 are shown in Table 4 below.

表4−試験3の結果 A a o o−色成分培養槽から1.4601/l O希釈 A6.、=0. 140名目TCE初濃度==lQOマイクロモル(水中4ミリモルのTCEスト ックを使用) 乾燥重量−〇−10g/l 操作l結果: 加熱殺菌対照、0%メタン: 時間、分 [T CE ]、ppm [TCE]、μM2.5 15.679  1 i9.335.0 14.713 111.98 10.0 14.760 112.3415.0 15.230 115.91 20.0 14.691 111.81操作2結果: ヒギンズ培地中1/lO希釈、θ%メタン:時間、分 [TCtJ、ppm [ TCE]、μM 速度、μM/時間/細胞1g2.5 14.119 107. 46 5.0 14−651 111.41 10.0 11.981 91.19 15.9 8.406 、63.98 3200(10分−15分)20.0  7.208 54.86 操作3結果: 恒成分培養槽からの使用済ヒギンズ培地中l/10希釈、0%メタン: 時間、分 [TCE] 、 ppm [TCE] 、p M 速度、ttM/時 間/細胞1g2.5 14.277 108.66 5.0 13.757 104.70 10.0 12.924 98.36 1.5.0 8.543 65.02 3960(10分−15分)20.0  7.650 58.22 TCHの最も急速な酸化が行なわれた場合、反応における上記時点での速度は、 細胞1g当たり約3500マイクロモル/時間であった。この速度は、メタンを 反応混合物に加えても刺激されなかった。Table 4 - Results of test 3 A a   o - 1.4601/l O dilution from color component culture tank A6. ,=0. 140 Nominal TCE initial concentration==lQO micromolar (4 mmol TCE concentration in water ) Dry weight -〇-10g/l Operation result: Heat sterilization control, 0% methane: Hour, minute [TCE], ppm [TCE], μM2.5 15.679 1 i9.335.0 14.713 111.98 10.0 14.760 112.3415.0 15.230 115.91 20.0 14.691 111.81 Operation 2 result: 1/1O dilution in Higgins medium, θ% methane: hours, minutes [TCtJ, ppm [ TCE], μM rate, μM/hour/g2.5 cells 14.119 107. 46 5.0 14-651 111.41 10.0 11.981 91.19 15.9 8.406, 63.98 3200 (10 minutes - 15 minutes) 20.0 7.208 54.86 Operation 3 result: l/10 dilution in spent Higgins medium from a constant-nutrient culture tank, 0% methane: Hour, minute [TCE], ppm [TCE], pM speed, ttM/hour Between/cell 1g2.5 14.277 108.66 5.0 13.757 104.70 10.0 12.924 98.36 1.5.0 8.543 65.02 3960 (10 minutes - 15 minutes) 20.0 7.650 58.22 If the most rapid oxidation of TCH were to take place, the rate at this point in the reaction would be: It was approximately 3500 micromoles/hour per gram of cells. This rate reduces methane No irritation occurred when added to the reaction mixture.

上記時間中メタンの存在下におけるTCE酸化速度は直線であり、TCE酸化は さらに完全である。また、T CE酸化は、低濃度のメタンの存在下でさらに急 速に行なわれる(表7)。従って、細胞は、最適条件下細胞1g当たり1000 0マイクロモル/時間の速度でTCEを酸化し得るものと考えられる。The rate of TCE oxidation in the presence of methane during the above time is linear, and TCE oxidation is Even more complete. Additionally, TCE oxidation is even more rapid in the presence of low concentrations of methane. (Table 7). Therefore, under optimal conditions the cells can contain 1000 It is believed that TCE can be oxidized at a rate of 0 micromoles/hour.

2、頭部がある場合のインキュベーションMtOB3bの各培養物を2ml量で 10m1のシーラムボトルに加えた。瓶を20m1のテフロン補強ゴム隔壁で密 封した。TCEを加えることにより、検定を開始した。頭部は瓶内の総容量の8 0%を占めたが、TCE濃度は2ml水相に基づいて加えられた。TCEは主と して頭部に存在した。することにより、液相およびガラス間の頭部において化合 物をトラップすることにより生じ得るTCE喪失を阻止するノ;めに、全ての瓶 を逆向きにした。試料を30℃で撹はんしながら(プラットホーム震とう器上2 00 rpm)逆向きでインキュベーションした。2. Incubation with heads Each culture of MtOB3b was added in a 2 ml volume. Added to 10ml serum bottle. Seal the bottle with a 20m1 Teflon-reinforced rubber partition. Sealed. The assay was started by adding TCE. The head is 8 of the total capacity in the bottle. 0%, but the TCE concentration was added based on 2 ml aqueous phase. TCE is the main It was present in the head. By doing so, the combination occurs in the liquid phase and the head between the glasses. To prevent TCE loss that could occur due to trapping, all bottles was reversed. While stirring the sample at 30°C (on a platform shaker 2 00 rpm) and incubated in reverse direction.

GC較正曲線の作成 ガス・クロマトグラフへの頭部の直接注入により頭部インキュベーションを分析 した。この方法は、試料を犠牲にせずに遂行され得る。定量用の正常な較正曲線 を作成することは重要である。最善の外部標準化方法は、検定を実施し、TCE を加える前に80°Cで10分間加熱殺菌すると想定して試料を製造することで ある。試料を30分間試験条件下でインキュベーションすることにより、TCE が多くの相(空気、水、細胞物質など)間で分配されるのに適当な時間放置した 。頭部試料をFIDまたはECDを用いてガス・クロマトグラフへ注入した。多 くのTCE濃度を用いることにより、正常な較正曲線が得られた。Creation of GC calibration curve Analyze head incubations by direct injection of heads into a gas chromatograph did. This method can be performed without sacrificing the sample. Normal calibration curve for quantification It is important to create The best external standardization method is to conduct a test and By preparing the sample assuming that it will be heat sterilized at 80°C for 10 minutes before adding be. TCE by incubating the sample under test conditions for 30 minutes. left for an appropriate amount of time to distribute among many phases (air, water, cellular matter, etc.) . Head samples were injected into a gas chromatograph using FID or ECD. Many A normal calibration curve was obtained by using multiple TCE concentrations.

実施例4 頭部検定によるTCE分解 実施例2記載の連続培養からの細菌細胞または使用済ヒギンズ培地で希釈した細 胞(2+nl)を検定ガラス瓶(10mlガラス瓶)へ加えることにより、TC E分解の頭部検定を行った。Example 4 TCE decomposition by head test Bacterial cells from the continuous culture described in Example 2 or cells diluted in spent Higgins medium. TC cells (2+nl) were added to the assay vial (10 ml vial). A head test for E-decomposition was performed.

使用済ヒギンズ培地中の細胞の希釈率は、TCE酸化速度に全(影響を与えなか った。従って、培地中に防御性化合物が存在するとは思われない。The dilution rate of cells in spent Higgins medium has no effect on the rate of TCE oxidation. It was. Therefore, it is unlikely that protective compounds are present in the medium.

加熱殺菌対照は、TCEがガラス瓶から失われなかったことを示しtこ。The heat sterilization control showed that no TCE was lost from the vial.

2相頭隙検定におけるTCE利用速度を下記表6に示す。電子捕獲検出器を備え t;ガス・クロマトグラフからのレコーダーの記録のピーク高から速度を計算し た。表1に記録されたガス・クロマトグラフ・パラメーターをここでは使用しI ;。The TCE utilization rate in the two-phase headspace test is shown in Table 6 below. Equipped with electronic capture detector t; Calculate the velocity from the peak height of the recorder record from the gas chromatograph. Ta. The gas chromatographic parameters recorded in Table 1 are used here. ;.

表4−2相検定におけるTCE分解 検定ガラス瓶中 TCE初濃度 速度、酸化されたTCEの細胞密度(g/l) (マイクロモル) μM/細胞細胞1侍、521 22’ 308 .347 22 465 .173 23 461 .070 22 808 実施例5 TCE分解速度に対するMtOB3b細胞密度の影響この実施例では、連続培養 (実施例2で生成)の細胞密度を0.825g/lから0.695g/lに高め た。図1に示されている通り、低細胞密度でのTCE分解速度は、80μMのT CE初濃度で細胞1g当たり除去されたTCE1200マイクロモル/時間に増 加しlこ。Table 4 - TCE decomposition in two-phase test Initial TCE concentration rate in assay glass bottle, cell density of oxidized TCE (g/l) (Micromole) μM/cell 1 samurai, 521 22' 308 .. 347 22 465 .. 173 23 461 .. 070 22 808 Example 5 Effect of MtOB3b cell density on TCE degradation rate In this example, continuous culture The cell density of (produced in Example 2) was increased from 0.825 g/l to 0.695 g/l. Ta. As shown in Figure 1, the TCE degradation rate at low cell density was The initial concentration of CE increased to 1200 micromoles TCE removed per g of cells/hour. Addition.

培養中のこれらの細胞によるメタン酸化速度は、細胞1g当I;す2860マイ クロモル/時間であった。The rate of methane oxidation by these cells in culture was 2860 m/g of cells. chromol/hour.

また、図1に示された2つの異なるMtOB3b細胞密度での曲線は、低細胞密 度の場合、TCE酸化が高細胞密度の場合よりも不完全であったことを示す。こ れは、反応性中間体化合物との反応に利用可能なバイオマスがさらに多く存在す るため、高密度での細胞が毒性中間体に対して抵抗することを示している。Additionally, the curves shown in Figure 1 at two different MtOB3b cell densities are At high cell densities, TCE oxidation was more incomplete than at high cell densities. child This means that there is more biomass available for reaction with reactive intermediate compounds. This shows that cells at high density are resistant to toxic intermediates.

別法として、高細胞密度における1単位量当たりの酸化速度が遅い場合、毒性中 間体の生成速度がそれらのさらに分解される速度まで制限されI;可能性がある 。Alternatively, if the oxidation rate per unit dose at high cell densities is slow, It is possible that the rate of formation of intermediates is limited by the rate of their further decomposition. .

実施例6 単−相検定によるTCE分解 気体移動が高細胞密度での酸化速度を制限するという仮説を試験するために、実 施例3記載の無頭部検定用技術を用いた単−相検定においてTCE分解速度を検 定した。この検定は、約0.160g/lのMtOB3b細胞密度および80マ イクロモルのTCE初濃度で行なわれた。TCE酸化速度は、細胞1g当たり2 400マイクロモル/時間または315mg、/時間であった。Example 6 TCE decomposition by single-phase test To test the hypothesis that gas transfer limits the oxidation rate at high cell densities, a practical TCE degradation rate was tested in a single-phase assay using the headless assay technique described in Example 3. Established. This assay requires an MtOB3b cell density of approximately 0.160 g/l and a An initial TCE concentration of icromolar was performed. The TCE oxidation rate is 2/g of cells. 400 micromoles/hour or 315 mg/hour.

実施例7 TCE分解中に存在するメタンの作用 この実施例では、TCE酸化速度に対するTCE酸化容器に存在するメタンの作 用を測定しf:。MtOB3b細胞密度が約0.16g/lであり、名目TCE 初濃度が80マイクロモルである実施例3の方法に従い、TCE分解の無頭部検 定を行った。結果を下記表7および図2に示す。Example 7 Effect of methane present during TCE decomposition In this example, the effect of methane present in the TCE oxidation vessel on the TCE oxidation rate is Measure f:. The MtOB3b cell density was approximately 0.16 g/l and the nominal TCE A headless assay of TCE degradation was carried out according to the method of Example 3 with an initial concentration of 80 micromolar. I made a decision. The results are shown in Table 7 below and FIG. 2.

表7−メタンの存在下におけるTCE分解速度反応系に加えられ TCE酸化速 度、 たメタン(%飽和) 細胞1g当たりのマイクロモル/時間無し 660 5% 3350 10% 3000 20% 875 50% 110 統いて、我々は、幾つかの細胞間(バッチ)が、メタンの非存在下で細胞1g当 たり約4000マイクロモル/時間の速度でTCEを酸化することを観察した。Table 7 - TCE decomposition rate in the presence of methane TCE oxidation rate added to the reaction system Every time, Methane (% saturation) micromoles per gram of cells/h without 660 5% 3350 10% 3000 20% 875 50% 110 In total, we determined that several batches of cells (batches) were was observed to oxidize TCE at a rate of approximately 4000 micromol/hour.

実施例8 TCE分解速度に対するTCE初濃度の影響MtOB3b細胞を下記条件下で連 続培養した。Example 8 Effect of initial TCE concentration on TCE degradation rate MtOB3b cells were cultured under the following conditions. Continued cultivation.

培地: ヒギンズ(実施例1の記載に従い製造)気体流速: メタン 45m1 /分、空気135ml/分培養容量: 220m1 培養温度= 30°に れらの細胞を用いて、実施例3記載のタイプのTCE無頭隙頭部検定を行った。Medium: Higgins (manufactured as described in Example 1) Gas flow rate: Methane 45ml /min, air 135ml/min Culture capacity: 220ml Culture temperature = 30° Using these cells, a TCE headless space head assay of the type described in Example 3 was performed.

結果を下記表8に示す。The results are shown in Table 8 below.

表8−TCE酸化速度に対する”I’ G E初濃度の影響TCE濃度(μM)  乾燥細胞1g当たりの除去されたTCEのマイクロモル数/時間 これらの結果および他の実験結果から、TCE酸化に関するK。Table 8 - Effect of “I’ G E initial concentration on TCE oxidation rate TCE concentration (μM) Micromoles of TCE removed per gram of dry cells/hour From these and other experimental results, K for TCE oxidation.

は約5マイクロモルであるという結論に達した。was concluded to be approximately 5 micromolar.

実施例9 様々な初濃度におけるTCEの分解 実施例2で記載された連続培養の細胞塊を0.64g細胞/lに生長させた。実 施例3記載の方法を用いf: T CE無頭部分解検定をこれらの細胞により行 った。結果を下記表9に示す。Example 9 Degradation of TCE at various initial concentrations The continuous culture cell mass described in Example 2 was grown to 0.64 g cells/l. fruit The f:T CE headless decomposition assay was performed using these cells using the method described in Example 3. It was. The results are shown in Table 9 below.

表9一様々なTCE初濃度におけるTCE分解TCE濃度(μM) 除去された TCEのマイクロモル数、マイクロモル7分 5−10分 10−15分 10−25分40 :196 80 5.69 3.03 320 15.54 10.2 640 10.48 実施例1O 精製メタンモノオキシゲナーゼによるTCHの分解放射性標識したTCEを用い ることにより、還元ニコチンアミド・アデニン・ジヌクレオチド(NADH)の 存在下での可溶性メタンモノオキシゲナーゼとのインキュベーション後における 生成物へのTCHの酸化を立証した。メタンモノオキシゲナーゼの3成分、レダ クターゼ、成分Bおよびヒドロキシラーゼを7オツクスおよびリプスコーム(前 出)の方法(これらの開示を引用して説明の一部とする)により精製した。酵素 インキュベーション混合物を密封した10m1の隔壁ガラス瓶に導入した。各ガ ラス瓶は下記表9に示す成分を含んでいた。Table 9 - TCE decomposition at various initial TCE concentrations (μM) removed Micromoles of TCE, micromoles 7 minutes 5-10 minutes 10-15 minutes 10-25 minutes 40:196 80 5.69 3.03 320 15.54 10.2 640 10.48 Example 1O Degradation of TCH by purified methane monooxygenase using radiolabeled TCE By reducing nicotinamide adenine dinucleotide (NADH), After incubation with soluble methane monooxygenase in the presence of The oxidation of TCH to product was demonstrated. Three components of methane monooxygenase, Leda 7 ox and Lipscomb (formerly (the disclosures of which are incorporated herein by reference). enzyme The incubation mixture was introduced into a sealed 10 ml septum glass bottle. Each moth The glass bottle contained the ingredients shown in Table 9 below.

表10−酵素インキュベーション混合物成分成分 量/濃度 3−[N−モルホリ刈プロパンスルホン酸 1.5ml/(MOPS)緩衝液’ 、pH7,525mMNADH” 0.1mM レダクターゼ3 110Pg 成分8 13μg ヒドロキシラーゼ 250Itg l シグマ・ケミカル・カンパニー、セントルイス、ミズーリ。Table 10 - Enzyme Incubation Mixture Components Components Amount/Concentration 3-[N-Morphopropanesulfonic acid 1.5ml/(MOPS) buffer’ , pH 7, 525mM NADH” 0.1mM Reductase 3 110Pg Ingredient 8 13μg Hydroxylase 250Itg l Sigma Chemical Company, St. Louis, Missouri.

2 ニコチンアミド・アデニン・ジヌクレオチド、還元形態、シグマ・ケミカル ・カンパニー、セントルイス、ミズーリ。2 Nicotinamide adenine dinucleotide, reduced form, Sigma Chemical - Company, St. Louis, Missouri.

コ レダクターゼ、成分Bおよびヒドロキシラーゼは、7オツクスおよびリプス コーム(前出)により同定されたメタンモノオキシゲナーゼの3成分である。Coreductase, component B and hydroxylase are These are the three components of methane monooxygenase identified by Comb (supra).

105ナノモルの均一標識した14C−TCEを、70μMの最終TCE濃度に 到達するまで、反応混合物上のゴム隔壁から注射することにより各ガラス瓶に加 えた。反応を3分間25℃で続行させ、次イで、pH2−0での硫酸(シグマ・ ケミカル・カンパニー、セントルイス、ミズーリ)の添加により鎮めた。105 nmoles of homogeneously labeled 14C-TCE to a final TCE concentration of 70 μM. Add to each vial by injecting through the rubber septum above the reaction mixture until the I got it. The reaction was allowed to proceed for 3 minutes at 25°C and then treated with sulfuric acid (Sigma) at pH 2-0. Chemical Company, St. Louis, Missouri).

遠心分離により沈澱した蛋白質を除去後、反応混合物を高速液体クロマトグラフ ィー(HPLC)により分析した。使用されたHPLC操作パラメーターを下記 表11に示す。After removing precipitated proteins by centrifugation, the reaction mixture was subjected to high performance liquid chromatography. It was analyzed by HPLC. The HPLC operating parameters used are listed below. It is shown in Table 11.

表1l−HPLC操作パラメーター カラム: アミネックスHPX−87HHPLCカラム(バイオ−ラド) 移動相: 0.01N硫酸(シグマ・ケミカル・カンパニー、セントルイス、ミ ズーリ)中、25%アセトニトリル(シグマ・ケミカル・カンパニー、セントル イス、ミズーリ) 操作モード: イソクラティック 速度: 1分間に0.3ml ピーク検出: 紫外線分光法、210nmこのHPLCシステムは、様々な可能 な有機酸生成物およびトリクロロアセトアルデヒド(クロラール)の確実な標準 物質を分割した。Table 1l - HPLC operating parameters Column: Aminex HPX-87HHPLC column (Bio-Rad) Mobile phase: 0.01N sulfuric acid (Sigma Chemical Company, St. Louis, MI) Zuri) in 25% acetonitrile (Sigma Chemical Company, Centrol) (Issue, Missouri) Operation mode: Isocratic Speed: 0.3ml per minute Peak detection: Ultraviolet spectroscopy, 210nm This HPLC system is capable of various Authentic standard for organic acid products and trichloroacetaldehyde (chloral) Divided the substance.

記載された酵素インキュベージコン条件下において、TCHの53%がHPLC 検出可能生成物に変換された。これらの生成物は、蟻酸、グリオキサル酸、ジク ロロ酢酸およびクロラールであった。Under the enzyme incubation conditions described, 53% of the TCH was analyzed by HPLC. Converted to a detectable product. These products include formic acid, glyoxalic acid, These were roloacetic acid and chloral.

上記インキュベーションに加えて、メタンモノオキシゲナーゼ成分の各成分また はNADHを省く対照インキュベーションを行った。In addition to the above incubations, each of the methane monooxygenase components or performed control incubations omitting NADH.

これらの対照実験の全てにおいて、TCE酸化生成物は全く検出され得なかった 。In all of these control experiments, no TCE oxidation products could be detected. .

すなわち、この実験は、TCE酸化が、NADHの存在下で3成分メタンモノオ キシゲナーゼ酵素系により触媒されることを立証した。That is, this experiment demonstrated that TCE oxidation is a ternary methane monomer in the presence of NADH. It was demonstrated that it is catalyzed by the xygenase enzyme system.

様々な実施態様および好ましい態様および技術を引用しながら本発明について記 載した。しかしながら、発明の意図および範囲から逸脱しないで多くの変形およ び修正が行なわれ得るものと理解すべきである。The present invention has been described with reference to various embodiments and preferred aspects and techniques. I posted it. However, many modifications and variations may be made without departing from the spirit and scope of the invention. It should be understood that changes and modifications may be made.

時間(分) 時間(分) 恒成分培養槽アセンブリー FIG、 4 FIG、 5 国際調査報告 −−^−−” PCT/US 89105177国際調査報告 PCT/US 89105177Time (minutes) Time (minutes) Constant component culture tank assembly FIG, 4 FIG, 5 international search report --^--” PCT/US 89105177 International Search Report PCT/US 89105177

Claims (31)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ハロゲン化炭化水素化合物の微生物分解法であって、上記ハロゲン化炭化 水素化合物を菌lg当り約500−約10000マイクロモル/時間の速度で完 全に分解するに有効な量のメタン酸化性細菌を上記ハロゲン化炭化水素に接触さ せることからなり、上記メタン酸化性細菌は連続培養条件下で培養され、上記連 続培養は上記細菌を空気とメタンがそれぞれ約25:1−1:10の比率で含ま れている気体混合物の連続流にさらすことを含み、上記連続培養メタン酸化性細 菌は可溶性メタンモノオキシゲナーゼを産生するものである、方法。(1) A method for microbial decomposition of halogenated hydrocarbon compounds, comprising: Completion of hydrogen compounds at a rate of about 500 to about 10,000 micromoles/hour per gram of bacteria. An amount of methane-oxidizing bacteria effective to completely degrade the halogenated hydrocarbon is brought into contact with the halogenated hydrocarbon. The above-mentioned methane-oxidizing bacteria are cultured under continuous culture conditions, and the above-mentioned continuous For subsequent cultivation, the above bacteria are mixed with air and methane in a ratio of approximately 25:1-1:10, respectively. said continuously cultured methane oxidizing cell. A method in which the bacterium produces soluble methane monooxygenase. (2)メタン酸化性細菌がハロゲン化炭化水素を菌1g当り約1000−約90 00マイクロモル/時間の速度で完全に分解し得るものである、請求項1記載の 方法。(2) Methane-oxidizing bacteria absorb halogenated hydrocarbons at a rate of about 1000 to about 90 per gram of bacteria. 2. The composition according to claim 1, which can be completely decomposed at a rate of 0.00 micromol/hour. Method. (3)メタン酸化性細菌がハロゲン化炭化水素を菌lg当り約2000−約40 00マイクロモル/時間の速度で完全に分解し得るものである、請求項1記載の 方法。(3) Methane-oxidizing bacteria absorb halogenated hydrocarbons at a rate of about 2,000 to about 40 per gram of bacteria. 2. The composition according to claim 1, which can be completely decomposed at a rate of 0.00 micromol/hour. Method. (4)気体混合物が空気とメタンをそれぞれ約10:1−1:2の比率で含む、 請求項1記載の方法。(4) the gas mixture comprises air and methane in a ratio of about 10:1 to 1:2, respectively; The method according to claim 1. (5)気体混合物が空気とメタンをそれぞれ約2.1:1の比率で含む、請求項 1記載の方法。(5) Claim in which the gas mixture comprises air and methane in a ratio of about 2.1:1, respectively. The method described in 1. (6)ハロゲン化炭化水素化合物を、メタン酸化性細菌が約0.10−20g/ μ含まれている水性媒質に接触させる、請求項1記載の方法。(6) Methane-oxidizing bacteria absorb approximately 0.10-20g/halogenated hydrocarbon compound. 2. The method of claim 1, wherein the method is contacted with an aqueous medium containing μ. (7)ハロゲン化炭化水素化合物を、メタン酸化性細菌が約0.2−2.0g/ l含まれている水性媒質に接触させる、請求項1記載の方法。(7) Methane-oxidizing bacteria absorb approximately 0.2-2.0 g of halogenated hydrocarbon compounds/ 2. The method of claim 1, wherein the method comprises contacting an aqueous medium containing l. (8)メタン酸化性細菌が初濃度10000マイクロモル/l以下のハロゲン化 炭化水素を分解し得る、請求項1記載の方法。(8) Halogenation by methane-oxidizing bacteria at an initial concentration of 10,000 micromol/l or less 2. The method of claim 1, wherein the method is capable of cracking hydrocarbons. (9)メタン酸化性細菌が初濃度が痕跡量のハロゲン化炭化水素から1000マ イクロモル/lまでのハロゲン化炭化水素を分解し得る、請求項1記載の方法。(9) Methane-oxidizing bacteria are exposed to trace amounts of halogenated hydrocarbons at an initial concentration of 1000 m 2. The process as claimed in claim 1, which is capable of decomposing up to 1 mol/l of halogenated hydrocarbons. (10)メタン酸化性細菌がメチロシヌス属の1種である、請求項1記載の方法 。(10) The method according to claim 1, wherein the methane-oxidizing bacterium is a species of the genus Metylocinus. . (11)メタン酸化性細菌がメチロシヌス・トリコスポリウムOB3bである、 請求項10記載の方法。(11) The methane-oxidizing bacterium is Metylocinus trichosporium OB3b, The method according to claim 10. (12)ハロゲン化炭化水素を、メタンが約1−20%飽和の濃度で含まれてい る気体混合物の存在下で分解する、請求項1記載の方法。(12) Halogenated hydrocarbons containing methane at a concentration of approximately 1-20% saturation. 2. The method of claim 1, wherein the decomposition is carried out in the presence of a gas mixture comprising: (13)ハロゲン化炭化水素化合物が脂肪族ハロゲン化炭化水素化合物である、 請求項1記載の方法。(13) the halogenated hydrocarbon compound is an aliphatic halogenated hydrocarbon compound, The method according to claim 1. (14)脂肪族ハロゲン化炭化水素化合物がトリクロロエチレン(TCE)であ る、請求項1記載の方法。(14) The aliphatic halogenated hydrocarbon compound is trichlorethylene (TCE). 2. The method according to claim 1. (15)細菌が、乾燥細菌細胞重量の約5−30%の量で可溶性メタンモノオキ シゲナーゼを産生する、請求項1記載の方法。(15) Bacteria are exposed to soluble methane monooxygenate in an amount of about 5-30% of the dry bacterial cell weight. 2. The method of claim 1, wherein the method produces shigenase. (16)ハロゲン化炭化水素化合物を完全に分解できるメタン酸化性細菌の培養 法であって、上記メタン酸化性細菌を、空気とメタンがそれぞれ約25:1−1 :2°の比率で含まれている気体混合物の連続流に菌をさらすことを含む連続培 養条件下で培養することからなり、上記連続培養されているメタン酸化性細菌が 上記ハロゲン化炭化水素化合物を菌1g当り約500−10000マイクロモル /時間の速度で完全に分解するに有効な量の可溶性メタンモノオキシゲナーゼを 産生するものである、方法。(16) Cultivation of methane-oxidizing bacteria that can completely decompose halogenated hydrocarbon compounds A method in which the methane-oxidizing bacteria is separated from air and methane in a ratio of about 25:1-1, respectively. A continuous culture that involves exposing the bacteria to a continuous flow of a gas mixture containing a ratio of: It consists of culturing under nutrient conditions, and the methane oxidizing bacteria continuously cultured above are Approximately 500 to 10,000 micromoles of the above halogenated hydrocarbon compound per 1 g of bacteria. soluble methane monooxygenase in an amount effective to completely degrade it at a rate of A method of producing. (17)気体混合物が空気とメタンをそれぞれ約10:1−1:2の比率で含む 、請求項16記載の方法。(17) The gas mixture contains air and methane in a ratio of about 10:1-1:2, respectively. 17. The method of claim 16. (18)気体混合物が空気とメタンをそれぞれ約2.1:1の比率で含む、請求 項16記載の方法。(18) A claim in which the gas mixture contains air and methane in a ratio of approximately 2.1:1, respectively. The method according to item 16. (19)細菌がメチロシヌス属の1種である、請求項16記載の方法。(19) The method according to claim 16, wherein the bacterium is a species of the genus Metylosinus. (20)細菌がメチロシヌス・トリコスポリウムOB3bである、請求項16記 載の方法。(20) Claim 16, wherein the bacterium is Methylocinus trichosporium OB3b. How to put it on. (21)細菌が、乾燥細菌細胞重量の約5−30%の量で可溶性メタンモノオキ シゲナーゼを産生する、請求項16記載の方法。(21) Bacteria absorb soluble methane monooxygen in an amount of about 5-30% of the dry bacterial cell weight. 17. The method of claim 16, wherein the method produces a cygenase. (22)ハロゲン化炭化水素化合物が脂肪族ハロゲン化炭化水素化合物である、 請求項16記載の方法。(22) the halogenated hydrocarbon compound is an aliphatic halogenated hydrocarbon compound, 17. The method according to claim 16. (23)脂肪族ハロゲン化炭化水素化合物がトリクロロエチレン(TCE)であ る、請求項22記載の方法。(23) The aliphatic halogenated hydrocarbon compound is trichlorethylene (TCE). 23. The method of claim 22. (24)ハロゲン化炭化水素化合物の分解法であって、(a)メタン酸化性細菌 を、空気とメタンがそれぞれ約25:1−1:20の比率で含まれている気体混 合物の連続流に菌をさらすことを含む連続培養条件下で培養し、上記連続培養さ れているメタン酸化性細菌は乾燥細菌細胞重量の約5−30%の量で可溶性メタ ンモノオキシゲナーゼを産生するものであり、(b)上記連続培養メタン酸化性 細菌から上記可溶性メタンモノオキシゲナーゼを分離し、 (c)上記分離した可溶性メタンモノオキシゲナーゼを精製して、レダクターゼ 、成分Bおよびヒドロキシラーゼを含む精製成分を得、(d)上記精製成分の有 効量を上記ハロゲン化炭化水素化合物の水性スラリーに加えて混合物を形成させ 、(e)上記混合物を、上記ハロゲン化炭化水素が完全に分解されるに充分な時 間反応させることを含む、方法。(24) A method for decomposing a halogenated hydrocarbon compound, the method comprising: (a) methane-oxidizing bacteria; is a gas mixture containing air and methane in a ratio of approximately 25:1 to 1:20, respectively. The continuous culture conditions described above include exposing the bacteria to a continuous flow of the compound. The methane-oxidizing bacteria that have been (b) the above-mentioned continuous culture methane oxidizing Isolating the above soluble methane monooxygenase from bacteria, (c) Purify the soluble methane monooxygenase separated above to obtain reductase. , obtain a purified component containing component B and hydroxylase, and (d) obtain a purified component containing the purified component. Adding an effective amount to an aqueous slurry of the halogenated hydrocarbon compound to form a mixture. , (e) the mixture is heated for a time sufficient to completely decompose the halogenated hydrocarbon. A method comprising reacting for a period of time. (25)気体混合物が空気とメタンをそれぞれ約10:1−1:2の比率で含む 、請求項24記載の方法。(25) The gas mixture contains air and methane in a ratio of about 10:1-1:2, respectively. 25. The method of claim 24. (26)気体混合物が空気とメタンをそれぞれ約2.1:1の比率で含む、請求 項25記載の方法。(26) A claim in which the gas mixture contains air and methane in a ratio of approximately 2.1:1, respectively. The method according to item 25. (27)細菌がメチロシヌス属の1種である、請求項24記載の方法。(27) The method according to claim 24, wherein the bacterium is a species of the genus Metylosinus. (28)細菌がメチロシヌス・トリコスポリウムOB3bである、請求項27記 載の方法。(28) Claim 27, wherein the bacterium is Methylosinus trichosporium OB3b. How to put it on. (29)精製成分レダクターゼ、成分Bおよびヒドロキシラーゼをそれぞれ約1 10:13:250の重量比で水性スラリーに加える、請求項24記載の方法。(29) Purified component reductase, component B and hydroxylase each in approximately 1 25. The method of claim 24, wherein the method is added to the aqueous slurry in a weight ratio of 10:13:250. (30)ハロゲン化炭化水素化合物がハロゲン化脂肪族炭化水素化合物である、 請求項24記載の方法。(30) the halogenated hydrocarbon compound is a halogenated aliphatic hydrocarbon compound, 25. The method according to claim 24. (31)ハロゲン化脂肪族炭化水素化合物がトリクロロエチレン(TCE)であ る、請求項30記載の方法。(31) The halogenated aliphatic hydrocarbon compound is trichlorethylene (TCE) 31. The method of claim 30.
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US4713343A (en) * 1985-08-29 1987-12-15 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The U.S. Environmental Protection Agency Biodegradation of halogenated aliphatic hydrocarbons
US4959315A (en) * 1987-04-30 1990-09-25 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The Environmental Protection Agency Biodegradation of chloroethylene compounds

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6171844B1 (en) 1996-08-19 2001-01-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Microorganism and method for environmental purification using the same
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