JPH06296711A - トリクロロエチレンの生物分解方法及び微生物による有機塩素化合物の生物分解方法 - Google Patents

トリクロロエチレンの生物分解方法及び微生物による有機塩素化合物の生物分解方法

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 トリクロロエチレン(TCE)を含む有機塩
素化合物の生物分解に有用な微生物の取得方法及び該微
生物を用いた有機塩素化合物の生物分解方法を提供する
こと。 【構成】 タカサゴシロアリの腸からTCEの分解能に
よるスクリーニングによって、TCE分解能を有するシ
ュードモナス・セパシアKK01株が単離された。該単
離株を用いて土壌や廃液等に含まれるTCEの生物分解
処理が可能となる。また、有機塩素化合物の分解能を有
する微生物に対して所定の条件を満たす量で該分解能の
誘導物質を用いることで単位菌体あたりの分解活性を高
めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シロアリ腸内由来の微
生物を用いたクロロエチレン系化合物の生物分解方法、
特にトリクロロエチレン(TCE)を含む排水や廃液の
浄化に有用な生物分解方法、及び該微生物を利用した土
壌修復方法、更に、TCEの生物分解に有用な微生物の
取得方法に関する。
【0002】また、本発明は、誘導物質により有機塩素
化合物の分解活性が誘導される微生物を用いた生物分解
方法に関する。
【0003】
【従来の技術】近年、各種環境調査において、有害で分
解されにくい芳香族化学物質が検出されるなど、これら
による環境汚染がクローズアップされてきており、生体
系に与えるその影響が懸念されている。
【0004】従って、これら難分解性化学物質による汚
染を防止していくためには、これらの物質を環境に移行
させない技術の開発が急務となっており、例えば、排水
や廃液中の難分解性有害物質を効果的に除去する技術の
確立が強く望まれている。また、難分解性の有害物質に
よる土壌汚染は、土地の再利用を妨げるばかりでなく、
汚染物質の地下水への流れ込みによる一層の汚染の拡大
を引き起こすので大きな社会問題となっている。従っ
て、これら難分解性化学物質による汚染の拡大を防止し
ていくとともに、汚染された環境を再生していく技術の
確立が強く望まれている。
【0005】特に、TCEは、IC産業、ドライクリー
ニングなどで用いられている有機塩素系化合物であり、
発癌性を有しているといわれ、これによる地下水汚染や
土壌汚染の問題を含めTCEによる環境汚染は大きな社
会問題となってきている。従って、環境中に含まれるT
CEの除去、分解、あるいはTCEを含む排水や廃液の
浄化、及び土壌汚染の修復は環境保全の視点から重要な
課題となってきている。
【0006】TCEの除去処理や分解処理には、活性炭
を用いた吸着処理、光や熱による分解処理等があるが、
コストや操作性の面から微生物を用いた生分解処理が注
目され始めている。
【0007】土壌中で微生物の機能を利用して土壌中の
汚染物質を分解、無公害化する技術があり、この技術
は、微生物により土壌の修復を行うことからバイオレメ
ディーションと呼ばれており、例えば半導体製造工場跡
地、金属加工工場の汚染土壌、化学プラント跡地などの
汚染土壌の修復への利用が期待されている。
【0008】しかし、TCEの分解能を有する微生物で
単離された報告は少ない。例えば、TCE分解能を有す
る微生物としては、Welchia alkenophila sero 5 (US
P 4877736, ATCC53570 )、Welchia alkenophila sero
33 (USP 4877736, ATCC53571)、Methylosinus tricho
sprium OB3b (Whittenbury R, J. Gen. Microbiol.6
1: 205-218 (1970) 、Acinetobacter sp. G4 (Nelson M
JK et al, Appl. Eviron. Microbiol. Aug.: 383-384
(1986); Folsom BR et al, Appl. Environ. Microbiol.
May: 1279-1285 (1990); USP 4925802 、ATCC53617 、
この菌は始めPseudomonas cepacia と分類されていた
が、Acinetobacter sp. に変更された)Methylomonas s
p. MM2 (Henry SM et al, Appl. Environ. Microbiol.
Jan.:236-244 (1991))、Alcaligenes denitrificans
ssp. xylosoxidsans JE75 (Ewers Jet al, Arch. Micr
obiol. 154: 410-413 (1990))、Alcaligenes eutrophu
s JMP134 (Harker AR & Kim Y, Appl. Environ. Micro
biol. Apr.: 1179-1181(1990) )、Pseudomonas putida
F1 (Gibson DT et al, Biochem. 7: 2653-2662 (196
8); wackett LP & Gibson DT, Appl. Environ. Microbi
ol July: 1703-1708 (1988) )、Mycobacterium vaccse
JOB5 (Beam HW & Perry JJ, J. Gen. Microbiol. 8
2: 163-169 (1974); Wackett LP et al, Appl. Enviro
n. Microbiol. Nov.: 2960-2964 (1989), ATCC29678
)、Nitrosomonas europaea (Arciero D etal, Bioch
em. Biophys. Res. Comm. 159: 640-643 (1989))、Pse
udomonas fluoescens PFL12 (Vandenbergh PA & Kunka
BS, Appl. Environ. Microbiol. Oct.: 2578-2579 (19
88))、Lactobacillus fuctivorans RE (Kunkee, In
t. J. Syst. Bact. 30: 313-314 (1980); J. Appl. Bac
t. 34: 541-545 (1971))、Lactobacillus vaginalis s
p. nov. (Embley TM et al, Int. J. Syst. Bacterio
l. 39: 368-370 (1989), ATCC49540)、Methylosinus t
richosprium (特開平2ー92274 号公報、特開昭3-292970
号公報)などがあるにすぎない。
【0009】その上、微生物を用いたTCEの分解方法
に用いる場合の実用上の諸条件を満たし、なおかつ十分
な分解能を持つという観点で眺めてみると現在既知の菌
種の範囲では十分なものは見当たらない。
【0010】また、特に、土壌中で用いる場合には、土
壌中という特殊な環境中での処理であるということを考
慮する必要があり、用いる微生物には、十分なTCEの
分解活性を有するだけでなく、かつ土壌中でもその活性
を有効に発揮できることが要求されるが、従来公知の菌
においてはこれらの点が十分であるとはいえない。
【0011】そこで、実用上要求される特性を満足する
菌種の獲得が強く要望されているのが現状である。
【0012】このような菌種としては、十分なTCE分
解能を有することは無論であるが、既知菌種と生育条件
等が異なり、その応用範囲が拡大できるもの、あるいは
その利用形態が豊富となるもの、特に土壌という特殊環
境でも有効に利用できるものが好ましい。そのような付
加的要件としては、例えば薬剤耐性、糖の利用性等を挙
げることができる。
【0013】例えば、TCEを含む廃液の処理を想定し
た場合、用いる微生物は、TCEの分解能もさることな
がら、廃液中でダメージを受け難く、廃液という劣悪な
環境下でも生育できることが要求される。すなわち、多
くの抗生物質に対して耐性を有し、かつ各種の糖に対し
て資化能力を持ち合わせている方が劣悪環境下において
も良好に生育する可能性が高い。
【0014】このようにTCE分解能を有し、かつ従来
既知の菌種よりも実用上有利な特性を有する菌種が強く
求められている。
【0015】更に、TCEだけでなく、テトラクロロエ
チレン(PCE)、ジクロロエチレン(DCE)等の有
機塩素化合物の生物分解において、汚染土壌等の環境
中、すなわち開放系で、生物分解処理を行う場合、汚染
サイト、例えば土壌中では、原虫による捕食や他の土着
菌による影響などにより、投与した生物分解を行わせる
微生物の密度は著しく低く抑えられてしまい、必要処理
能力に見合うようにその密度を上げることは極めて困難
な場合が多い。係る密度を上げるために、土壌中に空気
を送る、栄養素溶液を圧送するなどの方法が挙げられる
が、いずれの方法も多大なエネルギーを必要とするにも
拘らず、それだけでは単位体積当りの菌数を効果的に増
やすことができず、その処理能力は全体として低いレベ
ルに留まっている状況である。
【0016】開放系と同様に、反応器内などでの処理、
すなわち閉鎖系での処理においても、菌の密度を維持す
るには、栄養素の供給、エアレーションなど多大なエネ
ルギーを必要とすることには変わりない。
【0017】また、有機塩素化合物を分解する微生物
は、微生物が係る物質を分解し得る酵素を発現させるこ
とによって有機塩素化合物を分解するが、この酵素を発
現させるために、誘導物質を必要とする。この時、この
誘導物質の量が多いと微生物の分解活性が上がること
が、わずかトリプトファンの例についてのみ知られてい
るが(WO90/06901)、具体的にこの誘導物質
の量に着目した従来例は全くない。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、微生
物を利用したTCEの分解方法及び係る微生物を利用し
た土壌修復方法を提供することにある。また、TCEの
分解に有用な微生物の取得方法を提供することである。
【0019】更に、本発明の目的は、有機塩素化合物を
分解する微生物の単位菌体あたりの分解活性を高めるこ
とであり、それにより、菌数の増加が期待できない土壌
中等の開放系でも十分な分解処理能力が得られる有機塩
素化合物の生物分解法を提供すること、及び、閉鎖系に
おいても、低い菌数でも、十分な分解処理能力が得ら
れ、菌数の増加や維持にかかるエネルギーやコストを低
減できる有機塩素化合物の生分解法を提供することであ
る。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】上記の目的は以下の本
発明によって達成される。
【0021】すなわち、本発明のトリクロロエチレンの
生物分解方法は、トリクロロエチエンを含む水性媒体
を、トリクロロエチレンの分解能を有するシロアリ腸内
由来の微生物と接触させて、トリクロロエチレンを分解
する過程を含むことを特徴とする。
【0022】また、本発明のトリクロロエチレン分解能
を有する微生物の取得方法は、シロアリ体内から分離し
た微生物を、トリクロロエチレンを唯一の炭素源として
含む培地で培養し、生育した微生物を回収する過程を有
することを特徴とする。
【0023】更に、本発明の土壌修復方法は、土壌中
で、シロアリ腸内由来のトリクロロエチレン分解能を有
する微生物とトリクロロエチレンを接触させることによ
りトリクロロエチレンを分解させて土壌を修復すること
を特徴とする。
【0024】また、本発明の有機塩素化合物の生物分解
方法は、誘導物質によりその分解活性が誘導される微生
物を、誘導物質存在下で有機塩素化合物に接触させて、
前記有機塩素化合物を分解する生物分解方法であって、
加える前記誘導物質の量が、下記式:
【0025】
【数2】 (上記式は、前記誘導物質の存在下で、前記微生物のバ
ッチ培養を行い、前記微生物の増殖曲線がy=f(t)
(y:光学濃度(O.D.)により求められた菌数、
t:培養時間)で近似された時における菌数と培養時間
の関係を示すものであり、Tは菌数yが最大となるとき
の培養時間を示す)で表われる関係を損なわない量であ
ることを特徴とする。
【0026】本発明は大きく2つに分かれており、1つ
目は、シロアリ腸内由来の微生物を用いたTCEの分解
方法及び土壌修復方法、更に係る微生物の取得方法に関
するものである。
【0027】2つ目は、TCEのみならず有機塩素化合
物を分解する際に、係る有機塩素化合物を分解する微生
物の分解活性を高める生物分解方法に関するものであ
る。
【0028】まず、1つ目の発明について詳述する。
【0029】上述のように、本発明のTCEの生物分解
方法は、トリクロロエチエンを含む水性媒体を、トリク
ロロエチレンの分解能を有するシロアリ腸内由来の微生
物と接触させて、トリクロロエチレンを分解する過程を
含むことを特徴とする。
【0030】また、本発明の土壌修復方法は、土壌中
で、シロアリ腸内由来のトリクロロエチレン分解能を有
する微生物と、トリクロロエチレンを接触させることに
よりトリクロロエチレンを分解させて土壌を修復するこ
とを特徴とする。
【0031】本発明の方法に用いるシロアリ腸内に由来
する微生物は、例えば、シロアリ表面を滅菌的に洗浄
し、腸を摘出して適当な溶液中でこれをすりつぶし、得
られた腸破砕物を含む混合物の一部を、TCEの分解能
でスクリーニングした株を単離することによって得るこ
とができる。シロアリとしては、各種シロアリを用いる
ことができ、テングシロアリ属(Nasutiterminae)のも
の、例えばタカサゴシロアリ(Nasutitermes takasagoe
nsis)、Nasutitermes ephrataeNasutitermes exit
iosusNasutitermes nigriceps等が好ましい。なか
でも、タカサゴシロアリが特に好ましい。
【0032】TCEの分解能を有する微生物のスクリー
ニング用の培地としては、TCEのほかに、必要に応じ
て各種炭素源、窒素源、無機塩類、生育因子などを更に
加えたものが利用できる。例えば、シュードモナス属の
細菌の場合は、窒素源として酵母エキストラクト、ペプ
トンなどを単独で、または組み合わせて用いることがで
き、無機塩類としては、リン酸水素第一カリウム、塩化
アンモニウム等を利用することができる。TCEの濃度
は適宜選択することができるが、例えば、1〜500p
pmとすることができる。培養は、分離すべき微生物の
種類に応じた条件で行えば良い。TCEのみでは生育で
きないものを分離する場合には、その生育に必要な炭素
源等を含む培地で単離株を調製し、その中からTCE分
解能を有するものを選択すればよい。
【0033】こうして分離された微生物を用いてTCE
の分解処理を行うことができる。分解処理にはTCEの
分解能を有する微生物の1種、またはその2種以上の混
合系を用いることができる。混合系を用いる場合には、
組成が分かっているもの、あるいは組成は不明であるが
TCEの分解性を示すものが利用できる。従って、上記
のスクリーニングにおける培養に複数種の微生物が含ま
れている場合でも、それぞれを単離することなくそのま
ま混合系として利用できる。単離株しとしては、シュー
ドモナス・セパシア(Ps. cepacia )KK01株等を利
用することができる。なお、シロアリ腸内から分離した
TCEの分解能を有する微生物を自然に、または人工的
に変異させた変異体も本発明に用いることができる。
【0034】KK01株は、フェノール性化合物単独で
も生育してフェノール性化合物を分解でき、また抗生物
質耐性を有し、更に後述の実施例において示されている
ように利用できる糖の範囲が広く、その上TCEの分解
能を有するという特長がある。
【0035】本発明におけるTCEの分解処理は、廃液
などの被処理物中のTCEと上記のシロアリ腸内由来の
微生物とを接触させることによっておこなうことができ
る。微生物と被処理物との接触は、分解すべきTCEを
含む水性液体中で該微生物を培養する、あるいは該水性
液体を該微生物の培養系に添加する等の方法によって行
うことができ、バッチ法、半連続法、連続法等種々の方
式を用いて実施できる。該微生物は、非固定状態で、あ
るいは適当な担体に固定化して用いることができる。廃
液等の非処理物は、必要に応じて各種前処理を行っても
よい。例えば、TCEの濃度、pH、各種栄養物質の補
充等を行っても良い。TCEの分解処理領域内での濃度
は、例えば酵母エキストラクト等の他の栄養物質の存在
下で、10ppm程度以下に調整するとよい。
【0036】本発明の土壌修復方法は、土壌中でTCE
の分解能を有する微生物をTCEと接触させることによ
り行うことができる。微生物の土壌への散布は、直接土
壌中に微生物を導入する、担体に微生物を付着させてか
らこれを土壌に導入するなどの方法により行うことがで
きる。土壌への散布量は、土壌の汚染濃度、栄養状態、
温度、酸素濃度などの微生物の土壌中での生残因子を考
慮し決定することができる。
【0037】次に、2つ目の発明について詳述する。
【0038】本発明者らは、有機塩素化合物を分解する
微生物の分解活性を高める方法について、分解時に加え
る誘導物質の量に着目し、鋭意検討した結果、分解活性
を高める誘導物質の量と、誘導物質存在下での微生物の
バッチ培養時における初期の増殖曲線の形、即ち、その
増殖特性の間に相関関係があることを見出した。即ち、
分解活性を高めるためには、誘導物質の量は、上記曲線
が下記式を満足するところまでの量としなければならな
いことを見出し、本発明とした。
【0039】この関係の理由は、現在のところ解明でき
ていないが、多くの菌種や条件において、係る関係が確
認された。また、閉鎖系バッチリアクターのみならず、
開放系の連続リアクター、更には、土壌等へのヘテロな
複雑な系においても係る関係が適用できることが確認さ
れた。
【0040】係る本発明の方法に用いる微生物として
は、有機塩素化合物の分解活性が誘導物質によって誘導
され、かつ誘導物質に対する分解活性をも持ち合わせた
ものであれば制限なく利用できる。このような微生物と
しては、未同定の微生物、単離されていない混合系の微
生物、共生系の微生物群、単離、同定された微生物等が
利用できる。同定されている微生物としては、Pseu
domomas属、Acinetobactor属、M
ethylocystis属、Methylosinu
s属に属する細菌等で上記の性質を持つものが利用で
き、例えば、メタン共存下中でTCEを分解するMet
hylosinus trichosporium O
B3b、フェノールを誘導物質とするPseudomo
nas cepacia KK01株(FERM BP
−4235)等を挙げることができる。
【0041】分解処理される有機塩素化合物としては、
TCE、DCE等の塩化エチレンなどをあげることがで
きる。
【0042】誘導物質は、用いる微生物の種類に応じて
選択され、例えば、メタンやフェノール、トルエン、o
−、m−またはp−クレゾール等の芳香族化合物が利用
される。
【0043】本発明の方法は、廃水処理や土壌処理等、
閉鎖系及び開放系のいずれの場合にも適用できる。な
お、微生物を担体等に固定して用いたり、生育を促進す
る各種の方法を併用しても良い。
【0044】
【実施例】以下実施例により本発明を更に詳細に説明す
る。なお、各実施例で用いたM9培地は下記の組成を有
するものである。 M9培地組成(1リットル中); Na2HPO4 6.2g KH2PO4 3.0g NaCl 0.5g NH4Cl 1.0g (pH7.0) 実施例1(シロアリ腸内由来の微生物によるTCEの分
解及びシロアリ体内からのTCE分解能を持つ微生物の
取得方法) タカサゴシロアリのハタラキシロアリを10匹シャーレ
にとり、エチルアルコール(95%)をこれに注ぎシロ
アリ表面を殺菌した。次に、0.6ppmのTCEを含
むM9培地でシロアリを2回洗い、その表面からエチル
アルコールを除去した。洗浄後、シロアリの腸をピンセ
ットで摘み出し、それを0.6ppmのTCEを含有す
るM9培地中ですり潰し、腸破砕物を含む液状混合物を
得た。次に、この混合物の一部を、3ppmのTCE、
10ppmのフェノール及び0.05%酵母エキストラ
クトを含有するM9培地に接種し、30℃で好気条件下
で培養した。所定の培養日数経過時に培地をサンプリン
グして濾過し、濾液中のTCEの量を常法により求め、
その結果から培養日数に応じたTCEの残存率を算出し
た。得られた結果を図1に示す。なお、培養開始時のT
CEの量を残存率100%とした。この結果から、シロ
アリ腸内からTCE分解能を有する微生物が得られるこ
とがわかった。
【0045】実施例2(TCE分解能を有する単離菌株
の取得及びTCEの分解) 実施例1のM9培地(3ppmのTCE、10ppmの
フェノール及び0.05%酵母エキストラクトを更に含
有する)での培養により得られた培地(増殖菌体を含
む)を、更にTCE含有M9寒天培地(3ppmTC
E、50ppmフェノール及び1.2%寒天を含む)の
表面に塗布し、30℃で2日間培養した。いくつかのコ
ロニーが寒天培地上に形成されたので、各々のコロニー
を0.6ppmTCE、10ppmフェノール及び0.
05%酵母エキストラクトを含むM9培地(5ml)に
接種し、30℃で2日間培養した。
【0046】次に、バイアル瓶に30mlの3ppmT
CE、10ppmフェノール及び0.05%酵母エキス
トラスクトを含むM9培地を入れたものを必要数用意
し、それぞれに先の各コロニーから採取した菌体の各培
養液(0.1ml)を個々に接種した後、ブチルゴム栓
及びアルミシールで完全密封し、30℃で培養した。所
定の培養日数経過時にバイアル瓶中のTCEの量をガス
クロマトグラフィーを用いたヘッドスペース法により定
量し、TCEの分解が生じているものをTCE分解菌の
単離株とした。
【0047】単離株の1つについてその菌学的性質を調
べたところ下記の結果が得られ、この単離株はフェノー
ル、o-クレゾール、m-クレゾール及びp-クレゾールなど
のフェノール性化合物等の分解能を有する新規菌株とし
て通商産業省工業技術院微生物工業技術研究所に平成4
年3月11日に寄託され、平成5年3月9日付でブダペ
スト条約に基づく国際寄託に変更されたKK01株(国
際寄託番号 FERMBP−4235)と同一であるこ
とがわかった。 A.形態的性状 (1)グラム染色:陰性 (2)菌の大きさ及び形:長さ1.0〜2.0μm、幅
0.5μm前後の桿菌 (3)運動性:あり B.各種培地における生育状況
【0048】
【表1】 C.生理的性質 (1)好気性、嫌気性の区別:偏性好気性 (2)糖の分解様式: 酸化型 (3)オキシダーゼの生成: + (4)硝酸銀の還元: + (5)硫化水素の生成: − (6)インドールの生成: − (7)ウレアーゼの生成: − (8)ゼラチンの液化: − (9)アルギニンの加水分解:− (10)リジンの脱炭酸: + (11)オルニチンの脱炭酸:− (12)クエン酸の利用: + (13)メチルカルビノールアセチル反応(VP反
応):− (14)トリプトファンデアミナーゼの検出:− (15)ONPG: − (16)炭水化物類の利用性: ブドウ糖: + 果糖: + 麦芽糖: + ガラクトース:+ キシロース: + マンニット: ± 白糖: − 乳糖: + エスクリン: − イノシット: − ソルビット: − ラムノース: − メリビオース:− アミグダリン:− L−(+)−アラビノース:+ 次に、このKK01株を0.6ppmTCE、10pp
mフェノール及び0.05%酵母エキストラクトを含む
M9培地(5ml)に接種し、30℃で2日間培養し
た。
【0049】次に、バイアル瓶に30mlの3ppmT
CE、10ppmフェノール及び0.05%酵母エキス
トラクトを含むM9培地を入れ、これに先のKK01株
の培養液の0.1mlを接種した後、ブチルゴム栓及び
アルミシールで完全密封し、30℃で培養した。
【0050】所定の培養日数経過時にバイアル瓶中のT
CEの量をガスクロマトグラフィーを用いたヘッドスペ
ース法により定量し、培養日数に応じたTCEの残存率
を求めた。得られた結果を図2に示す。なお、培養開始
時のTCEの量を残存率100%とした。
【0051】実施例3(シロアリ腸内細菌による土壌修
復) タカサゴシロアリのハタラキシロアリを10匹シャーレ
にとり、エチルアルコール(95%)をこれに注ぎシロ
アリ表面を殺菌した。次に、0.6ppmのトリクロロ
エチレン(TCE)を含むM9培地でシロアリを2回洗
い、その表面からエチルアルコールを除去した。洗浄
後、シロアリの腸をピンセットで摘み出し、それを0.
6ppmのTCEを含有するM9培地中ですり潰し、腸
破砕物を含む液状混合物を得た。次に、バイアル瓶に3
0mlの培地(3ppmのTCE、10ppmのフェノ
ール及び0.05%の酵母エキストラクトを含むM9培
地)を入れ、これに滅菌済土壌を水面まで加え、先に得
た腸破砕物を含む液状混合の一部を接種した後、バイア
ル瓶をブチルゴム栓をし、アルミシールで完全密封して
から30℃で培養した。所定の培養日数経過時にバイア
ル瓶中のTCEの量をガスクロマトグラフィーを用いた
ヘッドスペース法により定量し、培養日数に応じたTC
Eの残存率を求めた。得られた結果を図3に示す。な
お、培養開始時のTCEの量を残存率100%とした。
【0052】実施例4 KK01株を0.6ppmTCE、10ppmフェノー
ル及び0.05%酵母エキストラクトを含むM9培地
(5ml)に接種し、30℃で2日間培養した。
【0053】次に、バイアル瓶に30mlの3ppmT
CE、10ppmフェノール及び0.05%酵母エキス
トラクトを含むM9培地を入れ、これに滅菌土壌を水面
まで加え、更に先のKK01株の培養液の0.1mlを
接種した後、ブチルゴム栓及びアルミシールで完全密封
し、30℃で培養した。
【0054】所定の培養日数経過時にバイアル瓶中のT
CEの量をガスクロマトグラフィーを用いたヘッドスペ
ース法により定量し、培養日数に応じたTCEの残存率
を求めた。得られた結果を図4に示す。なお、培養開始
時のTCEの量を残存率100%とした。
【0055】実施例5 KK01株を、5mlの培地(M9培地に、1ppmT
CE、0.05%酵母エキス及び所定濃度のフェノール
を添加)に接種し、30℃で種培養を2日間行った。
【0056】次に、バイアル瓶に15mlの培地(M9
培地に、1ppmTCE、0.2%グルタミン酸ナトリ
ウム及び所定濃度のフェノールを添加)を入れ、これに
先の種培養の培養液から0.1ml(菌体を含む)を接
種した後、ブチルゴム栓及びアルミシールで完全密封
し、30℃で振盪培養した。経時的にバイアル瓶内の気
相をO.1ml採取し、ガスクロマトグラフィー(島津
製作所製:ガスクロマトグラムGC−9AM)で分析し
た。
【0057】また、増殖菌体数は培養液をサンプリング
して、培養液の吸光度(660nm)を分光光度計で測
定することで求めた。
【0058】誘導物質であるフェノールの濃度を、0、
1、10、100、500及び1000ppmとした場
合のTCEの残存率(培養開始時のTCE量を100%
として求めた)の変化を図5に、菌体数を表わす光学濃
度(O.D.)の変化を図6に示す。
【0059】ここで、誘導物質として用いられるフェノ
ールは、活性化させる菌体に対して餌としての資化性
と、それに伴うTCE分解酵素の発現を促すものである
とともに、一方では、その量が多いと菌増殖阻害を起す
ものでもある。従って、菌体に対して害を及ぼさない範
囲で、しかも菌体のTCE分解活性をより高めるフェノ
ールの最大量を求めることが必要となる。図6より、フ
ェノール濃度0(無添加)の場合、培養1日目でほぼ菌
数の最大値(O.D.=1.17;培養2日目)に近い
O.D.=1.13まで増殖し、3日目以降徐々にO.
D.が減少していくことが示されている。これは、フェ
ノールによって増殖が阻害されていない1つの理想的な
増殖を表わす。しかし、この時はTCE分解酵素が発現
しないので、TCE分解は起らない(図5)。フェノー
ル濃度が1ppmの場合、1日目のO.D.=1.1
2、2日目で最大O.D.=1.21とほとんどフェノ
ール濃度が0の場合と菌体の増殖特性は変わらないが、
TCE分解はドラスティックに向上していることがわか
る(図5)。フェノール濃度を10ppm、100pp
mと増加させた場合、それぞれ、1日目のO.D.=
0.96(2日目で最大値O.D.=1.23)、O.
D.=0.83(2日目で最大値O.D.=1.18)
と徐々に1日目の増殖が阻害されはいるが、菌体数の最
大値を与える培養日数とその最大値の値は、フェノール
濃度0〜100ppmでおおよそ不変であり、最大値以
降のO.D.の減少についても同様に酷似している。
【0060】また、図5より、TCEも良好に分解され
ていることがわかる。特に、100ppmの場合,1日
で検出器(FID検出器;水素イオン化検出器)の検出
限界以下までほぼ100%分解が進んだ。
【0061】一方、フェノール濃度が500ppm、1
000ppmの時、TCEの分解はあまり起っていな
い。そして、この時、菌体の増殖は、1日目のO.D.
=0.07、O.D.=0.03と大きな増殖阻害を受
けている。このように、種々の培養増殖曲線とTCE等
の分解能の相関を検討したところ、培養日数に対して最
大のO.D.値を与える日数まで、即ち、初期の培養曲
線がほぼ凸型で表現される、つまり、前記誘導物質の存
在下で、前記微生物のバッチ培養を行い、前記微生物の
増殖曲線がy=f(t)(y:光学濃度(O.D.)に
より求められた菌数、t:培養時間)で近似された時、
下記式
【0062】
【数3】 (T:菌数yが最大となる時の培養時間)を満足する範
囲内に誘導物質の量を設定すれば、菌の活性度を高める
ことができる。特に好ましくは、この範囲内で最大の誘
導物質濃度に設定すれば、菌体当りの活性度を最大に設
定することが可能となる。
【0063】誘導物質が少量でも含まれていれば、菌体
の分解活性は高められ、生物分解は進行しているものと
思われるが、実際には、誘導物質の濃度が分解すべき有
機塩素化合物の濃度の0.2倍以上、更に、0.5倍以
上が好ましい。また、有機塩素化合物の濃度が5ppm
以上と高濃度のときには、1倍以上で用いることが良好
な結果を与える。
【0064】実施例6 分解対象物であるTCEの濃度を5ppmとした他は実
施例5と同様に実験を行った。TCEの残存率の変化を
図7に、菌体数を表わすO.D.の変化を図8に示す。
【0065】TCE分解については、フェノール濃度1
00ppmの場合、1日でFID検出器の検出限界以下
にまで分解が進み、フェノール濃度1、5及び10pp
mの場合でも、1日でそれぞれ約62.93%及び約9
7%の分解が見られた。これに対し、フェノールを添加
しなかった場合、及びフェノール濃度1000ppmの
場合のTCEの分解はほとんどみられなかった。
【0066】一方、菌体増殖に関しては、フェノール濃
度100ppmまでのものは、いずれも初期増殖曲線が
凸型を示しており、培養2日で最大菌数(O.D.=
1.2前後)まで増殖している。フェノール濃度100
0ppmのものは、明らかに増殖阻害を受け、最大菌数
に達する日数も100ppmまでのものと比べ、1日以
上遅れている。
【0067】実施例7 TCEの濃度を30ppmとした以外は実施例5と同様
にして培養を行った。得られた結果を、図9、10に示
す。
【0068】図9に示したように、TCE分解について
はフェノール濃度100ppmの場合、1日で約45%
の分解が見られた。これに対し、フェノール濃度100
0ppmの場合、及びフェノール無添加の場合にはTC
E分解はほとんど進まなかった。
【0069】一方、図10に示したように、増殖は、0
及び100ppmのフェノール濃度で同様の過程を示し
た。
【0070】また、1000ppmのフェノール濃度の
時の最大菌数及び最大菌数に達する日数は、0及び10
0ppmの時と同様であったが、その初期増殖曲線は凸
型を示しておらず、増殖阻害が認められた。
【0071】上述したようにフェノール濃度が1000
ppmの時、菌体数も、最大菌体数までの日数も100
ppmの時と同じだったにも拘らずTCEの分解はほと
んど進まなかった。このことは、100ppmと100
0ppmで同程度の菌体数が培養されていても、係る菌
体のTCE分解能力の活性化は増殖曲線が凸型を示して
いる100ppmのほうでしか起っていないことを示し
ている。
【0072】実施例8 通常、土壌中にはPseudomonas属等の芳香族
化合物資化性菌が存在するといわれている。そこで、神
奈川県にて採取した褐色森林土1gをフェノール濃度2
00ppmに調製したM9培地15mlに加え、30℃
で振盪培養を3日間行った後、その100μlを同様の
培地に移して更に3日間30℃で浸透培養を行った。こ
れを同様の組成(フェノール200ppm含有)の寒天
平板培地上でプレートカウントしたところ、土壌1g当
り106 から107 個の数種類の菌がカウントされた。
【0073】芳香族化合物資化性菌の存在が確認された
上記土壌1gをフェノール濃度を、200ppm、TC
E初期濃度を15ppmに調製したM9培地15mlに
加え、30℃、120rpmで7日間振盪培養し、上記
と同様の方法でTCEの分解率を求めたところ、約50
%のTCE分解が見られた。すなわち、上記土壌中での
フェノールの存在下でTCEを分解する菌の存在が確認
された。
【0074】以上の結果に基づいて、土着の芳香族化合
物資化性菌TCE分解菌のTCE分解に及ぼすフェノー
ル濃度について実験を行った。すなわち、実施例5と同
様にして土壌1g当たりのTCE分解を測定した。得ら
れた結果を、図11、12に示す。
【0075】図11の結果では、フェノール濃度100
ppmの場合に最大の分解が見られ、1日で約70%の
TCE分解が見られた。次いで、フェノール濃度10p
pmの場合に、1日で約50%のTCE分解が見られ
た。また、フェノール濃度1000ppmの場合には、
極めてゆっくりとした分解に止まっている。
【0076】一方、図12に示したように、増殖に関し
ては、KKO1株と同様に、フェノール濃度が0、10
及び100ppmのものは、いずれも初期増殖曲線が凸
型を示している。1000ppmのものは、明らかに増
殖阻害を受けている。
【0077】実施例9 TCEで5ppm(TCE5mg/kg湿潤土)に汚染
された含水率90%の滅菌された関東ローム層土壌10
0gを入れたバイアル瓶に15mlの培地(M9培地に
0.2%グルタミン酸ナトリウム及び所定のフェノール
濃度(0、1、5、10、100、500及び1000
ppm(mg/kg湿潤土)を添加)とKK01株(K
K01の種培養液0.1ml)を加え均一に混合し、ブ
チルゴム栓及びアルミシールで完全密封し、30℃で静
置培養した。経時的にバイアル瓶内の気相を0.1ml
採取し、実施例5と同様にTCEの残留率を求め図13
に示した。実施例6の培養系のTCE5ppmの場合と
ほぼ対応する分解能を土壌系の場合にもフェノール濃度
によって与えられることが判る。従って、実施例6の図
7、8の結果を踏まえて、つまりは、バッチ液培養にお
ける実験で得られる増殖曲線のデータから、実際の土壌
の場合の有効な誘導物質濃度を設定することができる。
【0078】実施例10 分解対象物としてcis−1,2−ジクロロエチレン
(cis−DCE)を用い、その濃度を13ppmとし
て実施例5と同様にして培養を行った。得られた結果を
図14及び15に示す。図14に示したように、フェノ
ール濃度100ppmのときに13ppmのcis−D
CEが7日間で1ppm以下にまで分解された。これに
対し、フェノール濃度10ppmのときには7日間で4
ppmまで、フェノール濃度1000ppmのときには
8ppmまでしか分解が進まなかった。
【0079】一方、図15に示したように、初期増殖特
性に関しては、フェノール濃度0、10、100ppm
のものはいずれも凸型を示し、最大菌数O.D.=1.
2〜1.3が得られ、最大となる培養日数も2日目で一
致している。1000ppmのものは、明らかに増殖阻
害を受け、最大菌数のO.D.も0.7程度で3日目以
降に表われている。
【0080】実施例11 TCE分解誘導物質としてフェノールの代わりにp−ク
レゾールを用いた以外は実施例5と同様にして培養を行
った。なお、TCEの濃度は15ppmとし、p−クレ
ゾールの濃度を0ppm、10ppm、100ppm及
び1000ppmと変化させて、p−クレゾール濃度の
影響を調べた。得られた結果を図16及び17に示す。
【0081】図16に示したように、p−クレゾール1
00ppmにおいて、TCE分解が2日で98%以上、
p−クレゾール濃度10ppmの場合は最大で約62%
進んだのに対し、p−クレゾール濃度1000ppmの
場合は約14%のTCE分解にとどまった。
【0082】一方、図17に示したように、初期増殖特
性に関しては、p−クレゾール濃度0、10及び100
ppmのものはいずれも凸型を示した。1000ppm
のものは明らかに増殖阻害を受けていた。
【0083】実施例12 TCE分解菌をPseudomonas Putida
BH株とした以外は実施例5と同様にして実験を行っ
た。ただし、培地はpH7.6に調整したM9培地を用
い、TCE濃度は5ppmに調整した。結果を図18に
示す。
【0084】フェノール濃度100ppmのものは、初
期増殖曲線は凸型を示し、この時1日で約95%のTC
E分解が進んだ。これに対し、フェノール濃度1000
ppmのものは、明かに増殖阻害を受け、TCEもほと
んど分解されていなかった。
【0085】
【発明の効果】本発明によりシロアリ腸内からのTCE
の分解能を有する微生物の取得方法が確立され、該方法
によって廃液等に含まれるTCEの生物分解処理に好適
な微生物を取得することができる。
【0086】また、該取得方法によって得た微生物を用
いることで、TCEを含む廃液等の効率良い生物処理が
可能となる。
【0087】本発明によって土壌中でのTCE化合物の
微生物の分解による実用性の高い土壌修復方法を提供す
ることができる。
【0088】更に、本発明は有機塩素化合物を分解する
微生物の単位菌体当たりの分解活性を高める誘導物質の
濃度を初期の菌増殖特性から判断し、低い菌体数でも分
解活性を高めた効率のよい生分解反応を提供することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1でのTCEの残存率の経日的変化を示
す図である。
【図2】実施例2でのバイアル瓶内のTCEの残存率の
経日的変化を示す図である。
【図3】実施例3でのバイアル瓶内のTCEの残存率の
経日的変化を示す図である。
【図4】実施例4でのバイアル瓶内のTCEの残存率の
経日的変化を示す図である。
【図5】実施例5でのTCE分解に対するフェノール濃
度の影響を示す図である。
【図6】実施例5でのKK01株の増殖に対するフェノ
ール濃度の影響を示す図である。
【図7】実施例6でのTCE分解に対するフェノール濃
度の影響を示す図である。
【図8】実施例6でのKK01株の増殖に対するフェノ
ール濃度の影響を示す図である。
【図9】実施例7でのTCE分解に対するフェノール濃
度の影響を示す図である。
【図10】実施例7でのKK01株の増殖に対するフェ
ノール濃度の影響を示す図である。
【図11】実施例8でのTCE分解に対するフェノール
濃度の影響を示す図である。
【図12】実施例8での土着菌増殖に対するフェノール
濃度の影響を示す図である。
【図13】実施例9でのTCE分解に対するフェノール
濃度の影響を示す図である。
【図14】実施例10でのcis−DCEに対するフェ
ノール濃度の影響を示す図である。
【図15】実施例10でのKK01株の増殖に対するフ
ェノール濃度の影響を示す図である。
【図16】実施例11でのTCE分解に対するp−クレ
ゾール濃度の影響を示す図である。
【図17】実施例11でのKK01株の増殖に対するp
−クレゾール濃度の影響を示す図である。
【図18】実施例12でのBH1株増殖及びTCE分解
に対するフェノール濃度の影響を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C12R 1:38) (72)発明者 小松 利行 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トリクロロエチエンを含む水性媒体を、
    トリクロロエチレンの分解能を有するシロアリ腸内由来
    の微生物と接触させて、トリクロロエチレンを分解する
    過程を含むことを特徴とするトリクロロエチレンの生物
    分解方法。
  2. 【請求項2】 前記シロアリが、タカサゴシロアリであ
    る請求項1に記載の生物分解方法。
  3. 【請求項3】 前記微生物がシュードモナス・セパシア
    である請求項1に記載の生物分解方法。
  4. 【請求項4】 前記シュードモナス・セパシアがシュー
    ドモナス・セパシアKK01株(FERM BP−42
    35)である請求項3に記載の生物分解方法。
  5. 【請求項5】 シロアリ体内から分離した微生物を、ト
    リクロロエチレンを唯一の炭素源として含む培地で培養
    し、生育した微生物を回収する過程を有することを特徴
    とするトリクロロエチレン分解能を有する微生物の取得
    方法。
  6. 【請求項6】 シロアリ体内がシロアリ腸内部である請
    求項5に記載の微生物の取得方法。
  7. 【請求項7】 シロアリが、タカサゴシロアリである請
    求項5に記載の微生物の取得方法。
  8. 【請求項8】 培地が細菌用の培地である請求項5に記
    載の微生物の取得方法。
  9. 【請求項9】 土壌中で、シロアリ腸内由来のトリクロ
    ロエチレン分解能を有する微生物とトリクロロエチレン
    を接触させることによりトリクロロエチレンを分解させ
    て土壌を修復することを特徴とする土壌修復法。
  10. 【請求項10】 前記シロアリが、タカサゴシロアリで
    ある請求項9に記載の土壌修復法。
  11. 【請求項11】 前記微生物がシュードモナス・セパシ
    アである請求項9に記載の土壌修復法。
  12. 【請求項12】 シュードモナス・セパシアが、シュー
    ドモナス・セパシアKK01株(FERM BP−42
    35)である請求項11に記載の土壌修復法。
  13. 【請求項13】 誘導物質によりその分解活性が誘導さ
    れる微生物を、誘導物質存在下で有機塩素化合物に接触
    させて、前記有機塩素化合物を分解する生物分解方法で
    あって、加える前記誘導物質の量が、下記式: 【数1】 (上記式は、前記誘導物質の存在下で、前記微生物のバ
    ッチ培養を行い、前記微生物の増殖曲線がy=f(t)
    (y:光学濃度(O.D.)により求められた菌数、
    t:培養時間)で近似された時における菌数と培養時間
    の関係を示すものであり、Tは菌数yが最大となるとき
    の培養時間を示す)で表われる関係を損なわない量であ
    ることを特徴とする生物分解方法。
  14. 【請求項14】 前記有機塩素化合物が塩素化エチレン
    である請求項13に記載の生物分解方法。
  15. 【請求項15】 前記塩素化エチレンがトリクロロエチ
    レン(TCE)またはジクロロエチレン(DCE)であ
    る請求項14に記載の生物分解方法。
  16. 【請求項16】 前記誘導物質が芳香族化合物である請
    求項13に記載の生物分解方法。
  17. 【請求項17】 前記芳香族化合物が、フェノール、ト
    ルエン、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾ
    ールのいずれか一つ以上を含む請求項16に記載の生物
    分解方法。
  18. 【請求項18】 前記誘導物質の量が前記有機塩素化合
    物の量の0.5倍以上である請求項13に記載の生物分
    解方法。
  19. 【請求項19】 前記微生物がシロアリ腸内由来の塩素
    化エチレン分解能を有する微生物である請求項13に記
    載の生物分解方法。
  20. 【請求項20】 前記シロアリがタカサゴシロアリであ
    る請求項19に記載の生物分解方法。
  21. 【請求項21】 前記微生物がシュードモナス属である
    請求項19に記載の生物分解方法。
  22. 【請求項22】 前記微生物がシュードモナス・セパシ
    アである請求項21に記載の生物分解方法。
  23. 【請求項23】 前記シュードモナス・セパシアがシュ
    ードモナス・セパシアKK01株(FERM BP−4
    235)である請求項22に記載の生物分解方法。
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