JPH0967785A - リグニンの脱色及び分解方法 - Google Patents
リグニンの脱色及び分解方法Info
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- JPH0967785A JPH0967785A JP22161995A JP22161995A JPH0967785A JP H0967785 A JPH0967785 A JP H0967785A JP 22161995 A JP22161995 A JP 22161995A JP 22161995 A JP22161995 A JP 22161995A JP H0967785 A JPH0967785 A JP H0967785A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 リグニンの脱色および分解方法。
【解決手段】 アゾトバクター（Azotobacter）属に属
する微生物および／または該微生物の培養物を用いるこ
とによるリグニンの脱色及び分解方法である。 【効果】 本発明により、リグニンを脱色および分解す
ることが可能になり、紙パルプ工場におけるリグニン排
液処理に貢献するとともに、リグニンの有効利用に貢献
するものである。
する微生物および／または該微生物の培養物を用いるこ
とによるリグニンの脱色及び分解方法である。 【効果】 本発明により、リグニンを脱色および分解す
ることが可能になり、紙パルプ工場におけるリグニン排
液処理に貢献するとともに、リグニンの有効利用に貢献
するものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、微生物を用いてリ
グニンを脱色および分解する方法及びそれに用いる新規
微生物に関し、さらに詳しくは、アゾトバクター（Azot
obacter)属に属する微生物を用いてリグニンを脱色およ
び分解する方法及びそれに用いる新規微生物、アゾトバ
クター ベイジェリンキイ（Azotobacter beijerincki
i）ＨＭ１２１株に関する。
グニンを脱色および分解する方法及びそれに用いる新規
微生物に関し、さらに詳しくは、アゾトバクター（Azot
obacter)属に属する微生物を用いてリグニンを脱色およ
び分解する方法及びそれに用いる新規微生物、アゾトバ
クター ベイジェリンキイ（Azotobacter beijerincki
i）ＨＭ１２１株に関する。
【０００２】
【従来の技術】リグニンは草本類に１５〜２５％、樹木
に２０〜３５％含まれる高分子無定型化合物であり、主
に木質化した植物の細胞に存在する。化学的にはフェニ
ルプロパンの基本構成単位がエーテル結合、炭素−炭素
結合で縮合した形であり、メトキシル基を多く含んでい
る。酸による加水分解を受けにくく、また微生物や酵素
によっても分解を受けにくい難分解性の物質である。化
学パルプ製造に際して、リグニンは蒸解工程により溶出
させ、残渣を未晒パルプとしている。また未晒パルプに
ついてはさらに酸素、塩素等による漂白及びアルカリ抽
出を行い、残留しているリグニンを除去することで白色
度の高いパルプを得ている。この蒸解中の反応によって
本来淡黄色〜淡褐色であったリグニンが濃褐色に着色す
るが、クラフト法においては、蒸解によって溶出したリ
グニン（クラフトリグニン）は濃縮後、ボイラーの燃料
として使われている。また、漂白工程等で産生した着色
リグニン含有排液については適切な排水処理を行ってい
る。リグニンは天然に存在する有機化合物としてセルロ
ースに次ぐ蓄積量であるにもかかわらず、有効利用され
ているとは言えない。その理由として、リグニンの難分
解性がある。もしリグニンを効率的に分解したり、着色
リグニンを効率よく脱色できる手段があればリグニンを
含む廃水の処理やリグニンの有効利用に使うことができ
るため、その手段が求められている。その一つとして、
微生物や酵素を用いた生物学的手法がある。リグニンは
微生物にとっても難分解性の物質であるため、高分子の
リグニンを分解できる微生物としては、アラゲカワラタ
ケ、カワラタケ、Phanerochaetechrysosporium（ファネ
ロカエテ クリソスポリウム）、ヒラタケなど一部の微
生物に限られている。また脱メチルや水酸化などリグニ
ンを変性させる菌としては、オオウズラタケなどの褐色
腐朽菌やChaetomium globosum（ケトミウム グロボー
ザム）などの軟腐朽菌が知られている。また、リグニン
の部分的な分解に対してはFusarium（フザリウム）のよ
うなカビ類やPseudomonas（シュードモナス）属などの
微生物も関与するとされている。パルプ排液の脱色につ
いて、白色腐朽菌を用いたものではPhanerochaete chry
sosporium（Michel F.C.Jr.,et al.,Appl.Environ.Micr
obiol., 57,2368,1991）、カワラタケ（Archibald F.,e
t al.,Enzyme Microb.Technol.,12,846,1990）、スエヒ
ロタケ（Belsare D.K.,et al.,Appl.Microbiol.Biotech
nol.,28,301,1988）がある。また麦わらのアルカリ蒸解
排液の脱色にストレプトミセスを用いた例（Hernandez
M.,et al.,Appl.Environ.Microbiol., 60,3909,1994）
がある。アゾトバクターは窒素固定菌であり、芳香族化
合物の分解については安息香酸ナトリウム、レゾルシノ
ール、ピロカテコール、バニリン酸を分解するという報
告（Abd-Alla,Folia Microbiol.,39,57,1994）やクロロ
フェノール類を分解する報告（Deng-Yu Li, et al.,App
l.Environ.Microbiol.,57,1920,1991およびWieser Marc
o,et al.,FEMS Microbiol.Let.,116,73,1994）がある。
しかし、これらはモノマーの化合物であり、アゾトバク
ター ベイジェリンキイ（Azotobacter beijerinckii）
およびアゾトバクターに属する微生物が高分子のリグニ
ンを脱色、あるいは分解したという報告はない。
に２０〜３５％含まれる高分子無定型化合物であり、主
に木質化した植物の細胞に存在する。化学的にはフェニ
ルプロパンの基本構成単位がエーテル結合、炭素−炭素
結合で縮合した形であり、メトキシル基を多く含んでい
る。酸による加水分解を受けにくく、また微生物や酵素
によっても分解を受けにくい難分解性の物質である。化
学パルプ製造に際して、リグニンは蒸解工程により溶出
させ、残渣を未晒パルプとしている。また未晒パルプに
ついてはさらに酸素、塩素等による漂白及びアルカリ抽
出を行い、残留しているリグニンを除去することで白色
度の高いパルプを得ている。この蒸解中の反応によって
本来淡黄色〜淡褐色であったリグニンが濃褐色に着色す
るが、クラフト法においては、蒸解によって溶出したリ
グニン（クラフトリグニン）は濃縮後、ボイラーの燃料
として使われている。また、漂白工程等で産生した着色
リグニン含有排液については適切な排水処理を行ってい
る。リグニンは天然に存在する有機化合物としてセルロ
ースに次ぐ蓄積量であるにもかかわらず、有効利用され
ているとは言えない。その理由として、リグニンの難分
解性がある。もしリグニンを効率的に分解したり、着色
リグニンを効率よく脱色できる手段があればリグニンを
含む廃水の処理やリグニンの有効利用に使うことができ
るため、その手段が求められている。その一つとして、
微生物や酵素を用いた生物学的手法がある。リグニンは
微生物にとっても難分解性の物質であるため、高分子の
リグニンを分解できる微生物としては、アラゲカワラタ
ケ、カワラタケ、Phanerochaetechrysosporium（ファネ
ロカエテ クリソスポリウム）、ヒラタケなど一部の微
生物に限られている。また脱メチルや水酸化などリグニ
ンを変性させる菌としては、オオウズラタケなどの褐色
腐朽菌やChaetomium globosum（ケトミウム グロボー
ザム）などの軟腐朽菌が知られている。また、リグニン
の部分的な分解に対してはFusarium（フザリウム）のよ
うなカビ類やPseudomonas（シュードモナス）属などの
微生物も関与するとされている。パルプ排液の脱色につ
いて、白色腐朽菌を用いたものではPhanerochaete chry
sosporium（Michel F.C.Jr.,et al.,Appl.Environ.Micr
obiol., 57,2368,1991）、カワラタケ（Archibald F.,e
t al.,Enzyme Microb.Technol.,12,846,1990）、スエヒ
ロタケ（Belsare D.K.,et al.,Appl.Microbiol.Biotech
nol.,28,301,1988）がある。また麦わらのアルカリ蒸解
排液の脱色にストレプトミセスを用いた例（Hernandez
M.,et al.,Appl.Environ.Microbiol., 60,3909,1994）
がある。アゾトバクターは窒素固定菌であり、芳香族化
合物の分解については安息香酸ナトリウム、レゾルシノ
ール、ピロカテコール、バニリン酸を分解するという報
告（Abd-Alla,Folia Microbiol.,39,57,1994）やクロロ
フェノール類を分解する報告（Deng-Yu Li, et al.,App
l.Environ.Microbiol.,57,1920,1991およびWieser Marc
o,et al.,FEMS Microbiol.Let.,116,73,1994）がある。
しかし、これらはモノマーの化合物であり、アゾトバク
ター ベイジェリンキイ（Azotobacter beijerinckii）
およびアゾトバクターに属する微生物が高分子のリグニ
ンを脱色、あるいは分解したという報告はない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、微生
物を用いた新規なリグニンの脱色および分解方法及び該
方法に用いるアゾトバクター属に属する新規な菌株を提
供することにある。
物を用いた新規なリグニンの脱色および分解方法及び該
方法に用いるアゾトバクター属に属する新規な菌株を提
供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らはリグニン脱
色菌を求め、天然界より広範なスクリーニングを行いリ
グニンを脱色および分解能を有するアゾトバクター ベ
イジェリンキイ（Azotobacter beijerinckii）ＨＭ１２
１株を見い出し、更に該微生物及びその培養液を用いた
リグニン脱色方法を開発し、本発明を完成するに至っ
た。すなわち、本発明はリグニン含有物質をアゾトバク
ター（Azotobacter）属に属し、リグニンの脱色および
分解能を有する微生物の菌体、その培養物又はその処理
物で処理することを特徴とするリグニンの脱色および分
解方法である。
色菌を求め、天然界より広範なスクリーニングを行いリ
グニンを脱色および分解能を有するアゾトバクター ベ
イジェリンキイ（Azotobacter beijerinckii）ＨＭ１２
１株を見い出し、更に該微生物及びその培養液を用いた
リグニン脱色方法を開発し、本発明を完成するに至っ
た。すなわち、本発明はリグニン含有物質をアゾトバク
ター（Azotobacter）属に属し、リグニンの脱色および
分解能を有する微生物の菌体、その培養物又はその処理
物で処理することを特徴とするリグニンの脱色および分
解方法である。
【０００５】上記微生物としてはアゾトバクター ベイ
ジェリンキイ（Azotobacter beijerinckii）ＨＭ１２１
株等があげられる。また、上記リグニン含有物質として
は、針葉樹、広葉樹などからなるパルプ原料及びパルプ
排液などが挙げられる。さらに、本発明はリグニンの脱
色および分解能を有するアゾトバクター ベイジェリン
キイ（Azotobacter beijerinckii）ＨＭ１２１株であ
る。以下、本発明について詳細に説明する
ジェリンキイ（Azotobacter beijerinckii）ＨＭ１２１
株等があげられる。また、上記リグニン含有物質として
は、針葉樹、広葉樹などからなるパルプ原料及びパルプ
排液などが挙げられる。さらに、本発明はリグニンの脱
色および分解能を有するアゾトバクター ベイジェリン
キイ（Azotobacter beijerinckii）ＨＭ１２１株であ
る。以下、本発明について詳細に説明する
【０００６】（１）微生物 本発明者らが北海道札幌市北海道大学の土壌中から採取
した菌株の中にリグニンを脱色および分解する能力を有
する微生物、ＨＭ１２１株を見い出した。この微生物菌
株、ＨＭ１２１株は表１に示す菌学的性質を有する。
した菌株の中にリグニンを脱色および分解する能力を有
する微生物、ＨＭ１２１株を見い出した。この微生物菌
株、ＨＭ１２１株は表１に示す菌学的性質を有する。
【０００７】 表 １ ────────────────────────────────── グラム染色 陽性 形状 桿菌（卵形） 大きさ 0.4〜0.5×1.0〜1.2 μm シストあるいはシスト様細胞の形成 陽性 液体培地での運動性 陰性（鞭毛無し） ６０℃以上での生育 陰性 ５での生育 陰性 ３７℃以上での生育 陽性 赤あるいは橙色のコロニーの形成 陰性 紫色のコロニーの形成 陰性 蛍光色素の形成 陰性 グルコースから酸の形成 陽性 トリプトファンからインドールの生成 陰性 試験管内での好気的窒素固定 陽性 脱窒 陰性 ２０％以上のＮａＣ１共存下での生育 陰性 カタラーゼ 陽性 デンプンの利用 陽性 ラムノースの利用 陰性 ミオイノシトールの利用 陰性 カプロン酸塩の利用 陰性 カプリル酸塩の利用 陰性 マロン酸塩の利用 陽性 ──────────────────────────────────
【０００８】この結果からBergey's Manual of Determi
native Bacteriology, 9th. Edition を参考にして本菌
株の同定を行った。本菌は寒天培地でムコイド状のコロ
ニーを呈し、グラム陰性菌で好気的条件で窒素固定する
こと、カタラーゼを持つこと、及び特徴的な休眠細胞
（シスト）の形成が観察されることからアゾトバクター
（Azotobacter）属に属する株であることは明らかであ
る。種については、運動性がないことからアゾトバクタ
ー ベイジェリンキイ（Azotobacter beijerinckii）か
アゾトバクター ニグリカンス（Azotobacter nigrican
s）に限定されるが、色素を形成しないことから本発明
の菌株はアゾトバクター ベイジェリンキイ（Azotobac
ter beijerinckii）に属する菌株であるとした。さら
に、高分子のリグニンを脱色および分解するアゾトバク
ター ベイジェリンキイ（Azotobacter beijerinckii）
に属する菌株およびアゾトバクター（Azotobacter）属
に属する菌株の報告がないため、このＨＭ１２１株をア
ゾトバクター ベイジェリンキイ（Azotobacter beijer
inckii）ＨＭ１２１株とした。このアゾトバクター ベ
イジェリンキイ（Azotobacter beijerinckii）ＨＭ１２
１株は、通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所
に、平成７年８月１日にFERM P-15081として寄託されて
いる。
native Bacteriology, 9th. Edition を参考にして本菌
株の同定を行った。本菌は寒天培地でムコイド状のコロ
ニーを呈し、グラム陰性菌で好気的条件で窒素固定する
こと、カタラーゼを持つこと、及び特徴的な休眠細胞
（シスト）の形成が観察されることからアゾトバクター
（Azotobacter）属に属する株であることは明らかであ
る。種については、運動性がないことからアゾトバクタ
ー ベイジェリンキイ（Azotobacter beijerinckii）か
アゾトバクター ニグリカンス（Azotobacter nigrican
s）に限定されるが、色素を形成しないことから本発明
の菌株はアゾトバクター ベイジェリンキイ（Azotobac
ter beijerinckii）に属する菌株であるとした。さら
に、高分子のリグニンを脱色および分解するアゾトバク
ター ベイジェリンキイ（Azotobacter beijerinckii）
に属する菌株およびアゾトバクター（Azotobacter）属
に属する菌株の報告がないため、このＨＭ１２１株をア
ゾトバクター ベイジェリンキイ（Azotobacter beijer
inckii）ＨＭ１２１株とした。このアゾトバクター ベ
イジェリンキイ（Azotobacter beijerinckii）ＨＭ１２
１株は、通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所
に、平成７年８月１日にFERM P-15081として寄託されて
いる。
【０００９】なお、本発明においては、このＨＭ１２１
株以外でも、アゾトバクター（Azotobacter）属に属
し、リグニンを脱色および分解する能力のある菌株であ
ればいずれも用いることができる。
株以外でも、アゾトバクター（Azotobacter）属に属
し、リグニンを脱色および分解する能力のある菌株であ
ればいずれも用いることができる。
【００１０】（２）微生物の培養方法 本発明の菌株の培養に用いる炭素源や窒素源の種類、ま
たそれらの濃度については、菌が生育することのできる
ものであればいずれも用いることができる。例えば、炭
素源としてはグリセリン、グルコースなどの各種単糖、
オリゴ糖およびデンプンなどの多糖のほか、それらの分
解代謝物であるアミノ酸や有機酸、また農産廃棄物を使
用することができ、窒素源としては酵母エキス、ペプト
ン、肉エキス、各種アミノ酸、大豆、コーンスティープ
リカー、各種無機窒素等の窒素化合物を用いることがで
きる。また、各種の塩類やビタミン、ミネラル等を適宜
用いることができる。培養温度およびｐＨについては、
本発明の菌株が生育する温度及びｐＨであればいずれで
も良いが、温度については３０℃付近が好ましい。ｐＨ
について、本発明の菌株は初期ｐＨ３．０以下では生育
せず、ｐＨ９．０以上ではほとんど生育しない。増殖の
至適ｐＨは６付近である。生育の最適条件は０．０４％
リグニン、０．５％グリセリン、０．０２％ペプトン、
０．０２％酵母エキス、０．１％ＫＨ2ＰＯ4、０．０２
％（ＮＨ4）2ＳＯ4、０．０２％ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ、
０．０２％ＭｎＳＯ4・４Ｈ2Ｏからなる培地を用い、初
発ｐＨ６．０で培養温度３０℃である。また、寒天培地
を用いる時はこの培地に寒天を１．５％添加する。
たそれらの濃度については、菌が生育することのできる
ものであればいずれも用いることができる。例えば、炭
素源としてはグリセリン、グルコースなどの各種単糖、
オリゴ糖およびデンプンなどの多糖のほか、それらの分
解代謝物であるアミノ酸や有機酸、また農産廃棄物を使
用することができ、窒素源としては酵母エキス、ペプト
ン、肉エキス、各種アミノ酸、大豆、コーンスティープ
リカー、各種無機窒素等の窒素化合物を用いることがで
きる。また、各種の塩類やビタミン、ミネラル等を適宜
用いることができる。培養温度およびｐＨについては、
本発明の菌株が生育する温度及びｐＨであればいずれで
も良いが、温度については３０℃付近が好ましい。ｐＨ
について、本発明の菌株は初期ｐＨ３．０以下では生育
せず、ｐＨ９．０以上ではほとんど生育しない。増殖の
至適ｐＨは６付近である。生育の最適条件は０．０４％
リグニン、０．５％グリセリン、０．０２％ペプトン、
０．０２％酵母エキス、０．１％ＫＨ2ＰＯ4、０．０２
％（ＮＨ4）2ＳＯ4、０．０２％ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ、
０．０２％ＭｎＳＯ4・４Ｈ2Ｏからなる培地を用い、初
発ｐＨ６．０で培養温度３０℃である。また、寒天培地
を用いる時はこの培地に寒天を１．５％添加する。
【００１１】（３）リグニンの脱色および分解方法 予め培養した本発明の菌株の菌体および培養物を０．０
４〜０．１％のリグニンを含む培地と混合し、必要であ
れば適当な培地成分を添加して培養することでリグニン
の脱色および分解を行うことができる。リグニンの脱色
及び分解については、培養液の遠心分離上清の４８０ｎ
ｍの可視部の吸光度（脱色）とリグニンの芳香環に由来
する２７５ｎｍの吸光度（分解）を測定し、それぞれの
減少率（％）で表した。リグニンとしてはクラフトリグ
ニンやクラフトパルプ漂白工程のアルカリ排液リグニ
ン、リグニンスルホン酸などのパルプ製造工程で産生す
るリグニンのほかナカライテスク社製、シグマ社製、関
東化学社製、東京化成社製などの市販リグニンやジオキ
サンリグニンのように化学変化をほとんど受けていない
リグニンなどを用いることができる。本発明菌株がリグ
ニンを脱色および分解するときに添加する培地および培
養条件は生育の条件と同様である。リグニンの脱色およ
び分解のための至適条件は、０．０４％リグニン、０．
５％グリセリン、０．０２％ペプトン、０．０２％酵母
エキス、０．１％ＫＨ2ＰＯ4、０．０２％（ＮＨ4）2Ｓ
Ｏ4、０．０２％ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ、０．０２％Ｍｎ
ＳＯ4・４Ｈ2Ｏからなる培地を用い、初発ｐＨ６．０で
培養温度３０℃である。なお、本発明において用いられ
る菌体処理物としては、菌体の破砕物などが挙げられ
る。
４〜０．１％のリグニンを含む培地と混合し、必要であ
れば適当な培地成分を添加して培養することでリグニン
の脱色および分解を行うことができる。リグニンの脱色
及び分解については、培養液の遠心分離上清の４８０ｎ
ｍの可視部の吸光度（脱色）とリグニンの芳香環に由来
する２７５ｎｍの吸光度（分解）を測定し、それぞれの
減少率（％）で表した。リグニンとしてはクラフトリグ
ニンやクラフトパルプ漂白工程のアルカリ排液リグニ
ン、リグニンスルホン酸などのパルプ製造工程で産生す
るリグニンのほかナカライテスク社製、シグマ社製、関
東化学社製、東京化成社製などの市販リグニンやジオキ
サンリグニンのように化学変化をほとんど受けていない
リグニンなどを用いることができる。本発明菌株がリグ
ニンを脱色および分解するときに添加する培地および培
養条件は生育の条件と同様である。リグニンの脱色およ
び分解のための至適条件は、０．０４％リグニン、０．
５％グリセリン、０．０２％ペプトン、０．０２％酵母
エキス、０．１％ＫＨ2ＰＯ4、０．０２％（ＮＨ4）2Ｓ
Ｏ4、０．０２％ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ、０．０２％Ｍｎ
ＳＯ4・４Ｈ2Ｏからなる培地を用い、初発ｐＨ６．０で
培養温度３０℃である。なお、本発明において用いられ
る菌体処理物としては、菌体の破砕物などが挙げられ
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、実施例により本発明を更に
具体的に説明する。但し、本発明はこれら実施例に限定
されない。 （実施例１）微生物菌体の培養 ０．０４％リグニン、０．５％グリセリン、０．０２％
ペプトン、０．０２％酵母エキス、０．１％ＫＨ2Ｐ
Ｏ4、０．０２％（ＮＨ4）2ＳＯ4、０．０２％ＭｇＳＯ
4・７Ｈ2Ｏ、０．０２％ＭｎＳＯ4・４Ｈ2Ｏからなる液
体培地（ｐＨ６）を用い、３０℃で４０時間振盪培養し
たアゾトバクター ベイジェリンキイＨＭ１２１株の培
養物３％あるいは同組成の寒天培地で培養した菌体１白
金耳を同液体培地に植菌し、３０℃で本菌株の培養を行
った。４０時間で増殖はほぼピークに達し、このときの
ＯＤ（６００ｎｍ）は約３であった。
具体的に説明する。但し、本発明はこれら実施例に限定
されない。 （実施例１）微生物菌体の培養 ０．０４％リグニン、０．５％グリセリン、０．０２％
ペプトン、０．０２％酵母エキス、０．１％ＫＨ2Ｐ
Ｏ4、０．０２％（ＮＨ4）2ＳＯ4、０．０２％ＭｇＳＯ
4・７Ｈ2Ｏ、０．０２％ＭｎＳＯ4・４Ｈ2Ｏからなる液
体培地（ｐＨ６）を用い、３０℃で４０時間振盪培養し
たアゾトバクター ベイジェリンキイＨＭ１２１株の培
養物３％あるいは同組成の寒天培地で培養した菌体１白
金耳を同液体培地に植菌し、３０℃で本菌株の培養を行
った。４０時間で増殖はほぼピークに達し、このときの
ＯＤ（６００ｎｍ）は約３であった。
【００１３】（実施例２） （１）各種リグニンの脱色および分解 アゾトバクター ベイジェリンキイ（Azotobacter beij
erinckii）ＨＭ１２１株(FERM P-15081) と各種リグニ
ンを用い、リグニンの脱色および分解のための至適条件
で培養した。すなわち、０．０４％の各種リグニン、
０．５％グリセリン、０．０２％ペプトン、０．０２％
酵母エキス、０．１％ＫＨ2ＰＯ4、０．０２％（Ｎ
Ｈ4）2ＳＯ4、０．０２％ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ、０．０
２％ＭｎＳＯ4・４Ｈ2Ｏからなる培地にアゾトバクター
ベイジェリンキイ（Azotobacter beijerinckii）ＨＭ
１２１株の前培養物３mlを接種し、初期ｐＨ６．０、培
養温度３０℃で３日間振盪培養した。培養は５００ｍｌ
の三角フラスコを用い、培地量１００ｍｌで行った。リ
グニンの脱色率、及び分解率としてそれぞれ培養液の遠
心分離上清の４８０ｎｍと２７５ｎｍの吸光度の減少率
（％）を測定した。結果を表２に示す。
erinckii）ＨＭ１２１株(FERM P-15081) と各種リグニ
ンを用い、リグニンの脱色および分解のための至適条件
で培養した。すなわち、０．０４％の各種リグニン、
０．５％グリセリン、０．０２％ペプトン、０．０２％
酵母エキス、０．１％ＫＨ2ＰＯ4、０．０２％（Ｎ
Ｈ4）2ＳＯ4、０．０２％ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ、０．０
２％ＭｎＳＯ4・４Ｈ2Ｏからなる培地にアゾトバクター
ベイジェリンキイ（Azotobacter beijerinckii）ＨＭ
１２１株の前培養物３mlを接種し、初期ｐＨ６．０、培
養温度３０℃で３日間振盪培養した。培養は５００ｍｌ
の三角フラスコを用い、培地量１００ｍｌで行った。リ
グニンの脱色率、及び分解率としてそれぞれ培養液の遠
心分離上清の４８０ｎｍと２７５ｎｍの吸光度の減少率
（％）を測定した。結果を表２に示す。
【００１４】 表 ２ ─────────────────────────────────── リグニン（由来*) 脱色率（％） 分解率（％） ─────────────────────────────────── アルカリリグニン（Ｎ） 92.4 75.1 アルカリリグニン（Ｔ） 86.7 69.3 アルカリリグニン（Ｋ） 93.2 71.9 アルカリリグニン（Ｓ） 91.4 78.1 脱アルカリリグニン（Ｔ） 90.7 72.5 リグニンスルホン酸（Ｔ） 86.1 38.2 針葉樹クラフトリグニン1 46.4 27.4 広葉樹クラフトリグニン1 77.1 41.7 ジオキサンリグニン2 84.2 60.5 ─────────────────────────────────── *:N(Nacali tesque Co. Ltd.) T(Tokyo Kasei Kogyo Co.Ltd.), K(Kanto Chem.Co.Ltd.) S(Sigma Chem.Co.) 1: 木材科学実験書、II化学編、P.232(日本木材学会・化学編編集委員会、中 外産業調査会発行) 2: リグニンの化学、P.47（中野準三編、ユニ出版発行） これより本発明の菌株は、広範な種類のリグニンに対し
て脱色および分解を行うことができる。
て脱色および分解を行うことができる。
【００１５】（２）リグニンの脱色および分解における
リグニンの濃度の影響 アゾトバクター ベイジェリンキイ（Azotobacter beij
erinckii）ＨＭ１２１株をリグニンに０．０２〜０．２
％のナカライテスク社製リグニンを用い、他の条件は前
記（１）と同様にリグニンの脱色および分解のための至
適条件で培養した。培養液を用いてリグニンの脱色率、
及び分解率を測定した。結果を図１に示す。なお、図中
の横軸はリグニンの濃度、縦軸はリグニンの脱色率およ
び分解率を示す。これより、リグニンの脱色および分解
は０．０４％で最も高く、０．０８％以下で良好な結果
を示した。
リグニンの濃度の影響 アゾトバクター ベイジェリンキイ（Azotobacter beij
erinckii）ＨＭ１２１株をリグニンに０．０２〜０．２
％のナカライテスク社製リグニンを用い、他の条件は前
記（１）と同様にリグニンの脱色および分解のための至
適条件で培養した。培養液を用いてリグニンの脱色率、
及び分解率を測定した。結果を図１に示す。なお、図中
の横軸はリグニンの濃度、縦軸はリグニンの脱色率およ
び分解率を示す。これより、リグニンの脱色および分解
は０．０４％で最も高く、０．０８％以下で良好な結果
を示した。
【００１６】（３）リグニンの脱色および分解における
グリセリンおよびグルコース濃度の影響 ナカライテクス社製のリグニンを用い、グリセリンおよ
びグルコースの濃度を０〜０．８％に変えて、他の条件
は前記（１）と同様にリグニンの脱色および分解のため
の至適条件で培養し、リグニンの脱色率と分解率を測定
した。結果を図２に示す。なお、図中の横軸はグリセリ
ンおよびグルコース濃度、縦軸はリグニンの脱色率およ
び分解率を示す。これよりグリセリンとグルコースの両
方とも０．５％以下で良好な分解を示した。さらに、グ
リセリンの方がグルコースよりも脱色および分解には勝
れていた。
グリセリンおよびグルコース濃度の影響 ナカライテクス社製のリグニンを用い、グリセリンおよ
びグルコースの濃度を０〜０．８％に変えて、他の条件
は前記（１）と同様にリグニンの脱色および分解のため
の至適条件で培養し、リグニンの脱色率と分解率を測定
した。結果を図２に示す。なお、図中の横軸はグリセリ
ンおよびグルコース濃度、縦軸はリグニンの脱色率およ
び分解率を示す。これよりグリセリンとグルコースの両
方とも０．５％以下で良好な分解を示した。さらに、グ
リセリンの方がグルコースよりも脱色および分解には勝
れていた。
【００１７】（４）（ＮＨ4）2ＳＯ4濃度の影響 ０．０４％ナカライテクス社製リグニンを用い、(Ｎ
Ｈ4）2ＳＯ4を０〜０．１％まで変え、他の条件は前記
（１）と同様にリグニンの脱色および分解のための至適
条件で培養し、リグニンの脱色率と分解率を測定した。
結果を図３に示す。なお、図中の横軸は（ＮＨ4）2ＳＯ
4濃度、縦軸はリグニンの脱色率および分解率を示す。
これよりリグニンの脱色は（ＮＨ4）2ＳＯ4濃度が０．
０２％以上で良好な値を示したが、リグニンの分解につ
いては（ＮＨ4）2ＳＯ4の濃度が高くなるにつれて抑制
された。
Ｈ4）2ＳＯ4を０〜０．１％まで変え、他の条件は前記
（１）と同様にリグニンの脱色および分解のための至適
条件で培養し、リグニンの脱色率と分解率を測定した。
結果を図３に示す。なお、図中の横軸は（ＮＨ4）2ＳＯ
4濃度、縦軸はリグニンの脱色率および分解率を示す。
これよりリグニンの脱色は（ＮＨ4）2ＳＯ4濃度が０．
０２％以上で良好な値を示したが、リグニンの分解につ
いては（ＮＨ4）2ＳＯ4の濃度が高くなるにつれて抑制
された。
【００１８】（５）ＭｎＳＯ4・４Ｈ2Ｏ濃度の影響 ０．０４％ナカライテクス社製リグニンを用い、ＭｎＳ
Ｏ4・４Ｈ2Ｏを０〜０．０５％まで変え、他の条件は前
記（１）と同様にリグニンの脱色および分解のための至
適条件で培養し、リグニンの脱色率と分解率を測定し
た。結果を図４に示す。なお、図中の横軸はＭｎＳＯ4
・４Ｈ2Ｏ濃度、縦軸はリグニンの脱色率および分解率
を示す。これよりリグニンの脱色はＭｎＳＯ4・４Ｈ2Ｏ
の濃度が０．０２％で最大の値を示したが、ほとんど影
響されなかった。リグニン分解についてはＭｎＳＯ4・
４Ｈ2Ｏの濃度が０．０２％以上で良好な値を示した。
Ｏ4・４Ｈ2Ｏを０〜０．０５％まで変え、他の条件は前
記（１）と同様にリグニンの脱色および分解のための至
適条件で培養し、リグニンの脱色率と分解率を測定し
た。結果を図４に示す。なお、図中の横軸はＭｎＳＯ4
・４Ｈ2Ｏ濃度、縦軸はリグニンの脱色率および分解率
を示す。これよりリグニンの脱色はＭｎＳＯ4・４Ｈ2Ｏ
の濃度が０．０２％で最大の値を示したが、ほとんど影
響されなかった。リグニン分解についてはＭｎＳＯ4・
４Ｈ2Ｏの濃度が０．０２％以上で良好な値を示した。
【００１９】（６）培養初期ｐＨの影響 ０．０４％ナカライテクス社製リグニンを用い、初期ｐ
Ｈを１ＮのＨＣｌとＮａＯＨによってｐＨを３〜９に調
整し、他の条件は前記（１）と同様にリグニンの脱色お
よび分解のための至適条件で培養し、リグニンの脱色率
と分解率を測定した。結果を図５に示す。なお、図中の
横軸は培養初期のｐＨ、縦軸はリグニンの脱色率および
分解率を示す。これよりリグニンの脱色および分解はｐ
Ｈは４．０〜８．０で良好であり、至適ｐＨは６であっ
た。なお、本菌はｐＨ３．０では生育が見られず、また
ｐＨ９．０ではほとんど生育できなかった。
Ｈを１ＮのＨＣｌとＮａＯＨによってｐＨを３〜９に調
整し、他の条件は前記（１）と同様にリグニンの脱色お
よび分解のための至適条件で培養し、リグニンの脱色率
と分解率を測定した。結果を図５に示す。なお、図中の
横軸は培養初期のｐＨ、縦軸はリグニンの脱色率および
分解率を示す。これよりリグニンの脱色および分解はｐ
Ｈは４．０〜８．０で良好であり、至適ｐＨは６であっ
た。なお、本菌はｐＨ３．０では生育が見られず、また
ｐＨ９．０ではほとんど生育できなかった。
【００２０】（７）リグニンの脱色および分解と菌の生
育の経時変化 ０．０４％ナカライテスク社製リグニン０．０４％を用
い、他の条件は前記（１）と同様にリグニンの脱色およ
び分解のための至適条件で培養し、菌の生育、リグニン
の脱色および分解の経時変化を測定した。菌の生育の指
標は６００ｎｍの濁度を用いた。結果を図６に示す。な
お、図中の横軸は培養期間（時間）、縦軸はリグニンの
脱色率、分解率および菌の生育を示す。これより、生
育、リグニンの脱色および分解は４０時間でほぼ完了す
る。
育の経時変化 ０．０４％ナカライテスク社製リグニン０．０４％を用
い、他の条件は前記（１）と同様にリグニンの脱色およ
び分解のための至適条件で培養し、菌の生育、リグニン
の脱色および分解の経時変化を測定した。菌の生育の指
標は６００ｎｍの濁度を用いた。結果を図６に示す。な
お、図中の横軸は培養期間（時間）、縦軸はリグニンの
脱色率、分解率および菌の生育を示す。これより、生
育、リグニンの脱色および分解は４０時間でほぼ完了す
る。
【００２１】（８）バッチ培養の繰り返しによるリグニ
ンの分解 ０．０４％ナカライテスク社製リグニン０．０４％を用
い、他の条件は前記（１）と同様にリグニンの脱色およ
び分解のための至適条件で培養し、この培養物１０ｍｌ
を同様のフレッシュな培地に新たに植菌し２４時間振盪
培養した。これを繰り返して行い、リグニンの脱色およ
び分解率を測定した。結果を図７に示す。なお、図中の
横軸は培養期間（日）、縦軸はリグニンの脱色率、分解
率を示す。これより１２回の継代培養でもリグニンを良
く脱色および分解した。
ンの分解 ０．０４％ナカライテスク社製リグニン０．０４％を用
い、他の条件は前記（１）と同様にリグニンの脱色およ
び分解のための至適条件で培養し、この培養物１０ｍｌ
を同様のフレッシュな培地に新たに植菌し２４時間振盪
培養した。これを繰り返して行い、リグニンの脱色およ
び分解率を測定した。結果を図７に示す。なお、図中の
横軸は培養期間（日）、縦軸はリグニンの脱色率、分解
率を示す。これより１２回の継代培養でもリグニンを良
く脱色および分解した。
【００２２】
【発明の効果】本発明の菌株であるアゾトバクター ベ
イジェリンキイ（Azotobacter beijerinckii）ＨＭ１２
１株により新規なリグニンの脱色および分解方法を提供
することができる。本発明により、リグニンを脱色およ
び分解を効率的に行うことができた。また、本発明は、
紙パルプ工場におけるリグニン排液処理に貢献するとと
もに、リグニンの有効利用に貢献することかできるもの
である。
イジェリンキイ（Azotobacter beijerinckii）ＨＭ１２
１株により新規なリグニンの脱色および分解方法を提供
することができる。本発明により、リグニンを脱色およ
び分解を効率的に行うことができた。また、本発明は、
紙パルプ工場におけるリグニン排液処理に貢献するとと
もに、リグニンの有効利用に貢献することかできるもの
である。
【図１】リグニンの脱色および分解におけるリグニン濃
度の影響を示す図。
度の影響を示す図。
【図２】リグニンの脱色および分解におけるグリセリン
およびグルコース濃度の影響を示す図。
およびグルコース濃度の影響を示す図。
【図３】リグニンの脱色および分解における（ＮＨ4）2
ＳＯ4濃度の影響を示す図。
ＳＯ4濃度の影響を示す図。
【図４】リグニンの脱色および分解におけるＭｎＳＯ4
・４Ｈ2Ｏ濃度の影響を示す図。
・４Ｈ2Ｏ濃度の影響を示す図。
【図５】リグニンの脱色および分解における培養初期ｐ
Ｈの影響を示す図。
Ｈの影響を示す図。
【図６】リグニンの脱色および分解と菌の生育の経時変
化を示す図。
化を示す図。
【図７】バッチ培養の繰り返しによるリグニンの脱色お
よび分解を示す図。
よび分解を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１２Ｒ 1:065）
Claims (3)
- 【請求項１】 リグニン含有物質をアゾトバクター（Az
otobacter）属に属し、リグニンの脱色および分解能を
有する微生物の菌体、その培養物又はその処理物で処理
することを特徴とするリグニンの脱色および分解方法。 - 【請求項２】 リグニン含有物質をアゾトバクター（Az
otobacter）属に属し、リグニンの脱色および分解能を
有する微生物がアゾトバクター ベイジェリンキイ（Az
otobacter beijerinckii）ＨＭ１２１株であることを特
徴とする請求項１記載のリグニンの脱色および分解方
法。 - 【請求項３】 リグニンの脱色および分解能を有するア
ゾトバクター ベイジェリンキイ（Azotobacter beijer
inckii）ＨＭ１２１株
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22161995A JPH0967785A (ja) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | リグニンの脱色及び分解方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22161995A JPH0967785A (ja) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | リグニンの脱色及び分解方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0967785A true JPH0967785A (ja) | 1997-03-11 |
Family
ID=16769601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22161995A Pending JPH0967785A (ja) | 1995-08-30 | 1995-08-30 | リグニンの脱色及び分解方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0967785A (ja) |
-
1995
- 1995-08-30 JP JP22161995A patent/JPH0967785A/ja active Pending
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