JPS61115486A - 好気性細菌の生長促進用の栄養素 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は好気性細菌の生長促進に適した栄養素組成物及
びその組成物を好気性細菌の生長促進に使用する方法に
関する。

〈従来の技術〉 窒素と燐は細菌を含めたすべての生物の生長に必須の元
素であることが知られている。細菌の生長促進のために
、窒素と燐の両方と場合によっては他の栄養素及び微量
栄養素を供給することがしばしば必要である。オルト燐
酸アニオンが縮合燐酸のアニオンよりも小さいことが知
られており、そして細菌中により迅速に拡散するとみら
れるために、細菌の生長を促進する栄養素として供給さ
れる補足的な燐はすべて最近迄、オルト（正）燐酸部分
として供給きれている。

国際特許公告第ＷＱ　８３１０　Ｚ　９５２号は、次の
過程：Ｌ　アセテート＋ピロホス７エート→アセチルホ
スフェート＋ホスフェート、及び ２、アデノシンジホスフェート士アセチルホスフェート
→アセテート＋アデノシントリホスフェートを経由する
生物学的酸化のエネルギーの供給によって、ある穐の嫌
気性細菌の生長を、無機ピロ燐酸イオンが促進出来るこ
と全教示している。

従って、ピロ燐酸イオンは嫌気性細菌中でアデノシンジ
ホスフェート（ＡＤＰ）をアデノシントリポリホスフェ
ート（ＡＴＰ）に酸化する。

ＡＴＰは生物学的過程の化学エネルギーの一次キャリャ
ーであり、過程中で１個又は２個の燐酸基を放してＡＤ
Ｐとオルト燐酸イオン、又はアデノシンモノホスフエー
トトポリ燐酸イオン全形成することが良く知られている
。縮合燐酸塩例えばポリ燐酸塩又はトリポリ燐酸塩、と
して好気性細菌に瞬を供給することについては他の先行
技術によって何の利点も教示されていない。

ブツシュ、エアロビック・バイオロジカル・ト１Ｊ−）
メント・オブ・ウェイスト・ウォーターズ、オリゴダイ
ナミックス・プレス、ヒユーストン（１９７１年）　〔
Ｅｗｓｃｈ。

Ａｅｒｏｂｉｃ　Ｂイｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｔｒｅａｔｒ
ｎｇｎｔ　　ｏｆ　ＷａｓｔｅＷａｔｅｒｓ、Ｏｌｉｇ
ｏｄｙｒＬａｍｉｃｓ　Ｐｒｅｓｓ、Ｈｏｕｓｔｏｎ。

（１９７１）］の１０７頁によると、窒素と燐だけが、
廃水の好気性酸化に定常的に添加する必要のある臨界的
な、生長を規定する栄養素であり、そして通常、燐１部
当り５部の窒素の比で添加される。従って本発明が好気
性細菌の生長促進のために改良された窒素−燐補充栄養
素を提供し、そしてかかる用途でのその改良されたその
使用方法全提供することは好都合なことである。

〈発明の構成〉 本発明によれば、好気性細菌に供給し得る改良された栄
養素組成物であって全燐１重量部当り全窒素が０．８電
縫部よりも少なくない比で窒素と燐とが存在し、且つ十
分量の燐がピロ燐酸部分及びトリポリ燐酸部分より成る
群から選ばれた短鎖縮合燐酸部分として含有されており
、組成物中甲の結合オルト・燐酸部分と縮合燐酸部分の
合計の５乃至６５貨量％が縮合燐酸部分として存在して
いることを特徴とする該栄養素組成物が提供される。

く聾様の詳細〉 上記のブツシュの教示の様に、５：１の窒累対燐の比が
細菌に利用出来る場合には、そのいずれか一つの栄養素
では生長制限栄養素では無い。０．８：１の様に低い全
窒素対全燐の比は、窒紫がこの場合には制限栄養素であ
る場合でさえも、細菌の生長促進に適している。１０：
１又はそれ以上の比が先行技術では愛用されており、そ
して本発明によっても細歯の生長促進に適しているが、
０．８：１乃至５：１の範囲金上廻る比′ｃは何の利点
ももたらされない。

最高の促進のためには、組成物が縮合燐酸部分としてト
リポリ燐酸部分を含んでいることが臨界的である。オル
ト燐酸部分及び縮合燐酸部分の合計の２５乃至４５重量
％の範囲で短鎖縮合燐酸部分を存在させることも、好気
性細菌の最高の（生長）促進にとって臨界的である。

栄養素組成物には、当業者に好気性ａ剛にとって必須で
あると知られている他の従来栄養素及び微量栄養素を含
んでいても艮い。

トリポリ燐酸イオ／が細菌によって利用ｄ来ることは全
く図らずも発見されたことである。トリポリ燐酸ソーダ
（ＳＴＰＰ）が多量に洗剤ビルダーとして使用されてい
る事は良く知られている。然しこの源からのトリポリ燐
酸イオンは、もしあったとしても環境では稀にしか見出
されない。これは下水システム及び腐敗タンク中に常に
存在する酵素ホスファターゼが迅速にトリポリ燐酸イオ
ンをオルト燐酸イオンに加水分解するためである。トリ
ポリ燐酸イ第ンが迅速に加水分解されるため、好気性Ｔ
ｗｉ醒がトリポリ燐酸イオンを利用出来るとは考えられ
ていなかった。更に、ポリ燐酸及びトリポリ燐酸イオン
の太ぎさから、細菌の細胞膜を通過する燐の拡散速度が
小さくなり、その結果として細菌の生長速度を低下させ
ると普通考えられていた。従って細菌生長の促進の度合
いは縮合燐酸塩の鎖長の増加と共に減少すると考えられ
ていた。

好気性細菌の生長速度は一般に燐酸鎖長の関数として減
少することが見出きれていた。（この鎖長の）ピロ燐酸
塩を燐源として利用する細菌の相対生長速度は（１の鎖
長の）オルト燐酸塩を利用する細菌の５０％の生長速度
である。

他方（３の鎖長の）トリポリ燐酸塩を利用する細菌の生
長速度はオルト燐酸塩を利用する細菌の８５％の生長速
度である。

トリポリ燐酸又はピｒ：１燐酸イオンと、オルト燐酸イ
オンとの組合わせを燐の源として利用する細菌がオルト
燐酸イオン単独を用いる細菌よりも大きな生長速度を有
していることが図らずも見出されたのであった。好気性
組直の生長速度に対してオルト燐酸イオンと組合わされ
た場合のピロ燐酸又はトリポリ燐酸イオンによって与え
られるこのシナジー効果について現在のところ理由付け
がされていない。

本発明の範囲は、好気性細菌の生長用の栄養素媒体の調
製に限定されるものでは無く、既存の細菌生長（培養）
媒体中の栄養素に付加する濃厚栄養素添加物及び、５乃
至６５重量％の燐を縮合燐酸又はトリポリ燐酸イオンと
して、モして９５乃至３５重量％の燐をオルト＠酸イオ
ンとしての相対割合で、ピロ燐酸又はトリポリ燐酸イオ
ンと、オルト燐酸イオンとを含有する媒体中での細菌の
生長（培＃）方法に関する。

好２性条件の維持は細菌による好気性酸化の促進にとっ
て臨界的である。前掲のブツシュの著督の３１頁による
と犬ぎな生物量への溶解酸素の拡散は因ｉ１＆である。

従って生畏媒体に０．１　ｍ９／　ｌ乃至１０００ｒｎ
９／Ｉｌの過酸化水素を包含させて細菌に酸素を供給す
るのが好ましい。

本発明は、商業生産規模の発酵装置及びトリポリ燐酸イ
オンが天然には存在しない環境での、好気性細菌の（生
長）促進に特に適している。短鎖縮合燐酸塩例えばピロ
燐酸塩又はトリポリ燐酸塩のいずれかを単独に、又は充
分なオルト燐酸塩と共に、本発明で特許請求されている
範囲内にオルト燐酸（イオン）に対する短鎖縮合燐酸（
イオン）の比を調節するために加えることも本発明の範
囲に属する。

本発明は特に地下構成での、細菌（微生物）による汚染
物質の酸化の促進に特に適している。ピロｆＩＪ＃酸及
びトリポリ燐酸イオンは両方とも多くの金属を封鎖する
能力があり、モしてオルト燐酸イオンは多くの金属を沈
殿させる能力があるので、短鎖縮合燐酸イオンとオルト
燐酸イオンと全課体中に別々に導入して、それによって
媒体の組成を変更するのが好ましい。

短鎖縮合燐酸部分とオルト燐酸部分は溶液中にＤａ何な
る都合良い形態ででも、例えば固体の塩、酸、又！ｒｉ
　ａ　夜として、導入することが可能である。これらの
イオンを金属イオンの酸塩の形又はアンモニウム塩とし
て導入するのが通常好都合である。当業者は栄養素を最
も都合良いばかりでなく最も経済的な形で導入するのが
望ましいことを気付いていよう。

以下の実施例は本発明の最良の実施方法を当業者に例示
するために提供するものであって、本発明の範囲を限定
するためのものでは無い。

以下の実施例では、ガソリン全こぼした敷地から得られ
た水を約０．０］Ｊ＃の燐酸（イオン）、Ｏ，０１ｇ／
ｌの塩化アンモニウム（０，８ＯＮ二Ｐ比）、及び０．
５！／１３のガソリンを当初添加して培養した。約１５
ＵＯＷＬｌ！’ｚグラスウールで濾過し、ｐ液の５０ｍ
１を３２ｏｇ、細口ガラス瓶に加えた。栄妥素砒縮物を
次に加え、更に各瓶にガング／を１滴加えた。瓶はアル
ミニウム・ホイル・ライナーを用いてふたをした。試験
期間中、隔日に１滴のガソリンを加えた。試験期間の最
後に３５％ＭＣＩのＩＭを加えて、沈降した金属を溶解
させた。試料を遠心分離し、戸遇し、乾燥して、固形物
を秤量した。細胞質量は細菌生長の決定子として使用し
た。

実施例１゜ 上記方法によってピロ＃酸塩とオルト燐酸塩との混合物
を用いて栄養素培養組Ｒ＆を調製した。表１はオルト燐
酸塩と共に使用した場合、ピロ燐酸塩が自生の炭化水素
資化菌の生長を促進することを示している。これらの細
菌では、全燐の約１％−７５％をピロ燐酸塩として便用
すると増加した生長比を生じた。然しピロ燐酸塩を単独
の燐源として又は燐の９０％以上として供給した場合に
は、オルＨ４酸塩よりも効果が少い。これらの結果ハ（
１）単独の燐源としてはピロ燐酸塩はオルト燐酸塩より
も効果が無く、そして（２）燐酸塩の組合わせがシナジ
ー的にふるまうことを示している。

表　　１ 細胞生長に対する存在する燐酸塩の影響（全燐＃度一定
の場合） ０　　　　　　１．００ １　　　　　　１．２９ ５　　　　　　１．３６ １０　　　　　　１．４３ ２５　　　　　　　　　　　１．２２ ４３　　　　　　１．１２ ５０　　　　　　　　　　１．１７ ７５　　　　　　１．０８ ９０　　　　　　０．９１ ９９　　　　　　０．８２ １００　　　　　　０．４９ 実　施　１り１２゜ 鎖長ｒ１から２１迄変化させた燐酸塩を前記の方法で評
価した。結果を図１及び表２に示す。蒸留水を用いた１
００Ｌでの典型的な縮合燐酸塩の加水分解速度はエフエ
ムシー・コーポレーションのテクニカル・データブレタ
ン８１０−ＢＣＦＭＣＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ’ｓ、Ｔ
ｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｄａｔａ全比較すると、細胞生長速
度の変化は縮合燐酸塩のオルト燐酸塩への加水分解速度
によるものでないことが明かである。

表　　２ 細胞生長に対する鎖長の影響 ０ｒｔｈｏ　　　　　　　　ｌ　　　　　　１．０Ｐｙ
９−ｏ　　　　　　　　　Ｚ　　　　　　Ｏ，５０±、
０４Ｔｒｉｐｏｌ’／　　　　　　　　　　　　３　　
　　　　　　　　０．８３±、２１Ｓｏｄａｐｈｏｓ１
３１６０Ｊ。

Ｈｇｚａｐ五ｏｓ＠１３　　　　０．２３ＧｌαｓｓＨ
の　　　　２１　　　　　０．０４（注記）表中、０ｒ
ｔｈｏ、Ｐｙｒｏ及びＴｒｉｐｏｄ’／はそれぞれオル
ト、ピロ及びトリポリの各燐酸塩の略号であり、５ｏｄ
ａｐｈｏｓ＠、Ｈｇｚａｐｈｏｓ＠及びＧｌａｓｓ　Ｈ
’Ｓ’は、６．１３、及び２１の鎖長をそれぞれ持つポ
リ燐酸す）　ＩＪウムのエフエムシー・コーポレーショ
ンのｆｆ１ｉ４ｔｉである。

表　　　　３ ポリ燐酸塩の加水分解 Ｐ’ｌ’ｒＯ２９ ＴｒｉｐｏＬｙ　　　　　　　３　　　　　　１３．５
ＳｏｄａｐんＯ８■　　　　　　　　　６　　　　　　
　　　３０Ｈｇｘａｐｈｏｓ＠　　　　　１３　　　　
　２２Ｇｌａｓｓ　Ｈ＠２１　　　　　１５ （注記）略号は表２に同じ 芙施例３゜ 上述の方法を用い、そしてトリポリ偽酸塩の量とそれを
袖うオルト燐酸塩の量を変えて、媒体中の燐含惜を一定
にして、トリポリ偽酸塩とオルト燐酸項七のシナジー効
果を試みた。結果は表４として示されている。細胞生長
速度はオルト燐酸塩の内部標準を用いて正規化し總すべ
ての値は複数の平均匝である。理論細胞生長、・塩度は
次式二を用いて算出し丸表４からは栄養素中のトリポリ
燐酸塩とオルト燐酸塩との合計の５％乃至４５％の範囲
のトリポリ燐酸塩の場合にシナジー効果が起り、そして
特に２５％乃至４５％の範囲で顕著であることが明らか
となる。

表　　４ オルト燐酸塩とトリポリ燐酸塩とｔ−組合わせた場合の
細胞生長への影響 ０　　　　１．００　　１．００　　　　１．００１　
　　　１．０４　　１．００　　　　１．０４５　　　
　１．１４　　０．９９　　　　　Ｌ１５２５　　　　
１．２５　　０．９６　　　　１．３１４３　　　　１
．２３　　０．９３　　　　　Ｌ３３６６　　　　０．
９９　　０．８９　　　　　ＬＬ６１００　　　　０．
８３　　０．８３　　　　１．０実施例４゜ ピロ燐酸イオンとトリポリ燐酸イオンの両方とも多くの
金属カチンを封鎖又は錯化する能力があり、−万オルト
燐酸イオンは栄養素及び微１１栄養素として特に好まし
い多くの金属カチオンを沈降させる能力がある。本発明
の栄養素組成物はオルト燐酸塩だけを窒素源として、そ
して選ばれた微量栄養素を含有する先行技術の組成物よ
りもすぐれていることを示そう。

（０，８ＯＮ：Ｐに）１００ｇ、７１の塩化アンモニウ
ム及び１００Ｖｌのオルト燐酸塩又は表５に示す短鎖縮
合燐酸塩を含む栄養素溶液を調製した。これに以下の微
量栄養素を逐次的に添加した。

ＭｇＳＯ４・Ｈ，Ｏの１％溶液の４ｍｌ。

Ｍｎ５Ｏ６−Ｈ２０ノ０．１％溶液のｚｍ。

ＣαＣ６の１％溶液の０．１　ｄ、及びＦｔｒＳＯ，・
’ｌＫ、０の０．６５％溶液の６１Ｌｔ０結果を表５と
して示す。

表　　　５ ｇ４酸塩のタイプの金属溶解度への影響ける ００１１５００　　　上に同じ になる Ａ、ｆＳＰ　＝燐酸１ナトリウム ＤＳＰ　＝燐酸２ナトリウム ５ＴＰＰ−トリポリ燐酸ナトリウム ｒｓｐｐ−ピロ燐酸４ナトリウム ピロ燐酸イオン及びトリポリ燐酸イオン単独又はそれを
組合わせたものは微量栄養素の沈殿防止という点で、先
行技術の組成物よりもすぐれていることが表４から明ら
かにできる。

実施例５゜ ７０Ｘ１００ｙｒＬの敷地をベンゼン、トルエン及びキ
シレン（ＥＴＸ）から成る工業用溶剤で汚染する。汚染
物質は０．３ｍ飽和帯と０．６ｍ不飽和帯とに広がって
いる。平均土壌汚染は約５，０００　ｐｐｍで地下水ｎ
　８０　ｐｐｒｎの全ＥＴＸ濃度を示す。構成は４００
１／ｒｎｉｎの流れに耐える徂砂と砂利であり、水道の
深きは７ｒｒＬである。

敷地に５０ｍＸ１ｍｘ１．２ｒＩＬトレンチから成る注
入ギヤラリ−を掘って準備する。注入ギヤラリ−は故布
地では地下水流に垂直に、そして回収弁へと上り勾配に
設ける。ギヤラリ−の底に、０．３ｍの粗岩石層の上に
１０ＣＩｎの素焼パイプを財きでらに粗岩石で覆う。下
り勾配に、土壌汚染の周辺に回収弁を設け、地下水位下
３ｒｒＬの深さに仕切る。地下水が注入ギヤラリ−にも
どることが出来る様に回収弁は配管されている。

汚染地域から地下水とコア試料をとって処理流体との相
溶性を分析し、自生の炭化水素分解微生物がシス−トモ
ナス、アシトバクター、ノルカディア及びアシネトバク
タ−菌は土壌１当り１０２−１０’コロニーの個体群濃
度の混合培養となることが明かとなった。敷地からの地
下水試料を用い塩化アンモニウム、オルト燐酸アンモニ
ウム及びトリボＩＪｓ４ａｆナトリウムを含む栄養素の
０．２％溶液を用いて生長を検討する。微生物栄養剤中
の全窒素対全燐の重被比は２＝１であり、微生物栄養剤
は全燐の３５％金トリポ１Ｊｆｆｌ酸塩として、残りを
オルト燐酸塩として含んでいる。痕跡金属例えば鉄、マ
グネシウム、マンガン及びカルシウムは試料に加えられ
ている。この実験で微生物栄養剤以外に０．５■／！の
鉄の添加で最適の生長を得ることが出来ることが判明す
る。

循環地下水中のアンモニウム及び燐酸塩としての全燐濃
度が２００−５００η／ｊに達する迄、微生物栄養剤の
２０％溶液の連続する１２０１バツチを加えて用地を調
製する。ホンピング／注入比＄１２００１／ｒｎｉｎで
バランスする。２００−５００／ｆｆり／ｊの濃度が達
成てれたならば、アンモニウム及び全燐酸イオンの必要
濃度を維持するために微生物栄養剤の添加？続けつつ、
２週間循＠を続ける。

地下水の分析から炭化水素資化菌のａ［が１０４乃至１
０’コロニー／ｄに増加したことが示される。

この次に、過酸化水素溶液、例えばレスドア登録商標［
ＲｅｓｔｏｒｅＴＭ］１０５微生物栄養剤（エフエムシ
ー・コーポレーション製の過酸化水素水溶液）を注入ギ
ヤラリ−の上流の地下水に添加する。添加初濃度＃：ｃ
１０−１１）ＯＰｎｑ／！過酸化水素で、循環地下水中
の細菌数が１０５乃至１０６コロニー／フに達する迄続
ける。過酸化水素は５００■／ｌ又はそれ以上に達する
迄、１００乃至２００η／ｌ／ｗｅｅｋ宛増加させる。

炭化水素濃度の上限は細菌数が顕著に減り、一般に１０
ｔ０００　ｐｐｍ又は０．１％となる点によってきめら
れる。微生物栄養剤、鉄溶液及びレスドア１０５微生物
栄養剤（過酸化水素）の注入を最適生長を維持させるた
めに絖ける。

敷地の分析から土壌汚染の９０％乃至９５％が細菌によ
って分解されたことが判明する迄、栄養剤と過酸化水素
の添加を続ける。この時点でアンモニウム及び全燐酸イ
オンの濃度ｆｔｆｔ５０−１Ｏ０／ＩＴＩｃ減らし、過
酸化水ｇｌｌｌ匿１１５００ｍ９／ｌ又はそれ以上に保
って、吸収された栄養剤の微生物による消費を促す。土
壌汚染度が当初より９８％以上減少した時に、栄養剤を
止めて、過暇化水素濃度ｙｆＩ：１００■／ノに減らす
。地下水及び過酸化物の注入は更に１ケ月続ける。最後
に過酸化水素導入は止めるが、地下水の注入は残留アン
モニウム及び燐酸塩濃度が規制値に適合する迄続ける。

【図面の簡単な説明】

添付図１は細胞生長と燐酸塩鎖長との関係を示す図であ
る。 出願人　　　エフエムシー　コーポレーション代　埋　
人　弁理士　　斉　藤　武　彦代　　理　　人　　弁理
士　　　川　　瀬　　良　　治昨永 手続補正書 昭和６０年１２月１３日 特許庁長官　宇　賀　道　部　殴 １、１！（件の表示 昭和６０年特許願第２４９０９８号 ２、発明の名称 好気性細菌の生長促進用の栄養素 ３補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名称　　エフ　エム　シー　コーポレーション４、代理
人 ５補正の対象

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、全燐１重量部当り０．８乃至８重量部の全窒素の割
   合で全窒素と全燐とを存在させた栄養素組成物であつて
   、組成物中のオルト燐酸部分とトリポリ燐酸部分の合計
   の５乃至６５重量％がトリポリ燐酸部分として存在する
   ようトリポリ燐酸化合物を添加したことを特徴とする好
   気性細菌の生長促進に適する栄養素組成物。 ２、組成物中のオルト燐酸部分とトリポリ燐酸部分の合
   計の２５乃至４５重量％がトリポリ燐酸部分として存在
   する特許請求の範囲第１項記載の組成物。 ３、全燐１重量部当り０．８乃至８重量部の全窒素を含
   有する栄養素組成物を供給する好気性細菌の生長促進方
   法に於て、 栄養素組成物に燐をピロ燐酸部分及びトリポリ燐酸部分
   から成る群から選ばれた縮合燐酸部分として加えること
   により、組成物中のオルト燐酸部分と縮合燐酸部分の合
   計の５乃至６５重量％を縮合燐酸部分として栄養素組成
   物中に存在させることを特徴とする好気性細菌の生長促
   進方法。 ４、全燐１重量部当り０．８乃至８重量部の窒素を含有
   し、且つ燐をピロ燐酸部分及びトリポリ燐酸部分より成
   る群から選ばれた縮合燐酸部分として加えることにより
   組成物中のオルト燐酸部分と縮合燐酸部分の合計の５乃
   至６５重量％が縮合燐酸部分として存在させた栄養素組
   成物を供給することによつて、地下構成内の汚染物質の
   生物的酸化を行なう好気性細菌の生長を促進する特許請
   求の範囲第３項記載の方法。 ５、縮合燐酸部分がピロ燐酸部分である特許請求の範囲
   第３項又は第４項記載の方法。 ６、縮合燐酸部分がトリポリ燐酸部分である特許請求の
   範囲第３項又は第４項記載の方法。 ７、オルト燐酸部分とトリポリ燐酸部分の合計の２５乃
   至４５重量％をトリポリ燐酸部分として存在させる特許
   請求の範囲第３項乃至第４項記載の方法。 ８、０．１ｍｇ／ｌ乃至１０００ｍｇ／ｌの過酸化水素
   を栄養素組成物に添加する特許請求の範囲第３項乃至第
   ７項のいずれかに記載の方法。