JP2005278441A - 有機系廃棄物処理用微生物製剤及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 低コストで製造することができるとともに、製剤調製直後と同様の微生物活性を長期間にわたって維持することができ、しかも、有機系廃棄物に添加した直後から高い微生物活性を発揮して有機系廃棄物を分解処理することができる有機系廃棄物処理用微生物製剤及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】 有機系窒素源及び炭素源を含む液体培地と微生物とを含有するとともに、凍結されていることを特徴とする有機系廃棄物処理用微生物製剤とする。また微生物を、有機系窒素源及び炭素源を含む液体培地で培養した後に、該液体培地を凍結処理することを特徴とする有機系廃棄物処理用微生物製剤の製造方法とする。
【選択図】 なし

Description

本発明は有機系廃棄物処理用微生物製剤及びその製造方法に関する。その目的は、低コストで製造することができるとともに、製剤調製直後と同様の微生物活性を長期間にわたって維持することができ、しかも、有機系廃棄物に添加した直後から高い微生物活性を発揮して有機系廃棄物を分解処理することができる有機系廃棄物処理用微生物製剤及びその製造方法を提供することにある。

微生物の保存方法としては、凍結、凍結乾燥、継代培養などが知られている。また微生物に各種添加剤を加えることで、微生物を安定化して保存する技術の開発も行われている。
例えば、水分散性で可容性の非架橋型ポリサッカライドを含有する微生物製剤の製造方法が提案されている（特許文献１参照）。この製造方法によれば、微生物の細胞表面がポリサッカライドによって保護されることにより、細胞から必要以上の水分が奪われることを防止することができ、微生物の保存安定性を高めることができる。
また活性汚泥を破砕し、これに培養した微生物を混合して乾燥する微生物製剤の製造方法が提案されている（特許文献２参照）。この製造方法によれば、活性汚泥中に含まれるタンパク質、脂質、多糖類等によって、微生物の安定保存性に貢献するとともに、活性汚泥のエキスが微生物細胞の表面をコーティングすることで、微生物細胞内の水分が必要以上に奪われることを防止することができ、微生物の保存安定性を高めることができる。

特開平２−７６５７３号公報 特開平５−２６０９５３号公報

上記特許文献１及び２に記載される微生物製剤は、乾燥条件下でも、微生物の活性が低下しないような作用を有する保存剤（可容性の非架橋型ポリサッカライドや活性汚泥）を加えて、乾燥粉末化して製造した微生物製剤に関する技術である。これら微生物製剤は粉末状の微生物製剤であるから、取扱性に優れるものであった。
しかしながら、乾燥粉末化した微生物製剤では、ある程度の期間保存することはできるものの、長期間保存すると微生物活性が徐々に低下するといった問題が存在した。このために、調製から時間が経過した微生物製剤を排水や生ゴミ処理などの有機系廃棄物の分解処理に使用すると、微生物活性が低下しているために排水や生ゴミ等に含まれる有機物を十分に分解処理することができないといった問題が存在した。
また従来の微生物製剤は有機系廃棄物に微生物製剤を加えてから分解処理を開始するまでに長時間を要し、添加直後から高い微生物活性を発揮して有機系廃棄物を分解処理することができなかった。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、微生物を液体培地で培養した後に、この液体培地ごと凍結処理することによって有機系廃棄物処理用微生物製剤を調製することにより、有機系廃棄物処理用微生物製剤の調製コストを低減することができるとともに、調製した有機系廃棄物処理用微生物製剤を長期間保存しても微生物活性が低下することなく、それどころか、従来の方法で培養した同種の微生物を含む有機系廃棄物処理用微生物製剤に比べて微生物活性が向上し、しかも有機系廃棄物に添加した直後から高い微生物活性を発揮することができる有機系廃棄物処理用微生物製剤が得られることを見出し、本発明の完成に至った。

即ち、請求項１に係る発明は、有機系窒素源及び炭素源を含む液体培地と微生物とを含有するとともに、凍結されていることを特徴とする有機系廃棄物処理用微生物製剤に関する。
請求項２に係る発明は、前記有機系窒素源がコーンスティープリカーであることを特徴とする請求項１に記載の有機系廃棄物処理用微生物製剤に関する。
請求項３に係る発明は、前記炭素源が多価アルコールであることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機系廃棄物処理用微生物製剤に関する。
請求項４に係る発明は、前記微生物が前記液体培地中で培養されたものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機系廃棄物処理用微生物製剤に関する。
請求項５に係る発明は、前記微生物がバークホルデリア属（Burkholderia）に属する微生物であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の有機系廃棄物処理用微生物製剤に関する。
請求項６に係る発明は、微生物を、有機系窒素源及び炭素源を含む液体培地で培養した後に、該液体培地を凍結処理することを特徴とする有機系廃棄物処理用微生物製剤の製造方法に関する。
請求項７に係る発明は、前記有機系窒素源がコーンスティープリカーであることを特徴とする請求項６に記載の有機系廃棄物処理用微生物製剤の製造方法に関する。
請求項８に係る発明は、前記炭素源が多価アルコールであることを特徴とする請求項６又は７に記載の有機系廃棄物処理用微生物製剤の製造方法に関する。
請求項９に係る発明は、前記微生物がバークホルデリア属（Burkholderia）に属する微生物であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の有機系廃棄物処理用微生物製剤の製造方法に関する。

本発明に係る有機系廃棄物処理用微生物製剤及びその製造方法は、微生物の培養時間を短縮することができるので、有機系廃棄物処理用微生物製剤の調製コストを低減することができる。また、製剤調製直後と略同様の微生物活性を長期間にわたって維持することができるとともに、有機系廃棄物に添加した直後から高い微生物活性を発揮することができる有機系廃棄物処理用微生物製剤を得ることができる。

以下、本発明に係る有機系廃棄物処理用微生物製剤及びその製造方法について詳述する。
本発明に係る有機系廃棄物処理用微生物製剤を製造するには、まず、液体培地で微生物を培養する。
この液体培地には、培養する微生物の分裂増殖に必要な栄養成分が含まれる。微生物の分裂増殖に必要な栄養成分としては、有機系窒素源、炭素源等を例示することができる。

有機系窒素源としては、コーンスティープリカー、アンモニア、塩化アンモニウム、リン酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、硝酸ナトリウムなどの無機窒素化合物、或いは酵母エキス、麦芽エキス、肉エキス、ペプトン、グルテン粉、綿実粉、大豆粉、乾燥酵母、尿素、アミノ酸等の有機窒素化合物を例示することができる。
特に本発明では、有機系窒素源として、コーンスティープリカーを用いることが好ましい。コーンスティープリカーは主として有機系窒素源を液体培地に供給するために添加される。かつ、ビタミン、ミネラルを液体培地に供給するために添加される。コーンスティープリカーはトウモロコシ澱粉生産時の副産物であり、トウモロコシ澱粉湿式製粉法の工程で生成される浸漬液を濃縮して生成するトウモロコシ濃縮浸漬液である。コーンスティープリカーには、窒素源であるタンパク質、ペプチド、アミノ酸の他、乳酸、亜硫酸、糖分、ミネラル、ビタミン等が含まれている。

コーンスティープリカーを配合する場合、その含有量は特に限定されないが、液体培地全量中、０．１〜２０重量％、好ましくは１〜１５重量％、より好ましくは３〜１０重量％となるように配合される。コーンスティープリカーの含有量が０．１重量％未満の場合、微生物の増殖速度が遅く、実用的でなく、一方、２０重量％を超えて添加すると、それ以上の効果が得られないばかりか、逆に微生物の増殖速度を遅らせる場合があるために、いずれの場合も好ましくない。

炭素源としては、従来から培地成分として用いられている多価アルコールを例示することができ、具体的には、グリセリン、或いはグルコース、スクロース、フルクトース、澱粉、ラクトース、アラビノース、キシロース、デキストリン、糖蜜、液糖などの糖を例示することができる。これらの炭素源のうちの一種又は二種以上を使用することができる。
特に本発明では、前述の多価アルコールのうち、グリセリンを使用することが好ましい。グリセリンを使用することによって、他の種類の多価アルコールを使用した場合に比べて、微生物全活性を高めることができる。

炭素源は主に培地に炭素を供給するために配合される。炭素源としての多価アルコールの含有量は特に限定されないが、液体培地全量中、０．０１〜１０重量％、好ましくは０．０５〜５重量％、より好ましくは０．１〜３重量％となるように添加される。多価アルコールの含有量が０．０１重量％未満の場合、微生物の増殖速度が遅く、実用的でなく、一方、１０重量％を超えて添加すると、それ以上の効果が得られないばかりか、微生物の正常な増殖を妨げる恐れがあるために、いずれの場合も好ましくない。

特に本発明では、少なくとも、有機系窒素源であるコーンスティープリカーと、炭素源である多価アルコールとを含有する液体培地で微生物を培養することが好ましい。
コーンスティープリカーと多価アルコールの配合比は特に限定されず、コーンスティープリカー及び多価アルコールを前述の添加量の範囲内で添加することが好ましい。より好ましくは、コーンスティープリカーと多価アルコールを前述の添加量の範囲内で添加するとともに、重量比でコーンスティープリカー：多価アルコール＝１：０．０００１〜５．０、好ましくは１：０．０１〜１．５、より好ましくは１：０．１〜０．５となるように添加する。

有機系窒素源と炭素源とをそれぞれ添加して調製した液体培地を使用して微生物を培養することにより、好ましくは有機系窒素源であるコーンスティープリカーと主たる炭素源である多価アルコールとをそれぞれ添加して調製した液体培地を使用して微生物を培養することにより、より好ましくは前述した配合比でコーンスティープリカーと多価アルコールをそれぞれ添加して調製した液体培地を使用して微生物を培養することにより、長期間保存した場合でも製剤調製直後と略同様の微生物活性を維持することが可能であるとともに、有機系廃棄物に添加した直後から高い微生物活性を発揮することができる、有機系廃棄物処理用微生物製剤を得ることができる。
また、この液体培地は微生物の増殖性を高めることができるので、微生物の培養期間を大幅に短縮することができ、低コストで有機系廃棄物処理用微生物製剤を製造することができる。
さらに、コーンスティープリカーと多価アルコールとを含有する液体培地で培養した微生物は、従来の液体培地で培養した同種の微生物に比べて、高い微生物活性を有する。従って、この液体培地で培養した微生物を使用して有機系廃棄物処理用微生物製剤を調製することで、高い微生物活性を有する有機系廃棄物処理用微生物製剤を得ることができる。

さらに、上述した液体培地には、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸カルシウム、リン酸ナトリウム等のリン酸塩、硫酸マンガン、硫酸マグネシウム、硫酸第一鉄等の硫酸塩、或いは、塩化ナトリウム、塩化カリウム、炭酸カルシウムなどの無機塩類を適宜任意に添加することができる。
無機塩類を添加する場合、その添加量は特に限定されないが、液体培地全量中、０．００１〜１重量％、好ましくは０．０１〜０．５重量％となるように添加される。

尚、微生物を培養した際に液体培地が発泡する場合は、液体パラフィン、高級アルコール、植物油、ミネラル油、シリコン、界面活性剤等の消泡剤を配合することができる。

上記した各成分を水に溶解して液体培地が調製される。各成分を溶解混合する水としては、水道水、イオン交換水、工業用水、精製水等を例示することができるが特に限定されない。
液体培地のｐＨは、培養される微生物に適したｐＨに調整すればよいが、例えば、ｐＨ２．０〜１２．０、好ましくは５．０〜８．０、より好ましくは６．０〜８．０に調整される。

上述した液体培地で培養される微生物は、特に限定されずあらゆる種類の微生物を培養することができ、例えば、バークホルデリア セパシア（Burkholderia cepacia）等のBurkholderia属、Acinetobacter属、Rhodococcus属などに属する微生物を例示することができる。

上述した液体培地を用いて有機系廃棄物処理用微生物製剤を調製するには、まず、上記の液体培地をオートクレープ等の公知の滅菌方法で滅菌した後に、微生物を所要量添加する。次いで、微生物を添加した液体培地を、所定の培養温度、培養時間で培養すればよい。

培養温度は特に限定されず、培養する微生物に適した温度で培養すればよい。例えば、バークホルデリア属に属する微生物を培養する場合、１５〜４５℃、好ましくは２０〜４０℃とされる。

培養時間は特に限定されず、培養する微生物に適した時間培養すればよい。例えば、バークホルデリア属に属する微生物を培養する場合、１２時間以上、好ましくは１２〜２４時間とされる。

さらに、培地内を好気的条件に維持するために、培地を振盪又は攪拌或いはポンプ装置等を使用して培地に空気を供給することができる。攪拌はプロペラ又はこれに準じる機械的攪拌装置を使用することにより行われる。またポンプ装置には滅菌エアーが通過させる。
培地を攪拌する場合、攪拌速度は特に限定されないが、０〜５００ｒｐｍ、好ましくは５０〜４００ｒｐｍ、より好ましくは１００〜３００ｒｐｍとされる。また培地内に滅菌エアーを通気させる場合、通気量は特に限定されないが、０〜１．０ｖｖｍ、好ましくは０．１〜０．８ｖｖｍとされる。

微生物の培養が終了した後に、培地に炭素源を添加する。用いられる炭素源は上述したような炭素源であれば、いずれも使用することができるが、好ましくは多価アルコールが用いられる。
炭素源の添加量は特に限定されないが、０．００１〜１０重量％、好ましくは０．１〜５重量％とされる。

次いで、炭素源を添加した液体培地を規定量、例えば１０〜５００ｍＬに分注する。分注した液体培地を凍結することにより、本発明に係る有機系廃棄物処理用微生物製剤を得ることができる。
凍結温度は特に限定されないが、０℃以下、好ましくは−１８℃以下、より好ましくは−８０℃以下である。−８０℃以下の温度で凍結した製剤は、微生物活性を凍結以前の状態と略同じ状態で半永久的に保存することが可能である。

本発明に係る有機系廃棄物処理用微生物製剤は、一般家庭、飲食店、食品工場などから排出される生ゴミや排水などの有機系廃棄物の微生物分解処理に使用することができる。
一般家庭や飲食店などから排出される生ゴミを微生物によって分解処理することができる生ゴミ処理装置が存在している。また飲食店や食品工場などから排出される排水を微生物によって分解処理することにより、排水基準を満たすことができる排水にまで清浄化することを目的とした排水処理装置が存在している。
このような装置では、微生物を利用して生ごみや排水の処理が行われているが、徐々に微生物活性が低下する。従って、一定期間毎、例えば３ヶ月〜６ヶ月毎に微生物製剤を添加して、微生物活性を元の状態に高めることが行われている。この微生物製剤は、一般家庭、飲食店、食品工場毎に保存されている。本発明に係る微生物製剤は、このような生ゴミ処理装置や排水処理装置に添加される微生物製剤として使用することができる。
本発明に係る有機系廃棄物処理用微生物製剤は、凍結処理されているので、何処にでもある冷凍庫を使用して保存することができる。しかも、解凍して使用した直後から高い微生物活性を発揮することができるので、有機系廃棄物の処理能力が低下するといった問題も生じない。

以下、本発明を実施例に基づき説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。尚、配合量は重量％である。
（液体培地の調製）
以下に示される組成の液体培地を調製し、それぞれ実施例及び比較例の液体培地とした。
尚、コーンスティープリカーとしては、オリエンタル酵母工業社製のコーンスティープリカーＡＳＴ（商品名）を使用した。消泡剤としては、ダウコーニング社製のＦＳアンチフォーム０２８（商品名）を使用した。ペプトンとしては、DIFCO社製のTryptone Peptone（商品名）を使用した。酵母エキスとしては、DIFCO社製のYeast Extract（商品名）を使用した。

＜液体培地１の組成＞
コーンスティープリカー ３０ｇ
グリセリン １０ｇ
リン酸塩 １．８ｇ
硫酸塩 １．２２ｇ
無機塩 ０．１０ｇ
水 １０００ｍＬ

＜液体培地２の組成＞
ペプトン １０ｇ
酵母エキス ５ｇ
ＮａＣｌ ５g
消泡剤 ５０ｍｇ
水 １０００ｍＬ

（実施例及び比較例１の有機系廃棄物処理用微生物製剤の調製）
上記調製した液体培地１をオートクレープで滅菌処理した後、この液体培地に０．５％のバークホルデリア セパシア（Burkholderia cepacia）ＡＩＫ菌株（FERM BP-7308）の前培養液を接種し、振盪培養機（攪拌速度：１５０ｒｐｍ）により、培地中の菌体密度が最大値に達するまで（５５時間）３０℃で培養した。培養中、２回、５Ｎ水酸化ナトリウム水溶液でｐＨ調整を行なった。
尚、培養が終了した所定量の培養液を抜き取り、適当に希釈して６６０ｎｍにおける吸光度を、分光光度計を用いて測定した。培養前の液体培地１の吸光度も同じく測定して、培養液と液体培地１の吸光度の差を菌体の増殖量とした。その結果、吸光度の差は２６．２５であった。
また、大腸菌生育用の一般栄養培地に寒天等を加えて固形培地とし、培養液を適当に希釈後、固形培地上に塗布して３０℃にて静置培養を行った。１〜２日間の培養後、形成されたコロニー数をカウントし、コロニー数と希釈倍率から生菌数を測定した。その結果、菌数は３．０×１０^１０個／ｍＬであった。
次に、培養が終了した培養液を二等分して、一方にグリセリンを３％（Ｗ/Ｖ）添加して均一になるまで攪拌した。これを、１．５ｍＬのエッペンドルフチューブに分注した後に、−２０℃で凍結することにより実施例の有機系廃棄物処理用微生物製剤を調製した。
グリセリンを添加しなかったもう一方の培養液を、１．５ｍＬのエッペンドルフチューブに分注した後に、−２０℃で凍結することにより比較例１の有機系廃棄物処理用微生物製剤を調製した。

（比較例２及び比較例３の有機系廃棄物処理用微生物製剤の調製）
上記調製した液体培地２をオートクレープで滅菌処理した後、この液体培地に０．５％のバークホルデリア セパシア（Burkholderia cepacia）ＡＩＫ菌株（FERM BP-7308）の前培養液を接種し、振盪培養機（攪拌速度：１５０ｒｐｍ）により、培地中の菌体密度が最大値に達するまで（２３時間）３０℃で培養した。培養中、２回、５Ｎ水酸化ナトリウム水溶液でｐＨ調整を行なった。
尚、培養が終了した所定量の培養液を抜き取り、適当に希釈して、６６０ｎｍにおける吸光度を、分光光度計を用いて測定した。培養前の液体培地２の吸光度も同じく測定して、培養液と液体培地２の吸光度の差を菌体の増殖量とした。その結果、吸光度の差は９．９４であった。
また、大腸菌生育用の一般栄養培地に寒天等を加えて固形培地とし、培養液を適当に希釈後、固形培地上に塗布して３０℃にて静置培養を行った。１〜２日間の培養後、形成されたコロニー数をカウントし、コロニー数と希釈倍率から生菌数を測定した。その結果、菌数は１．０×１０^１０個／ｍＬであった。
次に、培養が終了した培養液を二等分して、一方にグリセリンを３％（Ｗ/Ｖ）添加して均一になるまで攪拌した。これを、１．５ｍＬのエッペンドルフチューブに分注した後に、−２０℃で凍結することにより比較例２の有機系廃棄物処理用微生物製剤を調製した。
グリセリンを添加しなかったもう一方の培養液を、１．５ｍＬのエッペンドルフチューブに分注した後に、−２０℃で凍結することにより比較例３の有機系廃棄物処理用微生物製剤を調製した。

（微生物保存性試験）
上記調製した実施例及び比較例１〜３の各有機系廃棄物処理用微生物製剤の生菌数、油脂分解活性を試料調製１日、５日、１４日、３２日、６２日経過後に測定した。
有機系廃棄物処理用微生物製剤の生菌数は、上記の生菌数の測定方法と同様の方法で測定した。
油脂分解活性は、サラダ油１０００ｐｐｍ、中性洗剤１０ｐｐｍ、酵母抽出物５０ｐｐｍを含有する合成排水に、接種菌体量が等量になるように、実施例及び比較例１の有機系廃棄物処理用微生物製剤は３３３μｌ、比較例２及び３の有機系廃棄物処理用微生物製剤は１０００μｌを加えて、３０℃の温度条件下、１５０ｒｐｍで攪拌しながら１３時間培養した。培養後の合成排水に含まれる油脂濃度を測定することで油脂分解活性を測定した。

実施例及び比較例１〜３の各有機系廃棄物処理用微生物製剤の生菌数の測定結果を図１に、油脂分解活性の結果を図２に、それぞれ記載する。

図１に示されるように、実施例の有機系廃棄物処理用微生物製剤は比較例１〜３の有機系廃棄物処理用微生物製剤に比べて、長期間微生物の生菌数がほとんど低下せず、１０×１０^１０ｃｆｕ／ｍＬ以上の生菌数を長期間にわたって維持できることが分かる。
図２の結果に示されるように、実施例の有機系廃棄物処理用微生物製剤は、比較例１や２の有機系廃棄物処理用微生物製剤に比べて、長期間安定した油脂分解活性を示すことが分かる。
従って、実施例の試料は、長期間保存しても生菌数の低下や微生物活性の低下が見られず、長期間保存安定性に優れることが分かる。

本発明によれば、有機系廃棄物処理用微生物製剤を低コストで製造することができるとともに、製剤調製直後と同様の微生物活性を長期間にわたって維持することができる有機系廃棄物処理用微生物製剤及びその製造方法を提供することができる。
本発明に係る有機系廃棄物処理用微生物製剤は、家庭、飲食店或いは工場から排出される汚水の微生物処理等に利用することができる。

実施例及び比較例１〜３の各有機系廃棄物処理用微生物製剤の生菌数の測定結果を示すグラフである。 実施例及び比較例１〜３の各有機系廃棄物処理用微生物製剤の油脂分解活性の測定結果を示すグラフである。

Claims (9)

1. 有機系窒素源及び炭素源を含む液体培地と微生物とを含有するとともに、凍結されていることを特徴とする有機系廃棄物処理用微生物製剤。
2. 前記有機系窒素源がコーンスティープリカーであることを特徴とする請求項１に記載の有機系廃棄物処理用微生物製剤。
3. 前記炭素源が多価アルコールであることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機系廃棄物処理用微生物製剤。
4. 前記微生物が前記液体培地中で培養されたものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の有機系廃棄物処理用微生物製剤。
5. 前記微生物がバークホルデリア属（Burkholderia）に属する微生物であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の有機系廃棄物処理用微生物製剤。
6. 微生物を、有機系窒素源及び炭素源を含む液体培地で培養した後に、該液体培地を凍結処理することを特徴とする有機系廃棄物処理用微生物製剤の製造方法。
7. 前記有機系窒素源がコーンスティープリカーであることを特徴とする請求項６に記載の有機系廃棄物処理用微生物製剤の製造方法。
8. 前記炭素源が多価アルコールであることを特徴とする請求項６又は７に記載の有機系廃棄物処理用微生物製剤の製造方法。
9. 前記微生物がバークホルデリア属（Burkholderia）に属する微生物であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の有機系廃棄物処理用微生物製剤の製造方法。
   

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