JP3116108B2 - 屎尿、糞尿、家畜糞の消臭発酵剤 - Google Patents

屎尿、糞尿、家畜糞の消臭発酵剤

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JP3116108B2 JP06306859A JP30685994A JP3116108B2 JP 3116108 B2 JP3116108 B2 JP 3116108B2 JP 06306859 A JP06306859 A JP 06306859A JP 30685994 A JP30685994 A JP 30685994A JP 3116108 B2 JP3116108 B2 JP 3116108B2
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bacteria
fibrinolytic
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bacterium
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  • Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本出願発明は、人間の屎尿、家畜
やペット動物の糞尿、養鶏等の家畜糞の消臭発酵剤に関
する。
【0002】
【従来の技術】屎尿、糞尿、家畜糞に含まれるタンパク
質等の含窒素化合物や硫黄含有化合物など焼却処分
る過程で悪臭となって発生する。従来、これらの悪臭を
スプレー方式等の化学薬剤で消去する方法が知られてい
るが、これは発生した悪臭成分と化学反応させて消臭す
るか、官能的に陰蔽する方法であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の消臭方法では、
発生した悪臭成分を臭わないようにするだけであり、悪
臭の発生している間、絶えず消臭・脱臭剤を散布する必
要がある。すなわち、この従来の方法では、悪臭の発生
原因となっている微生物による分解発生プロセスを制御
するものではなく、悪臭を発生させないという根本的
改善する脱臭剤ではなかった。
【0004】本出願発明が解決しようとする課題は、従
来の脱臭・消臭剤の問題点を解決し、タンパク質等の含
質素化合物の分解・コンポスト化過程において悪臭の発
源を断ち切る脱出剤を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決した本
発明の構成は、 1)下記1記載の新菌好熱性放線菌サーモアクチノミ
セス SK053 sp.nov.(Thermoac
tinomyces SK053sp.nov.,工業
技術院生命工学工業技術研究所受託番号FERM P−
13598)と、下記2記載の新菌株好熱性繊維素分解
菌クロストリジュウム・サーモセルム SK522(C
lostridium thermocellumbi
ovar.SK522,微工研条寄第3459号)との
共生的混合培養物を有効主成分とする屎尿、糞尿、家畜
糞の消臭発酵剤 2)下記1記載の新菌種好熱性放線菌サーモアクチノミ
セス SK053 sp.nov.(Thermoac
tinomyces SK053 sp.nov.,工
業技術院生命工学工業技術研究所受託番号FERM P
−13598)と、下記2記載の新菌株好熱性繊維素分
解菌クロストリジュウム・サーモセルムSK522(C
lostridium thermocellumbi
ovar.SK522,微工研条寄第3459号)とそ
の他の繊維素分解菌との共生的混合培養物を有効主成分
とする消臭発酵剤 3)前記2)記載のその他の繊維素分解菌が下記3記載
新菌株サーマス・アクアティクス SK542(Th
ermus aguaticus biovarSK5
42,微工研条寄第3382号 FERM BP−33
82)である消臭発酵剤 4)炭酸カルシウム等の賦型剤を添加した前記1)〜
3)いずれか記載の消臭発酵剤にある。
【0006】本出願発明の請求項2の他の繊維素分解菌
とは、本発明の新菌種好熱性放線菌サーモアクチノミセ
ス SK053sp.nov.(Thermoacti
nomyces SK053 sp.nov.,工業技
術院生命工学工業技術研究所受託番号FERM P−1
3598)を除いた繊維素分解菌のことで、好気性,嫌
気性,好熱性,又生理的にも繊維素を発酵して、特にメ
タンガスを多く発生するメタン菌,或いは水素を発生す
る水素菌及びSK542菌株等も本群に包含される。具
体的には次の通りのものがある。
【0007】(1)好気性繊維素分解菌(適温22〜3
5℃) Bacillus fimi(Cellulomonu
s fmi),その他genus Cellulom
onus,Cellfalcicula viridi
s, C.mucosaActinomyces m
elanocyclus(Micrococcusme
lanocyclus),その他genus Acti
nomycesCellulyticum flav
umCelluvibrio flavescen
s,その他genus CelluvibrioCy
tophaga hutchinsonii,その他g
enus CytophagaPseudomona
s fibrolysisMethanobacte
rium soehngenii, M.omelia
nskiiSarcina methanica
【0008】(2)嫌気性繊維素分解菌(適温25〜3
7℃) Clostridium werneriPlect
ridium cellulolyticum
【0009】(3)好熱性繊維素分解菌(適温55〜6
5℃) Clostridium thermocellum,
C.thermocellulaseumBaci
llus cellulosae dissolven
s, B.thermofibrincolus
【0010】(4)脱窒性繊維素分解菌(35℃) Bacterium cellaresolvens
【0011】明細書でいう難分解性有機資材または難分
解性繊維物質とは、オガ屑,チップダスト,プレーナー
屑,バーク(樹皮)その他木材工業における廃材,モミ
ガラ,イナワラ,ムギワラ等の藁桿類、ダイズ,アズ
キ,落下生等の豆類の種皮や莢殻、コーヒーかす,落
葉,樹皮,ヨシやカヤ等の山野草、それにシイタケの廃
ホダ木,その他キノコの廃菌床等の炭素率40〜100
以上の難分解性の各種植物遺体をいう。これらの植物遺
体を構成している有機成分はきわめて複雑で多種多様で
あるが、一般にその主要成分は繊維素で約30〜75
%、次いでリグニンの15〜40%で、両者を合わせる
と45〜90%以上で、その大部分を占めている。その
次がヘミセルロース7〜25%の順で、そして少量では
あるが、タンパク質等の含窒素化合物,各種糖類,有機
酸,アルコール類、それに油脂,ワックス,精油等が含
まれている。
【0012】又、明細書でいう硬タンパク質とは、水,
塩溶液,うすい酸,うすいアルカリに溶けず、酸及びア
ルカリについて加水分解されにくく、酵素作用の受けに
くいコラーゲン,ケラチン,オツセイン,フイブロイン
のようなタンパク質で、骨及び歯,角,爪,毛髪等の主
成分である。
【0013】本出願発明の特許請求の範囲、請求項4の
賦型剤とは、石灰岩岩粉,ドロマイト岩粉,貝化石粉
末,カニシャコ,貝殻等の甲殻,貝殻粉末,炭酸カルシ
ウム,消石灰,パーライト,バーミキュライト,ゼオラ
イト,けいそう土,塩基性岩岩粉,粉砕ピートモス,木
炭・くん炭末等の粉粒体があり、これらの一種又は複数
種の混合物を示す。
【0014】本出願明細書発明の微量栄養素及び微量ミ
ネラルとは、ビオチン,ニコチン酸アミド,チアミン,
ピリドキサミン,ビタミンB12,バラアミノ安息香酸
等のビタミン類、アルギニン,シスチン,グルタミン
酸,イソロイシン,ロイシン,プロリン,リジン,メチ
オニン,フェニルアラニン,スレオニン,トリプトファ
ン,チロシン,バリン等のアミノ酸類、又、鉄,マンガ
ン,銅,コバルト,カルシウム,マグネシウム等の微量
ミネラル等がある。以上、これらの賦型剤・微量栄養素
及び微量ミネラルは、有効菌・使用目的・土壌環境・風
土・気候に応じて適宜選択される。尚、本出願発明の好
熱性放線菌サーモアクチノミセス SK053sp.n
ov.(Thermoactinomyces SK0
53sp.nov.,工業技術院生命工学工業技術研究
所 受託番号FERM P−13598)と好熱性繊維
素分解菌クロストリジュウム・サーモセルム SK52
2(Clostridium thermocellu
m biovar SK522.微工研条寄第3459
号)は、いずれも本発明者らの発見にかかるもので、以
下単に新菌種SK053又はSK053および新菌株
SK522またはSK522菌と略称する。
【0015】
【作用】本出願発明は、有用な新菌SK053を提供
する。又このSK053菌と他の繊維素分解菌の混合培
養物とその有効な利用にある。新菌SK053と各種
繊維素分解菌との相乗的効果は、リグニンの顕著なる可
溶化能の増強と共に繊維素の分解力、その他の機能を高
揚する。
【0016】そして、特に新菌種SK522との好熱性
混合培養(60〜65℃)は、各菌の機能の相加的作用
ではなく、相互作用によって生ずる相乗的効果によるも
のであり、相互にその機能を高め、最も困難とされてい
る天然の各種繊維物質を強力かつ安定して発酵し、リグ
ニン,繊維素,硬タンパク質,ヘミセルロース,その他
の有機成分を迅速かつ強力に分解消化する。
【0017】又、本出願発明の混合培養物を有効成分と
することで、屎尿、糞尿、家畜糞の消臭発酵剤を得るこ
とができる。この消臭発酵剤は、その用途,目的,気
候,風土,土壌成分等に応じて、新菌種SK053,
菌種SK522等の選択された繊維素分解菌のほかに有
用な微生物を混入すると更にその効果を高める。そし
て、本出願発明は、この共生的混合培養物またはこれを
有効成分とする消臭発酵剤を屎尿、糞尿、家畜糞に施用
することで、悪臭の発生を抑えた屎尿、糞尿、家畜糞の
分解発酵を可能とした。これに炭酸カルシウム等の賦型
剤を添加すれば菌の活動を高め、又取り扱いが容易とな
る。
【0018】
【実施例】以下、本発明及びその利用実施例について詳
しく説明する。本発明の〔I〕新菌種SK053の科学
的諸性質等の記載(description)は下記の
通りである。
【0019】〔I〕新菌種SK053 サーモアクチノミセスSK053 sp.nov.(T
hermoactinomyces SK053sp.
nov.,工業技術院生命工学技術研究所受託番号P−
13598)(略称新菌種SK053またはSK053
菌) I.科学的性質 形態的特徴 耐熱性の真正内生胞子形成,基生菌糸と気菌糸に単一の
胞子をつくる。胞子は平滑,球形,直径0.4〜0.7
μ。胞子柄を欠くか,きわめて短い。基生菌糸は非分断
性,直径0.5μ。寒天培地上における生育はきわめて
旺盛,すみやかに気菌糸を形成,白色,粉状を呈する。
グラム陽性。 培養的性質 増殖がきわめて活発。4〜6時間でコロニーがつくら
れ,白色の気菌糸で覆われる。 (1)平板培養 栄養,イースト・麦芽,オートミルのほか,シュクロー
ス・硝酸塩,グルコース・アスパラギン,グリセリン・
アスパラギン,チロシンなどの合成寒天培地(3%)の
60℃培養は,非常に良好で,気菌糸を形成する。コロ
ニー表面の菌叢色は白色。基生菌糸の表面及び裏面は無
色。培地中への拡散性色素の生産はない。 (2)液体培養 肉汁静培養:白色被膜をつくる。しばしばコンパクト
な沈澱物を形成する。 ミルク培養:凝固,ペプトン化。 生理・生化学的性質 本菌は好熱性,中温性,好冷性または,嫌気性,好気性
あるいは脱窒性の各種繊維素分解菌との共生的混合培養
によってリグニンの可溶化を顕著に増強し,同時に繊維
素分解能にも好影響を与える。こうして生産された水溶
性の低分子量体あるいは分解物質は植物体に直接吸収利
用されるか,または土壌有効菌の増殖を促して,健全か
つ活力ある植物根圏微生物生態系を確立する。そして,
農耕系や自然生態系での炭素循環のひとつの経路とし
て,難分解性の天然繊維物質の分解腐植化を強力かつ安
定して,確実に遂行する。 1.酵素作用等 (1)タンパク質分解 プロテオリティック酵素(Proteolytic enzyme):陽性(強力) ゼラチン加水分解 :陽性 ペプチダーゼ(peptidase) :陽性 (2)デンプン加水分解 :陽性 (3)ペプチン分解 :陰性 (4)繊維素分解 :陽性(弱い) (5)リグニン分解 :陽性 繊維素及びリグニンの分解は共に陽性であるが弱い。し
かし,繊維素分解菌との共生的混合培養によって,リグ
ニンを強力に可溶化し,同時に繊維素の分解能も増強さ
れる。 (6)脂肪分解 :陰性 (7)インベルターゼ :陰性 (8)カタラーゼ反応 :陽性 (9)オキンダーゼ反応 :陽性 2.生産物試験 (1)糖,アルコールより生酸及びガス発生 ガス発生しない。 (2)色素生産 メラニン様色素の生成(チロシン及び ペプトン・イースト鉄寒天培地) :陰性 3.生育条件 (1)生育温度 最適温度25〜78℃,生育温度範囲10〜85℃,そ
の生育範囲も非常に広く,他のサーモアクチノミセス属
の菌種にもみられない特徴をもつ。 (2)水素イオン濃度 最適水素イオン濃度pH=6.5〜9.6。生育水素イ
オン濃度範囲pH=5.3〜10.8。これも他の同属
の菌種にみられない特徴のひとつ。 (3)窒素源の同化性 有機・無機の窒素源をよく利用する。 (4)炭素源の同化性(プリドハム・ゴドリーブ寒天培
地上) D−グルコース,シュクロース,セロビオース,マルト
ース,デンプン,有機酸,グルタミン酸塩を利用する。 (5)酸素との関係 絶対好気性。 (6)微量栄養素の要求 旺盛なる生育にビチオン,チアミン,ニコチン酸等の
他,ルチン,ヘスピリジン等のフラボノイド色素(Fl
avonoid pigment)のような微量栄養素
が要求される。さらに本菌の良好な発育にはリン酸,カ
リウム等のイオンが比較的高濃度に要求され,また,炭
酸ガスの存在が,その発育や胞子の発芽に要求される。 (7)健康または環境に対する有害性 この属のある菌種に病原性のあるものがあるというが,
本菌種にかぎりそのような性質を有することを知らな
い。 分 離 源 主に高速高温コンポスト,熟成堆・厩肥,農耕土壌等。 DNAのG+Cの含有量 G+Cのmol%=52.7〜54.2(T)。
【0020】II.分類学上の位置 本菌株の分類同定をInternational Co
mmittee onSystematic Bact
eriology(ICSB)が編集した細菌学名の承
認リスト(1980)及び長谷川武治編著(岡見吉郎,
清野昭雄):微生物の分類と同定(下),p.1〜92
(1985)を主とし,バージェーのマニュアル(Be
rgey’s Manual of Determin
ative Bacteriology 7 ed.,
1957;8ed.,1974;Bergey’s M
anual of Systematic Bacte
riology vol.1,vol.2,1984,
1986.)を参考として行った。その結果,サーモア
クチノミセス属(genus Thermoactin
omyces)に属する新菌種と決定した。一般に細菌
や放線菌の検索・同定に用いられているバージェーのマ
ニュアルにおける分類基準では完全なものとは言えず,
不確定要素が多く,特に放線菌のサーモアクチノミセス
属(genus Thermoactinomyce
s)についてはその分類上の所属さえ曖昧である。同マ
ニュアル(1986)によるとバチルス属(genus
Bacillus)ときわめて近似し,この属は他の
放線菌(oder Actinomycetales)
とは類緑性が薄いとして,外されているが,バチルス
(family Bacillaceae)の仲間にも
入っていない。そのうえ,サーモアクチノミセス属(g
enus Thermoactinomyces)に属
する種(species)は,バージェーのマニュアル
(7版,1957)では3種,同マニュアル(8版,1
974)では5種,そして同システマテック(2巻,1
986)では基準種(Type species)の
T.vulgarisの1種のみが記載されている。ま
た,他の分類・同定書でも,所属する種の数はまちまち
で,野々村,小原等(1)は3種,そしてICSBが現
在までに基準種Thermoactinomyces
vulgarisTsiklinsky 1898,T
ype strain:KCC A−0162のほかに
5種が承認名(nomen approbatum)と
されている。放線菌(Class Actinomyc
etes,Order Actinomycetale
s)の分類基準は他の細菌類と比べると,おもむきをや
や異にしている。たとえば,放線菌は抗生物質等の有用
な生理活性物質の宝庫として特徴付けられ,放線菌の分
類は,抗生物質の研究のめざましい最近の発展と併行し
て,近年,急速の進歩をみせている。すなわち,抗生物
質の産生,DNAの塩基組成と配列の比較,DNA交雑
(DNA−hybridization)試験,その他
分子レベルでの解析を主体とする遺伝生化学的手法のほ
か,血清免疫学的分類,ファージ感受性による分類,菌
体の構成糖や脂質組成による分類,菌全体のIRスペク
トルによる分類が試みられ,また一方電子計算機器の発
達が同時に,客観性の高い分類体系をつくろうという考
えから,数値分類法(Numerical taxon
omy)等が試みられ,いわゆる新しい意味での化学分
類学(Chemotaxonomy)の手法が,逸早く
導入されている。しかし,放線菌,細菌分類へのこれら
の新しい知見の導入は一部であって,大部分は伝統的な
クラシックな分類基準で,特徴的な表現形質に基づいて
いる。今,まさに過度期にあると言って過言ではない。
したがって,現在の時点では,本放線菌を新菌種(ne
w species)と決定し,サーモアクチノミセス
SK053 sp.nov.(Thermoacti
nomyces SK053 sp.nov.)と表示
するにとどめる。最後に本放線菌とサーモアクチノミセ
ス属の基準種サーモアクチノミセス ブリガリスとの分
類上記載すべき主な科学的性質の比較を次に表示する
(表1参照)。 文 献 (1)野々村英夫,小原 厳:醗酵工業学雑誌,49,
895(1971)。
【表1】 表1のサーモアクチノミセス属の基準種サーモアクチノ
ミセス・ブルガリス(T.vulgaris)の記載
(description)は、今から100年程前の
チクリンスキー(Tsiklinsky)によるもので
ある。従って、現在のような器機分析の技法や微量分析
の発達がなく、化学分類学に対する考え方や抗生物質の
ような生理活性物質の産生に対する配慮の全くなかった
時代の分類である。このような時代背景下で、近縁種を
含めて基準種と本菌の科学的諸性質を比較検討してみる
と、以下のような特徴的相違点が上げられ、サーモアク
チノミセス属(genus Thermoactino
myces)の新菌種と決論した。
【0021】(1)耐熱性の真正内胞子を1個ずつ基生
菌糸と気菌糸につくる。生育温度が高く好熱性で、間違
い無くサーモアクチノミセス属と同定できるが、基準種
とは甚だしく趣を異にし、生育の最適温度25〜78
℃、同温度範囲10〜85℃で、基準種よりもはるかに
高く、かつ又甚だしく低い。そして、生育の温度範囲は
好熱性−中温性−低温性と全般に渡っている。 (2)生育の水素イオン濃度も最適pH=6.5〜9.
6,濃度範囲pH=5.3〜10.8、酸性,中性,ア
ルカリ性とその濃度幅が広く、かつアルカリ側に強い。 (3)基準種の酵素活性は、ゼラチン可溶化,デンプン
加水分解ともに陽性であるが、繊維素の分解は陰性,リ
グニンの可溶化の記載はない。近縁菌において、繊維素
分解の陽性の記載はあるが、非常に弱く、工業生産には
利用できない。又リグニンに対する酵素活性については
全く記載がない。従って、本菌の繊維素の分解作用とリ
グニンの可溶化能をもつことが、本菌の第二に上げられ
る特徴です。そして、本菌が好熱性,中温性,好冷性,
又は嫌気性,好気性,或いは脱窒性の各種繊維素分解菌
と共生的混合培養によって、リグニンの可溶化能を顕著
に増強し、同時に繊維素分解能にも好影響を与える。本
菌のこの働きが、本発明者の特に強調したい点で、この
特異性の発見が本発明のキーポイントとなる着想であ
る。又、本菌は強力なタンパク質分解活性をもち,硬タ
ンパク質をよく分解する。
【0022】(4)本菌は旺盛なる生育にビオチン,チ
アミン,ニコチン酸等の他,ルチン,ヘスピリジン等の
フラボノイド(Flavonoid pigment)
のような微量栄養素が要求される。(5)本菌が絶対的
好気性で、グラム陽性,カタラーゼ反応,オキシダーゼ
反応ともに陽性、さらにDNAのG+Cのmol%=5
2.7〜54.2(T)であることが、他の放線菌類
とは類縁性が薄く、バチルス属(genus Baci
llus)と強い類縁性示す所以である。
【0023】斯る理由によって、本菌の生育温度の特異
性とリグニン可溶化能の生理生化学的性質をひとつの根
拠として新菌種(new species)と決定し、
サーモアクチノミセス SK053sp.nov.(T
hermoactinomyces SK053 s
p.nov.)と表示するにとどめた。
【0024】本菌株を基準菌株とし、サーモアクチノミ
セス属(genus Thermoactinomyc
es)に属する菌種中、リグニン可溶化能を有し、繊維
素分解菌との共生的混合培養によって顕著にリグニン可
溶化能を増加することを特徴とし、かつSK053菌株
及び自然並びに人工的変異種を包括する生理生化学的性
状による新菌種である。
【0025】微生物受託番号 本菌の微生物受託番号は、工業技術院生命工学工業技術
研究所 受託番号FERM P−13598である。
【0026】新菌SK053のスクリーニング 主に高温高速コンポスト,熟成堆・厩肥,農耕土壌等を
分離源として55〜60℃で寒天平板培養によって定法
通り分離する。培地としてMY培地を使用する。必要に
応じて微量栄養素を添加するとよい。
【0027】新菌SK053の有用性 本新菌SK053は、もともと良質のコンポスト、又
は完熟堆・厩肥に白色,粉状の微生物として出現する。
また、有害菌に対する抗菌性もよく知られているところ
である。本菌の出現は、昔から堆・厩肥の熟成のあかし
とされてきた。ところで今回、本発明者が本菌のリグニ
ン可溶化能と繊維素分解能を有することに着目し、本菌
と繊維素分解菌との共生的混合培養によって、この二つ
の働きが顕著に増強されること、及びその他の作用機能
にも好影響を与えること、と同時に本新菌SK053に
堆厩肥の熟成や屎尿、糞尿、家畜糞の腐熟過程中に発生
する悪臭の消減に顕著なる効果のあることをはじめて発
見した。そして、この共生的混合培養法の成功は、多種
類の難分解性有機資材の分解利用を可能にし、同時に屎
尿、糞尿、家畜糞の消臭発酵剤の新製造法を確立した。
【0028】新菌種SK053と繊維素分解菌の混合培
養物 1.新菌SK053の多量培養物 MY培地を用い、通気又は振盪等の好気的条件下で、6
5〜70℃,24時間培養し、菌体含有の培養物とす
る。 2.繊維素分解菌の多量培養物 オメリアンスキー(Omeliansky,1904)
又はビルジョンらの培地(Viljoen etal,
1926)を用いて、嫌気又は好気的条件下で、それぞ
れの適温で24又は72時間培養し、その培養物とす
る。
【0029】3.新菌SK053と新菌株SK52
たはその他の繊維素分解菌との混合培養物 下記の培地を用い、新菌SK053及び繊維素分解菌
の多量培養物の適量を接種して、20〜70℃各繊維
素分解菌の適温で、24〜72時間培養して、両細菌種
の混合培養物とする。そして、これを本発明の提示する
賦型剤を用いて粉粒体とするか,又、施用直前に両菌種
の多量培養物の等量をとってよく混和して施用する。
尚、下記の共生混合培養用E−培地を以下単にE−培地
と称する。 共生混合培養用 E−培地 KHPO 5kg (NHSO 2kg 尿素 2kg ペプトン 5kg 酵母エキス 5kg ろ紙(繊維素) 15kg 微量栄養素 200ml CaCO 過剰 水(〜pH=7.0) 1000l
【0030】4.両新菌種新菌株の共生的混合培養のも
たらす有用性 共に高温環境という条件下で、絶対好気性のサーモアク
チノミセス属の新菌種SK053菌と嫌気性の好熱性繊
維素分解新菌株SK522との共生的混合培養は、SK
522菌株単独ではほとんど不可能な天然の難分解性有
機資材の分解発酵を顕著に高揚する。まず、新菌種SK
053の増殖は新菌株SK522の欠除するタンパク分
解活性を充補する。しかも、堆・厩肥をはじめ廃木材、
都市下水汚泥等の難分解性有機資材の分解発酵は、すべ
て固体発酵の状態で、かなり通気のよい環境下におかれ
ている。そして、初期の段階におけるSK053菌の増
殖は高温嫌気的環境へと変移せしめ、これによって新菌
SK522の自然界での生育を可能となる。そして、
新菌種SK053の生育は完熟の最後の段階まで続く。
【0031】(1)リグニンの可溶化 ここで、特に注目されることは、新菌種SK053に
って新菌株SK522のリグニン可溶化能が相互に顕著
に発揮されることです。難分解性有機資材は、実際には
繊維素がリグニン、その他の有機成分と強く吸着か結合
した状態で存在する。こうした天然のリグノセルロース
は繊維素分解力の旺盛なSK522菌株の単独施用では
ほとんど分解が不可能である。リグニンの化学構造は、
未だ完全に明らかにされていないが、ベンゼン環に炭素
数3つの側鎖を持つフエニルプロパンが基本単位になっ
て、この単位体がパーオキシダーゼによって触媒される
ラジカル反応によりランダムに三次元的に重合した高分
子化合物である。微生物の分解に対する抵抗がきわめて
強く、きわめて分解困難であることは多くの研究者・技
術者の認める一致した見解である。
【0032】ところが、本願発明で使用する新菌種SK
053と新菌株SK522はそれぞれ単独で弱又は微弱
ではあるが、リグニンを可溶化する。そして、このリグ
ニン可溶化能が、共生的混合培養することによって、相
互に強調しあってたとえば、イナワラリグニンの50〜
60%以上が5〜7日前後の短日時において可溶化され
るということが、今回、本願発明において、はじめて明
らかにされた。その実際的な施用が本願発明の重要なる
特徴的態様で、その作用効果は50〜80℃以上という
高温期段階で発揮され、その腐植化が急速に進行する。
【0033】(2)黄色色素の産生新菌株 SK522の産生する黄色色素はカロチノイド系
の不溶性色素である。菌体中のこの黄色色素が他の微生
物等による分解を受け水溶性の低分子量体のものとな
り、植物体に吸収され、必要部位に移行し、丁度都合の
良い前駆物質となる。すなわち、このような黄色色素
が、ほかの溶菌した細胞内容物や分泌物、それに発酵生
産物等とともに根茎葉部位の増大繁茂を促すだけでな
く、花芽の形成,着果,果実の肥大等の生殖生長の代謝
系に深く関与していることが分子生物学的レベルで行な
われた研究によっても明らかにされ、その応用利用へと
発展し、すでに果実の味,色沢,貯蔵性等品質向上に役
立っている。
【0034】(3)微生物生態系の混合複合化 また、この黄色色素を含む新菌株SK522の菌体を施
用すると、それを基質として繁殖する一般の従属栄養微
生物,土壌有効菌等の増殖を促す。さらに重要なこと
は、新菌種SK053は別として、自然界の堆肥製造の
ような現場では、新菌株SK522のような好熱性微生
物が、すぐに増殖活性化するわけではない。当初は、一
般の常温性従属栄養微生物が増殖し、これらの作用によ
る発酵熱が蓄積されて品温の上昇に役立つものであり、
単一菌株の好熱性繊維素分解菌や少数の微生物のみが、
有機資材の腐植化に関与するわけではない。微生物フロ
ラーの混合複合化多様化が求められる。さまざまなタイ
プの有効菌が多く、さらに「エサ(基質)」も適度にあ
るという複合的内容が望ましい。こうして、有機性物質
の高温分解は、新菌種SK053や新菌株SK522を
中心とする細菌フロラーがまず形成され、その腐植化過
程が単純な構成成分の変化だけでなく、きわめて複雑な
微生物フロラーの相互作用やその変遷等が、深い関わり
をもって最も効率よく進行する。また、屎尿、糞尿、家
畜糞、これらにモミガラ、ノコクズ等の難分解性繊維素
物質を添加した場合、その道は違うが、いずれの場合
も同様に腐熟分解過程の微生フロラーの物質変化やその
遷移は相互に深い関わりをもって、最も効率よく進行
し、最終的に好熱性放線菌を中心となる微生物クライマ
ックスとなる。新菌種SK053,新菌株SK522菌
株と新菌株SK542以外の有効菌としては下記のもの
がある。
【0035】(1)ヘミセルロースの分解菌の培養物 ヘミセルロースは繊維素とともに植物体(細胞壁)を形
成し、これを構成する糖類によって、キシラン,アラバ
ン,デキストラン,マンナン,ガラクタン等と称せられ
る。ヘミセルロース分解菌の培養物は、イナワラキシラ
ン約1%の濃度に加えた岩田の培地(1936)を使用
し、30〜38℃,通性嫌気的に集殖する。通常、バク
テリウム・ブルガトゥス(Bacterium vul
gatus),バクテリウム・プロディギオサム(Ba
c.prodigiosum),バクテリウム・メセン
テリクス ルバー(Bac.mesentericus
ruber),ミクロスピラ・アガーリクェフィセン
ス(Microspiraagerliquefaci
ens)等の1株又は2株以上の混合培養物が獲得
される。 (2)ペクチン物質分解菌の培養物 ペクチン物質を強力に分解する細菌は、好気性のもので
は枯草菌群細菌及びエタノール・アセトン菌に、又嫌気
性ではラク酸菌に属するものが多い。本発明では、モリ
シュの培地(Molisch,1939)を用い、土
壌,堆肥,馬糞,バガスやチョ麻等の腐敗物を分離源と
して、27〜35℃,培養日数3〜5日,厚層及び薄層
で数回の集殖培養で種菌を獲得する。本発明では、その
1菌株以上数菌株の培養物を用いる。
【0036】(3)土壌放線菌の培養物 放線菌(Actinomycetales Bucha
nan,1917)の土壌中の働きについて一般的に言
うことが難しい。しかし、各種の有機性物質、特に難分
解性の繊維素,リグニン等を他の微生物とともに分解
し、土壌肥沃のもとになる腐植の生成に重要な働きをし
ており、又抗生物質の産生を通してのミクロフローラ・
コントロール面で重要な意義をもつことは確かである。
放線菌の培養は、ワックスマンの培地(Waksma
1919),分離源に肥沃な土壌,又堆・厩肥を用
い強力菌を集殖する。 (4)土壌糸状菌及び酵母の培養物 土壌糸状菌の最も多く存在する場所は、細菌,放線菌と
同様土壌で、土壌中の糸状菌は当然植物根のある耕作土
に多く、特に根圏ではその働きも活発である。植物遺体
等の有機性物質の分解にあずかり、土壌の肥沃度に関係
する。糸状菌は主として分解の初期段階で活躍している
と考えられる。次に土壌酵母の働きについては不明の点
が多い。しかし、土壌中には相当数の酵母菌が存在し、
かつその含有する豊富なビタミン類や生育因子をめぐっ
て他微生物との共存共棲や土壌活性等に影響のあること
は確かである。土壌糸状菌や酵母の培養物は、ツアペッ
ク・ドックスの培地(Czapek& Dox191
0)を用い、土壌或いは堆・厩肥より分離、培養する。
【0037】(5)好熱性バチルス属の培養物 一般に好気性,運動性,内生胞子を有する桿菌で、土
壌、葉面、枯草等自然界に広く分布する一群の細菌で、
ほとんどの菌株が強い熱抵抗性をもち、55℃以上でも
生育できるものが多いことから堆肥製造中の主要な微生
物であるという報告もある。又、バシトラシンやバシリ
シン等の抗菌物質を分泌することが、近年土壌植物病理
学の分野で注目されている。このようなことから、本菌
群が作物生産に利用しようとする試みが可能で、肥沃な
土壌や堆・厩肥等の懸濁液を80℃,10分間,加熱処
理して分離源とする。ワックスマンの培地(Waksm
an,1922)を用い、50〜60℃,好気的に本菌
群を集殖する。本発明では、これらの菌の単独又は混合
培養を用いる。
【0038】(6)黄色色素産生菌の培養物 細菌の産生する黄色色素はカロチノイド系の色素であ
る。特に完熟堆肥中に数多く存在し、種類も多い。また
植物葉面にもよく存在する。これらを分離源とし、通常
の肉エキス培地又はペプトン・酵母エキス培地を用い、
25〜35℃,好気的条件下で培養,分離する。黄緑
色,黄色,黄褐色,紅色等の呈色によって容易に識別さ
れ、一般にフラボバクテリウム(Flavobacte
rium),クロモバクテリウム(Chromobac
terium),シュドモナス(Pseudomona
s),セラテ(Serratia),光合成細菌(p
hototrophic bacteria)等に属す
る1株又は2株以上の培養物が獲得される。
【0039】そして次に、本発明のSK053菌と混合
する〔II〕新菌株SK522とその混合培養の生育と
発酵に好影響を与える〔III〕新菌株SK542の化
学的諸性質の記載(description)について
説明する。 [II]新菌株 SK52 クロストリジュム・サーモセルム SK522 (Clostridium thermocellum
biovar SK522,微工研条寄第3459
号,FERM BP−3459)(略称新菌株SK52
2またはSK522菌株) I.科学的性質 菌学的性質 随伴菌なしで、単独では生育ができない。しかし、随伴
菌は、容易に単離純粋培養されるので、単離した随伴菌
を基礎とし、これと共生培養しながら、その諸性質を試
験した結果である。 形 態 直桿状、わずかに湾曲するものもある。単独、ときどき
2連。0.3〜0.5×2.2〜4.0μ。培養が古く
なると糸状に伸延し、長連鎖状、長さ5.7〜12.8
μ。周毛、室温懸滴標本では運動性がみられない。末端
に楕円、または円形の胞子を形成して細胞を膨張し根棒
状。グラム陰性。
【0040】培養的性質 (1)平板培養 肉汁寒天、その他一般の常用培地による平板培養には生
育しない。しかし、ビルジョンら(Viljoen e
t al.)の提示する培地テトロール(Tetrau
lt)円形ろ紙寒天平板培養に随伴菌と黄色斑点状のコ
ロニーを形成するが、本菌単独では作り得ない。 (2)斜面培養,穿刺培養 シュワイツアー(Schweizer)の試薬処理ろ紙
添加ビルジョンら(Viljoenet al.)培地
寒天斜面培養,及び同穿刺培養ともに生育しない。 (3)バレイショ培養,ゼラチン培養 表面,穿刺とも生育しない。 (4)液体培養 ビルジョンら(Viljoen et al.)の培
地、繊維素肉汁、繊維素ペプトン水(生育僅少)等の繊
維素を含有する培地だけに生育が認められる。グルコー
ス、キシロース等の繊維素以外の物質を炭素源とすれば
繊維素の分解力を失う。
【0041】生理生化学的性質 1.酵素作用等 (1)繊維素分解 本菌のもつ繊維素分解酵素は、本質的にはいくつかのβ
−14−グルカナーゼの複合体である。細胞外に分泌
され、作用温度80℃以上、同水素イオン濃度pH=1
0.0以上の耐熱性、耐アルカリ性の酵素が数種含まれ
ていることを確認した。ミセル構造をなす繊維素の巨大
分子の末端から切断し、グルコース、セロビオース、セ
ロオリゴ糖類等を生成する。これらの酵素を作用する基
質を主体として示すと、 ろ紙を分解する FP−アーゼ:陽性 アビセルを分解する アビセラーゼ:陽性 セロビオースを2分子のグルコースに分解する セロビアーゼ:陽性 (2)リグニン分解 イナワラリグニン可溶化 :陽性 (弱,微弱) (3)タンパク質分解 プロテオリティック酵素(Proteolytic enzymes) :陰性 ペプチダーゼ(peptidase) :陽性 (4)デンプン加水分解テスト :僅かに陽性 (5)ヘミセルロース,キシラン,ペクチンの加水分解テスト :陰性 (6)インベルターゼ,マルターゼ :陽性 (7)脂肪分解力テスト :陰性 (8)酸化反応 ハイドロキノン反応 :陽性 チロシン反応 :陰性 (9)還元作用 :陽性
【0042】2.生産物試験 (1)繊維素発酵 発酵率78〜91%、繊維素を旺盛に発酵してエタノー
ル,メタノール,アセトアルデヒド,酢酸,乳酸,ギ
酸,ラク酸,コハク酸,フマル酸,酒石酸,グルコン
酸,グルコース,セロビオース,セロオリゴ糖類,セロ
デキストリン,多量の炭酸ガス,水素,及び硫化水素等
を生成する。 (2)その他の糖,及びアルコールより生酸 グルコース,ショ糖,マルトース,セロビオースより生
酸。 (3)ガス発生試験 繊維素より猛烈にガス発生するが、グルコース,ショ
糖,マルトース,セロビオースよりガス発生は認められ
ない。 (4)ペプトン水試験 アンモニヤ :僅かに反応あり インドール :陽性 スカトール :陽性 硫化水素 :陽性 (5)色素生産 通常,カロチノイド黄色色素生産する。 3.生育条件 (1)生育温度 至適温度は65〜72℃,温度範囲は40〜80℃,4
0℃以下では生育しない。 (2)水素イオン濃度 至適水素イオン濃度pH=6.7〜8.0,その範囲は
5.6〜9.6。 (3)窒素源 ペプトンが最も優れ,尿素,尿酸,アスパラギン,グル
タミン酸ナトリウム等も良好である。アンモニウム塩も
良好な無機窒素源となる。 (4)炭素源 繊維素以外の炭水化物で継代培養を続けると、その生育
と発酵力を失う。 (5)酸素との関係 Eh=200〜−250mVと推定され、嫌気性菌で
ある。 (6)微量栄養素の要求 ビオチン,ピリドキサミン,ビタミンB12,P−アミ
ノ安息香酸等の微量栄養素を要求する。 DNAのG+Cの含有量 G+Cのmol%=38〜40(Tm)と推定される。
【0043】II.分類学上の位置 生育至適温度65〜72℃,温度範囲40〜80℃とい
う高温に於いて、旺盛に繊維素を発酵する本SK522
菌株に類似するものとして、次のような好熱性繊維素分
解菌が上げられる。クロストリジュウム・サーモセルム
(Clostridium thermocellum
Viljoen,Fred and Peterso
n,1926: Jour.Agr.Sci.(Lon
don),16,7(1926).)クロストリジュウ
ム・ディゾルベンス(C.dissolvens Be
rgey et al.1925,別名Bacillu
s cellulose dessolvens Kh
ouvine,1923: Ann.Inst.Pas
t.37,711(1923);Bergey’s M
anual,2nd.Ed.(1925)p.34
4.)クロストリジュウム・サーモセルシウム(C.t
hermocellulaseum Enebo,19
51.:Bergey’s Manual,7th.E
d.(1957)p.689.)バチルス・サーモセル
ロリテックス(Bacillus thermocel
lulolyticus Coolhaas,192
8.:Cent Bakt.II,75,101(19
28),76,38(1929).)バチルス・サーモ
フィブリンコルス(B.thermofibrinco
lus Itano and Arakawa,192
9:農化,,816,921(1929);,24
8,257(1930).)これらの中で、特に次の4
つの相違点を除けば形態学的,培養的,生理生化学的試
験において本菌株とよく類似する細菌はクロストリジュ
ウム・ディゾルベンスである。 (1)弱又は微弱ではあるが、リグニン可溶化能を有す
る。 (2)生育適温65〜72℃,生育温度範囲40〜80
℃,40℃以下では生育しない。 (3)繊維素を旺盛に発酵するが、ヘミセルロース,キ
シラン,ペクチン等は発酵しない。 (4)リグニン可溶化能はサーマス属(genus T
hermus)のある種の細菌によって共生的に顕著に
強調され、同時に本菌の繊維素分解力、その他作用機能
に対して好影響が与えられる。しかし現在、バージェー
ズマニアル(Bergsy’s Manual ofS
ystematic Bacteriology Vo
l.2(1986)p.1104,p.1141.)に
おいて、好熱性分解菌として記載されているものはクロ
ストリジュウム・サーモセルムのみである。クロストリ
ジュウム・ディゾルベンス以下全部当該菌の亜種か変種
として取り扱われ、又は研究不完全なものとされてい
る。そこで、本菌株の分類同定は、クロストリジュウム
・サーモセルムとその菌学的諸性質を比較検討すること
とし、同時に他の好熱性繊維素分解菌についても対比
し、参考とした。
【0044】以上のようにして、菌学的諸性質を比較検
討した結果を総括すれば、本菌株と公知のクロストリジ
ュウム・サーモセルムをはじめ列挙した好熱性繊維素分
解菌との特徴的な性状の相違点として、前記の4項目が
あげられるが、その他各種炭水化物に対する作用,微量
栄養素の要求等,色々と数え上げることができるが、特
に強調したいことはリグニンに対する問題である。本菌
株がリグニン可溶化能をもち、その可溶化能がサーマス
・アクアティックス SK542(Thermus a
quaticus biovar SK542)との共
生的混合培養によって顕著に増強されることである。こ
れに対して、クロストリジュウム・サーモセルムをはじ
めその他の好熱性繊維素分解菌のリグニンに関する記載
(description)は全く見られない。あった
としても、それは繊維素の分解に対する阻害作用につい
てである。斯る理由によって、本菌株のリグニン可溶化
能の生理生化学的性質をひとつの根拠として新菌株(S
train)とし、クロストリジュウム・サーモセルム
SK522(Clostridium thermoc
ellum biovar SK522)と名称した。
本菌株を標準的菌株とし、クロストリジュウム・サーモ
セルム(Clostridium thermocel
lum Viljoen,Fred and Pete
rson,1926.)に属する菌種中、リグニン可溶
化能を有し、サーマス属(genus Thermus
Brock andFreeze1969)に属する
ある種の細菌との共生的混合培養によって顕著にリグニ
ン可溶化能を増強することを特徴し、かつSK522菌
株及び自然並びに人工的変異株を抱括する生理生化学的
性状による新菌株である。
【0045】微生物受託番号 本菌株の微生物受託番号は、微工研条寄第3459号
(FERMBP−3459)である。
【0046】SK522菌株のスクリーニング 土壌,海浜汚泥,堆・厩肥,人・家畜糞便を分離源とし
て55〜65℃で数回濃縮培養を繰り返した後、ビルジ
ョンら(Viljoen et al.)の提示する培
地テトロール(Tetrault)円形ろ紙寒天平板培
養等によって常法通り分離する。培地としてビルジョン
ら(Viljoen et al.)の提示する塩類組
成が適当であるが、必要に応じて微量の無機金属塩類,
ビタミン類,生長促進因子,例えば酵母エキス等を添加
するとよい。 ビルジョンらの培地 (Viljoen,Fred and Peterso
n 1926) ペプトン 5.0g 炭酸カルシウム 過剰 リン酸アンモニウムナトリウム 2.0g 酸性リン酸カリウム 1.0g 硫酸マグネシウム 0.3g 塩化カルシウム 0.1g 塩化第二鉄 痕跡 繊維素(ろ紙) 15.0g 井水 1000ml
【0047】〔III〕新菌株SK54 サーマス・アクアティクス SK542 (Thermus aquaticus biovar
SK542,微工研条寄第3382号,FERM B
P−3382)(略称新菌株SK542またはSK54
2菌株) I.科学的性質 菌学的性質 形 態 長桿状、0.4〜0.6×3.0〜5.0μ。ある条件
下、例えば培養が古くなると糸状、長さ20〜130
μ。鞭毛なし、室温懸滴標本では運動性がみられない。
内生胞子なし。グラム陰性。
【0048】培養的性質 増殖が活発。ゼェネレーションタイムは20〜50分。 (1)平板培養 3%寒天,60℃培養:黄色,比較的緻密,小円形コロ
ニー。 (2)寒天穿刺培養 表面発育だけ,黄色わずかに拡張。 (3)液体培養 表面に被膜状に生育(静置培養)。
【0049】生理生化学的性質 1.酵素作用等 (1)タンパク質分解 プロテオリティック酵素 :陽性(強力) (proteolytic enzymes) ゼラチン加水分解 :陽性 ペプチダーゼ(peptidase) :陽性 (2)デンプン加水分解 :僅かに陽性 (3)ペクチン分解 :陽性(弱い) (4)繊維素分解 :陰性 (5)リグニン分解 :陰性 繊維素及びリグニンの分解は共に陰性ではあるが、好熱性繊維素分解菌S K522菌株との共生的混合培養によって、SK522菌株のリグニン可溶化能 を顕著に増強し、同時に繊維素分解力、その他の作用機能にも好影響を与える。 (6)脂肪分解 :陰性 (7)インベルターゼ,マルターゼ :陽性 (8)カタラーゼ,オキシダーゼ反応 :陽性 (9)硫化水素生成 :陽性(弱い) (10)硫酸還元反応 :陰性 2.生産物試験 (1)糖,アルコールより生酸及びガス発生 ガス発生せず。 グルコース,ガラクトース,マルトース,ラクトース,
グリセロールより生酸。 (2)インドール,スカトールの生成 :陰性 (3)色素生産 黄色色素(カロチノイド系色素,吸光度最大値450n
m,その他430,435,470nmに小さなピーク
がある)を産生する。しかし、グルコース、その他の糖
類を炭素源とする合成培地ではほとんど産生されない。
【0050】3.生育条件 (1)培地濃度 サーマス属(genus Thermus)の細菌は一
般に有機物濃度に感受性がある。栄養物は少なく、濃度
が低い方がよいといわれている。しかし、本菌株はこれ
らと趣を異にし、通常の濃度においてもよく生育する。
食塩NaCl 5%以上でも生育する。至適濃度2.
0〜3.0%。一般にサーマス属(genus The
rmus)の細菌は2%以上のNaCl存在下では生育
しない。グルタミン酸ナトリウム3%以上でも生育す
る。ショ糖,又はマルトース5%以上でも生育する。
2%ペプトン+1%酵母エキスの存在下でも、その生
育が阻害されない。一般にサーマス属(genus T
hermus)の細菌はトリプトン,酵母エキス濃度,
それぞれ0.1%前後が適当で、各々1%以上になると
生育しない。 (2)生育温度 最適温度は72〜76℃,生育温度範囲40〜82℃,
40℃以下では発育できない。 (3)水素イオン濃度 最適水素イオン濃度pH=6.0〜10.0。生育水素
イオン濃度範囲pH=4.0〜11.0。 (4)窒素源 ゼラチン等のタンパク質,グルタミン酸塩,尿素,それ
に無機窒素源としてアンモニウム塩がよく利用される。 (5)炭素源 グルコース,ショ糖,マルトース,ガラクトース,セロ
ビオース,ラフィノース,スタキオース,デンプン,グ
リセロール,酢酸,ラク酸,リンゴ酸,グルタミン酸塩
を利用する。 (6)酸素との関係絶対好気性。 (7)微量栄養素の要求 本菌株は微量栄養素の要求が高い。ビオチン,ニコチン
酸アミド,チアミン等のビタミン類が要求されるほか
に、本菌株の良好な発育には鉄,マンガン,カルシウム
等の金属イオンを比較的高濃度に要求する。そして、こ
れらのミネラル量にも敏感である。 (8)抗生物質に対する感受性 一般のサーマス属(genus Thermus)の細
菌と同様に、ペニシリンG,クロラムフェニコール,テ
トラサイクリン,ストレプトマイシン,カナマイシン,
その他抗生物質に高い感受性を示す。 DNAのG+Cの含有量 G+Cのmol%=68(Tm)と推定される。
【0051】II.分類学上の位置 本菌が絶対好気性,生育至適温度72〜76℃,生育温
度範囲40〜82℃,40℃以下では生育しない。無胞
子,グラム陰性の長桿菌であること等から、その他菌学
的諸性質を勘案して、サーマス属(genus The
rmus Brock and Freege 196
7)と同定される。そして、類似するサーマス属(ge
nus Thermus)の細菌として、サーマス・ア
クアティックス(Thermus aquaticus
Brock and Freege 1969.:B
ergey’s Manual(1984)Vol.
1,P.337.)サーマス・サーモフィルス(The
rmus thermophilus Oshima
and Imahori 1974.:Int.J.B
acteriol.,24,102(1974))サー
マス・フラブス(Thermus Flavus Sa
iki,Kimura and Arima 197
2.:Agr.Biol.Chem.,36,2357
(1972))等が上げられるが、現在バーゼーズマニ
アル(Bergey’s Manualof Syst
ematicBacteriology Vol.1
(1984)P.333)のサーマス属(genus
Thermus Brock and Freeg 1
967)に属する細菌種はサーマス・アクアティックス
(Thermus aquaticus Brock
and Freege 1969)だけであり、しかも
下記のような既知の菌種中に見出し得ない特徴的な性状
を有するので、本菌株をサーマス・アクアティックスの
新菌株(strain)として、サーマス・アクアティ
ックス SK542(Thermus aquatic
us biovar SK542)と名称するのが妥当
であると結論する。
【0052】下 記 (1)好熱性繊維素分解菌SK522菌株との共生的混
合培養によって、そのリグニン可溶化能を顕著に増強す
る。と同時に繊維素分解力,その他の作用機能にも好影
響を与える。 (2)広域の作用水素イオン濃度と作用温度を有する強
いタンパク質分解力を持つ。 (3)有機物濃度の感受性が、既知のサーマス属(ge
nus Thermus)の細菌と異なり、非常に弱
く、通常濃度の培地においてもよく生育する。 (4)微量栄養素の要求が強く、各種ビタミン類及び金
属イオンを要求し、それらのミネラル量にも敏感であ
る。 (5)黄色色素(カロチノイド系色素,吸光度最大値4
50nm,その他 430,435,470nmに小
さなピークがある)を産生する。
【0053】SK542菌株は、本菌株を標準的菌株と
し、サーマス・アクアティックス(Thermus a
quaticus Brock and Freege
1969)に属する細菌種中、好熱性繊維素分解菌
(SK522菌株)との共生的混合培養によって、その
リグニン可溶化能を顕著に増強し、同時に繊維素分解力
にも好影響を与えることを特徴とし、SK542菌株及
び自然並びに人工的変異株を抱括する生理生化学的性状
による新菌株(strain)である。 微生物受託番号 本菌株の微生物受託番号は、微工研条寄第3382号
(FERMBP−3382)である。
【0054】SK542菌株のスクリーニング 分離源は九州各地の温泉源及び温泉源付近の土壌、腐植
等である。分離試料を55〜60℃で前培養した後、定
法に従って3%寒天平板培養によって単離する。 分離用培地組成 (カステンホルツの培地:Castenholz,R.
W.;Bacteriol.Rev.,33,467
(1969)) ニトリロ三酢酸 100mg CSO・2HO 60mg MSO・7HO 100mg NCl 8mg KNO 103mg NNO 689mg Na2HPO 111mg FCl 0.28mg MSO・HO 2.2mg ZSO・7HO 0.5mg HBO 0.5mg CSO 0.16mg Na2・2HO 0.025mg (イーストエキス 5000mg) (トリプトン 5000mg) (ショ糖 10000mg) 全量(純水で、pH=〜8) 1000ml 注:()内の組成は発明者らが改変。
【0055】応 用 例 屎尿、糞尿、家畜糞のタンパク質等の含窒素化合物や含
硫化合物を含む有機性物質が腐熟分解する際に悪臭が発
生する。この悪臭の化学成分は、アンモニアや炭酸ガス
のほかに硫化水素、硫化炭素、酸化硫黄、メチルメルカ
プタン、エチルメルカプタン等のアルキルチオール、メ
チルサルファイド、ジメチルサルファイド、メチルジサ
ルファイド等のようなイオウ化合物、メチルアミン、ト
リメチルアミン等のアミン類、プロピオン酸、n酪酸等
の低級脂肪酸、インドール、スカトール等のピロール誘
導体である。
【0056】悪臭の分析・定量 屎尿、糞尿、家畜糞の消臭や脱臭の試験研究には、悪臭
物質の分析、定量を必要とする。本出願発明者らの最近
の研究で、一般に微生物処理によった場合、これらの悪
臭物質の低減はジメチルサルファイドの消長と強い相関
を示すことを知り、ジメチルサルファイドのガスクロマ
トグラフィーの単独測定によって悪臭の全貌をとらえる
ことができることを明らかにした。この結論は、悪臭の
官能的検査結果とも一致した。
【0057】応用例1.SK053菌とSK522菌株
の共生的混合培養物による難分解性有機資材の腐熟分解
試験。その結果は表4のとおりである。
【表4】 1.種菌:SK053菌とSK522菌株の共生的多量
混合培養物混合培養物本明細書記載(002,002
参照)のとおり 2.試験:供試した原材料はイナワラ(梗)で、その分
析値は表2のとおり
【表2】 3.試験方法:1000ml三角フラスコに風乾燥試料
10.0g、E培地(除ろ紙)700ml.65℃、1
5日間培養、分析に供する。 4.結果の表示
【数1】
【数2】
【数3】 5.試験結果
【表4】表4を見て明らかなように、SK053菌
K522菌株との好熱的な共生的混合培養は、それぞれ
の相互作用による相乗的効果によって互いにその機能を
高め、イナワラ(梗)のような天然の難分解性繊維物質
を10日前後という短日時で、リグニンの60%以上を
可溶化し、繊維素は92%以上、タンパク質は73%以
上を強力かつ安定して腐熟分解している。SK053
菌、SK522菌株のそれぞれ単独培養とは、顕著な差
異を示した。
【0058】応用例2.屎尿、糞尿、家畜糞の消臭発酵
剤 1.消臭発酵剤 以下のような原材料の配合で粉状の製品とする。 配合割合 (賦型剤:石灰岩々粉1000kg当たり) SK053菌とSK522菌株との混合培養物 4kg (0028,0029参照) 黄色色素産生菌(光合成細菌)の培養物 2kg (003参照) 微量要素複合物 (Co,Mo,Mn 001参照)
【0059】2.試験結果 (1)発酵槽:処理容量51、加温、保温、冷却、好気
・嫌気 兼用ジャーファーメンター (2)浄化槽:1.5〜2.0m (5〜10人用) 3.試験 (1)屎尿、(2)牛糞(尿混入)、(3)豚糞(尿混
入)、(4)鶏糞その成分組織(乾物当たり%)は表3
のとおり
【表3】
【0060】4.試験方法 屎尿、糞尿、家畜糞、さらにこれらにモミガラ、オガク
ズ等の難分解性繊維物質を加えて、これらの腐熟分解に
ともなう悪臭の変化をジメチルサルファイドを指標化合
物として、本出願発明の消臭発酵剤の低減効果をみたの
が表5である。試料2kg、ジャーファーメンターによ
って、また屎尿は直接浄化槽に難分解性繊維物質を投入
して試験した。それぞれの試験の諸条件は同表の備考に
示した。
【表5】
【0061】5.結果および考案 (1)結果は表5に示されるとおりで、屎尿、牛糞、豚
糞そして、鶏糞いずれに対しても、本出願発明の効果が
顕著にあらわれている。 (2)とくに、その消臭効果は、SK053菌とSK5
22菌株との共生的混合培養が非常に効果的であり、難
分解性繊維物質の添加は消臭効果も、物料の腐熟分解に
も好影響を与え、短期間に完熟する。 (3)以上の消臭効果は、官能的検査においても、より
はっきりとあらわれている。
【0062】
【発明の効果】本出願発明によれば、SK053菌とS
K522菌株の共生的混合培養は、難分解性繊維素物質
をよく分解し、顕著にリグニンを可溶化し、繊維素を旺
盛に発酵し、硬タンパク質を強力に分解すると、同時に
屎尿、糞尿、家畜糞の腐熟にあたって発生する悪臭を大
巾に抑えることができた。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI //(C12N 1/20 C12R 1:01 1:145) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61L 9/01 C12N 1/20 BIOSIS(DIALOG) JICSTファイル(JOIS)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記1記載の好熱性放線菌サーモアクチ
    ノミセスSK 053sp.nov.(Thermoa
    ctinomyces SK053 sp.nov.,
    工業技術院生命工学工業技術研究所 受託番号FERM
    P−13598)と、下記2記載の好熱性繊維素分解
    菌クロストリジュウム・サーモセルムSK522(Cl
    ostridium thermocellum bi
    ovar.SK522,微工研条寄第3459号)との
    共生的混合培養物を有効主成分とする屎尿、糞尿、家畜
    糞の消臭発酵剤。 記 1 サーモアクチノミセス属に属し、10〜85℃の広範囲
    の生育温度と、5.3〜10.8pHの広範囲の生育水
    素イオン濃度を有し、リグニン可溶化能と繊維素分解能
    を有する新菌種好熱性放線菌サーモアクチノミセス S
    K053sp.nov.(Thermoactinom
    yces SK053sp.nov.,工業技術院生命
    工学工業技術研究所 受託番号FERM P−1359
    8)。 記 2 リグニン可溶化能を有し、生育適温が65〜72℃で、
    40〜80℃の温度範囲で生育し、繊維素を旺盛に発酵
    する新菌株好熱性繊維素分解菌クロストリジュウム・サ
    ーモセルム SK522(Clostridium t
    hermocellum biovar.SK522,
    微工研条寄第3459)。
  2. 【請求項2】 下記1記載の好熱性放線菌サーモアクチ
    ノミセス SK053 sp.nov.(Thermo
    actinomyces SK053 sp.no
    v.,工業技術院生命工学工業技術研究所 受託番号F
    ERM P−13598)と、下記2記載の好熱性繊維
    素分解菌クロストリジュウム・サーモセルム SK52
    2(Clostridium thermocellu
    m biovar.SK522,微工研条寄第3459
    号)とその他の繊維素分解菌との共生的混合培養物を有
    効主成分とする消臭発酵剤。 記 1 サーモアクチノミセス属に属し、10〜85℃の広範囲
    の生育温度と、5.3〜10.8pHの広範囲の生育水
    素イオン濃度を有し、リグニン可溶化能と繊維素分解能
    を有する新菌種好熱性放線菌 サーモアクチノミセス
    SK053sp.nov.(Thermoactino
    myces SK053 sp.nov.,工業技術院
    生命工学工業技術研究所 受託番号FERM P−13
    598)。 記 2 リグニン可溶化能を有し、生育適温が65〜72℃で、
    40〜80℃の温度範囲で生育し、繊維素を旺盛に発酵
    する新菌株好熱性繊維素分解菌 クロストリジュウム・
    サーモセルム SK522(Clostridium
    thermocellum biovar.SK52
    2,微工研条寄第3459)。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のその他の繊維素分解菌が
    下記3記載のサーマス・アクアティクス SK542
    (Thermus aguaticus biova
    SK542,微工研条寄第3382号 FERM
    BP−3382)である消臭発酵剤。 記 3 絶対好気性、生育適温が72〜76℃で、40〜82℃
    の温度範囲で通常濃度の培地に生育し、作用適温75〜
    85℃、作用水素イオン濃度pH=4.0〜11.3の
    高温性広域作用水素イオン濃度活性のタンパク質分解酵
    素とカロチノイド系黄色色素を産生する新菌株サーマス
    ・アクアティクス SK542(Thermus ag
    uaticus biovar SK542,微工研条
    寄第3382号)。
  4. 【請求項4】 炭酸カルシウム等の賦型剤を添加した請
    求項1〜3いずれか記載の消臭発酵剤。
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