JP3752141B2

JP3752141B2 - 紙製品

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Publication number: JP3752141B2
Application number: JP2000306611A
Authority: JP
Inventors: デーヴィッド・ジェイ・ハードマン; アラン・ブル; ブライアン・エム・スタブス
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Filing date: 2000-10-05
Publication date: 2006-03-08
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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、水性組成物中に存在する、窒素非含有有機ハロゲン化合物のレベルを、低減することに関する。更に詳しくは、本発明は、水性組成物の精製に関する。該水性組成物は、窒素非含有有機ハロゲン化合物と窒素含有カチオン性ポリマーとから成るものである。また、本発明は、窒素非含有有機ハロゲン化合物及び酵素並びに窒素含有カチオン性ポリマーから成る組成物に関する。更に、本発明は、紙の湿潤強度処理を行うための配合物に関し、そして、微生物の残渣と共に窒素含有カチオン性ポリマーから成る紙製品に関する。最後に、本発明は、本発明の組成物を用いた製紙方法に関し、そして、上述の水性組成物を製造するための連続方法、バッチ方法及び半連続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハロアルキレンオキシド反応物を用いる方法によって製造される水性ポリマー製品には、しばしば不要の副生成物である、窒素非含有有機ハロゲン化合物が含有されている。この窒素非含有有機ハロゲン化合物は、汚染物である。例えば、エピクロロヒドリンを用いる反応では、１，３−ジクロロ−２−プロパノール（ＤＣＰ）や１−クロロ−２，３−プロパンジオール（ＣＰＤ）が生成してしまう。このエピクロロヒドリンは、水中で種々の化学品やポリマーを製造する際の中間体として用いられるものである。これらの不要な副生成物は、発生した塩化物イオン及び水と、エピクロロヒドリンとの反応によって生成する。環境問題に対する関心が高まるなか、未反応のエピクロロヒドリンや他のハロゲン化オキシアルキレン化合物と共に、１，３−ジクロロ−２−プロパノールや１−クロロ−２，３−プロパンジオールのような環境に悪影響を及ぼすような副生成物を含まない製品を製造すべきであるとの要求が増しつつある。
【０００３】
不要な、窒素非含有有機ハロゲン副生成物を含有する生成物（そのような生成物は水中で反応するものである）から、そのような副生成物を除去すための物理的な方法は、公知である。そのような方法は、水不混和性の溶剤を用いて溶媒抽出する方法や、固体吸着剤（例えば木炭）上に吸着する方法である。しかしながら、そのような公知の方法は、溶剤や吸着剤の回収や精製にコストがかかると共に、反応生成物の量が減ってしまうという欠点を有する。更に、そのような方法では、どのような方法で究極的にそれらの汚染物、つまり不要の、ハロゲン化オキシアルキレン化合物を廃棄するかという問題が依然として残っている。
【０００４】
窒素非含有有機ハロゲン含有化合物を、比較的害のない物質に転化し得ることは、公知である。例えば、１，３−ジクロロ−２−プロパノール、１−クロロ−２，３−プロパンジオール及びエピクロロヒドリンをアルカリで処理すると、グリセロールが生成する。
【０００５】
また、窒素非含有有機ハロゲン化合物を、脱ハロゲン化酵素を含有する微生物によって転化することも、公知である。例えば、Ｃ．Ｅ．カストロらは、土中から分離したプセウドモナス・ｓｐを用いて３−ブロモプロパノールを代謝させ、順に、３−ブロモプロビオン酸、３−ヒドロキシプロピオン酸及び二酸化炭素にすることを述べている（「プセウドモナス・ｓｐの代謝による３−ブロモプロパノール中の炭素−ハロゲン結合の生化学的開裂」、バイオキミカ・バイオフィジカ・アクタ誌、第１００巻、第３８４−３９２頁、１９６５年）。
【０００６】
また、種々の米国特許でも、ハロヒドリンを脱ハロゲン化するために微生物を使用することについて述べている。そのような米国特許は、第４，４５２，８９４号、第４，４７７，５７０号及び第４，４９３，８９５号である。
【０００７】
最後に、商業的な製紙産業では、紙の湿潤強度処理を行うための配合物が用いられている。そのような配合物は、窒素非含有有機ハロゲン化合物と共に、窒素含有カチオン性ポリマーから成る。製紙工程では、廃棄物は、しばしは埋め立て廃棄処理される。この廃棄物は、実質的に固体状の物質なので、環境下にさらされる。環境下にさらされた廃棄物の成分は、微生物の餌となる。そして、固体状態の、窒素非含有有機ハロゲン化合物を餌とする微生物が存在することは、公知である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、有用な形態のポリマー生成物を製造するために、窒素非含有有機ハロゲン化合物を酵素的に脱ハロゲン化する方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
窒素非含有有機ハロゲン化合物の脱ハロゲン化を可能ならしめる酵素を含有する、ある種の微生物が存在することは知られている。これらの微生物は、環境に悪影響を与えるような、有機ハロゲン化合物を脱ハロゲン化する。しかしながら、これらの微生物は、商業的な製紙産業では用いられなかった。むしろ、有機ハロゲン廃棄物は、環境中に自然に存在するこれらの微生物によって脱ハロゲン化されていた。
【００１０】
本発明は、ある種の酵素がもつ脱ハロゲン化能を商業的に利用して、有用な形態の化合物、つまり土が混入していない化合物を製造する手段を発見したことに基づいている。意外にも、窒素非含有有機ハロゲン化合物が酵素によって脱ハロゲン化される間、窒素含有カチオン性ポリマーは、実質的にそのまま残ることが見い出された。この結果は驚くべきものであった。なぜならば、脱ハロゲン化を起こすための条件下では、逆に、カチオン性ポリマーに影響が及んでいたからである。例えば、ポリアミドやその他の全てのアミンは、水性の強アルカリの攻撃によって、ポリアミド及びジカルボン酸を生成する。これらは、ポリアミドの骨格をなすものである。また、微生物がカチオン性ポリマーに何らの悪影響を及ぼさないことが分かった。このことも、驚くべきことである。
【００１１】
意外にも、ある種の微生物は、比較的高濃度で存在する、窒素非含有有機ハロゲン化合物を、脱ハロゲン化し得ることが見い出された。そのような高濃度の条件とは、例えば、エピクロロヒドリン樹脂を製造するための反応物を重合した反応生成物中に見い出されるものである。驚くべきことに、そのような微生物は、そのような反応生成物中に存在する、窒素非含有有機ハロゲン化合物を脱ハロゲン化し得る。その間、窒素非含有有機ハロゲン化合物は微生物を殺傷しない。特に、紙の湿潤強度処理を行う配合物として有用な濃度において存在する反応生成物の場合でも、同様のことがいえる。
【００１２】
例えば、３−ヒドロキシアゼチジニウム基を有するカチオン性ポリマーは、本発明の方法によってポリマーを精製するための重要な例である。カチオン性の３−ヒドロキシアゼチジニウムクロライド基は、アルカリ溶液に対して反応性を有している。その結果、以下のようにカチオン性基は、荷電していない基に転化される：
【００１３】
【化１】

【００１４】
この反応は、好ましいものではない。何故ならば、正電荷をもつカチオン性ポリマー基が電荷をもたないポリマー基に転化されると、ポリマーの有する、紙の湿潤強度を付与するための性能がおちてしまうからである。この好ましくない反応は、ポリマーの性能を低下させるものである。何故ならば、正電荷をもつポリマー（つまり、カチオン性）は、負電荷（つまり、アニオン性）を有する紙の繊維に引き寄せられるからである。上述の反応は、カチオン性ポリマーにおける正電荷を減少させるものであり、該ポリマーとセルロース繊維との結合をそこなうものである。
【００１５】
従って、本発明において、脱ハロゲン化中に存在する、窒素含有カチオン性ポリマーに悪影響を及ぼすことなく、廃棄物質を脱ハロゲン化する方法を見い出したことは、驚くべきことである。
【００１６】
本発明は、窒素含有カチオン性ポリマーと窒素非含有有機ハロゲン化合物とから成る水性組成物を処理する方法を包含するものである。この方法は、以下の（１）及び（２）の工程から成る。
（１）水性組成物に酵素を添加する。
（２）窒素非含有有機ハロゲン化合物を脱ハロゲン化する。
窒素含有カチオン性ポリマー、窒素非含有有機ハロゲン化合物及び脱ハロゲン化酵素から成る組成物もまた、本発明に包含される。
【００１７】
酵素は、好ましくは微生物から得る。つまり、酵素は微生物の細胞中に含まれている。具体的な微生物は、アルトロバクターエリチイ（ Arthrobacter erithii ） NCIMB40271 、アグロバクテリウムツメファシエンス／アグロバクテリウムラジオバクター（ Agrobacterium tumefaciens/Agrobacterium radiobacter ） NCIMB40272 、バークホルデリアセパシア（ Burkholderia cepacia ） NCIMB40273 、アルトロバクターヒスチジノロボランス（ Arthrobacter histidinolovorans ） NCIMB 40274 、およびロドコッカスデハロゲナンス（ Rhodococcus dehalogenans ） NCIMB 40383から成る群から選択される。
【００１８】
これらの微生物は、エンリッチにさせて、分離し、次いで高濃度で培養する場合に最も効果がある。従って、本発明は、更に、重合反応生成物中に存在する、窒素非含有有機ハロゲン化合物を脱ハロゲン化するのに有効なレベルにまで微生物の個体群を増加させるために、脱ハロゲン化酵素を含有する微生物をエンリッチにし、そして分離し、それに引き続いて分離した微生物を培養する方法に関するものである。脱ハロゲン化酵素を含有する微生物をエンリッチにし及び分離する工程は、以下のＡ、Ｂ及びＣから成る。
（Ａ）窒素含有ポリマーと窒素非含有有機ハロゲン化合物へ、混合した微生物個体群を含有する環境サンプルを添加する。
（Ｂ）混合物をバッチ方式又は連続方式でインキュベートする。バッチ方式は、好ましくは複数の副培養工程中で行われる。連続方式とは、つまり、窒素含有ポリマーと窒素非含有化合物とを連続的に供給し、流出液を連続的に取り出す方式をいう。
（Ｃ）一以上の脱ハロゲン化酵素を含有する特定の微生物をエンリッチ(enrich)にした培養地から分離する（つまり、選択する）。
この分離は、該微生物が成長するために、窒素非含有有機ハロゲン化合物を利用するための能力に基づく。微生物のインキュベーション(incubation)は、好ましくは、２〜５個のサブカルチャリング(subculturing)工程を前もって形成することによって行う。この工程では、窒素非含有有機ハロゲン化合物を、その濃度が次第に増加するように添加する。次いで、窒素非含有有機ハロゲン化合物を栄養源として用いて、エンリッチな、そして分離した微生物を培養する。その濃度は、１ミリリットル当り少なくとも５×１０^７セルである。
【００１９】
本発明の組成物の最も好ましい用途は、製紙産業における用途である。本発明は、紙の湿潤強度処理をするための配合物として適した組成物を提供するものである。この配合物は、水、窒素含有カチオン性ポリマー、及び窒素非含有有機ハロゲン化合物から成る。窒素非含有有機ハロゲン化合物は、好ましくは、組成物の重量を基準として約２．６重量％以下である。
【００２０】
また、本発明は、窒素含有カチオン性ポリマー及び微生物の残渣から成る紙製品をも包含する。「紙製品」とは、植物繊維、鉱物繊維、動物繊維、若しくは合成繊維、又はそれらの混合物、特にセルロース繊維を堆積して形成された、全てのシート及びウエブ材料を含むものである。紙製品中の「微生物の残渣」とは、製紙工程の完了後に乾燥紙製品中に残っている、脱ハロゲン化酵素を含有する微生物の一部である。紙製品には、一般に、その紙製品１トン当り、微生物の残渣が約１００グラムの量まで含まれ、更に具体的には約２．５〜約１００グラムの量含まれている。
【００２１】
また、本発明は、本発明の組成物を製造するためのバッチ方法、連続方法、及び半連続方法にも関するものである。これらの方法のそれぞれにおいて、重要なパラメーターが幾つかある。それらは、（１）ポリマーの種類及び濃度（２）有機ハロゲン化合物の種類及び濃度、そして（３）生化学触媒の種類及び濃度である。
【００２２】
連続方法は、次の（ｉ）及び（ii）の工程を包含する。即ち、
（ｉ）水性組成物の流れを反応器中に連続的に供給する。そして
（ii）反応器から処理された生成物を連続的に取り出す。
もちろん、流速と滞留時間は、連続方法をうまく行うためには重要な要因である。
【００２３】
本発明の方法は、間欠的に行ってもよい。その場合の方法は、「半連続方法」と呼ばれる。半連続方法では、反応器を、１日のうち例えば８〜１６時間運転し、残りの時間をバッチ式で運転する。半連続方法は、連続方法とバッチ方法双方の臨界的特性を有する。
【００２４】
本発明は、紙の湿潤強度処理を行う配合物の製造に特に有用であり、従って、本発明は紙を製造する方法をも包含するものである。この方法は、以下の（１）〜（５）の工程から成る。
（１）窒素含有カチオン性ポリマー及び窒素非含有有機ハロゲン化合物から成る水性組成物を準備する。
（２）この水性組成物中に酵素を添加する。
（３）窒素非含有有機ハロゲン化合物を脱ハロゲン化する。
（４）処理した組成物を紙の湿潤強度処理を行うための配合物の製造に用いる。
（５）製紙プロセスの流れに紙の湿潤強度処理を行うための配合物を添加する。
【００２５】
酵素は、窒素非含有有機ハロゲン化合物を脱ハロゲン化し得る。この間、窒素含有カチオン性ポリマーには、実質的な悪影響はない。
従って、本発明の目的は、窒素非含有有機ハロゲン化合物、特に窒素含有カチオン性ポリマーと共に産生される有機ハロゲン化合物を脱ハロゲン化して、環境汚染を減じることである。その結果、本発明の更なる目的は、紙の湿潤強度処理を行うための配合物を製造する方法を提供し、そして本発明の該配合物を用いて紙を製造する方法を提供することにある。
【００２６】
最後に、本発明の目的は、紙製品と共に、紙の湿潤強度処理を行うための配合物を提供することにある。この両者は、共に実質的に窒素非含有有機ハロゲン化合物を含有していない。
【００２７】
本発明は、窒素含有カチオン性ポリマー及び窒素非含有有機ハロゲン化合物から成る水性組成物を処理する方法に関する。窒素含有カチオン性ポリマーの大きな利用分野は、紙製品の製造分野、更に具体的には、紙を製造する際に用いられる湿潤強度処理を行うための配合物の分野である。
【００２８】
本発明において用いられる好ましいポリマー群は、カチオン性ポリマーである。該ポリマーは、単独で用いてもよく、又は紙に湿潤強度を付与する目的で使用される他のポリマーと共に用いてもよい。紙製造において湿潤強度処理を行うための配合物として有用なポリマーは、「ペーパー・ケミストリー」に記載されている（ＩＳＢＮ０−２１６−９２９０９−１、第７８−９６頁、出版元米国チャップマン・ホール、ニューヨーク）。この本の第６章は、「湿潤強度化学」という見出しであり、この章全部が本発明の参考となるものである。この第６章には紙に湿潤強度を付与するために用いられる種々のポリマーのクラスが記載されている。そのようなポリマーには、ポリアミノアミド−エピクロロヒドリン樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、グリオキサレーテッドポリアクリルアミド樹脂、ポリエチレンイミン樹脂、ジアルデヒドスターチ、ホルムアルデヒドで処理したタンパク質接着剤、セルロースキサンテート（ビスコース）、合成ラテックス、植物ゴム、グリオキサール、エピクロロヒドリン樹脂等がある。ポリアミノアミド−エピクロロヒドリン樹脂は、Ｋｙｍｅｎｅ（登録商標）ブランドのポリアミノアミド−エピクロロヒドリン樹脂でもよい。そのようなＫｙｍｅｎｅには、Ｋｙｍｅｎｅ５１７、Ｋｙｍｅｎｅ２０６４、Ｋｙｍｅｎｅ４５０、及びＫｙｍｅｎｅ３６７樹脂がある。
【００２９】
本発明は、単独で、あるいは紙の湿潤強力処理(wet strengthening)に用いる他のポリマーと組み合わせて用いることのできるポリアミノアミド−エピクロロヒドリン樹脂のようなカチオン性ポリマーに関するものである。本発明の目的に好ましい樹脂としては、米国特許第２，９２６，１５４号；３，３３２，９０１号；３，８９１，５８９号；３，１９７，４２７号；４，２４０，９３５号；４，８５７，５８６号；ヨーロッパ特許第０，３４９，９３５号及び英国特許第８６５，７２７号に記載されているようなポリアミノアミド−エピクロロヒドリン湿潤強化樹脂が挙げられる。また、これらの公知の樹脂を製造する方法もこれらの文献中に開示されている。これらの樹脂としては、エピクロロヒドリン樹脂及び窒素含有カチオン性ポリマーが挙げられ、いずれもエピクロロヒドリン反応物質から誘導されるものである。
【００３０】
これらの従来特許において例示されているエピクロロヒドリン樹脂は、次式：
【００３１】
【化２】

【００３２】
のＮ−クロロヒドリン基、及び次式：
【００３３】
【化３】

【００３４】
の異性３−ヒドロキシアゼチジニウムクロリド基が存在することを特徴とする。
本発明において用いるのに好ましいカチオン性ポリマーは、次式：
【００３５】
【化４】

【００３６】
を有するポリマーである。上式において、＊で示されたテトラ置換窒素原子は陽電荷されており（第４級窒素）、そのためにカチオン性である。窒素原子は、４員環中に存在する（即ち、３−ヒドロキシアゼチジニウム基である）。他の非電荷ポリマー単位も、このタイプの樹脂のポリマー鎖に沿って共に存在する。陰電荷されている（即ちアニオン性の）基もポリマー上に僅かに存在していてもよいが、ポリマー鎖に沿った全電荷は陽性である。Ｘは、ポリマー鎖に共有結合しない簡単なアニオンである。一般に、このアニオンは塩化物イオンであり、ｎは５〜数千の整数である。
【００３７】
以下に示す実施例は、ポリマー骨格及びイオン性３−ヒドロキシアゼチジニウムクロリド基の両方を含む種類のポリマーの処理を含むものである。
ポリマー反応生成物（即ち窒素含有カチオン性ポリマー）は、概して、処理される水性組成物中に、水性組成物の全重量を基準として少なくとも約１重量％、好ましくは少なくとも約５重量％、より好ましくは少なくとも約１０重量％のレベルで存在する。
【００３８】
本発明の組成物において、窒素含有カチオン性ポリマーは、好ましくは、組成物の全重量を基準として約１〜５０重量％、好ましくは約５〜３５重量％、最も好ましくは約１０〜２５重量％のレベルで存在する。
【００３９】
本発明の組成物は、それのみで、紙湿潤強力処理用配合物として用いることができる。また、該組成物は、紙湿潤強力処理剤として用いるために好ましくは組成物中に混合される更なるポリマーと組み合わせて用いることもできる。
【００４０】
本発明によって処理することのできる窒素を有しない有機ハロゲン化合物は、未反応の反応物質と、上記記載のポリアミノアミド−エピクロロヒドリンポリアミノアミドを製造するための工程の反応副生成物とを含んでいる。これらの窒素を有しない有機ハロゲン化合物としては、例えば、次式：
Ｘ−ＣＨ₂ＣＨ(ＯＨ)(ＣＨ₂)_n−Ｘ
を有するジハロアルカノール類、及び次式：
ＨＯ−ＣＨ₂ＣＨ(ＯＨ)(ＣＨ₂)_n−Ｘ
を有するハロアルカンジオール類が挙げられる。これらの式において、ｎは１〜４の整数、特にｎ＝１であり、Ｘは、塩素、臭素又はヨウ素のようなハロゲン原子であり、特にＸは塩素である。概して、窒素を有しない有機ハロゲン化合物はモノハロアルカンジオール類及びジハロアルカノール類である。ジハロアルカノール類の例としては、１，３−ジクロロ−２−プロパノール及び１，４−ジクロロ−２−ブタノールが挙げられる。ハロアルカンジオール類の例としては、１−クロロ−２，３−プロパンジオール及び１−クロロ−３，４−ブタンジオールが挙げられる。本発明によって脱ハロゲン化することのできる他の汚染物は、当業者には明白であろう。
【００４１】
ポリアミノアミド−エピクロロヒドリン湿潤強力樹脂のような典型的な市販の合成水溶性エピクロロヒドリン樹脂の製造においては、一般に、窒素を有しない非ポリマー性のハロゲン含有アルコール及び窒素を有しないハロアルキレンオキシドからなる群から選択される少なくとも一つの物質が存在する。生成する望ましくない有機ハロゲン副生成物は、概して、窒素を有しない非ポリマー性のハロゲン含有アルコール及び窒素を有しないハロアルキレンオキシドからなる群から選択される少なくとも一つの物質である。ポリマー反応生成物は、しばしば、１，３−ジクロロ−２−プロパノール及び１−クロロ−２，３−プロパンジオールを含んでおり、これら両者はエピクロロヒドリンとポリアミノアミド樹脂との反応からの副生成物である。
【００４２】
脱ハロゲン化の前においては、水溶液中の窒素を有しない有機ハロゲン汚染物の量は、概して、水性組成物の重量を基準として約０．１〜２５重量％である。好ましくは、窒素を有しない有機ハロゲン化合物は、約０．２〜１２重量％、より好ましくは約０．３〜８重量％の量で存在している。窒素を有しない有機ハロゲン化合物の最終濃度は、約０．１ｐｐｍ（ parts per million ）程度に低くすることができるので、窒素を有しない有機ハロゲン化合物の濃度の全範囲は、組成物の重量を基準として、約０．１ｐｐｍ〜約２５重量％である。好ましくは、窒素を有しない有機ハロゲン化合物の濃度は、組成物の重量を基準として、約０．１ｐｐｍ〜約２．６重量％である。
【００４３】
本発明によれば、ハロアルキレンオキシドは、次式：
【００４４】
【化５】

【００４５】
（式中、Ｘは塩素、臭素又はヨウ素のようなハロアルキレン原子であり、ｎは１〜４の整数である）
の化合物である。好ましくはＸは塩素である。好ましくはｎは１である。反応生成物混合物中に存在することの多い特定のハロアルキレンオキシドとしては、１−クロロ−２，３−エポキシプロパン（即ち未反応のエピクロロヒドリン）、１−ブロモ−２，３−エポキシプロパン及び１−クロロ−３，４−エポキシブタンが挙げられる。最も厄介な窒素を有しないハロアルキレンオキシド化合物の一つは未反応のエピクロロヒドリンである。
【００４６】
上記記載の窒素含有カチオン性ポリマーの製造において、窒素を有しない有機ハロアルキレン化合物としては、残留反応物質（例えばエピクロロヒドリン）と望ましくない副生成物、例えば上記記載のハロゲン化アルコール類の両方が挙げられる。有機ハロゲン化合物は汚染物質と考えられているので、環境に無害な形態に転化させることが好ましい。
【００４７】
本発明は、酵素と、窒素を有しない有機ハロゲン化合物とを反応させ、それによって窒素を有しない有機ハロゲン化合物を脱ハロゲン化することを包含する。本明細書において用いる「酵素」をいう用語は、すべての脱ハロゲン化酵素(dehalogenase)、即ち窒素を有しない有機ハロゲン化合物を脱ハロゲン化することのできる全ての酵素を意味するものと解される。好ましくは、酵素は生体触媒、即ち生体細胞から得られ、その後窒素を有しない有機ハロゲン化合物の脱ハロゲン化のために用いられる酵素である。
【００４８】
生体触媒は、生体細胞又は固定化形態のいずれでも、また未精製の細胞を有しない抽出物又は精製された脱ハロゲン化酵素のいずれの形態でも提供することができる。「生体脱ハロゲン化」をいう用語は、生体触媒を用いて窒素を有しない有機ハロゲン化合物を脱ハロゲン化することを意味する。
【００４９】
本発明に使用される微生物は、窒素非含有有機ハロゲン含有化合物のバイオ脱ハロゲンを行うことができるものであるので、窒素含有カチオンポリマーの存在下で、該窒素含有カチオンポリマーをそのままに保ちながら、上述の窒素非含有有機ハロゲン化合物を高度に脱ハロゲンできるすべての微生物が使用しうる。本発明に係る組成物中の微生物の濃度は、１ミリリットル当たり少なくとも５×10^７セルであるのが好ましく、より好ましくは１ミリリットル当たり少なくとも10^８セルであり、最も好ましくは１ミリリットル当たり少なくとも10^９セルである。微生物（または微生物の混合物）は、その微生物が水性生成物のその他の成分に対して１重量％以下の量、すなわちポリアミノアミドエピクロロヒドリン湿潤強力樹脂の水溶液の重量に基づいて１％以下の量で存在するときであっても、窒素非含有有機ハロゲン化合物の脱ハロゲンを行うタイプのものであるのが好ましい。
【００５０】
そのような微生物はバッチ式エンリッチメントカルチャーによって得られる。有機ハロゲンで汚染された土壌から採取した土壌試料を用いたエンリッチメントアイソレーションメディアのイノキュレーション(inoculation)によって、混合した微生物の群が得られるが、それは複数回のサブカルチャリング工程（好ましくは２〜５回のサブカルチャリング工程）によって、選択しようとしている特定の有機ハロゲン含有化合物の濃度を増大させながら、サブカルチャリングすることができる。
【００５１】
連続工程での窒素非含有有機ハロゲン化合物の脱ハロゲンは、成長抑制養分としての窒素非含有有機ハロゲン化合物を用いて行うのが好ましい。温度とｐＨは微生物の効果を最大にするようにコントロールするのが好ましい。連続的な脱ハロゲンを行うためには、約３０℃の温度と約５．８のｐＨが好ましい条件であることが見いだされた。また、培養容器を攪拌するのが好ましく、攪拌速度は約３５０ｒｐｍとするのが好ましい。
【００５２】
微生物の連続培養によって窒素非含有有機ハロゲン化合物の脱ハロゲンを行う工程の間、工程が進むにつれてｐＨを低下させるのが好ましい。というのは、ヒドロキシルイオンが水から抽出され、水中の水素イオン濃度が同時に増大するからである。従って、工程の間にｐＨは、例えば約６．５から約２．８まで低下する。また、この間に、培養媒体中に供給する水性組成物の流速を増大させることにより、反応容器中の生成物の流れの滞留時間を低下させるのが好ましい。従って、工程の間に流速は、例えば約０．１Ｌ／ｈｒから０．１８Ｌ／ｈｒまで増大するだろう。
【００５３】
好ましい群は、２６ｇ／Ｌの１，３−ジクロロ−２−プロパノールを含有する、好ましくは０．９５０ｇ／Ｌの１，３−ジクロロ−２−プロパノールを含有する、最も好ましくは０．００００６２５ｇ／Ｌの１，３−ジクロロ−２−プロパノールを含有するバッチカルチャー中において、１，３−ジクロロ−２−プロパノールから１００％の有機塩素を、無機塩素として媒体中に放出するものである。別の好ましい群は、２６ｇ／Ｌの１−クロロ−２，３−プロパンジオールを、好ましくは０．９５０ｇ／Ｌの１−クロロ−２，３−プロパンジオールを、最も好ましくは０．００５ｇ／Ｌの１−クロロ−２，３−プロパンジオールから有機塩素を、無機塩素として媒体中に放出するものである。
【００５４】
本発明に従って１，３‐ジクロロ−２‐プロパノールおよび１−クロロ‐２，３‐プロパンジオールの脱ハロゲンを行う際には、すなわち、共有結合した塩素を塩化物イオンに変換する際には、微生物が窒素非含有有機ハロゲン含有化合物の脱ハロゲンを、水性混合物（非揮発性物質に基づいて１２．５％（湿量基準）の固体）が１‐クロロ‐２，３‐プロパンジオール約２６，０００ｐｐｍ以下に、および１，３‐ジクロロ‐２‐プロパノール約２６，０００ｐｐｍ以下になるまで、行うのが好ましい。合成水溶性エピクロロヒドリン‐ポリアミノアミド樹脂の乾燥重量に基づいて、脱ハロゲンは、１‐クロロ‐２，３‐プロパンジオール約２０８，０００ｐｐｍ以下まで、および１，３‐ジクロロ‐２‐プロパノール約２０８，０００ｐｐｍ以下まで進む。より好ましくは、無窒素非重合ハロゲン含有アルコール（例えば１‐クロロ‐２，３‐プロパンジオールおよび１，３‐ジクロロ‐２‐プロパノール）の量は、湿量基準で約９５０ｐｐｍ（乾量基準で７，６００ｐｐｍ）以下まで減少させる。さらに好ましくは、無窒素非重合ハロゲン含有アルコールの量は、湿量基準で約５ｐｐｍ（乾量基準で４０ｐｐｍ）まで減少させる。これらの程度まで窒素非含有有機ハロゲン化合物の脱ハロゲンを行い得る微生物が、本発明を実施する上で好ましい微生物であると考えられる。
【００５５】
微生物の例を挙げれば、
（１）アルトロバクターエリチイ（ Arthrobacter erithii ） NCIMB40271 、
（２）アグロバクテリウムツメファシエンス／アグロバクテリウムラジオバクター（ Agrobacterium tumefaciens/Agrobacterium radiobacter ） NCIMB40272 、
（３）バークホルデリアセパシア（ Burkholderia cepacia ） NCIMB40273 、
（４）アルトロバクターヒスチジノロボランス（ Arthrobacter histidinolovorans ） NCIMB 40274 、
（５）ロドコッカスデハロゲナンス（ Rhodococcus dehalogenans ） NCIMB 40383 、および
（６）アグロバクテリウムツメファシエンス／アグロバクテリウムラジオバクター（ Agrobacterium tumefaciens/Agrobacterium radiobacter ）とアルトロバクターヒスチジノロボランス（ Arthrobacter histidinolovorans ）との混合物 NCIMB 40313 、
である。これらの微生物から得られる酵素（デハロゲナーゼ）もまた、それらからの無細胞抽出物とともに、本発明において有用である。というのは、それは微生物中での有効成分となる酵素（すなわちデハロゲナーゼ）だからである。
【００５６】
本発明の方法を用いるにあたっての最も好ましい生物触媒は、アグロバクテリウム・ツメファシエンス／アグロバクテリウム・ラジオバクターとアルトロバクターヒスチジノロボランスとの二成分混合物である。本発明の方法を遂行可能ならしめる酵素の正確な特定はまだなされていないけれども、それは”ハロゲン化水素リアーゼ型デハロゲナーゼ”と呼ばれる分類に属する、本発明の方法を有効ならしめる酵素であると考えられる。
【００５７】
（ＮＣＩＭＢは、”ＮａｔｉｏｎａｌＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌａｎｄＭａｒｉｎｅＢａｃｔｅｒｉａ”を表す。ＮＣＩＭＢは、特許出願の目的で提出されたバクテリア試料を文献に記載し保存する責任を有する、英国内の組織である。特許については、ＮＣＩＭＢは、請求のあった利害関係者に、特許文献において特許請求されているバクテリアの真正な試料を提供する。）
本発明に係るバイオ脱ハロゲン方法は、微生物または無細胞酵素含有抽出物を、望ましくない有機ハロゲン不純物を含有する水性組成物に接触させることによって行われる。そのような接触は典型的には、微生物または無細胞抽出物のスラリーを、水性組成物内で十分に攪拌しながら形成することによって行われる。
【００５８】
あるいはまた、公知の方法によって適当な支持材料上に微生物または無細胞抽出物をフィルム状に付着させ、次いで水性混合物をフィルム上に注いでもよい。微生物が存在する場合は、酸素、窒素、およびリンのような栄養素を水性組成物に、バイオ脱ハロゲン工程が維持されるかあるいは促進されるのに十分な量で添加してもよい。無細胞抽出物の場合は、抽出物を適当な支持体内に保持するかあるいは補集してもよく、それによってオルガノハロゲン不純物の移動が可能になるはずである。
【００５９】
本発明の方法を遂行するための温度範囲は、約１０℃〜５０℃とするのが好ましく、より好ましくは約１５℃〜４０℃であり、最も好ましくは約２５℃〜３６℃である。
【００６０】
本発明の方法は、約３〜１０のｐＨで行うのが好ましい。ｐＨは適当なｐＨ緩衝剤を使用することによって維持することができる。デハロゲナーゼを含有する無細胞抽出物を用いる場合、ｐＨは約７〜８とするのが最も好ましい。本発明に係る一つまたはそれ以上の微生物を用いる場合、ｐＨは約４〜８とするのが好ましく、最も好ましくは約５〜８とする。脱ハロゲンは中性または中性付近のｐＨで進み、上限（アルカリ性側）と下限（酸性側）の両者は生物触媒または生成物によって決定される。
【００６１】
水性混合物の粘性は、本発明の方法における物理的処理特性に影響を及ぼす。従って、粘性の実際的な上限は約１０００ｍＰａ．ｓであるのが好ましい。粘性は約２５０ｍＰａ．ｓ以下であるのがより好ましく、最も好ましくは約１００ｍＰａ．ｓ以下である。粘性の下限は、水性組成物中の生成物のタイプと分子量によって決定される。
【００６２】
もし望む場合は、処理された生成物が生成したならば、微生物もしくは酵素は中和する（すなわち死滅させる）ことができる。微生物の中和は、水性混合物のｐＨを２．８まで低下させ、次いで適当な殺菌剤（例えばＰｒｏｘｅｌｌＢＤ（登録商標）殺菌剤、ポッタシウムソルベート（ｐｏｔａｓｓｉｕｍＳｏｒｂａｔｅ）と１，２‐ベンズイソチアゾリン‐３‐オンからなる）を十分な量、通常は水性組成物の重量に基づいて各々０．０２％および０．０４％、添加することによって行うことができる。
【００６３】
脱ハロゲンの後、微生物を水性組成物から除去することができる。除去は、濾過、遠心分離、沈降、あるいはその他の、混合物から微生物を除去するためのあらゆる公知の方法からなる一つまたはそれ以上の工程によって行うことができる。微生物は窒素非含有有機ハロゲン化合物をミネラライズ（ｍｉｎｅｒａｌｉｚｅ）し、樹脂中にグリセロールを残さずにＣＯ₂、水、およびバイオマスを生成する。バイオ触媒が固定化デハロゲナーゼである場合、反応生成物はグリシドールである。
【００６４】
混合物からの微生物の除去に伴う問題は、マイクロ濾過（microfiltration）のような強力な分離方法によって微生物だけでなくカチオンポリマーの粒子までも除去され、その結果、湿潤強度特性が低下することであるが、それは望ましからぬことである。従って、湿潤強度特性が低下する問題を避けるために、混合物中の非活性化した微生物を取り除くのが好ましい。
【００６５】
一般に、酵素が組成物に、組成物の重量に基づいて約2.5×10^−６〜１×10^−４重量％の量で添加される。しかし、酵素は組成物に、好ましくは組成物の重量に基づいて約2.5×10^−５〜0.75×10^−４重量％の量で、最も好ましくは約４×10^−５〜６×10^−５重量％の量で添加する。
【００６６】
本発明の方法は連続的方法、バッチ式方法、あるいは半連続的方法としてよい。
連続的方法においては、水性組成物の流れを反応器に連続的に供給し、水性組成物の流れを生物触媒と連続的に接触させ、それによって処理された生成物が形成され、次いで、処理された生成物を反応器から連続的に除去する。水性生物触媒と窒素非含有有機ハロゲン化合物との間の接触によって、有機ハロゲン化合物の脱ハロゲンと鉱化が起こる。
【００６７】
連続的方法の間、窒素含有カチオンポリマーは、反応器内で約6.5〜15時間の滞留時間を有するのが好ましい。反応器内での窒素非含有有機ハロゲン化合物の定常状態の濃度は、処理された生成物の重量に基づいて、約0.1〜約500ppmであるのが好ましい。
【００６８】
バッチ式方法においては、水性組成物のバッチを反応器に添加し、次いで水性組成物を酵素と接触させ、次いで、処理された生成物のバッチを反応器から除去する。バッチ式方法の間、窒素非含有有機ハロゲン化合物の初期の濃度は、約2.6重量％以下であるのが好ましい。窒素非含有有機ハロゲン化合物の最終的な濃度は、重量基準で約0.1〜500ppmであるのが好ましい。酵素は微生物の形態で存在するのが好ましく、反応器中に１ミリリットル当たり少なくとも５×10^７セルの水準で存在するのが好ましい。バッチ式方法は一般に、微生物を窒素非含有有機ハロゲン化合物に約２〜56時間接触させることによって行われるが、約17〜22時間接触させて行うのが好ましい。
【００６９】
半連続的方法は、一定時間の連続的な操作の間に水性組成物の流れを反応器に連続的に供給し、次いで水性組成物の流れを酵素に連続的に接触させ、次いで処理された生成物を反応器から除去し、さらに（i）水性組成物の流れを反応器内に供給する工程と（ii）処理された生成物を反応器から除去する工程とを定期的に中断することによって、行うことができる。これら両工程の定期的な中断の後には、両工程の定期的な連続的操作を行う。
【００７０】
別の半連続的方法においては、一定時間の連続的な操作の終期に反応器からの部分的な排出を行い、次いで流れの供給を、一定時間の連続的な操作の間に行ったのと同じ速度でまたは減速して続けるが、この場合、処理された生成物の除去は中断時間の終期に行う。この中断時間とは一般に、約２〜56時間であり、好ましくは約８時間（一晩）から56時間（すなわち週末の間）である。流れの連続的な供給によって、その後に流れを再開した時の反応器の破損が防がれる。
【００７１】
半連続的方法を用いることによって、紙製造設備を、一日の製造作業の間の連続的方法の操作に用いることが可能になるが、一方、水性組成物のバッチ処理を、連続的な紙の製造作業を一時的に停止している間、例えば紙製造設備の操作を一時的に停止している一晩の間、中断させることになる。反応器内への水性組成物の流れの連続的な供給を（またそれに伴って連続的な除去工程を）停止している間、その連続的な供給と除去を停止している間に反応器内にある組成物について回分処理を行うことができる。
【００７２】
上述の工程に加えて本発明は、本発明によって製造された組成物と紙の湿潤強化成分に関する。その組成物は、窒素含有カチオンポリマーと、窒素非含有有機ハロゲン化合物と、窒素非含有有機ハロゲン化合物の脱ハロゲンを行い得るが、ポリマーは実質的に損なわない酵素とを含む。その組成物は上述の好ましい樹脂のうちの一つを含むのが好ましく、また、酵素は生物触媒の形態で（最も好ましくは微生物の形態で）存在し、上述の濃度で存在するのが好ましい。
【００７３】
本発明の紙湿潤強化成分は、水と、窒素含有カチオンポリマーと、窒素非含有有機ハロゲン化合物とを含む。その成分中に存在する窒素非含有有機ハロゲン化合物の総量は、組成物の重量に基づいて、約0.1〜10ppmであるのが好ましい。しかし、窒素非含有有機ハロゲン化合物は、約0.1〜５ppmの量で存在するのがより好ましく、最も好ましくは約0.1〜２ppmである。紙湿潤強化成分はさらに酵素をも含んでよいが、それは、酵素が脱ハロゲン反応の後に成分から除去されない場合に、そうである。紙湿潤強化成分は上述の好ましいポリマーを、上述の好ましい量で含んでいるのが好ましい。
【００７４】
本発明の紙製品は、窒素含有カチオンポリマーと、残留した微生物とを含む。残留した微生物は、乾燥した紙製品１トン当たり約100ｇまでの量で存在し、さらに特定すれば約2.5ｇ〜100ｇの量で存在する。紙製品は窒素非含有有機ハロゲン化合物を、乾燥重量基準で約0.1ppm以下の量で含むのが好ましい。紙製品は、上述の好ましいポリマーのうちの少なくとも一つを含むのが好ましい。ポリマーは、紙製品中に、乾燥した紙製品の重量に基づいて約0.1〜５重量％の量で存在するのが好ましい。
【００７５】
本発明を以下の実施例によって説明するが、それらは説明を具体化する目的で提示されるものであり、本発明の範囲を限定するものではない。特に説明のない場合、百分率、部、その他は、すべて重量による。
実施例１
ポリアミノアミド−エピクロロヒドリン樹脂を以下のようにして製造した。ジエチレントリアミン２００重量部とアジピン酸２９０重量部との撹拌混合物を、水を放出させながら１７０〜１７５℃に１９０分加熱した。次に、混合物を１４０℃に冷却し、水４００重量部を用いて固形分５０重量％に希釈した。得られたアミノポリアミドは、０．１４の換算比粘度（ＲＳＶ：単位は、Ｃ＝２ｇ／１００ｍｌにおける２５℃での１モル塩化アンモニウム水溶液におけるηｓｐ／ｃで表す）を有していた。固形分５０重量％のポリアミド溶液約２００重量部を、水４００重量部で希釈し、４０℃に加熱し、エピクロロヒドリン５４重量部で処理した。次に、反応混合物を６３℃に加熱し、Gardner-Holdt粘度がＫスケールに達するまでこの温度に保持した。次に得られた樹脂を水４６０重量部で希釈し、固形分約１２．７重量％を含む安定した樹脂溶液を得るために、濃硫酸を加えることによってｐＨを約４．６に調節した。この固形分１２．７重量％を含有する樹脂溶液１００ｇを基準として、１，３−ジクロロ−２−プロパノールの含有量は重量基準で約８．５ミリモル（１．１％）であり、１−クロロ−２，３−プロパンジオールの含有量は重量基準で約４．０ミリモル（０．４％）であった。
実施例２
本実施例においては、１，３−ジクロロ−２−プロパノール（ＤＣＰ）の無機化(mineralization)のために混合微生物群落(community)を用いた。混合微生物群落は、多数の異なる種類のバクテリアを含んでいた。混合群落は、ＤＣＰを唯一の炭素エネルギー源として利用する能力を有している。微生物を含む土からの培養物をバッチ法によってエンリッチする(enriching)ことによって混合群落を単離した。エンリッチされた単離培地は、適当なバランスの無機塩およびＤＣＰ（水溶液の重量を基準として０．６７５ｇ／ｌ：０．５２３ミリモル％）を含んでいた。
【００７６】
この培地に、ＤＣＰスピラージ(spillage)に曝露した工業用地から採取した土または砕屑試料を接種した。これらの集積培養によって多数の混合微生物群落が得られた。培養物を、ＤＣＰの濃度を十分に増加させながら、最も有効な微生物群落が得られるまで同一の培地中で数回（５回以下）継代培養した。有効性は、微生物群落が、ＤＣＰ１リットル当たり０．９５０ｇを含むバッチ培養物中においてＤＣＰ中の塩化物の１００％を培地中に無機塩化物として解離させる能力として表す。
【００７７】
Ｈ１０で示される有効な微生物群落は、ケモスタットタイプの連続培養において得られ、ここではＤＣＰ（０．９５０ｇ／ｌ：０．７３６ミリモル％）は成長抑制栄養素である。この培養物の作用容量は１リットルであった。温度およびｐＨは、それぞれ３０℃および６．５に自動的に制御した。撹拌速度は３５０ｒｐｍであり、培養容器への培地の流速は０．１ｌ／時であった。結果として、培地の希釈速度は０．１０ｌ／時であった。８４０時間の連続処理後、ｐＨは徐々に低下して最終値は３．８となった。一方、培地の流速は０．１８ｌ／時に上昇し、その結果、希釈速度は０．１８ｌ／時となり、水圧滞留時間(hydraulic residence time)は５．５時間であった。
【００７８】
後者の条件下においては、培地に入れられたＤＣＰの９５％以上が、１５０ｍｇ／ｌ／時の速度で完全に分解した。ＤＣＰ分解の経路は、クロロプロパンジオール、エピクロロヒドリン及びグリシドールを介して進行し、最終的にグリセロールが製造された。グリセロールは、その後バクテリアによって同化された。
【００７９】
０．９５０ｇ／ｌより高い（即ち０．７３６ミリモル％より高い）ＤＣＰの濃度においては、Ｈ１０群落のバクテリアは、バクテリアの成長がＤＣＰの毒性のために相当に抑制されても、ＤＣＰから塩化物を解離させることができる。したがって、２６ｇ／ｌ（２０．１６ミリモル％）以下のＤＣＰ濃度により、これらのバクテリアによって脱ハロゲン化することができ、これはＤＣＰによる相当な衝撃の負荷に対して耐性があることを示している。
【００８０】
Ｈ１０混合バクテリア群落は、少なくとも４種類の異なるタイプのバクテリアを含んでおり、これらはそれぞれ、ＤＣＰを唯一の炭素源及びエネルギー成長源として用いながらＤＣＰを脱ハロゲン化する能力を有している。これらのバクテリアは、バクテリア単離物ＮＣＩＭＢ４０２７１（アルトロバクター・エリチイ）、ＮＣＩＭＢ４０２７２（アグロバクテリウム・ツメファシエンス／アグロバクテリウム・ラジオバクター）、ＮＣＩＭＢ４０３８３（ロドコッカス・デハロゲナンス）及びＮＣＩＭＢ４０２７３（バークホルデリア・セパシア）として同定され、示された。
実施例３
本実施例においては、アゼニックバクテリア培養物による１，３−ジクロロ−２−プロパノール（ＤＣＰ）の無機化を示す。
【００８１】
群落Ｈ１０の４成分バクテリアは、それらのみで成長させる、即ちアゼニック培養を行うと、ＤＣＰをグリセロールに完全に無機化することが示された。
アグロバクテリウム・ツメファシエンス／アグロバクテリウム・ラジオバクター（ＮＣＩＭＢ４０２７２）を、以下の条件（ｐＨ＝５．９；温度＝３０℃；撹拌速度＝３５０ｒｐｍ）の下で、作用容量１リットルのケモスタットタイプの連続培地中で成長させた。バークホルデリア・セパシア（ＮＣＩＭＢ４０２７３）を、以下の条件（ｐＨ＝４．８；温度＝３０℃；希釈速度＝０．１／時；通風速度＝１ｌ／分；ＤＣＰ濃度＝２．５ｇ／ｌ（１９．３８ミリモル％））の下で、作用容量１リットルのケモスタットタイプの連続培地中で成長させた。上記記載の条件下においては、ＤＣＰの無機化速度は、１２０ｍｇ／ｌ／時（アグロバクテリウム・ツメファシエンス／アグロバクテリウム・ラジオバクター）及び２４５ｍｇ／ｌ／時（バークホルデリア・セパシア）であった。それぞれ、ＤＣＰの９８％及び９０％の無機化が達成された。
実施例４
本実施例においては、微生物脱ハロゲン化酵素(dehalogenase)を用いて１，３−ジクロロ−２−プロパノール（ＤＣＰ）を脱ハロゲン化した。
【００８２】
アルトロバクター・エリチイ（ＮＣＩＭＢ４０２７１）、アグロバクテリウム・ツメファシエンス／アグロバクテリウム・ラジオバクター（ＮＣＩＭＢ４０２７２）、ロドコッカス・デハロゲナンス（ＮＣＩＭＢ４０３８３）及びバークホルデリア・セパシア（ＮＣＩＭＢ４０２７３）のバクテリア単離物を、後期エクスポーネンシャルフェーズ(late exponential phase)に対するバッチ培地中又は連続培地中のいずれかにおいてＤＣＰ上で成長させ、遠心分離によって収穫した。それぞれのバクテリアペレットを、別々に、ホスフェートバッファー（５０ミリモル、ｐＨ＝７）中で、元の培地容量１％に再懸濁した。緩衝懸濁液を、フレンチ圧力容器中（１．３８×１０^８Ｐａで３回通過）で処理し、遠心分離（４８，０００×ｇ、３０分、４℃）によって不溶性の細胞片を除去した後に抽出された可溶性のタンパク質を回収した。かくして得られた上澄みのフラクションを細胞を含まない抽出物（ｃｆｅ）と表す。
【００８３】
ｃｆｅ中に存在する脱ハロゲン化酵素の活性を、１．３５ｇ／ｌ（１．０２３ミリモル％）のＤＣＰを含むトリススルフェートバッファー（１０ミリモル、ｐＨ＝８）中で試験した。活性は、ｃｆｅ中のタンパク質１ｍｇ当たりのＤＣＰ脱ハロゲン化の速度として表した。４種類のバクテリアのそれぞれから得られた細胞を含まない抽出物は、ＤＣＰ及びＣＰＤの両方を脱ハロゲン化する酵素活性を有していた。脱ハロゲン化の比速度(specific rate)は、１時間当たりタンパク質１ｍｇあたり０．２５〜０．４０ｍｇのＤＣＰにおける４種類のバクテリアの抽出物におけるものと同等であった。４種類のバクテリアの脱ハロゲン化は、グルタチオン又はＮＡＤ（Ｐ）のような補因子又はそれらの触媒活性に関する代謝工程には依存しない。バクテリアから抽出された脱ハロゲン化酵素は、活性染色ポリアクリルアミドゲル電気泳動によって示されるように、それぞれ、ある数（１〜３個）の異なる酵素型を有する。
実施例５
本実施例では、紙湿潤強力樹脂中の１，３ージクロロー２ープロパノールのバイオ触媒による脱ハロゲン化プロセスについて例示する。
【００８４】
１２．５重量％の活性固体（溶解または分散されたポリマーである）を含む、米国特許Ｎｏ．４，２４０，９３５号のＥｘａｍｐｌｅＡに従って製造されたポリアミド湿潤強力樹脂５０ｍｌを分析した結果、ポリマーの他に、０．９６重量％の塩素イオン、１．１７重量％（９．０７ミリモル％）の１，３ージクロロー２ープロパノール（ＤＣＰ）、０．４４重量％（３．９５ミリモル％）の１ークロロー２，３ープロパンジオール（ＣＰＤ）を含んでいた。すべての濃度は水溶液の総重量を基準としている。１００ｍｌの緩衝水溶液と１５ｍｌの無菌培養されたアグロバクテリウム・ツメファシエンス／アグロバクテリウム・ラジオバクター（ＮＣＩＭＢ４０２７２）で希釈され、培養菌は再懸濁され、燐酸緩衝液（ｐＨ７．０，５０ｍＭ）で当初の培養菌体積の１％に希釈された。得られた懸濁液はｐＨ６．８、室温６〜１６時間でインキュベイトされ、セルは遠心分離により除去された。処理された湿潤強力樹脂は濃硫酸の添加によりｐＨ５．５にされ、安定化された。得られた湿潤強力樹脂溶液を分析した結果は、ＤＣＰ不検出（検出限界０．０１ミリモル％）、ＣＰＤ１．２２％（１０．９４ミリモル％）であり、初期の１２．５重量％活性固体濃度により値を補正した後の塩素濃度は１．４２％であった。
【００８５】
ＮＣＩＭＢ４０２７２（アグロバクテリウム・ツメファシエンス／アグロバクテリウム・ラジオバクター）の懸濁セルを含まない対照実験が、燐酸緩衝液を１５ｍｌとして行われた。ＤＣＰ、ＣＰＤ、および希釈による補正後の塩素濃度に有意の相違はなかった。
【００８６】
処理された湿潤強力樹脂、および未処理の湿潤強力樹脂を使用して、樹脂活性固体および乾燥紙繊維の重量に基づいて０．５％の添加量でハンドシートペーパーが作られた。乾燥された紙シートの湿潤強度の値は、処理された樹脂の場合は０．７６ｋＮ／Ｍであり、未処理の樹脂の場合は０．７８ｋＮ／Ｍであった。
実施例６
本実施例では、１，３ージクロロー２ープロパノールの固定化バクテリア培養物による無機化について例示する。
【００８７】
アグロバクテリウムツメファシエンス／アグロバクテリウムラジオバクター（ＮＣＩＭＢ４０２７２）の培養物が、ポリエステルフォーム固体の支持体（Ｇｅｃｈｅｍ−Ｒｅｃｔｉｃｅｌ、ブリュッセル、ベルギー、ＲｅｔｉｃｅｌＴＲ２０、登録商標）を含む、２リッターのバブルカラムバイオリアクターに植え付けられた。バイオリアクターは最小限の塩媒体で提供され、０．５ミリモル％濃度のＣＰＤが追加される。視認可能なバイオフィルムが得られたら、希釈速度０．２／時で連続的に供給してＤＣＰを含有する媒体に変化させる。１０日後、体積の減少速度は６１０ｍｇ／リットル、時であり、ＤＣＰの転化率は９５％以上であった。一方、アグロバクテリウムツメファシエンス／アグロバクテリウムラジオバクター（ＮＣＩＭＢ４０２７２）がケモスタット中の懸濁培養物として成長している場合には、体積の減少速度は２６０ｍｇ／リットル、時であった。
実施例７
本実施例では、紙湿潤強力樹脂中の１，３ージクロロー２ープロパノールと１ークロロー２，３ープロパンジオールの、連続攪拌タンク反応器（ＣＳＴＲ）中での混合バクテリア培養による無機化について例示する。
【００８８】
ジエチレントリアミン２００部とアジピン酸２９０部の混合物を、１７０ー１７５℃で１９０分間、水を生成しつつ反応させた後、１４０℃に冷却し、４００部の水で５０％固形分に希釈し、ポリアミノアミドを得た。得られたポリアミノアミドは０．１６の換算比粘度（ＲＳＶ：Ｃ＝２ｇ／１００ｍｌにおける２５℃での１モル塩化アンモニウム水溶液におけるηｓｐ／ｃで表される）を有していた。５０％ポリアミノアミド水溶液（約３００部、乾燥基準）を当モルのエピクロルヒドリン（約１０４．３部）と４０〜４５℃で約１２０分反応させた。９８ｗ／ｗの硫酸が、Ｈ２ＳＯ４／ポリアミノアミドのモル比が約０．０５４になるように、９０４．３部の希釈水とともに加えられ、得られた混合物はGardner Holdt粘度がＤからＥに達するまで６０℃で加熱され、湿潤強力樹脂が得られた。
【００８９】
アルスロバクターヒスチジノロボランスとアグロバクテリウムツメファシエンス／アグロバクテリウムラジオバクター（ＮＣＩＭＢ４０３１３）からなる混合培養物が、２．４７リットルの連続攪拌タンク反応器に植え付けられた。栄養分として尿素（０．３３ｇ／リットル）とＫＨ２ＰＯ４（０．１ｇ／リットル）が加えられた湿潤強力樹脂の活性固体溶液１１．７５％ｗ／ｖが、連続的に加えられた。１１．７５％ｗ／ｖの湿潤強力樹脂を含む水溶液の重量に基づいて、樹脂中の１，３ージクロロー２ープロパノールのレベルは０．６２ミリモル％であり、１ークロロー２，３ープロパンジオールのレベルは０．６３ミリモル％であった。添加速度は反応器内の滞留時間が６．８時間になるようにされた。反応器はｐＨ５．８、３０℃、１リットル／分の空気供給の条件下に置かれていた。
【００９０】
反応器からの留出物の、１，３ージクロロー２ープロパノールと、１ークロロー２，３ープロパンジオールを分析した結果、バイオ触媒は１，３ージクロロー２ープロパノールを最終濃度０．０２４４ミリモル％、１ークロロー２，３ープロパンジオールを使用されたガスクロマトグラフの検出限界以下、検出限界は商業的な湿潤強力樹脂の場合、その水溶液の重量に基づいて０．００４７ミリモル％である、にまで除去したことがわかった。
実施例８
本実施例は、固定化微生物脱ハロゲン化剤による、１，３ージクロロー２ープロパノール（ＤＣＰ）の脱ハロゲン化について例示する。
【００９１】
アグロバクテリウムツメファシエンス／アグロバクテリウムラジオバクター（ＮＣＩＭＢ４０２７２）が、指数関数的な状態を遅らせるために、バッチ式培養床でＤＣＰで成長させられた。この培養物は遠心分離により採取され、バクテリアのペレットは燐酸緩衝液（５０ミリモル、ｐＨ７）に再び懸濁され、初期の培養物容積の１％にされた。前記懸濁液はフレンチプレッシャーセル（１．３８ｘ１０^８Ｐａで３パス）で処理され、粉砕されない細胞、および溶解しない細胞の破片は遠心分離（４８，０００ｇ、３０分、４℃）により除去された。得られた上澄み部分は細胞を含まない抽出物（ｃｆｅ）であった。
【００９２】
ｃｆｅ中に存在する脱ハロゲン化剤の活性が、１．３５ｇ／リットルのＤＣＰを含むトリスーサルフェート緩衝液（１１０ミリモル、ｐＨ８）中で評価された。測定された脱ハロゲン化の活性が、さらなる研究のためにリファレンス（１００％）として定義された（みかけのＤＣＰの脱ハロゲン化速度は０．２５〜０．４ＤＣＰ／ｍｇプロテイン・時間）。
【００９３】
米国特許Ｎｏ．４，２４０，９３５号、該特許はリファレンスとして本出願にそのすべてが引用される、のＥｘａｍｐｌｅＡの方法に従って作られたポリアミド湿潤強力樹脂の存在下、１２．５％ｗ／ｗの活性固体を含む条件下、脱ハロゲン化剤の活性が考察された。樹脂の存在が脱ハロゲン化剤の活性に及ぼす効果が、０から５０％ｖ／ｖの樹脂の存在下で評価された。樹脂が２０％ｖ／ｖ以上存在する時には、酵素の８３％が阻害されることがわかった。ｃｆｅ中でオキシランアクリリックビーズに脱ハロゲン化剤を固定化した場合、たとえば８８％ｖ／ｖ樹脂の存在下でも６０％以上の酵素の活性が保持され、樹脂による脱ハロゲン化剤の活性阻害を防ぐことがわかった。
【００９４】
本発明について、実施手段および実施態様に触れながら説明してきたが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、本発明の思想に基づき改良をすることができる。

Claims

Ａ．窒素含有カチオン性ポリマー、Ｂ．乾燥紙製品１トン当たり最大１００ｇの量で存在する微生物残留物を含む紙製品であって、
微生物が該ポリマーを実質的に変化させることなく窒素非含有有機ハロゲン化合物を脱ハロゲン化できる酵素を含み、
該微生物残留物がアルトロバクターエリチイ（ Arthrobacter erithii ） NCIMB40271 、アグロバクテリウムツメファシエンス／アグロバクテリウムラジオバクター（ Agrobacterium tumefaciens/Agrobacterium radiobacter ） NCIMB40272 、バークホルデリアセパシア（ Burkholderia cepacia ） NCIMB40273 、アルトロバクターヒスチジノロボランス（ Arthrobacter histidinolovorans ） NCIMB40274 、およびロドコッカスデハロゲナンス（ Rhodococcus dehalogenans ） NCIMB40383 から選ばれる少なくともひとつを含む、
紙製品。
乾燥重量基準で０．１ｐｐｍ以下の窒素非含有有機ハロゲン化合物を含み、窒素含有カチオン性ポリマーがポリアミノアミドーエピクロルヒドリン樹脂、エポキシ化ポリアミド樹脂、ポリアミノエピクロロヒドリン樹脂およびエピクロロヒドリン樹脂から選ばれた少なくともひとつを含み、窒素含有カチオン性ポリマーが紙製品の乾燥重量基準で０．１から５重量％の量で存在し、乾燥紙製品１トン当たり２．５から１００ｇの量で微生物残留物が存在する、請求項１記載の紙製品。
Ａ．窒素含有カチオン性ポリマー、Ｂ．乾燥紙製品１トン当たり最大１００ｇの量で存在する微生物残留物を含む紙製品であって、
微生物が該ポリマーを実質的に変化させることなく窒素非含有有機ハロゲン化合物を脱ハロゲン化できる酵素を含み、
該微生物残留物がアルトロバクターヒスチジノロボランスとアグロバクテリウムツメファシエンス／アグロバクテリウムラジオバクターとの混合培養物 NCIMB40313 を含む、
紙製品。