(57)【要約】【課題】操作性が改善された微生物活性調節物質を提供する。【解決手段】本実施形態に係る微生物活性調節剤によれば、シグナル物質Ｓ及びシグナル物質生産菌Ａが担体１００に保持されるため、当該担体においてシグナル物質生産菌Ａによってシグナル物質Ｓがさらに生産されることから、微生物の活性をより好適に調節することが可能となる。【選択図】図２
2014207871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シグナル物質と、
前記シグナル物質を生産するシグナル物質生産菌と、
前記シグナル物質及び前記シグナル物質生産菌を保持する担体と、
を含むことを特徴とする微生物活性調節剤。
【請求項２】
前記シグナル物質を消費する微生物をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の微生物活性調節剤。
【請求項３】
生物学的排水処理設備の反応槽中に存在する微生物用であることを特徴とする請求項１又は２記載の微生物活性調節剤。
【請求項４】
微生物の活性を調節する方法であって、請求項１又は２記載の微生物活性調節剤を微生物に投与する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
生物学的排水処理設備の反応槽中に存在する微生物の活性を調節する方法であって、生物学的排水処理設備の反応槽に、請求項３に記載の微生物活性調節剤を添加する工程を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微生物活性調節剤及び微生物の活性を調節する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微生物は細胞間情報伝達物質（以下、「シグナル物質」という。）を介して情報伝達を行い、微生物の密度に依存して病原性物質の分泌やバイオフィルムの生産を制御していることが知られている。このような情報伝達機構のことをクオラムセンシングという（例えば、非特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｏｐｉｎｉｏｎ  ｉｎ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４，１５，４９５−５０２．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、シグナル物質を含む微生物活性調節物質には、水に不溶性のものが多く存在する。このような微生物活性調節物質を水に溶解するためには、有機溶媒等を用いる必要があるなど、操作性が悪い場合がある。
【０００５】
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、操作性が改善された微生物活性調節剤を提供することを目的とする。本発明はまた、微生物の活性を調節する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る微生物活性調節剤は、シグナル物質と、前記シグナル物質を生産するシグナル物質生産菌と、前記シグナル物質及び前記シグナル物質生産菌を保持する担体と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
上記の微生物活性調節剤によれば、シグナル物質及びシグナル物質生産菌が担体に保持されるため、当該担体においてシグナル物質生産菌によってシグナル物質がさらに生産されることから、微生物の活性をより好適に調節することが可能となる。
【０００８】
ここで、前記シグナル物質を消費する微生物をさらに含む態様とした場合、シグナル物質を消費することで、消費する微生物の活性が好適に調節されると共に、シグナル物質生産菌によるシグナル物質の生産も促進されることから、微生物の活性をより好適に調節することが可能となる。
【０００９】
また、上記の微生物活性調節剤は、生物学的排水処理設備の反応槽中に存在する微生物用である態様とすることが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係る微生物の活性を調節する方法は、微生物の活性を調節する方法であって、上記の微生物活性調節剤を微生物に投与する工程を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、生物学的排水処理設備の反応槽中に存在する微生物の活性を調節する方法であって、生物学的排水処理設備の反応槽に、上記の微生物活性調節剤を添加する工程を含む態様とすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、操作性が改善された微生物活性調節物質が提供される。また、微生物の活性を調節する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る微生物活性調節剤を添加して使用される生物学的排水処理装置を示す模式図である。
【図２】生物学的排水処理装置において微生物活性調節剤を添加した場合の作用効果を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る微生物活性調節剤を添加して使用される生物学的排水処理装置を示す模式図である。本実施形態に係る微生物活性調節剤によって生物学的排水処理装置の反応槽中に存在する微生物の活性を調節することにより、容易に効率よく促進又は抑制することが可能な生物学的排水処理装置としては、微生物の有機物分解能力によって工業排水、下水、し尿、浸出水、厨芥、家畜糞尿などの有機性廃棄物（汚濁物質）を浄化するものが挙げられる。なかでも、窒素処理を行う生物学的排水処理装置が好ましく、硝化槽及び脱窒槽を備える生物学的排水処理装置が更に好ましい。
【００１６】
図１で示す生物学的排水処理装置１は、所謂ステップ流入硝化脱窒装置と呼ばれるものである。生物学的排水処理装置１は、調整用沈殿槽１０、脱窒槽２０（反応槽）、硝化槽３０（反応槽）、固液分離槽４０、並びに後述するライン（配管）Ｌ１〜Ｌ６を備える。
【００１７】
まず、調整用沈殿槽１０にラインＬ１によって被処理水が導入される。調整用沈殿槽１０では細かいゴミ等が沈殿分離され、上澄み水がラインＬ２を通じて脱窒槽２０に送られる。
【００１８】
脱窒槽２０では、脱窒細菌により、被処理水中の硝酸態窒素を亜硝酸態窒素へと還元する反応及び亜硝酸態窒素を窒素ガスへと還元する反応が行なわれる。この反応に、被処理水中に含まれる有機物が利用される。
【００１９】
続いて、脱窒槽２０で脱窒処理を受けた被処理水は、硝化槽３０に送られる。硝化槽３０では、硝化細菌により被処理水中のアンモニア態窒素を亜硝酸態窒素へと酸化する反応及び亜硝酸態窒素を硝酸態窒素へと酸化する反応が行なわれる。硝化槽３０で硝化処理された被処理水は、ラインＬ３を通して固液分離槽４０に送られる。なお、硝化槽３０で硝化処理された被処理水の一部を通して脱窒槽２０に循環される構成としてもよい。
【００２０】
脱窒槽２０及び硝化槽３０内には、微生物活性調節物質としてのシグナル物質及びシグナル物質生産菌を含む微生物活性調節剤が混合されている。生物学的排水処理設備の反応槽に、微生物活性調節剤を添加することにより、反応槽中に存在する微生物の活性を向上又は低下させることができる。これにより、反応槽で行われる排水処理を促進させ、又は、必要に応じて抑制することができる。微生物活性調節剤については後述する。なお脱窒槽２０及び硝化槽３０の数は各１つずつには限られず、更に多くてもよい。
【００２１】
固液分離槽４０は、硝化処理された被処理水中の活性汚泥と上澄み水とを分離する。上澄み液はラインＬ４を通して系外に排出され、例えば、河川等に放流すべく滅菌処理等に供される。また、固液分離槽４０において沈降分離された活性汚泥は、その一部が返送汚泥としてラインＬ５を通して脱窒槽２０に返送されると共に、残りの活性汚泥は余剰汚泥としてラインＬ６を通して排出される。
【００２２】
次に、本実施形態に係る生物学的排水処理装置１の脱窒槽２０及び硝化槽３０内に投入される微生物活性調節物質を含む微生物活性調節剤について説明する。
【００２３】
本発明の実施形態に係る微生物活性調節剤は、シグナル物質と、シグナル物質を生産するシグナル物質生産菌と、シグナル物質及びシグナル物質生産菌を保持する担体と、を含む。また、担体は、さらにシグナル物質を消費する微生物を保持することが好ましい。
【００２４】
シグナル物質としては、Ｎ−アシル−Ｌ−ホモセリンラクトン類、ＡＩ２（４，５−ジヒドロキシ−２，３−ペンタンジオン）、ＨＨＱ類（２−アルキル−４−キノロン）、ＰＱＳ類（２−アルキル−３−ヒドロキシ−４−キノロン）等のキノロン・キノリン類、インドール類、ペプチド、環状ジペプチド、ジケトピペラジン類等が挙げられる。Ｎ−アシル−Ｌ−ホモセリンラクトン類としては、例えば、Ｎ−ブタノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−オキソブタノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−ヒドロキシブタノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−ペンタノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−オキソペンタノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−ヒドロキシペンタノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−ヘキサノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−オキソヘキサノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−ヒドロキシヘキサノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−ヘプタノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−オキソヘプタノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−ヒドロキシヘプタノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−オクタノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−オキソオクタノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−ヒドロキシオクタノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−ノナノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−オキソノナノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−ヒドロキシノナノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−デカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−オキソデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−ヒドロキシデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−ウンデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−オキソウンデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−ヒドロキシウンデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−ドデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−オキソドデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−ヒドロキシドデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−トリデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−オキソトリデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−ヒドロキシトリデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−テトラデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−オキソテトラデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−ヒドロキシテトラデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−ペンタデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−オキソペンタデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−ヒドロキシペンタデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−ヘキサデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−オキソヘキサデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−ヒドロキシヘキサデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン等のアシル基の炭素数が４〜１６であるＮ−アシル−Ｌ−ホモセリンラクトンが挙げられるが、これらに限定されない。
【００２５】
微生物活性調節剤として添加されるシグナル物質は、化学合成により調製してもよく、シグナル物質産生菌が培地中に分泌したシグナル物質を精製して調製してもよい。
【００２６】
また、シグナル物質産生菌の培養物を、精製することなくシグナル物質として使用してもよい。シグナル物質産生菌としては、パラコッカス、バークホルデリア、シュードモナス、ビブリオ、アエロモナス、バチルス、ストレプトマイセス、ストレプトコッカス、ラクトバチルスなどのグラム陰性菌が例示できる。なお、本実施形態で好適に用いられるシグナル物質生産菌は、シグナル物質によって、自身の活性も上昇することが好ましい。
【００２７】
上記のシグナル物質生産菌は、微生物活性調節剤として担体に保持される。本実施形態に係る微生物活性調整剤に含まれる担体は、シグナル物質及びシグナル物質生産菌を内包する構成であることが好ましい。担体の具体例としては、アルギン酸やアガロース等の多糖類、ゼラチン、カーボンナノファイバー、ポリマー等が挙げられる。また、担体としてのポリマーは、ハイドロゲル、ナノスフェア、マイクロスフェアの形状であってもよい。これらは１種類を単独で又は複数種類を組み合わせて使用することができる。
【００２８】
担体として使用可能なカーボンナノチューブとしては、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ等が挙げられる。カーボンナノチューブの有する疎水的性質や、内部に空間を有することを利用して、物質を付着させて担体として使用することができる。カーボンナノチューブは、市販のものを使用することができる。
【００２９】
担体として使用可能なポリマーとしては、ポリエチレンイミン、ポリアミドアミン、ポリエチレングリコール等が挙げられる。これらのポリマーは、物質との相互作用により、内部に物質を安定して保持することができるため、担体として使用することができる。また、微生物の存在する環境内で安定して維持できることも特徴である。
【００３０】
なお、ハイドロゲルとは、ポリマーが架橋して３次元の網目構造が形成されたものであり、内部に溶媒を取り込んでいる。したがって、ハイドロゲルは、溶媒中に物質を内包させることができる。
【００３１】
また、ポリマーで構成される球状の物質で直径１μｍ以下のものをナノスフェアという。また、直帰が数μｍのものをマイクロスフェアという。ポリマーと物質との相互作用によりナノスフェア、マイクロスフェアに物質を内包させることができる。具体的なナノスフェア、マイクロスフェアとしては、例えば、乳酸グリコール酸共重合体が挙げられる。
【００３２】
さらに、担体中には、シグナル物質を消費する微生物をさらに含んでいることが好ましい。担体中に保持される微生物とは、シグナル物質を消費することで、活性が調節される微生物である。担体中に保持される微生物は、生物学的処理装置の機能等に応じて適宜選択されるが、例えば、ストレプトマイセス、アクチノマイセス、マイコバクテリウム、ロドコッカス、コリネバクテリウム、マイクロコッカス等の放線菌、ラクトバチルス、ビフィドバクテリウム、ラクトコッカス、エンテロコッカス、ペディオコッカス、リューコノストック等の乳酸菌、アスペルギルス、ペニシリウム、リゾプス等の糸状菌、バチルス等の納豆菌、サッカロミセス、シゾサッカロミセス等の酵母菌、メタノサエタ、メタノスリックス、メタノバクテリウム、メタノコッカス、メタノメチロボランス等のメタン菌、ニトロソモナス、ニトロソコッカス、ニトロソスピラ、ニトロソビブリオ、ニトロバクター、ニトロスピラ、ニトロコッカス等の硝化菌、エスケリチア、エンテロバクター、クレブシエラ、ブラディリゾビウム、アルカリゲネス、アクロモバクター、アゾスピリルム、パラコッカス、シュードモナス、ロドシュードモナス、チオバチルス等の脱窒菌等が挙げられる。
【００３３】
また、担体は、シグナル物質と共に上記の微生物が消費する有機物を保持している構成とすることが好ましい。この場合、微生物が有機物を分解しつつシグナル物質を好適に消費することが可能となる。
【００３４】
ここで、図２を用いて、本実施形態に係る微生物活性調節剤を反応槽に投入した場合の作用効果について説明する。図２（Ａ）は、微生物活性調節剤を反応槽に投入した時点での微生物活性調節剤周辺の状況を模式的に示した図であり、図２（Ｂ）は、微生物活性調節剤を反応槽に投入し所定時間経過した後の微生物活性調節剤周辺の状況を模式的に示した図である。ここでは、シグナル物質Ｓを添加することで、微生物の活性が上昇する場合について説明する。
【００３５】
図２（Ａ）に示すように、反応槽内に微生物活性調節剤が投入された時点では、担体１００の内部には、シグナル物質Ｓと、シグナル物質生産菌Ａと、シグナル物質生産菌Ａとは異なるシグナル物質消費微生物Ｂとが保持された状態とされている。シグナル物質Ｓは、有機物等と共に凝集体１１０として保持される。また、担体１００の外部においては、シグナル物質生産菌Ａ、シグナル物質消費微生物Ｂのほか、シグナル物質の影響を受けない微生物Ｃが存在する状況であるとする。
【００３６】
ここで、担体１００の内部では、シグナル物質Ｓの作用によって、シグナル物質生産菌Ａ及びシグナル物質消費微生物Ｂの活性が調節されて上昇し、有機物の分解が促進される。そして、活性が上昇することで、シグナル物質生産菌Ａによってシグナル物質Ｓの生産が促進されると共に、担体１００内部において、シグナル物質Ｓによって活性が上昇する微生物の増殖が促進される。そして、担体１００によって保持されるシグナル物質Ｓの濃度が担体１００の外部に比べて非常に高くなった場合、シグナル物質Ｓは担体１００から外部へ放出される。
【００３７】
この結果、図２（Ｂ）に示すように、担体１００の内部においてはシグナル物質Ｓによって活性が調節される微生物のうち、特にシグナル物質Ｓを生産するシグナル物質生産菌Ａが優先して増殖する。また、シグナル物質Ｓの生産が促進されることで、シグナル物質を消費するシグナル物質消費微生物Ｂについても、その活性が上昇することにより増殖が促進される。
【００３８】
さらに、シグナル物質Ｓが担体１００から外部に放出されるため、担体１００を中心としてシグナル物質Ｓが周囲に分散される。したがって、シグナル物質Ｓを消費することで活性が調節されるシグナル物質生産菌Ａやシグナル物質消費微生物Ｂが担体１００の周囲に近寄って付着する。これにより、担体１００の外側におけるシグナル物質生産菌Ａ及びシグナル物質消費微生物Ｂの活性も調節され、シグナル物質生産菌Ａ及びシグナル物質消費微生物Ｂがシグナル物質の影響を受けない微生物Ｃと比較して優先して増殖する。
【００３９】
さらに、担体１００によってシグナル物質生産菌Ａが保持されるため、シグナル物質生産菌Ａが反応槽の後段へ流出することも防止されるため、反応槽の内部でシグナル物質生産菌Ａを好適に保持することができる。
【００４０】
以上のように、本実施形態に係る微生物活性調節剤によれば、シグナル物質Ｓ及びシグナル物質生産菌Ａが担体１００に保持されるため、当該担体においてシグナル物質生産菌Ａによってシグナル物質Ｓがさらに生産されることから、微生物の活性をより好適に調節することが可能となる。
【００４１】
また、微生物活性調節剤の担体１００がシグナル物質Ｓを消費するシグナル物質消費微生物Ｂをさらに含む態様とした場合、シグナル物質Ｓを消費することでシグナル物質消費微生物Ｂの活性が好適に調節されると共に、シグナル物質生産菌Ａによるシグナル物質の生産も促進されることから、微生物の活性をより好適に調節することが可能となる。
【００４２】
以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で様々な変更が可能である。
【００４３】
例えば、上記実施形態では、脱窒槽２０と硝化槽３０とが一体化された構成について説明したが、これらの反応槽は個別に設けられ、両者の間を送液ラインでつなぐ構成としてもよい。この場合、脱窒槽と硝化槽との両方に対して微生物活性調節剤を投入する構成としてもよいし、どちらか一方のみに投入する構成とすることもできる。さらに、反応槽は、曝気槽や撹拌槽であってもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１…生物学的排水処理装置、１０…調整用沈殿槽、２０…脱窒槽２０（反応槽）、３０…硝化槽（反応槽）、４０…固液分離槽、１００…担体、Ａ…シグナル物質生産菌、Ｂ…シグナル物質消費微生物、Ｓ…シグナル物質。
【図１】
2014207871.tif 000003
【図２】
2014207871.tif 000004