(57)【要約】【課題】本発明は、これまで焼却処分されてきた重金属を含む植物から重金属を除去し、該植物の有効利用と処理廃液の再利用を可能とする経済的に有利な方法を提供すること。【解決手段】重金属を含む植物を乳酸菌と酵母と糖を含む培養液に浸漬することにより、該植物中に含まれる重金属を解離し、解離した重金属をキレート樹脂を用いて吸着除去することにより、該水溶液から分離・回収することを特徴とする重金属を含む植物の処理方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
重金属を含む農林産物たる植物およびその収穫物を乳酸菌または乳酸と酵母と炭水化物を含む培養液中に浸漬して発酵処理を行い、植物およびその収穫物に含まれる重金属を該培養液に移行させた後、植物およびその収穫物を培養液中から回収することを特徴とする重金属を含む植物およびその収穫物の処理方法。
【請求項２】
該培養液が、乳酸菌又は乳酸、酵母、糖を含む溶液を培養して得られた混合培養液である。
【請求項３】
重金属を含んだ該培養液をキレート樹脂で処理することにより、該植物およびその収穫物からの重金属解離が速やかに進行し、処理後の培養液は再利用可能となる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、重金属を含有する農林産物たる植物およびその収穫物の処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
重金属を多く含む農林産物たる植物およびその収穫物、主に米、大豆、麦など穀物類の処理技術は、現在のところ焼却による処理方法がとられている。また、低濃度のカドミウムを含む米の場合、工業用ののり原料としても利用されているが、重金属を含むこれら植物の多くは人や家畜に供することが難しく、畑に還元することもできないため、焼却による処理方法がとられている。
【０００３】
前記のように、従来の処理技術では焼却による処理方法がとられており、その再利用は不可能である。また、廃棄物処理方法として硫酸などの強酸による重金属解離方法があるが、この場合はｐＨを１前後に低下させる必要がある。解離した重金属を含有する植物を再利用するためには液中から重金属を分離しなければならない。重金属を分離する場合、ｐＨをアルカリ〜中性に上げる必要があり、植物を再利用する場合、再度ｐＨを調整しなければならない。
【０００４】
強酸による重金属解離方法では、その重金属の回収方法として電気分解法がある。この方法は、メッキ処理廃液のように高濃度に重金属が含有されている場合には有効である。しかし、重金属濃度が０．１〜１ｍｇ／Ｌ程度の低濃度のものに適用する場合、消費電力が大きく処理コストが高い欠点がある。
【０００５】
【本発明が解決しようとする課題】
本発明は、これまで焼却処分されてきた重金属を含む農林産物たる植物およびその収穫物から重金属を除去し、該植物およびその収穫物の有効利用と処理廃液の再利用を可能とする経済的に有利な方法を提供することをその課題とする。
【０００６】
【課題を解決する手段】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。即ち、本発明によると、該植物およびその収穫物を乳酸菌又は乳酸と酵母と糖を含む培養液に浸漬することにより、該植物およびその収穫物中に含まれる重金属を解離し、解離した重金属をキレート樹脂を用いて吸着除去することにより、該培養液から分離・回収することを特徴とする重金属を含む植物およびその収穫物の処理方法が提供される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明では、被処理原料として重金属を含む農林産物たる植物およびその収穫物を用いる。この場合の重金属を含む植物およびその収穫物とは、植物の生育過程において、土壌中、用水中、大気中あるいは肥料中に含まれるカドミウムなどの重金属が徐々に蓄積された植物を意味する。このような重金属の蓄積例は鉱山下流域、あるいはごみ処理場周辺の水田や畑等に散見され、また、植物の生育期間に晴天が続いた場合に、より蓄積されやすい。これらの植物を利用する場合には該重金属を除去することが必要となる。
【０００８】
一般に、生物が重金属を摂取し重金属が体内に入ると、たんぱく質で重金属を包み込み、メタロチオネインと呼ばれるたんぱく質を作り、重金属を強力に結合、安定化させ、生体に害が及ばないようにする一種の解毒作用が働く。植物が根などを通じて重金属を摂取した場合も植物の種類によって蓄積部位は異なるものの、メタロチオネインの一種が根、葉、実などに形成され重金属の蓄積が見られる。このメタロチオネインの重金属とたんぱく質の結合は強力で、熱にも安定しており、トリプシンなどのたんぱく質分解酵素に対する抵抗性もある。従って、重金属を含む植物を従来のように焼却することなく有効利用するためには、そのメタロチオネインから重金属を分離除去することが不可欠である。
【０００９】
本発明による重金属を含む植物およびその収穫物の処理方法は、生またはあらかじめボイルされた対象植物を、乳酸菌又は乳酸と酵母と炭水化物を含む培養液中で発酵させて、該植物中に含まれる重金属を培養液中に移行させる発酵処理工程と、キレート樹脂による重金属除去工程、該発酵処理工程で発酵処理された植物を該培養液から回収する回収工程を包含する。
【００１０】
前記発酵処理工程においては、乳酸菌又は乳酸と酵母と炭水化物を含む培養液を用いる。この場合の乳酸菌としては、菌種を問わないが、好ましくは乳酸発酵に慣用のもの、例えば、ラクトバチルス属ブルガリスク、ラクトバチルス属アシドフィルス、エンタロコッカス属フェークリス、ラクトバチルス属ヨグルティ、ラクトバチルス属デルブルエキ、ストレプトコッカス属ラクチス、ロイコモストク属メセンテロイデス、ラクトバチルス属ペントアセティクス、リゾプス属オリザエなどが用いられる。また、酵母（イースト）としては、菌種を問わないが、好ましくはパン酵母やビール酵母、清酒酵母等と呼ばれているもの、特に食飼料酵母（Ｍｙｃｏｔｏｒｕｌａ　ｊａｐｏｎｉｃａ）の使用が好ましい。炭水化物としては単糖類、ショ糖などの二糖類、多糖類、あるいはこれらを含む物質が用いられ、その具体例としては、グルコース、糖蜜、ショ糖等が挙げられる。水溶液中の炭水化物濃度は１〜５重量％、好ましくは２〜３重量％である。また、その水溶液のｐＨは３〜７、好ましくは３〜４である。本発明においては、それらの乳酸菌又は乳酸、酵母及び炭水化物を含む水溶液を、あらかじめ嫌気培養して得られた混合培養液を用いることが好ましい。
【００１１】
前記発酵処理工程における発酵温度は２０〜４５℃、好ましくは３０〜４０℃である。発酵処理時間は２４〜９６時間、好ましくは４８〜９６時間である。また、この発酵処理に際しての雰囲気中の酸素濃度は２０ｖｏｌ％以下、好ましくは１０ｖｏｌ％以下である。発酵処理は通常嫌気条件下で行われるが、乳酸菌の種類によっては、大気中で行うこともできる。
【００１２】
植物を前記のようにして発酵処理する場合、その植物が漏出しない容器、たとえば網状の容器に入れて培養液中に浸漬して発酵処理することが好ましい。
【００１３】
前記発酵処理後には、発酵処理された農林産物たる植物およびその収穫物を培養液から分離回収する。このように回収された植物は必要に応じて水洗いと乾燥を行い、食品原料、工業原料、飼料原料等として有効利用することができる。
【００１４】
前記の発酵処理工程においては、農林産物たる植物およびその収穫物中に含まれた重金属は、植物から分離され、培養液中へ移行する。この理由は、その植物の嫌気発酵処理に際して生成した乳酸等の発酵生成物の作用により、植物中のメタロチオネインから重金属が解離されることによるものと考えられる。
【００１５】
前記の発酵処理後の植物を分離した後の培養液は、ｐＨ３．０〜３．８を示し、この培養液中には重金属が含まれているが、この重金属は、重金属を吸着することが可能なキレート樹脂に培養液を通水させることで分離、濃縮することが可能である。また、発酵途中の培養液をキレート樹脂に通水することで溶液中の重金属濃度は常に低く抑えられる。従ってメタロチオネインからの重金属解離の平衡は常に水溶液側に移行するところとなり、植物中の重金属解離は速やかに進行する。
【００１６】
前記の重金属を分離した培養液は再び重金属を含む植物を処理するための発酵処理液として再利用することができる。
【００１７】
本発明によれば、農林産物たる植物およびその収穫物に含まれる重金属、特に、カドミウムはその９６重量％以上の除去率で除去することができる。本発明により処理された米、大豆、麦などの農林産物たる植物およびその収穫物は、乳酸菌と酵母による発酵処理を受けたものであることから、その植物中のたんぱく質は、予備消化したものである。従って、その製品は消化性の向上したものである。これら製品中には、その乳酸菌と酵母を用いる発酵により生成した生成物（ビタミン、乳酸、アミノ酸、フレーバー成分（芳香成分））を含有することから、より栄養バランスのよい食品原料や家畜などの飼料、肥料としての利用が可能である。また、これらの穀物類を乾燥し粉末化した米粉、大豆紛、麦紛等は、食品や工業用食品原料、家畜などの飼料、肥料としての利用が可能である。また、乳酸発酵処理を行っているため、処理したこれら植物は雑菌などの有害微生物の増殖しにくいものである。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに説明する。この実施例ではカドミウムを含む乾燥大豆を水で十分に戻したものを使用した。
【００１９】
カドミウム含有量約２．５ｍｇ／Ｋｇの乾燥大豆３ｇ（１０粒）を約４倍量の水に８時間浸漬する。乳酸菌（ラクトバチルス属アシドフィルスとエンタロコッカス属フェーカリスとの混合物）錠剤２０ｇ、ドライイースト（パン酵母）３０ｇを６リットルの水に入れ、糖蜜６０ｍｌを添加した後、３７度にて嫌気発酵させた混合培養液のうち、３０ｍｌを取り出し密閉容器に入れ、含水した大豆約１０ｇ（１０粒）を混合培養液中に浸漬した。温度は３５℃とし、雰囲気中の酸素濃度を０〜６ｖｏｌ％に保持し、発酵処理を行った。暫時、キレート樹脂に培養液を通水し、水溶液中のカドミウムの分離を行いながら発酵を続け、１週間後には大豆に含まれるカドミウムは乾物当り０．１ｍｇ／Ｋｇ以下に低下することを確認した。培養液中のカドミウムも０．１ｍｇ／Ｌ以下となり、再び培養液としての利用が可能であることを確認した。
【００２０】
前記実施例で明らかなように、大豆に含まれていたカドミウムは培養液中に大部分が移行し、培養液中のカドミウムはキレート樹脂に培養液を通水することによって分離され、大豆中からカドミウムを分離することが可能となった。
【００２１】
本発明により、重金属を含む農林産物たる植物およびその収穫物から重金属を効率よく、安全かつ安価に分離することができる。得られた米、大豆、麦等は有用な食品原料、工業原料、飼料原料等として利用される。また、本発明では、処理工程中での悪臭の発生はなく、その処理工程は簡単である。さらに、安価で培養し易く食品加工に使用される微生物を用いるため、処理施設のコスト、連続処理コストを低減させることができる。