(57)【要約】【課題】菌相データに基づいて発酵物の品質評価を行うためのシステムを提供し、微生物による有機物分解・発酵系における発酵物の客観的な評価を通じて、製品品質の安定・向上を実現する。【解決手段】各データ・項目選定手段、相同性評価算出手段、発酵物評価手段を具備する発酵物の品質評価システム、およびデータ入力手段、各データ・項目選定手段、相同性評価算出手段、発酵物評価手段を具備する発酵物の品質評価システム。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
評価対象発酵物を選定する選定手段、又は、評価対象発酵物の菌相データを入力する入力手段と、比較対象発酵物を選定する選定手段と、選定若しくは入力された評価対象発酵物の菌相データと選定された比較対象発酵物の菌相データの相同性評価をそれぞれ算出する相同性評価算出手段と、算出された菌相の相同性評価に基づいて発酵物を評価する発酵物評価手段とを具備することを特徴とする発酵物の品質評価システム。
【請求項２】
上記相同性評価算出手段は、菌相中の微生物種の一致率を算出することを特徴とする請求項１記載の発酵物の品質評価システム。
【請求項３】
上記相同性評価算出手段は、菌相中の微生物種の包含率を算出することを特徴とする請求項１記載の発酵物の品質評価システム。
【請求項４】
上記発酵物評価手段は、相同性評価算出手段で算出された相同性評価に基づいて比較対象発酵物の順位付けおよび選択を行い、選択された当該比較対象発酵物に関するデータと相同性評価を、それぞれ順位付けされた順番通りに表示することを特徴とする請求項１，２又は３記載の発酵物の品質評価システム。
【請求項５】
上記発酵物評価手段は、発酵物の品質に関する一の被推定項目を選定し、相同性評価算出手段で算出された相同性評価から評価対象発酵物の被推定項目データの推定近似値を算出することを特徴とする請求項１、２又は３記載の発酵物の品質評価システム。
【請求項６】
上記発酵物評価手段は、発酵物の品質に関する一の被推定項目を選定し、相同性評価算出手段で算出された相同性評価から、発酵物の相同性評価と品質に関する被推定項目との相関性に基づく推定近似値算出式に基づいて、評価対象発酵物の被推定項目データの推定近似値を算出することを特徴とする請求項１、２又は３記載の発酵物の品質評価システム。
【請求項７】
コンピュータを、評価対象発酵物を選定する選定手段、又は、評価対象発酵物の菌相データを入力する入力手段と、比較対象発酵物を選定する選定手段と、選定若しくは入力された評価対象発酵物の菌相データと選定された比較対象発酵物の菌相データの相同性評価をそれぞれ算出する相同性評価算出手段と、算出された菌相の相同性評価に基づいて発酵物を評価する発酵物評価手段とを具備する発酵物の品質評価システムを構成する各手段として機能させるためのプログラムを記録したことを特徴とする、コンピュータ若しくはコンピュータに接続された記録メディア読取装置によって読み取り可能な記録メディア。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微生物による有機物分解・発酵系において有用な、発酵物の品質評価システムに関するものである。
【０００２】
具体的には、例えばコンポスト装置・堆肥化装置・生ごみ処理機・メタン発酵装置等の有機廃棄物の微生物分解・発酵系の処理品質やリサイクル品質の検討、植物の栽培に供用される土壌微生物系の生産性の検討やリサイクル堆肥による土壌根圏微生物の改良効果の確認等を目的とした、微生物の活動を客観的に反映した分解・発酵プロセスの品質評価方法を提供するための発明である。
【０００３】
同時に本発明は、上記目的以外の幅広い分野にもそのまま適用可能である。例えば環境浄化分野においては汚染物質の除去・分解状態のモニタリングを、発酵食品製造分野においては酒類・発酵乳・味噌等の発酵食品・飲料の生産性・品質の向上を、また健康科学関連分野においては糞便や唾液中の生体内共生微生物系の診断による新規健康評価方法の確立を、それぞれ可能とするものである。また、微生物による分解・発酵が進行している場であれば、その他のあらゆる領域において本発明が適用可能である。
【０００４】
【従来の技術】
一般に微生物による分解・発酵系は、微生物群と各種物質で構成され、それらの相互作用によって連続的に変化する場である。例えば、有機廃棄物処理による堆肥化プロセスは、微生物の活動により有機物を分解する連続した過程であり、分解は糖分解期、繊維分解期、リグニン分解期の三段階に分類することができる。
堆肥化の初期は、堆肥の原料である新鮮有機物に含まれる糖やアミノ酸などの易分解性物質が分解される。分解は好気的に行われ、生育の早い糸状菌や好気細菌が主として活動し、この過程で活発に増殖する微生物の呼吸熱によって発熱が起こる。
【０００５】
温度が高まるとセルロースやヘミセルロースが分解される繊維分解期となる。セルロースは、リグニンやヘミセルロースで保護されており、なかでもヘミセルロースは、セルロースとリグニンの結合組織的役割をもっているため、これを効率よく分解する必要がある。この時期は、堆肥の温度が60℃以上になるため、ごく限られた種類の高温菌が働き、他の一般の微生物は活動できない。高温性好気性の放線菌（サーモアクチノミセテス等）はヘミセルロースを分解し、セルロースを露呈させる。この過程で酸素が盛んに消費されるため発酵環境は嫌気条件となり、その結果、嫌気性のセルロース分解菌（クロストリジウム等）によるセルロース分解が進行する。このようにして好気性菌と嫌気性菌の役割分担が成り立ち、繊維質の分解が進む。
【０００６】
繊維質の分解が進むと、堆肥の温度は緩やかに下降する。このころからリグニンの分解が始まる。リグニン分解は主として担子菌によって行われるが、この時期は繊維成分の中間分解物が存在し、堆肥の品温も低下して他の微生物も生育しやすい環境となっているため、多種類の微生物が活動する。
このように易分解性物質から始まり、ヘミセルロース、セルロース、リグニンと順次分解が進み、それに関与する微生物もそれぞれに適合したものに変化していく一連の過程において、系内の物理的・化学的な状態は堆肥の熟成度や品質を判断する上で重要な要素となると共に、その状態変化が各微生物の消長に大きな影響をもたらす。
【０００７】
このような発酵物の状態を把握するための従来からの手段としては、臭いや粘度、色、発酵時の温度などの感覚的な判別、成分の物理的な性状や化学的な組成の分析、および存在する微生物の同定や機能性解析などが一般的に用いられている。
第一に、発酵物の臭い・味覚・色・手触り等の感覚的な判別は簡易な方法であり、日常業務的に実施可能であるが、これを行うには、発酵状態を経験的に熟知している必要があり、そのための専門の技術者が必要となる。又、それらの経験則は、別の分解・発酵系においては必ずしも適用されない場合が多く、技法としての客観性、応用性、発展性に乏しい。
【０００８】
第二に、発酵物成分の物理的な性状や化学的な組成の分析をすることが知られている(例えば、特許文献１参照)。これらの方法は前記の感覚的な判別手段と比べてより客観的であり、幅広い対象の比較にも適している。一方で分解・発酵系は複雑系であり、数多くの物質が共存しているため、単一の物理的・化学的な指標を判別の材料として用いても、その判断がつかない場合が多い。それゆえに、複数の物理的な性状や化学物質をターゲットとして、分解・発酵系の状態を把握する必要性が生じるが、これらの分析法はターゲットとなる物質・性状によってそれぞれ分析手順が異なるため、詳細な分析を行うためには多額の費用が必要となり、このような手段による詳細な分解・発酵状態のモニタリングは現実的にはあまり行われていない。
【０００９】
第三に、発酵物中および分解・発酵系中に存在する微生物の同定や機能性解析は、物理・化学的な手段と同様、それによって客観的な評価が可能であり、また微生物自身が分解・発酵の担い手であるため、発酵物および分解・発酵系の状態の把握には最も適した方法である。
【００１０】
個々の単離微生物の代謝経路や生産酵素に関する研究は古くから行われており、それらの分解・発酵系における役割についても、多くが明らかになってきている。このような特定の微生物種と機能性との一義的な対応を拠り所に、当該微生物種の分解・発酵系中における消長を検索することで分解・発酵系の状態を把握しようとする試みは、一般的な微生物検査法として、既に多くの分野で定着している。
【００１１】
その一方で、分解・発酵系は前述のとおり複雑系である。分解・発酵系の環境に適応した多くの微生物種が一定のバランスの中で共生しており、その中には、全微生物種の９割以上を占めるとされている、分離操作で検出不可能な難培養性の微生物種も当然含まれている。
【００１２】
そこで近年、「分子生態学的手法」と呼ばれるような、複合微生物系全体を対象とした直接的な研究手法（キノンプロファイル・PCR-DGGE法など）や単離できない菌相内微生物の定量法（FISH法・定量的PCR法など）が相次いで確立され、各種研究領域でこれらの手法が用いられるようになった(例えば、特許文献２参照)。
【００１３】
上述のように有機物分解・発酵の過程を分子生態学的解析で追っていくことは、技術的には難しいことではなくなってきたが、その一方で、その後の研究や技術開発の流れは必ずしも確立されていない。
例えば、分解・発酵系全体の機能性の向上を目指すために、複合微生物系の優占種のクローニングおよび個々の微生物種の機能性解析を行っても、その結果が必ずしも菌相全体の機能を反映しないことが多く、このような手法では、分析結果を菌相のコントロールや機能性の向上に結びつけるのは難しいのが実状である。
【００１４】
従って、本発明が課題解決を目指す分野の一つである、有機廃棄物処理分野における最近の技術動向をみても、あくまで単離可能な菌の単独での評価をシステム全体の特性としている事例や、装置やシステムに主眼をおき、本来有機物分解の主体である微生物自体の評価を行っていない事例（例えば「好熱菌」「バシラス属」といった、極めて曖昧なカテゴリーに属する菌が存在すれば、その菌の具体的な種類や菌相については特定しないと判断せざるを得ないようなもの）が多く、複合微生物系解析の手法を技術開発や品質の管理に有効に活用した事例は未だみられないのが実情である(例えば、特許文献３乃至６参照)。
【００１５】
このように、個々の微生物種の機能解析が、必ずしも菌相全体の機能性に結びつかないのは、生育環境が微生物群全体の代謝によって常に変動しているため、特定の微生物の消長は、絶えず系全体の微生物群に支配されており、その中で単一の微生物種の、単離環境下という極めて限定された空間の中で解析された性状をもって、系全体の指標とすることはできないからだと考えられる。
【００１６】
そのような関係を考慮した上での、微生物の共生微生物系内での機能性や動態については、その研究自体がまだ始まったばかりである。具体的には、例えば人工的に混合された２〜数種の微生物の共生モデルを対象として、その分子レベルでの相互作用を解明する、といった基礎研究が行われている段階である。従って個々の微生物種の性状や機能性の情報から共生微生物系全体の状態を推定する技術は、現状の技術水準では未到達であるといえる。
【００１７】
【特許文献１】
特開２０００−１０９３８６号公報（第１〜１１頁、図１〜２）
【００１８】
【特許文献２】
特表２００１−５１９１６８号公報（第１〜２４頁）
【００１９】
【特許文献３】
特開平１１−１８８３４１号公報（第１〜７頁、図１）
【００２０】
【特許文献４】
特開平１１−２３５５９８号公報（第１〜１２頁、図１〜９）
【００２１】
【特許文献５】
特開２０００−１１７２９８公報（第１〜６頁、図１）
【００２２】
【特許文献６】
特開平１１−３００３２７号公報（第１〜１３頁、図１〜８）
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、微生物による有機物分解・発酵系においてこれまで難しいとされてきた、分解・発酵プロセスの客観的かつ容易な品質評価を実現するための、発酵物の品質評価システムを提供することをその目的とするものである。
本発明は、分解・発酵系内の複合微生物群を構成するそれぞれの微生物種の消長が、系内物質の物理的・化学的な状態および他の微生物との共生・競合関係を鋭敏に反映して決定される結果としての現象を利用したものである。
【００２４】
又、同時に、その後の分解・発酵過程は、系内に存在するそれぞれの微生物種に固有の酵素反応に基づく、代謝システムの相互作用によって進行することより、ある時点においての各微生物種の存在様態は、その後の分解・発酵の品質の予測指標としても有用性が高い。
よって、ある時点における各微生物種の存在様態の検索データをセンサー的に利用する本発明記載のシステムは、品質管理の上で重要な要素である、精度および予測性能を兼ね備えた有用性の高い品質評価を提供し、その導入によって、発酵物の品質評価における既存技術の問題点が効果的に解決されるものである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上述のような課題の解決のために、本発明は各データ・項目選定手段、相同性評価算出手段、発酵物評価手段を具備する発酵物の品質評価システム、および入力手段、各データ・項目選定手段、相同性評価算出手段、発酵物評価手段を具備する発酵物の品質評価システム、をそれぞれ提供する。
【００２６】
本発明のプロセスによれば、入力された菌相データもしくは発酵物カタログデータベースより選択された評価対象発酵物の菌相データと、発酵物カタログデータベースより選択された比較対象発酵物の菌相との一致率、包含率等の相同性評価を算出する。これらの値と、比較対象発酵物の性質に関するデータを基にして評価対象発酵物の評価を行う。
【００２７】
本発明によるシステムは、一般的な汎用電子計算機装置（いわゆるパーソナルコンピュータ）における実用を想定している。本発明の実行プログラムは記録メディアより、当該装置に接続された記録メディア読取装置を介して計算機装置に供することができる。また、本発明のシステムにおけるデータの入力・選択および評価結果の出力は、計算機装置に接続された、または計算機装置と一体型のモニターディスプレイの画面上で行われることを想定している。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1に本発明を実行する発酵物評価システム１のハードウェア構成図を示す。発酵物評価システム１は、電子計算機装置３、記録メディア読取装置５、プログラム記録媒体７、モニターディスプレイ９、データベース１１等からなる。
【００２９】
プログラム記録媒体７は、本発明の実施の形態に係るプログラムを格納したＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＭＯディスク、磁気ディスク、メモリーカード等の記録メディアであり、記録メディア読取装置５で読み取り可能な形態で供される。
データベース１１は、菌相データ１３、物理条件データ１５、化学組成データ１７、製品品質データ１９、品質指標ランク２１等のデータを含む発酵物カタログ３１、及び、微生物種影響度３３、相同性評価と発酵物の品質データとの間の相関近似式３５等を格納する。
【００３０】
発酵物カタログ３１は、評価対象発酵物の属する分解・発酵系に関連する発酵物に関するデータである。カタログ内の各発酵物は、データとして菌相データ１３、物理条件データ１５、化学組成データ１７、製品品質データ１９、品質指標ランク２１等の全てまたは一部をそれぞれ包含する。
【００３１】
菌相データ１３は、複数の微生物種の発酵物中における存在の有無、もしくは組成比に関するデータであり、任意の微生物同定分析技術・手法によって得ることができる。菌相データの例としては、例えばPCR-DGGE（polymerase chain reaction - denaturing gradient gel electrophoresis）法、PCR-TGGE（temperaturegradient gel electrophoresis）法、RT-PCR(reverse transcriptase-PCR)法、T-RFLP  (terminal restriction fragment length polymorphism)法、HPLC(highperformance liquid chromatography)による分析法、キャピラリー電気泳動による分析法、DNA-DNA ハイブリダイゼーションによる分析法、キノン種組成分析法、細胞膜脂肪酸組成分析法、抗原抗体反応を利用した免疫学的分析法等の各分析法より得られるデータが挙げられる。
【００３２】
上述の分析技術・手法のうち、微生物種固有の遺伝情報、すなわちDNA分子の塩基配列の種による相違を利用した分析は、DNA分子を直接検出することによって、必ずしも生菌体自体の存在を必要としない。このため、これまでその検出が困難とされていた難培養性微生物種の検出が可能である。またその他のメリットとして、遺伝情報が微生物種に固有の情報であるので特定種の認識についてデータ間の統一性が図られる点、検索結果が微生物の生育環境による生理的な形態や代謝の変化に影響を受けない点、検索の目的や精度に応じた検索法のバリエーションが豊富である点、検索の手順が簡素である点、比較的低コストで実施可能である点、などが挙げられ、本発明における菌相データの取得方法として特に適している。
【００３３】
菌相データ１３のデータの存在様態としては、例えば菌相データが発酵物中における各微生物種の存在の有無に関するデータである場合、例えば以下のような状態値データとしてデータベース１１内に格納される。
発酵物Ｘについて、
微生物種Ａ：検出、Ｂ：検出、Ｃ：未検出、Ｄ：検出、Ｅ：未検出、Ｆ：未検出
また、発酵物Ｙについて、
微生物種Ａ：検出、Ｂ：未検出、Ｃ：検出、Ｄ：検出、Ｅ：検出、Ｆ：未検出
という菌相データが得られたと仮定する。各微生物種の存在の有無を、微生物種Ａに関して状態値x1,y1、微生物種Ｂに関して状態値x2,y2、といったようにパラメータ化し、それぞれの状態値に検出＝１、未検出＝０の値を付与すると、発酵物Ｘ、発酵物Ｙの状態はそれぞれ以下のように表される。
Ｘについて、x1=1, x2=1, x3=0, x4=1, x5=0, x6=0
Ｙについて、y1=1, y2=0, y3=1, y4=1, y5=1, y6=0
【００３４】
菌相データが微生物の定量、もしくは組成比のデータである場合には、例えば最も多い割合で存在する微生物種Ｆの状態値を１とし、その他の微生物種の状態値をＦに対する存在比とすれば、その他の微生物種の状態値は、０以上１以下の範囲で表すことができる。また菌相データがキノン種組成データや細胞膜脂肪酸組成データのような、微生物種と一対一で対応しない場合についても、先の方法に準じて、各成分そのものを擬似的に一の微生物種として扱うことで、データを本発明のシステムに導入可能である。
【００３５】
上述の「微生物種」とは門・目・類・科・属・種・亜種などの生物学的に厳密に定義された微生物分類法における「種」とは、必ずしも一致するものではなく、任意の分析法によって検出可能な範囲内で得られた結果において、生物学的に同一とみなされる微生物集団を便宜的に「単一の微生物種」として扱うものである。
【００３６】
又、その際に検索された微生物種については、必ずしも生物学的な属名・種名およびその性状・機能性などが明らかである必要はない。ただし、本発明による方法で複数の異なる分解・発酵系からのサンプルの解析を行う際、あるいは異なる分析法や異なる分析条件相互間で、より効果的な評価法に関する比較検討を行う場合に、単一の微生物種を同じものとして共通に認識する必要があるため、これを正確に実現するための指標の一つとして、微生物種の同定や遺伝的な性状解析の結果を利用することを妨げるものではない。
【００３７】
物理条件データ１５は、発酵物が採取された分解・発酵系における各種条件に関するデータである。対象となる物理条件としては、温度、通気性、投入された基質の種類及び量的割合、基質投入および産物取出間隔、系内滞留時間、攪拌回数等が挙げられる。
【００３８】
化学組成データ１７は、発酵物のそれ自体、もしくは当該発酵物を経て得られる製品中に含まれる分析・定量可能な化学成分の組成、もしくは定量データである。対象となる化学物質としては、例えば各種無機陽・陰イオン、アンモニア、二酸化炭素、硫化水素、有機酸、糖、芳香族炭化水素及びその誘導体、脂肪族炭化水素およびその誘導体、アミン、硫黄化合物、ポリペプチド、タンパク質、多糖類等が挙げられる。
【００３９】
製品品質データ１９は、発酵物のそれ自体、もしくは当該発酵物を経て得られる製品の品質に関するデータである。対象となる品質としては、例えば製品が食品の場合は食味に関するデータ等、堆肥の場合は発芽率や収穫量に関するデータ等、水質浄化剤の場合は各種汚染物質の浄化度データ等がそれぞれ挙げられる。
【００４０】
品質指標ランク２１は、発酵物のそれ自体、もしくは当該発酵物を経て得られる製品の品質評価を総合的に体現するデータである。例えば規格・等級、市場取引価格等が挙げられる。
【００４１】
次に、発酵物評価システム１の処理について説明する。図２は発酵物評価システム１の各実施形態のシステム処理の前半のフローチャートを、図３は発酵物評価システム１の各実施形態のシステム処理の後半のフローチャート示す。発酵物評価システム１の第一実施形態は、相同性評価プロセス５００と、高相同性発酵物選定評価プロセス５０１の一連の処理行程より構成される。
【００４２】
相同性評価プロセス５００では、まずシステムを起動し、評価対象となる発酵物の菌相データを入力するか、あるいは発酵物カタログ３１より選択するか、を選択する（ステップ２０１）。選択結果によって、菌相データを入力する（ステップ２０２）か、評価対象発酵物を発酵物カタログ３１より選択し（ステップ２０３）、選択された発酵物カタログの菌相データを取得する（ステップ２０４）かのいずれかの処理を行う。続いて比較対象発酵物を発酵物カタログ３１より一乃至複数選択し（ステップ２０５）、選択された発酵物カタログの菌相データを取得する（ステップ２０６）。次に必要に応じて微生物種影響度３３を選択する（ステップ２０７）。微生物種影響度を選択した場合には、これを取得し（ステップ２０８）、ステップ２０９における相同性評価の演算式に導入する。ステップ２０２で入力された、またはステップ２０４で取得された評価対象発酵物の菌相データと、ステップ２０６で取得された比較対象発酵物の菌相データとの間の、菌相の相同性評価を、各比較対象発酵物について演算式に基づいてそれぞれ算出する（ステップ２０９）。
【００４３】
ステップ２０３における評価対象発酵物の選定及びステップ２０５における比較対象発酵物の選定は、それぞれモニタディスプレイ上に表示された発酵物カタログ３１より選択できる。その際、発酵物カタログ内の菌相データ１３、物理条件データ１５、化学組成データ１７、製品品質データ１９、品質指標ランク２１等の各種データを同時に表示すれば、評価条件に応じた発酵物の選択を容易に行うことができる。又、予め評価目的に応じて比較対象発酵物をグループ化しておけば、一回の選択操作で比較対象発酵物を一括選択可能となり、選択操作が簡略化される利点がある。
【００４４】
ステップ２０９に導入される菌相データ１３は、評価対象発酵物と比較対象発酵物間で、同一の微生物同定分析技術・手法・分析条件により得られたものであることが望ましい。
【００４５】
ステップ２０９における菌相の相同性評価の算出は、例えば以下のような方法によって行われる。第一に状態値の一致率を定義し、その演算によって相同性評価を算出する方法が挙げられる。評価対象発酵物Ｘおよび比較対象発酵物Ｙの各菌相データ間の一致率は、例えば以下の式によって定義される。
【００４６】
【数１】
2004208533.tif 000003
【００４７】
ここで、微生物種影響度pn (n=1,2,…,k)は、発酵物評価において、重要性の高い特定の微生物種の指標への影響度にバイアスを与えるための要素である。特定の微生物種の影響度についての知見が特にない場合にはpn=1で演算を行うことができる。上述の例においては、pn=1で演算を行った場合、サンプルＸおよびＹの相同率は５分の２、すなわち４０％である。なお一致率は上述の式以外の式を用いて計算してもよい。
第二に状態値の包含率を定義し、その演算によって相同性評価を算出する方法が挙げられる。評価対象発酵物Ｘおよび比較対象発酵物Ｙの各菌相データ間の包含率は、以下の式によって定義される。
【００４８】
【数２】
2004208533.tif 000004
【００４９】
上式の定義を用いる場合、包含率は２通りの計算式で算出されるが、例えば一の方法によれば、そのいずれか一方（評価対象発酵物→比較対象発酵物、若しくは、比較対象発酵物→評価対象発酵物）を固定して相同性評価とすることができる。また他の方法によれば、例えば二者のうち大きな値を有する一方を相同性評価とすることができる。なお包含率は上述の式以外の式を用いて計算してもよい。一般的に分解・発酵系における微生物相は、（基質投入→）多様化→遷移→収束化（→分解・発酵終了）という変化を辿るので、このような包含率の比較検討は、例えば特定の分解・発酵系中の状態の推移を時系列的に評価するために適している。
【００５０】
一定の周期で基質の投入が行われる分解・発酵系においては、例えば周期に連動した微生物種の増減が認められる場合が多い。この場合周期内の別の時点における二発酵物間の微生物種の一致率は一時的に低下するが、包含率のいずれか一方は比較的高い状態で推移するため、微生物種の組成そのものが異なる（一致率・包含率ともに低い）場合と客観的に区別することが可能である。
【００５１】
ステップ２０９において算出された相同性評価は、続いて高相同性発酵物選定評価プロセス５０１の処理に供される。高相同性発酵物選定評価プロセス５０１では、相同性評価プロセス５００において相同性評価に供した比較対象発酵物についてステップ２０９で得られた相同性評価の高い順に順位付けを行い、高順位の比較対象発酵物を任意の個数抽出する（ステップ２１０）。続いて発酵物カタログ３１より当該比較対象発酵物についての各種データを呼び出し、当該順位、当該相同性評価とともにモニタディスプレイ上に表示する（ステップ２１１）。これによって、発酵物評価システム１の第一実施形態における一連の処理が完了する。
【００５２】
発酵物評価システム１の第一実施形態によれば、評価対象の発酵物との相同性評価が高い発酵物の物理条件データや品質に関するデータが一覧表示される。このため、日常的に分解・発酵系の微細な運転条件の検討・修正等を行う場合の指針として特に適している。
【００５３】
発酵物評価システム１の第二実施形態は、相同性評価プロセス５００と、推定品質評価プロセス５０２の一連の処理行程より構成される。推定品質評価プロセス５０２では、まず化学組成データ１７、製品品質データ１９、品質指標ランク２１の中から一の被推定項目を選択し（ステップ２１２）、相同性評価と発酵物の品質データとの間の相関近似式３５より、選択された被推定項目に対応する相関近似式を取得する（ステップ２１３）。次いで相同性評価プロセス５００で得られた相同性評価から、取得された相関近似式に基づいて、被推定項目の推定近似値を演算し（ステップ２１４）、その結果をモニタディスプレイ上に表示する（ステップ２１５）。これによって、発酵物評価システム１の第二実施形態における一連の処理が完了する。
【００５４】
相同性評価と発酵物の品質データとの間の相関近似式３５には、任意の相関近似式を利用することができるが、予め本発酵物評価システム１により各発酵物間の相同性評価を算出し、化学組成データ１７、製品品質データ１９、品質指標ランク２１の中の、一の項目との統計学的相関性を解析することによって算出されたものを当該項目用の相関近似式としてデータベースに格納し、これを用いれば、相関近似式を算出するための他の方法を必要としない利点がある。
【００５５】
上述の際の統計学的相関性の解析法としては、例えば次のような方法が挙げられる。任意の相関算出用発酵物の、異なるｐ個の基準発酵物に対する相同性評価をそれぞれ求めることで、ｐ個の相同性評価を得る。これら相同性評価を、
（基準）発酵物１に対する相同性評価・・・ｘ1
（基準）発酵物２に対する相同性評価・・・ｘ2
・
・
・
【００５６】
（基準）発酵物Ｐに対する相同性評価・・・ｘp
のようにパラメータ化する。任意の複数の相関算出用発酵物において、
（相関算出用）発酵物１の説明変量→ｘ11,ｘ21,・・・,ｘp1
結果変量→品質データｙ1
（相関算出用）発酵物２の説明変量→ｘ12,ｘ22,・・・,ｘp2
結果変量→品質データｙ2
・
・
・
【００５７】
（相関算出用）発酵物ｉの説明変量→ｘ1i,ｘ2i,・・・,ｘpi
結果変量→品質データｙi
・
・
・
【００５８】
としたときのｐ種の説明変量に関する線形重回帰モデル（数３）について、残差εが、
▲１▼εiとεjは互いに独立であり、正規分布  Ｎ（０，σ2）に従う。
▲２▼εiの平均値（期待値）は０である。
▲３▼εiの分散は一定である。
であるとの仮定下で重回帰予測式（数４）を導入し、偏回帰係数を決定、相関近似式を算出する。なお相関近似式の算出方法のフローチャートの一例を図４に示す。
【００５９】
【数３】
2004208533.tif 000005
【００６０】
【数４】
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【００６１】
発酵物評価システム１の第二実施形態によれば、製品品質に関する任意の項目の、数値を伴った評価が可能となる。これにより、発酵物の管理を客観的かつ簡易に行うことができるようになる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によるシステムの導入によって、発酵物の菌相データから分解・発酵系の各種品質データの間接的な評価が可能となれば、ターゲットとなる物質や性状によってそれぞれ別々の手順で行われてきた品質管理のための分析の統一化を図ることができ、結果的に品質管理コストの低減をもたらす。
【００６３】
本発明によるシステムを導入することによって、発酵状態の分類・品質管理の数値化が可能となり、発酵状態の経時変化等、日常の品質管理で生じる膨大なデータ管理が統一化・簡略化されると共に、品質の維持向上のための微細な運転条件の調整を、数値指標をもとにして、より正確に実施することができる。
【００６４】
更に日常、経験的に行われている発酵・分解状態の把握に客観的な指標を与え、熟練した個人技術を必要とせず、誰でも簡単に分解・発酵状態の解析や分類、品質評価を行うことができるようになる。
【００６５】
本発明の主要な適用対象となる有機性廃棄物等の分解・発酵によるリサイクル・再資源化プロセスについては、一般的に肥料／堆肥・飼料化等の製造における採算性は低いとされているが、適切な発酵基質や発酵条件の設定によっては付加価値性の高い、機能性肥料・飼料等を製造することが可能である。本発明の発明者らは、リサイクルによる付加価値性の高い機能性肥料・飼料等の製造の具体的な方法として、既に特許3146305、特願2001-301145等を考案している。本発明は、そのような高品質・高採算性のリサイクル資材生産工程の開発および製品品質の安定化・向上に大きく寄与するものであり、結果としてリサイクル市場の拡大をもたらすことに繋がる、社会的に意義深い発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】発酵物評価システム1のハードウェアー構成図。
【図２】発酵物評価システム1の実施形態のシステム処理の前半のフローチャート。
【図３】発酵物評価システム1の実施形態のシステム処理の後半のフローチャート。
【図４】相関近似式の算出方法のフローチャート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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