(57)【要約】【課題】植物系廃棄物を効率的に分解できる微生物、該微生物を含む植物系廃棄物処理剤及び該微生物を用いた植物系廃棄物の処理法を提供すること。【解決手段】セルロース分解能及びリグニン分解酵素活性を備えた、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９０９７、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９０９８、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９０９９、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９１００、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９１０１、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９１０２として寄託されているミクロビスポラ（Ｍｉｃｒｏｂｉｓｐｏｒａ）属、ミクロテトラスポラ（Ｍｉｃｒｏｔｅｔｒａｓｐｏｒａ）属またはストレプトミセス（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ）属の微生物を用いた。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロース分解能及びリグニン分解酵素活性を備えた、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９０９７、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９０９８、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９０９９、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９１００、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９１０１、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９１０２として寄託されているミクロビスポラ（Ｍｉｃｒｏｂｉｓｐｏｒａ）属、ミクロテトラスポラ（Ｍｉｃｒｏｔｅｔｒａｓｐｏｒａ）属またはストレプトミセス（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ）属の植物系廃棄物分解微生物。
【請求項２】
セルロース分解能及びリグニン分解酵素活性を備えた、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９０９７、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９０９８、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９０９９、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９１００、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９１０１、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９１０２として寄託されているミクロビスポラ（Ｍｉｃｒｏｂｉｓｐｏｒａ）属、ミクロテトラスポラ（Ｍｉｃｒｏｔｅｔｒａｓｐｏｒａ）属またはストレプトミセス（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ）属の微生物を含む植物系廃棄物処理剤。
【請求項３】
前記微生物が栄養分を含む水溶液中に含まれ又は基材に担持されていることを特徴とする請求項２に記載の植物系廃棄物処理剤。
【請求項４】
前記基材が栄養分を含んでいることを特徴とする請求項３に記載の植物系廃棄物処理剤。
【請求項５】
前記基材が鋸屑、籾殻、蕎麦殻、トウモロコシ外皮、米糠、落葉、腐葉土、珪藻土、バーミキュライト、バーライト、ベントナイト、ゼオライト、赤玉土、土、砂、泥炭、木炭、活性炭、石炭又はコークスであることを特徴とする請求項３又は４に記載の植物系廃棄物処理剤。
【請求項６】
前記微生物が乾燥菌体又は胞子からなることを特徴とする請求項２に記載の植物系廃棄物処理剤。
【請求項７】
セルロース分解能及びリグニン分解酵素活性を備えた、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９０９７、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９０９８、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９０９９、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９１００、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９１０１、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９１０２として寄託されているミクロビスポラ（Ｍｉｃｒｏｂｉｓｐｏｒａ）属、ミクロテトラスポラ（Ｍｉｃｒｏｔｅｔｒａｓｐｏｒａ）属またはストレプトミセス（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ）属の微生物を植物系廃棄物中に混合し、該植物系廃棄物中で該微生物を繁殖させて該植物系廃棄物を分解させることを特徴とする植物系廃棄物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はセルロース分解能及びリグニン分解酵素活性を有するミクロビスポラ（Ｍｉｃｒｏｂｉｓｐｏｒａ）属、ミクロテトラスポラ（Ｍｉｃｒｏｔｅｔｒａｓｐｏｒａ）属またはストレプトミセス（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ）属に属する植物系廃棄物分解微生物、該微生物を含む植物系廃棄物処理剤及び該微生物を用いた植物系廃棄物処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
森林伐採木、街路樹や植裁樹木などの剪定枝葉や落ち葉、建築現場から発生する廃木材、農作物の収穫後の植物体、稲藁、籾殻などの植物系廃棄物の発生は、毎年膨大な量にのぼる。これら廃棄物は、従来、主として焼却または埋め立てによって処理されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、地球資源の保護や環境保護の観点から、資源の消失および二酸化炭素やダイオキシンなどの有害物質の発生による環境破壊につながる焼却処理は望ましくないとされつつある。また、埋め立てによる処理には広大な土地が必要であり、特に都市部では用地の確保などの点で問題が多い。
【０００４】
上記の理由から、焼却や埋め立て以外の植物系廃棄物の処理法が模索されており、その一つとして堆肥化の試みがなされている。しかしながら、植物系廃棄物の主成分はセルロース、ヘミセルロース、リグニンなどのいわゆる難分解性物質であり、自然発酵による堆肥化の速度は遅く、長い日数を要するため、迅速かつ大量の処理は行えなかった。そこで、発酵を促進して短期間での堆肥化を可能にする発酵促進剤の開発が望まれている。
【０００５】
従来このような目的で用いられる発酵促進剤として生ゴミ・家畜糞などの有機系廃棄物があるが、これらを植物系廃棄物と混合して発酵させると悪臭が発生するため、人家の存在する所では使用しにくい。
【０００６】
一方、セルロースやリグニンなどを分解する能力を有する微生物を利用した発酵促進剤の開発も行われている。しかし、このような微生物群を含む天然物をそのまま利用している場合には、含まれる微生物の種類・比率・活性などは不明のものが多く、安定した品質のものを供給するのは難しい。
【０００７】
また、セルロースやリグニンなどを分解する能力を有する微生物は学術的には多数報告されているが、実用性の点からみると活性が弱いものが多く、特に両方の活性を有する微生物はごく限られている。
【０００８】
この発明の目的は、森林伐採木、街路樹や植裁樹木などの剪定枝葉や落ち葉、建築現場から発生する廃木材、農作物の収穫後の植物体、稲藁、籾殻などの植物系廃棄物を効率的に分解できる微生物、該微生物を含む植物系廃棄物処理剤及び該微生物を用いた植物系廃棄物の処理法を提供することにある。
【０００９】
また、堆肥化の際には有機物の分解により熱が発生し、一時的には７０℃に達することもあり、長期にわたって４０〜５０℃の内部温度が持続するといわれている。このため、使用する微生物は４５℃以上の温度で生育でき、かつ分解活性を保持できるものが望ましい。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明者らは、上記課題を解決するために各地の土壌を分離源として多数のセルロース分解能を有する微生物を単離し、それらのリグニン分解に関与する酵素活性（マンガンペルオキシダーゼ及びラッカーゼ）を調べた結果、４５℃付近の温度において高いセルロース分解能とリグニン分解酵素活性を併せ持つ菌株を見出し、この発明を完成した。
【００１１】
この発明に係る植物系廃棄物分解微生物は、セルロース分解能及びリグニン分解酵素活性を備えた、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９０９７、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９０９８、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９０９９、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９１００、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９１０１、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９１０２として産業技術総合研究所特許生物寄託センターに寄託されているミクロビスポラ（Ｍｉｃｒｏｂｉｓｐｏｒａ）属、ミクロテトラスポラ（Ｍｉｃｒｏｔｅｔｒａｓｐｏｒａ）属またはストレプトミセス（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ）属のものである。
【００１２】
ここで、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９０９７として寄託されている微生物はミクロビスポラ・エスピー  ＨＤ６９（Ｍｉｃｒｏｂｉｓｐｏｒａ  ｓｐ．  ＨＤ６９）、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９０９８として寄託されている微生物はミクロビスポラ・エスピー  ＨＤ１０６（Ｍｉｃｒｏｂｉｓｐｏｒａ  ｓｐ．  ＨＤ１０６）、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９０９９として寄託されている微生物はミクロビスポラ・エスピー  ＨＤ１０８（Ｍｉｃｒｏｂｉｓｐｏｒａ  ｓｐ．  ＨＤ１０８）、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９１００として寄託されている微生物はミクロテトラスポラ・エスピー  ＨＤ８９（Ｍｉｃｒｏｔｅｔｒａｓｐｏｒａ  ｓｐ．  ＨＤ８９）、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９１０１として寄託されている微生物はミクロテトラスポラ・エスピー  ＫＴ３８（Ｍｉｃｒｏｔｅｔｒａｓｐｏｒａ  ｓｐ．  ＫＴ３８）、ＦＥＲＭ  Ｐ−１９１０２として寄託されている微生物はストレプトミセス・エスピー  ＳＤ８１（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ  ｓｐ．  ＳＤ８１）である。
【００１３】
また、この発明に係る植物系廃棄物処理剤は、前記植物系廃棄物分解微生物を含むものである。ここで、前記植物系廃棄物分解微生物は栄養分を含む水溶液中に含まれ又は基材に担持されていてもよい。前記基材は栄養分を含んでいてもよい。前記基材は鋸屑、籾殻、蕎麦殻、トウモロコシ外皮、米糠、落葉、腐葉土、珪藻土、バーミキュライト、バーライト、ベントナイト、ゼオライト、赤玉土、土、砂、泥炭、木炭、活性炭、石炭又はコークスを挙げることができる。前記微生物は乾燥菌体又は胞子の状態のものでもよい。
【００１４】
また、この発明に係る植物系廃棄物処理方法は、前記植物系廃棄物分解微生物を植物系廃棄物中に混合し、該植物系廃棄物中で該微生物を繁殖させて該植物系廃棄物を分解させるものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を詳細に説明する。この発明にかかる当該微生物は、畑土壌、森林土壌、倒木腐朽部、枯葉堆積土壌、温泉噴出口付近等の土壌を採取し、これを滅菌した生理食塩水に懸濁し、この懸濁液を、微結晶セルロースを添加した無機塩寒天培地に塗布後４５℃で培養し、セルロースを分解せしめるコロニーを、ハロー形成の有無により判断し、ハロー形成のみとめられたコロニーを選抜して分離することができる。
【００１６】
得られた微生物の中から、セルロースを炭素源とした液体培養を行ってセルロース分解能の高い微生物を選抜し、さらに培養上清中のリグニン分解に関与する酵素活性（マンガンペルオキシダーゼ及びラッカーゼ）を測定して６株（ＨＤ６９，ＨＤ８９，ＨＤ１０６，ＨＤ１０８，ＫＴ３８，ＳＤ８１）を選出した。
【００１７】
これらの微生物はいずれもコロニーの形態に放線菌の特徴を示し、胞子形成能を有していた。１６ＳｒＲＮＡに相補的なＤＮＡ配列（末端５００塩基対）の相同性比較においては、ＨＤ６９，ＨＤ１０６，ＨＤ１０８の３株はミクロビスポラ・ロゼア（Ｍｉｃｒｏｂｉｓｐｏｒａ  ｒｏｓｅａ）と、ＨＤ８９はミクロテトラスポラ・マレーシエンス（Ｍｉｃｒｏｔｅｔｒａｓｐｏｒａ  ｍａｌａｙｓｉｅｎｓｉｓ）と、ＫＴ３８はミクロビスポラ・エスピー  Ｖ２（Ｍｉｃｒｏｂｉｓｐｏｒａ  ｓｐ．  Ｖ２）と、ＳＤ８１はストレプトミセス・エスピー  ＥＦ−１４（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ  ｓｐ．  ＥＦ−１４）と最も高い相同性を示した（それぞれ９７．７９％、９７．５９％、９９．５％、９７．９％、９７．２％、９８．０％）。
【００１８】
しかし、いずれも既知の菌株中に配列が完全に一致するものはなかった。また、分子系統解析の結果から、ＨＤ６９，ＨＤ８９，ＨＤ１０６，ＨＤ１０８，ＫＴ３８の５株はストレプトスポランギアシー（Ｓｔｒｅｐｔｏｓｐｏｒａｎｇｉａｃｅａｅ）科に含まれ、このうちＨＤ６９，ＨＤ１０６，ＨＤ１０８の３株はミクロビスポラ（Ｍｉｃｒｏｂｉｓｐｏｒａ）属との近縁性が示唆され、ＨＤ８９及びＫＴ３８はミクロテトラスポラ（Ｍｉｃｒｏｔｅｔｒａｓｐｏｒａ）属との近縁性が示唆された。従って、ＨＤ６９，ＨＤ１０６，ＨＤ１０８の３株はミクロビスポラ（Ｍｉｃｒｏｂｉｓｐｏｒａ）属、ＨＤ８９及びＫＴ３８はミクロテトラスポラ（Ｍｉｃｒｏｔｅｔｒａｓｐｏｒａ）属、ＳＤ８１はストレプトミセス（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ）属に属すると推定される。
【００１９】
また、これらの微生物は通常の微生物の培養条件で培養することができ、廃棄物処理に使用する際は培養液あるいは培養菌体や胞子をそのまま用いてもよく、または適切な基材と混合して使用することもできる。
【００２０】
すなわち、これらの微生物は、培養液をそのまま、あるいは懸濁液状、泥状、スラリー状の培養物、または乾燥菌体や胞子として使用でき、その形態は液状、粉末状、顆粒状、またはペースト状の形態を有するものであってもよい。
【００２１】
また、これらを適切な基材と混合して使用することもできる。基材としては例えば鋸屑、籾殻、蕎麦殻、トウモロコシ外皮、米糠、落葉、腐葉土、珪藻土、バーミキュライト、バーライト、ベントナイト、ゼオライト、赤玉土、土、砂、泥炭、木炭、活性炭、石炭、コークスなどを挙げることができる。
【００２２】
【実施例】
次に、実施例によりこの発明をさらに詳細に説明するが、これらはこの発明の技術的範囲を制限するものではない。
【００２３】
実施例１：  この発明の微生物６株のセルロース分解能は、以下のようにして評価した。セルロース培地（微結晶セルロース５ｇ、硝酸アンモニウム１ｇ、燐酸水素２ナトリウム０．５ｇ、塩化カリウム１．７ｇ、硫酸マグネシウム０．０５ｇ、硫酸第一鉄０．０１ｇ、炭酸カルシウム０．０２ｇ、粉末酵母エキス０．５ｇ、チアミン塩酸塩０．５ｍｇ、リボフラビン０．５ｍｇ、ニコチン酸０．５ｍｇ、塩酸ピリドキシン０．５ｍｇ、イノシトール０．５ｍｇ、パントテン酸カルシウム０．５ｍｇ、ｐ−アミノ安息香酸０．５ｍｇ、ビオチン０．２５ｍｇ／精製水１リットル）に該微生物を接種し、４５℃、好気性条件下で培養し、７日間ごとにその一部を採取して、フェノール−硫酸法により還元糖の定量を行った。セルロース分解能は、未接種の培地を同条件においたものの還元糖量に対する百分率により判定した。結果は図１に示す通りであった。
【００２４】
図１に示す結果から、これら６株はいずれも微結晶セルロースを速やかに分解する能力を持つことが判る。
【００２５】
実施例２：  この発明の微生物６株のリグニン分解に関与する酵素活性を、以下のようにして評価した。実施例１で用いた培地に該微生物を接種し、４５℃、好気性条件下で１４日間培養し、この培養上清を、以下のマンガンペルオキシダーゼ及びラッカーゼ活性試験に供した。
【００２６】
▲１▼マンガンペルオキシダーゼ活性試験：  酒石酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ５．０）１００ｍＭ、過酸化水素０．１ｍＭ、及び培養上清を含む反応液３ｍｌを３０℃で３０分間保持した後、分光光度計を用いて２３８ｎｍの吸収を測定した。対照として、上記反応液から培養上清を除いたものを同条件で反応させ、２３８ｎｍの吸収を測定した。前者の値から後者の値を差し引いた値をΔＡとした。酵素活性（Ｕ／ｍｌ）は以下の計算式により算出した。結果は表１に示す通りであった。
【００２７】
（Ｕ／ｍｌ）＝ΔＡ×３（ｍｌ）／３０（分）×６．５×酵素量（ｍｌ）
【００２８】
▲２▼ラッカーゼ活性試験：  酒石酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ３．０）１００ｍＭ、２，２’アジノビス−（３−メチルベンゾチアゾリン−６−スルホン酸）２ｍＭ、及び培養上清を含む反応液３ｍｌを３０℃で１分間反応させ、分光光度計を用いて４２０ｎｍの吸収を測定した。対照として、上記反応液から培養上清を除いたものを同条件で反応させ、４２０ｎｍの吸収を測定した。前者の値から後者の値を差し引いた値をΔＡとした。酵素活性（Ｕ／ｍｌ）は以下の計算式により算出した。結果は表１に示す通りであった。
【００２９】
（Ｕ／ｍｌ）＝ΔＡ×３（ｍｌ）／１（分）×３６×酵素量（ｍｌ）
【００３０】
【表１】
2004159603.tif 000002
【００３１】
表１に示された結果から、これらの菌株はマンガンペルオキシダーゼ及び／またはラッカーゼ活性を有し、リグニン分解能を持つ可能性があることが判る。
【００３２】
実施例３：  堆積伐採枝（堆積１ヶ月）由来菌群による枯葉分解におけるこの発明のミクロテトラスポラ属微生物ＨＤ８９，ＫＴ３８，ストレプトミセス属微生物ＳＤ８１の添加効果を、以下のようにして評価した。セルロースのかわりにケヤキ枯葉粉末１％を添加した実施例１と同組成の培地に、堆積伐採枝（堆積１ヶ月）由来菌群として堆積伐採枝３ｇを１０ｍｌの滅菌生理食塩水に懸濁したものの上清を接種した。
【００３３】
さらに、ここに該微生物を接種して４５℃、好気性条件下で培養し、１−２週間ごとにその一部を採取して、フェノール−硫酸法により還元糖の定量を行って枯葉分解の指標とした。枯葉分解能は、未接種の培地を同条件においたものの還元糖量に対する百分率により判定した。結果は図２に示す通りであった。
【００３４】
図２に示された結果から、これらの微生物は堆積１ヶ月の伐採枝由来菌群による枯葉分解培養に添加すると、その枯葉分解を促進することが判る。
【００３５】
実施例４：  堆積伐採枝（堆積５ヶ月）由来菌群による枯葉分解におけるこの発明のミクロビスポラ属微生物ＨＤ６９，ＨＤ１０６，ＨＤ１０８の添加効果を、以下のようにして評価した。セルロースのかわりにケヤキ枯葉粉末１％を添加した実施例１と同組成の培地に、堆積伐採枝（堆積５ヶ月）由来菌群として堆積伐採枝３ｇを１０ｍｌの滅菌生理食塩水に懸濁したものの上清を接種した。
【００３６】
さらに、ここに該微生物を接種して４５℃、好気性条件下で培養し、１−２週間ごとにその一部を採取して、フェノール−硫酸法により還元糖の定量を行って枯葉分解の指標とした。枯葉分解能は、未接種の培地を同条件においたものの還元糖量に対する百分率により判定した。結果は図３に示す通りであった。
【００３７】
図３に示された結果から、これらの微生物は堆積５ヶ月の伐採枝由来菌群による枯葉分解培養に添加すると、その枯葉分解を促進することが判る。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、この発明のミクロビスポラ（Ｍｉｃｒｏｂｉｓｐｏｒａ）属、ミクロテトラスポラ（Ｍｉｃｒｏｔｅｔｒａｓｐｏｒａ）属またはストレプトミセス（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ）属に属する微生物は高いセルロース分解能及びリグニン分解酵素活性を有し、４５℃以上の高温においてもこれらの活性を保持することから、堆肥化に長期間を要する、セルロースやリグニンを多量に含む植物系廃棄物の堆肥化を促進でき、廃棄物処理や資源のリサイクルに寄与する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の微生物によるセルロースの分解を経時的に示したグラフである。
【図２】伐採枝（堆積１ヶ月）由来菌群による枯葉分解培養への、この発明のミクロテトラスポラ属微生物ＨＤ８９，ＫＴ３８、ストレプトミセス属微生物ＳＤ８１の添加効果を示すグラフである。
【図３】伐採枝（堆積５ヶ月）由来菌群による枯葉分解培養への、この発明のミクロビスポラ属微生物ＨＤ６９，ＨＤ１０６，ＨＤ１０８の添加効果を示すグラフである。
【図１】
2004159603.tif 000003
【図２】
2004159603.tif 000004
【図３】
2004159603.tif 000005