(57)【要約】【課題】  バイオディーゼル油の製造時に副生するグリセリンを低コストでしかも環境負荷をかけずに分解処理できるグリセリンの分解方法を提供する。【解決手段】  グリセリン分解能力を有するロドヴルム（Ｒｈｏｄｏｖｕｌｕｍ）ｓｐ．  ＯＫＨＴ１６株（ＦＥＲＭ  Ｐ−２２１２７）の細菌。グリセリンを含有する培地中でこの細菌株の細菌を好気暗条件下で培養して、グリセリンをこの細菌の餌として増殖させる工程を含む、グリセリン分解方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グリセリン分解能力を有するロドヴルム（Ｒｈｏｄｏｖｕｌｕｍ）ｓｐ．  ＯＫＨＴ１６株（ＦＥＲＭ  Ｐ−２２１２７）の細菌。
【請求項２】
グリセリンを分解する方法であって、グリセリンを含有する培地中で請求項１に記載のロドヴルムｓｐ．  ＯＫＨＴ１６株の細菌を好気暗条件下で培養して、グリセリンをこの細菌の餌として増殖させる工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
グリセリンが、植物油脂からのアルキルエステル化反応によるバイオディーゼル油の製造時に副生された粗製グリセリンであることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
グリセリンを含有する培地がグルタミン酸をさらに含有することを特徴とする請求項２又は３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グリセリンを効率的に分解できる光合成細菌株に関する。本発明はまた、かかる細菌株を使用して、バイオディーゼル油の製造時に副生するグリセリンを分解する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭や食品産業、外食産業では、大豆油、菜種油などの多量の食用植物油脂が調理のために使用されている。従来、これらの食用植物油脂は、使用済みとなった後は焼却処分されていたが、近年、リサイクル意識の高まりにより、使用済みの食用植物油脂（廃植物油脂）の有効利用が試みられている。その一つとして、廃植物油脂からのバイオディーゼル油の製造が挙げられる。
【０００３】
バイオディーゼル油は、廃植物油脂にメタノールなどの第一級アルコールと水酸化カリウムなどのアルカリを添加してアルキルエステル化反応を行わせることにより製造されるが、この際に原料油脂の１０〜２０％程度の粗製グリセリンが副生成物として生成される。
【０００４】
この粗製グリセリンは、触媒や未変換の脂肪酸などの不純物を含むので、有効な用途がなく、多くは廃棄物として焼却処分されている。しかし、焼却処分にはコストがかなりかかり、例えば日本国内の廃植物油脂を原料にバイオディーゼル油を製造している自治体では、焼却処分の費用がバイオディーゼル油の製造原価の２割ほどに達している。
【０００５】
また、海外では、グリセリンを含む排水中で嫌気性微生物を培養する嫌気処理法によりグリセリンを分解している場合もあるが、この処理方法では、温室効果ガスであるメタンが大気中に放出されてしまい、地球温暖化防止の点から環境負荷が大きい。
【０００６】
また、好気性微生物群を主成分とする活性汚泥でグリセリン含有排水を処理する活性汚泥法も提案されている（特許文献１）。この処理方法では、メタンガスは放出されないものの、処理に伴い多量の余剰汚泥が生成される。これらの余剰汚泥は、脱水して焼却又は埋め立て処分することが必要であり、やはりコストがかかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２３４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の現状に鑑み創案されたものであり、その目的は、バイオディーゼル油の製造時に副生するグリセリンを低コストでしかも環境負荷をかけずに分解処理できるグリセリンの分解方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、光合成細菌株の工業的有効利用について長年研究しており、自然界から採取した様々な光合成細菌株を保有しているが、これらの細菌株のグリセリン分解能力を調査したところ、そのうちの一株が顕著に高いグリセリン分解能力を有することを見出した。また、この細菌株は、好気暗条件では、グリセリン分解時にメタンを副生しないことを確認した。さらに、この細菌株は、農作物の肥料や養殖魚及び家畜の飼料として利用できるため、有機汚泥法で生じる余剰汚泥と異なり、グリセリン分解後の細菌株を焼却などの廃棄処分に供する必要がないことを見出した。
【００１０】
本発明は、これらの知見に基づいて完成されたものであり、以下の（１）〜（４）から構成されるものである。
（１）グリセリン分解能力を有するロドヴルム（Ｒｈｏｄｏｖｕｌｕｍ）ｓｐ．  ＯＫＨＴ１６株（ＦＥＲＭ  Ｐ−２２１２７）の細菌。
（２）グリセリンを分解する方法であって、グリセリンを含有する培地中で（１）に記載のロドヴルムｓｐ．  ＯＫＨＴ１６株の細菌を好気暗条件下で培養して、グリセリンをこの細菌の餌として増殖させる工程を含むことを特徴とする方法。
（３）グリセリンが、植物油脂からのアルキルエステル化反応によるバイオディーゼル油の製造時に副生された粗製グリセリンであることを特徴とする（２）に記載の方法。
（４）グリセリンを含有する培地がグルタミン酸をさらに含有することを特徴とする（２）又は（３）に記載の方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の細菌株は、グリセリンを餌として増殖できるので、温室効果ガスのメタンを副生せずにグリセリンを効率的に分解することができる。また、グリセリン分解後の細菌株は、栄養に優れるので、農作物の肥料や養殖魚及び家畜の飼料として再利用することができる。従って、本発明の細菌株を使用すれば、バイオディーゼル油の製造時に副生するグリセリンを低コストでしかも環境負荷をかけずに分解処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明者らが保有する３９株の光合成細菌株のグリセリン分解能力試験後の菌体濃度を示す。
【図２】図２は、本発明の細菌株による培地中のグリセリンの分解を示す。
【図３】図３は、培地への添加物の添加によるグリセリン分解能力の向上を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、まず本発明の細菌株について説明し、次にこの細菌株を利用したグリセリン分解方法について説明する。
【００１４】
本発明の細菌株（ロドヴルム（Ｒｈｏｄｏｖｕｌｕｍ）ｓｐ．  ＯＫＨＴ１６株）は、本発明者らが大阪湾で採取した光合成細菌の一種である。この細菌株は、１６Ｓ  ｒＲＮＡ遺伝子の塩基配列解析により、公知のＲｈｏｄｏｖｕｌｕｍ  ｓｐ．の複数の細菌株と９９％の相同性を有することが示されたため、Ｒｈｏｄｏｖｕｌｕｍ  ｓｐ．に属する細菌株であると同定され、茨城県つくば市東１−１−１中央第６の独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターにＦＥＲＭ  Ｐ−２２１２７として寄託されている。
【００１５】
本発明の細菌株の菌学的性質を以下に示す。
資化能：炭化水素資化能を有する
生育条件：好気暗条件、嫌気明条件のいずれの条件でも生育する
コロニーの直径：１〜２ｍｍ
コロニーの色調：紅色
コロニーの形：点状
コロニーの隆起状態：半レンズ状
コロニーの周縁：全縁
コロニーの表面の形状等：スムーズ
コロニーの透明度：不透明
コロニーの粘稠度：粘稠性
また、本発明の細菌株の１６Ｓ  ｒＲＮＡ遺伝子の塩基配列を配列表の配列番号１に示す。
【００１６】
本発明の細菌株は、グリセリンの分解（資化）能力に優れており、培養液中のグリセリンを分解して低分子化し、これらの低分子化物を栄養源として利用することにより増殖することができる。また、本発明の細菌株は、他の光合成細菌と同様に、アミノ酸やビタミンを豊富に含むため、魚や家畜の養殖用の飼料として有用であると共に、多量のカロチノイドや生殖成長因子を分泌し、土壌中の放線菌を有効に増殖させるため、農作物の肥料としても有用である。
【００１７】
本発明の細菌株の増殖は、細菌株が増殖できる限りいかなる培養条件でも行うことができるが、例えば３％ＮａＣｌを含有するＧＭ（グルタミン酸−マレイン酸）培地（ｐＨ６．８）を使用して２５〜２８℃で好気暗条件で培養することによって容易に行うことができる。
【００１８】
本発明の細菌株は、そのグリセリン資化能力を活かして、バイオディーゼル油の製造時の副生成物である粗製グリセリンを分解処理するのに利用されることができる。即ち、本発明によれば、グリセリンを含有する培地中で本発明の細菌株の細菌を好気暗条件下で培養して、グリセリンを餌としてこの細菌を増殖させる工程を含む、グリセリン分解方法が提供される。
【００１９】
本発明の方法において、分解対象のグリセリンは、植物油脂からのアルキルエステル化反応によるバイオディーゼル油の製造時に副生された粗製グリセリンであることができ、具体的には、家庭や食品工場、飲食店などから回収された使用済みの食用植物油脂をリサイクルしてバイオディーゼル油を製造する際に副生された粗製グリセリンであることができる。
【００２０】
本発明の細菌株の細菌は、グリセリンを含有する培地中で培養する際に、グリセリンを餌として増殖する。このときに、グリセリンは低分子化され、生じた低分子化物は本発明の細菌株の細菌の栄養源として利用される（資化される）。これにより、培地中のグリセリンが分解され、グリセリンが培地からなくなる。
【００２１】
本発明の方法では、細菌の培養は、好気暗条件下で行うことが必要である。本発明の細菌株の細菌は、好気暗条件下だけでなく嫌気明条件下でも増殖することができるが、後者の場合は、温室効果ガスのメタンがグリセリン分解に伴って生成してしまい、環境に負荷をかけてしまう。好気暗条件下での培養は、例えばグリセリンを含有する培地と細菌を混合したものを遮光性材料から作られた容器に入れ、定期的に攪拌するか又は酸素を吹き込むことによって行うことができる。
【００２２】
グリセリンを含有する培地は、本発明の細菌株の細菌の増殖に好適である限り特に限定されないが、例えばバイオディーゼル油の製造時に副生された粗製グリセリンをその他の廃水と混合し、塩酸で中和したものを使用することができる。この場合、細菌の増殖に必要な無機塩やビタミンなどが培地に不足している可能性もあるので、これらを培地に補充しておくことが好ましい。また、グルタミン酸を培地に添加しておくと、本発明の細菌株の細菌のグリセリン資化能力がさらに高まり、グリセリン分解速度をさらに増大させることができる。グルタミン酸の添加量は、一般的に培地重量の０．０１〜０．１％で十分である。
【００２３】
グリセリン含有培地中のグリセリンの濃度は、適宜設定すればよいが、一般的に１〜３０ｇ／ｌであり、培地に対する本発明の細菌株の細菌の添加量は、一般的にＯＤ６６０が０．０１〜０．５の範囲になるようなものである。培養温度は、一般的に２５〜２８℃であり、培養時間は、一般的に３日〜１０日である。
【００２４】
培養後は、攪拌や酸素の吹き込みを停止し、静置して細菌を沈殿させ、培地（上清）と細菌（沈殿）を分離する。培地（上清）は、グリセリンが分解されてグリセリン濃度が低下しているので、そのまま下水として排出することができる。また、細菌（沈殿）は、グリセリン分解に再度使用してもよいし、農作物の肥料や養殖魚及び家畜の飼料として利用してもよい。もちろん、細菌の一部（増殖した分）を肥料や飼料として利用し、残りの部分をグリセリン分解に再度使用して、グリセリン分解及び肥料や飼料の生産を連続的に行うようにしてもよい。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明の細菌株の高いグリセリン分解能力を実施例によって具体的に実証する。なお、実施例の記載は純粋に発明の理解のためのみに挙げるものであり、本発明はこれによって何ら限定されるものではない。
【００２６】
１．高グリセリン分解能力株の選抜
本発明者らが保有する３９株の光合成細菌（日本国内の水域や底質から採取した紅色非硫黄細菌）に対して、グリセリン分解（資化）能力の試験を行った。まず、培養培地として、以下の表１に示す組成のグリセリン基本培地（グリセリンを唯一の炭素源とする培地）にＮａＣｌを３０ｇ／ｌ添加したものを調製した。
【表１】
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【００２７】
次に、この培養培地を試験管に１０ｍｌずつ入れ、そこに上述の３９株の光合成細菌（サンプルＮｏ．１〜１２，１４〜４０）のいずれかをＯＤ６６０＝０．１の菌体濃度で添加し、好気暗条件下（暗所での振とう培養）で２８℃で７日間培養した。培養後、培地中の菌体濃度を分光光度計によりＯＤ６６０で測定した。菌体濃度は、細菌の増殖の指標であり、菌体濃度が高いほど細菌が良く増殖したことを意味する。３９株の光合成細菌の培養後の菌体濃度の測定結果を図１に示す。
【００２８】
図１から明らかな通り、調査した３９株の光合成細菌（サンプルＮｏ．１〜１２，１４〜４０）のうち、サンプルＮｏ．１６の細菌株のみが他の細菌株と比較して極めて良好な菌体増殖を示した。培養に使用した培地は、炭素源としてグリセリンのみを含有するので、図１の結果は、サンプルＮｏ．１６の細菌株がグリセリン分解（資化）能力に優れることを意味する。
【００２９】
次に、この細菌株の１６Ｓ  ｒＲＮＡ遺伝子の塩基配列（配列番号１）を解析したところ、Ｒｈｏｄｏｖｕｌｕｍ  ｓｐ．に属する公知の三種の細菌株（Ｒｈｏｄｏｖｕｌｕｍ  ｓｐ．  ＭＢ２６０株、Ｒｈｏｄｏｖｕｌｕｍ  ｓｕｌｆｉｄｏｐｈｉｌｕｍ、Ｒｈｏｄｏｖｕｌｕｍ  ｓｐ．  ＰＳ８８株）のいずれとも９９％の相同性を有していた。そのため、この細菌株は、Ｒｈｏｄｏｖｕｌｕｍ  ｓｐ．に属する細菌株であると判断し、Ｒｈｏｄｏｖｕｌｕｍ  ｓｐ．  ＯＫＨＴ１６株と命名した。また、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターにＦＥＲＭ  Ｐ−２２１２７として寄託した。
【００３０】
２．選抜された細菌株のグリセリン分解能力の確認
１．で選抜されたＲｈｏｄｏｖｕｌｕｍ  ｓｐ．  ＯＫＨＴ１６株がグリセリンを分解することを実際に確認した。具体的には、１．と同様の培養培地（グリセリン濃度０．５％）及び培養条件でＲｈｏｄｏｖｕｌｕｍ  ｓｐ．  ＯＫＨＴ１６株の細菌を培養し（ただし、培養時間は１０日間に変更した）、培養後の培地中のグリセリン濃度を測定した。その結果を図２に示す。
【００３１】
図２から明らかな通り、Ｒｈｏｄｏｖｕｌｕｍ  ｓｐ．  ＯＫＨＴ１６株は、１０日間の培養により培地中のグリセリン濃度を０．５％から０．１４％まで低下させることができた。これは、最初に存在していたグリセリンの７２％が分解されたことを意味する。従って、Ｒｈｏｄｏｖｕｌｕｍ  ｓｐ．  ＯＫＨＴ１６株は、極めて高いグリセリン分解能力を有すると言える。
【００３２】
３．培地に添加する添加物がグリセリン分解速度に与える影響の検証
Ｒｈｏｄｏｖｕｌｕｍ  ｓｐ．  ＯＫＨＴ１６株のグリセリン分解（資化）速度をさらに向上させるため、培養培地に三種類の添加物を添加し、これらの添加物がＲｈｏｄｏｖｕｌｕｍ  ｓｐ．  ＯＫＨＴ１６株のグリセリン分解速度に与える影響を調査した。具体的には、１．で調製した培養培地に、グルタミン酸、イースト抽出物質又はリンゴ酸をそれぞれ２５０ｍｇ／ｌ添加したものを準備した。また、コントロールとして、１．で調製した培養培地も準備した。これらの培地を試験管に６ｍｌずつ入れ、Ｒｈｏｄｏｖｕｌｕｍ  ｓｐ．  ＯＫＨＴ１６株の細菌をＯＤ６６０＝０．０３４の菌体濃度で添加し、好気暗条件下（暗所での振とう培養）で２８℃で７日間培養した。培養後、培地中のグリセリン濃度を測定した。実験は三連で行い、平均値及び標準誤差を計算した。その結果を図３に示す。
【００３３】
図３から明らかな通り、グルタミン酸添加培地、イースト抽出物質添加培地、リンゴ酸添加培地のいずれについても、コントロールの添加物無添加培地と比較して、７日間の培養後のグリセリン濃度が低下しており、これらの添加物の添加によるＲｈｏｄｏｖｕｌｕｍ  ｓｐ．  ＯＫＨＴ１６株のグリセリン分解速度の向上が認められた。また、これらの添加物の中でも、特に、グルタミン酸の添加によるグリセリン分解速度の向上が著しかった。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の細菌株は、極めて高いグリセリン分解能力を有するのみならず、グリセリン分解時に温室効果ガスのメタンを副生させない。また、グリセリン分解後の細菌株は、農作物の肥料や養殖魚及び家畜の飼料として再利用することができる。従って、本発明の細菌株は、バイオディーゼル油の製造時に副生するグリセリンを分解処理するのに極めて有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【配列表】
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