(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイオキシン類を分解する、ＦＥＲＭ  Ｐ−１７９８８として寄託されているアクレモニウム（Acremonium）属の菌株の培養株。
【請求項２】
アクレモニウム（Acremonium）属であってダイオキシン類の分解能を有する菌株を培養し、この培養株を培地においてダイオキシン類と接触させることを特徴とする微生物によるダイオキシン類の分解方法。
【請求項３】
アクレモニウム（Acremonium）属であってダイオキシン類の分解能を有する菌株を培養し、この培養株を水溶液中においてダイオキシン類と接触させることを特徴とする微生物によるダイオキシン類の分解方法。
【請求項４】
アクレモニウム（Acremonium）属であってダイオキシン類の分解能を有する菌株を培養し、この培養株を含む培養物をダイオキシン類と接触させることを特徴とする微生物によるダイオキシン類の分解方法。
【請求項５】
アクレモニウム（Acremonium）属であってダイオキシン類の分解能を有する菌株を培養し、この培養株を含む培養物から菌体を含む固形分を除いた後の培養液をダイオキシン類と接触させることを特徴とする微生物によるダイオキシン類の分解方法。
【請求項６】
ダイオキシン類の分解能を有する菌株として、ＦＥＲＭ  Ｐ−１７９８８として寄託されているアクレモニウム（Acremonium）属の菌株の培養株を使用することを特徴とする請求項２〜５の何れか１項に記載の微生物によるダイオキシン類の分解方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイオキシン類分解菌および微生物によるダイオキシン類の分解方法に関し、詳しくはカビの一種でアクレモニウム（Acremonium）属の菌株の培養株を用いてダイオキシン類を分解する技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
ダイオキシン類は、焼却施設から不適切な処置によって排出されることや、農薬に混入した不純物として散布されることなどにより、自然環境下の土壌、水などを汚染している。ダイオキシン類は化学的、物理的に安定な化合物であるために長期間にわたって自然環境中に存続し、その間に食物連鎖などによって人体に取り込まれ、発癌や催奇形性を引き起こす原因となる。
【０００３】
このような汚染は一部を除き低濃度で広範囲に及ぶので、汚染土壌および水を特別な施設まで運搬して多くのエネルギーを使用して物理化学的な処理を行なうことはコスト的に不利である。
【０００４】
一方、常温で増殖する微生物を用いる方法は、エネルギーの節約が出来、さらには浄化対象である汚染物質の移動を伴うことなくその場で浄化が可能である。しかしながら、現在までに見つかっているダイオキシン類を分解する微生物のうちPseudomonas属やSphingomonas属等の細菌類は、毒性のきわめて低い低塩素のダイオキシン類を分解するにとどまるものであり、その反応処理速度は速いが高塩素のダイオキシン類は分解できない。
【０００５】
また、メタン生成菌は高塩素のダイオキシン類を脱塩素的に分解するが、その反応速度は極めて遅く、その反応に１ヶ月以上かかる。さらに、白色腐朽菌に属するカビは高塩素のダイオキシン類から低塩素のダイオキシン類まで分解することが可能であるが、その反応には１週間以上を必要とし、また分解率も劣るものである。
【０００６】
また、特開平１０−２５７８９５号「微生物由来酸素の酸化酵素遺伝子およびそれを用いるダイオキシン除去方法」に開示する技術においては、３塩素のダイオキシン類までの分解を触媒するのみであり、それ以上の毒性の高いダイオキシン類は分解されない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように実用的な微生物によるダイオキシン類の分解には、新しい微生物の単離が望まれている。
【０００８】
本発明の第１の目的はダイオキシン類の分解に寄与する微生物を提供することである。第２の目的はダイオキシン類、特に高塩素化したダイオキシン類の微生物分解方法を提供することである。第３の目的はダイオキシン類に簡単な処理を加えることにより、放置しておいてもダイオキシン類が分解されやすくなる方法を提供することである。第４の目的は自然環境中に放出されたダイオキシン類が人体に蓄積しないように環境浄化を行う方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明者等は、ダイオキシン類に類似した構造を持つ天然の高分子リグニンの脱色活性を広く自然界から探索した結果、培地におけるリグニンによる茶色の着色を脱色するカビを一般廃棄物最終処分場の浸出水処理施設の生物処理槽汚泥（生物膜の逆洗汚泥）より単離して同定した。そして、この同定したアクレモニウム（Acremonium）属のカビが、１日でダイオキシン類を９０％前後分解することを見出して本発明をするにいたった。
【００１０】
すなわち、請求項１に係る本発明のダイオキシン類分解菌は、ダイオキシン類を分解する、ＦＥＲＭ  Ｐ−１７９８８として寄託されているアクレモニウム（Acremonium）属の菌株の培養株である。
【００１１】
本発明に係るアクレモニウム（Acremonium）属に属するカビは広く土壌などに存在するカビであるが、本発明者等が一般廃棄物最終処分場の浸出水処理施設の生物処理槽汚泥（生物膜の逆洗汚泥）より単離し、培地におけるリグニンによる茶色の着色を脱色するカビとして同定した菌株である。
【００１２】
この菌株は、平成１２年８月７日付けにて工業技術院生命工学工業技術研究所の特許微生物寄託センターに寄託されたもので、その寄託番号はＦＥＲＭ  Ｐ−１７９８８である。この菌株の菌学的な性質は表１に示すとうりである。
なお、これら菌学的同定は、Ainsworth & bisby's「Dictionary of the fungi」8th ednをもとに行った。
【００１３】
【表１】
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以上の形態的な特徴と、長期間貧栄養寒天培地上に培養しても完全世代が現れなかったことから、本菌株は不完全世代のカビであり、その詳細な特徴からアクレモニウム（Acremonium）属に属するカビと結論するに達した。
【００１４】
請求項２に係る本発明の微生物によるダイオキシン類の分解方法は、アクレモニウム（Acremonium）属であってダイオキシン類の分解能を有する菌株を培養し、この培養株を培地においてダイオキシン類と接触させるものである。
【００１５】
請求項３に係る本発明の微生物によるダイオキシン類の分解方法は、アクレモニウム（Acremonium）属であってダイオキシン類の分解能を有する菌株を培養し、この培養株を水溶液中においてダイオキシン類と接触させるものである。
【００１６】
請求項４に係る本発明の微生物によるダイオキシン類の分解方法は、アクレモニウム（Acremonium）属であってダイオキシン類の分解能を有する菌株を培養し、この培養株を含む培養物をダイオキシン類と接触させるものである。
【００１７】
請求項５に係る本発明の微生物によるダイオキシン類の分解方法は、アクレモニウム（Acremonium）属であってダイオキシン類の分解能を有する菌株を培養し、この培養株を含む培養物から菌体を含む固形分を除いた後の培養液をダイオキシン類と接触させるものである。
【００１８】
請求項６に係る本発明の微生物によるダイオキシン類の分解方法は、ダイオキシン類の分解能を有する菌株として、ＦＥＲＭ  Ｐ−１７９８８として寄託されているアクレモニウム（Acremonium）属の菌株を使用するものである。
【００１９】
本発明における分解対象物は、ジベンゾ−Ｐ−ジオキシンとジベンゾフランを基本骨格に持ち、そのベンゼン環上に塩素が置換されたダイオキシン類の異性体の全てであり、その存在形態が水中、土壌中の何れであっても、培地に懸濁して菌体を接種する事によって分解可能である。なお、本発明においては上記菌株あるいはその変異株に限ることなく、アクレモニウム（Acremonium）属に属し、ダイオキシン類分解能を有する株であればすべて使用できる。
【００２０】
上記微生物を培養する培地組成としては、通常これらの微生物が生育しうるものであれば天然培地および合成培地のいずれでも使用でき、培地は固体あるいは液体培地のいずれでもよい。例えば、炭素源として、グルコース、デンプン等の糖類、窒素源として硫酸アンモニウム、硝酸塩などの無機塩が使用できる。その他、リン酸塩、カリウム塩、マグネシウム塩、鉄塩、カルシウム塩、マンガン塩等の無機塩類が必要である。上記微生物の培養は慣用の方法で行うことが出来る。通常、培養温度は２０℃から４０℃で、ｐＨは７前後から培養時４まで低下し、振とうあるいは通気攪拌等の手段により好気的条件下で行われる。
【００２１】
本発明によるダイオキシン類の分解は、上記培地中にダイオキシン類を添加するか、あるいは予め上記微生物を前記のごとき培養条件下で培養し、これらの微生物を集菌した後、この微生物を水溶液中でダイオキシン類と接触させればよい。また本発明においては微生物自体のほか、その培養液も使用することが出来る。本発明における該培養液とは、菌体を培養して得た培養物から菌体などの固形分を除いた後の培養液のことを指す。本発明でもちいる微生物とダイオキシン類を接触させる時のダイオキシン類の濃度は、４塩素以上のダイオキシン類が０．１ｐｐｍで含まれていると分解が可能であり、それ以下の濃度でも良好な分解を示す。接触時間は通常１日であり、異性体の塩素数に関係なく分解は進む。このようにして、ダイオキシン類は上記微生物による分解によってその毒性が減少する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、本実施の形態におけるダイオキシン類は環境分析済みの廃液で、その組成を表２に示す。
【００２３】
【表２】
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実施例１
１．５ｍｌ容のスクリューキャップ付き試験管に、ダイオキシン類（分析済み廃液、４価から８価のミクスチャー）を全量で２ｎｇ加え、窒素気流下で乾燥し、これにキャップをし、１２０℃で１０ｍｉｎ蒸気滅菌した。一方、別途滅菌した培地に菌体（ＦＥＲＭ  Ｐ−１７９８８）を一白金耳接種した後に、この培地１ｍｌを５ｍｌ容のスクリューキャップ付き試験管に加え、キャップを施し培養を行った。
【００２４】
２．培養後の培地は凍結乾燥によって乾燥し、その後に３００ｍｌのトルエンを用いて固−液抽出（ソックスレー抽出）を２０ｈ行った。なお前処理におけるロスを後に換算するために、環境分析に準じて、１３Ｃラベルした2,3,7,8-TCDD、ISOTOPE LABELED CHLORODIOXIN STANDARDS ED-900（2,3,7,8-TCDD（13C12,99％）（Cambridge lsotope Laboratories社製）を内部標準物質として固−液抽出後に１０ｎｇ添加した。
【００２５】
前処理は、ソックスレ−抽出したトルエン相を１０ｍｌの容量まで減圧下濃縮し、次に有機化合物の分配処理を行うために硫酸を用いてトルエン相を洗浄した。この洗浄は硫酸相の黄色の着色が肉眼で確認出来なくなるまで行った。硫酸処理後のトルエン相は、蒸留水で２度洗浄して残留する硫酸を除き、さらに無水硫酸ナトリウムでトルエン相を乾燥させて約１ｍｌに濃縮した。
【００２６】
これを色素成分の除去を行うためにカラムクロマトグラフィーにアプライした。このカラムクロマトグラフィーは、シリカゲル３ｇを内径１０ｍｍ、長さ３００ｍｍのカラムクロマト管にヘキサンで湿式充填し、その上に無水硫酸ナトリウムを約１０ｍｍ積層したものである。
【００２７】
試料液１ｍｌを静かに移し入れ、ヘキサン１５０ｍｌで滴下速度約２．５ｍｌ／ｍｉｎ（毎秒１滴程度）の速度でゆっくり流して溶出した。溶出液は最終的に１００μｌとし、そのうち１μｌを分析に用いた。
【００２８】
３．ＧＣ−ＭＳにはＴＲＡＣＥ ＧＣ２０００、ＧＣＱ ｐｌｕｓ（ＴｈｅｒｍｏＱｕｅｓｔ社製）を用いた。カラムにはＪ＆Ｗ社製ＤＢ−５（０．２５ｍｍ×３０ｍ）を用いた。ＧＣの条件は１００℃で１ｍｉｎの保持の後、２５０℃まで３０℃／ｍｉｎで昇温し、続いて３１０℃まで５℃／ｍｉｎの昇温した後に３１０℃で５分間保持した。
【００２９】
またインジェクションの条件は、温度：２７０℃（Splitless）で、キャリアーガスとしてヘリウムを用い、その流速は１．０ｍｌ／ｍｉｎ（constant flow）とした。ＭＳ条件はイオン源温度を２００℃とし、トランスファーライン温度を３１０℃とした。
【００３０】
本実施例においてスパイクしたダイオキシンはほぼ１００％回収された。定量にはＧＣ−ＭＳ用ダイオキシン類スタンダード、PCDD/PCDF STANDARD MIXTURES EDF-4931（Cambridge lsotope Laboratories社製）を用いた。
【００３１】
表３に示すように、一日の培養によって、添加したダイオキシン類は異性体に対する分解特性もなくほぼ等しく分解され、平均で９０％の４塩素以上のダイオキシン類が分解された。なおこの分解率は、菌体を接種せずに１日同様の操作を行ったものから回収されたダイオキシン類量を１００とした場合に、菌体接種したものから回収されたダイオキシン類量の割合を示すものである。
【００３２】
【表３】
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図１は本発明の他の実施の形態を示すダイオキシン類分解微生物を用いた水処理システムを示すものである。ダイオキシン類分解微生物は上述したようにアクレモニウム（Acremonium）属であってダイオキシン類の分解能を有する菌株（ＦＥＲＭ  Ｐ−１７９８８）である。
【００３３】
図１において、リアクターは既設生物反応槽１であり、既設の生物反応槽を改造することによってダイオキシン類分解微生物の菌体育成条件を満たす環境を槽内に具現している。この菌体の生育条件の重要項目としては、菌体増殖速度、培養条件と分解反応条件（温度、ｐＨ、ＤＯ、ＯＲＰ）、生育阻害物質、反応阻害物質、菌体の物理的性状等がある。ダイオキシン類を含む処理対象水は、最終処分場の埋立地から生じる埋立浸出水２であり、添加物３はダイオキシン類分解微生物の生存環境を整えるための栄養源である。
【００３４】
この構成により、槽内でダイオキシン類分解微生物を生育する既設生物反応槽１に添加物３を加えた埋立浸出水２を導いて埋立浸出水２に含まれたダイオキシン類を微生物分解する。
【００３５】
図２は本発明の他の実施の形態を示すダイオキシン類分解微生物を用いた水処理システムを示すものである。図２において、リアクターは既設生物反応槽１とは別途に設けたＤＸＮ分解槽４であり、ダイオキシン類分解微生物の菌体育成条件を満たす環境を槽内に具現している。
【００３６】
この構成により、埋立浸出水２を既設生物反応槽１に導いて通常の生物処理を行ない、既設生物反応槽１を通過した処理水をＤＸＮ分解槽４に循環させて処理水に残留するダイオキシン類を微生物分解する。
【００３７】
図３は本発明の他の実施の形態を示すダイオキシン類分解微生物を用いた水処理システムを示すものである。図３において、リアクターは既設生物反応槽１であり、既設生物反応槽１とは別途に設けた菌体培養槽５でダイオキシン類分解微生物を培養する。
【００３８】
この構成により、埋立浸出水２もしくはスラリーを既設生物反応槽１に導いて通常の生物処理を行なうとともに、菌体培養槽５からダイオキシン類分解微生物の菌体を既設生物反応槽１に補充し、埋立浸出水２に含まれたダイオキシン類を微生物分解する。
【００３９】
図４は本発明の他の実施の形態を示すダイオキシン類分解微生物を用いた水処理システムを示すものである。図４において、リアクターはＤＸＮ分解槽４であり、ダイオキシン類分解微生物の菌体育成条件を満たす環境を槽内に具現している。ダイオキシン類を含む処理対象水は、汚染土壌からダイオキシン類を抽出した抽出水６である。
【００４０】
この構成により、抽出水６をＤＸＮ分解槽４に導いてダイオキシン類を微生物分解する。
【００４１】
【発明の効果】
以上にように、本発明によれば、アクレモニウム（Acremonium）属のカビを用いることで、難分解性の毒性ダイオキシン類を１日と言う短期間に９０％以上分解することができる。これによりダイオキシン類に汚染された水、あるいは土壌にこの菌体あるいは培養液を加えて放置するといった簡単な方法によりダイオキシン類を分解でき、自然界にダイオキシン類が蓄積され、人体を害すると言った問題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるダイオキシン類分解微生物を用いた水処理システムのフローシート図である。
【図２】本発明の他の実施の形態におけるダイオキシン類分解微生物を用いた水処理システムのフローシート図である。
【図３】本発明の他の実施の形態におけるダイオキシン類分解微生物を用いた水処理システムのフローシート図である。
【図４】本発明の他の実施の形態におけるダイオキシン類分解微生物を用いた水処理システムのフローシート図である。
【符号の説明】
１    既設生物反応槽
２    埋立浸出水
３    添加物
４    ＤＸＮ分解槽
５    菌体培養槽
６    抽出水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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