平成20年度 2008 №53
宮崎県工業技術センター・宮崎県食品開発センター研究報告暁子＊１, 竹田

溝添 智和＊１, 里岡

嘉宏＊１, 西原基樹＊, 中田一則＊１

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前報１) 及び前々報２) において, 竹粉の高い硝酸除去 (脱窒) 効果は, 竹粉由来の微生物群によるものであることを種々の試験により明らかにし, 検出された微生物の遺伝子解析による分類同定を行ったことを報告した. 本研究では, 引き続き竹粉由来の微生物について遺伝子解析を行い, さらに竹粉による微生物への影響を調査した.
キーワード：脱窒, 竹, 微生物, 養液栽培
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竹は, 成長が早いことから注目される資源であ!"#

るが, 全国的に放置竹林が問題になっており, 県総合農業試験場の協力の元, 養液栽培 (トマト)内にも多数存在することからその有効利用が求めの排水処理を竹粉により行うためにハウス外にタられている. 一方, 農業における施肥成分の一つンクを設置した (写真１). 排水管より養液排水である硝酸態窒素が農業系外に排出され環境に負をタンクに引き込み, 竹粉による処理を行った.

荷を与えており, また, 畜産排水処理においても排出口の目詰まりを防ぐため, 竹粉は編み目の細硝酸態窒素低減化が急務になっている現状がある.

かい布で覆い, タンク内に入れた.

本研究では, 県内未利用資源である竹資源を活用し, より安価で効率の良い硝酸除去 (脱窒) 効果の高い排水処理材等を開発することを目指して,当県の総合農業試験場及び林業技術センターと共同で研究を実施しているが, 今回は, 当県畜産試
験場川南支場 (以下畜産試験場) にも協力を得た.




(写真１)

(写真２)

実証試験は平成20年11月〜平成21年６月にかけて行った. 冬季は, 外気温により排水温度が低く

当県林業技術センターにて, 伐採, 破砕処理し,なることから, 断熱材, ヒーター等を用いて排水さらに県総合農業試験場において, 乾燥されたも液温を一定に保った (タンク２). また, 定期的のを竹粉試料とした. 伐採後の乾燥時間, 破砕処に排水原水, 竹粉で処理した排水のサンプリング

理法, 竹粉乾燥時間は, 毎回一定条件のもと行い,を行い, 硝酸濃度および亜硝酸濃度を測定した.

月一度の割合で竹粉製造を行った.

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%&'(竹粉により処理した養液排水 (平成20年5〜6月)＊ 竹粉を利用した排水処理材の開発 (第３報)＊1 資源環境部＊2 元 宮崎県総合農業試験場, 現 宮崎県北諸県農林振興局

から菌の分離を行い, 遺伝子解析による分類・同定を行った. 分離用の培地には, 普通寒天培地に5竹粉を利用した排水処理材の開発硝酸カリウムを添加したもの, あるいは排水原水濃度を前もって計測し, 硝酸濃度が不足しているに寒天を加えたものを用いた. 得られた菌株は,場合には, 硝酸カリウム溶液を適宜添加しそれぞ普通寒天培地にて継体培養し, 純粋分離を行った.

れ同濃度になるように調整した.

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分離した菌を用いて, 硝酸除去試験をそれぞれ硝酸濃度を調整した畜産排水に竹粉, 滅菌した行い, 脱窒能を確認した. 菌を生理食塩水に混濁竹粉をそれぞれ添加し, 硝酸除去試験を行った.

させたものを２硝酸カリウム溶液 (1000)試料200に竹粉２を浸漬させ経時的に硝酸イ100に添加し, 経時的にイオンクロマトグラフオンおよび亜硝酸イオン濃度を測定した. 活性汚(ダイオネクス社製：500) で硝酸イオンおよび泥菌の影響を考慮し, 竹粉を添加しない "区亜硝酸イオン濃度を測定した. 硝酸イオンおよびを設け比較の対照とした.

亜硝酸イオンともに消失を確認できたものについて,

,脱窒菌とし, 後の遺伝子解析の試料とした.

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サンプルボトルに竹粉, 蒸留水を同体積量加え,

１時間ほど振とうした後, ろ過して得られたもの

純粋分離した分解菌株において, 
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( 社製) を用を振とう抽出液とし, 硝酸除去試験に用いた.
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い, プロトコールに従ってを抽出した. 得丸底フラスコに蒸留水300と竹粉100を加られた抽出物を試料とし, 後述の用鋳え, マントルヒーターにて３時間加熱した. その型とした.

後, ろ過して得られた抽出水を熱水抽出液とし,

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振とう抽出液同様, 硝酸除去試験に用いた.

純粋分離した微生物の同定を行うために, 菌体

,から抽出したを鋳型とした (5,531を使用) によって16 
を増幅し, 塩基配-./01

竹粉抽出液２種を濃度調整した養液排水 (616採取) に添加し, その効果を比較した.

列を解析した. , シーケンス反応及び微生物の同定には,  !500 16   

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実証試験の結果を図１, 図２に示す.

また, 微生物の同定には, 同社製の解析ソフト

㪈㪇㪇㪅㪇 !  ( を使用した. あわせ㪏㪇㪅㪇 ! ) 及㪥㪦㪊㪄㩿㫇㫇㫄㪀て !16

びインターネット上データベースによる検索を行った.
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畜産試験場は, 養鶏・養豚を行っており, 養豚に関わる排水は宮崎方式低コスト浄化処理施設で

｢投入｣ の４つの工程を一定時間に行うシステムである. 今回の試料排水は, 曝気中 (原水) を提供していただいた. さらに一般畜産家の排水３種(いずれも宮崎式) を用いて, 竹粉による処理試験を行った. 実験にあたり畜産排水の硝酸イオン
6⎣㉄䉟䉥䊮Ớᐲ㩿㫇㫇㫄㪀

処理されている. 宮崎式は, 回分式活性汚泥法でこの方法は, 曝気槽で ｢曝気｣ ｢沈殿｣ ｢排出｣

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実証試験中の硝酸イオンの変化１ឃᶧ㪊㪇㪇┻☳ಣℂᶧ㪉㪌㪇㪉㪇㪇㪈㪌㪇㪈㪇㪇㪌㪇㪇㪈㪈㪆㪌䇭㪈㪈㪆㪈㪐䇭㪈㪉㪆㪊䇭㩷㪈㪉㪆㪈㪎䇭㩷㪈㪉㪆㪊㪈㩷㩷㩷㩷㪈㪆㪈㪋㩷㩷㩷㪈㪆㪉㪏㩷㩷㩷㩷㪉㪆㪈㪈㩷㩷㩷㩷㪉㪆㪉㪌㩷㩷㩷㩷㩷㪊㪆㪈㪈

実証試験中の硝酸イオンの変化竹粉を利用した排水処理材の開発

図１は平成20年5
26〜6
15の期間, 図２は平成

21年11
5〜3
23の期間中の硝酸イオン濃度の変化

図３〜６は, 畜産試験場排水 (原水), 一般畜を示したものである. 養液栽培において, 液肥は産家排水３種を用いて, 竹粉による硝酸除去試験

植物の成長に伴い, 量, 配合割合も変化し, 毎日を行った結果である. いずれも３〜４日後には約一定ではない. 春から初夏にかけての排水の硝酸1000の硝酸イオンが消失しており, 発生したイオン濃度は高くても100前後であり, 冬季亜硝酸イオンも減少しつつある. また, 竹粉に付から春にかけては300を超えることもあった.

着している菌による脱窒を想定し, 竹粉を滅菌ししかし, 竹粉処理をすることで, 排水中の硝酸濃て同様に試験を行ったが, 竹粉添加時と同様の結度は20以下に保持することができた. また,果が得られた.

３月11日に装置のトラブルにより, 竹粉を入れ替㪈㪇㪇㪇えることがあったが, その後も問題なく排水を処理できた. 以上の実験により, 竹粉は養液排水処

㪏㪇㪇

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理に有効であり, 竹粉も５ヶ月以上連続使用でき

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竹粉により処理した養液排水から単離した菌にỚᐲ㩿㫇㫇㫄㪀

ることが明らかになった.

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ついて, それぞれ硝酸除去試験を行い, 脱窒能を㪇示した菌株を脱窒菌とした. 最終的には48菌株を䋰䋱䋲得ることができた.
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48菌株の内, 無作為に選んだ19菌株同定結果を畜産試験場排水
原水

㪈㪉㪇㪇表１に示す.
同定結果№ シーケンス結果
500№ シーケンス結果
500
１ 11  ２ 12 ３  

13  ４ 14 ５
 15 ６ 16 ７

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畜産排水①

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19菌株のほとんどは   であり, 優

畜産排水②占種であると考えられた. 前報において, 竹粉より優占種の一つとして

   が検出されたが, 今回は見られなかった.

畜産排水③については, 滅菌した竹粉を添加した方が硝酸分解については良い結果が得られたが,亜硝酸分解については, 同等の結果であった.
7

竹粉を利用した排水処理材の開発

竹粉抽出液２種を量を変えてそれぞれ添加し,㪈㪉㪇㪇

脱窒能の変化を調査した. その結果を図７, ８に㪈㪇㪇㪇Ớᐲ㩿㫇㫇㫄㪀㪏㪇㪇

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㪙㫃㪸㫅㫂㪋㪇㪇示す. 養液排水に硝酸溶液を添加し, 濃度を調整し, それをとした. また, 振とう抽出液は抽出液に含まれる微生物の影響を考慮し, オートクレーブ滅菌をした後試験に供した. 抽出液はそ㪉㪇㪇㪇䋰䋱䋲䋳䋴比較した. 図７, ８いずれのグラフも抽出液の添ᣣᢙ㩿㪻㪸㫐㪀

れぞれ25, 50, 75
添加し, その効果を畜産排水③加量が多くなるほど, 硝酸イオン, 亜硝酸イオンの分解速度が速くなっており, 脱窒能は抽出液のこれらの実験により, 竹粉を利用した畜産排水処理は有効であるが, 畜産排水は量も多く, 絶えず投入されるものであるので,添加量に比例することが明らかになった. また,抽出法による大きな差は見られなかった.

さらに効率を高める検討が必要であると考えられた.




養液栽培農家において, 竹粉を利用した排水処理の実証試験を行った結果, 養液排水中の硝㪍㪇㪇

酸態窒素を20以下に保持し, ５ヶ月以上そ㪥㪦㪊䇮㪥㪦㪉Ớᐲ㩿㫇㫇㫄㪀㪙㪣㪘㪥㪢㩿㪥㪦㪊㪀の効果は持続した.

㪉㪅㪌㫄㫃ᷝട㩿㪥㪦㪊㪀㪋㪇㪇㪌㪅㪇㫄㫃ᷝട㩿㪥㪦㪊㪀㪎㪅㪌㫄㫃ᷝട㩿㪥㪦㪊㪀㪙㪣㪘㪥㪢㩿㪥㪦㪉㪀㪉㪇㪇

いて遺伝子解析を行った結果, そのほとんどが㪉㪅㪌㫄㪣ᷝട㩿㪥㪦㪉㪀㪌㪅㪇㫄㪣ᷝട㩿㪥㪦㪉㪀㪎㪅㪌㫄㪣ᷝട㩿㪥㪦㪉㪀㪇㪍㪆㪈㪍㪍㪆㪈㪎㪍㪆㪈㪏㪍㪆㪈㪐㪍㪆㪉㪇 であり, 優占種と推測された.

養液排水より検出された菌の優占種に前回検出された菌が検出されなかったが, 処理能力はᣣ䈮䈤

養液排水より分離した菌株のうち, 19株につ変わらなかった｡

竹粉抽出液による影響
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畜産排水に竹粉を添加することは, 活性汚泥㪥㪦㪊䇮㪥㪦㪉Ớᐲ㩿㫇㫇㫄㪀菌に何らかの影響を与え, 脱窒能を活性化させ㪙㪣㪘㪥㪢㩿㪥㪦㪊㪀㪉㪅㪌㫄㫃ᷝട㩿㪥㪦㪊㪀㪌㪅㪇㫄㫃ᷝട㩿㪥㪦㪊㪀㪎㪅㪌㫄㫃ᷝട㩿㪥㪦㪊㪀㪙㪣㪘㪥㪢㩿㪥㪦㪉㪀㪉㪅㪌㫄㪣ᷝട㩿㪥㪦㪉㪀㪌㪅㪇㫄㪣ᷝട㩿㪥㪦㪉㪀㪎㪅㪌㫄㪣ᷝട㩿㪥㪦㪉㪀㪋㪇㪇

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竹粉熱水抽出液による影響ることが示唆されたので, より詳細な検討が必要である.
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竹粉抽出液を添加することにより, 脱窒能が促進された.

１) 溝添暁子, 宮崎県工業技術センター・食品開発センター研究報告, , 37 (2006)
２) 溝添暁子, 宮崎県工業技術センター・食品開発センター研究報告, , 35 (2007)8