納豆菌の水質浄化作用
４年Ａ組

吉川啓明

４年Ｃ組

高杉典史

指導教諭

矢野幸洋

１．要約
サイエンス研究会生物班はプランクトンや細菌などの微生物の研究などを行っている。
４年生では特にカビや細菌を研究しており、我々の班では納豆菌について研究をしている。
今回は納豆菌の水質浄化作用についての研究をレポートにまとめた。
キーワード

微生物、納豆菌、水質浄化、純粋培養、バイオリアクター

２．研究の背景と目的して実験を行った。

近年、川や湖などの水質汚染が問題になっており、その解決策として納豆菌の持つ水質①納豆のネバネバを集める。(納豆菌の単離)浄化作用が注目されている。また、納豆菌の②①をLB液体培地に入れ、40℃で培養する。

特徴として他には温度変化や環境の変化に強(納豆菌の培養)いという性質がある。
今回、そのような納豆菌の特性を十分に理解し、また納豆菌の持つ水質浄化作用も確認するために実験を行った。
最終的には納豆菌の水質浄化作用のメカニズムを解明し、他の分野への転用をすることが我々の目的である。

３．研究内容Ⅰ．バイオリアクターを用いた実験

図１ 納豆菌の液体培養

まず、納豆菌の水質浄化作用を確認するためにバイオリアクターを用いた実験を行った。
＜目的＞
納豆菌に水質浄化作用があることを確認する。
＜方法＞
今回は納豆菌の水質浄化作用をバイオリアクターを用いて実験された方の文献を参考に③培養した納豆菌をバイオリアクターに閉じ込める。(納豆菌の固定)バイオリアクターを入れなかった場合

図２ 納豆菌のバイオリアクター＜考察＞④バイオリアクターを 0.1%に薄めた牛乳、豆乳に入れ、様子を観察した。

本来ならばバイオリアクターを入れた実験
のみCOD値が下がり、対照実験であるコント
ロールはCOD値が下がらないはずなのだが、今回は水質浄化作用をCOD値の測定により確認した。
CODを選んだのは次の理由による。水質をグラフからわかるように今回は、バイオリアクターを用いた実験の最終的な結果ではコントロールとの差がなかった。

調べる方法は多数あるが、時間がかからず、その原因はおそらくバイオリアクター作成

パックテストなので比較的楽に計測でき、水時に何か不手際があったかもしくは納豆菌の溶液中の有機物の量を計測するのに一般的で培養が不十分であったこと、または培養してあるという理由からCOD値による測定を選ん増えたものが納豆菌でなかったことなどが考だ。

えられる。また、コントロールも同じようにCOD値が下がった理由については牛乳、豆乳＜結果＞
次のような結果が得られた。の有機物が沈殿してしまい、COD値が下がったと考えられる。そのことはコントロールだ
けに言えることではなくバイオリアクターをグラフ①
バイオリアクターを入れた場合入れた実験にもいえる。
結果的には納豆菌が水質浄化をしたことが確認できず、この実験は失敗だった。この失敗を踏まえて、まず納豆菌の純粋培養から取りかかることにした。
Ⅱ．納豆菌の純粋培養＜目的＞
私たちは、今回納豆菌の水質浄化作用を確かめるために、まず確認実験の基礎実験にあグラフ②たる納豆菌の純粋培養を行った。

これは、前回の実験が成功しなかった原因の＜結果と考察＞一つとして納豆菌の培養が不十分であった。という可能性があるからである。
前回の失敗の原因に他の菌が入ったことが挙げられたので、今回は納豆菌以外の菌が入らないようにするために、クリーンベンチを使用した。
納豆菌の純粋培養を以下の手順で行った。
＜方法＞①まず最初に市販されている納豆を滅菌水に入れる。(この際、使用した滅菌水は加熱滅

図３ 納豆菌の培養菌したものであるが、納豆菌は熱に強いた

上の写真を見ると、同じような色、大きさめ生き残っている。この作業で納豆菌はいのコロニーが３つ確認できる。また、これらるが他の菌はいない水ができた。)

はすべてほぼ同時期に出来ている。よって、これらのコロニーは同一のものであるといえ②①で作った水をクリーンベンチ内で LB 寒天る。つまり、この LB 寒天培地には納豆菌し培地に塗った。(塗った量は 500μl である。

かいない、すなわち、納豆菌の純粋培養に成寒天培地は、水 94％寒天 3％ＬＢ培地の素功したと考えられる。

2％の割合で混ぜたものを使用した。LB 培
地は細菌の培養に向いた培地である。)＜今後の課題＞
このコロニーが、確実に納豆菌のコロニー③②の培地を保温機で 35℃に保ったまま二日であると断定するには、上記の理由では不十放置した。(35～40℃は納豆菌が一番増殖し分である。何故なら、上記の理由では、３つやすい温度である。この作業により納豆菌のコロニーが同一であるということしか言えだと思われるものを培養して増やす。)

ないからである。そこから納豆菌であろうと推測はできる。よって、どうしたらこのコロ④③の納豆菌をクリーンベンチ内で別の LBニーが納豆菌であるかを確認するための実験

寒天培地に３つ移した。(この作業が今回の方法を考え、実行することが最初にクリアし実験で一番重要で主となる作業である。③なくてはいけない課題である。

で培養した納豆菌と思われるものが納豆菌

納豆菌の純粋培養に成功した後は、前回失であることを確認するための作業である。)

敗に終わった水質浄化作用について詳しく調
べ、水質浄化以外にその仕組みが使えないか⑤④の培地を保温機で 35 度に保ったまま約７時間放置した。(この作業の結果により納豆菌の純粋培養に成功したかが分かる。)

を考える。

４． 考察Ⅰで納豆菌の水質浄化作用を確認するため浄化作用が確認できた後、仕組みを解明し、他の分野にその技術ができないかを考えたい。の実験は失敗に終わった。その反省を踏まえた上で、Ⅱの水質浄化作用確認実験の基礎段

６．参考文献階である納豆菌の純粋培養は成功したと考え[1]「納豆菌を用いたバイオリアクターによるられる。

生活排水の清浄化」，桝谷英樹，化学と教
育 Vol.50 No.7 pp530－531（2002）

５．今後の課題
実験を始めた段階では培養の基礎などの実験をする上での基本となる部分の技術などが欠けており苦労した。
まず、今回増やした菌が納豆菌であるという確証を得るためにどうすれば良いかを検討していかねばならない。
その方法として、グラム染色による検定や、顕微鏡を用いて実際に見る等の方法を考えている。グラム染色検定では、増やした菌の種類が大まかにわかるが、この検定方法では大まかな種類しかわからないので、増やした菌が納豆菌であるという確証は得られない。
よって、私たちは納豆菌を確認できる方法を調査しなければならない。
次に、LB 寒天培地で純粋培養した納豆菌を液体培地で培養することを考えている。以前にも、私たちは納豆菌を試験管で培養しようとした。しかしその際、納豆菌が好気性細菌であることを知らなかったので、酸欠で納豆菌がうまく増えなかった。
次回からは納豆菌は好気性細菌であるから、振盪培養器を用いて振盪培養を行う。
前回失敗してしまった納豆菌の水質浄化作用確認の実験方法を見直し再度行う。その際、培養の時に用いた振盪培養器を使用することで、バイオリアクター内の納豆菌が十分に活動できるようにする。さらに、納豆菌の水質７．謝辞
サイエンス研究会生物班の活動において、顧問の矢野先生と櫻井先生には、多大なご指導を賜りました。
また、サイエンス研究会生物班の別グループの先輩方には、多くのアドバイスをいただきました。この場をお借りして深く感謝申し上げます。