愛知県工業技術センター研究報告第３７号 （２００１）

ＶＯＣ分解酵素の活用技術の開発〜ホルムアルデヒド分解菌の取得と性質〜
森川豊＊１ 福田徳生＊２ 福田聡史＊１ 酒井昌夫＊１
高須恭夫＊１ 近藤徹弥＊３ 林直宏＊３Development of Technology with VOC‑degrading Enzymes〜Isolation and Properties of Formaldehyde‑degrading fungi〜
Yutaka MORIKAWA, Norio FUKUDA, Satoshi FUKUTA, Masao SAKAI,
Yasuo TAKASU, Tetsuya KONDO and Naohiro HAYASHI

微生物及び酵素を用いたホルムアルデヒド分解除去技術の開発を目的として自然界からホルムアルデヒド分解微生物の探索を行った。170 カ所の土壌および排水サンプルから、ホルムアルデヒド耐性能力を有する微生物として Aspergillus 属、Botrytis 属、Paecilomyces 属の 3 属、9 株のカビを取得した。これらのカビは、これまで報告されたホルムアルデヒド分解能力のあるカビとは異なる属であった。本研究で取得されたカビは0.30〜0.50%のホルムアルデヒド含有培地で増殖し、ホルムアルデヒドを分解することができた。休止菌体による水溶液中のホルムアルデヒド分解試験を行ったところ、ホルムアルデヒドの分解が確認された。

１．はじめに方、微生物及び酵素を利用した環境修復技術に関する省エネルギー対策として建築物の高気密・高断熱化研究が盛んである。この方法は、ホルムアルデヒドをが進むとともに、品質が安定している新建材（合板、分解することから再放出の問題がなく、利用する微生集成材、ボード等）が多く用いられるようになった。

物や酵素によっては分解基質をある程度限定できるとそれに伴い、これらの新建材や家具等に用いられる塗いった利点がある。そこで、本研究では、微生物及び料や接着剤から放散される揮発性有機化合物（VOC：酵素を用いたホルムアルデヒド分解技術の開発を目的

Volatile Organic Compound）が室内において高濃度にとして、自然界からホルムアルデヒド分解能力を有す存在するようになり、シックハウス症候群の原因物質る微生物を探索した。さらに、取得した微生物を用いとして危惧されている。中でもホルムアルデヒドは刺て、ホルムアルデヒドの分解に関する検討を行った。

激性が強い上に製品残留期間が長いため、住環境下における濃度の指針値が設けられており、ホルムアルデ

２．実験方法

ヒドを使わない製品の利用や室内環境からの除去が望２．１菌の単離まれている。これまでホルムアルデヒド除去法として、

表 1 に示した基本培地を単離に用いた。基本培地に活性炭の様な吸着剤による方法や、光触媒により分解1.5％の寒天を添加して平板培地とした。培地中に炭素する方法等が開発され、一部で実用化されている。し源として 1.0 %メタノール、 0.2 %メチルアミン、まかし、吸着剤は吸着したホルムアルデヒドが周囲環境

たは 0.1 %ホルムアルデヒドを含有する 3 種類の培地の平衡濃度より高濃度になると再放出する。また、光を使用した。なお、ホルムアルデヒドを含む培地のみ触媒では目的以外の有機物質に対する触媒反応によりグルコース濃度を 1.0％とした。平板培地に土壌又は１）別の汚染物質が発生 (二次放散)する可能性や光源排水を塗抹し、30℃で約 1 週間培養後、生育してきたを必要とする等、まだ十分とはいえない面もある。他

微生物を単離した。ホルムアルデヒドは、メタノールの混入を避けるためにパラホルムアルデヒドの溶解液*1 応用技術部,*2 材料部,*3 食品工業技術センター

を用いた。

愛知県工業技術センター研究報告

表１第３７号 （２００１）

２．５培地組成

ホルムアルデヒドの定量

0.01g or 1.0g

ホルムアルデヒドの定量には Nash 法 ２）を用いた。

硝酸ナトリウム

0.2gすなわち、試料溶液に同量のアセチルアセトン溶液(酢

リン酸二カリウム0.1g

酸アンモニウム 150ｇ、酢酸 3ml 及びアセチルアセト

硫酸ﾏｸﾞﾈｼｳﾑ七水和物

0.05g

ン 2ml を蒸留水で 1000ml とした)を加え、60℃で 10

塩化カリウム0.05g

分間反応させた。冷却後、生成した DDL（3,5‑ジアセ

硫酸第一鉄七水和物

0.001g

チル‑1,4‑ジヒドロルチジン）の黄色発色を 415nm の吸酵母エキス

0.01g

光度で測定した。

クロラムフェニコール

0.01g

トライトン X‑1000.25ml

グルコースｐＨ 6.0２．２

３．実験結果及び考察
３．１100ml（イオン交換水）

ホルムアルデヒド分解微生物のスクリーニング

170 カ所のサンプルからホルムアルデヒドに対するホルムアルデヒド分解の確認

0.1 % ホルムアルデヒドを含む 0.1M リン酸緩衝液

耐性を有するカビ 9 株(IRI001、IRI004、IRI007、IRI008、(pH 7.0)に生菌体を加え、30℃で静置した。菌体投入

IRI009、IRI013、IRI016、IRI017、IRI020)を得た。こ

直後及び約 12 時間のホルムアルデヒド濃度の減少をれらのカビは全て、0.1％のホルムアルデヒドを含む培確認した。

地から取得された。形態観察により菌種の同定を行っ２．３

たところ、IRI001、IRI004、IRI009、IRI013 及び IRI020

ホルムアルデヒド耐性試験

基本培地 5.0ml に 0.1％ホルムアルデヒドを含む平は Aspergillus 属、IRI007、及び IRI008 は Botrytis

板培地で培養した菌体を１白金耳植菌し、30℃で振と属、IRI016 及び IRI017 株は Paecilomyces 属であるとう培養を行った。植菌時の培地中ホルムアルデヒド濃同定した３）４）５）（写真 1）。

度は 0.10〜0.60 % とした。培養を約 1 週間行い、菌体増殖の有無及びホルムアルデヒド濃度の減少から菌のａ．Aspergills sp.

ｂ．Botrytis sp.

ホルムアルデヒド耐性を調べた。

２．４

固定化菌体によるホルムアルデヒド分解

内径 15 mm、長さ 60 mm のガラス製カラムを 0.129 %ホルムアルデヒド溶液 200ml の入ったガラス容器に接続し、ポンプでホルムアルデヒド溶液を循環させた（図１）。試験開始 108 時間後、カラムに 0.234 g ( 乾燥重量相当)の生菌体を添加、保持した。ホルムアルデヒド循環液を経時的にサンプリングし、ホルムアルデヒド

ｃ．Paecilomyces sp.

濃度を定量した。

カラム

写真１

取得微生物の顕微鏡写真

また、全ての株が 0.30%以上のホルムアルデヒドを含む培地で良好に生育し、0.45〜0.50%の高濃度ホルムホルムアルデヒド
水溶液

ポンプ

サンプリング用アルデヒドを含む培地で生育するカビも存在した（表コック２）。これらのカビは、これまでにホルムアルデヒド分解能力を有するとの報告があったカビ６）７）とは異なる

図１

分解試験装置図

属であり、既報のカビより十分に高いホルムアルデヒ
ド濃度の環境下で生育が可能であることが明らかとな

愛知県工業技術センター研究報告

表２第３７号 （２００１）

ホルムアルデヒドのカビの増殖に対する80

影響

属

ホルムアルデヒド* (%)

IRI001Aspergills

0.35

IRI004Aspergills

0.30

IRI007

Botrytis

0.45

IRI008

Botrytis

0.35

IRI009Aspergills

0.40

IRI013Aspergills

0.45

IRI016Paecilomyces

0.40IRI017

Paecilomyces

0.50

IRI020Aspergills

0.45a
菌体増殖（mg-dry cellweight/5ml-broth)株60402000100200時間（ｈ）

300200時間（ｈ）

300

培養は 30℃で行った*カビの増殖がしたホルムアルデヒドの最大濃度

既報の微生物において高いホルムアルデヒド耐性能力を有するとされている酵母８ ）（0.55％）の能力と遜色のないものであり、リアクタ等に用いてホルムアルデヒド分解に利用することに適していると考えられた。
これらカビを 0.1％のホルムアルデヒドを含むリン酸緩衝液中に入れたところ、約 12 時間後に液中のホルムホルムアルデヒド（％)

った。これらカビの高いホルムアルデヒド耐性能力は0.6

b0.40.2

アルデヒドの減少が確認された。これらのカビはホルムアルデヒド耐性を有するのみならず、菌体レベルで水溶液中のホルムアルデヒドの分解を行っていること

00100を確認した。

３．２

培養中のホルムアルデヒドの消長及び分解試験

0.2％のホルムアルデヒドを含む平板培地で前培養(a)菌体増殖の経時変化(b)ホルムアルデヒド濃度の経時変化
初期ホルムアルデヒド濃度（％）：

した IRI017 株を様々な濃度のホルムアルデヒドを含0.0（◆）,0.10（■）,0.30（▲）,0.35（△）,

む基本培地に植菌し培養を行った（ 図２）。初発ホルム0.40（●）,0.45（○）,0.50（◇）

アルデヒド濃度が高くなるにつれ増殖は遅れるものの、0.5%のホルムアルデヒド存在下でも増殖した。また、

図２

ＩＲＩ０１７の培養経過

高濃度のホルムアルデヒドを添加した培地においてはホルムアルデヒド濃度がほぼ 0.1 %に減少した後に増ものと考えられた。

殖速度が大きくなる傾向が見られた。このことから、

次に、休止菌体によるホルムアルデヒド分解の可能ホルムアルデヒドが高濃度の環境においては、ホルム性について検討した。ホルムアルデヒドを 0.129 %含アルデヒド分解に関する酵素は優先的に発現し、ホルむ溶液を空カラム内に循環させ、開始 108 時間後にカムアルデヒド分解が行われ、ホルムアルデヒド濃度のラムに IRI017 株の菌体を投入したところ、40 時間後低下により菌が増殖すると考えられた。定常期におけ(試験開始 148 時間後)、ホルムアルデヒドが約 27 % 減る菌体量は初発ホルムアルデヒド濃度に関係なく、ほ少した（表３）。このことから、休止菌体レベルでもホぼ一定であった。ホルムアルデヒドを含まない培地でルムアルデヒド分解が可能であり、今後ホルムアルデ前培養を行った菌を用いたところ、0.5％のホルムアルヒド分解を目的としたリアクタ等を構築できることをデヒドを含む培地では菌体の増殖はみられなかった。

確認した。今後ホルムアルデヒドの分解速度を上げる

これらのことから、ホルムアルデヒド分解に関する酵ために、使用する菌体量や固定化方法等菌体の利用及素は培地基質により誘導的に発現すると考えられ、培び酵素の利用方法についての検討を行う。

養条件の検討等によりさらに分解効率の向上が図れる

愛知県工業技術センター研究報告

表３第３７号 （２００１）

固定化ＩＲＩ０１７菌体による液中ホルムアルデヒド濃度の変化反応時間(h)ホルムアルデヒド(%)

050

108(0)

120(12)128(20)148(40)

0.129

0.128

0.126

0.116

0.105

0.092

IRI017 は 108 時間後にカラムに投入した。カッコ内の数字は IRI017 投入後の時間(h)を示す。

４．結び

参考文献

ホルムアルデヒドの様なＣ１化合物の分解酵素を持
８）９）

つ微生物として、バクテリアや Candida などの酵

１０）

母がよく知られているが、カビについてはあまり

1）P. Wolkoff et.al, ：Atmospheric Environment,33, 693(1999).
2) T. Nash：Biochem. J., 55, 416(1953).

知られていない。今回取得したカビはホルムアルデヒ

3)宇田川俊一ほか：菌類図鑑, 834(1978), 講談社.

ドに対し高い耐性を有しており、休止菌体を用いた試

4）原口隆英ほか：防菌防黴ハンドブック, 1130（1986）,

験においても、菌体レベルでのホルムアルデヒドの分解が確認された。ホルムアルデヒドは、室内環境のみならず、医療業界や繊維業界の排水中に含まれその処

技報堂出版.
5）小島貞男ほか：環境微生物図鑑, 104(1995), 講談社サイエンティフィック.

理が望まれる。この菌の性質は、これらホルムアルデ

6）特開平 11‑19685

ヒド分解への利用に十分な可能性があると思われるこ

7）特開平 11‑19686とから、固定化剤や菌体・酵素の利用方法等の検討を

8) O. Adachi, K. Matsushita, E. Shinagawa and M.

行い、分解効率の向上を図る予定である。

Ameyama: Agric. Biol. Chem., 54, 3123(1990).
9) 駒形和夫：微生物の機能開発 バイオ研究の最前線,(1992), 学会出版センター.
10) N. Kato, N. Miyakawa and C. Sakazawa： Agric.
Biol. Chem., 46, 655(1982).