生命科学関連特許情報
| タイトル： | 特許公報(B2)_ポリアミド類分解菌及びポリアミド類の分解方法 |
| 出願番号： | 2001061144 |
| 年次： | 2004 |
| IPC分類： | 7,C12N1/20 |
特許情報キャッシュ
山野 尚子 中山 敦好 川崎 典起 山本 襄 藤嶋 静 相羽 誠一 JP 3598347 特許公報(B2) 20040924 2001061144 20010306 ポリアミド類分解菌及びポリアミド類の分解方法 独立行政法人産業技術総合研究所 301021533 山野 尚子 中山 敦好 川崎 典起 山本 襄 藤嶋 静 相羽 誠一 20041208 7 C12N1/20 C12N1/20 C12R1:38 JP C12N1/20 D C12N1/20 F C12N1/20 C12R1:38 7 C12N 1/20 EUROPAT(QUESTEL) JICSTファイル(JOIS) MEDLINE(STN) BIOSIS/WPI(DIALOG) PubMed Appl Microbiol Biotechnol.，２０００年，Vol.54, No.4，p.461-p.466 Appl Environ Microbiol. ，１９９５年，Vol.61, No.5，p.2020-2022 5 FERM P-18155 2002253218 20020910 9 20010306 左海 匡子 【０００１】【発明の属する技術分野】本発明は、難分解性のナイロンに代表される含アミド高分子に対して顕著な分解活性を有するポリアミド類の分解菌及びこの菌を用いたポリアミド類の分解方法に関する。【０００２】【従来の技術】ナイロンの分解菌としては、ナイロン６６を分解する、真菌に属する白色腐朽菌ＩＺＵ−１５４株（ＦＥＲＭ ＢＰ−１８５９）が静岡大学のグループにより発見されている（Ａｐｐｌ． Ｅｎｖｉｒｏｎ． Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．， ｖｏｌ．６４， Ｎｏ．４， ｐａｇｅ １３６６−１３７１， １９９８）。また、土壌中でのナイロン４の分解が、工学院大学のグループにより報告されている。【０００３】しかし、白色腐朽菌ＩＺＵ−１５４株のナイロン６６に対する分解活性はきわめて低い。また、白色腐朽菌ＩＺＵ−１５４株がナイロン４を分解するとの報告はない。また、工学院大学のグループにより報告されている土壌中でのナイロン４の分解に関しては、ナイロン４を分解する微生物の単離、同定の報告はない。このように、ナイロンを効率的に分解できる微生物はまだ見いだされていない。【０００４】【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、難分解性のナイロンを含むポリアミド類を効率よく分解できるポリアミド類の分解菌及びポリアミド類の分解方法を提供することを主目的とする。【０００５】【課題を解決するための手段】前記目的を達成するために、本発明者は、活性汚泥を対象として、ポリアミド類を分解できる微生物をスクリーニングした結果、ポリアミド、コポリアミド及びコポリエステルアミド等のポリアミド類に優れた分解活性を有する新菌株であるシュードモナスｓｐ．ＮＤ−１１株を分離することに成功し、本発明を完成した。【０００６】即ち、本発明は、以下の各項の菌及びポリアミド類の分解方法を提供する。項１． ポリアミド類の分解菌。項２． 前記ポリアミド類が、ポリアミド、コポリアミドまたはコポリエステルアミドである項１記載の菌。項３． 前記ポリアミド類が、ナイロン、ナイロンの繰り返し単位を含むコポリアミドまたは該繰り返し単位を含むコポリエステルアミドである項１記載の菌。項４． 前記ポリアミド類が、ナイロン４、ナイロン４の繰り返し単位を含むコポリアミドまたは該繰り返し単位を含むコポリエステルアミドである項１記載の菌。項５． ポリアミド類に対する分解活性を有するシユードモナス属に属する菌項６． 前記ポリアミド類が、ポリアミド、コポリアミドまたはコポリエステルアミドである項５記載の菌。項７． 前記ポリアミド類が、ナイロン、ナイロンの繰り返し単位を含むコポリアミドまたは該繰り返し単位を含むコポリエステルアミドである項５記載の菌。項８． 前記ポリアミド類が、ナイロン４、ナイロン４の繰り返し単位を含むコポリアミドまたは該繰り返し単位を含むコポリエステルアミドである項５記載の菌。項９． ポリアミド類に対する分解活性を有するシユードモナスｓｐ．ＮＤ−１１株。項１０． 前記ポリアミド類が、ポリアミド、コポリアミドまたはコポリエステルアミドである項９記載の菌株。項１１． 前記ポリアミド類が、ナイロン、ナイロンの繰り返し単位を含むコポリアミドまたは該繰り返し単位を含むコポリエステルアミドである項９記載の菌株。項１２． 前記ポリアミド類が、ナイロン４、ナイロン４の繰り返し単位を含むコポリアミドまたは該繰り返し単位を含むコポリエステルアミドである項９記載の菌株。項１３． 項１、５又は９記載の菌の存在下に、ポリアミド類を分解することを特徴とするポリアミド類の分解方法。項１４． 前記ポリアミド類が、ポリアミド、コポリアミドまたはコポリエステルアミドである項１３記載のポリアミド類の分解方法。項１５． 前記ポリアミド類が、ナイロン、ナイロンの繰り返し単位を含むコポリアミドまたは該繰り返し単位を含むコポリエステルアミドである項１３記載のポリアミド類の分解方法。項１６． 前記ポリアミド類が、ナイロン４、ナイロン４の繰り返し単位を含むコポリアミドまたは該繰り返し単位を含むコポリエステルアミドである項１３記載のポリアミド類の分解方法。【０００７】【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。【０００８】本発明に係る菌は、ポリアミド類に対する分解活性を有する菌である。特に、ポリアミド類に対する分解活性を有するシュードモナス属に属する菌、中でも、ポリアミド類に対する分解活性を有するシユードモナスｓｐ．ＮＤ−１１株である。【０００９】前記ポリアミド類には、ポリアミド、コポリアミド及びコポリエステルアミド等が含まれる。ポリアミドには、脂肪族ポリアミド及び芳香族ポリアミド等が含まれる。脂肪族ポリアミドとしては、例えばナイロン４、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン１１、ナイロン１２等のナイロンを例示できる。芳香族ポリアミドとしては、ポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミド、ポリ−ｍ−フェニレンイソフタルアミド等を例示できる。【００１０】また、コポリアミドとしては、前記例示したポリアミドの繰り返し単位の任意の組み合わせからなるものを挙げることができる。コポリアミドを構成する繰り返し単位は２種類でもよく、又はそれ以上でもよい。コポリエステルアミドとしては、前記例示したポリアミドの繰り返し単位及びポリエステルの繰り返し単位の任意の組み合わせからなるものを挙げることができる。コポリエステルアミドを構成する繰り返し単位は、１種類のポリアミド単位と１種類のポリエステル単位との２種類でもよく、又はそれ以上でもよい。また、コポリアミド及びコポリエステルアミドのいずれの場合も、ランダム共重合体、ブロック共重合体及びグラフト共重合体のいずれであってもよい。【００１１】本菌株は、特にナイロン、ナイロンの繰り返し単位を含むコポリアミド及び該繰り返し単位を含むコポリエステルアミドに対する分解活性が高い。【００１２】ナイロンの中では、本菌株は、特にナイロン４の分解に適する。【００１３】また、ナイロンの繰り返し単位を含むコポリアミドの中では、本菌株は、ナイロン４の繰り返し単位（−〔ＯＣ−（ＣＨ２）３−ＮＨ〕−）を含むコポリアミドの分解に適し、ナイロン４の繰り返し単位とナイロン６の繰り返し単位（−〔ＯＣ−（ＣＨ２）５−ＮＨ〕−）との組み合わせからなるコポリアミドの分解に最も適する。【００１４】また、ナイロンの繰り返し単位を含むコポリエステルアミドの中では、本菌株は、ナイロン４の繰り返し単位を含むコポリエステルアミドの分解に適し、ナイロン４の繰り返し単位と式−〔ＯＣ−（ＣＨ２）５−Ｏ〕−で表される繰り返し単位との組み合わせからなるコポリエステルアミドの分解に最も適する。【００１５】シユードモナスｓｐ．ＮＤ−１１株は、次のようにして分離された。【００１６】まず、炭素源として粉末状のナイロン４を添加した合成無機培地（表１）を用い、活性汚泥を馴養した。即ち、２００ｍｇのナイロン４を含む前記合成無機培地５００ｍｌに、標準活性汚泥（化学品検査協会）の上清３０ｍ１を加え、１リットル容のジャーファーメンターで、３０℃で、撹拌及び通気を行いながら、約２８日間培養した。【００１７】【表１】【００１８】次いで、培養液の一部を採取して、寒天を加えた同組成のナイロン４含有平板培地上に塗布し、３０℃で、７日間培養して、コロニーを形成させた。各コロニーのポリアミド分解活性は、該平板培地上でコロニー周辺に形成されるハローにより判定した。【００１９】次いで、ハローの大きいコロニーから菌体を採取して０．８５重量／容量％のＮａＣｌ水溶液（０．８５ｇのＮａＣｌを蒸留水を用いて１００ｍｌにメスアップしたもの）に懸濁し、該懸濁液を寒天を加えた同組成のナイロン４含有平板培地に塗布し、３０℃で、７日間培養した。さらに、形成コロニーの釣菌により純化して、シュードモナスｓｐ．ＮＤ−１１株を選出、単離した。【００２０】このようにして得られたシュードモナスｓｐ．ＮＤ−１１株（以下、「本菌株」という。）の菌学的性質は以下の通りである。【００２１】〔ｌ〕形態学的性質（１）細胞の形：桿菌（２）大きさ：０．６〜０．８μｍ×ｌ．５〜２．０μｍ（３）グラム染色：陰性（４）胞子：なし〔２〕生育状態０．１％グルコース含有合成無機平板培地上でのコロニー形状は円形、周辺やや波状、凸状、光沢有り、色調は黄色〔３〕生理学的性質（１）生育可能温度：２５〜４０℃、生育可能ｐＨ：６〜９（２）酸素要求性：好気的（３）カタラーゼ：陽性（４）オキシダーゼ：陽性（５）Ｏ−Ｆテスト：陰性（６）硝酸塩還元能：有り（７）インドール産生能：なし（８）ブドウ糖酸性化能：なし（９）アルギニンジヒドロラーゼ：陰性（１０）ウレアーゼ：陰性（１１）エスクリン加水分解能：あり（１２）ゼラチン加水分解能：あり（１３）β−ガラクトシダーゼ：陽性（１４）糖等の利用性：グルコース、マルトース、マンノース及びＮ−アセチル−Ｄ−グルコサミンを利用し、アラビノース及びマンニトールを利用しない。【００２２】以上の菌学的性質から、「バージェイズ・マニュアル・オブ・システマティック・バクテリオロジー」に従って分類学上の位置を検索した結果、本菌株はシュードモナス属に属することが分かった。従来、シュードモナス属に属する菌株であって、ポリアミド類を効率よく分解する株は単離されておらず、本菌株は新菌株と考えられる。【００２３】本菌株は、産業技術総合研究所生命工学工業技術研究所に寄託番号ＦＥＲＭ Ｐ−１８１５５として寄託されている（寄託日平成１３年１月５日）。【００２４】また、本発明のポリアミド類の分解方法は、ポリアミド類の分解菌、特に、ポリアミド類に対する分解活性を有するシュードモナス属に属する菌、中でも、ポリアミド類に対する分解活性を有するシユードモナスｓｐ．ＮＤ−１１株の存在下にポリアミド類を分解する方法である。【００２５】本発明方法の１実施形態によると、先ず、粉末状のポリアミド類を液体培地に１０〜１０００ｍｇ／ｍｌ程度、より好ましくは２０〜８００ｍｇ／ｍｌ程度、さらにより好ましくは４０〜５００ｍｇ／ｍｌ程度となるように懸濁する。【００２６】培地としては、炭素を含まず、かつ細菌の増殖に必要な窒素、リン、硫黄、カリウム、マグネシウム、カルシウム、鉄などの元素を含む培地を用いることができる。その他、炭素及び窒素を含まず、かつ細菌の増殖に必要なその他の元素を含む培地を用いることもできる。培地のｐＨは、６〜９程度、より好ましくは６．５〜８程度、さらに好ましくは６．８〜７．２程度に調整する。特に、表１に記載の組成を有する無機合成培地を用いることが好ましい。【００２７】次いで、上記のポリアミド類含有培地に本菌株を接種する。これに代えて本菌株を含む活性汚泥上清を添加することもできる。活性汚泥上清と培地との容量比は１：１０〜１：５０程度にすることが好ましい。より好ましくは１：１２〜１：２５程度、さらにより好ましくは１：１５〜１：２０程度である。【００２８】次いで、本菌株を２５〜４０℃程度、より好ましくは２５〜３５℃程度、さらに好ましくは２５〜３０℃程度で、７〜２８日間程度培養し、ポリアミド類を分解させる。このとき、培養液を、１５０〜２５０ｒｐｍ程度で撹拌、１５〜２５ｍｌ／ｍｉｎ程度で通気することが好ましい。【００２９】以上の操作により、培地中のポリアミド類を効率よく分解することができる。【００３０】また、本発明方法の他の実施形態によると、繊維状、シート状、塊状などのポリアミド類を前記と同様の組成の液体培地中に浸漬し、該培地中で本菌株を前記と同様の条件で培養する。これによっても、ポリアミド類を分解することができる。【００３１】【実施例】以下、実験例及び試験例を示して、本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。【００３２】実施例１シュードモナスｓｐ．ＮＤ−１１株を、粉末状のナイロン４を０．５重量／容量％含む表１の組成の寒天入り合成無機平板培地に植菌し、２５℃で培養した。図１に示すように、培養開始１４日後に、菌体周辺に明瞭なハローが形成され、該部分のナイロン４が分解されたことが分かる。【００３３】実施例２シュードモナスｓｐ．ＮＤ−１１株を、粉末状のナイロン４を０．５重量／容量％含む表１の組成の合成無機培地に植菌し、２５℃で培養した。図２に示すように、２０日後に培地は略透明になり、培地中のナイロン４が略完全に分解されたことが分かる。【００３４】実施例３シュードモナスｓｐ．ＮＤ−１１株を含む活性汚泥を用いて、ナイロン４の分解試験を行った。すなわち、２００ｍｇのナイロン４を含む５００ｍ１の表１の組成の合成無機培地に、シュードモナスｓｐ．ＮＤ−１１株を含む３０ｍｌの活性汚泥を加え、１リットル容ジャーファーメンターで培養し、ナイロン４を分解した。培養、分解は、３０℃の温度下、２００ｒｐｍで撹拌し、２０ｍｌ／ｍｉｎで通気しながら、３〜２８日間行った。【００３５】３、５、７、１４、２１、２８日後にそれぞれ、ナイロン４の分解により発生するＣＯ２量をアルカリトラップ（０．１ＮのＮａＯＨ水溶液）で捕集することにより定量した。また、培養液から未分解のナイロン４を除去した後に培養液に含まれる全有機体炭素量を全有機体炭素計（島津製作所社製、ＴＯＣ−５０００）で定量した。【００３６】これらの定量値からナイロン４の分解率を計算した結果を表２に示す。ナイロン４の分解率は、２８日間で６１．４％であった。【００３７】【表２】【００３８】実施例４シュードモナスｓｐ．ＮＤ−１１株を含む活性汚泥を用いて、コポリアミドの分解試験を行った。すなわち、コポリアミド（ピロリドンとカプロラクタムを６２：３８のモル比で重縮合させたもの）を用い、前記実施例１と同様の条件でこのコポリアミドの分解試験を行った。【００３９】ＣＯ２量及び全有機体炭素量の定量値からコポリアミドの分解率を計算した結果を表３に示す。コポリアミドの分解率は、２８日間で７７．５％であった。【００４０】【表３】【００４１】また、本菌株を用いて、実施例３及び４と同様にして、コポリエステルアミドを分解することができる。また、本菌株を用いて、実施例３及び４と同様にして、ナイロン４以外のポリアミド及びナイロン４以外のポリアミドの繰り返し単位を含むコポリアミドを分解することができる。【００４２】以上の結果、本菌株を用いれば、難分解性のポリアミド類を効率よく分解できることが分かる。【００４３】【発明の効果】本発明によれば、難分解性のナイロンを含むポリアミド類を効率よく分解できるポリアミド類分解菌及びポリアミド類の分解方法を提供することができる。【００４４】さらにいえば、本発明の菌を用いることにより、難分解性のナイロンを含むポリアミド類を、自然環境に負荷を与えることなく分解処理できる。【図面の簡単な説明】【図１】平板培地上でのシュードモナスｓｐ．ＮＤ−１１株によるナイロン４の分解を示す写真である。【図２】液体培地中でのシュードモナスｓｐ．ＮＤ−１１株によるナイロン４の分解を示す写真である。 ポリアミド類に対する分解活性を有するシュードモナスｓｐ．ＮＤ−１１株。 前記ポリアミド類が、ポリアミド、コポリアミドまたはコポリエステルアミドである請求項１に記載の菌株。 前記ポリアミド類が、ナイロン、ナイロンの繰り返し単位を含むコポリアミドまたは該繰り返し単位を含むコポリエステルアミドである請求項１に記載の菌株。 前記ポリアミド類が、ナイロン４、ナイロン４の繰り返し単位を含むコポリアミドまたは該繰り返し単位を含むコポリエステルアミドである請求項１に記載の菌株。 請求項１〜４のいずれかに記載の菌株の存在下に、ナイロン４、ナイロン４の繰り返し単位を含むコポリアミドまたは該繰り返し単位を含むコポリエステルアミドを分解することを特徴とするポリアミド類の分解方法。