JP3224992B2 - Hydrogen-producing photosynthetic microorganism and method for producing hydrogen using the same - Google Patents
Hydrogen-producing photosynthetic microorganism and method for producing hydrogen using the sameInfo
- Publication number
- JP3224992B2 JP3224992B2 JP24371696A JP24371696A JP3224992B2 JP 3224992 B2 JP3224992 B2 JP 3224992B2 JP 24371696 A JP24371696 A JP 24371696A JP 24371696 A JP24371696 A JP 24371696A JP 3224992 B2 JP3224992 B2 JP 3224992B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- producing
- strain
- photosynthetic microorganism
- sodium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、食品工場等から出
る糖廃液を嫌気処理した後の嫌気処理水から水素を安定
的にかつ効率的に発生させることができる新規な水素生
産光合成微生物及びこれを用いた水素の生産方法に関す
るものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a novel hydrogen-producing photosynthetic microorganism capable of stably and efficiently generating hydrogen from anaerobic treated water after anaerobic treatment of a sugar wastewater discharged from a food factory or the like, and a novel hydrogen-producing photosynthetic microorganism. The present invention relates to a method for producing hydrogen by using hydrogen.
【0002】[0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】周知の
通り、水素(H2 )は単位密度当たりのエネルギー量が
大きいこと、燃焼後、公害物質を出さないクリーンなエ
ネルギーであることから、現在の化石燃料に代わる将来
のエネルギー物質として大いに期待されている。そし
て、このような水素の生産方法としては、工業的には水
の電気分解や天然ガスの精製時に副産物として得られる
方法が知られており、実験室的には亜鉛、アルミニウ
ム、鉄などの金属に塩酸又は希硫酸を加える方法や、1
0〜20%の水酸化ナトリウム溶液又は希硫酸の電気分
解、蟻酸ナトリウムと水酸化ナトリウムの混合物を40
0℃(HCOONa+NaOH→NaCO3 +H2 )に
加熱して生成する方法などが一般的に知られている。2. Description of the Related Art As is well known, hydrogen (H 2 ) has a large amount of energy per unit density and is a clean energy that does not emit pollutants after combustion. It is greatly expected as a future energy substance to replace fossil fuels. As such a method of producing hydrogen, a method of industrially obtaining a by-product during electrolysis of water or purification of natural gas is known, and in the laboratory, metals such as zinc, aluminum, and iron are used. Adding hydrochloric acid or diluted sulfuric acid to
Electrolysis of 0-20% sodium hydroxide solution or dilute sulfuric acid, 40% mixture of sodium formate and sodium hydroxide
It is generally known to heat the solution to 0 ° C. (HCOONa + NaOH → NaCO 3 + H 2 ).
【0003】しかしながら、このような従来の水素生産
方法では、原料となる金属や化石燃料等と共に多くの電
力エネルギーを要することから、現在では経済的に採算
が合わない高コストのエネルギー源である。[0003] However, such a conventional hydrogen production method requires a large amount of electric energy together with a metal or fossil fuel as a raw material, and is therefore a high-cost energy source that is not economically viable at present.
【0004】そこで、本発明はこのような課題を有効に
解決するために案出されたものであり、その目的は、嫌
気処理水中に多く含まれる酢酸、エタノール等の基質を
利用できる水素生成菌を自然界から新たに発見分離する
と共に、この水素生産菌を用いて廃液から水素を多量に
しかも低コストで得ることができる水素生産方法を提供
するものである。Accordingly, the present invention has been devised in order to effectively solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a hydrogen-producing bacterium capable of utilizing a substrate such as acetic acid or ethanol which is often contained in anaerobic treated water. And a hydrogen production method capable of obtaining a large amount of hydrogen from a waste solution at low cost by using the hydrogen-producing bacteria.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】水素を生産する方法とし
て上述したような従来方法の他に、光合成によって水素
を生産する水素生産光合成微生物を用いる方法が検討さ
れている。Means for Solving the Problems In addition to the above-mentioned conventional methods for producing hydrogen, a method using a hydrogen-producing photosynthetic microorganism that produces hydrogen by photosynthesis has been studied.
【0006】この水素生産光合成微生物による水素生産
は、この微生物が生育する物質を含んだ産業廃水を原料
とし、無限の太陽エネルギーを利用するものであること
から、従来方法とは異なり半永久的にしかも低コストで
実施できるといった特長を有している。[0006] Hydrogen production by the photosynthetic microorganisms is based on industrial wastewater containing a substance in which the microorganisms grow and uses infinite solar energy. It has the feature that it can be implemented at low cost.
【0007】一部の食品工場等から得られる糖廃液は、
適当な嫌気処理を行うことによって炭素水素生産光合成
微生物が水素生産を行うのに適した組成の嫌気処理水と
なる。しかしながら、この嫌気処理水中に多く含まれる
酢酸、エタノール等の基質を利用できる水素生産光合成
微生物は、既知の株菌中には少ない上に、その生産能も
極めて低いものであった。[0007] The sugar waste liquid obtained from some food factories, etc.
By performing an appropriate anaerobic treatment, anaerobic treated water having a composition suitable for the carbon-hydrogen-producing photosynthetic microorganism to produce hydrogen is obtained. However, the number of hydrogen-producing photosynthetic microorganisms that can utilize substrates such as acetic acid and ethanol, which are often contained in the anaerobic treated water, is low in known strains and extremely low in productivity.
【0008】そこで、本発明者らはこれらの基質を利用
できる菌株を探し求め、自然界から新たな水素生産光合
成細菌を発見分離することにより、本発明に至った。Accordingly, the present inventors have searched for strains that can utilize these substrates, and have discovered and separated new hydrogen-producing photosynthetic bacteria from the natural world, thereby achieving the present invention.
【0009】すなわち、食品産業の一部から得られる糖
廃液は、グルコース(1g/L)に富むことから、これ
を嫌気的に処理すると、酢酸、プロピオン酸、酪酸、エ
タノール等の水素生産光合成微生物の水素生産の基質
(炭素源)となりうる物質が多く含まれた嫌気処理水に
なる。そして、この嫌気処理水から既知の水素生産光合
成細菌を用いて水素生産を行おうとしても、既知の水素
生産光合成細菌ではこの処理水中に含まれている酢酸や
エタノールを水素生産のために効率的に利用することが
できなかったが、本発明者らが独自に分離したロドシュ
ードモナス・パルストリス(Rhodopseudomonas Palustr
is)R−1株(FERM P−15615)と命名され
た新規な水素生産光合成細菌の菌体をこの嫌気処理水中
に添加すると、このR−1株は嫌気性処理水中の酢酸や
エタノール等の基質を効果的に利用し、人工光や自然光
等の光エネルギーを用いて、多量の水素を生産すること
ができた。That is, since sugar waste liquid obtained from a part of the food industry is rich in glucose (1 g / L), it can be anaerobically treated to produce hydrogen-producing photosynthetic microorganisms such as acetic acid, propionic acid, butyric acid, and ethanol. Anaerobic treated water containing many substances that can be a substrate (carbon source) for hydrogen production. Then, even if an attempt is made to produce hydrogen from the anaerobic treated water using a known hydrogen producing photosynthetic bacterium, the known hydrogen producing photosynthetic bacterium can efficiently remove acetic acid and ethanol contained in the treated water for hydrogen production. The present inventors have isolated Rhodopseudomonas Palustr, which was originally isolated by the present inventors.
is) When a cell of a novel hydrogen-producing photosynthetic bacterium named strain R-1 (FERM P-15615) is added to the anaerobic treated water, the R-1 strain becomes acetic acid, ethanol or the like in the anaerobic treated water. A large amount of hydrogen could be produced using the substrate effectively and using light energy such as artificial light or natural light.
【0010】この本発明に係る菌株(R−1株)は、東
京都江東区隅田川河口付近の日当たりの良好な場所の比
較的富栄養化した河川水から分離されたものであり、以
下に示すような菌学的性質を有している。尚、各種の観
察には、酢酸ナトリウム0.5g、ピルピン酸ナトリウ
ム0.5g、コハク酸ナトリウム0.5g、リンゴ酸ナ
トリウム0.5g、KH2 PO 0.4g、K2 HPO
0.7g、MgSO4 ・7H2 O 0.2g、(NH
4 )2 SO4 1.0g、NaCl 0.1g、FeCl
3 ・6H2 O 0.005g,CaCl2 ・2H2 O
0.05g、酵母エキス 0.2g、ビオチン 0.0
1mg、塩酸チアミン0.2mg、寒天20、蒸留水1
000mlからなる寒天平板培養を用いた。The strain (R-1 strain) according to the present invention is isolated from relatively eutrophic river water in a sunny place near the mouth of the Sumida River in Koto-ku, Tokyo. It has such mycological properties. For various observations, sodium acetate 0.5 g, sodium pyruvate 0.5 g, sodium succinate 0.5 g, sodium malate 0.5 g, KH 2 PO 0.4 g, K 2 HPO
0.7g, MgSO 4 · 7H 2 O 0.2g, (NH
4 ) 1.0 g of 2 SO 4 , 0.1 g of NaCl, FeCl
3 · 6H 2 O 0.005g, CaCl 2 · 2H 2 O
0.05 g, yeast extract 0.2 g, biotin 0.0
1 mg, thiamine hydrochloride 0.2 mg, agar 20, distilled water 1
An agar plate culture consisting of 000 ml was used.
【0011】 (a)形態的性質 形状 桿 状 大きさ 0.5×3μm 色 赤紫色 胞子の有無 な し (b)培養的性質 培養液は橙色から赤紫色を呈する。また、長期間に亘る
培養では培養器壁面に菌体が付着し、赤褐色を示すこと
がある。(A) Morphological properties Shape Rod-like Size 0.5 × 3 μm Color Red-purple No spores present (b) Cultural properties The culture medium exhibits an orange to red-purple color. In addition, when culturing is performed for a long period of time, the cells may adhere to the wall of the incubator and exhibit a reddish brown color.
【0012】 (c)生理学的性質 グラム染色性 陰 性 脱窒反応 な し デンプンの加水分解 な し 無機窒素源:硝酸塩を利用することができない。アンモニア塩は利用可 色素の生成:水溶性の色素を生産する 酸素に対する態度:通性嫌気性 (d)光合成細菌 以上の諸性質から、「光合成細菌」北村博他著(学会出
版センター)に記載されている「光合成細菌の科及び属
レベルにおける同定検索表」に基づき検索した結果、本
菌株に相当するものとしては光合成細菌の一種である紅
色非硫黄細菌のRhodospirillaceae 科のRhodopseudomon
as属に属するものと判断され、最も近いものとしては、
ロドシュードモナスパルストリス(Rhodopseudomonas P
alustris)やロドシュードモナスカプスラタス(Rhodop
seudomonas capsulatua )等が挙げられる。しかしなが
ら、上述したように、これら既知の菌株は酢酸やエタノ
ール等の基質を効率的に利用することができないが、本
菌株はこれら基質を効率的に利用し、太陽光等の光エネ
ルギーを用いて多くの水素を発生することができること
から、本菌株は新菌株と判断し、ロドシュードモナスパ
ルストリス(Rhodopseudomonas Palustris)R−1株と
命名し、平成8年5月14日に通産省工業技術院生命工
学工業技術研究所へ寄託した(FERM P−1561
5)。(C) Physiological properties Gram stainability Negative denitrification reaction No starch hydrolysis No inorganic nitrogen source: nitrate cannot be used. Ammonia salts can be used Pigment formation: produces water-soluble pigments Attitude to oxygen: facultative anaerobic (d) Photosynthetic bacteria Based on the above properties, "Photosynthetic bacteria" is described in Hiroshi Kitamura et al. As a result of a search based on the “Identification search table at the family and genus level of photosynthetic bacteria”, Rhodopseudomon of Rhodospirillaceae family, a red non-sulfur bacterium that is a kind of photosynthetic bacteria, corresponds to this strain
is determined to belong to the genus as, and the closest one is
Rhodopseudomonas P
alustris and Rhodopseu Monascapsulatus (Rhodop)
seudomonas capsulatua). However, as described above, these known strains cannot efficiently utilize substrates such as acetic acid and ethanol, but the present strain efficiently utilizes these substrates and uses light energy such as sunlight. Since this strain can generate a large amount of hydrogen, this strain was determined to be a new strain, and was named Rhodopseudomonas Palustris R-1 strain. Deposited with the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (FERM P-1561
5).
【0013】尚、本発明においては本菌株を自然にもし
くは人工的手段によって変異させて得られる変異株であ
っても上記諸性質を有するものは全て含まれる。In the present invention, all strains having the above-mentioned properties are included, even if the strain is obtained by mutating the strain naturally or by artificial means.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適実施の一形態
を説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described.
【0015】本発明者らが想定している環境調和型水素
生産システム(新エネルギー・産業技術総合開発機構
(NEDO)の委託による(財)地球環境産業技術研究
機構(RITE))において、食品工場などからでた糖
廃液中には多量の炭水化物が含まれていることから、先
ず、この糖廃液を嫌気性微生物が添加された嫌気性リア
クタ等で嫌気処理することによってその炭水化物を水
素、二酸化炭素及び有機酸等に分解した後、その嫌気処
理水を紅色非硫黄細菌等の光合成微生物が添加された光
合成リアクタに流入し、ここで残りの有機酸などを減少
すると共に多量の水素を生産して効率的に回収すること
が検討されている。[0015] In an environmentally conscious hydrogen production system assumed by the present inventors (Global Energy and Industrial Technology Research Institute (RITE) commissioned by New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO)), a food factory Since a large amount of carbohydrates are contained in the sugar waste liquid obtained from such a method, first, the sugar waste liquid is subjected to anaerobic treatment in an anaerobic reactor or the like to which anaerobic microorganisms are added, whereby the carbohydrates are converted into hydrogen and carbon dioxide. And after being decomposed into organic acids, the anaerobic treated water flows into the photosynthetic reactor to which photosynthetic microorganisms such as red non-sulfur bacteria are added, where the remaining organic acids are reduced and a large amount of hydrogen is produced. Efficient collection is being considered.
【0016】この光合成リアクタに流入する嫌気処理水
中には、比較的多量(2000〜4000mg/L)の
酢酸、酪酸、プロピオン酸、エタノールなどの紅色非硫
黄細菌が水素発生のために電子供与体として利用可能な
有機質が含まれている(他に400mg/L程度のアン
モニウム塩も含まれている)。しかしながら、Rhodopse
udomonas PalustrisやRhodopseudomonas capsulatua 等
のようにエタノールなどの一般の細胞成分構成比(CH
2 O) n からみてかなり還元状態にある物質をも、効率
的に光合成のための電子供与体として利用できる菌株
は、自然界に多数存在するが、既知の菌株や微生物寄託
機関の分譲株菌の大部分は、エタノールばかりか、一般
の細胞成分構成比に極めて近い酢酸(CH2 O) 2 でさ
えも有効に利用できるものが少なかった。そこで、本発
明者らが独自に探索して得られた紅色非硫黄細菌を用い
て環境調和型水素生産システムの嫌気処理水から大量の
水素を安定生産できる菌株のスクーリングを行った結
果、紅色非硫黄細菌R−1株が最も高い水素生産率を示
し、かつ安定した水素生産能力を有することが確認され
た。In the anaerobic treated water flowing into the photosynthetic reactor, a relatively large amount (2000 to 4000 mg / L) of red non-sulfur bacteria such as acetic acid, butyric acid, propionic acid, and ethanol is used as an electron donor to generate hydrogen. Available organic substances are included (an ammonium salt of about 400 mg / L is also included). However, Rhodopse
Common cell components such as ethanol such as udomonas Palustris and Rhodopseudomonas capsulatua (CH
Although there are many strains in nature that can efficiently utilize a substance that is considerably reduced in terms of 2O) n as an electron donor for photosynthesis, known strains and strains of a deposited strain of a microorganism depositary institution can be used. For the most part, not only ethanol, but also acetic acid (CH 2 O) 2, which is very close to the general cell component composition ratio, could not be effectively used. Therefore, the present inventors conducted a screening of a strain capable of stably producing a large amount of hydrogen from anaerobic treated water of an environment-friendly hydrogen production system using a red non-sulfur bacterium obtained by independently searching, and as a result, It was confirmed that the sulfur bacterium R-1 exhibited the highest hydrogen production rate and had a stable hydrogen production ability.
【0017】このR−1菌株を保存する培地としては、
炭素源、窒素源、無機物などその他必要に応じてその他
の栄養物を程良く含有する合成培地又は天然培地を使用
することができる。これら炭素源、窒素源はR−1菌株
の利用可能なものならば何れのものでも良い。例えば、
炭素源としては、酢酸、酢酸ナトリウム、ピルピン酸ナ
トリウム、コハク酸ナトリウム、リンゴ酸ナトリウム、
アルコール等が使用できる。一方、窒素源としては、例
えば酵母エキス、硫化アンモニウム等が使用できる。無
機塩としては各種リン酸塩、硫酸マグネシウム、塩化カ
ルシウム、塩化鉄、ビオチン 塩酸チアミンなどが使用
できる。また、このR−1菌株が安定的に培養するため
の培地のpHとしては7前後であり、望ましくは6.8
が好ましい。As a medium for storing the R-1 strain,
A synthetic medium or a natural medium containing a carbon source, a nitrogen source, an inorganic substance, and other nutrients as needed can be used. Any of these carbon sources and nitrogen sources may be used as long as the R-1 strain can be used. For example,
As a carbon source, acetic acid, sodium acetate, sodium pyruvate, sodium succinate, sodium malate,
Alcohol and the like can be used. On the other hand, as the nitrogen source, for example, yeast extract, ammonium sulfide and the like can be used. As the inorganic salt, various phosphates, magnesium sulfate, calcium chloride, iron chloride, biotin and thiamine hydrochloride can be used. Further, the pH of the medium for stably culturing the R-1 strain is around 7, preferably 6.8.
Is preferred.
【0018】培養は嫌気的条件で照度5000〜100
00ルクスの白熱光を約7日間照射して行われる。培養
温度は室温、望ましくは30℃が好ましい。継代は約1
ヶ月毎に行う。The culture is performed under anaerobic conditions with an illuminance of 5,000 to 100.
It is performed by irradiating with incandescent light of 00 lux for about 7 days. The culture temperature is preferably room temperature, preferably 30 ° C. About 1 passage
Perform every month.
【0019】次に、このようなR−1菌株による水素生
産方法としては、先ず、上述した培養終了後のR−1菌
株を遠心分離機で塊状に分離し、嫌気処理水中が流れ込
む光合成リアクタ内に添加して太陽光又は人工光を照射
して水素を発生させる。この光合成リアクタ内で発生し
たガスは水素の他、二酸化炭素、酸素、硫化水素などが
含まれていることから、取り出されたガスを先ず粗分離
プロセスで硫化水素を除去した後、さらに分離膜プロセ
スで二酸化炭素、酸素を除去し、この分離膜プロセスを
通過した残りの水素を金属水素化合物による水素貯蔵プ
ロセスなどによって回収・貯蔵することになる。Next, as a method for producing hydrogen using the R-1 strain, first, the R-1 strain after the above-mentioned culture is separated into a lump by a centrifugal separator, and the hydrogen is produced in a photosynthetic reactor into which anaerobic treated water flows. And irradiate sunlight or artificial light to generate hydrogen. Since the gas generated in the photosynthetic reactor contains hydrogen, carbon dioxide, oxygen, hydrogen sulfide, etc., the extracted gas is first subjected to a coarse separation process to remove hydrogen sulfide, and then to a separation membrane process. Then, carbon dioxide and oxygen are removed, and the remaining hydrogen that has passed through the separation membrane process is recovered and stored by a hydrogen storage process using a metal hydride.
【0020】尚、大型の光合成リアクタを用いて、水素
生産を行う場合、最も問題になるのが混合培養系での光
合成細菌の維持と、他の微生物(主として嫌気処理水中
に含まれる微生物)の影響をできる限り排除することで
ある。そのために、先ず、R−1株による嫌気処理水か
らの水素発生をR−1株の生育のための窒素源としてグ
ルタミン酸を加えた場合と加えない場合それぞれについ
て試みた結果、表1に示すように、グルタミン酸を加え
た場合より加えない場合の方が水素の発生量が多くな
り、しかもその量はグルタミン酸の添加量に反比例し、
50mg/lで停止した。このことから、グルタミン酸
の添加によりR−1菌株の水素発生が阻害されることが
分かった。これは、グルタミン酸を加えると、細胞の窒
素代謝のスイッチオフシステムが働き、光化学反応で得
られた還元力の一部が細胞の成長に使用されて、ニトロ
ゲナーゼの活動活性が大きく抑えられることに所以する
ものと考えられる。特に、この点が従来の既知の紅色非
硫黄細菌と大きく異なる。また、発生した二酸化炭素の
量も、理論値より少なかったため、R−1菌株は余分な
還元力を捨てる手段として二酸化炭素の定着により、細
胞中の酸化と還元のバランスを調整・制御することがで
きるものと考えられる。When hydrogen is produced using a large photosynthetic reactor, the most important problems are the maintenance of photosynthetic bacteria in a mixed culture system and the elimination of other microorganisms (mainly microorganisms contained in anaerobic treated water). Eliminate the effects as much as possible. For that purpose, first, the generation of hydrogen from the anaerobic treated water by the R-1 strain was tried for the case where glutamic acid was added as a nitrogen source for the growth of the R-1 strain and for the case where glutamic acid was not added, as shown in Table 1. In addition, when no glutamic acid is added, the amount of generated hydrogen is larger than when glutamic acid is added, and the amount is inversely proportional to the amount of glutamic acid added,
Stopped at 50 mg / l. From this, it was found that the addition of glutamic acid inhibited the hydrogen generation of the R-1 strain. This is because the addition of glutamate activates the cell nitrogen metabolism switch-off system, and a part of the reducing power obtained by the photochemical reaction is used for cell growth, greatly reducing the activity of nitrogenase activity. It is thought to be. In particular, this point is significantly different from previously known red non-sulfur bacteria. In addition, since the amount of carbon dioxide generated was less than the theoretical value, the R-1 strain could adjust and control the balance between oxidation and reduction in cells by fixing carbon dioxide as a means for discarding excess reducing power. It is considered possible.
【0021】そして、このようなグルタミン酸を極僅か
添加した状態で、連続3週間培養を続けたところ、僅か
ながら水素発生が連続して観察された。このことから、
比較的短期間(3週間以内)の培養では、酸化還元電位
の制御などを行わなくても、メタン発酵の雰囲気になら
ないことが確認された。When cultivation was continued for 3 weeks continuously with such a small amount of glutamic acid added, hydrogen generation was slightly continuously observed. From this,
It was confirmed that culturing for a relatively short period of time (within three weeks) did not provide an atmosphere for methane fermentation even without controlling the oxidation-reduction potential.
【0022】[0022]
【表1】 [Table 1]
【0023】[0023]
【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。Next, embodiments of the present invention will be described.
【0024】(実施例1)8種類の既知の光合成細菌
(紅色非硫黄細菌)A−1、K−2y、K−6、K−
8、M−rad、N−1、S−2、T−1と、本発明に
係るR−1菌株との合計9種類の光合成細菌を等量づつ
用いてそれぞれの水素発生率を調べた。尚、これら試料
の生菌数の測定は、培養液の610nmにおける吸光度
を調べることにより、行った。そして、吸光度は、いず
れの菌株とも菌体重量約0.35mg/mlに相当し、
R−1株では、菌体重量0.354mgに相当した。(Example 1) Eight kinds of known photosynthetic bacteria (red non-sulfur bacteria) A-1, K-2y, K-6 and K-
8, M-rad, N-1, S-2, T-1 and the R-1 strain according to the present invention, and the hydrogen generation rate of each of the nine types of photosynthetic bacteria were examined using equal amounts. The viable cell count of these samples was measured by examining the absorbance at 610 nm of the culture solution. And the absorbance is equivalent to the cell weight of about 0.35 mg / ml for all strains,
In the R-1 strain, the cell weight was 0.354 mg.
【0025】実験方法としては、先ず、これら9種の光
合成細菌をそれぞれ、酢酸ナトリウム0.5g、プロピ
オン酸ナトリウム0.5g、コハク酸ナトリウム0.5
g、リンゴ酸ナトリウム0.5g、塩化アンモニウム
(NH4 Cl)0.4g、リン酸二カリウム(K2 HP
O4 )1.0g、硫化マグネシウム七水和物(MgSO
4 ・7H2 O)0.2g、塩化カルシウム二水和物(C
aCl2 ・2H2 O)0.05g、塩化鉄六水和物(F
eCl3 ・6H2 O)0.005g、塩化ナトリウム
(NaCl)0.1g、酵母エキス0.1g、ビオチン
0.01mg、塩酸チアミン0.2mg、寒天20gを
蒸留水1000mlに含む培地(0.5N−NaOHを
用い、pH6.8に調整)をねじ口試験管中に注入し、
固化後、菌株の1白金線量を接種(線刺培養)し、30
℃で2日間、白熱灯(東芝ブルーソフトランプ:60
w、100v)を用いて1万ルクスの照度下で静置培養
し、その後、室温で蛍光灯を用いて約1千ルクスの照度
下で保存し培養した。First, these nine photosynthetic bacteria were subjected to 0.5 g of sodium acetate, 0.5 g of sodium propionate and 0.5 g of sodium succinate, respectively.
g, sodium malate 0.5 g, ammonium chloride (NH 4 Cl) 0.4 g, dipotassium phosphate (K 2 HP
O 4 ) 1.0 g, magnesium sulfide heptahydrate (MgSO 4 )
4 · 7H 2 O) 0.2g, calcium chloride dihydrate (C
aCl 2 .2H 2 O) 0.05 g, iron chloride hexahydrate (F
eCl 3 · 6H 2 O) 0.005g , sodium chloride (NaCl) 0.1 g, yeast extract 0.1 g, biotin 0.01 mg, thiamin hydrochloride 0.2 mg, medium containing agar 20g distilled water 1000 ml (0.5 N -Adjusted to pH 6.8 using NaOH) into the screw-in test tube,
After solidification, the strain was inoculated with a dose of 1 platinum (stab culture) and 30
Incandescent lamp (Toshiba Blue Soft Lamp: 60
w, 100v), and then cultivated at 10,000 lux under an illuminance, and then stored and cultured at room temperature under a luminous intensity of about 1,000 lux using a fluorescent lamp.
【0026】次に、これら各試料細菌をそれぞれ表2に
示す成分からなる水素生産用培養液に培養し、これを3
0℃でル型フラスコへ入れた後、そのフラスコ口をシリ
コン栓で閉じて1万ルクスの光を照射してガスを発生さ
せた。そして、発生したガスをシリコン栓に刺してある
ニードルパイプから取り出し、それぞれのガス分析装置
により水素発生率( μl/hr/mg dry cell) を測定した。Next, each of these sample bacteria was cultured in a culture medium for hydrogen production consisting of the components shown in Table 2, and this was cultured for 3 hours.
After placing the flask in a flask at 0 ° C., the mouth of the flask was closed with a silicon stopper and irradiated with light of 10,000 lux to generate gas. The generated gas was taken out from a needle pipe pierced by a silicon stopper, and the hydrogen generation rate (μl / hr / mg dry cell) was measured by each gas analyzer.
【0027】この結果、表3に示すように、既知の光合
成細菌の中で最も高い水素発生率を示したのはS−2(
43.2μl/hr/mg dry cell) であったが、本発明に係
るR−1は、このS−2の水素発生率よりも大きく上回
る約2倍(84.8μl/hr/mg dry cell)の水素発生率
を示した。As a result, as shown in Table 3, the highest hydrogen generation rate among known photosynthetic bacteria was S-2 (
43.2 μl / hr / mg dry cell), but the R-1 according to the present invention is about twice (84.8 μl / hr / mg dry cell) which is much higher than the hydrogen generation rate of S-2. Of hydrogen generation.
【0028】[0028]
【表2】 [Table 2]
【0029】[0029]
【表3】 [Table 3]
【0030】(実施例2)本発明に係るR−1菌株を用
い、培地を構成する各基質を適当に変えることにより、
水素発生のための基質特異性について調べた。計測方法
としては、基質として酢酸ナトリウム、プロピオン酸ナ
トリウム、酪酸ナトリウム、ピルピン酸ナトリウム、コ
ハク酸ナトリウム、リンゴ酸ナトリウム、乳酸ナトリウ
ム、グルコース(ぶとう糖)、エタノールを用い、上記
実施例1の培養液に30℃で2日間培養したR−1菌株
を30℃でル型フラスコへ入れ、そのフラスコ口をシリ
コン栓で閉じて1万ルクスの光を照射してガスを発生さ
せた。そして、発生したガスをシリコン栓に刺してある
ニードルパイプから取り出し、それぞれの水素発生率(
μl/hr/mg dry cell) を測定した。(Example 2) By using the R-1 strain of the present invention and appropriately changing each substrate constituting the medium,
Substrate specificity for hydrogen generation was investigated. The measurement was performed using sodium acetate, sodium propionate, sodium butyrate, sodium pyruvate, sodium succinate, sodium malate, sodium lactate, glucose (sugar), ethanol as a substrate, and the culture solution of Example 1 above. The R-1 strain cultured at 30 ° C. for 2 days was placed in a flask at 30 ° C., the flask opening was closed with a silicon stopper, and light was emitted at 10,000 lux to generate gas. Then, the generated gas is taken out from the needle pipe pierced by the silicon stopper, and each hydrogen generation rate (
μl / hr / mg dry cell).
【0031】この結果、表4に示すように、コハク酸を
利用した場合が最も高い水素発生率( 126μl/hr/mg
dry cell) を示した。その他、酢酸( 81.1μl/hr/m
g dry cell) やリンゴ酸( 71.1μl/hr/mg dry cel
l) で比較的高い数値を示したほか、従来の光合成細菌
では殆ど利用することができなかったエタノール( 3
4.9μl/hr/mg dry cell) からも多くの水素が生産さ
れたのが確認されたAs a result, as shown in Table 4, the highest hydrogen generation rate (126 μl / hr / mg) was obtained when succinic acid was used.
dry cell). In addition, acetic acid (81.1 μl / hr / m
g dry cell) or malic acid (71.1μl / hr / mg dry cel)
l) showed relatively high values, and ethanol (3), which was hardly available in conventional photosynthetic bacteria,
It was confirmed that a large amount of hydrogen was produced from 4.9 μl / hr / mg dry cell).
【0032】[0032]
【表4】 [Table 4]
【0033】(実施例3)本発明に係るR−1菌株を用
い、水素生産の伴う基質濃度の変化を調べた。測定方法
としては、1%グルコースを含む糖廃液を嫌気処理して
得られる嫌気性処理水を疑似した培地、すなわち、酢酸
ナトリウム800mg/l、酪酸ナトリウム800mg
/l、プロピオン酸ナトリウム800mg/l、エタノ
ール400mg/lからなる水素発生用培地に、本発明
に係るR−1菌株を培養して1万ルクスの光を当てて、
5日間に亘って水素を発生させた後、それぞれの基質の
消費量を測定した。(Example 3) Using the R-1 strain according to the present invention, a change in substrate concentration accompanying hydrogen production was examined. As a measuring method, a medium simulating anaerobic treated water obtained by anaerobically treating a sugar waste liquid containing 1% glucose, that is, sodium acetate 800 mg / l and sodium butyrate 800 mg
/ L, 800 mg / l of sodium propionate, 400 mg / l of ethanol, the R-1 strain according to the present invention was cultured on a hydrogen generation medium, and exposed to 10,000 lux of light.
After generating hydrogen for 5 days, the consumption of each substrate was measured.
【0034】その結果、表5からも分かるように、各有
機酸及びアルコール濃度はいずれも1/10以下に大幅
に減少した。As a result, as can be seen from Table 5, the concentration of each organic acid and alcohol was greatly reduced to 1/10 or less.
【0035】[0035]
【表5】 [Table 5]
【0036】[0036]
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、本発明者
らが見出したR−1菌株は酢酸やエタノール等の潜在エ
ネルギの低い物質も水素発生の基質として利用すること
ができるため、このような基質を含む糖廃液嫌気性処理
水からも多量の水素を安定的にかつ効率的に発生するこ
とができる。従って、本発明者らが進めている環境調和
型水素生産システムの実現化に大きく寄与することがで
きる等といった優れた効果を発揮することができる。In summary, according to the present invention, the R-1 strain discovered by the present inventors can utilize substances having low potential energy such as acetic acid and ethanol as substrates for hydrogen generation. A large amount of hydrogen can be stably and efficiently generated from the anaerobic treated water containing sugar substrate containing various substrates. Therefore, it is possible to exhibit excellent effects such as greatly contributing to the realization of an environment-friendly hydrogen production system which the present inventors are promoting.
【図1】図1は本発明に係るロドシュードモナスパルス
トリスR−1菌株を示す顕微鏡写真図である。FIG. 1 is a photomicrograph showing a Rhodopseudomonas pulse Tris R-1 strain according to the present invention.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C12R 1:01) C12R 1:01) (C12P 3/00 (C12P 3/00 Z C12R 1:01) C12R 1:01) (72)発明者 本谷 益良 東京都港区西新橋2丁目8番11号 財団 法人 地球環境産業技術研究機構CO2 固定化等プロジェクト室内 (72)発明者 大月 利 東京都港区西新橋2丁目8番11号 財団 法人 地球環境産業技術研究機構CO2 固定化等プロジェクト室内 (72)発明者 福永 栄 東京都港区西新橋2丁目8番11号 財団 法人 地球環境産業技術研究機構CO2 固定化等プロジェクト室内 (56)参考文献 Hydrogen Energy P rog.,11th,Vol.3(1996. Jun.)p.2607−2611 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C12P 3/00 C12N 1/20 CA(STN) REGISTRY(STN)──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI C12R 1:01) C12R 1:01) (C12P 3/00 (C12P 3/00 Z C12R 1:01) C12R 1:01) ( 72) Inventor Masya Motoya 2-81-11 Nishi-Shimbashi, Minato-ku, Tokyo The Institute for Global Environmental Research Institute, CO2 Fixation Project Room (72) Inventor Toshi Otsuki 2--8 Nishi-Shimbashi, Minato-ku, Tokyo No. 11 Office of Global Environmental Technology Research Institute CO2 fixation project room (72) Inventor Sakae Fukunaga 2-8-11 Nishishinbashi, Minato-ku, Tokyo Office of Global Environmental Technology Research Institute CO2 fixation room (56) References Hydrogen Energy Prog. , 11th, Vol. 3 (1996. Jun.) P. 2607-2611 (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C12P 3/00 C12N 1/20 CA (STN) REGISTRY (STN)
Claims (2)
するロドシュードモナス・パルストリス(Rhodopseudom
onas Palustris)R−1株(FERM P−1561
5)と命名された水素生産光合成微生物。1. Rhodopseudom pulse tris capable of generating hydrogen by photosynthesis
onas Palustris) R-1 strain (FERM P-1561)
A hydrogen-producing photosynthetic microorganism designated 5).
培養し、この培養物を酢酸、エタノール等を含む糖廃液
嫌気処理水中に添加した後、これに光を照射して水素を
発生させ、その水素を採取するようにしたことを特徴と
する水素生産光合成微生物を用いた水素の生産方法。2. The hydrogen-producing photosynthetic microorganism according to claim 1 is cultured, and the culture is added to a sugar wastewater anaerobic treatment water containing acetic acid, ethanol, and the like, and then irradiated with light to generate hydrogen. A method for producing hydrogen using a hydrogen producing photosynthetic microorganism, wherein the hydrogen is collected.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24371696A JP3224992B2 (en) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | Hydrogen-producing photosynthetic microorganism and method for producing hydrogen using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24371696A JP3224992B2 (en) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | Hydrogen-producing photosynthetic microorganism and method for producing hydrogen using the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1084984A JPH1084984A (en) | 1998-04-07 |
| JP3224992B2 true JP3224992B2 (en) | 2001-11-05 |
Family
ID=17107931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24371696A Expired - Fee Related JP3224992B2 (en) | 1996-09-13 | 1996-09-13 | Hydrogen-producing photosynthetic microorganism and method for producing hydrogen using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3224992B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013524845A (en) * | 2010-10-15 | 2013-06-20 | コリア インスティテュート オブ エナジー リサーチ | Hydrogen production method using alcohol and photosynthetic bacteria |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007027832A2 (en) * | 2005-08-30 | 2007-03-08 | Cargill, Incorporated | A method for the production of propylene glycol |
| JP5248984B2 (en) * | 2008-11-04 | 2013-07-31 | エースバイオプロダクト株式会社 | Biofuel cell |
| CN108192849B (en) * | 2018-03-13 | 2021-03-19 | 长沙艾格里生物肥料技术开发有限公司 | Rhodopseudomonas swamps strain, Rhodopseudomonas swamps bacterial agent and its application |
| US12338475B2 (en) | 2020-01-21 | 2025-06-24 | Daicel Corporation | Method for producing functional substance |
| CN111621540A (en) * | 2020-04-17 | 2020-09-04 | 河南农业大学 | A method for improving the pH stability and hydrogen production performance of photosynthetic biological hydrogen production by using buffer solution |
-
1996
- 1996-09-13 JP JP24371696A patent/JP3224992B2/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Hydrogen Energy Prog.,11th,Vol.3(1996.Jun.)p.2607−2611 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013524845A (en) * | 2010-10-15 | 2013-06-20 | コリア インスティテュート オブ エナジー リサーチ | Hydrogen production method using alcohol and photosynthetic bacteria |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1084984A (en) | 1998-04-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5464539A (en) | Process for the production of hydrogen by microorganisms | |
| Jarrell et al. | Nutritional requirements of the methanogenic archaebacteria | |
| EP0077014B1 (en) | Process for producing hydrogen by alga in alternating light/dark cycle | |
| Taylor et al. | Nutrition and factors limiting the growth of a methanogenic bacterium (Methanobacterium thermoautotrophicum) | |
| Traore et al. | Energetics of growth of a defined mixed culture of Desulfovibrio vulgaris and Methanosarcina barkeri: interspecies hydrogen transfer in batch and continuous cultures | |
| JPS60114191A (en) | Decomposition of s-triazine derivative in aqueous solution | |
| WO2019174194A1 (en) | Method for reducing co2 and simultaneously producing methane and acetic acid by using microorganism | |
| JP3224992B2 (en) | Hydrogen-producing photosynthetic microorganism and method for producing hydrogen using the same | |
| El-Rab et al. | Costless and huge hydrogen yield by manipulation of iron concentrations in the new bacterial strain Brevibacillus invocatus SAR grown on algal biomass | |
| EP0082114B1 (en) | Microorganisms of the genus hyphomicrobium and method for the decomposition of compounds containing methyl groups in aqueous solutions | |
| Pous et al. | Electricity-driven microbial protein production: effect of current density on biomass growth and nitrogen assimilation | |
| Tsygankov | Biological generation of hydrogen | |
| JPS5860992A (en) | Preparation of hydrogen from green alga utilizing light and darkness cycle | |
| Suhaimi et al. | NH+/4‐N assimilation by Rhodobacter capsulatus ATCC 23782 grown axenically and non‐axenically in N and C rich media | |
| CN109825459A (en) | A dissimilatory iron-reducing bacterium coupled to hydrogen production | |
| Silverman | Methane-oxidizing bacteria: a review of the literature | |
| JPH08294396A (en) | Production of hydrogen gas | |
| Wang et al. | Enhancement strategies for the microbial protein production of nitrogen-fixing hydrogen-oxidizing bacterial community | |
| CN108179112B (en) | Method for producing hydrogen by chlorella pyrenoidosa combined bacteria | |
| Zürrer et al. | Hydrogen Production from Lactate and Lactate-Containing Wastes by the Photosynthetic Bacterium Rho-dospirillum rubrum | |
| CN108179113B (en) | Hydrogen-producing composite biological agent | |
| JPH0220234B2 (en) | ||
| JPH035240B2 (en) | ||
| JPH06126297A (en) | Treatment of sewage and/or waste gas by microorganism | |
| JP3739584B2 (en) | Method for producing hydrogen and / or methane from plants |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 7 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080824 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 7 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080824 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090824 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |