JP4454471B2

JP4454471B2 - 有機ポリマー及び環境ホルモン分解用細菌株

Info

Publication number: JP4454471B2
Application number: JP2004323822A
Authority: JP
Inventors: ▲雪▼▲莉▼ ▲黄▼; 孝正謝
Original assignee: National Central University
Current assignee: National Central University
Priority date: 2003-11-06
Filing date: 2004-11-08
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2024-11-08
Also published as: TWI258505B; US20050215619A1; TW200516140A; US7405067B2; JP2005137372A

Description

発明の背景
発明の分野
本発明は細菌株に関する。より一層詳しくは、本発明は、有機ポリマー化合物及び環境ホルモン化合物を分解するための細菌株に関する。

関連技術の記載
目下、有機ポリマーは、農業、製造業、化粧品及び医薬品の産業において広く用いられる。非イオン性表面活性剤は有機ポリマーの典型的な種類である。非イオン性表面活性剤の約25％は、ノニルフェノールポリエトキシレート(NPEOn)及びオクチルフェノールポリエトキシレート(OPEOn)が包含されるアルキルフェノールポリエトキシレート(APEOn)である。一定の短鎖アルキルフェノールポリエトキシレート(例えば：アルキルフェノールモノエトキシレート及びアルキルフェノールジエトキシレート)及びいくつかのアルキルフェノールポリエトキシレート誘導体(例えば：ノニルフェノール及びオクチルフェノール)が環境ホルモンの活性を示す化合物であると考えられることに注目するのは重要である。ある環境分析データは、また、これらの種類の代謝物が、直には分解されず、及び環境中に簡単に蓄積し、ヒトの健康及び生態系に悪影響を及ぼすことも表している。例えば、最近の研究報告は、ヒトの精子数の減少が環境ホルモンの活性に関連するかもしれないことを表している。したがって、表面活性剤及びそれらの誘導体によって生じる生態学及びヒトの健康における問題は、近年において高い関心が得られている。

法的規制の欠如のため、有機ポリマー、例えば、表面活性剤が、多くの産業において用いられ、及び自然環境中に排水と一緒に直接排出されることが多い。さらに、多くの農場は、しばしば、直接的に土壌及び新鮮な水に混入する、大量の有機ポリマーを含有する農薬及び除草剤を噴霧される。

非イオン性表面活性剤による新鮮な水及び土壌への混入が、多くの国において重大な問題となっているため、非イオン性表面活性剤によって汚れた水及び土壌のための処置方法が、緊急に求められている。加えて、石油及び石油化学製品混入のバイオレメディエーションにおいて、表面活性剤のような有機ポリマーを添加し、石油化学製品の混入物質の生分解性が高められる。さらに、バイオレメディエーション処理中の混入を防ぐため、表面活性剤の除去が重大である。

発明の概要
したがって、本発明は有機ポリマー化合物及び環境ホルモン化合物を分解することができる細菌株を提供する。本発明の細菌株は、環境汚染の問題を解決するために、環境ホルモンとしての活性を持つアルキルフェノールポリエトキシレートの種類の非イオン性表面活性剤及びそれらの代謝物を分解することができる。

本発明は、有機ポリマー化合物及び環境ホルモン化合物を分解するのに有用な細菌株を提供する。本発明の細菌株は、Bioresources Collection and Research Center, Food Industry Research and Development Institute of Republic of China(Taiwan)〔生物資源収集及び研究センター、中華民国(台湾)の食品工業研究及び発展研究所〕に、2003年10月７日に寄託してあり、BCRC910232である受託番号を有する。本発明の細菌株は、また、米国におけるAmerican Type Culture Collection(アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション)(ATCC)に、2004年８月26日に寄託してあり、受託番号PTA-6169を有する。細菌株は、グラム陰性桿菌であり、及び様々な表面活性剤及び農薬の再三の適用を受けた農場から分離された。この細菌株は、適切な培養条件下、アルキルフェノールポリエトキシレート化合物及びアルキルフェノール化合物の双方を分解することができる。これらの化合物の分解が起こる上での範囲は、アルキルフェノールポリエトキシレート化合物について0.05％から20％であり、及びアルキルフェノール化合物について0.001％から0.01％であり、このとき、それらが唯一の炭素源及びエネルギー源である。

この細菌株は、アルキルフェノールポリエトキシレート化合物及びアルキルフェノール化合物を効率的に分解することができ、従って、非イオン性表面活性剤による混入を除去するために用いることができる。このように、それは、水及び土壌のバイオレメディエーションに対して適用することができる。さらに、それは、他の有機ポリマー及び環境ホルモン化合物を分解するための大きな可能性を持つ。

上述の内容は、従来の技術のいくつかの欠点及び本発明の利点の簡単な説明である。本発明の他の特徴点、利点及び具体例は、当業者にとって、以下の説明、付属図面及び添付の特許請求の範囲から明らかである。

図面の簡単な記載
付属図面は、本発明の更なる理解を提供するために包含し、及び本明細書中に組み込まれ及び本明細書の一部を構成する。図面は本発明の具体例を例示し、及び本明細書の記載と共に、本発明の原理を説明するのに役立つ。

図１は本発明の１具体例に従う本発明の細菌の16S rDNA配列である。

図２は、本発明の１具体例に従って、種々の濃度のアルキルフェノールポリエトキシレート化合物を唯一の炭素源として持つ環境において、細菌増殖の量及び培養時間の間の関係を例示する線図である。

図３は、本発明の１具体例に従って、0.5％のノニルフェノールポリエトキシレート(NPEOn)化合物及び0.5％のオクチルフェノールポリエトキシレート(OPEOn)化合物を唯一の炭素源として持つ環境において、細菌増殖の量及び培養時間の間の関係を例示する線図である。

図４は、本発明の１具体例に従って、0.005％のオクチルフェノール(OP)化合物を唯一の炭素源として持つ環境において、細菌増殖の量及び培養時間の間の関係を例示する線図である。

好適例の記載
本発明は、環境ホルモンとしての活性を持つ有機ポリマー化合物及びそれらの代謝物を効率的に分解することができる細菌株を提供する。これらの化合物は、一般的な製造産業及び農業の活動において用いられることが多い。本発明の細菌株は、制限されるものではないが、例えば、アルキルフェノール単位を含むアルキルフェノールポリエトキシレートの種類の非イオン性表面活性剤及び誘導体を包含する有機ポリマー化合物を分解することができる。それゆえ、有機ポリマー化合物及び環境ホルモン化合物による土壌及び新鮮水への混入の問題を、そのようにして解消することができる。

本発明の細菌株は、Bioresources Collection and Research Center, Food Industry Research and Development Institute of Republic of China(Taiwan)に、2003年10月７日に寄託してあり、BCRC910232である受託番号を有する。本発明の細菌株は、また、米国におけるAmerican Type Culture Collection(ATCC)に2004年８月26日に寄託してあり、及び受託番号はPTA-6169である。細菌株はグラム陰性桿菌である。

この細菌株は、長期間により農薬を噴霧された農場から分離し、及び選抜した。用いた選抜方法には、集積培養(enrichment culture)技術の使用が含まれる。本発明の細菌株は様々な生物化学的特徴を持ち、及びこれらを以下の段落において詳述する。

本発明の細菌株は、生物学的方法(Biolog method)及び脂肪酸フィンガープリント法によって、種シュードモナス・プチダ(Pseudomonas putida)であると証明された。図１は本発明の細菌の16S rDNA配列である。また、16S rDNAの配列決定法からの分析結果は、本発明の細菌株がPseudomonas putida(AY686638)に最も類似することを示唆する。しかし、本発明の細菌株は、Pseudomonas putidaのこの種類の株と異なっている。本発明の細菌は、アルキルフェノールポリエトキシレート化合物及びアルキルフェノール化合物を分解する能力を持つことが確認される。さらに、この細菌株は、オクチルフェノールポリエトキシレート(トリトンX-100、ここで、エトキシレート単位の平均数は9.5である)を唯一の炭素源として用いることができる。したがって、この特定の株をP. putidaTX2と称する。

本発明の細菌株(Pseudomonas putidaTX2)は、有機ポリマー及び環境ホルモン化合物を分解することができる。本発明の細菌株によって分解され得る有機ポリマーには、制限されないが、アルキルフェノールポリエトキシレート、ドデシルオクタエトキシレート、ポリエチレングリコール、1,4-ジオキサン、トリオキサン及び環状エーテルが包含される。本発明の細菌株によって分解される環境ホルモンには、アルキルフェノール又はアルキルフェノールポリエトキシレートの誘導体が包含される。さらに、本発明の細菌株は、アルキルフェノールポリエトキシレート化合物又はアルキルフェノール化合物を含有する培地中で増殖することができ、及びアルキルフェノールポリエトキシレート又はアルキルフェノールを唯一の炭素源として用いることができる。このことをより一層詳細に説明すると、本発明の細菌株は、アルキルフェノールポリエトキシレート化合物又はアルキルフェノール化合物を分解することができ、及びこれらの有機化合物又は環境ホルモンを唯一の炭素源として用い、約15℃から約40℃までの範囲の温度で、好気的条件下に増殖することができる。アルキルフェノールポリエトキシレートの化学構造を式(1)に示す。

式中、nが１のとき、アルキルフェノールポリエトキシレートは、以下の：

に示すような化学構造を有するアルキルフェノールモノエトキシレートである。
さらに、nが２である場合、アルキルフェノールポリエトキシレートは、以下の：

に示すような化学構造を有するアルキルフェノールジエトキシレートである。
加えて、Rがオクチル基であるとき、アルキルフェノールポリエトキシレートは、オクチルフェノールポリエトキシレート、OPEOn）である。

さらに、Rがノニル基である場合(以下に示すように、分枝タイプ又は直鎖タイプのいずれかにおいて)、アルキルフェノールポリエトキシレートは、ノニルフェノールポリエトキシレート、NPEOn）である。

(分枝タイプ)

(直鎖タイプ)

他方、アルキルフェノール化合物の化学構造は、式(2)：

として示される。

同様に、Rがオクチル基であるとき、アルキルフェノールはオクチルフェノールである。Rがノニル基(分枝又は直鎖タイプを包含する)であるとき、アルキルフェノール化合物はノニルフェノール化合物である。さらに、アルキルフェノール化合物には、アルキルフェノールの誘導体、例えば、以下の式(3)：

として示す化学構造を有するアルキルカテコールが包含される。

特に、本発明の細菌株は、広範な濃度範囲のアルキルフェノールポリエトキシレート化合物(例えば、0.05％〜20％)又はアルキルフェノール化合物(例えば、0.001％〜0.01％)を含有する環境中で増殖することができる。本発明の細菌株の生存性及び耐性が、高いアルキルフェノールポリエトキシレート濃度(例えば、20％)を持つ環境中でも良好に維持されることに注目するのは重要である。

さらに、種々の濃度のアルキルフェノールポリエトキシレート化合物を唯一の炭素源として用いる本発明の細菌株の増殖曲線を図２に例示する。図２では、x-軸は時間で示す培養時間であり、その一方、y-軸は種々の濃度のアルキルフェノールポリエトキシレート化合物の存在下での細菌増殖の量である。アルキルフェノールポリエトキシレート化合物の濃度範囲には、0.05％(●)、0.1％(黒四角)、1.0％(△)、5.0％(□)、20.0％(○)が包含される。さらに、細菌増殖の量は、分光光度計により測定された600nmの波長の吸光度に基づき、及び細菌増殖の最大量によって標準化する。図１に明瞭に例示されるように、本発明の細菌株は、極めて広い濃度範囲のアルキルフェノールポリエトキシレート(0.05％〜20.0％)を唯一の炭素源として含有する環境中で増殖することができる。

0.5％のノニルフェノールポリエトキシレート(NPEOn)化合物(●)、0.5％のオクチルフェノールポリエトキシレート(OPEOn)化合物(○)及び0.005％のオクチルフェノール(OP)化合物(□)の唯一の炭素源としての存在下に培養した本発明の細菌株の増殖曲線を、図３及び図４にそれぞれ例示する。図３及び図４に示すように、x-軸は時間で表す時間であり、その一方、y-軸は、図３において、0.5％のノニルフェノールポリエトキシレート化合物及び0.5％のオクチルフェノールポリエトキシレート化合物、及び図４において、0.005％のオクチルフェノール化合物をそれぞれ有する培養環境下での対応する細菌増殖を表す。細菌増殖の量は、分光光度計を用いて600nmの波長で読み取られる吸光度又は１ｍL当りの細胞数に基づく。図３及び図４に明瞭に例示するように、本発明の細菌株は、アルキルフェノールポリエトキシレート化合物又はアルキルフェノール化合物を唯一の炭素源として用いる培養環境において増殖することができる。さらに、環境ホルモンとしての活性を有するアルキルフェノール、アルキルフェノールポリエトキシレートの代謝物は、環境中に蓄積することが多い。本発明の細菌株を、アルキルフェノールポリオキシレートを分解するのに用いるとき、生じる代謝物、アルキルフェノールを、更に、細菌株によって分解することができる。細菌株はアルキルフェノールを唯一の炭素源として用いて生き続ける。

酸素消費活性分析に基づき、本発明の細菌株は、アルキルフェノールポリエトキシレート又はアルキルフェノール化合物の分解の際、高い酸素消費活性を示す。この分析に基づき、0.3〜0.5(分光光度計を用いる600nmでの吸光度測定に基づく)の範囲での増殖濁度を有する細菌が、約１ナノモル／分及び約150ナノモル／分の間である酸素消費活性を持つことが示された。

それ故に、本発明の細菌株は、有機ポリマー(例えば、非イオン性表面活性剤)及び環境ホルモン(例えば、非イオン性表面活性剤の代謝物)を分解することができ、及び有機ポリマー及び環境ホルモンを唯一の炭素源として用いることができる。したがって、この細菌株は、制限されないが、土壌の改善及び汚れた水の処置を包含する環境汚染の処置において、潜在的な実用性を持つ。

さらに、本発明の細菌株は、アルキルフェノールポリエトキシレートの種類の有機ポリマーを分解することができるだけでなく、これは、環境ホルモンとしての活性を持つそれらの代謝物又は他の有機ポリマー又は同様の構造を持つ他の環境ホルモンを分解することができる。

上述の本発明の好適例の記載は、例示及び説明のために提示した。網羅的であるとか、又は本発明をそのものの形態に限定するか又は開示した模範的な具体例に限定する意図ではない。それ故、上述の記載は制限的であるというよりはむしろ説明に役立つものとしてみなされるべきである。明らかに、多くの修飾及び変形がこの技術に習熟した熟練者にとってはっきりと理解できる。具体例は、本発明の原理及びその実用の最良の態様を最も良好に説明し、それにより、当業者が本発明の種々の具体例及び種々の修飾を予期される特定の使用又は実施に適切であるものとして理解することができるようにするために、選定し、及び記載する。本発明の範囲が、本明細書に添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物によって規定され、そこでは、すべての用語は、特に示されない限り、それらの最も広い妥当な意義として意味されることを意図する。記載された具体例において、次の特許請求の範囲によって規定されるような本発明の範囲から逸脱することなく、当業者によって変形が行われることは、正当に評価されるべきである。さらに、本明細書の開示中の要素及び成分は、要素又は成分が次の特許請求の範囲中に明確に挙げられているかにかかわらず、公衆に供されることを意図しない。

本発明の細菌の16S rDNA配列を示す図である。細菌増殖量及び培養時間の関係を示す線図である。細菌増殖量及び培養時間の関係を示す線図である。細菌増殖量及び培養時間の関係を示す線図である。

Claims

有機ポリマー及び環境ホルモンを分解し得る細菌株であって、シュードモナス・プチダＴＸ２（ＰＴＡ−６１６９及びＢＣＲＣ９１０２３２）である細菌株。
細菌株がグラム陰性桿菌である請求項１記載の細菌株。
有機ポリマー又は環境ホルモンを唯一の炭素源として用いる培養培地中で、好気的条件下、約１５℃から約４０℃までの範囲の温度で増殖する請求項１記載の細菌株。
０．０５％から２０％までのアルキルフェノールポリエトキシレート化合物又は０．００１％から０．０１％までのアルキルフェノール化合物を含む培養培地中のアルキルフェノールポリエトキシレート化合物又はアルキルフェノール化合物を分解し、及びアルキルフェノールポリエトキシレート化合物又はアルキルフェノール化合物を唯一の炭素源として用いる請求項３記載の細菌株。
アルキルフェノールポリエトキシレート化合物を含有する培地中で約１〜４時間又はアルキルフェノール化合物を含有する培地中で４０時間より短い時間の世代時間を持つ請求項４記載の細菌株。
アルキルフェノールポリエトキシレート化合物又はアルキルフェノール化合物の変換中の細菌株の酸素消費活性が、約１ナノモル／分から１５０ナノモル／分までの間である請求項４記載の細菌株。
アルキルフェノールポリエトキシレート化合物がオクチルフェノールポリエトキシレート化合物又はノニルフェノールポリエトキシレート化合物である請求項４記載の細菌株。
アルキルフェノール化合物が、オクチルフェノール化合物、ノニルフェノール化合物、ブチルフェノール化合物又はエチルフェノール化合物である請求項４記載の細菌株。
アルキルフェノール化合物に、更に、アルキルフェノール化合物の誘導体が含まれ、そこで、誘導体に、アルキルカテコールが包含される請求項４記載の細菌株。
細菌株が培地中の有機ポリマーを分解し、ここで、有機ポリマーが、アルキルフェノールポリエトキシレート、ドデシルオクタエトキシレート、ポリエチレングリコール、１，４−ジオキサン、トリオキサン又は環状エーテルである請求項３記載の細菌株。
細菌株が培地中の環境ホルモンを分解し、及び環境ホルモンに、アルキルフェノールポリエトキシレート化合物又はアルキルフェノール化合物の代謝物が包含される請求項３記載の細菌株。