図面 (/)

この項目の情報は公開日時点(2013年9月19日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

課題

より効率よくアゾ染料を分解可能なアゾ染料分解剤及びこれを用いたアゾ染料分解器を提供する。

解決手段

カワラタケU97株(NITEAP−1232)及びペスタロチアNG007株(NITE AP−1233)からなる群より選択された少なくとも1種の糸状菌由来の粗酵素を含むアゾ染料分解剤、及びこれを含むアゾ染料分解器。

概要

背景

アゾ染料は、現在最も多く用いられている合成染料であり、アゾ基によって二つの有機基が連結されたアゾ化合物で構成されている。アゾ染料は比較的安定であり、容易に分解され難いほか、有毒であり、その代謝物質などが突然変異誘発性発がん性を有する可能性があるため、環境中への流出が大きな環境問題となっている。

そこで、このような難分解性のアゾ染料を分解する方法が種々提案されている。アゾ染料の分解方法として、例えば活性汚泥法凝集沈殿法、またはこれらを組み合わせて処理する方法が実施されているが、多大なコストがかかる。また微生物を用いてアゾ染料を分解する方法として、例えば、特許文献1には、バチルス属に属する菌株微生物を用いる方法が、特許文献2には、ロドバクター属に属する菌株を用いる方法が開示されている。そのほか、過酸化酵素一種であるマンガンペルオキシダーゼによってアゾ染料を分解する方法も開示されている。

例えば、アゾ染料を分解する他の手段として、白色腐朽菌を用いる方法がある。白色腐朽菌が産出する粗酵素について、種々の機能が知られており、その機能のひとつとしてアゾ染料分解機能が挙げられる。例えば非特許文献1には、上記粗酵素を用い、分解時のpH、H2O2濃度、MnSO2濃度、メディエータの種類[Tween80、1−ヒドロキシベンゾトリアゾールHBT)など]を適切に制御すれば、難分解性のアゾ染料を短時間で分解できることが記載されている。

概要

より効率よくアゾ染料を分解可能なアゾ染料分解剤及びこれを用いたアゾ染料分解器を提供する。カワラタケU97株(NITEAP−1232)及びペスタロチアNG007株(NITE AP−1233)からなる群より選択された少なくとも1種の糸状菌由来の粗酵素を含むアゾ染料分解剤、及びこれを含むアゾ染料分解器。なし

目的

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、アゾ染料を分解可能な新規なアゾ染料分解剤及びこれを用いたアゾ染料分解器を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

カワラタケU97株(NITEAP−1232)及びペスタロチアNG007株(NITEAP−1233)からなる群より選択された少なくとも1種の糸状菌由来の粗酵素を含むアゾ染料分解剤

請求項2

Tween80、1−ヒドロキシベンゾトリアゾールHBT)及び2,2,6,6−テトラメチルピペリジル−1−オキシルTEMPO)からなる群より選択された少なくとも1種を更に含む請求項1記載のアゾ染料分解剤。

請求項3

前記粗酵素と、前記粗酵素を内包し、イオン透過性を有する第一の膜と、前記粗酵素及び前記第一の膜よりも外側に配置された前記Tween80、HBT及びTEMPOからなる群より選択された少なくとも1種の化合物と、前記粗酵素、第一の膜、及び前記化合物を内包する第二の膜と、を備えた請求項2又は請求項3記載のアゾ染料分解剤。

請求項4

カワラタケU97株由来の粗酵素と、TEMPO及びHBTからなる群より選択された少なくとも1種と、を含む請求項2又は請求項3記載のアゾ染料分解剤。

請求項5

ペスタロッチアNG007株由来の粗酵素と、Tween80、HBT、又は、HBT及びTEMPOの組み合わせと、を含む請求項2又は請求項3記載のアゾ染料分解剤。

請求項6

カワラタケU97株(NITEAP−1232)。

請求項7

ペスタロッチアNG007株(NITEAP−1233)。

請求項8

請求項1〜請求項5のいずれか1項記載のアゾ染料分解剤と、前記アゾ染料分解剤を収容する収容部と、前記収容部に設けられ、分解対象となるアゾ染料を含む液体を該収容部の内部へ供給可能な供給口と、を備えたアゾ染料分解器

技術分野

0001

本発明はアゾ染料分解剤およびアゾ染料分解器に関する。

背景技術

0002

アゾ染料は、現在最も多く用いられている合成染料であり、アゾ基によって二つの有機基が連結されたアゾ化合物で構成されている。アゾ染料は比較的安定であり、容易に分解され難いほか、有毒であり、その代謝物質などが突然変異誘発性発がん性を有する可能性があるため、環境中への流出が大きな環境問題となっている。

0003

そこで、このような難分解性のアゾ染料を分解する方法が種々提案されている。アゾ染料の分解方法として、例えば活性汚泥法凝集沈殿法、またはこれらを組み合わせて処理する方法が実施されているが、多大なコストがかかる。また微生物を用いてアゾ染料を分解する方法として、例えば、特許文献1には、バチルス属に属する菌株微生物を用いる方法が、特許文献2には、ロドバクター属に属する菌株を用いる方法が開示されている。そのほか、過酸化酵素一種であるマンガンペルオキシダーゼによってアゾ染料を分解する方法も開示されている。

0004

例えば、アゾ染料を分解する他の手段として、白色腐朽菌を用いる方法がある。白色腐朽菌が産出する粗酵素について、種々の機能が知られており、その機能のひとつとしてアゾ染料分解機能が挙げられる。例えば非特許文献1には、上記粗酵素を用い、分解時のpH、H2O2濃度、MnSO2濃度、メディエータの種類[Tween80、1−ヒドロキシベンゾトリアゾールHBT)など]を適切に制御すれば、難分解性のアゾ染料を短時間で分解できることが記載されている。

0005

特開2002−65262号公報
特開2002−45172号公報

先行技術

0006

「白色腐朽菌由来の粗酵素を用いたアゾ染料の分解」、第53回リグニン討論会講演集、静岡、p.136−137(2009)

発明が解決しようとする課題

0007

上記非特許文献1に記載したように白色腐朽菌由来の粗酵素を用いれば、難分解性物質のアゾ染料を効率よく分解することができる。しかし、白色腐朽菌は環境負荷に最も敏感な微生物のひとつであり、白色腐朽箘の種類によっては、急激な環境変化や他の微生物との生存競争によって死滅する恐れがある。そのため、非特許文献1のように白色腐朽菌由来の粗酵素を、固定化することなく直接、アゾ染料で汚染された廃水土壌などに用いると、環境条件などによっては所望の分解能が有効に発揮されない場合があった。

0008

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、アゾ染料を分解可能な新規なアゾ染料分解剤及びこれを用いたアゾ染料分解器を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

本発明は以下のとおりである。
[1]カワラタケU97株(NITEAP−1232)及びペスタロチアNG007株(NITE AP−1233)からなる群より選択された少なくとも1種の糸状菌由来の粗酵素を含むアゾ染料分解剤。
[2] Tween80、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール(HBT)及び2,2,6,6−テトラメチルピペリジル−1−オキシルTEMPO)からなる群より選択された少なくとも1種を含む[1]記載のアゾ染料分解剤。
[3] 前記粗酵素と、前記粗酵素を内包し、イオン透過性を有する第一の膜と、前記粗酵素及び前記第一の膜よりも外側に配置された前記Tween80、HBT及びTEMPOからなる群より選択された少なくとも1種の化合物と、前記粗酵素、第一の膜、及び前記化合物を内包する第二の膜と、を備えた[2]又は[3]に記載のアゾ染料分解剤。
[4] カワラタケU97株由来の粗酵素と、TEMPO及びHBTからなる群より選択された少なくとも1種と、を含む[2]又は[3]に記載のアゾ染料分解剤。
[5] ペスタロッチアNG007株由来の粗酵素と、Tween80、HBT、又はHBT及びTEMPOとの組み合わせと、を含む[2]又は[3]に記載のアゾ染料分解剤。
[6] カワラタケU97株(NITE AP−1232)。
[7] ペスタロッチアNG007株(NITE AP−1233)。
[8] [1]〜[5]のいずれかに記載のアゾ染料分解剤と、前記アゾ染料分解剤を収容する収容部と、前記収容部に設けられ、分解対象となるアゾ染料を含む液体を該収容部の内部へ供給可能な供給口と、を備えたアゾ染料分解器。

発明の効果

0010

本発明によれば、アゾ染料を分解可能なアゾ染料分解剤及びこれを用いたアゾ染料分解器を提供できる。

図面の簡単な説明

0011

本発明のアゾ染料分解剤の一例を示す概念図である。
本発明のアゾ染料分解器の一例を示す概念図である。
本発明の実施例にかかるU97培養物のアゾ染料分解活性図3上)及びNG007培養物のアゾ染料分解活性(図3下)をそれぞれ示すグラフである。

0012

本発明のアゾ染料分解剤は、カワラタケU97株(NITEAP−1232)及びペスタロッチアNG007株(NITE AP−1233)からなる群より選択された少なくとも1種の糸状菌由来の粗酵素を含むアゾ染料分解剤である。
本発明は、カワラタケU97株(NITE AP−1232)及びペスタロッチアNG007株(NITE AP−1233)に由来する粗酵素に強いアゾ染料分解能を有することを見いだしたことに基づくものである。従って、本発明によれば、これらの粗酵素単独で、又はこれらの粗酵素に加えてTween80、HBT及びTEMPOからなる群より選択された少なくとも1種を組み合わせることにより、アゾ染料を分解することができる。

0013

本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。
また本明細書において「〜」は、その前後に記載される数値をそれぞれ最小値および最大値として含む範囲を示すものとする。
さらに本発明において組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
本発明において、酵素活性に関するU(ユニット)とは、酵素量を表すために規定された量であり、酵素活性の強さ、すなわち一定条件において、一定時間に酵素によって触媒された反応量で表される。通常、1分間に1μmolの変化を報じる酵素量を1単位(Unit)とする。
以下、本発明について説明する。

0014

[アゾ染料分解剤]
本発明のアゾ染料分解剤は、カワラタケU97株(NITEAP−1232)及びペスタロッチアNG007株(NITE AP−1233)からなる群より選択された少なくとも1種の糸状菌由来の粗酵素を含む。
このような特定の糸状菌に由来する粗酵素を用いることによりアゾ染料を分解することができる。

0015

カワラタケ(トラメテスベルコロル[Trametes versicolor])U97株は、日本国媛県の土壌より分離した白色腐朽菌であり、千葉県木更津市かずさ足2−5−8、独立行政法人製品評価技術基盤機構特許微生物寄託センターに、2012年2月14日付け寄託されている(受領番号NITEAP−1232)。本菌を麦芽エキス液体培地で培養した場合、培地にマンガンペルオキシダーゼ(MnP)活性ラッカーゼ(Lac)活性が認められる。U97株は、主としてマンガンペルオキシダーゼの活性によりアゾ染料を分解すると推測される。

0016

ペスタロッチア属細菌(Pestalotiopsis sp.)NG007株は、日本国愛媛県の土壌より分離した非白色腐朽菌であり、千葉県木更津市かずさ鎌足2−5−8、独立行政法人製品評価技術基盤機構特許微生物寄託センターに、2012年2月14日付で寄託されている(受領番号NITEAP−1233)。
本箘株を麦芽エキス液体培養で培養した場合、培地にカテコール1,2−ジオキシゲナーゼ活性が見られた。NG007株は、主としてカテコール1,2−ジオキシゲナーゼの活性によって、アゾ染料を分解すると推測される。

0017

本発明における粗酵素とは、U97又はNG007の培養物から後述する緩衝液を用いて得られた2以上の酵素の混合物を意味する。また、粗酵素中の1又は2以上の酵素のアミノ酸配列既知のものについては、遺伝子組み換え技術により得られた酵素が含まれていてもよい。
前記菌株由来の粗酵素は共に、0.001U/mL〜0.01U/mLのラッカーゼ活性、0.0001U/mL〜0.005U/mLのマンガンペルオキシダーゼ活性、0.0001U/mL〜0.05U/mLのカテコール1,2−ジオキシゲナーゼ活性、及び0.0001U/mL〜0.01U/mLのリグニンペルオキシダーゼ活性を示す。このような複数の酵素活性を有する粗酵素であることが、アゾ染料分解に有利である。

0018

粗酵素の調製は、前記糸状菌を所定の栄養培地にて培養(培養工程)した後、緩衝液を加えて抽出(抽出工程)する公知の方法をそのまま適用することができる。
具体的には、粗酵素抽出のための培地又は菌床を用意する。前記培地としては、Czapek—Dox寒天培地、麦芽エキス寒天培地、馬鈴薯デキストロース寒天(PDA)培地などが挙げられる。前記菌床としては、植物残渣(例えば木屑おが鋸屑米糠、おから、油粕大豆粕等)などが挙げられる。

0019

前記培地や菌床には、菌株の生育促進の目的で、菌株の栄養源界面活性剤を添加することが好ましい。
前記栄養源としては、グルコース等の炭素源ポリペプトン等の窒素源マグネシウム塩、又はマンガン塩等の微量元素源;植物繊維破砕物パルプ)等の植物材料などを挙げることができる。例えば、昭和産業社製の「しいたけの里」など糸状菌の栄養源として市販されているものを用いてもよい。
前記界面活性剤としては、陽イオン界面活性剤陰イオン界面活性剤両イオン界面活性剤非イオン界面活性剤などが挙げられるが、前記菌株への生育状態の点で非イオン界面活性剤が好適である。非イオン界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテルポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルアルキルグルコシドポリオキシエチレン脂肪酸エステルショ糖脂肪酸エステルソルビタン脂肪酸エステル等を挙げることができる。非イオン性界面活性剤の具体例としては、Tween20、Tween60、Tween80等を挙げることができる。

0020

前記栄養源の培地又は菌床への添加量は、菌体の量などに応じて適宜調整すればよい。前記菌株の生育、アゾ染料の分解及び環境への影響の観点から、添加する栄養源の量は、培地または菌床の全質量に対しておおむね、5質量%〜30質量%であることが好ましい。

0021

前記界面活性剤の培地又は菌床への添加量は、培地または菌床の全質量中におおむね、0.05質量%以上、1.0質量%以下程度にすることが好ましく、0.1質量%以上、0.75質量%以下程度にすることがより好ましい。0.05質量%以上であれば、菌株の生育促進作用が有効に発揮されて、所望とするアゾ染料分解作用が得られる傾向がある。一方、1.0質量%以下であれば、白色腐朽菌の生育を損なわない傾向がある。

0022

前記培地又は菌床には、クエン酸等のpH調整剤等を添加してもよい。
前記培地又は菌床のpHは、前記菌株の生育の観点から、一般に4.0〜7.0とすることができる。

0023

前記培養工程では、前記培地または菌床に前記菌株を接種し、菌糸蔓延した状態まで培養する。菌株の接種量培養条件は、処理対象である廃液汚染土壌などに含まれるアゾ染料の含有量などに応じて適宜調整すればよい。

0024

前記抽出工程では、前記菌株の培養物に緩衝液を加え、粗酵素を抽出する。
前記緩衝液としては、マロン酸緩衝液、リン酸緩衝液酢酸緩衝液などが用いられる。抽出方法としては、前記菌株の培養物に前記緩衝液を添加して、ホモジナイズした後に、吸引濾過して、濾過抽出する方法が挙げられる。前記緩衝液の菌株の培養物への添加量は、前記培養物(乾燥質量)当たり、おおむね2〜3倍とすることができる。
前記粗酵素は、上述のようにして抽出された抽出液上澄み液)として用いてもよく、前記抽出液を凍結乾燥させて粉末状にしたものを冷凍保存しておき、使用時に上記緩衝液で適宜希釈して用いてもよい。

0025

本発明のアゾ染料分解剤は、更に、Tween80、HBT及びTEMPOからなる群より選択された少なくとも1種(以下、メディエータ成分と称する)を含むことが好ましい。これらのメディエータ成分は、アゾ染料分解処理中にラジカルを発生させて染料脱色を高める。この結果、これらのメディエータ成分を粗酵素に組み合わせて用いることにより、前記粗酵素によるアゾ染料分解活性を高めることができる。
詳細には、前記粗酵素はそれぞれ、アゾ染料を分解するためにラジカルを発生させる。メディエータは、メディエータそれ自体でラジカルを発生する作用を有する、又は溶液中で酵素と接触することによりアゾ染料を分解するためのラジカルを発生する作用を有すると推測されている。

0026

メディエータ成分の含有量は、用いられる粗酵素の種類及び活性、メディエータ成分の種類によって異なるが、一般に、粗酵素(U97由来粗酵素の場合にはマンガンペルオキシダーゼを基準とし、NG007由来粗酵素の場合は、1,2−ジオキシゲナーゼを基準とする)1Uあたり0.13mg〜139mg、好ましくは、0.3mg〜55.6mgとすることが好ましい。

0027

特に、U97株由来の粗酵素については、TEMPO及びHBTからなる群より選択された少なくとも1種をメディエータ成分として用いることが、アゾ染料分解能の観点から好ましく、TEMPO及びHBTを組み合わせて用いることが最も好ましい。
この場合、TEMPOの含有量の含有量は、粗酵素のアゾ染料分解効果の観点から、粗酵素1Uあたり、0.13mg〜2.2mgとすることができ、0.35mg〜1.3mgとすることが好ましく、0.43mg〜0.86mgとすることがより好ましい。
またHBTの含有量としては、粗酵素1Uあたり、0.19mg〜1.9mgとすることができ、0.30mg〜1.13mgとすることが好ましく、0.38mg〜0.76mgとすることがより好ましい。

0028

またNG007株由来の粗酵素については、Tween80、HBT、又は、HBT及びTEMPOとの組み合わせをメディエータ成分として用いることが、アゾ染料分解能の観点から好ましく、Tween80又は、HBT及びTEMPOの組み合わせをメディエータ成分として用いることが更に好ましい。
この場合、Tween80の含有量としては、粗酵素のアゾ染料分解効果の観点から、粗酵素1Uあたり、14mg〜139mgとすることができ、22.2mg〜83.3mgとすることが好ましく、24.8mg〜55.6mgとすることがより好ましい。
TEMPOの含有量の含有量は、粗酵素のアゾ染料分解効果の観点から、粗酵素1Uあたり、0.13mg〜2.2mgとすることができ、0.35mg〜1.30mgとすることが好ましく、0.43mg〜0.86mgとすることがより好ましい。
またHBTの含有量としては、粗酵素1Uあたり、0.19mg〜1.9mgとすることができ、0.3mg〜1.13mgとすることが好ましく、0.38mg〜0.76mgとすることがより好ましい。

0029

本発明にかかるアゾ染料分解剤は、粗酵素のアゾ染料分解活性の持続性使用効率等の観点から、単層又は複数の膜で覆われたカプセル構造の形態であることが好ましい。

0030

また、アゾ染料分解剤が、前記メディエータ成分を含む形態の場合には、前記アゾ染料分解剤は、前記粗酵素と、前記粗酵素を内包し、イオン透過性を有する第一の膜と、前記粗酵素及び前記第一の膜よりも外側に配置された前記Tween80、HBT及びTEMPOからなる群より選択された少なくとも1種と、前記アゾ染料分解剤の表面を覆う第二の膜と、を備えたものであること好ましい。

0031

このようないわゆる多層カプセル構造を有することにより、粗酵素を固定化酵素として利用可能であり、良好な酵素活性を得ることができる。また、(1)粗酵素の安定性が増大すること、(2)粗酵素とアゾ染料分解後の生成物との分離が容易になり、粗酵素の繰返し使用が可能となること、(3)アゾ染料分解反応の開始・停止を固定化酵素の添加、除去により容易に制御可能となること、などの利点を有する。

0032

以下、本発明のアゾ染料分解剤の一形態を、図面を参照して説明する。
図1に、カプセル形態のアゾ染料分解剤の一例を示す。
アゾ染料分解剤10は、粗酵素12を内部に有しており、粗酵素12は、その周囲を内膜14で覆われている。アゾ染料分解剤10の表面は、外膜18によって被覆されており、外膜18と内膜14との間には、メディエータ成分16は配置されている。
メディエータ成分16は、内膜14を挟んで粗酵素12の周囲に存在している。内膜14はイオン透過性を有するので、粗酵素12と、メディエータ成分16との接触を効果的に行うことができる。また内膜14は、粗酵素12を透過させないので、粗酵素の機能を長時間持続させることができる。
アゾ染料の分解能の観点から、内膜14と外膜18が共にイオン透過性をすることが好ましい。これにより、アゾ染料分解剤10の内部で発生した粗酵素12によるラジカルが効果的にアゾ染料分解剤10の外部へ放出されてアゾ染料を分解することができる。

0033

これらの膜を構成する成分としては、好ましくは、アルギン酸カルシウム、若しくはκカラギーナンカリウム、又はι−カラギーナンカルシウムなどを挙げることができ、これらが単独で又は2種以上を組み合わせてゲル化した半透膜であることが好ましい。これらの成分はいずれも、安全性が高く、また、イオン透過性の被膜として最も効果的に作用する。

0034

外膜18と内膜14との間には、本発明の作用を損なわない限度において、前述したメディエータ成分16以外の他の成分を含んでいてもよい。このような他の成分としては、MnSO4、H2O2、ビオルル酸(VLA)、2,2’−アジノビス(3−エチルベンゾチアゾリン6−スルホン酸)(ABTS)等を挙げることができ、中でも、MnSO4及びH2O2が染料脱色の点で、好ましい。

0035

前記アゾ染料分解剤10は、内膜14及び外膜16以外にも、粗酵素12を内包する構造であれば、更に単数又は複数の膜を有していてもよく、この結果、本発明の作用を損なわない範囲で、三重以上の多重カプセル構造を有していてもよい。多重カプセル構造の例として、例えば、外膜16と内膜14との間に、イオン透過性を有する他の膜を1又は2以上有することができる。他の膜を備えた場合には、他の膜と外膜18との間、メディエータ成分と共存可能な成分として、又はメディエータ成分16を含まない層の成分として、他の成分を含むことができる。このような他の層に含まれうる他の成分としては、例えば、上記のMnSO4、H2O2、ビオルル酸(VLA)や2,2’−アジノビス(3−エチルベンゾチアゾリン−6−スルホン酸)(ABTS)等を挙げることができる。

0036

[アゾ染料分解剤の調製方法
本発明のアゾ染料分解剤は、前記粗酵素を含むものであれば、その製造方法に特に制限はなく、前記粗酵素を適当な溶媒に溶解して調製することができ、また、前記粗酵素を適当な担体に固定化して調製してもよい。
また、前記アゾ染料分解剤が、メディエータ成分を含むものである場合には、粗酵素とメディエータとを混合して調製してもよく、別個に調製して使用時に混合してアゾ染料分解剤を構成してもよい。
以下に、本発明の好ましい態様としてのカプセル構造を有するアゾ染料分解剤の製造方法について、説明する。

0037

カプセル構造を有するアゾ染料分解剤は、前述した方法によって得られた粗酵素を用い、酵素固定化手段として通常用いられる包括法を用いて調製することができる。上記包括法は、例えば下記文献に記載されている公知の酵素固定化手段であり、マイクロカプセル型格子型が代表的に例示される。いずれもゲル化剤等のカプセル化剤などによって酵素を内部に格納(固定化)する方法であり、包括法によれば、酵素が直接外気と接触することなく、酵素活性を長時間持続させることができる。
Zorica,Knezevic,Svetleana Bobic, Aleksandra Milutinovic, Bojana Obradovic, Ljiljana Mojovic, Branko Bugarski: Alginate-immobilized lipase by electrostatic extrusion for the purpose of palm oil hydrolysis in lecithin/isooctane system, Process Biochemistry, 38 (2002) 313-318.

0038

前記カプセル化剤として、アルギン酸カルシウム、カラゲーナンセルロースポリアミドアクリルアミドゲルなどが挙げられる。これらのカプセル化剤は、原料物質の形態で用いることもできる。例えばアルギン酸カルシウムと塩化カルシウムを反応させてアルギン酸カルシウムのゲル化半透膜を作製することができる。具体的には、アルギン酸ナトリウムなどのカプセル化剤を含有した成分原料液を塩化カルシウムなどの塩化物溶液に一滴ずつ滴下することにより、その界面でこれらが反応してアルギン酸カルシウムとなり、カルシウムが架橋構造を作り、ゲル化する。この性質を利用してゲルの内側に粗酵素12を包み込み、カプセル構造のアゾ染料分解剤を作製することができる。

0039

アゾ染料分解剤の作製方法は、例えば前述した特開2008−222727号公報に記載の方法を参照することができる。

0040

以下、更に好ましい形態として、粗酵素とメディエータ成分とを含むアゾ染料分解剤であって、アルギン酸ナトリウムと塩化カルシウムを用いて粗酵素12を内包した二重カプセル構造のアゾ染料分解剤10を作製する方法を説明するが、本発明はこれに限定する趣旨ではない。
なお、アゾ染料分解剤10には、粗酵素12として、例えば、マンガンペルオキシダーゼ(MnP)が用いられる場合、おおむね、約2U〜200U程度に相当する量の粗酵素であることが好ましい。また、粗酵素12として、例えば、カテコール1,2−ジオキシゲナーゼ(C1,2O)が用いられる場合、おおむね、C1,2O活性が2U〜200U程度に相当する量の粗酵素であることが好ましい。

0041

まず、上記のようにして抽出して得られた粗酵素12を、約10mM〜50mMのマロン酸緩衝液10mL〜20mLに溶解し、この溶液中に1.0質量%〜5.0質量%に相当するアルギン酸ナトリウム0.1g〜1.0gを滴下し、粗酵素原料液を得る。

0042

このようにして得られた粗酵素原料液を、軽く攪拌している0.1M〜0.2Mの塩化カルシウムを溶解した20mM〜50mMマロン酸緩衝100mLに滴下する。滴下された粗酵素原料液は、外径が約3mm〜5mm程度の略球状体となり、その表面では、前記アルギン酸ナトリウムと前記塩化カルシウムが反応してアルギン酸カルシウムのゲル化半透膜の内膜14が形成される。得られた略球状体を上記溶液から引き上げることにより、一重カプセルの固定化酵素が得られる。

0043

次に、メディエータ成分16をそれぞれ所定量、約20mM〜50mMのマロン酸緩衝液50mL〜60mLに溶解し、この全溶液に対して1.0質量%〜5.0質量%に相当するアルギン酸ナトリウム0.5g〜3.0gを加えて溶解してメディエータ成分液を用意する。メディエータ成分16の使用量は、例えば、HBTを用いる場合には13.6mg〜27.2mgとすることができ、例えば、TEMPOの場合には15.6mg〜12.2mgとすることができる。

0044

次いで、前記一重カプセルの固定化酵素を、前記メディエータ成分液に添加して、これらを、軽く攪拌している0.1M〜0.2Mの塩化カルシウムが溶解された20mM〜50mMのマロン酸緩衝液100mL中に撹拌しながら滴下する。滴下された液滴は、前記の一重カプセルの固定化酵素の場合と同様に、アルギン酸カルシウムのゲル化半透膜の外膜18がその表面に形成される。これをから引き上げることにより、二重カプセル構造のアゾ染料分解剤10が得られる。

0045

上記では、1.0質量%〜5.0質量%に相当するアルギン酸ナトリウムを用いたが、この代わりに、1.0質量%〜5.0質量%に相当するκ−カラギーナンを用いてもよく、この場合は、前記0.1M〜0.2Mに相当する塩化カルシウムの代わりに0.5M〜1.0Mに相当する塩化カリウムを用いることが好ましい。また、前記の1.0質量%〜5.0質量%に相当するアルギン酸ナトリウムの代わりに、1.0質量%〜5.0質量%に相当するι−カラギーナンを用いてもよく、この場合は、前記0.1M〜0.2Mの塩化カルシウムをそのまま用いることが好ましい。ただし、κ−カラギーナンやι−カラギーナンを用いるよりも、アルギン酸ナトリウムを用いる方が、アゾ染料分解率が大幅に向上するので好ましい。

0046

[アゾ染料の分解方法]
本発明のアゾ染料の分解方法は、前記アゾ染料分解剤を用いてアゾ染料を分解するものであり、具体的には、アゾ染料分解剤とアゾ染料とを接触させること(接触工程という)を含む。前述の通り前記アゾ染料分解剤はアゾ染料の分解効果が高いため、このようなアゾ染料分解剤を用いることにより、良好にアゾ染料を分解することができる。

0047

分解対象であるアゾ染料としては、染料として用いられるアゾ化合物であれば特に限定されず、モノアゾ化合物(例えばReactive Red 4、Reactive、Ye1low 86など)、ジアゾ化合物(例えばReactive B1ack 5、Reactive Green 19、Reactive Red 120など)などが挙げられる。また、上記の以外にも、Reactive Red 159、Reactive Violet 5及びReactive Orange 64、Reacrive Red 222、Remazol Navy Blue RUN、Remazol Violet 5R 90%等を挙げることができる。

0048

接触工程では、上記アゾ染料を含む処理対象物に前記アゾ染料分解剤を接触させ、アゾ染料を分解する。上記処理対象物としては、アゾ染料を含む土壌などの固体であってもよいし、アゾ染料で汚染された廃水などの液体であってもよい。上記処理対象物へのアゾ染料の混入割合は、アゾ染料の含有量、アゾ染料の種類などに応じて適宜調製することができる。例えば、処理対象物1kgまたは1Lに対して、マンガンペルオキシダーゼ(MnP)の場合には、おおむね、MnP活性が約2U〜200U程度に相当する量の粗酵素を含む分解剤を導入することが好ましい。また、カテコール1,2−ジオキシゲナーゼ(C1,2O)の場合には、おおむね、C1,2O活性が2U〜200U程度に相当する量の粗酵素を含む分解剤を導入することが好ましい。

0049

前記アゾ染料分解剤を用いてアゾ染料を分解する場合、アゾ染料の分解活性の観点から、pH4.0〜8.0の範囲のpH条件で行うことが好ましく、pH4.5〜7.0の範囲のpH条件で行うことがさらに好ましい。pH9.0以上であれば、酵素が働かなくなるので染料脱色が低下する傾向があり、pH4.0以下でも、染料脱色が低下する傾向がある。特に、U97株由来の粗酵素の場合には、pH4.5〜7.0であることが好ましく、NG007株由来の粗酵素の場合には、pH4.5〜8.0であることが好ましい。
接触工程における接触温度には、特に制限はなく、一般に15℃〜40℃とすることができ、20〜35℃であることが好ましい。
また接触時間としては、特に制限はなく、一般に60分〜3000分とすることができ、効率のよい分解処理の観点から、60分〜360分とすることができる。

0050

前記アゾ染料分解剤を用いてアゾ染料を高い分解率で分解する為には、振とう時の振とう速度を適切に制御することが好ましい。具体的には、処理対象であるアゾ染料の種類や濃度、用いられる分解剤の種類、振とう条件[用いられる容器の種類(例えば三角フラスコ試験管など)や、そのサイズなど]、振とう速度などに応じで適切に制御すればよい。例えば、振とう速度としては、が、おおむね、10rpm〜150rpmの範囲内に制御することが好ましい。詳細には、幅を4cmとしたときに、振とう速度を100mL容の三角フラスコでは10rpm〜120rpm、20mL容の試験管では10rpm〜150rpmの範囲内に制御することが好ましく、より好ましくは、上記三角フラスコでは30rpm〜90rpmであり、上記試験管では60rpm〜120rpmである。

0051

[アゾ染料分解器]
本発明にかかるアゾ染料分解器は、前記のアゾ染料分解剤と、前記アゾ染料分解剤を収容する収容部と、前記収容部に設けられ、分解対象となるアゾ染料を含む液体を該収容部の内部へ供給可能な供給口と、を備えたものである。前記アゾ染料分解器では、アゾ染料分解剤を収容する収容部を備えているので、取り扱い性に優れる。また、収容部に供給口を備えているので、分解対象となるアゾ染料を含有する処理液を、供給口から収容部内部へ供給することにより、簡便にアゾ染料分解剤と処理液とを接触させることができる。

0052

以下に、本発明のアゾ染料分解器の一形態を、図面を参照して説明する。
図2には、本発明のアゾ染料分解器に一例を示す。
アゾ染料分解器20は、円筒状の外筒22と、外筒22の端部にそれぞれ配置された開口部24、26と、外筒22の内部に充填されたアゾ染料分解剤10(図1参照)とで構成されている。
外筒22は、アゾ染料分解剤を収容できることが可能な材質で構成されていればよく、特に制限はない。また外筒22の形状は、円筒形に限定されず、矩形、球状等のいずれであってもよい。また、外筒22に設けられた開口部24、26は、それぞれ外筒22の端部に設けられているので、分解処理対象物を、開口部24から外筒22内部へ供給すると、開口部26から排出可能となる。

0053

開口部24、26周辺には、図示しないメッシュが配置されており、外筒22の内部に充填されたアゾ染料分解剤10を内部に保持可能にしている。メッシュの径は、二重カプセル構造を有するアゾ染料分解剤10の直径よりも小さければ特に制限はない。アゾ染料分解器20は、開口部24を流入側、開口部26を排出側として接続された図示しないチューブを介して図示しないバイオリアクターに連結される。

0054

バイオリアクターを作動させて、分解処理対象液(アゾ染料溶液)の流入を開始すると、開口部24から分解処理対象溶液がアゾ染料分解器20へ注入され、開口部26から排出される。この間、分解処理対象溶液は、アゾ染料分解器20の内部に充填されたアゾ染料分解剤10と接触する。分解処理対象溶液中のアゾ染料は、アゾ染料分解剤10と接触することによって分解される。アゾ染料が分解されて脱色された処理済み液は、開口部26を介して、アゾ染料分解器20の外部へ排出される。
このように、分解処理対象溶液中のアゾ染料は、アゾ染料分解器20内に供給されてアゾ染料分解剤10と接触することにより、分解される。

0055

アゾ染料分解器20は、流速調整機構を備えたバイオリアクターに接続することができる。これにより、アゾ染料分解器20をバイオリアクターの一部として利用することができ、流速制御による分解速度のコントロールや、分解剤の繰り返し使用などのメリットを得ることができる。バイオリアクターを用いた分解方法は、特にアゾ染料で汚染された工場廃水などの液体試料浄化するのに有効であり、当該工場廃水などを巡回させることによって繰返し何回でも当該工場廃水を浄化処理することができる。

0056

アゾ染料分解器20では、端部にそれぞれ開口部24、26を有する外筒22の内部に前記アゾ染料分解剤10を充填したが、市販のカラムにアゾ染料分解剤10を充填することによってアゾ染料分解器20を得てもよい。市販のカラムとしては、特に制限はないが、例えば、Bio−Rad社製の「Econo−Co1umn」等を挙げることができる。

0057

なお、アゾ染料分解器20では開口部を2つ設けたが、これに限定されない。例えば、分解処理対象溶液の流入側に1つと、排出側に2つとしてもよく、収容部内に分解処理液を収容して、いわゆるバッチ処理する場合には、開口部は1つとしてもよい。
また、アゾ染料分解器20では、開口部24と開口部26とを、アゾ染料分解器20の長手方向に沿った直線上に設けたが、これに限定されない。例えば、開口部24及び開口部26のいずれか一方を、外筒22の長手方向側面側に設けてもよい。

0058

また、アゾ染料分解器20の外筒22に開口部24、26が設けられているが、これに限定されない。例えば、外筒22を、周面の少なくとも一部をメッシュ状とし且つ両端を封止した筒状の外筒としてもよい。

0059

本発明に用いられるバイオリアクターは、連続分解処理性などを考慮し、下記構成のものが好ましく用いられる。
槽数:約2〜4槽
槽構成:好気槽約2〜4槽(嫌気槽はなし)
各槽の容量:約0.1L〜10L

0060

また、バイオリアクター中で分解処理を行う場合には、バイオリアクター内循環する分解処理対象溶液の流速を適切に制御することが好ましく、これによりアゾ染料の分解率が向上する傾向がある。具体的には、処理対象であるアゾ染料の種類や濃度、用いられる分解剤の種類、バイオリアクターの構成、大きさなどに応じて適切に制御すればよい。例えば、おおむね、0.5mL/min以上に分解処理体対象溶液の流速を制御することが好ましく、流速が速くなるほど、分解能も増加する傾向にある。詳細には上述した好ましい構成の場合、おおむね、流速を0.5mL/min〜20mL/minの範囲内に制御することが好ましく、より好ましくは、1mL/min〜10mL/minである。

0061

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって制限されず、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。また、特に断らない限り、実施例中の「%」は質量基準である。

0062

[実施例1]
(1)糸状菌によるアゾ染料分解
糸状菌としては、カワラタケ(トラメタス・ベルジコロル[Trametes versicolor])U97株(NITEAP−1232)及びペスタロッチア属細菌(Pestalotiopsis sp.)NG007株(NITE AP−1233)を用いた。

0063

カワラタケU97株は、日本国愛媛県東温市の山林腐朽した木材より分離した糸状菌であり、以下の特徴から、白色腐朽菌の一種であるカワラタケとして分類された。
薄い黒色から灰色の半円形(大きさ約2〜7cm)を持ち、多数重生すること。
胞子は白色の胞子(長さ:5μm〜7μm、直径:2〜3μm)であること。
培地上で白色の菌糸として生育。菌糸にクランプコネクションが見られること。
麦芽エキス液体培地で培養した場合、培地にマンガンペルオキシダーゼ(MnP)活性、ラッカーゼ(Lac)活性が見られたこと。

0064

ペスタロッチア属細菌NG007株(NITEAP−1233)は、日本国愛媛県市内枯れ木材より分離した糸状菌であり、以下の特徴から、ペスタロッチア属細菌として分類された。
気生菌糸は、白色で各壁を有し、その表面は滑らかで、直径約1〜3μmである。
分生子柄は、褐色から暗黒色で気生菌糸上に直立して形成され、その表面は平滑で棍棒状をしていること。
分生胞子は、紡錘形または楕円形であり、分生胞子の構成細胞数5細胞(内、有色細胞3)であり、3本の付属糸を有する糸状菌であること。
付属糸を除いた大きさは、長さ:約10〜25μm、幅:5μm〜10μmであり、先端細胞の付属糸の大きさは約5μm〜15μm、後部細胞の小柄の大きさは約2μm〜6μmであること。
培地上で白色の菌糸として生育し、約2〜3週間後に褐色から暗黒色の分生胞子を形成すること。
麦芽エキス液体培養で培養した場合、培地にカテコール1,2−ジオキシゲナーゼ活性が見られたこと。

0065

U97株の継代には、下記に示す組成のCzapek−Dox寒天培地を用いた。NG007株の継代には、下記に示す麦芽エキス寒天培地を用いた。

0066

Czapek−Dox寒天培地(1L)
グルコース10g
スクロース2g
酵母エキス2g
ポリペプトン1g
KH2PO4 0.5g
MgSO4・7H20 0.5g
KCl 0.01g
リグニンスルホン酸ナトリウム塩15g
滅菌水1L
寒天10g
pH 4.5

0067

麦芽エキス寒天培地(1L)
麦芽抽出物20g
グルコース20g
ペプトン1g
寒天20g
滅菌水1L
pH 4.5

0068

上記のように培養を行ったU97菌又はNG007菌をまず、クリーンベンチ内でCzapek−Dox寒天培地の入ったプラスチックシャーレに接種し、25℃で168時間培養した。

0069

各菌株を、pH4.5の麦芽エキス培地(20g/L麦芽エキス、20g/Lグルコース、及び1g/Lポリペプトン含有)にて7日間前培養した後に、Reactive Red 222(RR222)、Reactive Red 159(RR159)、Reactive Violet 5(RV5)及びReactive Orange 64(RO64)の各アゾ染料を、最終濃度10mg/Lとして培養物へ添加して、24時間、48時間及び72時間反応させた。なお、各染料はいずれも愛媛県産業技術研究所繊維産業技術センターから提供されたものを使用した。

0070

反応後、以下のようにしてアゾ染料分解率を測定した。
紫外可視分光光度計(SHIMADZU社製のUV−VISIBLSPECTROPHOTOMETERUV−1600)を用い、反応前と、反応後の各アゾ染料の極大吸収波長(RR222:508nm、RR159:522nm、RV5:559.5nm、RO64:488nm)における吸光度を測定し、下記の式に基づいて分解率を求めた。結果を図3に示す。なお、図3において、白丸はRV5、白菱形はRR222、白四角はRO64、白△はRR159を示す。また図3の上のグラフは、U97によるアゾ染料分解の結果を示し、図3の下のグラフは、NG007によるアゾ染料分解の結果を示す。
R(%)=[(Ainitial−Aobserved)/Ainitial]×100

0071

図3に示されるように、U97(図3上)及びNG007(図3下)はいずれのアゾ染料分解能を有することがわかった。

0072

(2)粗酵素の調製
木粉(具体的にはブナ木粉)800(乾重)gと、木粉の乾燥重量15質量%の栄養体(昭和産業社製の「しいたけの里」)120gを混合した後、含水率60%となるように水を0.47L添加してよく撹絆し、1500mLの種菌ボトルに入れた。これをオートクレーブに入れ、121℃で3時間加熱滅菌した。

0073

上記(1)で調製した各菌株の培養物をコルクボーラー打ち抜き、打ち抜いたものを、それぞれ上記の種菌ボトルに接種し、暗所下にて25℃で1ヶ月間培養した。培養後、JAえひめ菌床センターに依頼し、菌床(1袋:3kg木粉+木粉に対して15質量%の栄養体)を作製した。詳細には、5L容のプラスチックバッグ一袋に3kgの木粉としいたけの里(菌床に対して15質量%)を混合したものを加えた後、含水率60%質量に調整してオートクレーブに入れ、121℃で6時間加熱滅菌した。これを無菌室で冷却した後、これに予め種菌ボトルで培養した培養物(25g)を無菌的に接種して、25℃で1ケ月間培養して菌床を作成した。

0074

次に、上記のようにして各菌株を培養した菌床(300g)に氷冷した0.05Mマロン酸緩衝液(pH4.5)600mLを加え、ホモジナイザーで10000rpm、10分間ホモジナイズした。ホモジナイズ後、二重にしたガーゼでろ過した濾液を、更に8000rpmで20分間遠心分離し、上清回収した。回収した上清に硫酸アンモニウム(75%)を加えた後、8000rpmで20分間遠心分離し、得られた沈殿物に0.05Mマロン酸緩衝液(pH4.5)を60mL加え、再溶解させた。次いで、−20℃で予備凍結を行なった後、−50℃で3日間凍結乾燥し、各菌株由来の粉末状粗酵素(約9g)を得た。このようにして得られた粗酵素は、使用時まで−34℃で保存した。

0075

上記のようにして得られた粗酵素の酵素活性(1mg/マロン酸緩衝液1mLに溶解)は表1の示す通りであった。
なお、各酵素活性は、以下の通りである。
マンガンペルオキシダーゼ(MnP)活性は、Brownらの方法(J. Bacteriology,Vol.172(6),pp.3125-3130(1990))により求めた(モル吸光度係数ε:49600mol-1cm-1)。
リグニンペルオキシダーゼ(LiP)活性は、TienとKirkの方法(Methodsin Enzymology,Vol.161,pp.238-249(1988))により求めた(モル吸光度係数ε:9300mol-1cm-1)
ラッカーゼ(Lac)活性は、LeonowiczとGrzywnowiczの方法(Enzyme and Microbial Technology,Vol.3,pp,55-58(1981))によりを求めた(モル吸光度係数ε:6500mol-1cm-1)。
カテコール1,2−ジオキシゲナーゼ(C1,2O)活性NakazawaとNakazawaの方法(Methods in Enzymology,Vol.17,pp,518-522(1970))によりを求めた(モル吸光度係数ε:16000mol-1cm-1)。
カテコール2,3−ジオキシゲナーゼ(C2,3O)活性は、NakazawaとNakazawaの方法(Methods in Enzymology,Vol.17,pp,518-522(1970))によりを求めた(モル吸光度係数ε:44000mol-1cm-1)。

0076

0077

表1に示されるように、U97株はC2,3O及びMnP活性が高く、MnP活性によりアゾ染料を分解していると推定される。しかし、MnP活性が主として分解に関係していると推定される。また、リグニナーゼの一種と考えられているLac及びLip活性も、アゾ染料の分解に関係していると推測される。
一方、NG007株は、C1,2O活性が特に高く、C1,2O活性により主としてアゾ染料を分解していると推測される。また、Lac、LiPおよびMnP活性もアゾ染料の分解に関係していると推定される。

0078

(3)U97由来粗酵素含有バイオリアクターの製造
(3−1)二重カプセル構造の作製
上記のようにしてU97から抽出した粗酵素マンガンペルオキシダーゼ活性36Uに、1.5質量%アルギン酸ナトリウム溶液20mLを加えて撹絆しながら均一な溶液を得た(1.8U/mL)。パスツールピペットを用いて上記溶液20mLを採取し、0.1M塩化カルシウム溶液100mL中に1滴ずつ滴下することにより、アルギン酸カルシウムのゲル化半透膜を表面に有し、前記粗酵素が内包された一重カプセルの固定化酵素を得た。

0079

次に、得られた一重カプセルの固定化酵素をろ過により採取し、0.0227質量%(13.6mg:1mM)のHBT若しくは0.0260質量%(15.6mg:1mM)のTEMPOの各成分を含む又は含まない1.5質量%アルギン酸ナトリウム溶液60mL中に加え、一重カプセルが分散された懸濁液を得た。ピペットを用いて上記の一重カプセルを含む懸濁液を、0.1M塩化カルシウム溶液100mL中に一滴ずつ滴下することにより、粗酵素を内部に含み、その周囲にHBT又はTEMPOを有する又はメディエータを含まない二重カプセルアゾ染料分解剤を得た。ここで粗酵素とHBT又はTEMPOとを区別する内膜と外膜は、いずれもアルギン酸カルシウムのゲル化半透膜で構成されている。

0080

(3−2)バイオリアクターの作製
上記(3−1)で得られた二重カプセルを、カラムに充填し、アゾ染料分解器を得た(二重カプセルの充填量50mL)。上記カラムは、Bio−Rad社製の「Econo−Co1umn」であり、外径34mm、内径28mmで長さ130mmのカラムの上下に流入ロ、排出口(外径3mm、高さ10mm)を有している。上記カラムはポンプ(Cole-Parmer Instrument 社製のMasterFlex L/S)を備えている。

0081

上記のようにして得られたアゾ染料分解器(U97由来粗酵素を含むアゾ染料分解剤のMnP活性:0.36U/mL)を、槽数が1槽、容量が100mLの好気槽を備え、嫌気槽を有しないバイオリアクターにセットし、U97株由来粗酵素含有バイオリアクターを得た。

0082

(4)アゾ染料の分解1
上記のようにして得られたU97由来粗酵素含有バイオリアクターを用いて、アゾ染料の分解を行った。流速を1.0mL/min又は1.5mL/minとし、pH4.5のマロン酸緩衝液又はpH8の水溶液(1/10N水酸化ナトリウム水溶液でpHを調整)を用いた。処理は、暗所下で25℃で、0〜48時間行った。なお、バイオリアクター内での循環量や処理効率などを考慮し、全液量(二重カプセル充填量+アゾ染料液)を200mLとした。

0083

アゾ染料として、Remazol Navy Blue RUN No.4(以下、染料No.4という)、Remazol Violet 5R 90% No.9(以下、染料No.9という)、を、それぞれ最終濃度0.01質量%用いた。染料はいずれも愛媛県産業技術研究所繊維産業センターから提供されたものを使用した。
U97由来の粗酵素と各メディエータとを含むアゾ染料分解剤を用いた結果を表2及び表3に示す。

0084

0085

0086

表2及び表3に示されるように、U97株由来の粗酵素では、48時間までに2種のアゾ染料をいずれも約50%分解することがわかった。特に、HBT又はTEMPOをメディエータ成分として使用した場合には、分解率が大幅に向上し、48時間までに70%以上を分解できることがわかった。
また、染料No.9のときにはHBT、染料No.4のときにはTEMPOを、それぞれメディエータとして使用した場合には、pHを8.0に変更しても、それぞれ48時間で76.7%及び70.5%という高い分解率を示すことがわかった。

0087

[実施例2]
1mMの硫酸マンガン(Mn2+)、及び1mMのH2O2を含む1.5質量%アルギン酸ナトリウム溶液60mLを、メディエータ成分として、バイオリアクターで処理する反応液量に対して1mMのHBT及び1mMのTEMPOの組み合わせ、又は、1質量%(600mg)のTween80を含有する1.5質量%アルギン酸ナトリウム溶液60mLに代えた以外は、実施例1(3)と同様にして他のU97株由来粗酵素含有バイオリアクターを作製した。
また、粗酵素を含まない一重カプセルを得た後に、メディエータ成分として、バイオリアクターで処理する反応液量に対して1質量%Tween80、1mMのHBT、及び1mMのTEMPOを含む1.5質量%アルギン酸ナトリウム溶液60mLを添加した以外は、上記と同様にして、U97株由来粗酵素を含有しない比較用バイオリアクターを作製した。

0088

実施例1で作製したU97株由来粗酵素のみを含むU97株由来粗酵素含有バイオリアクター、TEMPOのみをメディエータとして含有するU97株由来粗酵素含有バイオリアクター、HBTのみをメディエータとして含有するU97株由来粗酵素含有バイオリアクター、HBT及びTEMPOをメディエータとして含有するU97株由来粗酵素含有バイオリアクター、並びに5成分のメディエータ成分を含有する比較用バイオリアクターを用いて、アゾ染料の分解を行った。

0089

アゾ染料として、Levafix blue No.16(以下、染料No.16という)を最終濃度0.01質量%で使用し、pH4.5、流速1.5mL/minの条件で、24時間、アゾ染料分解処理を行った。結果を表4に示す。なお表4において「Blank」とは、粗酵素及びメディエータを含まない染料のみものを意味する。

0090

0091

表4に示されるように、U97株由来の粗酵素は、単独でも、Tween80、TEMPO、HBT、TEMPO及びHBTの組み合わせのいずれにおいても、アゾ染料を高い分解率で分解できることがわかった。
特に、U97株由来の粗酵素は、Tween80又はTEMPOをメディエータ成分として用いることにより、アゾ染料No.16を12時間でほぼ100%分解できることがわかった。

0092

[実施例3]
NG007由来の粗酵素を、カテコール1,2−ジオキシゲナーゼ活性0.36U/mLとし、1mMのMn2+、及び1mMのH2O2を含む1.5質量%アルギン酸ナトリウム溶液60mLを、メディエータ成分として、バイオリアクターで処理する反応液量に対して1mMのHBT、1mMのTEMPO、又は、1mMのHBT及び1mMのTEMPOの組み合わせ、1質量%Tween80を含む1.5質量%アルギン酸ナトリウム溶液60mLに代えた以外は実施例1(3)と同様にして、NG007由来粗酵素含有バイオリアクターを作製した。
また、粗酵素を含まない一重カプセルを得た後に、これを、メディエータ成分として、バイオリアクターで処理する反応液量に対して1質量%Tween80、1mMのHBT、及び1mMのTEMPOを含む1.5質量%アルギン酸ナトリウム溶液60mLに添加した以外は、上記と同様にして、NG007株由来粗酵素を含有しない比較用バイオリアクターを作製した。

0093

アゾ染料として、Levafix blue No.16(以下、染料No.16という))を最終濃度0.01質量%で使用し、pH4.5、流速1.5mL/minの条件で、24時間、アゾ染料分解処理を行った。結果を表5に示す。染料No.16は、愛媛県産業技術研究所繊維産業センターから提供されたものを使用した。なお表5において「Blank」とは、粗酵素及びメディエータを含まない染料のみものを意味する。

0094

0095

表5に示されるように、NG007株由来の粗酵素では、12時間でアゾ染料を約50%分解することがわかった。特に、Tween80、HBT、又はHBTとTEMPOの組み合わせをメディエータ成分として用いることによって、アゾ染料の分解率が向上し、中でもTween80をメディエータ成分として使用すると、6時間で70%以上が分解することがわかった。
また、NG007由来粗酵素については、NG007由来粗酵素のみを含むバイオリアクターとして用いて他のアゾ染料Reactive Red 222を分解対象とした場合に、pH8.0の条件下で、24時間で70%以上の高い分解率を示すことがわかった。

0096

[実施例4]
アゾ染料を、染料4及び染料9(それぞれ、0.01質量%)に変更した以外は、実施例3と同様にして、Tween80をメディエータ成分として含有するNG007由来粗酵素含有バイオリアクター及びTEMPOをメディエータ成分として含有するNG007由来粗酵素含有バイオリアクターによるpH4.5の条件下での染料4及び染料9の分解を確認した。結果を表6及び表7に示す。表6及び表7に示されるようにNG007由来粗酵素は、染料4及び染料9も同様に分解することができることがわかった。なお表6及び表7において「Without NG007」とは、酵素及びメディエータ成分の双方を含まない染料のみのものを示し、「Only NG007」とは、メディエータ成分を含まない粗酵素と染料のみものを示す。

0097

0098

実施例

0099

このように、U97及びNG007それぞれの菌株由来の粗酵素を含むアゾ染料分解剤では、各種アゾ染料を効果的に分解することができた。

0100

10アゾ染料分解剤
12 粗酵素
14内膜
16メディエータ成分
18外膜
20アゾ染料分解器
22外筒(収容部)
24 開口部(供給口)
26 開口部

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 株式会社フクハラの「 ドレン処理構造」が 公開されました。( 2019/08/22)

    【課題】ドレンの排水効率を高めることができるドレン処理構造を提供する。【解決手段】ドレン処理構造1は、圧縮空気に含まれるドレン2が発生するドレン発生機器3と、ドレン発生機器3から延びて排水口12が鉛直... 詳細

  • 味の素株式会社の「 セルラーゼ」が 公開されました。( 2019/08/15)

    【課題】セルロース系基質への結合能が高いセルラーゼを提供する。【解決手段】キシラナーゼ(xylanase)の糖質結合モジュール(carbohydrate binding module;CBM)を有する... 詳細

  • 国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所の「 肝幹細胞様細胞の調製方法」が 公開されました。( 2019/08/15)

    【課題】肝前駆細胞を含む様々な分化段階の細胞が共存するヘパトブラストヘテロ細胞集団が存在する培地から、肝幹細胞様細胞を調製するための培地を提供すること。【解決手段】HepSCF+2F培地においてヘパト... 詳細

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ