專利名稱：利用伴隨微生物孢子化而產生的母細胞分解酶的有機物分解方法
技術領域：
本發明涉及利用由微生物或微生物群分泌的能分解母細胞的酶群來分解有機物的方法；特別涉及使用由形成內生孢子的多個好氧細菌所構成的產孢子好氧細菌來分解有機物的方法。
背景技術：
對于利用微生物進行的有機物分解，有史以來人類就廣泛使用了利用乳酸菌、酵母菌、曲霉菌或芽孢桿菌等使食品發酵的手段。特別是近年來，如專利文獻I中所記載的那樣，利用芽孢桿菌使污水和廚余垃圾分解，從而生成農業用混合肥料(堆肥)。另外，如專利文獻2中所記載的那樣，還開發了通過嗜熱菌來分解以前無法分解的、諸如蟹和蝦等的殼或纖維素等有機物的方法。此外，通過向嗜熱菌、酵母菌或芽孢桿菌中導入各種功能的基因，以創造出具有新功能的微生物的應用研究也在快速發展。但是，這些傳統上使用的有機物分解方法只不過是僅利用了 “功能被限定的”消化酶，該消化酶是菌為了消化吸收其所需的營養而由菌的母體(營養細胞)所分泌的。也就是說，這些分解方法利用了菌進行日常生活所必需的消化用分解酶，而不是利用了與培養環境處于饑餓狀態或氧不足時關系到生存的自噬相同的細胞溶解時所利用的酶群；也不是利用了多細胞生物為了保護個體而誘導細胞凋亡時所釋放出來的強大且多樣的批量型(
夂型)分解酶群。另外，這些分解方法由于利用了菌體，因此存在著這樣的缺點當菌的生活環境和培養環境發生改變時，菌所分泌的酶也發生變化，因而分解時的穩定性不足；并且為了維持這些菌的生活環境和培養環境，需要想很多辦法。另一方面，雖然也開發了利用從菌中分離出的分解酶(消化酶)的物品，如利用了酶的廚余垃圾處理機等，但是它們也和上述一樣，也僅利用了針對特定有機物的由營養細胞所分泌的消化酶的功能。例如，專利文獻3公開了一種通過酶來分解膠原的方法，但這也是僅利用了消化酶的方法。目前，這種嘗試向通過導入功能性基因來獲得新型酶的方法轉移，特別是應用于醫學領域的、向嗜熱菌的營養細胞所分泌的單功能分解酶中導入基因的研究正在盛行。但是，這也仍然是傳統的僅利用了消化性分解酶的方法。此外，作為涉及菌群或菌的共生菌群的技術，盡管存在專利文獻4等，但這些技術也僅利用了由營養細胞分泌的營養消化型分解酶群。現有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開平8-224593號公報專利文獻2 :日本專利第3146305號公報專利文獻3 :日本特開2003-284586號公報專利文獻4 :日本特開平10-245290號公報
發明內容
發明所要解決的問題本發明鑒于這樣的狀況而進行，并且本發明的目的在于提供一種分解有機物的方法，該方法利用了迄今為止沒有用過的批量型分解酶群(母細胞溶解酶群)，該批量型分解酶群是伴隨形成內生孢子(孢子)的好氧細菌(原核微生物)的孢子化而形成的、并與母細胞的細胞溶解相關。此外，本發明的目的還在于利用所述分解方法來提供有用的低分子有機物。解決問題的手段本發明人通過將作為好氧細菌的MRE共生菌群的培養液與形成孢子后的溶液相比較，結果發現兩者的有機物分解能力存在著明顯差異，進一步反復進行專心研究和實驗，結果完成了本發明。 傳統上，一直應用以下技術利用以好氧性芽孢桿菌或嗜熱性芽孢桿菌為首的原核微生物的培養細胞(母細胞)在日常中為了消化而分泌的分解酶(包括氧化還原酶和轉化酶等)，通過發酵使有機物分解。但是，由于這種利用培養細胞的發酵最終是以攝取菌的營養為目的，因此分解生成的有用的低分子有機物全部被營養細胞(母細胞)消化吸收，幾乎不會剩下有用的殘留物。另一方面，通過斷絕形成內生孢子(孢子)的好氧細菌的培養液的營養，并隔絕空氣，由此開始形成內生孢子，所形成的內生孢子(孢子)沉淀，而以前從來沒有考慮過透明澄清的殘留液具有何種作用的可能性。這是因為，由于作為發酵母體的培養細胞(母細胞)無法存活而全部死亡，因此很難想象被含有較多吡啶二羧酸的硬殼所包裹的內生孢子(孢子)能夠分解有機物。但是，本發明人通過用0. 2 y m的膜和0. 02 y m的過濾器對所形成的內生孢子沉淀后的溶液進行過濾，除去殘存的極微量的培養細胞和殘存浮游的內生孢子(孢子)，然后對所得溶液通氣(曝氣)，發現該溶液具有強大的分解能力。而且，確認了該分解能力比培養細胞的分解能力還要強大。因此，根據本發明第一主要的觀點，提供了一種分解有機物的方法，該方法的特征在于，具有準備作為分解對象的有機物的工序，以及對所述有機物應用母細胞溶解酶群的工序，其中所述母細胞溶解酶群是伴隨著產孢子好氧細菌的孢子形成而在細胞溶解中產生的。根據這樣的構成，可以提供有效地分解有機物的方法。另外，根據本發明，可以提供使含有較多木質素等的難分解的有機物也容易分解的方法。進一步，本發明還可以分解難處理有機物或者對人體和環境有害的有機物。另外，根據這樣的構成，通過分解而生成的分解生成物可以用作除草劑和美容液
坐寸o另外，根據本發明的一個實施方案，在這樣的方法中，上述產孢子好氧細菌為由形成內生孢子的多個好氧細菌形成的混合菌群。在此情況下，上述混合菌群優選為MRE共生菌群。另外，根據本發明的其它實施方案，在這樣的方法中，提供了一種方法，該方法的特征在于，還具有對所述有機物施用通過上述產孢子好氧細菌的孢子形成而生成的孢子的工序，并且所述孢子通過發芽和再孢子化，生成了母細胞溶解酶群。在此情況下，優選的是，將上述作為分解對象的有機物浸潰在含有上述母細胞溶解酶群和/或孢子的分解溶液中，并通過對該溶液進行通氣來進行分解。而且，優選的是，上述作為分解對象的有機物選自靈芝、松茸、冬蟲夏草、白樺茸、魚鱗構成的組，并且它們的分解生成物用作天然免疫活性組合物。特別是，當上述作為分解對象的有機物為魚鱗時，該魚鱗的分解生成物可以用作天然免疫活性美容液。另外，根據本發明的又一個其它的實施方案，在上述利用孢子的方法中，通過在60°C至80°C的條件下、在空氣存在下，對上述作為分解對象的有機物進行攪拌，并且對其噴灑含有上述母細胞溶解酶群和/或孢子的分解溶液，從而分解所述有機物。在此情況下，優選的是，該方法還具有將選自谷殼、鋸木屑構成的組中的木質素含量高的物質用作流化床 的工序。而且，上述溫度優選為64°C至68°C。另外，根據本發明的其它的實施方案，在這樣的方法中，此方法使用了這樣一種裝置來進行，該裝置具有分解槽，所述分解槽以如下方式構成其具有橫軸的旋轉軸，在該旋轉軸上設置有固定有攪拌板的I個或多個臂，并且沿著該攪拌板運動的軌跡形成加熱板；可將所述加熱板的溫度調節至60°C至160°C的加熱器；以及噴嘴，其設置在所述分解槽的上部，并且噴灑含有所述母細胞溶解酶群和/或孢子的分解溶液。此外，根據本發明的其它實施方案，在這樣的方法中，上述作為分解對象的有機物為豆腐渣，該豆腐渣的分解生成物用作除草劑。另外，根據本發明的又一個其它的實施方案，在這樣的方法中，上述作為分解對象的有機物質為竹子、木材、疏伐材、稻草等至少含有木質素和纖維素的材料，這些材料的分解生成物用作酒精原料。需要說明的是，通過參考以下的發明實施方案項和附圖，本領域技術人員可以明白除上述以外的本發明的特征以及顯著的作用和效果。附圖簡要說明圖I為示出了在本發明的一個實施方案中，分解“沙丁魚”時的分解比較圖。圖2為示出了在本發明的一個實施方案中，分解“沙丁魚”時的分解差圖。圖3為示出了在本發明的一個實施方案中，分解“豬肉”時的分解比較圖。圖4為示出了在本發明的一個實施方案中，分解“豬肉”時的分解差圖。圖5為示出了在本發明的一個實施方案中，分解“松茸”時的分解比較圖。圖6為示出了在本發明的一個實施方案中，分解“松茸”時的分解差圖。圖7為示出了在本發明的一個實施方案中，分解“松茸”后的分解生成物的分子量分布圖。圖8為示出了在本發明的一個實施方案中，分解“海鯉的鱗”時的分解比較圖。圖9為示出了在本發明的一個實施方案中，分解“海鯉的鱗”時的分解差圖。
圖10為示出了在本發明的一個實施方案中，分解“海鯉的鱗”后的分解生成物的分子量分布圖。
具體實施例方式如上所述，根據本發明，提供了利用母細胞溶解酶群來分解有機物的方法，其中所述母細胞溶解酶群是伴隨著形成內生孢子(孢子)的好氧細菌的孢子化而在母細胞的細胞溶解時釋放出來的。而且，所述好氧細菌只要能形成內生孢子即可，沒有特別的限制，優選為MRE共生菌群。另外，在本發明的方法中所使用的好氧細菌也可以是由I種或I種以上好氧細菌組成的混合菌群。這里，上述MRE共生菌群由芽孢桿菌屬(Bacillus sp. ) (FERM BP-11209、識別號 MK-005)、梭形賴氨酸芽抱桿菌(Lysinibacillus fusiformis) (FERM BP-11206、識別號MK-001)、枯草芽孢桿菌(Bacillus sonorensis)(識別號MK-004)、賴氨酸芽孢桿菌屬(Lysinibacillus sp.) (FERM BP-11207、識別號 MK-002)、以及叢毛單胞菌屬(Comamonassp.) (FERM BP-11208、識別號MK-003)構成，其中任何一種均為好氧細菌類。在本發明的方法中，利用了下述內容通過用0. 2 y m的膜和0. 02 y m的過濾器對所形成的內生孢子沉淀后的溶液進行過濾，除去殘存的極微量的培養細胞和殘存浮游的內生孢子(孢子)，然后對該溶液進行通氣(曝氣)，由此所得到的溶液能有效地分解有機物。本發明人發現該溶液具有強大的分解能力，并完成了本發明。 進一步進行詳細說明，將作為上述形成內生孢子的好氧細菌的集合的MRE共生菌群(MK-001、MK-002、MK003、MK-004和MK-005)的培養液Im3裝入同樣形狀的2個I. 2m3的曝氣培養容器中，對其進行通氣(曝氣)使得溶解氧濃度為0. 5mg/L至I. 2mg/L。將其中一個命名為細胞培養槽，另一個命名為孢子化槽。向細胞培養槽中加入魚粉500g、米糠500g、油渣250g、肉汁50g作為最低限度的營養物質，在pH6. (T6. 8以及培養溫度為25°C 35°C的培養條件下通氣并進行連續培養。另一方面，當在孢子化槽中斷絕一切營養以置于饑餓狀態下，并且在25V 35°C的溫度條件下進行連續通氣時，以氮成分的枯竭為誘因開始內生孢子化。等培養液的透明度增加時停止通氣(氧氣供給)，這時內生孢子一起開始沉淀，從而成為透明的溶液。將該溶液用0. 2 y m的膜過濾，再用0. 02 y m的過濾器進行過濾，然后將所得濾液再次裝入仔細洗凈的孢子化槽中，這樣就做好了進行分解能力實驗的準備。這里，將使用過濾器從MRE菌孢子化后的溶液中除去了殘存母細胞和孢子之后所得到的溶液稱為MRE濾液。因此，可以說處于MRE濾液中幾乎不存在菌和孢子的狀態，而該MRE濾液中存在母細胞溶解酶群。本發明利用了所述母細胞溶解酶群的有機物分解能力。需要說明的是，在本說明書中，使用了 “MRE濾液”、“孢子化后的溶液”、“孢子化后的不存在菌的溶液”等表達方式，除了特別提及，都是指含有母細胞溶解酶群的溶液。在本申請的發明中，對適用于上述溶液的膜和過濾器的大小沒有特別限定。例如，所述膜可以為I U m、0. 7 V- m、0. 5 u m、0. 3 u m,優選為0. 2 ii m。另外，過濾器可以為0. 15 u m、0. I u m、0. 07 u m、0. 05 u m、0. 03 u m,優選為 0. 02 u m。另外，在本申請的發明中，使用上述細胞培養槽和孢子化槽2者，對其進行通氣(曝氣)使得兩者中的溶解氧濃度均變為0. 5mg/L至I. 2mg/L,同時進行以下實驗。對于“沙丁魚”、“豬肉”、“松茸”這3種材料，準備重量盡可能接近于相同并且部位和形狀盡可能接近于相同的材料各兩組，在培養細胞槽和孢子化槽中使用相同重量的細眼網浸潰于液體中，每隔一定的時間同時取出，用厚的廚房紙巾在同樣的條件下除去水分，然后測量其重量，研究比較各自的分解能力。“沙丁魚”的分解結果如下所示。[表 I]
權利要求
1.一種分解有機物的方法，其特征在于，具有以下工序 準備作為分解對象的有機物的工序；以及 對所述有機物施用母細胞溶解酶群的工序，其中所述母細胞溶解酶群是伴隨著產孢子好氧細菌的孢子形成而在細胞溶解中生成的。
2.權利要求I所述的方法，其特征在于，所述產孢子好氧細菌為由形成內生孢子的多個好氧細菌所構成的混合菌群。
3.權利要求2所述的方法，其特征在于，所述混合菌群為MRE共生菌群。
4.權利要求I所述的方法，其特征在于， 所述方法還具有對所述有機物施用孢子的工序，其中所述孢子是通過所述產孢子好氧細菌的孢子形成而生成的， 并且所述孢子通過發芽和再孢子化，生成母細胞溶解酶群。
5.權利要求4所述的方法，其特征在于，將所述作為分解對象的有機物浸潰到含有所述母細胞溶解酶群和/或孢子的分解溶液中，并通過對該溶液通氣而將所述有機物分解。
6.權利要求5所述的方法，其特征在于，所述作為分解對象的有機物選自靈芝、松茸、冬蟲夏草、白樺茸、魚鱗所構成的組，并且它們的分解生成物用作天然免疫活性組合物。
7.權利要求6所述的方法，其特征在于，所述作為分解對象的有機物為魚鱗，該魚鱗的分解生成物用作天然免疫活性美容液。
8.權利要求4所述的方法，其特征在于，在60°C至80°C的條件下，在空氣存在下，對所述作為分解對象的有機物進行攪拌，并且對其噴灑含有所述母細胞溶解酶群和/或孢子的分解溶液，從而使其分解。
9.權利要求8所述的方法，其特征在于，該方法還具有將選自由谷殼、鋸木屑構成的組中的木質素含量高的物質用作流化床的工序。
10.權利要求8所述的方法，其特征在于，使用了這樣的裝置來進行，該裝置具有 分解槽，所述分解槽以如下方式構成具有橫軸的旋轉軸，在該旋轉軸上設置有固定有攪拌板的I個或多個臂，并且沿著所述攪拌板運動的軌跡形成加熱板； 加熱器，其將所述加熱板的溫度調節在60°C至160°C ;以及 噴嘴，其設置在所述分解槽的上部，并且噴灑含有所述母細胞溶解酶群和/或孢子的分解溶液。
11.權利要求8所述的方法，其特征在于，所述作為分解對象的有機物為豆腐渣，該豆腐渣的分解生成物用作除草劑。
12.權利要求8所述的方法，其特征在于，所述作為分解對象的有機物為至少含有木質素和纖維素的材料，該材料的分解生成物用作酒精原料。
全文摘要
本發明提供了一種分解有機物的方法，并提供了有用的低分子有機物。所述分解有機物的方法的特征在于，具有準備作為分解對象的有機物的工序；以及對所述有機物施用母細胞溶解酶群的工序，其中所述母細胞溶解酶群是伴隨著產孢子好氧細菌的孢子形成而在細胞溶解中生成的。
文檔編號C12P19/04GK102740986SQ20118000822
公開日2012年10月17日 申請日期2011年2月7日 優先權日2010年2月5日
發明者御手洗薰, 長濱陽二 申請人:有限公司名將