低温条件下での発熱発酵を促進する細菌およびその細菌を含む生菌剤
【課題】 低温条件下でも、より安定した十分な発酵促進効果を有する細菌、および、その細菌を含むより実用的な生菌剤を提供する。
【解決手段】 １０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する、特にＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属細菌を含む細菌。その細菌とフスマ、オカラ、コメヌカ、ナタネ粕、コメ、ムギ、ビール酵母およびチーズホエー等の農畜産業又は食品工業副産物等からなる栄養源を含む生菌剤。および、該生菌剤を利用した１０℃以下の有機性廃棄物の処理方法。
【解決手段】 １０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する、特にＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ属細菌を含む細菌。その細菌とフスマ、オカラ、コメヌカ、ナタネ粕、コメ、ムギ、ビール酵母およびチーズホエー等の農畜産業又は食品工業副産物等からなる栄養源を含む生菌剤。および、該生菌剤を利用した１０℃以下の有機性廃棄物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性廃棄物の発酵、特に低温条件下での発酵を促進する細菌、およびその細菌を含む生菌剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の環境保護への関心の高まりから、家畜などの糞尿や農水産業から大量に発生する有機性廃棄物を焼却処理するのではなく、土壌微生物等を用いた発酵処理を行うことにより、無害化したり、有機肥料として用いるために堆肥化する試みが多くなされている。有機性廃棄物、特に含水廃棄物は腐敗して悪臭を発生し易いため、速やかに処理する必要があるが、そのような処理には大規模な保管場を必要とする。また、平成１６年１１月からは畜産廃棄物処理法が施行されて、廃棄物の野積み等が禁止されているため、特に畜産農家にとっては、有機性廃棄物の処理は大きな課題である。
有機性廃棄物の処理法としては、堆肥化による脱臭、減容化が一般的であるが、冬季の間や寒冷地では低温のため堆肥化が進みにくいという問題点があった。
堆肥化を促進する方法としては、円形発酵槽を用いた堆肥化装置を用いたり、加温のための設備を施したり、堆肥の上を通気性のあるシートで覆うなどの方法がある。しかし、発酵槽や加温設備の建設、運転は投資や運転コストの負担が大きい。また、通気性シートで堆肥の上を覆う方法は、外気温の低下に伴う除熱よりも発酵熱の発生の方が上回る場合には有効であるものの、冬季の間や寒冷地など、外気温が１０℃以下、特に５℃以下になる場合には、廃棄物の発酵、堆肥化の進行が極めて遅く、その結果、外気温が上昇するまで処理できずに廃棄物が大量に蓄積するという大きな問題があった。
低温での発酵を促進して、有機性廃棄物から有機肥料を効率的に製造する方法として、特許文献１は、水分含量が６５％〜７５％の有機性廃棄物１００重量部に、小麦ふすま３〜２０重量部（乾物換算）を添加して発酵させることを特徴とする有機肥料の製造方法を開示している。しかし、この方法は、処理する有機性廃棄物の水分含量を調節する必要があった。また、この方法は有機性廃棄物中の土着菌や大気中の菌を利用するため、処理の対象となる有機性廃棄物や処理場の環境に左右される面が少なくない。そこで、低温の条件下でも、より安定した十分な発酵促進効果を有する、より実用的な生菌剤が求められていた。
【特許文献１】特願平１０−５３９４５５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は上記観点からなされたものであり、低温条件下でも、より安定した十分な発酵促進効果を有する細菌、および、その細菌を含むより実用的な生菌剤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】
【０００４】
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する細菌を用いることにより、上記目的を達成し得ることを見い出し、これらの知見に基づいて、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
（１）１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する細菌。
（２）微好気的的条件下において１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する細菌。
（３）（１）又は（２）に記載の細菌であって、１０℃以下の有機性廃棄物の温度を上昇させるための細菌。
（４）前記細菌が、シュードモナス属に属することを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１つに記載の細菌。
（５）微好気的的条件下において１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生するシュードモナス エスピー．ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株又はその変異体。
（６）（１）〜（４）のいずれか１つに記載の細菌、又は、（５）に記載の菌株若しくはその変異体の菌体を含有する生菌剤。
（７）前記細菌又は前記菌株若しくはその変異体の栄養源をさらに含有することを特徴とする（６）に記載の生菌剤。
（８）前記栄養源が、農畜産業の副産物又は食品工業の副産物である（７）に記載の生菌剤。
（９）前記栄養源が、フスマ、オカラ、コメヌカ、ナタネ粕、コメ、大麦、小麦、ビール酵母およびチーズホエーから選択される少なくとも１種の栄養源である（７）に記載の生菌剤。
（１０）１０℃以下の有機性廃棄物の温度を上昇させるための、（６）〜（９）のいずれか１つに記載の生菌剤。
（１１）（１）〜（４）のいずれか１つに記載の細菌、又は、（５）に記載の菌株若しくはその変異体を、１０℃以下の有機性廃棄物に施用することを含む、有機性廃棄物の処理方法。
（１２）さらに、前記細菌又は前記菌株若しくはその変異体の栄養源を前記有機性廃棄物に施用することを含む、（１１）に記載の有機性廃棄物の処理方法。
（１３）前記有機性廃棄物を保温することを特徴とする（１１）又は（１２）に記載の有機性廃棄物の処理方法。
（１４）前記有機性廃棄物の保温が、前記有機性廃棄物の表面に通気性シートを設置することによるものであることを特徴とする（１３）に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の細菌および生菌剤は、低温条件下でも、安定した十分な発酵促進効果を有している。また、本発明の細菌および生菌剤は、特に家畜糞尿のように水分含量が多く、内部に酸素が届きにくい環境下であっても、低温条件下で安定した十分な発酵促進効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の好ましい実施態様に限定されず、本発明の範囲内で自由に変更することができるものである。なお、本明細書において、百分率は特に断りのない限り質量による表示である。
本発明の細菌は、１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生するものであれば特に制限はない。ここでいう「１０℃以下の温度でも増殖する細菌」とは、温度条件以外はその細菌の増殖に好適な条件下において、温度を１０℃以下にして培養した場合にも増殖する細菌を意味する。また、本発明でいう「一定量以上の発酵熱を発生する細菌」とは、後述の実施例に記載された表２の試験を行った場合の７２時間後のオカラの中心温度が１５℃以上、好ましくは２０℃、より好ましくは２５℃以上になる細菌を意味する。
【０００７】
本発明の細菌は、微好気的条件下においては、１０℃以下の温度で増殖せず、一定量以上の発酵熱を発生しない細菌であってもよいが、微好気的条件下において１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する細菌が好ましい。このような細菌を用いると、水分含量が多く、内部に酸素濃度が低い有機性廃棄物に対しても、より優れた発酵促進効果を発揮するからである。ここでいう「微好気的条件」とは、たとえば、含水率が高めの有機性廃棄物内の酸素濃度以下の条件を意味し、実験室的には、２０℃で測定した酸化還元電位が通常＋８００ｍｖ以下、好ましくは＋３５０ｍｖ以下である条件をいう。
本発明の細菌としては、１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生するものであれば特に制限はないが、シュードモナス属に属する細菌が好ましく、シュードモナス エスピー．ＬＴＡ１０株又はその変異体が特に好ましい。
シュードモナス エスピー．ＬＴＡ１０株は、本発明者らが４℃の穀物貯蔵庫の床の塵から見いだした菌株であって、１０℃以下の温度でも旺盛に増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する。なお、ＬＴＡ１０株は、１℃以上、３３℃までの範囲で増殖する。
また、ＬＴＡ１０株は、１６Ｓ ｒＤＮＡ−５００塩基配列を解析した結果、以下のようなことが明らかとなった。
ＭｉｃｒｏＳｅｑを用いた解析の結果、ＬＴＡ１０株の１６Ｓ ｒＤＮＡ 部分塩基配列は、相同率９９．８１％でシュードモナス フルオレスセンス Ｃ の１６Ｓ ｒＤＮＡに対し最も高い相同性を示した。分子系統樹でもＬＴＡ１０株の１６Ｓ ｒＤＮＡはシュードモナス フルオレスセンス Ｃ の１６Ｓ ｒＤＮＡとクラスターを形成し、ＬＴＡ１０株とシュードモナス フルオレスセンス Ｃ は近縁であることが示された。
ＢＬＡＳＴを用いたGenBank/DDBJ/EMBLに対する相同性検索の結果、ＬＴＡ１０株の１６Ｓ ｒＤＮＡは、相同率９９．８％でシュードモナス エスピー．Accession No. AB013843株の１６Ｓ ｒＤＮＡに対し最も高い相同性を示した。また、検索の結果相同性の高かった上位２０株は、シュードモナス属細菌が大半を占めた。
【０００８】
上述のようにＬＴＡ１０株は、シュードモナス フルオレスセンス バイオタイプ Ｃ の１６Ｓ ｒＤＮＡに最も高い相同率を示した。シュードモナス フルオレスセンスには系統的に異なる幾つかのバイオタイプが存在することがしられている。シュードモナス フルオレスセンスの基準株はバイオタイプＡに含まれ、今回の解析ではＬＴＡ１０株の１６Ｓ ｒＤＮＡはこのバイオタイプＡに対しては高い相同率は示さなかった。シュードモナス フルオレスセンスについてはいまだ分類学的に未整理な部分が残っており、現時点でＬＴＡ１０株について種レベルの帰属を推定することは難しいと考えられる。一方、分子系統樹から、ＬＴＡ１０株のシュードモナスへの帰属は示唆されており、現時点ではＬＴＡ１０株をシュードモナス エスピー．とすることが妥当と考えられる。
なお、シュードモナス属細菌の中で、ＬＴＡ１０株のように低温域で増殖し、発酵熱を発生する菌株の報告はなく、新規な菌株と考えられる。
【０００９】
本発明における「変異体」には、シュードモナス エスピー．ＬＴＡ１０株と同様の菌学的性質を有し、１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する菌株である限り、シュードモナス エスピー．ＬＴＡ１０株から誘導されたいかなる変異体も含まれる。変異には、自然変異又は化学的変異剤や紫外線等による人工変異を含む。
なお、以下の明細書の記載における「本発明の細菌」には、「ＬＴＡ１０株およびその変異体」を含む意味で用いる場合がある。
シュードモナス エスピー．ＬＴＡ１０株は、平成１６年７月２８日より、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター（茨城県つくば市東１丁目１番地１中央第６）に受託番号ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株で寄託されている。
【００１０】
また、本発明の細菌は、５℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する細菌でなくてもよいが、５℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する細菌が好ましい。このような細菌を用いれば、有機性廃棄物がより低温であっても十分な発酵促進効果を発揮することができるからである。ここでいう「５℃以下の温度でも増殖する細菌」とは、温度条件以外はその細菌の増殖に好適な条件下において、温度を５℃以下にして培養した場合にも増殖する細菌を意味する。
【００１１】
また、本発明の細菌は、１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生するので、１０℃以下の有機性廃棄物の温度を上昇させるために用いることができる。本発明でいう「１０℃以下の有機性廃棄物」とは、有機性廃棄物の内部のいずれかの部分の温度
が１日の内、１６時間以上、好ましくは２０時間以上１０℃以下になる有機性廃棄物を意味する。また、本発明でいう「１０℃以下の有機性廃棄物」には、本発明の細菌を施用する時点で１０℃以下である有機性廃棄物だけでなく、本発明の細菌を施用する時点では１０℃より高温ではあるものの、本発明の細菌の施用後のいずれかの時期に１０℃以下となる有機性廃棄物も含まれる。
【００１２】
本発明の生菌剤は、１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する本発明の細菌の生菌の菌体を含有している。本発明の生菌剤は、１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する本発明の細菌の菌体を含有していれば特に制限はなく、そのような細菌の菌体を一種のみ含有するものであってもよいし、そのような細菌の菌体を複数種同時に含有するものであってもよい。
また、本発明の生菌剤における細菌は、１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する細菌であれば特に制限はないが、シュードモナス属に属する細菌が好ましく、シュードモナス エスピー．ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株又はその変異体が特に好ましい。また、本発明の生菌剤における細菌は、微好気的条件下においては、１０℃以下の温度で増殖せず、一定量以上の発酵熱を発生しない細菌であってもよいが、微好気的条件下においても１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する細菌が好ましい。このような細菌を用いると、水分含量が多く、内部に酸素濃度が低い有機性廃棄物に対しても、より優れた発酵促進効果を発揮するからである。
また、本発明の生菌剤における細菌は、５℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する細菌でなくてもよいが、５℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する細菌が好ましい。このような細菌を用いれば、有機性廃棄物がより低温であっても十分な発酵促進効果を発揮することができるからである。
【００１３】
シュードモナス エスピー．ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株以外の細菌であって、１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する細菌は、例えば以下のようにして単離して得ることができる。
本発明に用いる細菌の菌体は、上記細菌の培養物から得られる。本発明に用いる細菌を培養する方法は特に限定されず、培養する細菌の性質に応じた適当な条件下で、定法により行うことができる。たとえば、往復動式振盪培養、ジャーファーメンター培養などによる液体培養法でもよく、固体培養法でもよい。培養で得られた菌体は、そのまま用いることもできるが、細菌を培養した培養物を培地と共に粉砕または細断して用いてもよい。また、培養物中の培地から菌体をかき取って用いてもよいし、この培養物を遠心分離することにより菌体を分離して用いてもよい。さらに、上記のように回収した培養物の粉砕物や菌体は、そのまま用いることもできるが、生菌剤の製品としての保存性の観点から、自然乾燥、噴霧乾燥、凍結乾燥などにより、ある程度乾燥させて用いるのが好ましい。
回収した培養物の粉砕物や菌体の乾燥方法については特に制限はないが、特に凍結乾燥法が好ましい。凍結乾燥する際には、保護剤を添加することが好ましい。保護剤としては、特に制限はないが、スキムミルク、グルタミン酸ナトリウム、糖類の中から１種又は２種以上を組み合わせることができる。糖としては、特に制限はないが、グルコースやトレハロースを好ましく用いることができる。
さらに、乾燥後は、上記の乾燥物に加えて、脱酸素剤、脱水剤をガスバリアー性のアルミ袋に入れて密封し、低温で貯蔵することが好ましい。このようにすることにより、本発明の細菌はより長期間、生きたままで保存することが可能となるからである。
【００１４】
本発明の生菌剤は、本発明の細菌の菌体のみを含有するものであってもよいが、本発明の細菌の栄養源をさらに含有することが好ましい。栄養源をさらに含有すると、本発明の細菌がより速やかにより多くの発酵熱を発生させ、より優れた発酵促進効果が発揮されるからである。
そのような栄養源としては、本発明の細菌の増殖を促進する物質であれば特に制限はな
いが、たとえば、フスマ、オカラ、コメヌカ、ナタネ粕、ビール酵母、チーズホエー等の農畜産業の副産物、ならびに、大麦、小麦、ダイズ等の穀物、および、魚の煮汁等の水産業の副産物等の食品工業の副産物が挙げられ、フスマ、オカラ、コメヌカ、ナタネ粕、コメ、大麦、小麦、ビール酵母、チーズホエーが好ましく挙げられる。本発明の生菌剤は、これらの栄養源を１種のみ含有してもよく、２種以上含有してもよい。
【００１５】
本発明の生菌剤に含まれる本発明の細菌の濃度は、本発明の効果を損なわない限り特に制限はないが、製剤として１０4〜１０12CFU/g（コロニー形成単位）、好ましくは１０5〜１０11CFU/g（コロニー形成単位）である。
また、粒剤又は粉剤の形態で本発明の生菌剤を使用する場合は、本発明の効果が得られる範囲で水で適当に希釈して使用することもできる。
【００１６】
また、本発明の生菌剤は、上記の物質の他に、本発明の効果を妨げない限り、生菌剤等に含まれる本発明の細菌の培養に用いた培地等の任意の物質を含んでいてもよい。
本発明の生菌剤の使用方法については、特に制限はないが、有機性廃棄物に散布、混和等して用いることができる。本発明の生菌剤の散布等の対象となる有機性廃棄物には、特に制限はないが、例えば、豚糞、牛糞、鶏糞、野菜屑、刈り芝、家庭生ごみ、農水産業の廃棄物、食品工業の廃棄物、下水汚泥などが挙げられる。
【００１７】
本発明の生菌剤の施用量については、本願発明の効果が得られる範囲であれば特に制限はないが、例えば、有機性廃棄物あたりの細菌が１×１０3〜１×１０9CFU/g、好ましくは１×１０4〜１×１０7CFU/gとなるような量の菌体を有機性廃棄物に施用することができる。
【００１８】
また、本発明の別の態様は、本発明の細菌を１０℃以下の有機性廃棄物に施用することを含む、有機性廃棄物の処理方法である。本発明の細菌を１０℃以下の有機性廃棄物に散布、混合する等して施用すると、本発明の細菌が発酵熱を発生しながら増殖する。その発酵熱により、その有機性廃棄物の温度が上昇する。
有機性廃棄物の温度が上昇したかどうかは、たとえば、本発明の細菌を施用すること以外は同様の条件で有機性廃棄物を発酵させた場合に、本発明の細菌を施用した有機性廃棄物と本発明の細菌を施用しなかった有機性廃棄物において同様の部分の温度をそれぞれ測定して比較することにより確認することができる。
本発明の方法を適用した場合の、１０℃以下の有機性廃棄物の温度の上昇の程度や速度については特に制限はないが、例えば、本発明の細菌を施用する有機性廃棄物の乾燥物１ｇに対する本発明の細菌の濃度が７．２×１０4CFU/g（コロニー形成単位）になるように本発明の細菌を１０℃以下のその有機性廃棄物に施用した後に７２時間発酵させた場合のその有機性廃棄物の表面から１０ｃｍの深さの温度が、本発明の細菌を施用すること以外は同様の条件で発酵させた有機性廃棄物の表面から１０ｃｍの深さの温度に比べて、５℃以上、好ましくは１０℃以上高くなるような温度の上昇が生じる。
【００１９】
このように本発明の細菌を１０℃以下の有機性廃棄物に施用すると、その有機性廃棄物の温度が上昇し、その結果、有機性廃棄物中に元々存在していた土着菌の活動が活性化され、有機性廃棄物の発酵、分解、堆肥化、および、水分の蒸散も含めた減容化が促進される。
【００２０】
また、本発明の方法では、本発明の細菌の栄養源を有機性廃棄物に施用しなくてもよいが、栄養源を有機性廃棄物に施用する方が好ましい。栄養源を施用すると、本発明の細菌がより速やかにより多くの発酵熱を発生させ、より優れた発酵促進効果が発揮されるからである。
この栄養源の施用方法には、特に制限はないが、例えば、有機性廃棄物に散布、混合す
る等して施用することができる。また、栄養源の有機性廃棄物への施用は、本発明の細菌の菌体の施用と同時に行ってもよいし、別々に行ってもよい。すなわち、栄養源と菌体を混合してから施用してもよく、混合せずに同時に施用してもよく、栄養源の施用に先立って菌体を施用してもよく、菌体の施用に先立って栄養源を施用してもよい。
【００２１】
また、本発明の方法では、有機性廃棄物を保温しなくてもよいが、保温することが好ましい。本発明の細菌が発する発酵熱等が、外気等に奪われるのを抑制し、より優れた発酵促進効果が得られるからである。保温方法としては、有機性廃棄物から熱が失われるのを抑制する方法であれば特に制限はなく、例えば、シートで有機性廃棄物の表面を覆うなどの方法が挙げられる。ここでシートとしては、通気性シートが好ましく挙げられる。通気性シートは、例えば、発酵促進シートとして市販されたものを用いることができる。
本発明の方法では、本発明の細菌の菌体を有機性廃棄物に施用した後に、その有機性廃棄物を切り返したり、その有機性廃棄物内に酸素を強制的に通気する等して、その有機性廃棄物内の酸素濃度を高めてもよいが、酸素濃度を高めなくても十分な発酵促進効果が得られる。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。
［実施例１〜１２、比較例１〜２］
（本発明の細菌の培養）
後述の表１に記載された種々の農産物又は副産物に水分を加えて、固体培地とした。固体培地を１００ｇずつ５００ｍｌの広口三角フラスコにそれぞれ入れて、シリコン栓をし、無殺菌のまま４℃の低温室に６時間保管した。一方、５００ｍｌの広口試験管を用意し、同様の固体培地を１００ｇずつ広口試験管にそれぞれ入れ、シリコン栓で密栓した後、１２１℃で３０分間オートクレーブを行って殺菌した。その広口試験管を氷水で冷却し、その後４℃の低温室に６時間保管した。
また、５００ｍｌ容の三角フラスコに５０ｍｌのブイヨン培地を加え、シリコン栓で密栓した後、１２１℃で１５分間オートクレーブを行って殺菌した。そのブイヨン培地に、シュードモナス エスピー．ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株を一白金耳接種し、２８℃で毎分１２０回転の速度で２４時間培養した。その結果、ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株の菌濃度が２．３×１０9である培養液が得られた。
この培養液を前述の三角フラスコ内および試験管内の固体培地にそれぞれ１ｍｌずつ添加して、内容物を十分に攪拌し、４、７又は１０℃の低温庫にそれぞれ静置して培養した。また、培養液を添加しなかったものも同様に静置培養し、比較例とした。
１０日後に三角フラスコ内および試験管内の固体培地を取り出し、普通寒天培地を用いた段階希釈法によって菌数を測定し、それぞれの固体培地中のＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株の菌数を計測した。乾燥固体培地１ｇ当たりのＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株数を測定した。その結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】
表１の結果から、いずれの固体培地を用いた場合であっても、シュードモナス エスピー．ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株は良く増殖することが分かった。また、オートクレーブで殺菌していない固体培地を用いた場合でも、シュードモナス エスピー．ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株は良く増殖していることから、少なくとも有機性廃棄物の温度がある程度低ければ、有機性廃棄物が殺菌されていない状態であっても、シュードモナス エスピー．ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株は十分に増殖することができることが示唆された。
【００２５】
［実施例１３〜１６、比較例３］
豆腐を製造した直後に集められたオカラ３０ｋｇをビニール袋に入れ、４℃の低温室内で氷水中に入れて３時間冷却した。内径１５×２０センチ、深さ１２センチ、肉厚２センチの発泡スチロール製容器を５つ用意し、前述のオカラを無殺菌のまま１ｋｇずつ入れた。シュードモナス エスピー．ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株の濃度が表２に記載された濃度になるように、それぞれの容器にＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株を加えた。比較例として、ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株を添加しなかったオカラも用意した。
自動記録式温度検出器 サーモレコーダー ＴＲ−７１Ｕ（株式会社ティアンドディ製）をオカラの中心部に入れ、発泡スチロールの蓋をした。この発泡スチロール製容器を、さらに内径２８×３７センチ、深さ１８センチ肉厚２センチの発泡スチロール製容器に入れて断熱した。これを４℃の低温室内に保管し、オカラ内部の温度変化を測定した。７２時間後のオカラ内部の温度を表２に示す。また、それぞれのオカラを乾燥させ、乾燥重量１ｇ当たりに含まれるＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株の菌数を７２時間後に測定した、その結果を表２に示す。
【００２６】
【表２】
【００２７】
表２の結果から、シュードモナス エスピー．ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株の菌数が多いほど、オカラの温度も高くなることが分かった。このことから、ＦＥＲＭ
Ｐ−２０１４１株は、低温のオカラ内でも増殖し、発酵熱を発生して、オカラの温度を上昇させることが示された。
【００２８】
［実施例１７〜２０、比較例４〜５］
フスマ（水分含量１２．４％）に水道水を加えて攪拌し、水分含量６２％とした。水分を加えたこのフスマを、オートクレーブで殺菌可能なプラスチックバックに１０ｋｇ入れ、プラスチックバックの口を閉じた。そのプラスチックバックを１２１℃で２５分間殺菌した後、４℃の低温室で氷水を張ったプラスチック容器の中に浮かべて６時間冷却した。
その後、前述のプラスチックバック内のフスマを１ｋｇ取り出し、内径１５×２０センチ、深さ１２センチ、肉厚２センチの発泡スチロール製容器に入れた。なお、この作業は開放系で行った。表１の試験で行ったのと同様の方法で培養したシュードモナス エスピー．ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株の液体培養物を、ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株の菌濃度が２．２×１０6cfu/ｇ乾燥オカラになるように、前述のフスマに添加し、攪拌した。この発泡スチロール容器をさらに内径２８×３７センチ、深さ１８センチ肉厚２センチの発泡スチロール製容器に入れて断熱した。これを４℃の低温室内に保管し、オカラ内部の温度変化を測定した。
プラスチックバックの殺菌を行わなかったこと以外は、同様の操作を行い、オカラ内部の温度変化を測定した。
また、水分を加えたフスマに代えて、コメヌカ（水分含量１０．４％）に水道水を加えて攪拌し、水分含量４８％としたものを用いて、殺菌を行ったものと殺菌を行わなかったものの両方について、上記と同様の操作を行ってコメヌカ内部の温度変化をそれぞれ測定した。
また、シュードモナス エスピー．ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株の液体培養物を添加せずに、上記と同様の操作を行ったものを比較例とし、フスマ又はコメヌカ内部の温度変化をそれぞれ測定した。これらの結果を表３に示す。
また、それぞれの固体培地を乾燥させ、乾燥固体培地１ｇ当たりに含まれるＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株の菌数を７２時間後に測定した、その結果を表３に示す。
【００２９】
【表３】
【００３０】
表３の結果から、本発明のＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株は、殺菌、無殺菌のフスマおよびコメヌカ内のいずれでも増殖し、発酵熱を発生してフスマ又はコメヌカの温度を上昇させた。なお、本発明のＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株を添加しなかった比較例では、殺菌、無殺菌のフスマ又はコメヌカのいずれでも温度の上昇が見られなかった。
【００３１】
［実施例２１〜２４、比較例６］
牛舎から回収した生牛糞４０ｋｇにオガクズ１０ｋｇを加えて十分に攪拌した。この混合物の水分含量は６４％であった。この混合物１０ｋｇをプラスチックバックに入れて、４℃の低温室で２４時間静置して冷却した。この混合物１０ｋｇの内、４ｋｇを内径２８×３７センチ、深さ１８センチ肉厚２センチの発泡スチロール製容器に入れた。
表１の試験方法と同様の方法を用いて、オカラで培養したＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株の固体培養物を得た。この固体培養物４ｇを、所定量の新鮮なオカラと混合して接種物を作製した。この接種物を上述の４ｋｇの混合物に混合した後、自動記録式温度検出器を混合物の中心部に設置し、温度の変化を経時的に測定した。また、上述のＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株を含む接種物の代わりに、４０ｇの新鮮なオカラを添加したこと以外は上記と同様の操作を行ったものを比較例とした。これらの結果を表４に示す。
【００３２】
【表４】
【００３３】
表４の結果から、栄養源として添加するオカラの量が増えるにしたがって、有機性廃棄物である牛糞の温度がより急激に上昇していくことが分かった。これにより、本発明のＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株に加えて、その栄養源を添加すると、低温での発酵促進効果がより向上することが示された。
【００３４】
［実施例２５、比較例７〜８］
牛舎から排出された牛糞を、屋根付きの屋外堆肥化場に移動し、約１５立方メートルの
牛糞の山を作製した。一方、シュードモナス エスピー．ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株をフスマ（水分含量１３．２％）１５０ｋｇに、その株の濃度が１．６×１０5CFU/g（コロニー形成単位）になるように添加した。これを、小型のパワーショベルを用いて前述の牛糞の山によく混合した後、山の中心部に自動温度センサーを差し込んだ。その後、１０日間の温度変化を測定した。測定期間中、山の周辺の外気温は最低２℃、最高６℃の範囲で変化した。また、測定期間中には、牛糞の切り返しは行わなかった。
ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株を添加したフスマの代わりに、フスマのみを用いること以外は、上記と同様の操作を行い、前述の試験と同時期に温度変化を測定した。
さらに、ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株もフスマも添加しないこと以外は、上記と同様の操作を行い、前述の試験と同時期に温度変化を測定した。これらの結果を表５に示す。
【００３５】
【表５】
【００３６】
表５の結果から、本発明のＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株は、堆肥場で牛糞を実際に堆肥化する場合にも、十分な発酵促進効果を発揮することが分かった。また、ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株とフスマ等の栄養源を併用すると、優れた発酵促進効果を示すことが分かった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性廃棄物の発酵、特に低温条件下での発酵を促進する細菌、およびその細菌を含む生菌剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の環境保護への関心の高まりから、家畜などの糞尿や農水産業から大量に発生する有機性廃棄物を焼却処理するのではなく、土壌微生物等を用いた発酵処理を行うことにより、無害化したり、有機肥料として用いるために堆肥化する試みが多くなされている。有機性廃棄物、特に含水廃棄物は腐敗して悪臭を発生し易いため、速やかに処理する必要があるが、そのような処理には大規模な保管場を必要とする。また、平成１６年１１月からは畜産廃棄物処理法が施行されて、廃棄物の野積み等が禁止されているため、特に畜産農家にとっては、有機性廃棄物の処理は大きな課題である。
有機性廃棄物の処理法としては、堆肥化による脱臭、減容化が一般的であるが、冬季の間や寒冷地では低温のため堆肥化が進みにくいという問題点があった。
堆肥化を促進する方法としては、円形発酵槽を用いた堆肥化装置を用いたり、加温のための設備を施したり、堆肥の上を通気性のあるシートで覆うなどの方法がある。しかし、発酵槽や加温設備の建設、運転は投資や運転コストの負担が大きい。また、通気性シートで堆肥の上を覆う方法は、外気温の低下に伴う除熱よりも発酵熱の発生の方が上回る場合には有効であるものの、冬季の間や寒冷地など、外気温が１０℃以下、特に５℃以下になる場合には、廃棄物の発酵、堆肥化の進行が極めて遅く、その結果、外気温が上昇するまで処理できずに廃棄物が大量に蓄積するという大きな問題があった。
低温での発酵を促進して、有機性廃棄物から有機肥料を効率的に製造する方法として、特許文献１は、水分含量が６５％〜７５％の有機性廃棄物１００重量部に、小麦ふすま３〜２０重量部（乾物換算）を添加して発酵させることを特徴とする有機肥料の製造方法を開示している。しかし、この方法は、処理する有機性廃棄物の水分含量を調節する必要があった。また、この方法は有機性廃棄物中の土着菌や大気中の菌を利用するため、処理の対象となる有機性廃棄物や処理場の環境に左右される面が少なくない。そこで、低温の条件下でも、より安定した十分な発酵促進効果を有する、より実用的な生菌剤が求められていた。
【特許文献１】特願平１０−５３９４５５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は上記観点からなされたものであり、低温条件下でも、より安定した十分な発酵促進効果を有する細菌、および、その細菌を含むより実用的な生菌剤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】
【０００４】
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する細菌を用いることにより、上記目的を達成し得ることを見い出し、これらの知見に基づいて、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
（１）１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する細菌。
（２）微好気的的条件下において１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する細菌。
（３）（１）又は（２）に記載の細菌であって、１０℃以下の有機性廃棄物の温度を上昇させるための細菌。
（４）前記細菌が、シュードモナス属に属することを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１つに記載の細菌。
（５）微好気的的条件下において１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生するシュードモナス エスピー．ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株又はその変異体。
（６）（１）〜（４）のいずれか１つに記載の細菌、又は、（５）に記載の菌株若しくはその変異体の菌体を含有する生菌剤。
（７）前記細菌又は前記菌株若しくはその変異体の栄養源をさらに含有することを特徴とする（６）に記載の生菌剤。
（８）前記栄養源が、農畜産業の副産物又は食品工業の副産物である（７）に記載の生菌剤。
（９）前記栄養源が、フスマ、オカラ、コメヌカ、ナタネ粕、コメ、大麦、小麦、ビール酵母およびチーズホエーから選択される少なくとも１種の栄養源である（７）に記載の生菌剤。
（１０）１０℃以下の有機性廃棄物の温度を上昇させるための、（６）〜（９）のいずれか１つに記載の生菌剤。
（１１）（１）〜（４）のいずれか１つに記載の細菌、又は、（５）に記載の菌株若しくはその変異体を、１０℃以下の有機性廃棄物に施用することを含む、有機性廃棄物の処理方法。
（１２）さらに、前記細菌又は前記菌株若しくはその変異体の栄養源を前記有機性廃棄物に施用することを含む、（１１）に記載の有機性廃棄物の処理方法。
（１３）前記有機性廃棄物を保温することを特徴とする（１１）又は（１２）に記載の有機性廃棄物の処理方法。
（１４）前記有機性廃棄物の保温が、前記有機性廃棄物の表面に通気性シートを設置することによるものであることを特徴とする（１３）に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の細菌および生菌剤は、低温条件下でも、安定した十分な発酵促進効果を有している。また、本発明の細菌および生菌剤は、特に家畜糞尿のように水分含量が多く、内部に酸素が届きにくい環境下であっても、低温条件下で安定した十分な発酵促進効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の好ましい実施態様に限定されず、本発明の範囲内で自由に変更することができるものである。なお、本明細書において、百分率は特に断りのない限り質量による表示である。
本発明の細菌は、１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生するものであれば特に制限はない。ここでいう「１０℃以下の温度でも増殖する細菌」とは、温度条件以外はその細菌の増殖に好適な条件下において、温度を１０℃以下にして培養した場合にも増殖する細菌を意味する。また、本発明でいう「一定量以上の発酵熱を発生する細菌」とは、後述の実施例に記載された表２の試験を行った場合の７２時間後のオカラの中心温度が１５℃以上、好ましくは２０℃、より好ましくは２５℃以上になる細菌を意味する。
【０００７】
本発明の細菌は、微好気的条件下においては、１０℃以下の温度で増殖せず、一定量以上の発酵熱を発生しない細菌であってもよいが、微好気的条件下において１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する細菌が好ましい。このような細菌を用いると、水分含量が多く、内部に酸素濃度が低い有機性廃棄物に対しても、より優れた発酵促進効果を発揮するからである。ここでいう「微好気的条件」とは、たとえば、含水率が高めの有機性廃棄物内の酸素濃度以下の条件を意味し、実験室的には、２０℃で測定した酸化還元電位が通常＋８００ｍｖ以下、好ましくは＋３５０ｍｖ以下である条件をいう。
本発明の細菌としては、１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生するものであれば特に制限はないが、シュードモナス属に属する細菌が好ましく、シュードモナス エスピー．ＬＴＡ１０株又はその変異体が特に好ましい。
シュードモナス エスピー．ＬＴＡ１０株は、本発明者らが４℃の穀物貯蔵庫の床の塵から見いだした菌株であって、１０℃以下の温度でも旺盛に増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する。なお、ＬＴＡ１０株は、１℃以上、３３℃までの範囲で増殖する。
また、ＬＴＡ１０株は、１６Ｓ ｒＤＮＡ−５００塩基配列を解析した結果、以下のようなことが明らかとなった。
ＭｉｃｒｏＳｅｑを用いた解析の結果、ＬＴＡ１０株の１６Ｓ ｒＤＮＡ 部分塩基配列は、相同率９９．８１％でシュードモナス フルオレスセンス Ｃ の１６Ｓ ｒＤＮＡに対し最も高い相同性を示した。分子系統樹でもＬＴＡ１０株の１６Ｓ ｒＤＮＡはシュードモナス フルオレスセンス Ｃ の１６Ｓ ｒＤＮＡとクラスターを形成し、ＬＴＡ１０株とシュードモナス フルオレスセンス Ｃ は近縁であることが示された。
ＢＬＡＳＴを用いたGenBank/DDBJ/EMBLに対する相同性検索の結果、ＬＴＡ１０株の１６Ｓ ｒＤＮＡは、相同率９９．８％でシュードモナス エスピー．Accession No. AB013843株の１６Ｓ ｒＤＮＡに対し最も高い相同性を示した。また、検索の結果相同性の高かった上位２０株は、シュードモナス属細菌が大半を占めた。
【０００８】
上述のようにＬＴＡ１０株は、シュードモナス フルオレスセンス バイオタイプ Ｃ の１６Ｓ ｒＤＮＡに最も高い相同率を示した。シュードモナス フルオレスセンスには系統的に異なる幾つかのバイオタイプが存在することがしられている。シュードモナス フルオレスセンスの基準株はバイオタイプＡに含まれ、今回の解析ではＬＴＡ１０株の１６Ｓ ｒＤＮＡはこのバイオタイプＡに対しては高い相同率は示さなかった。シュードモナス フルオレスセンスについてはいまだ分類学的に未整理な部分が残っており、現時点でＬＴＡ１０株について種レベルの帰属を推定することは難しいと考えられる。一方、分子系統樹から、ＬＴＡ１０株のシュードモナスへの帰属は示唆されており、現時点ではＬＴＡ１０株をシュードモナス エスピー．とすることが妥当と考えられる。
なお、シュードモナス属細菌の中で、ＬＴＡ１０株のように低温域で増殖し、発酵熱を発生する菌株の報告はなく、新規な菌株と考えられる。
【０００９】
本発明における「変異体」には、シュードモナス エスピー．ＬＴＡ１０株と同様の菌学的性質を有し、１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する菌株である限り、シュードモナス エスピー．ＬＴＡ１０株から誘導されたいかなる変異体も含まれる。変異には、自然変異又は化学的変異剤や紫外線等による人工変異を含む。
なお、以下の明細書の記載における「本発明の細菌」には、「ＬＴＡ１０株およびその変異体」を含む意味で用いる場合がある。
シュードモナス エスピー．ＬＴＡ１０株は、平成１６年７月２８日より、独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センター（茨城県つくば市東１丁目１番地１中央第６）に受託番号ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株で寄託されている。
【００１０】
また、本発明の細菌は、５℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する細菌でなくてもよいが、５℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する細菌が好ましい。このような細菌を用いれば、有機性廃棄物がより低温であっても十分な発酵促進効果を発揮することができるからである。ここでいう「５℃以下の温度でも増殖する細菌」とは、温度条件以外はその細菌の増殖に好適な条件下において、温度を５℃以下にして培養した場合にも増殖する細菌を意味する。
【００１１】
また、本発明の細菌は、１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生するので、１０℃以下の有機性廃棄物の温度を上昇させるために用いることができる。本発明でいう「１０℃以下の有機性廃棄物」とは、有機性廃棄物の内部のいずれかの部分の温度
が１日の内、１６時間以上、好ましくは２０時間以上１０℃以下になる有機性廃棄物を意味する。また、本発明でいう「１０℃以下の有機性廃棄物」には、本発明の細菌を施用する時点で１０℃以下である有機性廃棄物だけでなく、本発明の細菌を施用する時点では１０℃より高温ではあるものの、本発明の細菌の施用後のいずれかの時期に１０℃以下となる有機性廃棄物も含まれる。
【００１２】
本発明の生菌剤は、１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する本発明の細菌の生菌の菌体を含有している。本発明の生菌剤は、１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する本発明の細菌の菌体を含有していれば特に制限はなく、そのような細菌の菌体を一種のみ含有するものであってもよいし、そのような細菌の菌体を複数種同時に含有するものであってもよい。
また、本発明の生菌剤における細菌は、１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する細菌であれば特に制限はないが、シュードモナス属に属する細菌が好ましく、シュードモナス エスピー．ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株又はその変異体が特に好ましい。また、本発明の生菌剤における細菌は、微好気的条件下においては、１０℃以下の温度で増殖せず、一定量以上の発酵熱を発生しない細菌であってもよいが、微好気的条件下においても１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する細菌が好ましい。このような細菌を用いると、水分含量が多く、内部に酸素濃度が低い有機性廃棄物に対しても、より優れた発酵促進効果を発揮するからである。
また、本発明の生菌剤における細菌は、５℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する細菌でなくてもよいが、５℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する細菌が好ましい。このような細菌を用いれば、有機性廃棄物がより低温であっても十分な発酵促進効果を発揮することができるからである。
【００１３】
シュードモナス エスピー．ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株以外の細菌であって、１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する細菌は、例えば以下のようにして単離して得ることができる。
本発明に用いる細菌の菌体は、上記細菌の培養物から得られる。本発明に用いる細菌を培養する方法は特に限定されず、培養する細菌の性質に応じた適当な条件下で、定法により行うことができる。たとえば、往復動式振盪培養、ジャーファーメンター培養などによる液体培養法でもよく、固体培養法でもよい。培養で得られた菌体は、そのまま用いることもできるが、細菌を培養した培養物を培地と共に粉砕または細断して用いてもよい。また、培養物中の培地から菌体をかき取って用いてもよいし、この培養物を遠心分離することにより菌体を分離して用いてもよい。さらに、上記のように回収した培養物の粉砕物や菌体は、そのまま用いることもできるが、生菌剤の製品としての保存性の観点から、自然乾燥、噴霧乾燥、凍結乾燥などにより、ある程度乾燥させて用いるのが好ましい。
回収した培養物の粉砕物や菌体の乾燥方法については特に制限はないが、特に凍結乾燥法が好ましい。凍結乾燥する際には、保護剤を添加することが好ましい。保護剤としては、特に制限はないが、スキムミルク、グルタミン酸ナトリウム、糖類の中から１種又は２種以上を組み合わせることができる。糖としては、特に制限はないが、グルコースやトレハロースを好ましく用いることができる。
さらに、乾燥後は、上記の乾燥物に加えて、脱酸素剤、脱水剤をガスバリアー性のアルミ袋に入れて密封し、低温で貯蔵することが好ましい。このようにすることにより、本発明の細菌はより長期間、生きたままで保存することが可能となるからである。
【００１４】
本発明の生菌剤は、本発明の細菌の菌体のみを含有するものであってもよいが、本発明の細菌の栄養源をさらに含有することが好ましい。栄養源をさらに含有すると、本発明の細菌がより速やかにより多くの発酵熱を発生させ、より優れた発酵促進効果が発揮されるからである。
そのような栄養源としては、本発明の細菌の増殖を促進する物質であれば特に制限はな
いが、たとえば、フスマ、オカラ、コメヌカ、ナタネ粕、ビール酵母、チーズホエー等の農畜産業の副産物、ならびに、大麦、小麦、ダイズ等の穀物、および、魚の煮汁等の水産業の副産物等の食品工業の副産物が挙げられ、フスマ、オカラ、コメヌカ、ナタネ粕、コメ、大麦、小麦、ビール酵母、チーズホエーが好ましく挙げられる。本発明の生菌剤は、これらの栄養源を１種のみ含有してもよく、２種以上含有してもよい。
【００１５】
本発明の生菌剤に含まれる本発明の細菌の濃度は、本発明の効果を損なわない限り特に制限はないが、製剤として１０4〜１０12CFU/g（コロニー形成単位）、好ましくは１０5〜１０11CFU/g（コロニー形成単位）である。
また、粒剤又は粉剤の形態で本発明の生菌剤を使用する場合は、本発明の効果が得られる範囲で水で適当に希釈して使用することもできる。
【００１６】
また、本発明の生菌剤は、上記の物質の他に、本発明の効果を妨げない限り、生菌剤等に含まれる本発明の細菌の培養に用いた培地等の任意の物質を含んでいてもよい。
本発明の生菌剤の使用方法については、特に制限はないが、有機性廃棄物に散布、混和等して用いることができる。本発明の生菌剤の散布等の対象となる有機性廃棄物には、特に制限はないが、例えば、豚糞、牛糞、鶏糞、野菜屑、刈り芝、家庭生ごみ、農水産業の廃棄物、食品工業の廃棄物、下水汚泥などが挙げられる。
【００１７】
本発明の生菌剤の施用量については、本願発明の効果が得られる範囲であれば特に制限はないが、例えば、有機性廃棄物あたりの細菌が１×１０3〜１×１０9CFU/g、好ましくは１×１０4〜１×１０7CFU/gとなるような量の菌体を有機性廃棄物に施用することができる。
【００１８】
また、本発明の別の態様は、本発明の細菌を１０℃以下の有機性廃棄物に施用することを含む、有機性廃棄物の処理方法である。本発明の細菌を１０℃以下の有機性廃棄物に散布、混合する等して施用すると、本発明の細菌が発酵熱を発生しながら増殖する。その発酵熱により、その有機性廃棄物の温度が上昇する。
有機性廃棄物の温度が上昇したかどうかは、たとえば、本発明の細菌を施用すること以外は同様の条件で有機性廃棄物を発酵させた場合に、本発明の細菌を施用した有機性廃棄物と本発明の細菌を施用しなかった有機性廃棄物において同様の部分の温度をそれぞれ測定して比較することにより確認することができる。
本発明の方法を適用した場合の、１０℃以下の有機性廃棄物の温度の上昇の程度や速度については特に制限はないが、例えば、本発明の細菌を施用する有機性廃棄物の乾燥物１ｇに対する本発明の細菌の濃度が７．２×１０4CFU/g（コロニー形成単位）になるように本発明の細菌を１０℃以下のその有機性廃棄物に施用した後に７２時間発酵させた場合のその有機性廃棄物の表面から１０ｃｍの深さの温度が、本発明の細菌を施用すること以外は同様の条件で発酵させた有機性廃棄物の表面から１０ｃｍの深さの温度に比べて、５℃以上、好ましくは１０℃以上高くなるような温度の上昇が生じる。
【００１９】
このように本発明の細菌を１０℃以下の有機性廃棄物に施用すると、その有機性廃棄物の温度が上昇し、その結果、有機性廃棄物中に元々存在していた土着菌の活動が活性化され、有機性廃棄物の発酵、分解、堆肥化、および、水分の蒸散も含めた減容化が促進される。
【００２０】
また、本発明の方法では、本発明の細菌の栄養源を有機性廃棄物に施用しなくてもよいが、栄養源を有機性廃棄物に施用する方が好ましい。栄養源を施用すると、本発明の細菌がより速やかにより多くの発酵熱を発生させ、より優れた発酵促進効果が発揮されるからである。
この栄養源の施用方法には、特に制限はないが、例えば、有機性廃棄物に散布、混合す
る等して施用することができる。また、栄養源の有機性廃棄物への施用は、本発明の細菌の菌体の施用と同時に行ってもよいし、別々に行ってもよい。すなわち、栄養源と菌体を混合してから施用してもよく、混合せずに同時に施用してもよく、栄養源の施用に先立って菌体を施用してもよく、菌体の施用に先立って栄養源を施用してもよい。
【００２１】
また、本発明の方法では、有機性廃棄物を保温しなくてもよいが、保温することが好ましい。本発明の細菌が発する発酵熱等が、外気等に奪われるのを抑制し、より優れた発酵促進効果が得られるからである。保温方法としては、有機性廃棄物から熱が失われるのを抑制する方法であれば特に制限はなく、例えば、シートで有機性廃棄物の表面を覆うなどの方法が挙げられる。ここでシートとしては、通気性シートが好ましく挙げられる。通気性シートは、例えば、発酵促進シートとして市販されたものを用いることができる。
本発明の方法では、本発明の細菌の菌体を有機性廃棄物に施用した後に、その有機性廃棄物を切り返したり、その有機性廃棄物内に酸素を強制的に通気する等して、その有機性廃棄物内の酸素濃度を高めてもよいが、酸素濃度を高めなくても十分な発酵促進効果が得られる。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。
［実施例１〜１２、比較例１〜２］
（本発明の細菌の培養）
後述の表１に記載された種々の農産物又は副産物に水分を加えて、固体培地とした。固体培地を１００ｇずつ５００ｍｌの広口三角フラスコにそれぞれ入れて、シリコン栓をし、無殺菌のまま４℃の低温室に６時間保管した。一方、５００ｍｌの広口試験管を用意し、同様の固体培地を１００ｇずつ広口試験管にそれぞれ入れ、シリコン栓で密栓した後、１２１℃で３０分間オートクレーブを行って殺菌した。その広口試験管を氷水で冷却し、その後４℃の低温室に６時間保管した。
また、５００ｍｌ容の三角フラスコに５０ｍｌのブイヨン培地を加え、シリコン栓で密栓した後、１２１℃で１５分間オートクレーブを行って殺菌した。そのブイヨン培地に、シュードモナス エスピー．ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株を一白金耳接種し、２８℃で毎分１２０回転の速度で２４時間培養した。その結果、ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株の菌濃度が２．３×１０9である培養液が得られた。
この培養液を前述の三角フラスコ内および試験管内の固体培地にそれぞれ１ｍｌずつ添加して、内容物を十分に攪拌し、４、７又は１０℃の低温庫にそれぞれ静置して培養した。また、培養液を添加しなかったものも同様に静置培養し、比較例とした。
１０日後に三角フラスコ内および試験管内の固体培地を取り出し、普通寒天培地を用いた段階希釈法によって菌数を測定し、それぞれの固体培地中のＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株の菌数を計測した。乾燥固体培地１ｇ当たりのＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株数を測定した。その結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】
表１の結果から、いずれの固体培地を用いた場合であっても、シュードモナス エスピー．ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株は良く増殖することが分かった。また、オートクレーブで殺菌していない固体培地を用いた場合でも、シュードモナス エスピー．ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株は良く増殖していることから、少なくとも有機性廃棄物の温度がある程度低ければ、有機性廃棄物が殺菌されていない状態であっても、シュードモナス エスピー．ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株は十分に増殖することができることが示唆された。
【００２５】
［実施例１３〜１６、比較例３］
豆腐を製造した直後に集められたオカラ３０ｋｇをビニール袋に入れ、４℃の低温室内で氷水中に入れて３時間冷却した。内径１５×２０センチ、深さ１２センチ、肉厚２センチの発泡スチロール製容器を５つ用意し、前述のオカラを無殺菌のまま１ｋｇずつ入れた。シュードモナス エスピー．ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株の濃度が表２に記載された濃度になるように、それぞれの容器にＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株を加えた。比較例として、ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株を添加しなかったオカラも用意した。
自動記録式温度検出器 サーモレコーダー ＴＲ−７１Ｕ（株式会社ティアンドディ製）をオカラの中心部に入れ、発泡スチロールの蓋をした。この発泡スチロール製容器を、さらに内径２８×３７センチ、深さ１８センチ肉厚２センチの発泡スチロール製容器に入れて断熱した。これを４℃の低温室内に保管し、オカラ内部の温度変化を測定した。７２時間後のオカラ内部の温度を表２に示す。また、それぞれのオカラを乾燥させ、乾燥重量１ｇ当たりに含まれるＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株の菌数を７２時間後に測定した、その結果を表２に示す。
【００２６】
【表２】
【００２７】
表２の結果から、シュードモナス エスピー．ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株の菌数が多いほど、オカラの温度も高くなることが分かった。このことから、ＦＥＲＭ
Ｐ−２０１４１株は、低温のオカラ内でも増殖し、発酵熱を発生して、オカラの温度を上昇させることが示された。
【００２８】
［実施例１７〜２０、比較例４〜５］
フスマ（水分含量１２．４％）に水道水を加えて攪拌し、水分含量６２％とした。水分を加えたこのフスマを、オートクレーブで殺菌可能なプラスチックバックに１０ｋｇ入れ、プラスチックバックの口を閉じた。そのプラスチックバックを１２１℃で２５分間殺菌した後、４℃の低温室で氷水を張ったプラスチック容器の中に浮かべて６時間冷却した。
その後、前述のプラスチックバック内のフスマを１ｋｇ取り出し、内径１５×２０センチ、深さ１２センチ、肉厚２センチの発泡スチロール製容器に入れた。なお、この作業は開放系で行った。表１の試験で行ったのと同様の方法で培養したシュードモナス エスピー．ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株の液体培養物を、ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株の菌濃度が２．２×１０6cfu/ｇ乾燥オカラになるように、前述のフスマに添加し、攪拌した。この発泡スチロール容器をさらに内径２８×３７センチ、深さ１８センチ肉厚２センチの発泡スチロール製容器に入れて断熱した。これを４℃の低温室内に保管し、オカラ内部の温度変化を測定した。
プラスチックバックの殺菌を行わなかったこと以外は、同様の操作を行い、オカラ内部の温度変化を測定した。
また、水分を加えたフスマに代えて、コメヌカ（水分含量１０．４％）に水道水を加えて攪拌し、水分含量４８％としたものを用いて、殺菌を行ったものと殺菌を行わなかったものの両方について、上記と同様の操作を行ってコメヌカ内部の温度変化をそれぞれ測定した。
また、シュードモナス エスピー．ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株の液体培養物を添加せずに、上記と同様の操作を行ったものを比較例とし、フスマ又はコメヌカ内部の温度変化をそれぞれ測定した。これらの結果を表３に示す。
また、それぞれの固体培地を乾燥させ、乾燥固体培地１ｇ当たりに含まれるＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株の菌数を７２時間後に測定した、その結果を表３に示す。
【００２９】
【表３】
【００３０】
表３の結果から、本発明のＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株は、殺菌、無殺菌のフスマおよびコメヌカ内のいずれでも増殖し、発酵熱を発生してフスマ又はコメヌカの温度を上昇させた。なお、本発明のＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株を添加しなかった比較例では、殺菌、無殺菌のフスマ又はコメヌカのいずれでも温度の上昇が見られなかった。
【００３１】
［実施例２１〜２４、比較例６］
牛舎から回収した生牛糞４０ｋｇにオガクズ１０ｋｇを加えて十分に攪拌した。この混合物の水分含量は６４％であった。この混合物１０ｋｇをプラスチックバックに入れて、４℃の低温室で２４時間静置して冷却した。この混合物１０ｋｇの内、４ｋｇを内径２８×３７センチ、深さ１８センチ肉厚２センチの発泡スチロール製容器に入れた。
表１の試験方法と同様の方法を用いて、オカラで培養したＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株の固体培養物を得た。この固体培養物４ｇを、所定量の新鮮なオカラと混合して接種物を作製した。この接種物を上述の４ｋｇの混合物に混合した後、自動記録式温度検出器を混合物の中心部に設置し、温度の変化を経時的に測定した。また、上述のＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株を含む接種物の代わりに、４０ｇの新鮮なオカラを添加したこと以外は上記と同様の操作を行ったものを比較例とした。これらの結果を表４に示す。
【００３２】
【表４】
【００３３】
表４の結果から、栄養源として添加するオカラの量が増えるにしたがって、有機性廃棄物である牛糞の温度がより急激に上昇していくことが分かった。これにより、本発明のＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株に加えて、その栄養源を添加すると、低温での発酵促進効果がより向上することが示された。
【００３４】
［実施例２５、比較例７〜８］
牛舎から排出された牛糞を、屋根付きの屋外堆肥化場に移動し、約１５立方メートルの
牛糞の山を作製した。一方、シュードモナス エスピー．ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株をフスマ（水分含量１３．２％）１５０ｋｇに、その株の濃度が１．６×１０5CFU/g（コロニー形成単位）になるように添加した。これを、小型のパワーショベルを用いて前述の牛糞の山によく混合した後、山の中心部に自動温度センサーを差し込んだ。その後、１０日間の温度変化を測定した。測定期間中、山の周辺の外気温は最低２℃、最高６℃の範囲で変化した。また、測定期間中には、牛糞の切り返しは行わなかった。
ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株を添加したフスマの代わりに、フスマのみを用いること以外は、上記と同様の操作を行い、前述の試験と同時期に温度変化を測定した。
さらに、ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株もフスマも添加しないこと以外は、上記と同様の操作を行い、前述の試験と同時期に温度変化を測定した。これらの結果を表５に示す。
【００３５】
【表５】
【００３６】
表５の結果から、本発明のＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株は、堆肥場で牛糞を実際に堆肥化する場合にも、十分な発酵促進効果を発揮することが分かった。また、ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株とフスマ等の栄養源を併用すると、優れた発酵促進効果を示すことが分かった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する細菌。
【請求項２】
微好気的条件下において１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する細菌。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の細菌であって、１０℃以下の有機性廃棄物の温度を上昇させるための細菌。
【請求項４】
前記細菌が、シュードモナス属に属することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の細菌。
【請求項５】
微好気的条件下において１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生するシュードモナス エスピー．ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株又はその変異体。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の細菌、又は、請求項５に記載の菌株若しくはその変異体の菌体を含有する生菌剤。
【請求項７】
前記細菌又は前記菌株若しくはその変異体の栄養源をさらに含有することを特徴とする請求項６に記載の生菌剤。
【請求項８】
前記栄養源が、農畜産業の副産物又は食品工業の副産物である請求項７に記載の生菌剤。
【請求項９】
前記栄養源が、フスマ、オカラ、コメヌカ、ナタネ粕、コメ、大麦、小麦、ビール酵母およびチーズホエーから選択される少なくとも１種の栄養源である請求項７に記載の生菌剤。
【請求項１０】
１０℃以下の有機性廃棄物の温度を上昇させるための、請求項６〜９のいずれか１項に記載の生菌剤。
【請求項１１】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の細菌、又は、請求項５に記載の菌株若しくはその変異体を、１０℃以下の有機性廃棄物に施用することを含む、有機性廃棄物の処理方法。
【請求項１２】
さらに、前記細菌又は前記菌株若しくはその変異体の栄養源を前記有機性廃棄物に施用することを含む、請求項１１に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項１３】
前記有機性廃棄物を保温することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項１４】
前記有機性廃棄物の保温が、前記有機性廃棄物の表面に通気性シートを設置することによるものであることを特徴とする請求項１３に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項１】
１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する細菌。
【請求項２】
微好気的条件下において１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生する細菌。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の細菌であって、１０℃以下の有機性廃棄物の温度を上昇させるための細菌。
【請求項４】
前記細菌が、シュードモナス属に属することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の細菌。
【請求項５】
微好気的条件下において１０℃以下の温度でも増殖し、一定量以上の発酵熱を発生するシュードモナス エスピー．ＦＥＲＭ Ｐ−２０１４１株又はその変異体。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の細菌、又は、請求項５に記載の菌株若しくはその変異体の菌体を含有する生菌剤。
【請求項７】
前記細菌又は前記菌株若しくはその変異体の栄養源をさらに含有することを特徴とする請求項６に記載の生菌剤。
【請求項８】
前記栄養源が、農畜産業の副産物又は食品工業の副産物である請求項７に記載の生菌剤。
【請求項９】
前記栄養源が、フスマ、オカラ、コメヌカ、ナタネ粕、コメ、大麦、小麦、ビール酵母およびチーズホエーから選択される少なくとも１種の栄養源である請求項７に記載の生菌剤。
【請求項１０】
１０℃以下の有機性廃棄物の温度を上昇させるための、請求項６〜９のいずれか１項に記載の生菌剤。
【請求項１１】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の細菌、又は、請求項５に記載の菌株若しくはその変異体を、１０℃以下の有機性廃棄物に施用することを含む、有機性廃棄物の処理方法。
【請求項１２】
さらに、前記細菌又は前記菌株若しくはその変異体の栄養源を前記有機性廃棄物に施用することを含む、請求項１１に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項１３】
前記有機性廃棄物を保温することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項１４】
前記有機性廃棄物の保温が、前記有機性廃棄物の表面に通気性シートを設置することによるものであることを特徴とする請求項１３に記載の有機性廃棄物の処理方法。
【公開番号】特開２００６−１５８３０９（Ｐ２００６−１５８３０９Ａ）
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３５５６３４（Ｐ２００４−３５５６３４）
【出願日】平成１６年１２月８日（２００４．１２．８）
【出願人】（０００１８３６４６）出光興産株式会社 (2,069)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月８日（２００４．１２．８）
【出願人】（０００１８３６４６）出光興産株式会社 (2,069)
【Ｆターム（参考）】
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