2017 Fiscal Year Annual Research Report
Understanding of biofouling formation focusing on quorum sensing in a MBR process
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15H05535
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
本多 了 金沢大学, 環境デザイン学系, 准教授 (40422456)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 極性ー分子量マトリクス / 微生物群集解析 / アシルホモセリンラクトン / 細胞外高分子物質（EPS） |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）MBR法における不可逆的膜ファウリングの原因となるバイオポリマー成分を明らかにするため，実験室規模のMBRリアクターにおいて，PE製平膜を用いて模擬下水の連続処理実験を行った。ケーキ汚泥とバルク汚泥それぞれより抽出したバイオポリマーを分画し，分取LCを用いて逆相クロマトにより分画した後，極性の異なる各分画の分子量分布をサイズ排除カラムにて分析し，極性分布と分子量分布を2次元の座標上にプロットすることで，極性ー分子量マトリクスを得た。ケーキ汚泥とバルク汚泥を比較した結果，100-600kDa付近の親水性バイオポリマー成分は，バルク汚泥には存在するが，ケーキ汚泥には存在せず透過水にも含まれないことから，膜内部にとどまり不可逆ファウリングの原因となっていることが示唆された。
（２）クオラムセンシングによる微生物群集と膜ファウリングに係るバイオポリマーの特性への影響を明らかにするため，クオラムセンシング阻害剤であるバニリンを添加した系としなかった系において，ケーキ汚泥とバルク汚泥の微生物群集構造と，バイオポリマー特性（極性ー分子量2次元マトリクス），オートインデューサーであるAHL濃度を比較した。その結果，バニリンを添加した系では膜ファウリングの進行が顕著に抑制された。また，，EPS分解細菌の割合が低下しすることで，ケーキ汚泥において小さい分子量の成分が減少し，膜ファウリングの進行が抑制されていることが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度実施計画の［C］バッチ培養によるAHL添加実験，［D］実験室規模MBRにおけるオートインデューサー物質（AHL）の添加実験についても，極性ー分子量分布夜不可逆ファウリングに重要な画分の特定という成果を得た。さらに，計画の前倒しを行い，クオラムセンシング阻害剤を投入した場合の微生物群集構造と膜ファウリングに係るバイオポリマーの特性についての成果を得ることができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験室規模MBRを用いて，模擬下水にクオラムセンシング阻害材であるバニリンを添加した系としない系において連続処理実験を行い，クオラムセンシング阻害による膜ファウリングの進行抑制効果の検証と，バルク汚泥およびケーキ汚泥のバイオポリマー組成（極性ー分子量マトリクス），次世代シーケンスによる微生物群集への影響を明らかにする。本年度は，PVDF製中空糸膜を用いて実験を行い，昨年度行ったPE製平膜による実験結果との比較を行って，膜の特性による効果の違いを明らかにする。
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