東南アジア諸国における環境汚染物質の処理・再資源化

• 研究課題/領域番号: 07044145
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 共同研究
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 宮本 和久 大阪大学, 薬学部, 教授 (30028849)
• 研究分担者: PEERAPORNPIS ユワディ チェンマイ大学, 理学部・生物学科, 助教授 ; BUNNAG Boosy キングモンクット工科大学, 生物資源工学部, 助教授 ; CHANSAーNGAVE カンチャナ チュラロンコーン大学, 理学部, 準教授 ; MAHAKHANT Ap タイ国立科学技術研究所, 研究官 ; 永瀬 裕康 大阪大学, 薬学部, 助手 (00252700) ; 平田 收正 大阪大学, 薬学部, 助教授 (30199062) ; 田中 慶一 大阪大学, 薬学部, 教授 (90068247) ; 小川 隆平 熊本工業大学, 工学部, 教授 (40029244) ; 石井 正治 (石川 正治) 東京大学, 農学部, 助手 (30193262) ; 五十嵐 泰夫 東京大学, 農学部, 教授 (90114363) ; PEERAPORNSAL Yuwadee Biology Department, Faculty of Science, Chiang Mai University ; CHANSA-NGVCJ Kanjana Faculty of Science, Chulalongkorn University
• 研究期間 (年度): 1995 – 1996
• 研究課題ステータス: 完了 (1996年度)
• 配分額: 16,000千円 (直接経費: 16,000千円); 1996年度: 8,000千円 (直接経費: 8,000千円); 1995年度: 8,000千円 (直接経費: 8,000千円)
• キーワード: 微細藻類 / 重金属 / 炭酸ガス固定 / フィコシアニン / 脱リン / 脱窒 / メタロチオネイン / 淡水魚 / 環境汚染 / 二酸化炭素 / 廃水処理 / 再資源化 / 藻類 / 東南アジア / タイ

研究概要

東南アジアの開発途上国の実情に適合した環境保全技術を開発するために、タイ国の環境汚染状況を把握するとともに、タイ国のおける有用生物資源を調査採集し、さらにそれを利用した環境汚染物質の処理、再資源化技術を開発を行った。具体的には以下の点についての検討を行い、成果を得た。
1.タイ国産の糸状性ラン藻を用いた環境中重金属の除去
タイ国バンコク市内を流れるチャオプラヤ河沿岸およびバンコク南部の工業地帯の水路において、糸状性ラン藻の採取を行った。また、タイ国立科学技術研究所(TISTR)に保存されている株の中から糸状性ラン藻を選んだ。このようにして得られた17株の中から、カドミウム除去に適したTolypothrix tenuisを見出し、カドミウム除去に及ぼす種々の環境条件の影響を明らかにした。本研究は、糸状であるため固定化が可能で環境水中からの回収も容易であるなど、優れた性質を持つラン藻バイオマスを、安価な生物材料として環境中の重金属除去に活用できることを示し、今後東南アジア諸国において深刻な問題となると予想される重金属汚染の解決の一つの糸口となると考えられる。
2.高温性藻類を利用した炭酸ガスの有機資源化
タイ国チェンマイ市郊外の温泉から高温性藻類Chroococcidiopsis sp.TS-821株を単離した。炭酸ガス濃度、光強度、培地成分などのTS-821株の培養条件を検討し、高密度培養のための至適条件を求めた。高密度培養により得られた菌体を用いて蛋白質、糖、脂質の各成分を分析したところ、凍結乾燥菌体成分中にそれぞれ49%、37%、12%を占めていることが明らかとなった。さらに青色を呈する蛋白質を精製し、詳細に分析した結果、本蛋白質はフィコシアニンであることが明らかとなった。フィコシアニンは青色の着色料としての需要があるが、その低い安定性のため十分な供給がなされていない。本フィコシアニンは高温菌由来の物質であるため、安定性も高いことが期待される。
3.凝集性藻類による活性汚泥処理水からのリン・窒素の同時除去
凝集性藻類マットを利用して、活性汚泥処理水から窒素とリンの同時除去を試みた。曝気槽と沈降槽とからなる連続培養装置を用いて、全窒素10ppm、全リン1ppmの濃度の活性汚泥処理水の高度処理を行った。まず、凝集性藻類の増殖への初発pHならびに振とう方法の違いによる影響を回分培養で調べた。その結果、初発pHはアルカリ性の方が良く、増殖の最適値はpH9〜10にあった。また、振とう培養より静値培養の方が明らかに増殖は良好であった。藻類再利用連続培養を行った結果、4週間で定常状態が出現し、窒素、リンの除去率はそれぞれ約50%、70%に達した。このように、凝集性藻類を用いて窒素とリンを同時に除去できる新しいシステムが構築された。
4.淡水魚における肝メタロチオネイン誘導を生物指標とする環境評価
バンコクでは産業・生活排水による河川の汚染状況を正しく把握することが重要となっている。そこでバンコク市内の河川魚を採取し、水系に住む生物のメタロチオネイン(MT)応答を生物学的モニタリング法として環境汚染評価を試みた。バンコク市内のチャオプラヤ河沿岸およびバンコク南部の工業地帯の水路において、水および魚を採取した。まず、ICPによる水の分析から、チャオプラヤ河川水の汚染は極めて低かったが、工業地帯の用水には亜鉛、マンガン、銅、鉄などが高濃度で検出された。次に採取した魚の臓器中MT濃度を分析したところ、多くの魚が日本の鮒の正常値より有意に高い肝臓中MT含量を示した。Threee spot gouramiやCommon climbing perchなどは肝臓中のMT含量が劇的に変動し、環境評価の好適種になると考えられた。
5.ラン藻を用いた抗菌性物質の生産
カビに対して抗菌性を示す物質を生産するラン藻を、タイ国立科学技術研究所(TISTER)に保存されている株の中から探索し、Calothrix sp.TISTR 8913を得た。さらにこの株が抗菌性物質を生産するための培養条件の最適化を行い、大量生産を試みた。このようにして得られた藻類粗抽出物を用いて、大豆に感染させたカビColletotrichum truncatumのコントロールを試みたところ、750μg/seedの濃度で、タイ国で商業的に用いられている抗カビ剤のMancozeb(400μg/seed)と同程度の抗菌性が見られた。以上の結果より、微細藻類は生物活性物質の新しいスクリーニング源として有望であることがわかった。

研究成果

• [文献書誌] D.Inthorn: "Removal of cadmium from aqueous solution by the filamentous cyanobacterium Tolypothrix tenuis" J.Ferment.Bioeng.82. 580-584 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] H.Hayashi: "Effect of Carbon Dioxide Concentration on the Growth and Rubis CO Activity of a Thermophilic Cyanobacterium, Chroococcidiopsis sp.Strain TS-821" J.Ferment.Bioeng.80. 507-509 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] A.Vonshak: "Role of light and photosynthesis on the acclimation process of the cyanobacterium Spirulina platensis to salinity stress" J.Appl.Phycol.8. 119-124 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K.Ishihara: "Ethylene production using a broad-host-range plasmid in Pseudomonas syringae and Pseudomonas putida" J.Ferment.Bioeng.82. 509-511 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] N.Itoh: "Colchicine-induced elevation of tissue metallothionein contents is mediated by inflammation independent serum factor" Toxicology. 116. 201-209 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 宮本和久: "微細藻類を利用した環境制御" バイオサイエンスとインダストリー. 53. 11-17 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] D.Inthorn: "Removal of cadmium from aqueous solution by the filamentous cyanobacterium Tolypothrix tenuis" J.Ferment, Bioeng.82. 580-584 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H.Hayashi: "Effect of carbon dioxide concentration on the growth and rubis CO activity of a thermophilic cyanobacterium, Chroococcidiopsis sp.strain TS-821" J.Ferment, Bioeng.80. 507-509 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] A.Vonshak: "Role of light and photosynthesis on acclimation process of the cyanobacterium Spirulina platensis to salinity stress" J.Appl.Phycol.8. 119-124 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Ishihara: "Ethylene production using a broad-host-range plasmid in Pseudomonas syringae and Pseudomonas putida" J.Ferment.Bioeng.82. 509-511 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] N.Itoh: "Colchicine-induced elevation of tissue metallothionein contents is mediated by inflammation independent serum factor" Toxicology. 116. 201-209 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Miyamoto: "The use of microalgae in bioremediation" Bioscience and Industry. 53. 11-17 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] D.Inthorn: "Removal of cadmium from aqueous solution by the filamentous cyanobacterium Tolypothrix tenuis" J.Ferment.Bioeng.82. 580-584 (1996)
• [文献書誌] H.Hayashi: "Effect of Carbon Dioxide Concentration on the Growth and RubisCO Activity of a Thermophilic Cyanobacterium,Chroococcidiopsis sp.Strain TS-821" J.Ferment.Bioeng.80. 507-509 (1995)
• [文献書誌] A.Vonshak: "Role of light and photosynthesis on the acclimation process of the cyanobacterium Spirulina platensis to salinity stress" J.Appl.Phycol.8. 119-124 (1996)
• [文献書誌] K.Ishihara: "Ethylene production using a broad-host-range plasmid in Pseudomonas syringae and Pseudomonas putida" J.Ferment.Bioeng.82. 509-511 (1996)
• [文献書誌] N.Itoh: "Colchicine-induced elevation of tissue metallothionein contents is mediated by inflammation independent serum factor" Toxicology. 116. 201-209 (1997)
• [文献書誌] 宮本和久: "微細藻類を利用した環境制御" バイオサイエンスとインダストリー. 53. 11-17 (1997)
• [文献書誌] H.Hayashi: "Effect of Carbon Dioxide Concentration on the Growth and RubisCO Activity of a Thermophilic Cyanobacterium,Chroococcidiopsis sp.Stain TS-821" J.Ferment.Bioeng.80. 507-509 (1995)
• [文献書誌] K.Hirata: "Cryopreservation of Shoot Primordia Induced from Horseradish Hairy Root Cultures by Encapsulation and Two-step Dehydration" Cryo-Letters. 16. 122-127 (1995)
• [文献書誌] K.-S.Min: "Effect of Erythropoiesis on Splenic Cadmium-methallothionein Level Following an Injection of CdC12 in Mice" Toxicol.Appl.Pharmacol.134. 235-240 (1995)
• [文献書誌] 小川隆平: "微生物の作るエチレン生成酵素とその遺伝子" 化学と生物. (印刷中).