| 研究課題/領域番号 |
19K04676
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| 研究機関 | 立命館大学 |
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研究代表者 |
樋口 能士 立命館大学, 理工学部, 教授 (60288628)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 生物脱臭装置 / トルエンガス / 体外分泌物 / 糖 / タンパク質 / 生物由来界面活性物質 |
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| 研究実績の概要 |
生物脱臭法は、大気汚染物質の1つである揮発性有機化合物(VOCs)を低環境負荷で効率的に処理可能な方法の1つとされている。本研究では、充填塔型生物脱臭 装置内に生息する微生物の体外分泌物がVOCガス除去能力に与える影響を考察することで装置の効率化を図ることを目的に、基礎実験を実施した。過年度の研究では、主にトルエン分解菌であるPseudomonas putidaの単離株や、トルエン分解能力を有する混合菌を用いて、培養時に微生物から液膜に分泌される糖やタンパク質成分の存在によるトルエンガス除去速度への影響を観察した。トルエン分解菌（単離株および混合菌）に対してトルエンガス以外の有機基質を与えた従属栄養培養下では、有機基質濃度の増加に応じて培養液中に分泌された糖濃度、タンパク質濃度の増加が見られたが、増加の程度はタンパク質の方で顕著であった。また、これら複数の糖/タンパク質組成の液膜表面を有する生物膜でトルエンガス除去速度を比較した結果、糖濃度が高い条件で速度が低い傾向が見られた点では既往の結果と整合したが、糖、タンパク質濃度が全体的に高い場合も低い場合も、トルエンガス吸収速度は低減する傾向が認められた。さらに、トルエン分解菌由来ではない市販の生物由来界面活性物質をトルエン分解菌の生物膜上の液膜中に含有させて、トルエンガス除去速度を観察した。その結果、比較的高濃度条件で実施した現時点では、トルエンガス除去速度は低下する傾向が観察されている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
本年度も過年度と同様、トルエンガスを制限基質とした無機栄養塩溶液下で使用していた単離株(Peudomonas putida)が培養できない時期が続いた。その後、継代培養していた菌株（P.putida株であるか、また単離菌であるかが未確認）で培養可能な状況が観察されたため、この菌株を用いたトルエンガス除去実験を実施した。当初の予定では、菌株やその他の微生物群が分泌する成分を生物膜表面の液膜に含有させ、トルエンガス除去への影響を観察する予定であった。しかし、分泌成分が安定的に確保できる状況ではないと判断されたため、分泌成分にトルエン分解菌とは無関係な市販の生物由来界面活性物質を用い、この溶液を液膜に溶解させてトルエンガス除去実験を行った。現時点ではまだ一部の実験が終了した段階ではあるが、これまでの実験で実施した液膜中のタンパク質濃度よりも高濃度に調整した実験結果に限って言えば、トルエンガス除去速度は減少傾向にあった。既往の成果では、液膜中のタンパク質はトルエンガス除去速度を高くする傾向が観察されてきたが、そのタンパク質がトルエン分解菌由来のものでなければ、トルエンガス除去速度の上昇には繋がらない可能性があり、さらに調査が必要である。本研究では、トルエンガス除去に液膜中成分が液膜物性の変化やトルエンミセル様の溶解促進などによりトルエンガス除去の促進に貢献する可能性を探っているが、現時点では、液膜中のタンパク質成分は体外酵素のようなトルエン分解菌由来の分解補助物質である可能性の方が高いと考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度より新たに実施した市販の生物由来界面活性物質を対象としたトルエンガス除去実験については、さらに広範囲の液膜中濃度や異なる物質による試験を繰り返し、トルエン分解菌由来でない生物由来物質による液膜の物性変化がトルエンガス除去に及ぼす影響を、可能な限り詳細に観察する。一方、過年度に計画していた実験のうち、三次元蛍光分析を用いてトルエン分解菌の分泌物成分の分析を行い、糖とタンパク質の他に存在する有機成分の特性をある程度詳細に把握し、それら成分の増減とトルエンガス除去特性を比較する。これまでの結果より、従属栄養条件下では、トルエンガス除去に対する至適有機物濃度が存在していたことから、至適条件を得るための有機成分を検索する。特に、生物脱臭装置に対して有効な微生物は、菌体収率が低くガスの比除去速度が高い菌株あるいは菌叢であることから、一定のトルエンガス除去特性が認められる菌株が得られたら、それらの培養時の増殖特性とともに炭素収支についても観察し、生物脱臭装置内で機能する微生物としての適性を判断する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
前年度までの研究の進捗度がかなり遅れており、さらに1年の研究延長が必要となったこと。次年度使用額については、その全てを物品費に充当する。
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