Enhanced biodegradation of sulfonated compounds that pollute the environment

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K00606
• Research Institution: Niihama National College of Technology
• Principal Investigator: 早瀬 伸樹 新居浜工業高等専門学校, 生物応用化学科, 教授 (00311100)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: スルファニル酸 / 芳香族アミン化合物 / 亜硫酸 / 微生物分解

Outline of Annual Research Achievements

代表的な芳香族アミン化合物である4-アミノベンゼンスルホン酸(4-ABS)を単一炭素源とする集積培養より、2株の微生物(Afipia sp. 624S株とDiaphorobacter sp. 624L株)を単離した。624S株は、2週間で3.8ｍMの4-ABSを分解し、亜硫酸イオンを培養液中に放出した。一方、624L株は4-ABSを単一炭素源とする集積培養より分離されたのにもかかわらず、4-ABSを利用することができなかった。そして、624S株と624L株を混合培養すると培養液中に亜硫酸は蓄積されず、4-ABSの分解が促進された。624S株と624L株の亜硫酸酸化能力を調べたところ、624S株は亜硫酸を酸化する能力を持たず、624L株は亜硫酸を酸化する能力を有していた。本結果から624-L株のスルファニル酸分解促進効果は亜硫酸イオンを除去することにより624-S株の亜硫酸による増殖阻害を防止しているためと考えられた。更に、種々の金属イオンについて、亜硫酸イオンの酸化触媒効果について検討した。マンガンを添加した場合は、無添加の場合や他の金属イオンと比較して、亜硫酸イオンの酸化が進みやすく、硫酸イオンの増加も大きいことが明らかになった。そこで、624S株の培地にマンガンを添加したところ、624S株による4-ABSの分解速度を向上させることができた。これらの結果から、624L株やマンガンにより亜硫酸を酸化除去することにより、624株の4-ABSの分解を促進できることが明らかになった。また、亜硫酸イオンは、微生物の培養に適したpH7付近では、重亜硫酸イオンと亜硫酸イオンの形で存在し、酸性側では強い抗菌性を示す重亜硫酸イオンが多く存在するように平衡が変化する。624S株の4-ABSの分解においても、重亜硫酸イオンの多い酸性側よりも、弱塩基性側において分解が促進されることが確認できた。