专利名称：利用伴随微生物孢子化而产生的母细胞分解酶的有机物分解方法
技术领域：
本发明涉及利用由微生物或微生物群分泌的能分解母细胞的酶群来分解有机物的方法；特别涉及使用由形成内生孢子的多个好氧细菌所构成的产孢子好氧细菌来分解有机物的方法。
背景技术：
对于利用微生物进行的有机物分解，有史以来人类就广泛使用了利用乳酸菌、酵母菌、曲霉菌或芽孢杆菌等使食品发酵的手段。特别是近年来，如专利文献I中所记载的那样，利用芽孢杆菌使污水和厨余垃圾分解，从而生成农业用混合肥料(堆肥)。另外，如专利文献2中所记载的那样，还开发了通过嗜热菌来分解以前无法分解的、诸如蟹和虾等的壳或纤维素等有机物的方法。此外，通过向嗜热菌、酵母菌或芽孢杆菌中导入各种功能的基因，以创造出具有新功能的微生物的应用研究也在快速发展。但是，这些传统上使用的有机物分解方法只不过是仅利用了 “功能被限定的”消化酶，该消化酶是菌为了消化吸收其所需的营养而由菌的母体(营养细胞)所分泌的。也就是说，这些分解方法利用了菌进行日常生活所必需的消化用分解酶，而不是利用了与培养环境处于饥饿状态或氧不足时关系到生存的自噬相同的细胞溶解时所利用的酶群；也不是利用了多细胞生物为了保护个体而诱导细胞凋亡时所释放出来的强大且多样的批量型(
夂型)分解酶群。另外，这些分解方法由于利用了菌体，因此存在着这样的缺点当菌的生活环境和培养环境发生改变时，菌所分泌的酶也发生变化，因而分解时的稳定性不足；并且为了维持这些菌的生活环境和培养环境，需要想很多办法。另一方面，虽然也开发了利用从菌中分离出的分解酶(消化酶)的物品，如利用了酶的厨余垃圾处理机等，但是它们也和上述一样，也仅利用了针对特定有机物的由营养细胞所分泌的消化酶的功能。例如，专利文献3公开了一种通过酶来分解胶原的方法，但这也是仅利用了消化酶的方法。目前，这种尝试向通过导入功能性基因来获得新型酶的方法转移，特别是应用于医学领域的、向嗜热菌的营养细胞所分泌的单功能分解酶中导入基因的研究正在盛行。但是，这也仍然是传统的仅利用了消化性分解酶的方法。此外，作为涉及菌群或菌的共生菌群的技术，尽管存在专利文献4等，但这些技术也仅利用了由营养细胞分泌的营养消化型分解酶群。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开平8-224593号公报专利文献2 :日本专利第3146305号公报专利文献3 :日本特开2003-284586号公报专利文献4 :日本特开平10-245290号公报
发明内容
发明所要解决的问题本发明鉴于这样的状况而进行，并且本发明的目的在于提供一种分解有机物的方法，该方法利用了迄今为止没有用过的批量型分解酶群(母细胞溶解酶群)，该批量型分解酶群是伴随形成内生孢子(孢子)的好氧细菌(原核微生物)的孢子化而形成的、并与母细胞的细胞溶解相关。此外，本发明的目的还在于利用所述分解方法来提供有用的低分子有机物。解决问题的手段本发明人通过将作为好氧细菌的MRE共生菌群的培养液与形成孢子后的溶液相比较，结果发现两者的有机物分解能力存在着明显差异，进一步反复进行专心研究和实验，结果完成了本发明。 传统上，一直应用以下技术利用以好氧性芽孢杆菌或嗜热性芽孢杆菌为首的原核微生物的培养细胞(母细胞)在日常中为了消化而分泌的分解酶(包括氧化还原酶和转化酶等)，通过发酵使有机物分解。但是，由于这种利用培养细胞的发酵最终是以摄取菌的营养为目的，因此分解生成的有用的低分子有机物全部被营养细胞(母细胞)消化吸收，几乎不会剩下有用的残留物。另一方面，通过断绝形成内生孢子(孢子)的好氧细菌的培养液的营养，并隔绝空气，由此开始形成内生孢子，所形成的内生孢子(孢子)沉淀，而以前从来没有考虑过透明澄清的残留液具有何种作用的可能性。这是因为，由于作为发酵母体的培养细胞(母细胞)无法存活而全部死亡，因此很难想象被含有较多吡啶二羧酸的硬壳所包裹的内生孢子(孢子)能够分解有机物。但是，本发明人通过用0. 2 y m的膜和0. 02 y m的过滤器对所形成的内生孢子沉淀后的溶液进行过滤，除去残存的极微量的培养细胞和残存浮游的内生孢子(孢子)，然后对所得溶液通气(曝气)，发现该溶液具有强大的分解能力。而且，确认了该分解能力比培养细胞的分解能力还要强大。因此，根据本发明第一主要的观点，提供了一种分解有机物的方法，该方法的特征在于，具有准备作为分解对象的有机物的工序，以及对所述有机物应用母细胞溶解酶群的工序，其中所述母细胞溶解酶群是伴随着产孢子好氧细菌的孢子形成而在细胞溶解中产生的。根据这样的构成，可以提供有效地分解有机物的方法。另外，根据本发明，可以提供使含有较多木质素等的难分解的有机物也容易分解的方法。进一步，本发明还可以分解难处理有机物或者对人体和环境有害的有机物。另外，根据这样的构成，通过分解而生成的分解生成物可以用作除草剂和美容液
坐寸o另外，根据本发明的一个实施方案，在这样的方法中，上述产孢子好氧细菌为由形成内生孢子的多个好氧细菌形成的混合菌群。在此情况下，上述混合菌群优选为MRE共生菌群。另外，根据本发明的其它实施方案，在这样的方法中，提供了一种方法，该方法的特征在于，还具有对所述有机物施用通过上述产孢子好氧细菌的孢子形成而生成的孢子的工序，并且所述孢子通过发芽和再孢子化，生成了母细胞溶解酶群。在此情况下，优选的是，将上述作为分解对象的有机物浸溃在含有上述母细胞溶解酶群和/或孢子的分解溶液中，并通过对该溶液进行通气来进行分解。而且，优选的是，上述作为分解对象的有机物选自灵芝、松茸、冬虫夏草、白桦茸、鱼鳞构成的组，并且它们的分解生成物用作天然免疫活性组合物。特别是，当上述作为分解对象的有机物为鱼鳞时，该鱼鳞的分解生成物可以用作天然免疫活性美容液。另外，根据本发明的又一个其它的实施方案，在上述利用孢子的方法中，通过在60°C至80°C的条件下、在空气存在下，对上述作为分解对象的有机物进行搅拌，并且对其喷洒含有上述母细胞溶解酶群和/或孢子的分解溶液，从而分解所述有机物。在此情况下，优选的是，该方法还具有将选自谷壳、锯木屑构成的组中的木质素含量高的物质用作流化床 的工序。而且，上述温度优选为64°C至68°C。另外，根据本发明的其它的实施方案，在这样的方法中，此方法使用了这样一种装置来进行，该装置具有分解槽，所述分解槽以如下方式构成其具有横轴的旋转轴，在该旋转轴上设置有固定有搅拌板的I个或多个臂，并且沿着该搅拌板运动的轨迹形成加热板；可将所述加热板的温度调节至60°C至160°C的加热器；以及喷嘴，其设置在所述分解槽的上部，并且喷洒含有所述母细胞溶解酶群和/或孢子的分解溶液。此外，根据本发明的其它实施方案，在这样的方法中，上述作为分解对象的有机物为豆腐渣，该豆腐渣的分解生成物用作除草剂。另外，根据本发明的又一个其它的实施方案，在这样的方法中，上述作为分解对象的有机物质为竹子、木材、疏伐材、稻草等至少含有木质素和纤维素的材料，这些材料的分解生成物用作酒精原料。需要说明的是，通过参考以下的发明实施方案项和附图，本领域技术人员可以明白除上述以外的本发明的特征以及显著的作用和效果。附图简要说明图I为示出了在本发明的一个实施方案中，分解“沙丁鱼”时的分解比较图。图2为示出了在本发明的一个实施方案中，分解“沙丁鱼”时的分解差图。图3为示出了在本发明的一个实施方案中，分解“猪肉”时的分解比较图。图4为示出了在本发明的一个实施方案中，分解“猪肉”时的分解差图。图5为示出了在本发明的一个实施方案中，分解“松茸”时的分解比较图。图6为示出了在本发明的一个实施方案中，分解“松茸”时的分解差图。图7为示出了在本发明的一个实施方案中，分解“松茸”后的分解生成物的分子量分布图。图8为示出了在本发明的一个实施方案中，分解“海鲤的鳞”时的分解比较图。图9为示出了在本发明的一个实施方案中，分解“海鲤的鳞”时的分解差图。
图10为示出了在本发明的一个实施方案中，分解“海鲤的鳞”后的分解生成物的分子量分布图。
具体实施例方式如上所述，根据本发明，提供了利用母细胞溶解酶群来分解有机物的方法，其中所述母细胞溶解酶群是伴随着形成内生孢子(孢子)的好氧细菌的孢子化而在母细胞的细胞溶解时释放出来的。而且，所述好氧细菌只要能形成内生孢子即可，没有特别的限制，优选为MRE共生菌群。另外，在本发明的方法中所使用的好氧细菌也可以是由I种或I种以上好氧细菌组成的混合菌群。这里，上述MRE共生菌群由芽孢杆菌属(Bacillus sp. ) (FERM BP-11209、识别号 MK-005)、梭形赖氨酸芽抱杆菌(Lysinibacillus fusiformis) (FERM BP-11206、识别号MK-001)、枯草芽孢杆菌(Bacillus sonorensis)(识别号MK-004)、赖氨酸芽孢杆菌属(Lysinibacillus sp.) (FERM BP-11207、识别号 MK-002)、以及丛毛单胞菌属(Comamonassp.) (FERM BP-11208、识别号MK-003)构成，其中任何一种均为好氧细菌类。在本发明的方法中，利用了下述内容通过用0. 2 y m的膜和0. 02 y m的过滤器对所形成的内生孢子沉淀后的溶液进行过滤，除去残存的极微量的培养细胞和残存浮游的内生孢子(孢子)，然后对该溶液进行通气(曝气)，由此所得到的溶液能有效地分解有机物。本发明人发现该溶液具有强大的分解能力，并完成了本发明。 进一步进行详细说明，将作为上述形成内生孢子的好氧细菌的集合的MRE共生菌群(MK-001、MK-002、MK003、MK-004和MK-005)的培养液Im3装入同样形状的2个I. 2m3的曝气培养容器中，对其进行通气(曝气)使得溶解氧浓度为0. 5mg/L至I. 2mg/L。将其中一个命名为细胞培养槽，另一个命名为孢子化槽。向细胞培养槽中加入鱼粉500g、米糠500g、油渣250g、肉汁50g作为最低限度的营养物质，在pH6. (T6. 8以及培养温度为25°C 35°C的培养条件下通气并进行连续培养。另一方面，当在孢子化槽中断绝一切营养以置于饥饿状态下，并且在25V 35°C的温度条件下进行连续通气时，以氮成分的枯竭为诱因开始内生孢子化。等培养液的透明度增加时停止通气(氧气供给)，这时内生孢子一起开始沉淀，从而成为透明的溶液。将该溶液用0. 2 y m的膜过滤，再用0. 02 y m的过滤器进行过滤，然后将所得滤液再次装入仔细洗净的孢子化槽中，这样就做好了进行分解能力实验的准备。这里，将使用过滤器从MRE菌孢子化后的溶液中除去了残存母细胞和孢子之后所得到的溶液称为MRE滤液。因此，可以说处于MRE滤液中几乎不存在菌和孢子的状态，而该MRE滤液中存在母细胞溶解酶群。本发明利用了所述母细胞溶解酶群的有机物分解能力。需要说明的是，在本说明书中，使用了 “MRE滤液”、“孢子化后的溶液”、“孢子化后的不存在菌的溶液”等表达方式，除了特别提及，都是指含有母细胞溶解酶群的溶液。在本申请的发明中，对适用于上述溶液的膜和过滤器的大小没有特别限定。例如，所述膜可以为I U m、0. 7 V- m、0. 5 u m、0. 3 u m,优选为0. 2 ii m。另外，过滤器可以为0. 15 u m、0. I u m、0. 07 u m、0. 05 u m、0. 03 u m,优选为 0. 02 u m。另外，在本申请的发明中，使用上述细胞培养槽和孢子化槽2者，对其进行通气(曝气)使得两者中的溶解氧浓度均变为0. 5mg/L至I. 2mg/L,同时进行以下实验。对于“沙丁鱼”、“猪肉”、“松茸”这3种材料，准备重量尽可能接近于相同并且部位和形状尽可能接近于相同的材料各两组，在培养细胞槽和孢子化槽中使用相同重量的细眼网浸溃于液体中，每隔一定的时间同时取出，用厚的厨房纸巾在同样的条件下除去水分，然后测量其重量，研究比较各自的分解能力。“沙丁鱼”的分解结果如下所示。[表 I]
权利要求
1.一种分解有机物的方法，其特征在于，具有以下工序 准备作为分解对象的有机物的工序；以及 对所述有机物施用母细胞溶解酶群的工序，其中所述母细胞溶解酶群是伴随着产孢子好氧细菌的孢子形成而在细胞溶解中生成的。
2.权利要求I所述的方法，其特征在于，所述产孢子好氧细菌为由形成内生孢子的多个好氧细菌所构成的混合菌群。
3.权利要求2所述的方法，其特征在于，所述混合菌群为MRE共生菌群。
4.权利要求I所述的方法，其特征在于， 所述方法还具有对所述有机物施用孢子的工序，其中所述孢子是通过所述产孢子好氧细菌的孢子形成而生成的， 并且所述孢子通过发芽和再孢子化，生成母细胞溶解酶群。
5.权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述作为分解对象的有机物浸溃到含有所述母细胞溶解酶群和/或孢子的分解溶液中，并通过对该溶液通气而将所述有机物分解。
6.权利要求5所述的方法，其特征在于，所述作为分解对象的有机物选自灵芝、松茸、冬虫夏草、白桦茸、鱼鳞所构成的组，并且它们的分解生成物用作天然免疫活性组合物。
7.权利要求6所述的方法，其特征在于，所述作为分解对象的有机物为鱼鳞，该鱼鳞的分解生成物用作天然免疫活性美容液。
8.权利要求4所述的方法，其特征在于，在60°C至80°C的条件下，在空气存在下，对所述作为分解对象的有机物进行搅拌，并且对其喷洒含有所述母细胞溶解酶群和/或孢子的分解溶液，从而使其分解。
9.权利要求8所述的方法，其特征在于，该方法还具有将选自由谷壳、锯木屑构成的组中的木质素含量高的物质用作流化床的工序。
10.权利要求8所述的方法，其特征在于，使用了这样的装置来进行，该装置具有 分解槽，所述分解槽以如下方式构成具有横轴的旋转轴，在该旋转轴上设置有固定有搅拌板的I个或多个臂，并且沿着所述搅拌板运动的轨迹形成加热板； 加热器，其将所述加热板的温度调节在60°C至160°C ;以及 喷嘴，其设置在所述分解槽的上部，并且喷洒含有所述母细胞溶解酶群和/或孢子的分解溶液。
11.权利要求8所述的方法，其特征在于，所述作为分解对象的有机物为豆腐渣，该豆腐渣的分解生成物用作除草剂。
12.权利要求8所述的方法，其特征在于，所述作为分解对象的有机物为至少含有木质素和纤维素的材料，该材料的分解生成物用作酒精原料。
全文摘要
本发明提供了一种分解有机物的方法，并提供了有用的低分子有机物。所述分解有机物的方法的特征在于，具有准备作为分解对象的有机物的工序；以及对所述有机物施用母细胞溶解酶群的工序，其中所述母细胞溶解酶群是伴随着产孢子好氧细菌的孢子形成而在细胞溶解中生成的。
文档编号C12P19/04GK102740986SQ20118000822
公开日2012年10月17日 申请日期2011年2月7日 优先权日2010年2月5日
发明者御手洗薰, 长滨阳二 申请人:有限公司名将