JP2623312B2 - δ−アミノレブリン酸および除草剤の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はδ−アミノレブリン酸の製造法に関し、更に
詳細には糞、尿、下水汚泥、食物残滓、高BOD排水およ
びこれらの嫌気消化液から選ばれる１種以上の有機廃棄
物（以下、有機廃棄物と称する）を有効利用したδ−ア
ミノレブリン酸を産生する光合成細菌（以下、光合成細
菌と称する）によるδ−アミノレブリン酸および除草剤
の実用的な製造法に関する。

〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕

δ−アミノレブリン酸は医薬品、農薬もしくは化学薬
品原料として、また除草剤として有用な化合物である。
δ−アミノレブリン酸の製造法としては、有機合成化学
的な方法および光合成細菌を利用する方法が知られてい
る。光合成細菌を利用するδ−アミノレブリン酸の製法
は、レブリン酸にグリシンおよびコハク酸を添加した培
地中で光合成細菌を培養するというものであつた。

しかしながら、従来の光合成細菌を用いるδ−アミノ
レブリン酸の製法は、培養液中に産生されるδ−アミノ
レブリン酸の濃度が低く、また培養条件も殺菌処理、嫌
気処理等を必要とする煩雑なものであり、実用的な方法
ではなかつた。

一方、人間および家畜の糞尿、食物残滓等の高BOD排
水は、その廃棄処理において問題となつている。すなわ
ち、これらの高BOD排水は、一般に水に希釈し、活性汚
泥法を用いて処理されているが、水で希釈するため処理
量が膨大となり、処理コストが高くなるという問題があ
る。また、高BOD排水を無希釈で嫌気的に処理するメタ
ン発酵システムが研究され、一部では実際に用いられて
いる。しかし処理後の脱離液を活性汚泥処理しなければ
廃棄できず、トータル処理コストは高くなり、この方法
も有効な処理手段とはなり得ていない。また従来の活性
汚泥処理法においては、大量の余剰汚泥が発生し、その
処理方法も問題となつている。

〔課題を解決するための手段〕

かかる実状において本発明者らは上記の問題点を解決
すべく種々検討した結果、従来その処理が問題となつて
いた有機廃棄物および特定の添加剤を含有する培地中で
光合成細菌を培養すれば、高濃度でδ−アミノレブリン
酸が得られること、さらにこの培養物が除草剤として有
用であることを見い出し、本発明を完成するに至つた。

すなわち、本発明は、（ａ）糞、尿、下水汚泥、食物
残滓、高BOD排水およびこれらの嫌気消化液から選ばれ
る１種以上の有機廃棄物、（ｂ）レブリン酸および
（ｃ）グリシンを含有する培地中において、δ−アミノ
レブリン酸を産生する光合成細菌を培養し、該培養物か
らδ−アミノレブリン酸を採取することを特徴とするδ
−アミノレブリン酸の製造法を提供するものである。

また、本発明は、（ａ）糞、尿、下水汚泥、食物残
滓、高BOD排水およびこれらの嫌気消化液から選ばれる
１種以上の有機廃棄物、（ｂ）レブリン酸および（ｃ）
グリシンを含有する培地中において、δ−アミノレブリ
ン酸を産生する光合成細菌を培養し、δ−アミノレブリ
ン酸を生成せしめることを特徴とする除草剤の製造法を
提供するものである。

本発明において用いられる微生物としては、光合成細
菌に属するδ−アミノレブリン酸生産菌であれば特に制
限されないが、例えばロドスピリウム属（Rhodospirill
um）、ロドヒユードモナス属（Rhodopseudomonas）また
はクロマチウム属（Chromatium）等に属する細菌が挙げ
られる。

本発明に用いられる培地は、（ａ）有機廃棄物、
（ｂ）レブリン酸および（ｃ）グリシンを含有するもの
である。

従来、光合成細菌によるδ−アミノレブリン酸の生産
培地には、グリシンに加えてコハク酸の添加が必須であ
ると考えられていたが、本発明においてはコハク酸の添
加なしに、高収率でδ−アミノレブリン酸が生産され
る。

有機廃棄物（ａ）としては、糞、尿、下水汚泥、食物
残滓、高BOD排水およびこれらの嫌気消化液が挙げられ
る。糞または尿としては、人、豚、牛、鶏等の哺乳類や
家禽類のものが好ましい。具体的には、糞、尿および水
の混合物を消化したもの；返送汚泥を加熱処理したも
の；残飯；またはこれらの混合物などが挙げられる。こ
れらの有機廃棄物は通常利用価値がないばかりか、高コ
ストを要して処理されていたものであり、これを有効に
利用できることは極めて重要である。

レブリン酸（ｂ）は、光合成細菌によつて生成された
本発明の目的物質であるδ−アミノレブリン酸がポルフ
イリンに代謝されるのを防止するとともに、δ−アミノ
レブリン酸の生成を促進させる目的で添加される。レブ
リン酸（ｂ）の培地への添加量は、培地全体に対し約５
〜150mmol/、さらに約20〜130mmol/、特に約40〜11
0mmol/が好ましい。レブリン酸（ｂ）の添加量は、多
すぎても少なすぎてもδ−アミノレブリン酸の生成に好
ましくない。特にレブリン酸（ｂ）の添加量が多すぎる
ときは、光合成細菌が溶菌するため約５〜60mmol/・d
ayの割合で連続的にまたは継続的に添加するのが好まし
い。

グリシン（ｃ）は光合成細菌によるδ−アミノレブリ
ン酸の生成反応を促進させる目的で添加される。グリシ
ン（ｃ）の培地への添加量は、培地全体に対し約10〜80
mmol/、特に約30〜70mmol/が好ましい。添加量が少
なすぎるとδ−アミノレブリン酸の生成が不十分であ
り、一方多すぎると光合成細菌が溶菌する。

本発明に用いられる培地は上記（ａ）〜（ｃ）を含有
すれば、他の成分は特に必要としないが、ラツセルズ培
地等の通常の培地のほか通常光合成細菌の培養に用いら
れる成分を添加することができる。例えばキレート剤の
添加は、培地中に存在する鉄やコバルト等の金属を除去
し、δ−アミノレブリン酸の生成を促進するため特に好
ましい。用いられるキレート剤としては、例えばエチレ
ンジアミンテトラ酢酸、シクロヘキサンジアミンテトラ
酢酸、グリコールエーテルジアミンテトラ酢酸、ジエチ
レントリアミンペンタ酢酸、トリエチレンテトラミンヘ
キサ酢酸、ニトリロトリ酢酸、α，α −ジピリジル等
が挙げられる。キレート剤の培地への添加量は、培地全
体に対し約１〜10mmol/、特に１〜4mmol/が好まし
い。添加量が少なすぎると鉄やコバルト等の金属を十分
除去できず、添加量が多すぎるとδ−アミノレブリン酸
生成の阻害となる。添加方法は、培養開始時に全量添加
してもよいが、連続的にまたは継続的に添加してもよ
い。

またコハク酸の添加は特に必要としないが、培地全体
に対し約10〜80mmol/、特に約30〜70mmol/添加して
もよい。

本発明方法を実施するには、上記（ａ）〜（ｃ）を含
有する培地に光合成細菌を接種し、光照射下に培養する
ことにより行なわれる。

使用する光の照度は、光合成細菌が十分に発育する程
度であればよく特に限定されないが、約0.5〜50Klux、
特に約３〜10Kluxが好ましい。培養温度は約15〜45℃、
特に27〜33℃が好ましい。培養期間は、通常約１〜10日
間で終了するが、培養条件に応じて適宜変更することが
できる。

かくして得られた培養物、上澄液またはその水希釈液
は除草剤として使用することができる。

培養物からのδ−アミノレブリン酸の採取は、自体公
知の方法によつて行うことができる。すなわち、δ−ア
ミノレブリン酸は主として光合成細菌の菌体外に分泌さ
れるので、例えば培養物を過、遠心分離等することに
より得られた上澄を、カラムクロマトグラフイー等によ
り精製することにより採取できる。

〔作用および発明の効果〕

本発明によれば従来、殺菌、嫌気処理等非常に限定さ
れた条件下でのみ生産可能であつた光合成細菌によるδ
−アミノレブリン酸が、従来法よりもはるかに高濃度
で、しかも煩雑な処理を必要とせず工業的に生産でき
る。

本発明は従来高コストをかけて廃棄処理していた有機
廃棄物を培地として有効利用できる。また本発明の培養
液または培養物中には、高濃度のδ−アミノレブリン酸
が含有されているため、これをそのままの状態または水
等で希釈することにより優れた除草剤として使用でき
る。この場合、培地として用いた有機廃棄物は肥料成分
として作用する。

〔実施例〕

次に実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、これ
らは単に例示の目的でかかげられるものであつて、本発
明はこれら実施例に限定されるものではない。

実施例１ 豚糞：豚尿：水道水＝1:2:2（容量比）の割合で混合
した混合液を常温で４日間消化した後、遠心分離機で上
澄液を分離した。ラツセルズ培地中で30℃、5Kluxの光
照射下で２日間予備培養した光合成細菌ロドヒユードモ
ナス セフアロイデス（Rhodopseudomonas Spheroide
s）IFO12203を、この上澄液に1.5g/となるように接種
した。次いでグリシンを60mmol/、レブリン酸を15mmo
l/となるように添加し、30℃、5Kluxの光照射下で２
日間培養した。

培養液中のδ−アミノレブリン酸量をエールリツヒ試
薬による発色定量法によつて定量したところ、生産され
たδ−アミノレブリン酸量は1.0mmol/であつた。

比較例１ 実施例１で用いた遠心分離機で分離した上澄液に代え
てラツセルズ培地を用いた以外は実施例１と同様に実施
した。生産されたδ−アミノレブリン酸量は、0.3mmol/
であり、実施例１の場合に比べて少なかつた。

この結果から、豚糞、豚尿等の有機廃棄物を用いた培
地が、光合成細菌によるδ−アミノレブリン酸の製法に
おいて好適であることがわかる。

比較例２ グリシンを添加しない以外は、実施例１と同様に実施
した。生産されたδ−アミノレブリン酸量は、0.08mmol
/であり、実施例１の場合に比べて少なかつた。

この結果から、グリシンの添加によりδ−アミノレブ
リン酸の生産量が増大していることがわかる。ここで用
いた培地にはコハク酸は含まれていないことから、この
有機廃棄物を用いるとレブリン酸とグリシンの添加のみ
で、δ−アミノレブリン酸が生産できることがわかる。

実施例２ 実施例１の培地に、さらにコハク酸60mmol/を添加
する以外は実施例１と同様に実施した。生産されたδ−
アミノレブリン酸量は1.2mmol/であつた。

実施例３ 実施例１の培地に、さらにコハク酸60mmol/およびE
DTA（エチレンジアミンテトラ酢酸）を添加する以外は
実施例１と同様に実施した。EDTAの添加量と生産された
δ−アミノレブリン酸量の関係を表−１に示す。

実施例２と比較して、EDTAの添加によりδ−アミノレ
ブリン酸の生産量が増大していることがわかる。

実施例４ グリシン添加量を20mmol/、レブリン酸添加量を表
−２に記載の通りとした以外は実施例１と同様に実施し
た。生産されたδ−アミノレブリン酸量を表−２に示
す。

実施例５ レブリン酸添加量を表−３に記載の通りとした以外は
実施例１と同様に実施した。生産されたδ−アミノレブ
リン酸量を表−３に示す。

実施例６ レブリン酸の添加量および添加方法を培養開始時30mm
ol/、培養開始後１日目に30mmol/とした以外は、実
施例１と同様に実施した。生産されたδ−アミノレブリ
ン酸量は37.9mmol/であつた。

実施例５のうちレブリン酸添加量60mmol/の場合と
比較して、レブリン酸の添加は、培養開始時に全量添加
するよりも、定期的に数回に分けて添加した方がδ−ア
ミノレブリン酸の生産量が増大することがわかる。

実施例７ 培養器を容量１の平面ビンとし、光合成細菌ロドヒ
ユードモナス セフアロイデス IFO 12203の接種濃度
を2g/、レブリン酸の添加量および添加方法を培養開
始時30mmol/、培養開始後１日目に30mmol/、２日目
に30mmol/加え、培養期間を３日間とした以外は実施
例１と同様に実施した。生産されたδ−アミノレブリン
酸量は4.23mmol/であつた。

実施例８ 培地に対する添加剤として、グリシン60mmol/、EDT
A2mmol/およびコハク酸60mmol/を添加し、レブリン
酸の添加量および添加方法を培養開始時に30mmol/、
その後1mmol/・hrの割合で連続的に添加した以外は実
施例５と同様に実施した。生産されたδ−アミノレブリ
ン酸量は6.62mmol/であつた。

実施例９ 実施例５のうちレブリン酸添加量60mmol/で得られ
た培養液を遠心分離し、その上澄を表−４に示す各種植
物に約50ml/m²の割合で散布し、２日後の効果を評価し
た。結果を表−４に示す。

表−４より、特に双子葉類に効果があることがわか
る。稲，大麦，小麦及びトウモロコシ等の穀類に害がな
くスベリヒユ、シロツメグサ等の雑草に効果的であるた
め選択性を有する除草剤として使用できる。

実施例10 実施例５のうちレブリン酸添加量60mmol/で得られ
た培養液をそのまま各種植物に添加した以外は実施例９
と同様に実施した。結果は、実施例９と同様であつた。

実施例11 返送汚泥を121℃で１時間加熱したものを遠心分離機
で遠心分離した上澄を培地として用いレブリン酸添加量
を30mmol/とした以外は実施例１と同様に実施した。
生産されたδ−アミノレブリン酸量は0.93であつた。

得られた培養液を遠心分離機で遠心分離し、その上澄
をスベリヒユ及びシロツメグサがところどころに生えた
芝生に約100ml/m²の割合で散布した。２日後、スベリヒ
ユ及びシロツメグサは全て枯死し芝生には悪影響を及ぼ
さなかつた。

実施例12 牛糞：水道水＝1:4（容量比）で混合し35℃で４日間
消化したものを遠心分離機で遠心分離した上澄を培地と
して用いレブリン酸添加量を60mmol/とした以外は実
施例１と同様に実施した。生産されたδ−アミノレブリ
ン酸量は1.42mmol/であつた。

実施例13 実施例９で各種植物に散布した溶液を、水道水で10倍
に希釈した水溶液と水道水を用いて発芽試験を実施し
た。キユウリ、コマツナ、ダイコンについて、水道水を
用いたものは３日ですべて発芽したが、本発明の水溶液
を用いたものは20日間観察したが全く発芽しなかつた。
これより本発明の方法により生産されたδ−アミノレブ
リン酸を含む水溶液は発芽抑制効果を有することがわか
つた。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）糞、尿、下水汚泥、食物残滓、高BO
   D排水およびこれらの嫌気消化液から選ばれる１種以上
   の有機廃棄物、（ｂ）レブリン酸および（ｃ）グリシン
   を含有する培地中において、δ−アミノレブリン酸を産
   生する光合成細菌を培養し、該培養物からδ−アミノレ
   ブリン酸を採取することを特徴とするδ−アミノレブリ
   ン酸の製造法。
2. 【請求項２】（ａ）糞、尿、下水汚泥、食物残滓、高BO
   D排水およびこれらの嫌気消化液から選ばれる１種以上
   の有機廃棄物、（ｂ）レブリン酸および（ｃ）グリシン
   を含有する培地中において、δ−アミノレブリン酸を産
   生する光合成細菌を培養し、δ−アミノレブリン酸を生
   成せしめることを特徴とする除草剤の製造法。