Гипертермофильный штамм caldothrix satsumae, способный ферментировать органические отходы при высокой температуре
Изобретение относится к биотехнологии, сельскому хозяйству. Штамм Caldothrix satsumae YM081, выделен из компоста посредством ферментирования органических отходов при температуре 85°С или выше и депонирован в международном депозитарии под номером FERM ВР-8233, Гипертермофил способен ферментировать органические отходы при высоких температурах для получения компоста. 6 ил., 8 табл.
Техническая область
Настоящее изобретение относится к новому гипертермофилу, полученному из компоста, который может размножаться при 80°C или более.
Предшествующие исследования в данной области
Ранее термофильные микроорганизмы конструировали, чтобы воздействовать на органические отходы, такие как экскременты домашних животных, экскременты и мочу, ил и городские отбросы, для аэробного ферментирования отходов и для того, чтобы сделать их непахучими и сухими, получая, таким образом, компост. Кроме того, в качестве таких термофильных микроорганизмов известны термофильные актиномицеты, принадлежащие к родам Thermoactinomyces или Thermomonospora (JP 55-121992 A), смесь термофильных, аэробных и спорообразующих бактерий, например, бактерий, принадлежащих к родам Bacillus или Geobacillus, или бактерий, продуцирующих молочную кислоту (JP 51-129759 A), аэробная Bacillus subtilis (JP 6-5197 A), бактерии, принадлежащих к роду Thermus aquaticus, обладающие способностью растворять лигнин (JP 6-105679 A), разлагающие целлюлозу аэробные бактерии Clostridium thermocellum, Thermus aquaticus (JP 6-191977) и так далее.
Однако несмотря на применение данных микроорганизмов, хотя температура ферментирования в результате выделения теплоты ферментирования во время ферментирования поднимается до 70°C или более, максимально температура поднимается до 80°C и, таким образом нельзя уничтожить сапрофиты, в особенности спорообразующие сапрофиты. Кроме того, количество пригодных бактериальных клеток в полученном удобрении представляет собой самое большое приблизительно 100000000 на грамм (сухое удобрение), так что когда клетки применяют как удобрение, действие в качестве удобрения не может проявляться в достаточной мере.
Для разрешения данных проблем относительно утилизации ила авторы настоящего изобретения провели интенсивные исследования для получения продукта для ферментирования, очищающего ил посредством обработки ила ферментированием при высоких температурах, составляющих 85°C или более, более предпочтительно - 95°C или более, для уничтожения сапрофитов, семян сорняков и т.п., и который содержит большое количество пригодных бактериальных клеток. В результате авторы нашли способ получения продукта ферментирования ила, содержащего большое количество исключительно полезных бактериальных клеток, включающий в себя:
добавление культуры бактерий, растущих при температурах не менее чем 85°C, полученных из почвы вулканической области Кирисима в префектуре Кагосима, Япония, в необработанный ил и смешивание их и
обработку полученной смеси аэробным ферментированием для уничтожения сапрофитов и семян, содержащихся в иле, при температуре ферментирования 85°C или более для очищения ила, и получили патент на данный способ (JP 3064221 B). А ферментированный ил применяли как компост, в котором в больших количествах находились мезофильные аэробные спорообразующие бактерии, термофильные аэробные спорообразующие бактерии, термофилы и т.п., принадлежащие к родам Bacillus или Geobacillus.
То есть, на грамм ферментированного ила приходится приблизительно 1000000000 бактериальных клеток, где бактерии преимущественно включают в себя аэробные бактерии, термофильные бактерии и термостойкие споры, как представлено в таблице 1.
| Таблица 1 | |
| Рассматриваемая бактерия | Количество живых бактериальных клеток на грамм |
| Аэробные бактерии | 9,9×108 |
| Термофильные бактерии | 8,4×107 |
| Термостойкие споры | 2,8×107 |
| Энтеробактерии | 100 или менее |
| Грамотрицательные бактерии | 100 или менее |
| Грамположительные бактерии | 2,8×106 |
| Молочнокислые бактерии | 100 или менее |
| Анаэробные бактерии | 100 или менее |
| Мезофильные актиномицеты | 1,1×103 |
| Термофильные актиномицеты | 6,0×102 |
| Нитевидные грибы | 100 или менее |
| Дрожжи | 100 или менее |
С другой стороны, в культуре выбирали колонии, которые росли на культуральном планшете, для получения отдельной бактерии, и выделенную бактерию подвергали морфологическому исследованию и т.п. для того, чтобы найти микроорганизмы, которые могут иметь отношение к ферментированию.
| Таблица 2 | |
| Выделенная бактериальная группа | Количество живых бактериальных клеток на грамм |
| Полиморфная, неспороообразующая грамположительная бацилла | 7×102 |
| Аэробные спорообразующие бактерии | |
| мезофильные | 3×108 |
| термофильные | 8×107 |
| Позитивные по активности каталазы грамположительные кокки | 1×107 |
| Актиномицеты | |
| мезофильные | 1×103 |
| термофильные | 6×102 |
Как описано выше, показано, что в основном в процесс вовлечены полиморфные, не образующие споры грамположительные бациллы, аэробные спорообразующие бактерии (мезофильные и термофильные).
С другой стороны, проводилось измерение термофилов, с использованием ссылки на описание в "Methods for Isolating Microbes", YAMAZATO, Kazuhide и др., ed., published by R&D Planning. Основной термофил представлял собой аэробные спорообразующие бактерии (термофильные).
Кроме того, мезофильную аэробную спорообразующую бактерию (выделенная бактерия a), термофильную аэробную спорообразующую бактерию (выделенная бактерия b) и термофил (выделенная бактерия c), которые преимущественно выделяли во время указанного выше поиска микроорганизмов, подвергали морфологическому обследованию, тестированию физиологических свойств и измерению доли GC в ДНК бактериальной клетки. Полученные результаты представлены в таблице 3.
| Таблица 3 | |||
| Пункт тестирования | Результат теста | ||
| выделенная бактерия (a) | выделенная бактерия (b) | выделенная бактерия (с) | |
| Морфология | палочка | Палочка | Палочка |
| Окрашивание по Граму | + | + | + |
| Спора | + | + | + |
| Форма | от округлой до эллипсо-идальной | Эллипсо-идальная | Эллипсоидальная |
| Участок | центральный | квази-перитрихи-альный | от квазиперитрихиального до перитрихиального |
| Спорангий | неутолщенный | утолщенный | от неутолщенного до утолщенного |
| Подвижность | - | - | + |
| Поведение в отношении ферментов | аэробная | аэробная | аэробная |
| Каталаза | + | + | + |
| Рост в анаэробных условиях | - | - | - |
| Реакция V-P | - | - | - |
| pH бульона V-P | 6,5 | 8,0*2 | 5,6 |
| Образование кислоты | |||
| Глюкоза | - | -*2 | - |
| Арабиноза | НП* | -*2 | НП* |
| Ксилоза | НП* | -*2 | НП* |
| Маннит | НП* | -*2 | НП* |
| Образование газа из глюкозы | - | -*2 | - |
| Расщепление казеина | + | - | НП* |
| Засоление желатина | + | - | + |
| Расщепление крахмала | - | - | - |
| Ассимиляция цитрата | - | -*2 | - |
| Ассимиляция пропионата | - | -*2 | - |
| Расщепление тирозина | - | - | - |
| Дезаминиро-вание фенилаланина | - | НП* | НП* |
| Реакция с яичным желтком | - | - | - |
| Восстанов-ление нитрата | + | - | - |
| Рост при pH 6,8 (питательный бульон) | + | - | + |
| Рост при pH 5,7 | - | - | - |
| Рост в присутствии 5% NaCl | + | + | - |
| Рост в присутствии 7% NaCl | + | + | - |
| Рост при 10°C | - | - | НП* |
| Рост при 30°C | + | медленно | - |
| Рост при 40°C | + | + | + |
| Рост при 50°C | - | + | НП* |
| Рост при 55°C | НП* | + | + |
| Рост при 65°C | НП* | - | + |
| Рост при 70°C | НП* | НП* | + |
| Рост при 71°C | НП* | НП* | + |
| Рост при 72°C | НП* | НП* | - |
| Доля GC в ДНК клетки (мол %) | 52*1 | 52*1 | 40*1 |
| *НП: Тест не проводили; *1 Способом ВЭЖХ; *2 Применяли среду с pH, доведенным до 8,0. |
Выделенная бактерия (a) не соответствовала никакому виду в отношении свойств, так что ее вид не был определен. Выделенная бактерия (b) продемонстрировала хороший рост на слабощелочной среде (pH от 8,0 до 8,5), но не росла на среде при pH 7,0, а результаты тестов других свойств позволяли предположить, что она представляла собой вид, близкий к Bacillus badius или B. brevis. Однако бактерия (b) обладает свойствами, не типичными для любого из них, так что идентификации вида не была осуществлена. Кроме того, так как выделенная бактерия (c) продемонстрировала бактериологические свойства, идентичные бактериологическим свойствам Geobacillus stearothermophilus, ее можно идентифицировать как тот же вид. Однако большая разница в их доле GC позволяет предположить, что они представляют собой близкородственные виды.
Данные выделенные бактерии депонированы в Agency of Industrial Science and Technology, National Institute of Bioscience and Human-Technology (в настоящий момент National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Patent Microorganism Depository), где им присвоили соответствующие инвентарные номера: YM-01 инвентарный номер FERM P-15085 для выделенной бактерии (a), YM-02 инвентарный номер FERM P-15086 для выделенной бактерии (b) и YM-03 инвентарный номер FERM P-15087 для выделенной бактерии (c).
Авторы настоящего изобретения дополнительно предприняли исследования на предмет наличия таких микроорганизмов, растущих при высоких температурах в компосте, и неожиданно обнаружили гипертермофил, принадлежащий к новому виду, который интенсивно размножается при высоких температурах до 75°C или более, все еще размножающийся при 85°C, но не размножается при 50°C или менее.
Описание изобретения
Целью настоящего изобретения является получение нового термофила, в особенности гипертермофила, из компоста, полученного посредством ферментирования ила при 85°C или более.
Для решения указанных выше проблем авторы настоящего изобретения предприняли поиск термофильных микроорганизмов, присутствующих в компосте, полученном при ферментировании ила при 85°C или более (торговая марка Satsuma Soil; произведено в Bureau of Waterworks Department, Kagoshima City), и в результате авторы обнаружили облигатно аэробную бактерию, не размножавшуюся при температуре культивирования для обыкновенных бактерий (от 30 до 40°C), но интенсивно растущую и размножающуюся при температуре от 70 до 85°C, в особенности при 80°C или более. Затем авторы провели филогенетический анализ систематики бактерии, основываясь на нуклеотидной последовательности 16S-рДНК. В результате авторы настоящего изобретения обнаружили, что хотя данная облигатно аэробная бактерия является грамотрицательной и не обладает способностью к образованию спор, она близка грамположительным почвенным бактериям, принадлежащим к родам Bacillus или Geobacillus, но она представляет собой бактерию, не зависимую от данных бактерий, по меньшей мере, на уровне рода. Авторы настоящего изобретения назвали данную бактерию Caldothrix satsumae YM081 и депонировали ее в International Patent Organism Depositary, the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, an Independent Administrative Institution under the Ministry of Economy, Trade and Industry, где ей присвоили инвентарный номер FERM P-18598. Впоследствии бактерию переместили в международный депозитарий, где ей присвоили инвентарный номер FERM BP-8233.
Таким образом, настоящее изобретение относится к новому гипертермофилу, принадлежащему к роду Caldothrix, который размножается при температуре 80°C или более.
Настоящее изобретение относится к новому гипертермофилу, относящемуся к Caldothrix satsumae.
В частности, настоящее изобретение относится к штамму Caldothrix satsumae YM081 (FERM BP-8233), представляющему собой новый гипертермофил.
Кроме того, полная нуклеотидная последовательность 16S-рДНК данной бактерии обладает нуклеотидной последовательностью, приведенной в SEQ ID. № 1 в списке последовательностей.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой филогенетическое древо рода Caldothrix по настоящему изобретению, основанному на 16S-рДНК. Необходимо отметить, что на фиг. 1 YM081 обозначает штамм Caldothrix satsumae YM081, представляющий собой гипертермофил по настоящему изобретению.
Фиг. 2 представляет собой оптическую микрофотографию штамма Caldothrix satsumae YM081 по настоящему изобретению.
Фиг. 3 представляет собой электронную микрофотографию штамма Caldothrix satsumae YM081 по настоящему изобретению.
Фиг. 4 представляет собой трансмиссионную электронную микрофотографию штамма Caldothrix satsumae YM081 по настоящему изобретению.
Фиг. 5 представляет собой электронную микрофотографию (увеличение в 5000 раз) ультратонкого среза клетки штамма Caldothrix satsumae YM081 по настоящему изобретению.
Фиг. 6 представляет собой график, демонстрирующий зависимость времени генерации штамма Caldothrix satsumae YM081 по настоящему изобретению от температуры.
Наилучший способ осуществления изобретения
Гипертермофил по настоящему изобретению выделили из компоста (торговая марка Satsuma Soil), полученного посредством ферментирования органических отходов, таких как экскременты и моча, города Кагосима, префектура Кагосима, Япония, при высоких температурах в соответствии со способом, описанном в JP 3064221 B. В качестве способа выделения применяли следующий способ.
К 5 мл среды с составом, описанном в таблице 4 ниже, добавляли приблизительно 0,1 г указанного выше компоста. Субкультивирование повторяли при поддержании температуры при 80°C для обогащения бактерией, а затем повторяли выделение и очистку на планшете, содержащем ту же среду, как описано выше, к которой добавляли геллановую камедь.
| Таблица 4 | |
| Растворимый крахмал | 0,1 г |
| Казеин | 0,3 г |
| NaCl | 5 г |
| Дрожжевой экстракт | 0,2 г |
| Вода | 100 мл |
| pH 7,2 |
Микробиологические свойства и таксономическое положение полученной таким образом бактерии являлось следующими.
1) Морфологически она представляет собой длинную бациллу, обладающую шириной 0,5 мкм и длиной 3 мкм. Результаты окрашивания по Граму являлись отрицательными. Результат наблюдений ультратонкого среза микробной клетки на электронном микроскопе также указывает на то, что поверхностная структура клетки является грамотрицательной, то есть, кроме клеточной мембраны (плазматической мембраны) и клеточной стенки наблюдали наличие наружной мембраны. Она не обладала способностью образовывать споры.
2) Она интенсивно росла при температурах от 70 до 85°C; при 50°C или менее роста не наблюдали. При высоких температурах до 75°C или более она интенсивно размножалась, и даже при 85°C наблюдали размножение. Она представляет собой облигатный аэроб.
3) Оптимальным pH для размножения является нейтральный. Диапазон pH, в котором она может размножаться, представляет собой от 6 до 9. Также она демонстрировала слабую галофилию.
4) Она демонстрирует способность усваивать различные белки, такие как альбумин и казеин, а также крахмал.
5) Она обладает способностью продуцировать уреазу, но не способностью восстанавливать нитраты. Она не обладает способностью продуцировать сульфиды или индолы.
6) Доля G+C в ДНК составляет 70,0%.
7) Проводили филогенетический систематический анализ, основываясь на нуклеотидной последовательности 16S-рДНК. Результаты приведены на фиг. 1 и в таблице 6. Дополнительно в SEQ ID № 1 в списке последовательностей представлена полная нуклеотидная последовательность 16S-рДНК.
Как описано выше, бактерия по настоящему изобретению близка к родам Bacillus или Geobacillus грамположительных почвенных бактерий, обладающих способностью образовывать споры, хотя бактерия является грамотрицательной и не обладает способностью образовывать споры. Однако бактерия является независимой от данных бактерий, по меньшей мере, на уровне рода.
Отсюда показано, что микроорганизм по настоящему изобретению принадлежит к Eubacteriales и представляет собой гипертермофил. Также, исходя из нуклеотидной последовательности 16S-рДНК, показано, что микроорганизм близок к Geobacillus stearothermophilus, но формирует независимый от нее род.
Примеры
Настоящее изобретение будет описано посредством примеров сравнения и примеров, изложенных ниже. Однако настоящее изобретение не следует истолковывать как ограниченное данными примерами сравнения и примерами.
Пример сравнения 1
1. Получение клеточной культуры
При температуре от 37 до 40°C смешивали почву из серной зоны вулканического пояса Кирисима в городе Макизоно, района Аира, префектуры Кагосима, Япония, и почву с рисового поля рядом с ней, где растут зеленые лишайники. К смеси добавляли водный раствор сахарозы в количестве от 3 до 4 л/м3, раствор сахарозы получали посредством растворения сахарозы в воде, которая превышала объем сахарозы в размере от 500 до 1000 раз. Полученную смесь культивировали, оставляя на срок от 30 до 50 суток при температуре от 40 до 50°C. Аликвоты культуры смешивали с сырым илом в нескольких партиях, которым затем позволяли ферментироваться в аэробных условиях с обдуванием их воздухом. Партию с температурой ферментирования 85°C или более выбирали как клеточную культуру.
2. Обработка необработанного канализационного ила
К смеси экскрементов животных, осадку сточных вод, остаточного крахмала и кухонных отбросов добавляли гашеную известь для проведения дезодорирующей обработки. Затем 80 массовых частей их аликвот смешивали с 20 массовыми частями клеточной культуры, полученной на указанной выше стадии 1, и в аэробных условиях проводили ферментирование в ферментере. После выполнения данной стадии температуру ферментированного продукта увеличивали от комнатной температуры до значений от 85 до 95°C в течение суток. При данной температуре ферментационную смесь поддерживали приблизительно 3 суток, а на 5 сутки после начала ферментирования продукт растирали (перемешивали). В результате перемешивания температура продукта ферментирования уменьшалась приблизительно до 60°C, но приблизительно за 1 сутки она увеличивалась до значений от 85 до 95°C. Ферментирование продолжали 5 суток при поддержании данной температуры. Повторяя операции ферментирования и перемешивания несколько раз, температуру продукта ферментирования во время смешивания и температуру ферментирования постепенно уменьшали. Сутки, когда температура продукта ферментирования во время перемешивания уменьшалась приблизительно до 35°C после повторения данных операций четыре раза, определяли как последние сутки ферментирования. Полученный продукт ферментирования высушивали до формирования коричневых гранул, которые можно применять в качестве органического удобрения.
3. Получение компоста из сырья
Смешивали 80 массовых частей необработанного канализационного ила, полученного посредством обработки осадка коммунальных сточных вод города Кагосима, префектуры Кагосима, Япония, компрессионным осушением для уменьшения содержания в нем воды до 68%, и 20 массовых частей клеточной культуры, полученной на указанной выше стадии 2. Смесь помещали в ферментер, где для проведения ферментирования снизу продували воздух. На седьмые сутки от начала ферментирования температура достигала 98°C. После проведения ферментирования в течение 10 суток, когда температура ферментирования начинала снижаться с 98°C, проводили перемешивание, чтобы снова обеспечить продолжение ферментирования. После того как температура первый раз достигала 99°C, т.е. на 10 сутки после перемешивания, температура резко уменьшалась до значений от 60 до 70°C. В этот момент продукт ферментирования распределяли в ферментере для быстрого охлаждения до температуры окружающей среды, чтобы получить коричневый порошок ферментированного ила. Порошок ферментированного ила можно применять как компост или клеточную культуру, или среду для проведения указанного выше ферментирования.
Пример 1
Выделение гипертермофила
Приблизительно 0,1 г компоста, полученного в примере сравнения 1, инокулировали в 5 мл среды, описанной в таблице 4, и неоднократно переносили и культивировали при 80°C для обогащения бактерией. Затем для получения гипертермофила по настоящему изобретению проводили выделение и очистку бактерии на планшетах, содержащих среду, с тем же составом, как описано выше, к которой добавляли геллановую камедь.
Необходимо отметить, что образец компоста добавляли к среде с пептоном/дрожжевым экстрактом (0,5% пептон, 0,3% дрожжевой экстракт, pH 7,2) и конечную смесь культивировали при 70°C с последующим выделением размножившихся бактериальных клеток на планшете с агаром (pH 7,2, 70°C). В результате обнаружили Geobacillus stearothermophilus, которая, как полагали ранее, была ответственна за ферментирование компоста при температуре 70°C или более, и ряд других новых термофилов.
Пример 2
Микробиологические свойства гипертермофила
Гипертермофил по настоящему изобретению, полученный в примере 1, инокулировали в агаровую среду с pH от 7 до 8, содержащую 0,3% казеина, 0,2% дрожжевого экстракта, 0,1% крахмала и 5% NaCl, и культивировали при 80°C 24 часа с последующим анализом микробиологических свойств. Полученные результаты приведены в таблице 5.
Изображения гипертермофила, полученные при помощи микроскопа, показаны на фиг. 2-5.
| Таблица 5 | |
| Пункт тестирования | Результат теста |
| Морфология | Длинная бацилла (ширина 0,5 мкм, длина 3 мкм) |
| Окрашивание по Граму | Отрицательное |
| Способность образовывать споры | Не наблюдается |
| Подвижность | Не наблюдается |
| Отношение к молекулярному кислороду | Облигатный аэроб |
| Рост в анаэробных условиях | Не размножается |
| Температурная зависимость роста | Интенсивно растет при температуре от 70 до 85°C, но размножения при 50°C или менее не наблюдается. Размножение наблюдается даже при 85°C или более |
| pH роста | Нейтральный (размножение возможно при pH от 6 до 9) |
| Необходимость солей для роста | Слабогалофильная (оптимальная концентрация NaCl составляет 5%) |
| Расщепление альбумина | + |
| Расщепление казеина | + |
| Расщепление сахаров и родственных соединений | |
| Глицерин | + |
| Эритритол | - |
| D-арабиноза | - |
| L-арабиноза | - |
| Рибоза | + |
| D-ксилоза | - |
| L-ксилоза | - |
| Адонитол | - |
| β-метил-D-ксилозид | - |
| Галактоза | - |
| Глюкоза | + |
| Фруктоза | + |
| Манноза | ± |
| Сорбоза | - |
| Рамноза | - |
| Дульцитол | - |
| Инозит | - |
| Маннит | ± |
| Сорбит | - |
| α-метил-D-маннозид | - |
| α-метил-D-глюкозид | - |
| N-ацетилглюкозамин | - |
| Амигдалин | - |
| Альбутин | - |
| Эскулин | + |
| Салицин | - |
| Целлобиоза | + |
| Мальтоза | + |
| Лактоза | - |
| Мелибиоза | - |
| Сахароза | + |
| Трегалоза | - |
| Инулин | - |
| Мелецитоза | ± |
| Рафиноза | - |
| Крахмал | + |
| Гликоген | - |
| Ксилитол | - |
| Гентиобиоза | - |
| D-тураноза | - |
| D-ликсоза | - |
| D-тагатоза | - |
| D-фукоза | - |
| L-фукоза | - |
| D-арабит | - |
| L-арабит | - |
| Глюконат | - |
| 2-кетоглюконат | - |
| 5-кетоглюконат | - |
| Арабиноза | + |
| Восстановление нитрата | - |
| Продукция ацетоина | - |
| Образование сероводорода | - |
| Образование индола | - |
| Доля GC в хромосомной ДНК (мол %) | 70,0 |
| Другое | Определена полная нуклеотидная последовательность 16S-рДНК и, основываясь на этом, построено филогенетическое древо. Результаты представлены на фиг. 1 и в таблице 6. |
В результате выяснили, что хотя бактерия по настоящему изобретению принадлежит к Eubacteriales, является грамотрицательной и не обладает способностью образовывать споры, изолят является близкородственным к грамположительным почвенным бактериям, которые обладают способностью образовывать споры и принадлежат к родам Bacillus или Geobacillus, однако изолят не является монофилетическим с ними и, таким образом, принадлежит к другому роду. Кроме того, что касается доли GC в ДНК, то не существовало бактерии, которая продемонстрировала бы 90% или более гомологии последовательности с последовательностью оснований 16S-рДНК C.satsumae YM081, как показано в таблице 1, а бактерия по настоящему изобретению являлась равноудаленной (85% каждый) от данных двух родов, т.е. Bacillus и Geobacillus, так что ее определили как новый род (см. таблицу 6 и фиг. 1). Таким образом, данный род назвали Caldothrix. Так как температура оптимального размножения представляет 80°C, показано, что данная бактерия представляет собой гипертермофил.
Необходимо отметить, что сравнение биохимических свойств Caldothrix satsumae YM081 по настоящему изобретению и Bacillus subtilus приведено в таблице 7.
| Таблица 7 | ||
| YM081 | B. subtilus | |
| Оксидазная активность | - | - |
| Продукция сероводорода | - | - |
| Галактозидазная активность | + | + |
| Способность сбраживать лейцин | - | - |
| Продукция ацетоина | - | + |
| Продукция индола | - | - |
| Утилизация лимонной кислоты | + | + |
| Утилизация лизина | - | - |
| Утилизация орнитина | - | - |
| Утилизация аргинина | - | - |
| Способность разлагать мочевину | + | - |
| Утилизация малоновой кислоты | - | - |
| Восстановление нитрата | - | + |
Указанной выше бактерии, принадлежащей к новому роду по настоящему изобретению, присвоили название штамм Caldothrix satsumae YM081 и депонировали в Patent Microorganism Depository, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, где ей присвоили инвентарный номер FERM P-18598. Впоследствии бактерию переместили в международный депозитарий, где ей присвоили инвентарный номер FERM BP-8233.
Пример 3
Связь между температурой и ростом у штамма Caldothrix satsumae YM081
Штамм Caldothrix satsumae YM081 инокулировали в среду, содержащую крахмал/казеин/дрожжевой экстракт, и культуру перемешивали при 120 об/мин. при соответствующих предопределенных температурах и измеряли время удвоения (время до удвоения количества клеток). Результаты представлены на фиг. 6.
Как видно из фиг. 6, оптимальная температура размножения бактерии составляла 78°C. Время удвоения при 78°C составляло приблизительно 26 минут, тогда как время удвоения при 82°C составляло приблизительно 55 минут, и даже при 82°C бактерия продолжала размножаться при скорости, составлявшей половину от скорости при оптимальном условии. Кроме того, добавление к среде водного раствора, экстрагированного из компоста, делало возможным размножение даже при 85°C, как показано в таблице 8.
| Таблица 8 | ||
| Температура культуры | Без экстрагированного раствора | С добавлением экстрагированного раствора* |
| 80°C | +++ | +++ |
| 85°C | - | ++ |
| * Экстрагированный раствор добавляли к среде, представленной в таблице 4. |
Применимость в промышленности
Когда культуру для ферментирования инокулируют в органические отходы, такие как экскременты и моча, в качестве сырья для проведения ферментирования, температура ферментирования увеличивается из-за ряда мезофилов, принадлежащих к родам Bacillus или Geobacillus. После того как температура ферментирования увеличивается, гипертермофил C. satsumae по настоящему изобретению начинает принимать участие в разложении и ферментировании органических отходов. Следовательно, гипертермофил по настоящему изобретению преимущественно применяют, например, как затравочную бактерию или среду для разложения и ферментирования органических отходов при высокой температуре для получения компоста.
Кроме того, протеаза и амилаза, продуцируемые гипертермофилом, обладают активностями при высоких температурах и, следовательно, используя это свойство, возможно получение ферментов, устойчивых к нагреванию.
Замечания по депонированным биологическим материалам
A. Название и адрес организации, где депонированы биологические материалы:
Название: Patent Microorganism Depository, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology.
Адрес: почтовый индекс: 305-8565, Chuo № 6, 1, Higashi 1-Chome, Tsukubashi, Ibaragiken, Japan.
B. Дата депонирования в организации A:
7 ноября 2002 года.
(Дата первоначального депонирования: 13 ноября 2001 года).
C. Номер депонирования, выданный организацией A:
FERM BP-8233.
Гипертермофильный штамм Caldothrix satsumae YM081 (FERM BP-8233), способный ферментировать органические отходы при температуре 85°С или выше.
