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腐食
微生物腐食
次世代シーケンサ―による微生物腐食調査

次世代シーケンサ―による微生物腐食調査

微生物誘起腐食
MIC:Microbiologically Influenced Corrosion

次世代シーケンサ―による微生物腐食調査とは

微生物腐食とは、「土中又は水中に生息する微生物の作用によって、金属材料が腐食(酸化)促進される現象」です。海水及び淡水中で生じ、特にステンレス鋼では溶接部で多く発生します。特徴としては、バイオフィルムの生成、自然電位の上昇(貴化)、侵食の形態はインク壺状あるいはスケルトン状の金属組織、といった点が挙げられますが、関与する微生物の種類や作用機構についてはまだ不明な点が多いのが現状です。
当社では従来の腐食調査方法に加えて、 1)腐食原因と推定される微生物を用いた再現性試験　 2)微量の細菌からでも調査可能である次世代シーケンサを用いた網羅的解析を行い、解析結果から総合的に腐食原因を特定します。

次世代シーケンサ(NGS)による16S rRNA遺伝子解析は、腐食部に存在する極微量の細菌からでも、微生物種の同定とその存在割合の把握が可能です。16S rRNA遺伝子は、多くの細菌に共通して存在しながら菌種ごとに特徴的な配列を持つため、細菌を識別するための指標として利用されています。この解析により、従来の培養法では検出が難しい細菌も含めて微生物群集を網羅的に評価できることから、微生物腐食(MIC)の原因調査や腐食環境の評価に有効な手法の一つとなっています。

Ion GeneStudio S5 システム

■半導体チップによるシーケンシング

(1)シーケンスのリード長は最大600塩基で、リード長200塩基を約2.5時間(最大10Gbを解読)で読み取る。
(2)DNA鎖の伸長反応時に発生する水素イオンを電気的に検出。

微生物腐食調査の適用分野

冷却水配管中の孔食原因調査
反応タンク内壁の孔食原因調査
各種付着物の微生物同定調査
鉄酸化細菌の同定・定量分析

調査対象の例

腐食試験片(さび)
環境水
底質

微生物腐食調査の手順

従来の腐食調査を実施し、その結果から微生物腐食が想定された場合
腐食生成物等を採取して、微生物のDNA分析を行って関与した微生物の特定(推定)
腐食原因と推定された微生物を用いて再現性試験を実施し、腐食を人工的に再現
上記を総合的に評価して、腐食原因の特定

微生物のDNA分析フロー

調査事例1;SUS304の腐食原因調査

分析サンプル例

腐食生成物
腐食部付着物
井戸水、海水、河川水

微量に存在する細菌まで網羅的に同定、存在割合も算出可能です。試料サンプリング等についてもご相談ください。

調査事例2;腐食に関与した微生物の同定(遺伝子解析)と腐食メカニズム推定

腐食再現試験とその解析手法について

微生物腐食の原因を特定するために、当社では腐食再現性試験を実施しています。実際の腐食環境や材料条件を再現した試験系において、腐食の進行状況、pH変化、金属成分の溶出挙動などを経時的に評価するとともに、試験中に採取したサンプルに対して継続的なNGS解析を実施します。
また、主な微生物種の同定だけでなく、既知の腐食関連微生物の抽出や遺伝子機能推定解析を組み合わせることで、腐食に関与する代謝機能や作用機構を推定することが可能です。これらの結果を総合的に解析することで、腐食発生の要因や腐食のメカニズムを推定します。