JP2000316596A - 菌類の即時判別方法及び装置 - Google Patents
菌類の即時判別方法及び装置Info
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Abstract
発光の抑制と、パルス励起光と生菌細胞螢光光線とのク
ロスストロークを防止し、正確で信頼性の高い生菌数及
び死菌数を即時に判別しえる菌類の即時判別方法及び装
置の提供。 【解決手段】 螢光染色溶液に用いる生菌細胞染色用螢
光染料からの螢光発光の中心波長がパルス励起光の中心
波長に対して少なくとも30nm以上の長波長となる構
成、及び生菌細胞染色用螢光染料が、アセトキシメチル
エステル化カルセイン、アセトキシメチルエステル化B
CECF、ジエチルCFSE、若しくはジクロルCFS
Eである菌類の即時判別方法、並びにこれに用いる菌類
の即時判別装置。
Description
細胞に異なる螢光波長の螢光染色を施し、パルス励起光
の照射で、生菌細胞及び死菌細胞からの螢光光線を検知
し且電気的処理により、正確な生菌数及び死菌数を即時
に判別しえる菌類の即時判別方法及び装置に関する。
重要なこととされているが、とりわけ細菌や黴菌等につ
いてはその付着や混在或いは繁殖状態が目視判別でき
ず、且これら菌類中に毒素生産菌が存在すると食中毒事
故が惹起され、更には該菌類の繁殖により短時に食品類
の変敗や腐敗も招来される。これがため食品類において
は従来から大腸菌群を主たる対象として衛生検査がなさ
れているが、かかる衛生検査の方法は検体より採取した
菌類を適宜の培地に植菌のうえ、所要温度で略24乃至
48時間培養してコロニーを発現させたうえ拡大目視判
読するもので検査結果の判明までには極めて長時間を要
し、従って食品類特には生鮮食品や惣菜、弁当の如く生
産後短時に流通消費される衛生検査にはそぐわず、而も
該検査方法は培養によりコロニーを発現させるものであ
るから専ら生菌に係わるもので、膨大量に混在する死菌
の実態が把握できず真の衛生管理とはいえず、而も発現
コロニーを拡大のうえ目視判読するものであるから、信
頼性も著しく劣るものとなる。
宜手段で被着採取した菌類を、生理的食塩水に所要の濃
度で且その生菌細胞内に選択的に浸透染色されるフルオ
レセイン若しくはその誘導体からなる生菌細胞染色用螢
光染料と死菌細胞内に浸透染色されるプロピデュームイ
オダイドからなる死菌細胞染色用螢光染料とが混合され
てなる螢光染色溶液中に混入し螢光染色を施して螢光染
色菌液となすとともに、該螢光染色菌液を透明セル内に
注入のうえ特定波長のパルス励起光を照射せしめ、生菌
細胞内及び死菌細胞内からの螢光光線をそれぞれのバン
ドパスフィルターを介してフォトダイオードや光電子増
倍管等の検知管で検知のうえ、電気的処理により信頼性
の高い生菌数や死菌数を即時に数値化しえることを究明
し、既に先願特願平9−105090号で開示するとと
もに実用使用に供している。
となる検体も生鮮野菜や魚介類を初め畜肉類或いは加工
食品、惣菜、穀類、調味料、弁当、パン、菓子等極めて
広範囲に亘り、特に魚介類や畜肉類或いは魚肉加工食品
等から被着採取した菌類の判別に際しては生菌細胞から
の螢光光線がセル内の螢光染色菌液自体の螢光発光所謂
バックグラウンド発光光線や、更にはパルス励起光及び
生菌細胞螢光光線の回折によるクロスストローク光線が
混在検知されて、生菌細胞からの螢光光線の検知に係わ
る信頼性が著しく損なわれる問題が新たに発見されてい
る。
結果、生菌細胞染色用螢光染料として用いるフルオレセ
イン若しくはその誘導体からなる螢光染料は、生菌細胞
内の酵素、或いは魚介類や畜肉類等の検体より被着採取
する菌類に付着している酵素等の作用により螢光発光性
が促進されること、及び細菌類の如く原核細胞からなる
ものでは細胞内に浸透染色された螢光染料が再流失し易
く、この流失に伴い細胞内の酵素も流失して生菌細胞内
に未浸透で且螢光染色菌液中に分散混合されてなる生菌
細胞染色用螢光染料粒子の螢光発光性が促進されて、パ
ルス励起光の照射で螢光発光すること所謂バックグラウ
ンド発光が発生すること、及び生菌細胞染色用螢光染料
並びに死菌細胞染色用螢光染料はパルス励起光の照射で
それぞれストークス則に従った螢光波長を以て螢光発光
するものであって、特に生菌細胞染色用螢光染料として
フルオレセイン若しくはその誘導体からなる螢光染料が
用いられる場合の螢光波長はパルス励起光の波長に比較
的近い波長領域で螢光発光がなされる。
を励起フィルターを通してパルス励起光となしたるうえ
螢光染色菌液が注入されてなる透明セルに照射し該セル
内で螢光発光した生菌細胞からの螢光光線並びに死菌細
胞からの螢光光線をそれぞれバンドパスフィルターを介
して検知させるものであるため、白色パルス光を励起フ
ィルターを通してパルス励起光となし且透明セルに照射
するに伴いパルス励起光自体に回折現象が起ってパルス
励起光線の中心波長に対する半値幅が広がり、加えてセ
ル内で螢光発光した生菌細胞及び死菌細胞からの螢光光
線もそれぞれ特定波長のバンドパスフィルターを透過せ
しめて検知させるため、同様な回折現象による螢光光線
の中心波長に対する半値幅が広がった状態で検知され、
波長領域の近いパルス励起光の半値幅と生菌細胞からの
螢光光線半値幅とが一部で重複所謂クロスストロークし
て、パルス励起光の一部までが検知され、更には螢光染
色溶液を形成する生理的食塩水中の気泡や混入物或いは
生菌細胞染色用螢光染料及び死菌細胞染色用螢光染料の
組合せ、或いはその分散状況によっても回折が発生し、
クロスストローク光線として検知されることを解明し
た。
鑑みなされたものであって、本発明は検体より採取した
菌類を、生理的食塩水に所要の濃度で生菌細胞染色用螢
光染料及び死菌細胞染色用螢光染料が混合された螢光染
色溶液中で螢光染色を施した螢光染色菌液を透明セル内
に注入し、パルス励起光を照射し生菌細胞及び死菌細胞
からの螢光光線を検知させ且電気的処理を施すことによ
り生菌数及び死菌数を即時に判別する方法及び装置にお
いて、パルス励起光の照射によるバックグラウンド発光
の抑制と且パルス励起光と生菌細胞からの螢光光線との
クロスストローク光線を防止し、以て正確で信頼性の高
い生菌数及び死菌数を即時に判別しえる菌類の即時判別
方法及び装置を提供することにある。
めに本発明が用いた技術的手段はパルス励起光の回折と
生菌細胞からの螢光発光に係わる螢光波長の回折とによ
るクロスストローク光線の発生を防ぐうえから、螢光染
色溶液に用いる生菌細胞染色用螢光染料からの螢光発光
の中心波長が、パルス励起光の中心波長に対して少なく
とも30nm以上の長波長側で螢光発光されるようにし
た構成、及び生菌細胞染色用螢光染料が生菌細胞内に浸
透染色され且再流失に伴う生菌細胞内の酵素或いは検体
より採取された菌類に付着する酵素等で螢光発光が促進
されぬよう生菌細胞染色用螢光染料にアセトキシメチル
エステル化カルセイン、アセトキシメチルエステル化B
CECF、ジエチルCFSE、若しくはジクロルCFS
Eを用いた構成による菌類の即時判別方法に存し、更に
は生菌細胞からの螢光光線並びに死菌細胞からの螢光光
線の検知に際してはバックグラウンド発光及びクロスス
トローク光線も混在検知されることから、予め菌類の螢
光染色前の螢光染色溶液をセル内に注入しパルス励起光
を照射して、そのブランクレベルをそれぞれ生菌細胞螢
光光線検知用光電子増倍管及び死菌細胞螢光光線検知用
光電子増倍管で検知のうえ記憶させ、而して菌類に螢光
染色を施した螢光染色菌液をセル内に注入し、パルス励
起光を照射して生菌細胞からの螢光光線及び死菌細胞か
らの螢光光線をそれぞれの螢光光線検知用光電子増倍管
で検知のうえ記憶させたうえ、この検知レベルよりブラ
ンクレベルを除去せしめて生菌細胞及び死菌細胞からの
適正螢光光線値に補正のうえ電気的処理を施して正確な
生菌数及び死菌数に数値表示しえるアルゴリズムを内蔵
させてなる、菌類の即時判別装置の構成に存する。
うな作用を有する。即ちパルス励起光の中心波長に対し
て比較的近い波長領域の生菌細胞螢光光線の中心波長が
少なくとも30nm以上の長波長側で螢光発光するた
め、パルス励起光の回折による中心波長の広がりや、生
菌細胞からの螢光光線の回折による中心波長の広がりが
生じても、相互の波長領域間のクロスストロークが解消
され、生菌細胞螢光光線検知用光電子増倍管には生菌細
胞からの螢光光線の波長領域のみが検知されることとな
る。加えて生菌細胞染色用螢光染料にアセトキシメチル
エステル化カルセイン、アセトキシメチルエステル化B
CECF等のアセトキシメチルエステル化したもの、或
いはジエチルCFSEやジクロルCFSE等フルオレセ
インにジエチルエステル化やジクロルエステル化したも
のを使用することにより、生菌細胞内に透過したる後生
菌細胞内の酵素による加水分解で膜不透過性が促進さ
れ、或いは細胞内蛋白質と反応することにより膜不透過
性が付与されることにより、生菌細胞からの再流失が防
止されバックグラウンド発光が抑制される。
細胞からの螢光光線や死菌細胞からの螢光光線を極めて
高感度の光電子増倍管で検知させるため、その他の要因
で発生するパルス励起光の照射に伴うバックグラウンド
の発光光線やパルス励起光及び生菌細胞螢光光線の回折
によるクロスストローク光線等も混在して検知されるた
め、予め螢光染色溶液をセル内に注入しパルス励起光の
照射により生菌細胞螢光光線検知用光電子増倍管及び死
菌細胞螢光光線検知用光電子増倍管でブランクレベルを
検知させたうえ記憶させ、且螢光染色が施された螢光染
色菌液をセル内に注入しパルス励起光の照射で生菌細胞
及び死菌細胞からの螢光光線をそれぞれの光電子増倍管
で検知させ、而してこの検知レベルよりブランクレベル
を除去させたうえ電気的処理により数値化表示させるア
ルゴリズムが内蔵されてなるから、適正な生菌細胞螢光
光線及び死菌細胞螢光光線に補正されて数値化されて、
正確な生菌数及び死菌数が判別しえることとなる。
ば、図1は本発明のパルス励起光と螢光発光の原理説明
図であって、光源として光エネルギーの強い励起光を得
るため白色光で且励起光の照射に伴う螢光発光は短時間
内に減衰すること、及び生菌は常時活動しているため短
時間内に生菌細胞からの多数の螢光光線を検知させたう
え平均値を求めることが正確な判別を実現するうえで望
まれること等より白色パルス光源1が用いられる。かか
る場合において白色パルス光源1の具体的なものとして
はキノセンフラッシュランプが挙げられ、且パルス間隔
としては略0.2乃至5パルス/秒程度が望ましい。そ
して白色パルス光源1からの白光パルス光1Aを特定波
長のパルス励起光2Aとなすうえから、その透過波長が
略470乃至490nmの範囲の適宜波長を透過させる
励起フィルター2を透過させる。この励起フィルター2
は菌類の生菌細胞並びに死菌細胞の螢光染色を図る生菌
細胞染色用螢光染料及び死菌細胞染色用螢光染料により
異なるものが使用されるが、一般的に使用されている生
菌細胞染色用螢光染料であるフルオレセイン若しくはそ
の誘導体からなる螢光染料、及び死菌細胞染色用螢光染
料であるプロピデュームイオダイドにおいては励起光の
中心波長を488nmのとして用いることにより、生菌
細胞からはその中心波長が520nm、死菌細胞からは
その中心波長が625nmの螢光発光がなされるため、
かかる場合の励起フィルター2には透過波長が488n
mのものが使用されることとなる。
れたパルス励起光2Aは、透明セル3内に注入された螢
光染色菌液4を一方側より照射させ、螢光染色菌液4内
の生菌細胞及び死菌細胞からそれぞれ生菌細胞螢光光線
5A及び死菌細胞螢光光線5Bをストークス則に従って
螢光発光なさしめる。而して本発明の課題は照射される
パルス励起光2Aの中心波長に対して生菌細胞螢光光線
5Aの中心波長が近いため、パルス励起光2Aの回折及
び生菌細胞螢光光線5Aの回折とにより相互がクロスス
トロークし、該クロスストロークに伴う発光が検知さ
れ、或いはパルス励起光の照射に伴い螢光染色菌液4の
バックグラウンド発光も検知され、生菌数や死菌数とり
わけ生菌数の判別に係わる信頼性が著しく損なわれるこ
とを解決することにある。
5Aとのクロスストロークは図2において明らかな如く
パルス励起光2Aを螢光染色菌液4が注入されたセル3
に照射させる場合のパルス励起光2Aの中心波長はS1
の如く発光照射させるものであるが、回折によりその励
起光曲線はC1の如き広がりを有する。そして該パルス
励起光2Aが照射されることにより生菌細胞螢光光線5
Aは僅かな遅延を以て、且ストークス則に従って中心波
長L1の螢光発光がなされるものの、同様に回折に伴い
その螢光発光曲線もC2の如き広がりを持つ。これがた
めパルス励起光2Aと生菌細胞螢光光線5Aとはその中
心波長が近いため励起光曲線C1の減衰部分と生菌細胞
螢光発光曲線C2の成長部分とがクロスストロークCR
し、クロスストローク発光として検知されることとな
る。そしてパルス励起光2A或いは生菌細胞螢光光線5
Aの回折によるその中心波長の広がりは、セル3の形成
素材を初め螢光染色菌液4の濁度や混在する気泡、或い
は生菌細胞染色用螢光染料と死菌細胞染色用螢光染料と
の組合せ等によっても発生するもので、使用される波長
が450乃至650nmの範囲の場合ではせいぜい15
乃至25nm程度の変動幅と判断される。
ルス励起光2Aの中心波長に対して少なくとも30nm
以上の長波長側に生菌細胞螢光光線5Aの中心波長が位
置するよう構成させることであって、具体的には生菌細
胞染色用螢光染料として励起光の中心波長に対して30
nm以上の長波長側に螢光発光の中心波長を有するもの
を使用することで、代表的なものとしてはアセトキシメ
チルエステル化BCECFやフルオレセインジアセテー
トが挙げられる。更に照射する励起光中心波長を僅かに
短波長側にシフトさせることで、生菌細胞及び死菌細胞
染色用螢光染料では励起光波長と螢光波長との関係が公
表されている。因みに公表されている生菌細胞染色用螢
光染料の励起光中心波長及び螢光中心波長を示せば、フ
ルオレセインジアセテート、カルボキシルフルオレセイ
ンジアセテート、アセトキシメチルエステル化カルセイ
ン等の励起光中心波長は495nmとされ、且これらの
螢光中心波長はいずれも520nmである。従って励起
光中心波長を5乃至10nm程度短波長側にシフトさせ
て照射させることで、クロスストロークを著しく改善す
ることができることとなる。
色菌液4のバックグラウンド発光は、一旦生菌細胞内に
浸透染色された生菌細胞染色用螢光染料が細胞内酵素と
ともに再流失し、或いは魚介類や畜肉類等の検体より採
取した菌類に付着する酵素等によって、螢光染色菌液4
中に分散している生菌細胞染色用螢光染料の粒子が酵素
の作用により螢光発光性が促進されることが主たる原因
とされるため、酵素作用を受けにくくしたアセトキシメ
チルエステル化カルセインやアセトキシメチルエステル
化BCECF或いはジエチルCFSEやジクロルCFS
E等の生菌細胞染色用螢光染料の使用が望まれる。
Aや死菌細胞螢光光線5Bとともに、螢光染色菌液4の
バックグラウンド発光光線やクロスストローク光線の混
在による検知レベルの信頼性低下を解決することにあ
る。即ちバックグラウンド発光の主因は生菌細胞染色用
螢光染料の酵素作用による加入分解で発光促進されるも
ので、かかる点に関しては耐酵素処理を施した生菌細胞
染色用螢光染料の使用で対処しえるものの、バックグラ
ウンド発光はかかる主因の他に図3に示すように、螢光
染色菌液4を形成するための螢光染色溶液40に混合さ
れてなる生菌細胞染色用螢光染料40A及び死菌細胞染
色用螢光染料40Bとの組合せにより、或いは混在する
微少な気泡41や混入物42等により発生し、更にクロ
スストローク発光もパルス励起光2Aの中心波長と生菌
細胞螢光光線5Aの中心波長との回折による他に励起フ
ィルター2の特性、セル3の素材、螢光染色菌液4の濁
度、及び生菌細胞螢光光線バンドパスフィルター6Aや
死菌細胞螢光光線バンドパスフィルター6Bの特性等に
よる回折で発生し検知される。
クロスストローク発光は、生菌や死菌の螢光染色如何所
謂螢光染色菌液4となすまでもなく、螢光染色溶液40
の成分構成や判別装置の構成に起因するものである。こ
れがため検体より採取された菌類に螢光染色を施す前の
螢光染色溶液40にパルス励起光2Aを照射し、そのバ
ックグラウンド光線やクロスストローク光線のブランク
レベルを予め生菌細胞螢光光線検知用光電子増倍管7A
や死菌細胞螢光光線検知用光電子増倍管7Bで検知させ
たうえ記憶させ、而して菌類を混入のうえ螢光染色を施
して螢光染色菌液4となしたるうえ、パルス励起光2A
を照射して生菌細胞螢光光線検知用光電子増倍管7Aで
生菌細胞螢光光線5Aの検知レベルを検知し、且死菌細
胞螢光光線検知用光電子増倍管7Bで死菌細胞螢光光線
5Bの検知レベルを検知し、而してこれら検知レベルよ
りそれぞれのブランクレベルを除去せしめて適正な生菌
細胞螢光光線レベル及び死菌細胞螢光光線レベルに補正
したうえ、生菌数及び死菌数を算出且表示しえるアルゴ
リズムを内蔵させてなる菌類の即時判別装置に存するも
ので、かかるアルゴリズムの処理手段の一例を示せば図
4の如きものが挙げられる。
子増倍管7A及び死菌細胞螢光光線検知用光電子増倍管
7Bで検知されたブランクレベル及び検知レベルはプリ
アンプ8A、8Bを介してコンピューター9のゲイン調
整部9Aを経て記憶部9Bに記憶させる。かかる場合に
おけるゲイン調整部9Aは、パルス励起光2Aが照射さ
れるセル3内の螢光染色溶液40或いは螢光染色菌液4
の濁度等で入力レベルが大きく異なるため所要範囲のレ
ベルに調整を図るもので、予めコンピューター9には所
要範囲の調整指示が記憶されている。そして入力レベル
を監視するために、セル3の一側に監視用フォトダイオ
ード10で入力レベルを検知させたうえプリアンプ10
Aを介して、該入力レベルもコンピューター9の記憶部
9Bに連絡されている。而して記憶部9Bに記憶された
生菌細胞検知レベル及び死菌細胞検知レベルはオフセッ
ト調整部9Cにおいてコンピューター9の指令によりそ
のブランクレベルが除去されて、適正な生菌細胞螢光光
線レベル及び死菌細胞螢光光線レベルに補正されたうえ
A/D変換部9Dにおいてアナログ信号よりデジタル信
号に変換され、具体的生菌数及び死菌数としてプリンタ
ー11或いはLCD表示により数値表示されるものであ
る。
の中心波長に近い波長領域で螢光発光する生菌細胞螢光
光線の中心波長を、パルス励起光の中心波長に対して少
なくとも30nm以上の長波長側となすため、パルス励
起光と生菌細胞螢光光線とのクロスストロークが無くな
り、検知される生菌細胞螢光光線の信頼性が著しく高ま
り而も生菌細胞内からの酵素流失や魚介類或いは畜肉類
からの採取菌類に付着する酵素等に対し、耐酵素処理の
なされた生菌細胞染色用螢光染料を使用するため、バッ
クグラウンド発光も著しく抑制され、生菌細胞や死菌細
胞からの螢光光線が明確に検知されることとなる。加え
て生菌細胞染色用螢光染料及び死菌細胞染色用螢光染料
の組合せ如何や、螢光染色溶液に混在する微少な気泡及
び混入物等によるバックグラウンド発光及び励起フィル
ター、セル或いは生菌細胞螢光光線並びに死菌細胞螢光
光線バンドパスフィルター等装置上の回折に伴うクロス
ストローク発光の混在検知に際しても螢光染色前におけ
る螢光染色溶液で予めブランクレベルを検知し記憶さ
せ、且菌類に螢光染色を施した螢光染色菌液での検知レ
ベルを検知し、而してこの検知レベルからブランクレベ
ルを除去させるため、適正な生菌細胞並びに死菌細胞螢
光発光レベルに補正され、且数値表示させるアルゴリズ
ムが内蔵されて処理されるため、極めて短時間に簡便に
且信頼性の高い生菌数及び死菌数が判別しえる等実用性
能に優れた菌類の即時判別方法及び装置といえる。
である。
る。
ある。
Claims (3)
- 【請求項1】 生菌細胞染色用螢光染料及び死菌細胞染
色用螢光染料が所要濃度で生理的食塩水に混合されてな
る螢光染色溶液に、検体より適宜手段で採取した菌類を
混入して螢光染色を施した螢光染色菌液を透明セル内に
注入し、特定波長のパルス励起光を照射し、生菌細胞及
び死菌細胞からの螢光発光光線をバンドパスフィルター
を介してそれぞれ検知用光電子増倍管で検知のうえ電気
的処理を施し、以て生菌数及び死菌数を数値表示させる
菌類の即時判別方法及び装置において、螢光染色溶液に
用いる生菌細胞染色用螢光染料からの螢光発光の中心波
長がパルス励起光の中心波長に対し少なくとも30nm
以上の長波長となるよう構成されてなることを特徴とす
る菌類の即時判別方法。 - 【請求項2】 生菌細胞染色用螢光染料がアセトキシメ
チルエステル化カルセイン、アセトキシメチルエステル
化BCECF、ジエチルCFSE、若しくはジクロルC
FSEである請求項1記載の菌類の即時判別方法。 - 【請求項3】 螢光染色溶液のみを透明セル内に注入し
且パルス励起光を照射せしめて生菌細胞螢光光線検知用
光電子増倍管及び死菌細胞螢光光線検知用光電子増倍管
でそれぞれそのブランクレベルを検知のうえ記憶させ、
而して螢光染色菌液を透明セル内に注入し且パルス励起
光を照射せしめて生菌細胞螢光光線検知用光電子増倍管
及び死菌細胞螢光光線検知用光電子増倍管にそれぞれ検
知させたうえ、該螢光染色菌液による検知レベルから螢
光染色溶液におけるブランクレベルを除去せしめて、生
菌細胞及び死菌細胞からの適正螢光光線値に補正し数値
化処理を施すアルゴリズムを内蔵させてなることを特徴
とする、菌類の即時判別装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11162880A JP2000316596A (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | 菌類の即時判別方法及び装置 |
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| JP11162880A JP2000316596A (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | 菌類の即時判別方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000316596A true JP2000316596A (ja) | 2000-11-21 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11162880A Pending JP2000316596A (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | 菌類の即時判別方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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- 1999-05-06 JP JP11162880A patent/JP2000316596A/ja active Pending
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