JPH012575A - 固定化生体触媒環境の殺菌法 - Google Patents

固定化生体触媒環境の殺菌法

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JPH012575A
JPH012575A JP62-154825A JP15482587A JPH012575A JP H012575 A JPH012575 A JP H012575A JP 15482587 A JP15482587 A JP 15482587A JP H012575 A JPH012575 A JP H012575A
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pulse
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正之 佐藤
弘一 中西
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Kirin Brewery Co Ltd
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Kirin Brewery Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 技術分野゛ 本発明は、固定化生体触媒環境の殺菌法に関する。さら
に具体的には、本発明は、固定化生体触媒を含む液体中
の雑菌を固定化生体触媒を破壊することなく殺滅する選
択的殺菌法に関する。
先行技術 微生物菌体や酵素を適当な担体(通常は、水性ゲルや多
孔質ガラス)に固定してこれらの生体の触媒能を持たせ
たものは固定化生体触媒として知られていて、そのよう
な固定化生体触媒を非生体触媒と同様に使用して生化学
反応を行なわせる方法は今後の発展が期待される所謂バ
イオテクノロジーの一つである。固定化生体触媒を使用
する反応装置はバイオリアクターと呼ばれており、バイ
オリアクターその′ものおよびそれを使用する生化学反
応は、既に多くの綜説が出されていて周知である。
微生物菌体又は酵素を固定化して、回分的あるいは連続
的に反応を行なわせる場合に最も留意しなければいけな
い要因の一つは、雑菌汚染の防止である。固定化菌体又
は酵素を使用する場合は長期間連続運転することが前提
条件となるのが通例であるので、−度雑菌汚染が生じる
と連続運転に深刻な影響を与えることになる。
このため重要なこととしては、微生物菌体又は酵素を無
菌的に固定化したり、雑菌だけを選択的に殺菌できるこ
とが必要であり、様々の雑菌汚染防止のための方法が考
えられている。具体的な例としては、(1)密閉タンク
内で無菌的に酵母をアルギン酸カルシウムに固定化する
(文献1)、 。
(2)曲硫酸塩あるいは抗生物質等を供給液中に添加す
る(文献2.3)、(3)耐熱性の微生物あるいは酵素
を使用する(文献4.5)、ことがあげ′られる。しか
し、これらは雑菌汚染を防止するために多大な設備や作
業を要したり、生成物が食品等の様な場合には採用でき
なかったり、必ずしも耐熱性の微生物や酵素が得られな
い、というような欠点がある。
ところで、微生物の殺菌法として、高圧電場パルス印加
による方法が知られている。高圧電場パルスの印加によ
る殺菌の作用は、高圧電場パルスの液体中でのi加によ
り発生する衝撃波あるいは電場によることが知られてお
り、発生した衝撃波あるいは電場により微生物に対して
物理的なダメージ(例えば細胞膜や細胞壁の破損)が与
えられるためであると考えられている。
〔発明の概要〕
要旨 本発明は上記の点に解決を与えて固定化生体触媒を含む
液体中で液体中の雑菌を選択的に殺菌することを目的と
し、固定化生体触媒存在下のこの液体に高圧電場パルス
を印加することによってこの目的を達成しようとするも
のである。
従って、本発明による固定化生体触媒を含む液体の殺菌
法は、固定化生体触媒を含む液体に高圧電場パルスを印
加すること、を特徴とするものである。
効果 本発明の殺菌方法によれば、固定化生体触媒を含む液体
において、固定化生体触媒を損傷させることなく、即ち
、固定化微生物の場合には固定化された微生物を死滅さ
せることなく、又固定化酵素の場合には固定化された酵
素の活性を低下させることなく、簡便に液体中の雑菌を
殺菌できる。
又、固定化生体触媒を含む液体に与える影響(化学変化
等)も小さい。従って、固定化生体触媒を使用する場合
に従来より最も重要な問題であつた雑菌汚染を防止する
ことが可能となった。さらに、食品等の分野で固定化生
体触媒を使用する場合は、殺菌剤の残留性、反応液の変
質等の安全性の問題から雑菌汚染防止法が確立されてい
なかったが、この分野でもa効に本発明は利用可能であ
る。
本発明によってこのような選択的殺菌が可能であるとい
うことは思いがけなかったことというべきである。何故
ならば、高圧電場パルス印加による殺菌が液体中に発生
した衝撃波あるいは電場による微生物の物理的ダメージ
によるものであることは前記した通りであるところ、こ
のような衝撃波あるいは電場はそこに存在する固定化生
体に対しても働くと解すことが可能だからである。けだ
し、固定化生体触媒が触媒として作用するものである限
り、この生体は固定化担体中に存在していても基質溶液
と接触しているのであって、そのような状態に在る以上
、該生体は外周液体に発生した衝撃波あるいは電場の影
響を該外周液体中に存在する雑菌と同様に受けざるを得
ないと解されるからである。
【発明の詳細な説明〕
本発明は固定化生体触媒を含む液体中に高圧電場パルス
を印加することを特徴とする固定化生体触媒を含む液体
の殺菌方法である。
固定化生体触媒 本発明でいう固定化生体触媒の生体触媒とは、生体自身
(たとえば、微生物、動植物細胞、葉緑体、ミトコンド
リア等)又は生体由来の産物であって触媒として機能す
るもの、を意味する。固定化生体触媒の具体例として、
固定化微生物(例えば、固定化酵母や固定化乳酸菌)及
び固定化酵素(例えば固定化プルラナーゼ)が挙げられ
る。その固定化方法については公知であり、制限されな
い。固定化方法の例としては、アルギン酸塩、に−カラ
ギーナン等の包括法、多孔性泡ガラス等の吸着法等が挙
げられる。又固定化生体触媒の形状や大きさについても
特に制限されない。
本発明の殺菌対象は、このような固定化生体触媒を含む
液体である。この場合の液体は、この固定化生体触媒に
よって生起ないし促進させようとする生化学反応に関連
するあらゆる液体ないし酸体成分でありうる。また、液
体の導電率については特に制限されない。具体的には、
反応に使用する水あるいはこの生体触媒の反応基質を含
む溶液、たとえば生体触媒が酵母である場合の麦芽?L
、ブドー搾21等である。本発明は、固定化酵母を使用
するビールの製造の為の麦芽汁の殺菌に自゛用である。
高圧電場パルスの印加/殺菌 上記固定化生体触媒を含む液体に高圧電場パルスを印加
することにより、固定化生体触媒を損傷(固定化微生物
の場合は、固定化された微生物の死滅、固定化酵素の場
合には、固定化された酵素の失活)することなく、該液
体中の雑菌を死滅させる。高圧電場パルスの印加は、固
定化生体触媒を含む液体中に浸漬させた電極に、所定の
電界強度になる様に、放電スイッチを用いて高電圧を印
加させることによって行なうことがふつうである。
(イ)高圧電場パルス 高圧電場パルスとは、たとえば、印加時の電極間の最大
電界強度が2 kV/ cm〜100 kV/ cm、
その時の電極間の電圧をオシロスコープでモニターした
場合のパルスの波形(電圧の時間的変化を示す波形)に
おいて立上がりが約20 n5ec〜1μsecと極め
て速く、幅は約100 n5ec 〜1 m5ecであ
る高速パルス(あるいは短時間パルス)であって、公知
である。この高速パルスは、コンデンサー充電エネルギ
ーを、放電スイッチを通して短時間に放電させることに
より得られる。放電スイッチとしては、静止ギャップ、
回転ギャップ、サイリスタ、サイラトロン等が使用可能
であり、いずれも公知である。通常の水溶液はイオンを
多量に含むために電気的に良導体であるので、浸漬した
電極に直流電流を印加すると、大きな電流が流れて電気
分解が生じる。しかし、前述の様なパルスを印加した場
合には、電子は高速で走るが、電流を運ぶためのイオン
の動きが遅いため、水溶液は電気的に絶縁性液体と似た
性質を示す。即ち、導電性の水溶液中に高い電界強度の
場を作ることができるのが特徴である(文献6)。なお
、高圧電場パルスの極性は正と負があるが、本発明にお
いてはいずれも使用可能である。
(ロ)電 極 電極は、目的とする高圧電場パルスが印加口1能であれ
ば、種類(例えば白金、ステンレス、グラファイト等)
、形状(例えば板状、ワイヤー状、針状)、大きさ、浸
漬位置(例えば電極間圧#I)に制限されない。但し、
実際に殺菌が行なわれるのは電極間の高圧電場パルスが
印加される部分だけであるので、目的とする殺菌効果が
得られる様にこれらの諸条件選定する必要がある。
連続的な処理を行なうためには、対象液体の流路に高圧
電場パルス印加帯域を1個所または数個所設けた装買が
考えられよう。その場合の高圧電場印加帯域としては、
流路構成部材たとえば配管を一方の電極とし、他方の電
極をこの配管の中心に針状に設けたものからなる構成が
考えられる。
(ハ)高圧電場パルスの印加条件 (イ)で規定したところの高圧電場パルスで目的とする
殺菌効果を得るために、諸条件、例えば印加パルス数等
も自ずから設定される。水野らはパン酵母を用いて、高
圧電場パルスの印加による死滅特性を調べて、ワイプル
分布に近似すると報告している(文献7.8)。この様
に対象とする各雑菌に対する殺菌効果を予め予備実験で
求めておくと、結果は式で導かれるので、目的とする殺
菌効果を得るための諸条件をその式の範囲内で任意にと
ることができる。
実験例 参考例 高圧電場パルスを印加した場合の印加電界強度と微生物
の生残率との関係について、基礎的な実験を行なった。
ここでは、殺菌槽(アクリル樹脂製、内寸50關X50
mmX7m■)にステンレス鋼製電極(50mmX50
mmX1nm)を電極間圧l1iSl■で挿入したもの
を用いて、第1図に示す様な電気回路模式図のシステム
で、印加パルス数は600 (240パルス/分)で殺
菌を行なった。
結果は、下表に示す通りである。なお、本発明を実施す
る場合の殺菌条件は、この様な結果から必要な殺菌効果
が得られる様に設定すればよい。
実施例1 (1)  麦芽汁で培養して得られた湿潤酵母菌体(S
accharomyces cerevislae :
水分75 % * k )10、をアルギン酸ナトリウ
ム1.ov/v%水溶峻100m1中に懸濁し、該懸濁
液を0.1M塩化カルシウム水溶液中に滴下して、直径
3關の固定化酵母標品(菌数2.  OX 108ce
lls/ml担体)を得た。
(2)  この固定化酵母標品をLactobacil
lus bre−vis  (IFo  3345)の
培養懸濁液(麦芽汁)(生菌数3.7 x 102co
lts/ml)と混合し、これを参考例と同様のシステ
ム並びに殺菌槽で、固定化酵母標品の充填率6 U v
/v 96で充填し、電界強度Ep−20kV/c+n
、印加パルス数600(240回/分)で高圧電場パス
ルを印加したところ、Lactobaclllus b
rcvisはOeel Is/mlと死滅したが、固定
化酵母の生菌数はパルス印加前と変化なかった。
実施例2 (1)  麦芽ン1で培養して得られた酵母菌体(Sa
c−cbaroIIyces ccrcvlsiaeを
麦芽ン1に菌体濃度6.  Ox 10” cells
/mlとなる様に懸濁させた。
これに多孔性泡ガラス(吸水率50%)を15v/v 
96の割合で浸漬し、8℃で約48時間、20 Orp
mの回分式撹拌を行なって酵母を固定化した(菌数6.
  Ox 107cells/ml担体)。
(2)  この固定化酵母標品をEnterobact
or aero−genes  (I F 0 135
34 )の培養懸濁液(麦芽汁)(生菌数1. 2 X
 103cells/ml)と混合し、これを実施例1
と同様の!i!!置に固定化酵母標品の充填率60 v
/v 9bで充填し、電界強度Ep= 100 kV/
 an、印加パルス数60 (240回/分)で高圧電
場パルスを印加したところ、Entcrobactor
 acrogcncsはOeel Is/mlと死滅し
たが、固定化酵母の生菌数はパルス印加前と変りなかっ
た。
実施例3 (1)  グルコースを基質とした培地(乳酸菌用培地
)で培養して得られた乳酸菌菌体(1,aeLobac
l−11us easel :水分75%含白1)(I
FO3425)5gを水25m1に溶解し、20℃に保
持した。次いでに一カラギーナン3gを75m1の水に
溶解して60℃に保温したものと混合し、冷却した。こ
れに塩化カリウムO,1w/v%水溶液100m1を加
えてゲル化して、乳酸菌を固定化した(曲数3. OX
 108calls/ml担体)。得られた固定化乳酸
菌標品を、−辺3mmの立方体に細断した。
(2)  この固定化乳酸菌標品をsaccharom
yccsccrcvlslacの培養懸濁液(麦芽汁)
(生菌数2、  I X 102cells/ml)と
混合し、これを実施例1と同様の装置に固定化乳酸菌標
品の充填率60v/v%で充填し、電界強度E p =
 2 kV/ cv。
印加パルス数12000 (240回/分)で高圧電場
パルスを印加したところ、5accharoIIlyc
escerevlslaeはOeel Is/mlと死
滅したが、固定化乳酸菌の生菌数はパルス印加前と変り
なかった。
実施例4 (1)  プルラナーゼ(林原(株)製品)10mgを
0.1M酢酸緩衝液(pH4)25mlに溶解して、2
0℃に保持した。次いで、に−カラギーナン3gを75
m1の水に溶解して60℃に保温したものと混合し、こ
れを塩化カリウムO,lv/v%水溶液100m1に滴
下してゲル化して、直径3mmの固定化プルラナーゼ標
品を得た。
(2)  この固定化プルラナーゼ標品を5accha
rO1−yces cerevlsiae培養懸濁液(
麦芽汁)(生菌数3、  OX 103cells/m
l)と混合し、これを実施例1と同様の装置に固定化プ
ルラナーゼ標品の充填率60v/v%で充填し、電界強
度Ep−6kV/備、印加パルス数2400 (240
回/分)で高圧電場パルスを印加したところ、5acc
haroiyceseerevisiaeはQ eel
 Is/mlと死滅したが、固定化プルラナーゼの酵素
活性は、これをプルランから発生するマルトトリオース
を還元糖定量法で測定したところ、パルス印加前と同じ
活性を保持していた。
引用文献 (1)  新燃料油開発技術研究組合編: “新燃料油
の研究開発(昭和57年度公開年報)”(2)  白田
輝也ら:特開昭59−173086号公報 (3)  仲田俊之ら:特開昭60−75289号公報 (4)  大島泰部: “異常環境と微生物酵素”(講
談社)(1977) (5)  大島泰部“好熱性細菌” (重大出版会)(
8)  佐藤正之ら:化学工学協会群馬大会講演要旨集
(昭和61年)9.213 (7)  水野彰ら:化学工学協会群馬大会講演要旨集
(昭和61年)Lul! (8)  水野彰ら:電気学会全国大会講演要旨集(昭
和61年)p、709
【図面の簡単な説明】
第1図は、実験例で使用した装置を示す説明図である。 R1、R2、R3・・・高電圧抵抗、 C1、C2・・・コンデンサー。C1は放電制御用(4
000pF) 1・・・スライダック ′2・・・ネオントランス 3・・・+?!E!圧整流器 4・・・銅板 5・・・スパークギトップ 6・・・放電殺菌槽(8全50m1) 7・・・高電圧プローブ 8・・・オシロスコープ(100MH2以上、5tor
aqc型) 出願人代理人  佐  藤  −雄

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、固定化生体触媒を含む液体に高圧電場パルスを印加
    することを特徴とする、固定化生体触媒を含む液体の殺
    菌法。 2、高圧電場パルス印加時の電界強度が2kV/cm〜
    100kV/cmである、特許請求の範囲第1項記載の
    方法。 3、印加パルスが、その波形(すなわち、電圧の時間的
    変化を示す波形)が立上がりが20nsec〜1μse
    cで幅が100nsec〜1msecであるようなもの
    である、特許請求の範囲第1〜2項いずれか1項記載の
    方法。 4、固定化生体触媒が固定化微生物あるいは固定化酵素
    である、特許請求の範囲第1〜3項いずれか1項記載の
    方法。 5、微生物が酵母である、特許請求の範囲第4項記載の
    方法。 6、固定化生体触媒を含む液体が固定化酵母を含む麦芽
    汁である、特許請求の範囲第1〜5項いずれか1項記載
    の方法。
JP62-154825A 1987-06-22 固定化生体触媒環境の殺菌法 Granted JPH012575A (ja)

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JP62-154825A JPH012575A (ja) 1987-06-22 固定化生体触媒環境の殺菌法

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JP62-154825A JPH012575A (ja) 1987-06-22 固定化生体触媒環境の殺菌法

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JPS642575A JPS642575A (en) 1989-01-06
JPH012575A true JPH012575A (ja) 1989-01-06
JPH0448439B2 JPH0448439B2 (ja) 1992-08-06

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015005972A1 (de) 2014-05-15 2015-11-19 Fanuc Corporation Laseroszillator mit Gaszirkulation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015005972A1 (de) 2014-05-15 2015-11-19 Fanuc Corporation Laseroszillator mit Gaszirkulation

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