JPH0787995A - 乳酸菌の活力の測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 無菌培養系に無菌的にセンサーを配置して、
乳酸菌スタータの活力を判定する。 【構成】 乳酸菌の酸凝固による粘性変化を流体と熱的
に接触し、発熱作用を有し、かつ自らの温度の測温作用
を有する発熱センサーを用いて測定し、該測定値が示す
酸凝固時間から乳酸菌の継代培養における菌の活力を測
定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体と熱的に接触する
発熱センサーが、発熱するとき該発熱センサー温度と流
体の温度から流体の状態変化を測定する細線加熱法を利
用したもので培養液に乳酸菌を接種してから酸凝固が起
きるときまでの時間を、酸凝固による粘性変化によって
測定し、その酸凝固時間から乳酸菌の活力を判定して、
最も活力があると判定された乳酸菌培養液に接種された
乳酸菌を、チーズや発酵乳、発酵バターなどのスタータ
として利用することで、スタータの管理を容易にする乳
酸菌の活力の測定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】発酵乳製品やチーズ、発酵バターなどの
製造において、一般的な酸性化剤は乳酸であり、それは
添加したものではなく、製造過程において発育する乳酸
菌によって産生されるもので、その乳酸菌を原料に接種
するためのスタータが利用されている。スタータはいく
つかの中間培養を要し、小量培養から大量培養へと代を
受け継いで量産され（以下継代培養という）、時間と技
術を要し、ファージ汚染と背中合わせの緊張を伴う作業
である。従ってこのスタータを維持管理することは上記
製品製造において、重要な課題である。スタータを培養
し調製する方法として自動連続培養なども研究開発され
ているが、ファージ汚染や菌株間バランスなど多くの問
題をかかえており、一般的な製造工程ではバッチ培養が
おこなわれているのが実情である。このバッチ培養は乳
酸菌の種菌を試験管培養し、継代培養を繰り返しながら
大量培養へと調製していくことによって活力と菌数が一
定のスタータを得ている。例えば、ヨーグルト製造では
殺菌後の乳ミックスを直ちに所定温度まで冷却しスター
タを例えば２〜３％添加して目的の酸生成をおこなわせ
ている。スタータの過剰添加は発酵時間が短縮されるも
のの組織が悪くなり、ホエー分離がおきやすく、反対に
添加量が少ないと酸生成が遅延して好ましくないとされ
ている。また、チーズ製造などでは原料乳の１〜３％の
スタータを添加しており、その目的はレンネット凝固の
促進、ホエー排出の促進、汚染菌の生育の阻止、チーズ
風味の賦与、蛋白質分解や脂肪分解への関与などがあげ
られる。一般に培養培地によって菌の生育に差が見ら
れ、季節や培地である乳の産出地域などによって発育要
因が異なるが、その要因は解明されていない。このよう
な事から、スタータ培養は複数の培養を行い、その中か
ら適切なスタータを選定して製造に使用している。その
製造用スタータはバルクスターターと称されているがそ
の量は前記のごとく原料の１〜５％の量を必要としてい
る。この量を常に複数培養することは製造上困難であ
り、一般にはバルクスタータ培養前にマザースタータと
称した中量培養を行い、維持管理されている。スタータ
は菌数、活力が最も高い定常期の初期に培養を終了し、
速やかに冷却して保存されるが、使用する菌株について
接種量、培養温度、培養時間、菌数、活力の関係につい
て予め検査を行っている。最も重要な管理項目は菌数と
個々の細胞の酸生成力によって決定される活力であり、
活力試験によって製造に使用されるスタータの選定がな
されている。

【０００３】活力試験は所定の条件で培養後の酸生成
量、あるいはｐＨ低下を指標にするものであり、ホーラ
ル・エリカーの試験方法がよく用いられる。この方法
は、良質脱脂乳を培地としてスタータを３％程度接種
し、一定温度で一定時間培養したあとの乳酸酸度（％）
を検査するものである。この方法で一般に発酵乳は酸度
０．５％以上、チーズは酸度０．３５％以上を良好と判
定し、そのスタータをバルクスタータに培養して原料に
添加されている。しかし、一般に酸度とスタータの活力
は相関しているが、従来の活力試験は、製品によりスタ
ータからのサンプルを別の培地に接種して高速培養し、
その酸度を測定してスタータの活力を予測する方法と、
スタータからのサンプルを直接酸度測定する方法があ
り、スタータからサンプルを取って別の培地に接種し高
速培養して酸度を測定する方法では、用意される別の培
地である脱脂乳培地の固形分の変動の影響により、実際
のスタータとは異なる結果を得るという危険がある。ま
た、スタータからサンプルを取ってその酸度を実測測定
する方法の場合においては、酸度測定操作にかかる時間
中もスタータの培養が進行し、適切なスタータの培養停
止時期を逃すことがある。このため、何回も酸度測定を
行って培養操作の時期を予測しているのが実情である。
したがって、酸度による活力試験は測定方法として不十
分であるという指摘がなされていた。さらに製品品目に
よっても、企業の品質管理基準によっても異なった培養
条件で実施されているもので、人為的な操作の違いによ
る測定値の違いや、スタータの一部を取り出す際の汚
染、そしてスタータ自体の菌叢の変化など問題が多かっ
た。この他にスタータの管理方法としてはレサズリンの
還元速度を指標とする試験法があるほか、特開昭５０−
５３５８１号、特開平４−６０６３１号、特開平４−３
４９８７８号などがあげられる。特開昭５０−５３５８
１号は、培養温度と保存温度の間の温度でゲル化する保
水性ポリマーを含有する培地で乳酸資化性酵母と乳酸菌
を供棲培養することによって長時間一定した活性を保持
する乳酸菌スタータを得る方法に関する。特開平４−６
０６３１号は乳酸菌を継代培養するにあたり、対数増殖
期後期で植え継ぐことによって、短時間にすぐれた乳酸
菌スタータを調製する方法に関するものである。特開平
４−３４９８７８号はスタータ培養液のＡＴＰ発光量を
一定の時間毎に測定し、発光量の測定値の対数と前回の
発光量の測定値の対数との比によって培養を停止するこ
とにより、菌濃度及び活性の高い乳酸菌スタータを得る
方法に関する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のスタータ管理方
法において、スタータを無菌的に培養し、継代培養の間
に菌が酸を生成しなくなるファージ汚染の防止に最大の
注意がはらわれていた。また、スタータはバルクスター
タとして利用可能であるかを、スタータの活力を試験す
ることによって判定していた。このためスタータ培養中
に一部を取り出して活力試験をすることが必要となり無
菌性に注意をはらていても、汚染を完全に防止すること
は困難で、時には汚染されていることが解らずに製造に
利用し、大量の失敗製品を生み出し、廃棄するという大
きな損害を被ることもあった。従って、培養の無菌性の
維持には活力試験の無菌性も大きく関与するが、人為的
測定法である以上完全な防止対策は非常に困難である。
また活力試験の主体は酸度によっているため、指示薬を
使用し、酸度検定に人為的作業が介在するため、人の個
性の違いによる酸度測定値の違いも存在していた。更
に、一般にスタータは冷却保存によって培養進行を停止
させているものと考えられているが、凍結保存をしない
かぎりは細胞の活性が停止することはないため冷却保存
は進行速度の低下のための冷却であって、培養の進行が
停止する訳ではない。これらの問題を防止するために
も、スタータ自体の培養技術によって乳酸菌の活力を維
持しようとするものに、従来技術にあげた発明があげら
れる。特開昭５０−５３５８１号は培地にゲル化剤を添
加し、酵母と乳酸菌を供棲培養することによって長期安
定したスタータを維持することを目的としているが、こ
のスタータの活力は酸度を測定する方法で記載されてお
り前記の人為的な問題の解決にはなっていない。この方
法はスタータの維持方法としては注目されるものの、継
代培養の中で乳酸菌の活力は変動するものが一般的であ
り、よいものを大量に保存するよりは継代培養の中でよ
いものを判定するほうが効率的である。また、ゲル化剤
がバルクスタータに何等かの影響をあたえないかどうか
については記載がなく、乳製品製造上では長期の培養期
間が存在し、その間に他の要因と結合して製品品質に問
題が残るのではないかの不安が残る。

【０００５】特開平４−６０６３１号は乳酸菌スタータ
の対数増殖期後期で継代する方法に関するが、記載のご
とくストレプトコッカスに限定された方法であり、他の
菌には期待できない。また、対数増殖期後期であること
をいかに判定するか不明であり、培養時間のみで判定せ
ざるを得ないとすれば、その判定は人為的であり、乳酸
菌の活力低下という事故を完全には防止できないであろ
う。さらにこの発明は菌の継代培養における活力の維持
方法に関するものであるが菌の活力は菌自体の細胞の酸
生成能に依存している以上、菌の活力の測定を従来の方
法で行えば、従来の乳酸菌試験では同じ問題点に直面す
る。特開平４−３４９８７８号は、ＡＴＰ発光量を指標
としてスタータの培養を管理し、活性の維持を図るもの
で、測定速度の迅速性から培養進行による使用時期の判
断ミスが防止できるものである。この方法において、酸
度を指標とする従来の管理方法とは異なる方法が紹介さ
れているが、その測定がサンプリング方式を実施する以
上、連続的な測定方法ではなく、無菌性を維持できない
ことによる事故の発生を防止はできない。また、オンラ
イン工程管理を行うこともできるという記載があるもの
の明細中で基本的な構成が明示されていない。本発明は
以上の問題に鑑み、無菌培養系に無菌的にセンサを配置
でき、かつ従来の酸度測定によるスタータの活力試験に
替わる活力試験方法をうることを目的とするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は以上のような目
的を達成するため次のような乳酸菌の活力の測定方法を
提供するものである。すなわち、乳酸菌培養液内に配置
される発熱作用を有するとともに自らの温度を計測可能
な発熱センサーの温度と乳酸菌培養液の温度を測定し、
その両者の温度差の変化によって乳酸菌の活力を判定す
る乳酸菌の活力の測定方法であり、かかる方法におい
て、乳酸菌培養液内に配置される発熱作用を有するとと
もに自らの温度を計測可能な発熱センサーの温度と乳酸
菌培養液の温度を測定し、その両者の温度差の変化を測
定するとともに、別個に乳酸菌培養液の酸度を測定し、
該酸度と前記温度差の変化が示す酸凝固の時間とで表わ
される２次元の選定範囲から乳酸菌の活力を判定する乳
酸菌の活力の測定方法である。以上の如く乳酸菌の酸凝
固時間を測定し、別個に乳酸菌培養液の酸度を測定して
該酸度と酸凝固時間が示す２次元の選定範囲から乳酸菌
の活力を判定すると、より正確な乳酸菌の活力の判定が
出来る。又乳酸菌培養液は希釈培養液としても良い。

【０００７】

【作用】チーズや発酵乳などの製造におけるスタータ管
理を連続かつ簡便な測定方法で行うものであって、乳酸
菌の活力を測定し、最も最適な乳酸菌培養物をスタータ
として利用するものであり、乳酸菌の乳酸生成によって
起きる酸凝固による粘性変化を、流体と熱的に接触し発
熱作用を有しかつ自らの温度の測温作用を有する発熱セ
ンサーを用いて測定し、該測定値が示す酸凝固の時間か
ら乳酸菌の継代培養における菌の活力を判定する。

【０００８】

【実施例】本発明は前述した如く乳酸菌の酸凝固による
粘性変化を、流体と熱的に接触し発熱作用を有しかつ自
らの温度の測温作用を有する発熱センサーを用いて測定
し該測定値が示す酸凝固時間から乳酸菌の継代培養にお
ける菌の活力を判定するものである。具体的には乳酸菌
スタータの培養タンクに本センサを配置し、培養中の乳
酸菌スタータの粘性が乳酸菌の乳酸生成により変化を開
始するときを酸凝固開始点として、培地と乳酸菌の接種
からの時間を測定し、その時間の範囲によって乳酸菌ス
タータの培養を停止する冷却のタイミングや次の段階の
培養への接種のタイミングを判定するものである。酸凝
固の開始点は、乳酸菌の乳酸の生成により培養液のｐＨ
が下がり、乳蛋白が酸変性して疎水性となり凝固すると
いわれていることから、この凝固の時におきる粘性変化
を、細線加熱法により求めるものである。さらに酸度を
同時に測定して、その酸度と併せて総合的に判定するな
らば、従来の製造ノウハウを活かすことができる。本発
明の方法によれば、マザースタータの培養からバルクス
タータの培養へ移行するスタータの選別に、予め別個に
活力試験をしてみる必要はなく、マザースタータの培養
状況から判定できる。また、測定結果から培養の停止の
ための冷却操作を開始するまで、測定時間のロスによる
事故がなく、測定結果を判定するロジックをコンピュー
タ化して、その判定から冷却装置の可動制御をリアルタ
イムで自動的に行え、人の操作ミスや操作時間の経過に
伴う冷却操作の遅れなど培養の阻害要因を排除できる。
さらにはバルクスタータの管理においても同じく測定
し、その測定結果からバルクスタータの適切な製品への
接種時期を判定することもできる。

【０００９】乳酸菌スタータの酸度測定は従来の測定方
法を使用し、培養時間はマザースタータ容器に発熱作用
を有するとともに自らの温度を測定可能な発熱センサ
と、培地温度を測定するセンサを配置し、培地と菌を接
種してから酸凝固による粘性変化までを連続的に時間計
測する。この発熱センサは特開平１−４４８３８号で開
示されるものが、代表的なものである。図１はその連続
測定の結果である。粘性変化の測定は発熱センサの温度
と、培地の温度の温度差Δθを連続的に測定し、培地の
粘性変化による熱伝達率の変化を起因とする発熱センサ
の温度変化から測定する。なお、培地温度を測定するの
は培地温度の変化に由来する発熱センサの温度変化を取
り除くためである。また、発熱センサの発熱量は発熱セ
ンサの制御装置によって一定に制御される。なお、測定
対象によっては、発熱量ではなく電流を一定に制御する
場合もあるが、ここでは発熱量を一定に制御した方法で
説明する。また以下の実施例は、マザースタータについ
て説明するが、バルクスタータも培養条件は同じで、培
養量のみが異なるものであるから、バルクスタータの管
理にも本発明の方法は利用出来る。従ってマザースター
タの管理は菌の活力測定による適正スタータの選定に、
バルクスタータの場合は活力測定による適切な培養停止
時期もしくは製品接種時期の管理を主目的として利用さ
れることとなる。バルクスタータの場合は製造現場の都
合により接種時期がきてもすぐ使用出来ない場合は冷却
操作を行って待機することとなる。なお、菌接種から酸
凝固が開始するまでの測定培養時間は培地の成分や、培
地の産地、季節などによって多少変動があり、ときおり
酸度と培養時間の相関性を確認していく必要がある。以
下にチーズスタータの場合とヨーグルトスタータの場
合、及び各菌種をあげて実施例をしめすが、ヨーグルト
スタータの場合とチーズスタータの場合の継代培養にお
ける継代数は異なる。

【００１０】実施例１ チーズ製造用のスタータであるラクトバチルス・ブルガ
リクス菌の種菌を無菌的に１０ｍｌ試験管培養し、これ
を種に、マザースタータを５００ｍｌづつ複数培養す
る。酸度測定による活力試験に用いる培地は脱脂粉乳を
蒸留水に溶解後滅菌したもので、マザースタータからサ
ンプリングされる菌の各接種量は培地量の１％である。
培養温度は３０℃で６時間培養したときの、酸度を測定
する。又別個に、本発明の測定装置で、菌の接種量１
％、培養温度２２℃の前記マザースタータ自体の酸凝固
までの時間を実測で測定する。図２はその結果を示すも
ので８個のマザースタータの各測定値である。縦軸は酸
度を示し、横軸は培養時間を示す。この結果から酸度的
にNo.１のスタータとNo.２のスタータが良好なものと判
定されるが、このときの培養時間は９〜１０．５時間で
ある。従って、この培地におけるラクトバチルス・ブル
ガリクス菌の選定は培養時間９〜１０．５時間にはいる
ものが良好菌として判定されるため、以後は酸度に代え
て該時間で判定することが可能である。No.３以上他の
スタータはさらに継代培養されて、活力が復活し、選定
範囲に入ればバルクスタータへと利用される。しかし継
代培養でも継続して活性が向上しないものは、廃棄され
る。良好と判定されたマザースタータは、製造用のバル
クスタータ用培地に接種されバルクスタータに培養され
るが、この培養管理も製造原料に添加するまで適切な状
態において使用するかもしくは培養停止しておく必要が
あり、その停止時間はマザースタータの場合と同様に、
バルクスタータタンクに発熱センサと測温素子を配置し
ておき、粘性変化までの培養時間から判定すればよい。
従って、マザースタータの管理もバルクスタータの管理
も培養と同時にリアルタイムで実施される。

【００１１】実施例２ ヨーグルトスタータであるブルガリア菌とサーモフィル
ス菌の混合株の種菌を無菌的に１０ｍｌ試験管培養し、
これを種にマザースタータを５００ｍｌづつ複数培養す
る。培地は脱脂粉乳を蒸留水に所定濃度溶解し滅菌した
もので、各接種量は培地量の３％である。培養温度は４
１℃で２時間培養したときの酸度を測定するとともに、
該マザースタータに本発明で使用する測定素子を配置
し、酸凝固までの時間を計測する。尚ヨーグルトの場合
別個の培地によって予め酸度による活力試験を行うもの
ではなくスザースタータ自体をサンプリングして酸度を
測定している。図３はその結果を示すもので８個のマザ
ースタータの各測定値である。縦軸は酸度を示し、横軸
は培養時間を示す。この結果からNo.１とNo.２のスター
タが酸度的に良好なものと判定されるが、この時の測定
培養時間は１．５〜１．９時間である。この選定後の処
理はバルクスタータに培養されヨーグルト原料に添加す
るまで、実施例１に同じである。

【００１２】実施例３ ヨーグルトスタータであるアシドフィルス菌の単一株の
種菌を無菌的に１０ｍｌ試験管培養し、これを種にマザ
ースタータを５００ｍｌづつ複数培養する。培地は脱脂
粉乳を蒸留水に所定濃度溶解し滅菌したもので、各接種
量は培地量の３％である。培養温度は３７℃で４時間培
養したときの酸度を測定するとともにマザースタータに
本発明で使用する測定素子を配置し、酸凝固までの時間
を計測する。図４はその結果を示すもので３個のマザー
スタータの各測定値である。縦軸は酸度を示し、横軸は
培養時間を示す。この結果からNo.１とNo.２のスタータ
が酸度的に良好なものと判定されるがこの時の測定培養
時間は３〜６時間である。この選定後の処理はバルクス
タータに培養されヨーグルト原料に添加するまで実施例
１に同じである。

【００１３】実施例４ ヨーグルトスタータであるサーモフィラス菌の単一株の
種菌を無菌的に１０ｍｌ試験管培養し、これを種にマザ
ースタータを５００ｍｌづつ複数培養する。培地は脱脂
粉乳を蒸留水に所定濃度溶解し滅菌したもので、各接種
量は培地量の３％である。培養温度は３７℃で３時間培
養したときの酸度を測定するとともにマザースタータに
本発明で使用する測定素子を配置し、酸凝固までの時間
を計測する。図５はその結果を示すもので４個のマザー
スタータの各測定値である。縦軸は酸度を示し、横軸は
培養時間を示す。この結果からNo.１〜No.３のスタータ
が酸度的に良好なものと判定されるがこの時の測定培養
時間は２．３〜２．６時間である。この選定後の処理は
バルクスタータに培養されヨーグルト原料に添加するま
で実施例１に同じである。一般にヨーグルトは混合株を
用いるか、単一株を原料接種段階で混合して用いられ
る。本実施例では単一株でも混合株でも同様に菌接種か
ら酸凝固開始までの測定培養時間から活力を測定できる
ことをしめしているものである。なお、実施例からわか
るように菌種や製品によって、培養条件が異なるため、
それぞれにおいて予め酸度との相関性を確認しておくこ
とが必要である。また、チーズスタータは酸度測定を実
施したほうが早く判定できるが、汚染の危険を防止でき
ない。これに比較してヨーグルトスタータの場合は酸度
測定よりも本発明による測定のほうが適正を早く判定で
きるという効果もでている。これらは、無菌性の維持に
よる事故防止のほか、酸度測定による判定時期の遅延を
解消し、スタータの適切な維持管理を可能とする。スタ
ータを利用する製品としてはチーズ、ヨーグルトの他に
醗酵バターや醗酵乳を原材料とする醗酵飲料などがある
が、スタータの活性の測定方法としては本発明の方法を
同様に利用できる。

【００１４】

【発明の効果】本発明によれば次のような効果を奏す
る。 ．乳酸菌の活力をインラインで測定できるためファー
ジ汚染などの心配がなくなり、スターターとして培養中
の損失を防止できる。また、従来の活力試験と比較すれ
ば、従来の酸度測定方法は予測方法であり、本発明の凝
固立ち上がりまでの時間で測定する方法は実測方法であ
るため、活力試験に即応性が生まれ、管理が的確にな
る。 ．酸凝固を細線加熱法で測定するため機器計測化が可
能であり、従って酸度測定を指標としている場合のよう
に測定者によるバラツキが生じることがなく、人為的判
断を要する事なく乳酸菌の選定ができる。 ．継代培養と同時に活力試験を実行することができ、
継代培養による乳酸菌の活力判定が迅速になるととも
に、培養の進行による乳酸菌の使用の適正時期を逃す事
故を最小限に抑止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の培地に菌を接種してから酸凝固による
粘性変化までの経過を示した計測図

【図２】実施例１による測定結果にかかる酸凝固までの
計測図

【図３】実施例２による測定結果にかかる酸凝固までの
計測図

【図４】実施例３による測定結果にかかる酸凝固までの
計測図

【図５】実施例４による測定結果にかかる酸凝固までの
乳酸計測図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乳酸菌培養液内に配置される発熱作用を
   有するとともに自らの温度を計測可能な発熱センサーの
   温度と乳酸菌培養液の温度を測定し、その両者の温度差
   の変化によって乳酸菌の活力を判定する乳酸菌の活力の
   測定方法。
2. 【請求項２】 乳酸菌培養液内に配置される発熱作用を
   有するとともに自らの温度を計測可能な発熱センサーの
   温度と乳酸菌培養液の温度を測定し、その両者の温度差
   の変化を測定するとともに、別個に乳酸菌培養液の酸度
   を測定し、該酸度と前記温度差の変化が示す酸凝固の時
   間とで表わされる２次元の選定範囲から乳酸菌の活力を
   判定する請求項１記載の乳酸菌の活力の測定方法。
3. 【請求項３】 乳酸菌培養液が希釈培養液である請求項
   １、２記載の乳酸菌の活力の測定方法。