JPH09136030A - 細菌分離材 - Google Patents

細菌分離材

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Abstract

(57)【要約】 【構成】本発明の細菌及びウイルス分離材は、平均c軸
長が1μmないし1000μmでアスペクト比が5以上
のハイドロキシアパタイトより構成されるので、通液性
に優れる。 【効果】本発明品では、電気化学的な作用により細菌や
ウイルスの吸着を行うので、被吸着物の大きさに関係な
く吸着が可能である。また、A面の面積比が大きいの
で、本来吸着力の落ちる酸性の細菌に対しても大きな吸
着作用を示すので、細菌の分離除去を効率的にできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は発酵食品工業若しく
は生化学物質の培養生産時などにおける細菌やウイルス
の分離又は医療用生体液若しくは飲料水の細菌やウイル
スの除去などに用いることができる細菌分離材に関す
る。
【0002】
【従来の技術】発酵食品工業、生化学物質の培養生産、
医療用生体液の生産、飲料水の除菌などにおける細菌分
離材、除菌用フィルターなどとしては、従来よりシリ
カ、活性炭、珪藻土などの無機多孔質物質、セルロー
ス、ポリエチレン、ポリエステルなどの有機繊維を用い
た不織布や中空繊維(特開平4ー156933、特開平
6ー63132)またはステンレス、インコネル、ハス
テロイなどの金属の繊維状物質(特開平5ー13085
8)が用いられている。
【0003】さらに、脊椎動物の硬組織から得られる多
孔質ハイドロキシアパタイトあるいは湿式合成法で製造
されたハイドロキシアパタイトも同様に細菌分離材とし
て用いられている。
【0004】また、上記のハイドロキシアパタイトを6
00℃ないし1400℃の温度で焼成した焼成ハイドロ
キシアパタイトも細菌分離材として用いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の細菌分
離材、例えばシリカ、活性炭、珪藻土などの無機物質は
多孔質であるので、その細孔内に細菌を取り込むことに
よって他の物質との分離を行っている。
【0006】したがって、細孔内に取り込み可能なサイ
ズの細菌は吸着できるが、その他の細菌は処理液にその
まま残って排出される。
【0007】また、これらの無機物質の細菌に対する吸
着力は、単なる物理的な結付きにしか過ぎないので、強
固なものではなく、かつ吸着容量も少ないので処理液の
除菌精製の点ではまだ不十分であった。
【0008】またセルロース、ポリエチレン、ポリエス
テルなどの有機高分子繊維やステンレス、インコネル、
ハステロイなどを繊維状に加工しフィルターとしたもの
は、繊維物質の編目を篩として利用したものであり、単
に物理的に大きさの異なるものを選別濾過を行うに過ぎ
ない。
【0009】ハイドロキシアパタイトによる細菌の分離
機構は、上記の分離材による物理的な分離とは異なり、
イオンの電荷による吸着であるために、特定の細菌に対
し強度の吸着分離特性を有する。また、表面の吸着サイ
トの立体構造による選択性があるため、細菌表面の官能
基の差異に対し敏感であり、細菌の種類による吸着分離
特性が良好となるなどの特性が期待される。
【0010】しかし、従来の細菌分離材として用いられ
たハイドロキシアパタイトは、天然の生物から抽出した
ものや湿式法により合成されたものである。これらは結
晶性が悪く吸着性が低いものであり、かつサブミクロン
の微粉末であるため、それ自体をフィルター状に成型す
ることができないので、これを分離材として用いると通
液性を確保することができなかった。
【0011】また、湿式法で合成されたものを600℃
ないし1400℃で焼成したものも分離材として用いら
れるが、A面の発達が不十分であるために酸性生化学物
質、すなわち酸性の細菌の吸着が十分には行われなかっ
た。
【0012】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は上記
課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、以下に述べる
発明をなすに到ったのである。
【0013】本発明によると、平均c軸長が1μmない
し1000μmで、アスペクト比が5以上のハイドロキ
シアパタイトからなることを特徴とする細菌分離材が提
供される。
【0014】本発明の細菌分離材は、さらに平均c軸長
が5μmないし200μmで、アスペクト比が10以上
のハイドロキシアパタイトであることが望ましい。
【0015】本発明で細菌分離材として提供されるハイ
ドロキアパタイトウイスカーは、水熱法により合成され
るもので、結晶性が良好であるので通液性に優れ、また
その結晶表面の吸着サイトはその構造が整っているため
吸着力が強固であり、かつ吸着容量も大きいので、吸着
分離特性が優れている。
【0016】さらに、本発明で提供される細菌分離材
は、c軸方向にA面を大きく成長させたウイスカー状の
ハイドロキシアパタイトであるために、C面のみなら
ず、A面に選択的に吸着する細菌の吸着分離も可能であ
る。
【0017】したがって、細菌の表面官能基の差異に対
し敏感で、細菌の種類別の選択分離が可能である。
【0018】本発明の細菌分離材が、細菌を選択分離で
きるのは、次のような理由によるものである。本発明の
基となるハイドロキシアパタイトは、六角柱状結晶であ
り、側面に相当するA面と、底面に相当するC面のそれ
ぞれ性質の異なる面を有している。
【0019】A面には正の電荷を帯びたカルシウムイオ
ンにより構成される吸着サイト(Cサイト)が、C面に
は負の電荷を帯びたリン酸イオンにより構成される吸着
サイト(Pサイト)が存在している。
【0020】そのために、カルボキシル基やリン酸基な
どを多く有する酸性生化学物質はCサイトに、アミノ基
を多く有する塩基性生化学物質はPサイトにそれぞれ吸
着される。この作用により選択分離が可能なのである。
本発明のハイドロキシアパタイトウイスカーは、層状あ
るいは予め成型してフィルター状として用いる。
【0021】したがって、濾過孔径より大きな細菌は、
細菌の種類によらずこれを濾過残として分離できる。濾
過孔径より小さな細菌は、ハイドロキシアパタイトのそ
れぞれの吸着サイトに、その細菌の官能基の性状に応じ
て選択的に吸着される。
【0022】本発明により提供される細菌分離材は、平
均c軸長が1μmないし1000μmで、かつアスペク
ト比が5以上のハイドロキシアパタイトからなる。
【0023】平均c軸長を1μmないし1000μmと
するのは,平均c軸長が1μm以下では通液性が確保で
きないからであり、1000μm以上では編目が大きく
なりすぎ、ほとんどの細菌が編目を通過するからであ
る。
【0024】また、本発明により提供される細菌分離材
は、平均c軸長が5μmないし200μmで、かつアス
ペルト比が10以上のハイドロキシアパタイトよりなる
ことが望ましい。
【0025】ここで、平均c軸長を5μmより大とする
のは、通液性の確保のためであり、平均c軸長を200
μmより小とするのは、平均c軸長が200μmより大
では編目が大きくなるので、編目より漏れる細菌の存在
を少なくするためである。またハイドロキシアパタイト
のアスペクト比が10以上であるのはA面での吸着力を
さらに大きくするためである。
【0026】尚、本発明において、細菌とは本来の意義
に用いられる細菌に限られず、ウイルス、リケッチア、
クラミジア、マイコプラスマ、スピロヘータ、真菌をも
含む概念のことである。
【0027】本発明の細菌分離材は、前記のように、こ
れを単独で層状あるいはフィルター状にして用いて細菌
を分離することができるとともに、これを不織布、天然
あるいは合成の有機繊維よりなる綿類、無機繊維よりな
る綿類、若しくはこれらの繊維よりできた濾布ないし濾
紙などに保持させて用いることもできる。
【0028】
【発明の実施の態様】以下に示す実施例をもって、発明
の実施の形態を示す。
【0029】
【実施例1】乳酸25g及び85%H3 PO4 6.89
gを500mlの水に溶解し、これにCa(OH)2
7.37gを添加し、得られた溶液を、165℃で5時
間水熱処理しハイドロキシアパタイトを合成した。
【0030】このハイドロキシアパタイトのc軸長及び
アスペクト比を光学顕微鏡で測定した結果、平均c軸長
は21μm、平均アスペクト比は18であった。
【0031】大腸菌、黄色ブドウ球菌およびインフルエ
ンザウイルスをそれぞれ106 個/mlに調整した菌液
4mlに上記で合成したハイドロキシアパタイトを0.
1g加えて十分に撹拌した。これを10分間静置した
後、上澄み液中の細菌数を測定した。
【0032】なお、比較として下記の試料も試験を行っ
た。 湿式合成したハイドロキシアパタイトスラリーをスプ
レードライヤーで平均粒径15μmに乾燥造粒したアス
ペクト比が略2.0の湿式合成アパタイト 湿式合成アパタイトを900℃で1時間焼成した平均
粒径12μmで、アスペクト比が略2.5の焼成ハイド
ロキシアパタイト 平均粒径12μmの高純度シリカ 何も添加しないブランク 大腸菌での結果を表1に、黄色ブドウ菌での結果を表2
に、インフルエンザウイルスでの結果を表3に示す。
【0033】本発明品の水熱合成ハイドロキシアパタイ
トの吸着力が大きいのがわかる。
【0034】
【0035】
【実施例2】実施例1で使用した本発明の水熱合成ハイ
ドロキシアパタイト、焼成ハイドロキシアパタイト及び
フィルター孔径1μmのセルロースフィルターの3種を
それぞれ10gあて直径8mm、長さ100mmの円筒
形の容器に充填し、細菌分離容器を作成した。
【0036】この細菌分離容器に乳酸菌(平均径5μ
m)、大腸菌(平均粒径2μm)、黄色ブドウ球菌(平
均径0.5μm)、マイコプラスマ(平均径0.2μ
m)およびインフルエンザウイルス(平均径0.1μ
m)を各々106 個/ml含むように調整した菌液の1
0mlを3ml/minの流速で流し込み、濾液中の細
菌の数を測定した。
【0037】その結果を、表4に示す。
【0038】なお、乳酸菌及び大腸菌はいずれの濾液中
にも存在しなかったので、表中のデータの記載を省略し
た。
【0039】表4に示すように、セルロースフィルター
では、フィルター孔径より大きな径の細菌は濾過できて
いるが、フィルター孔径より小さな径の細菌は濾過でき
ていないことがわかる。
【0040】本発明品のハイドロキアパタイトは、全て
の細菌を除去している。
【0041】
【0042】
【発明の効果】本発明の細菌分離材は、平均5μmない
し1000μmでアスペクト比が5以上のハイドロキア
パタイトにより構成されるので、通液性に優れるととも
に、吸着力が強固であり、かつ吸着容量も大きい。ま
た、A面の面積比が大きいので酸性の細菌についても効
率よく吸着し、分離することができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】平均c軸長が1μmないし1000μm
    で、アスペクト比が5以上のハイドロキシアパタイトか
    らなることを特徴とする細菌分離材。
  2. 【請求項2】平均c軸長が5μmないし200μmで、
    アスペクト比が10以上のハイドロキシアパタイトから
    なることを特徴とする請求項1記載の細菌分離材。
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