JP2014195450A - 酵母の増殖方法および酵母の生産方法および酵母の生菌数の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 プラズマを照射することにより酵母の生菌数を制御する酵母の増殖方法および酵母の生産方法および酵母の生菌数の制御方法を提供することである。
【解決手段】 酵母の生菌数の制御方法は、プラズマ発生装置１００によりプラズマ発生領域に発生させたプラズマから発生するプラズマ生成物を酵母に照射するプラズマ生成物照射工程を有する。プラズマ生成物照射工程は、プラズマ生成物の照射量が、予め定めた第１の照射量以下である場合に、酵母を増殖させて酵母の生菌数を増加させるとともに、プラズマ生成物の照射量が、第１の照射量より大きい予め定めた第２の照射量以上である場合に、酵母を殺菌して酵母の生菌数を減少させる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、酵母の増殖方法および酵母の生産方法および酵母の生菌数の制御方法に関する。さらに詳細には、プラズマを照射することにより酵母の生菌数を制御する酵母の増殖方法および酵母の生産方法および酵母の生菌数の制御方法に関するものである。

プラズマ技術は、電気、化学、材料の各分野に応用されている。プラズマの内部では、電子やイオン等の荷電粒子の他に、原子や分子等の中性粒子や紫外線が発生する。これらプラズマの内部で発生する生成物のうち、不対電子を有する粒子（原子、分子、イオンを含む）のことをラジカルという。このような紫外線やラジカルには、殺菌効果があることが知られている。

例えば、特許文献１には、滅菌室内にプラズマを供給することにより、被滅菌物を滅菌させるプラズマ滅菌装置およびプラズマ滅菌方法が開示されている。このように、プラズマから発生するプラズマ生成物には、殺菌作用があることが広く知られている。

特開２００４−３５７８８８号公報

本発明者らは、非平衡大気圧プラズマの内部で発生するプラズマ生成物を短い時間だけ酵母に照射することにより、酵母を増殖させることを発見した。これは、前述した従来の技術とは逆の結果であり、従来の技術からは予想できない効果である。また、本発明者らは、さらに長い照射時間でプラズマ生成物を酵母に照射することにより、酵母を殺菌することを発見した。

本発明は、前述した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは、プラズマを照射することにより酵母の生菌数を制御する酵母の増殖方法および酵母の生産方法および酵母の生菌数の制御方法を提供することである。

第１の態様における酵母の増殖方法は、プラズマ発生装置によりプラズマ発生領域に発生させたプラズマから発生するプラズマ生成物を酵母に照射するプラズマ生成物照射工程を有する方法である。プラズマ生成物照射工程は、プラズマ生成物の照射量が、予め定めた第１の照射量以下である場合に、酵母を増殖させて酵母の生菌数を増加させる。

この酵母の増殖方法は、プラズマ発生装置によりプラズマ発生領域に発生させたプラズマから発生する生成物を酵母に照射することにより、酵母を増殖させることができる。この酵母の増殖方法を用いることにより、通常の酵母の培養方法よりも、酵母の増殖の速度は速い。

第２の態様における酵母の増殖方法では、酵母に照射するプラズマ生成物は、三重項酸素原子である。

ここで、三重項酸素原子とは、Ｏ（³ Ｐ_j ）である。三重項酸素原子の照射量には、後述するように、面積照射量と体積照射量とがある。面積照射量は、プラズマ発生装置の照射口から照射される単位面積あたりの三重項酸素原子の数である。体積照射量は、酵母を含む懸濁液の容積に対して供給される三重項酸素原子の数である。そのため、寒天培地のように、平坦面の上に配置されている細胞に三重項酸素原子を照射する場合には、面積照射量を用いる。一方、懸濁液のように、体積のある溶液中に懸濁されている細胞に三重項酸素原子を照射する場合には、体積照射量を用いる。

第３の態様における酵母の増殖方法では、第１の照射量は、プラズマ発生装置の照射口から照射される単位面積あたりの三重項酸素原子の数である第１の面積照射量である。そして、第１の面積照射量は、２．１×１０¹⁹ｃｍ^-2である。

第４の態様における酵母の増殖方法は、酵母を懸濁した懸濁液を作製する懸濁液作製工程を有する。プラズマ生成物照射工程では、懸濁液に三重項酸素原子を照射する。第１の照射量は、懸濁液の容積に対して供給される三重項酸素原子の数である第１の体積照射量である。そして、第１の体積照射量は、２．７×１０¹⁷ｃｍ^-3である。

第５の態様における酵母の生産方法は、上記の酵母の増殖方法を用いて酵母の生菌数を増加させる方法である。

第６の態様における酵母の生菌数の制御方法は、プラズマ発生装置によりプラズマ発生領域に発生させたプラズマから発生するプラズマ生成物を酵母に照射するプラズマ生成物照射工程を有する。プラズマ生成物照射工程は、プラズマ生成物の照射量が、予め定めた第１の照射量以下である場合に、酵母を増殖させて酵母の生菌数を増加させるとともに、プラズマ生成物の照射量が、第１の照射量より大きい予め定めた第２の照射量以上である場合に、酵母を殺菌して酵母の生菌数を減少させる。

この酵母の生菌数の制御方法は、同じプラズマ発生装置を用いながら、酵母の増殖および殺菌を行うことができる。例えば、この酵母の生菌数の制御方法を用いて、酵母を増殖させて食品等に添加した後、一定時間経過後に、この酵母の生菌数の制御方法を用いて、今度は酵母を殺菌することができる。

第７の態様における酵母の生菌数の制御方法では、酵母に照射するプラズマ生成物は、三重項酸素原子である。

第８の態様における酵母の生菌数の制御方法では、第１の照射量は、プラズマ発生装置の照射口から照射される単位面積あたりの三重項酸素原子の数である第１の面積照射量である。そして、第１の面積照射量は、２．１×１０¹⁹ｃｍ^-2である。第２の照射量は、プラズマ発生装置の照射口から照射される単位面積あたりの三重項酸素原子の数である第２の面積照射量である。そして、第２の面積照射量は、２．８×１０¹⁹ｃｍ^-2である。

第９の態様における酵母の生菌数の制御方法は、酵母を懸濁した懸濁液を作製する懸濁液作製工程を有する。プラズマ生成物照射工程では、懸濁液に三重項酸素原子を照射する。第１の照射量は、懸濁液の容積に対して供給される三重項酸素原子の数である第１の体積照射量である。そして、第１の体積照射量は、２．７×１０¹⁷ｃｍ^-3である。第２の照射量は、懸濁液の容積に対して供給される三重項酸素原子の数である第２の体積照射量である。そして、第２の体積照射量は、１．５×１０¹⁸ｃｍ^-3である。

本発明によれば、プラズマを照射することにより酵母の生菌数を制御する酵母の増殖方法および酵母の生産方法および酵母の生菌数の制御方法が提供されている。

第１の実施形態に係るプラズマ発生装置の概略構成を示す図である。 第１の実施形態に係るプラズマ発生装置の照射部を示す斜視図である。 第１の実施形態に係るプラズマ発生装置の内部構造を示す図である。 実験に用いたプラズマ発生装置の概略構成を示す図である。 照射距離と三重項酸素原子の密度との関係を示すグラフである。 プラズマ生成物の照射時間と出芽酵母の増殖率との関係を示すグラフである。 プラズマガスにおける酸素ガスの混合比とＤ値との関係を示すグラフである。 プラズマ生成物の照射距離とＤ値との関係を示すグラフである。 第２の実施形態に係るプラズマ発生装置の概略構成を示す図である。 プラズマ生成物の照射時間と懸濁液中の出芽酵母の増殖率との関係を示すグラフである。 プラズマ生成物の体積照射量と懸濁液中の出芽酵母の細胞数の変化率との関係を示すグラフである。 プラズマ生成物の照射時間と懸濁液中の出芽酵母の細胞数についてｐＨによる比較を示すグラフである。

以下、具体的な実施形態について、酵母の生菌数の制御方法を例に挙げて図を参照しつつ説明する。

（第１の実施形態）
１．プラズマ発生装置
１−１．装置全体の構成
本実施形態の酵母の生菌数の制御方法に用いられるプラズマ発生装置１００について説明する。プラズマ発生装置１００は、非平衡大気圧プラズマを発生させる装置である。図１は、プラズマ発生装置１００の概略構成を示す図である。図１に示すように、プラズマ発生装置１００は、チャンバー１１０と、載置台１２０と、雰囲気ガス供給部１３０と、雰囲気ガス排出部１４０と、プラズマ生成物照射部２００と、を有している。

チャンバー１１０は、プラズマ生成物照射部２００を収容するとともに、大気から遮断した雰囲気ガスを収容するためのものである。載置台１２０は、プラズマを照射する対象であるサンプルを載置するための台である。また、載置台１２０は、プラズマの照射方向に対して垂直な方向にスライドできるようになっている。そのため、プラズマ生成物を対象物に照射する際に、対象物に均等にプラズマ生成物を照射することができる。雰囲気ガス供給部１３０は、チャンバー１１０の内部に雰囲気ガスを供給するためのものである。雰囲気ガス排出部１４０は、チャンバー１１０の内部から雰囲気ガスを排出するためのものである。

プラズマ生成物照射部２００は、プラズマ発生領域に発生するプラズマ生成物を照射するためのものである。ここで、プラズマ生成物とは、プラズマ発生領域に発生する化学種のことをいうものとする。つまり、プラズマ生成物として、例えば、種々のラジカルが挙げられる。または、三重項酸素原子が挙げられる。なお、後述するように、プラズマ生成物照射部２００は、紫外線等の光を照射することはない。

図１に示すように、プラズマ生成物照射部２００は、照射口２１０と、プラズマガス供給部２２０と、電力供給部２３０と、ロボットアーム２４０と、を有している。照射口２１０は、プラズマ生成物をサンプルに照射するためのものである。プラズマガス供給部２２０は、プラズマ生成物照射部２００にプラズマガスを供給するためのものである。電力供給部２３０は、プラズマ生成物照射部２００の各部に電力を供給するためのものである。ロボットアーム２４０は、プラズマ生成物照射部２００を移動させるためのものである。

図２は、照射口２１０を示す斜視図である。照射口２１０には、スリット２１１が設けられている。スリット２１１は、長さ１６ｍｍ、幅０．５ｍｍで開口している開口部である。スリット２１１から、実際にラジカル等のプラズマ生成物が照射される。

１−２．プラズマ生成物照射部
図３は、プラズマ生成物照射部２００の内部構造を示す図である。プラズマ生成物照射部２００は、照射口２１０の他に、放電部２５０と、中間構造部２６０と、ノズル部２７０と、を有している。

放電部２５０は、その内部にプラズマ発生領域を有している。そのため放電部２５０は、対向する電極対を有している。そして、その電極対の間の空間でプラズマが発生する。そのプラズマは、イオン、電子、ラジカル、紫外線等を含んでいる。

中間構造部２６０は、上記のプラズマから、イオンと、電子と、紫外線と、を除去する構造体である。そのため、プラズマから発生したもののうち、ラジカルを含む中性粒子がノズル部２７０に供給される。

ノズル部２７０は、ラジカルを含む中性粒子を照射口２１０のスリット２１１に送出するためのものである。つまり、本実施形態のプラズマ生成物照射部２００は、サンプルに、プラズマ生成物、すなわち、中性粒子を吹き付けるものである。

２．プラズマ生成物の照射による酵母の生菌数の制御方法
本実施形態における酵母の生菌数の制御方法は、プラズマ発生装置によりプラズマ発生領域に発生させたプラズマから発生するプラズマ生成物を酵母に照射するプラズマ生成物照射工程を有する。

２−１．酵母を増殖する場合
酵母を増殖する場合には、次のようなプラズマ生成物照射工程を実施する。すなわち、予め定めた第１の面積照射量以下のプラズマ生成物を酵母に照射する。ここでいうプラズマ生成物とは、三重項酸素原子である。予め定めた第１の面積照射量とは、２．１×１０¹⁹ｃｍ^-2である。後述するように、この範囲内のときに、酵母は増殖する。面積照射量については、後述する。

２−２．酵母を殺菌する場合
酵母を殺菌する場合には、次のようなプラズマ生成物照射工程を実施する。すなわち、予め定めた第２の面積照射量以上のプラズマ生成物を酵母に照射する。ここでいうプラズマ生成物とは、三重項酸素原子である。予め定めた第２の面積照射量とは、２．８×１０¹⁹ｃｍ^-2である。このように、第２の面積照射量は、第１の面積照射量よりも大きい値である。後述するように、この範囲内のときに、酵母は減少する。すなわち、殺菌される。

２−３．照射量（面積照射量）
ここで、プラズマ生成物の面積照射量は、次式で表される。
ＤＶ ＝ ＲＤ × Ｖ１ × ＥＴ
ＤＶ：プラズマ生成物の面積照射量（ｃｍ^-2）
ＲＤ：ラジカル密度（ｃｍ^-3）
Ｖ１：プラズマ生成物の流速（ｍ／ｓｅｃ）
ＥＴ：プラズマ生成物の照射時間（ｓｅｃ）
面積照射量は、プラズマ発生装置の照射口から照射される単位面積あたりの三重項酸素原子の数である。ラジカル密度ＲＤは、ラジカルを含む中性粒子の密度をいうものとする。そのため、ラジカル密度ＲＤは、三重項酸素原子の密度を含む。

なお、プラズマ生成物のフラックスは、次式で表される。
Ｆ１ ＝ ＲＤ × Ｖ１
Ｆ１：フラックス（ｃｍ^-2／ｓｅｃ）

３．実験Ａ
３−１．実験装置
ここで、本実験で用いた実験装置について説明する。図４は、本実験で用いたプラズマ発生装置３００の概略構成を示す図である。本実験で用いるプラズマ発生装置３００は、図１で説明したプラズマ発生装置１００に、ラジカル等の中性粒子を測定する真空紫外吸収分光器３５０を付加したものである。そのため、既にプラズマ発生装置１００で説明した構成については、記載を省略する。

真空紫外吸収分光器３５０は、真空紫外ランプ３１０と、ＭｇＦ₂ 窓３１１と、排気口３１２と、光電子増倍管３２０と、ＭｇＦ₂ 窓３２１と、排気口３２２と、を有している。真空紫外吸収分光器３５０は、真空紫外ランプ３１０から放出された光を、ＭｇＦ₂ 窓３１１と、ＭｇＦ₂ 窓３２１との間の吸収長Ｌで吸収させ、光電子増倍管３２０で検出された吸収スペクトルを解析することにより、ラジカル等の種類を特定するためのものである。そして、その吸収スペクトルの強度から、そのラジカル等の密度（ラジカル密度）を測定することができる。

３−２．実験条件
ここで、実験で用いた条件について説明する。表１に示すように、放電部２５０のプラズマ発生領域で発生したプラズマの密度は、２×１０¹⁶ｃｍ^-3であった。そして、照射距離、すなわち、照射口２１１からサンプルまでの距離を１０ｍｍとした。そして、その照射距離における三重項酸素原子の密度は、２．２５×１０¹⁴ｃｍ^-3であった。また、その照射距離におけるプラズマ生成物の流速は、１０．４ｍ／ｓであった。

プラズマガスとして、Ａｒと酸素ガスとの混合ガスを用いた。このプラズマガスにおけるＡｒの供給量は、４．９６（ｌ／ｍｉｎ）であった。このプラズマガスにおけるＯ₂ の供給量は、０．０６（ｌ／ｍｉｎ）であった。そのため、プラズマガスに含まれるＯ₂ の含有率は、１．２％である。なお、雰囲気ガスとしてＡｒガスを供給した。したがって、プラズマ生成物は、酸素原子を含むもののみ生成される。ただし、Ａｒガス等を除く。例えば、窒素原子を含むものは生成されない。

［表１］
プラズマ密度（発生領域） ２×１０¹⁶ｃｍ^-3
照射距離 １０ｍｍ
三重項酸素原子の密度（照射領域） ２．２５×１０¹⁴ｃｍ^-3
流速（照射領域） １０．４ｍ／ｓ
プラズマガス Ａｒ＋Ｏ₂
Ａｒの供給量 ４．９６ｌ／ｍｉｎ
Ｏ₂ の供給量 ０．０６ｌ／ｍｉｎ
Ｏ₂ の含有率 １．２％
雰囲気ガス Ａｒガス

図５は、スリット２１１からサンプルまでの照射距離と、三重項酸素原子の密度との関係を示すグラフである。図５に示すように、三重項酸素原子の密度は、照射距離が離れるにつれて、指数関数的に減少する。そして、スリット２１１からサンプルまでの照射距離が１０ｍｍのとき、三重項酸素原子の密度は、２．２５×１０¹⁴ｃｍ^-3である。

３−３．実験手順
まず、サンプルの作製方法について説明する。直径９０ｍｍのシャーレに寒天培地を作成した。この寒天培地は、酵母エキス、ペプトン、ブドウ糖を含む。そして、この寒天培地に、出芽酵母を培養した。このように形成したコロニーを爪楊枝で取り出し、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ（−））３ｍｌに懸濁した。培養した出芽酵母の菌の濃度は、１００００００細胞／ｍｌ以上３００００００細胞／ｍｌ以下の範囲内であった。

または、液体培養しておいた出芽酵母から、遠心分離機を用いて集菌した。そして、それらの出芽酵母をリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ（−））３ｍｌに懸濁した。

次に、これらのサンプルに上記の条件でプラズマを所定時間だけ照射する。そして、出芽酵母の菌数を数えた。その際に、血球計算盤を用いた。出芽酵母の生菌数を次の式（１）に示す生菌率の変化量により評価した。
生菌率の変化量（％） ＝ （Ｎ−Ｎ₀ ）／Ｎ₀ × １００ ………（１）
Ｎ ：プラズマ生成物を照射したサンプルの生菌数
Ｎ₀ ：プラズマ生成物を照射していないサンプルの生菌数

したがって、式（１）の生菌率の変化量が正の値であれば、出芽酵母の菌数は、プラズマ生成物を照射することにより増加したことを示している。逆に、生菌率の変化量が負の値であれば、出芽酵母の菌数は、プラズマ生成物を照射することにより減少したことを示している。

３−４．実験結果
実験結果を図６に示す。図６の横軸は、サンプルにプラズマを照射した時間である。図６の縦軸は、その場合における式（１）の生菌率の変化量である。そして、例えば、生菌率の変化量が１０％であった場合には、プラズマ生成物を照射することで出芽酵母の菌数が１０％増加したことを示唆している。

図６に示すように、プラズマ生成物の照射時間が３０秒から９０秒にかけて、出芽酵母の菌数は増加している。一方、プラズマ生成物の照射時間が１２０秒から１８０秒にかけて、出芽酵母の菌数は減少している。このように、プラズマ生成物の面積照射量を少ない照射量とした場合には、出芽酵母の菌数は増加し、プラズマ生成物の面積照射量を多い照射量とした場合には、出芽酵母の菌数は減少する。

図６より、プラズマ生成物の照射時間が９０秒以下では、出芽酵母は増殖している。このときの三重項酸素原子の密度は、２．２５×１０¹⁴ｃｍ^-3である。また、流速は１０．４ｍ／ｓｅｃである。したがって、三重項酸素原子の面積照射量は、これらを掛け合わせて、２．１×１０¹⁹ｃｍ^-2以下の場合に、出芽酵母は増殖している。この範囲内では、出芽酵母の増殖率は１０％程度である。

一方、プラズマ生成物の照射時間が１２０秒以上では、出芽酵母は減少している。このときの三重項酸素原子の密度は、２．２５×１０¹⁴ｃｍ^-3である。また、流速は１０．４ｍ／ｓｅｃである。したがって、三重項酸素原子の面積照射量は、これらを掛け合わせて、２．８×１０¹⁹ｃｍ^-2以上の場合に、出芽酵母は減少している。

図７は、表１のプラズマガスにおけるＯ₂ の含有率と、出芽酵母の菌数の生存性との関係を示すグラフである。図７の横軸は、プラズマガスにおける酸素濃度である。図７の縦軸の一方は、ラジカル密度である。図７の縦軸の他方は、Ｄ値である。Ｄ値とは、プラズマを照射し続けることにより、菌数が初期の１０％以下となる時間を表したものである。この値が小さいほど、殺菌効果が強い。図７に示すように、三重項酸素原子の密度が高いほど、Ｄ値は小さい。すなわち、殺菌効果は高い。そして、三重項酸素原子の密度と、Ｄ値との間には、相関関係が見られる。

図８は、プラズマ生成物の照射距離と、出芽酵母の菌数の生存性との関係を示すグラフである。図８の横軸は、プラズマ生成物の照射距離である。図８の縦軸は、図７と同様である。図８においても、三重項酸素原子の密度が高いほど、Ｄ値は小さいという傾向が見られる。このように、出芽酵母の殺菌効果は、三重項酸素原子に由来すると考えられる。

なお、６００ｐｐｍのオゾンを用いたオゾナイザの場合のＤ値は、６．１分であった。照射距離が１０ｍｍの場合におけるＤ値は、例えば、０．９分であった。そのため、オゾンの殺菌における寄与は、プラズマ生成物の殺菌における寄与に比べて十分に小さい。

４．変形例
４−１．酵母の増殖方法
本実施形態では、酵母の生菌数の制御方法について説明した。しかし、もちろん、プラズマ生成物の面積照射量を小さくすれば、出芽酵母の増殖を行うことができる。つまり、酵母の増殖方法に適用することができる。

４−２．酵母の生産方法
そして、この酵母の増殖方法を用いれば、酵母の生菌数を増加させることができる。つまり、この酵母の生産方法では、酵母の生産性は高い。

５．本実施形態のまとめ
以上詳細に説明したように、本実施形態の酵母の生菌数の制御方法は、２．１×１０¹⁹ｃｍ^-2以下のプラズマ生成物を出芽酵母に照射することにより、出芽酵母を増殖させる。一方、２．８×１０¹⁹ｃｍ^-2以上のプラズマ生成物を出芽酵母に照射することにより、出芽酵母を殺菌する。

なお、本実施形態は単なる例示にすぎない。したがって当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能である。例えば、プラズマを発生させるガスはアルゴンに限らない。その他の希ガスであってもよい。また、酸素や窒素、その他の気体を混入してもよい。

また、プラズマ照射装置におけるプラズマ条件を、真空紫外吸収分光法を用いることによりフィードバックをかけることとするとなおよい。これにより、電子密度やガス温度、そして酸素ラジカル密度を調整することができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態について説明する。本実施形態では、第１の実施形態と同様に、酵母にプラズマ生成物を照射することに変わりない。ただし、本実施形態では、酵母を懸濁した懸濁液にプラズマ生成物を照射する。そのため、本実施形態では、懸濁液に供給されたプラズマ生成物は、液体中で酵母に作用することとなる。

１．プラズマ発生装置
図９は、本実施形態のプラズマ発生装置４００を示す図である。図９に示すように、プラズマ発生装置４００は、第１の実施形態で説明した構成の他に、プラスチックカバー４１０を有している。プラスチックカバー４１０は、プラズマ生成物を照射している間に、プラスチックカバー４１０の内部に大気が入るのを防止するためのものである。そのため、外部の大気の影響を排除した状態で、プラズマ生成物を好適に懸濁液に照射できる。

２．プラズマ生成物の照射による酵母の生菌数の制御方法
本実施形態における酵母の生菌数の制御方法は、プラズマ発生装置によりプラズマ発生領域に発生させたプラズマから発生するプラズマ生成物を懸濁液に照射するプラズマ生成物照射工程を有する。この懸濁液には、酵母が分散されている。

２−１．酵母を増殖する場合
酵母を増殖する場合には、次のようなプラズマ生成物照射工程を実施する。すなわち、予め定めた第１の体積照射量以下のプラズマ生成物を酵母に照射する。ここでいうプラズマ生成物とは、三重項酸素原子である。本実施形態における第１の体積照射量は、２．７×１０¹⁷ｃｍ^-3である。体積照射量については、後述する。

２−２．酵母を殺菌する場合
酵母を殺菌する場合には、次のようなプラズマ生成物照射工程を実施する。すなわち、予め定めた第２の体積照射量以上のプラズマ生成物を酵母に照射する。ここでいうプラズマ生成物とは、三重項酸素原子である。本実施形態における第２の体積照射量は、１．５×１０¹⁸ｃｍ^-3である。

２−３．照射量（体積照射量）
本実施形態では、液体である懸濁液にプラズマ生成物を供給している。そのため、懸濁液に供給されたプラズマ生成物の総数から、第１の体積照射量および第２の体積照射量を定義する。

懸濁液に供給されたプラズマ生成物の体積照射量は、次式で表される。
ＳＶ ＝ ＲＤ × Ｖ１ × ＥＴ × Ｓ１ ／ Ｃ１ ………（２）
ＳＶ：プラズマ生成物の体積照射量（ｃｍ^-3）
ＲＤ：ラジカル密度（ｃｍ^-3）
Ｖ１：プラズマ生成物の流速（ｍ／ｓｅｃ）
ＥＴ：プラズマ生成物の照射時間（ｓｅｃ）
Ｓ１：照射口の面積（ｃｍ² ）
Ｃ１：懸濁液の容積（ｃｍ³ ）
体積照射量は、酵母を含む懸濁液の容積に対して供給される三重項酸素原子の数である。ラジカル密度ＲＤは、ラジカルを含む中性粒子の密度をいうものとする。そのため、ラジカル密度ＲＤは、三重項酸素原子の密度を含む。

３．実験Ｂ
３−１．実験設備および実験条件
実験方法に用いた実験装置は、第１の実施形態で用いた実験装置とほぼ同じである。ただし、プラスチックカバー４１０を設けた点が異なっている。また、実験条件は、第１の実施形態で用いた実験条件とほぼ同じである。ただし、プラズマガスに占める酸素ガスの体積比は、０．６％である。そのため、ラジカル密度も、第１の実施形態の場合と異なっている。

３−２．実験手順
まず、酵母をＹＰＤ培地で培養する。その後、集菌し、出芽酵母をリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ（−））３ｍｌに懸濁する。プラスチックカバー４１０を用いて、周囲の大気の影響を排除した上で、プラズマを懸濁液に照射する。その後、酵母を再びＹＰＤ培地で培養する。その後、２４時間ごとに、酵母の生菌数を数える。

３−３．実験結果
図１０は、プラズマの照射時間に対する酵母の生菌数を示すグラフである。図１０の横軸は、プラズマ生成物の照射時間である。図１０の縦軸は、式（１）の生菌率の変化量である。ここでの、生菌率は、プラズマ生成物を照射してから４８時間経過後の生菌数から算出したものである。図１０の領域Ｌ１は、酵母の生菌数が通常より多い場合を示す。領域Ｌ２は、酵母の生菌数が通常より少ない場合を示す。

図１０では、図６と同様の傾向がみられる。すなわち、プラズマ生成物の照射が少ない場合には、酵母の生菌数が多く、プラズマ生成物の照射が多い場合には、酵母の生菌数が少ない。

図１１は、プラズマ生成物の体積照射量に対する細胞数の変化率を示すグラフである。このグラフを描くにあたって、図１０のデータを用いた。図１１の横軸は、プラズマ生成物の体積照射量である。図１１の縦軸は、プラズマ生成物を照射しなかった場合と比較した酵母の生菌率である。

図１１に示すように、領域Ｒ１では、酵母の増殖が促進される。領域Ｒ２では、酵母の増殖が抑制される。領域Ｒ３では、酵母が不活性化される。領域Ｒ１と領域Ｒ２との境界は、２．７×１０¹⁷ｃｍ^-3である。そのため、第１の体積照射量は、２．７×１０¹⁷ｃｍ^-3である。領域Ｒ２と領域Ｒ３との境界は、１．５×１０¹⁸ｃｍ^-3である。そのため、第２の体積照射量は、１．５×１０¹⁸ｃｍ^-3である。

４．実験Ｃ
図１２は、酵母の殺菌効果のｐＨ依存性を示すグラフである。図１２の横軸は、プラズマ生成物の照射時間である。図１２の縦軸は、生きている細胞数である。そして、ｐＨ６．８の懸濁液は、滅菌水に酵母を懸濁させたものである。ｐＨ３．７の懸濁液は、２ｍＭのクエン酸−Ｎａ緩衝液に酵母を懸濁させたものである。

図１２に示すように、懸濁液が、中性（ｐＨ６．８）であっても、酸性（ｐＨ３．７）であっても、プラズマ生成物の照射による細胞の不活性化は、同程度生じる。ｐＨが６．８の場合におけるＤ値は、１．３ｍｉｎである。ｐＨが３．７の場合におけるＤ値は、１．４ｍｉｎである。このように、中性の懸濁液と、酸性の懸濁液と、の双方に対して、殺菌を実施することができる。

１００…プラズマ発生装置
１１０…チャンバー
１２０…載置部
１３０…雰囲気ガス供給部
１４０…雰囲気ガス排出部
２００…プラズマ生成物照射部
２１０…照射口
２１１…スリット
２５０…放電部
２６０…中間構造部
２７０…ノズル部

Claims (9)

1. プラズマ発生装置によりプラズマ発生領域に発生させたプラズマから発生するプラズマ生成物を酵母に照射するプラズマ生成物照射工程を有し、
   前記プラズマ生成物照射工程は、
   プラズマ生成物の照射量が、予め定めた第１の照射量以下である場合に、
   酵母を増殖させて酵母の生菌数を増加させること
   を特徴とする酵母の増殖方法。
2. 請求項１に記載の酵母の増殖方法において、
   前記プラズマ生成物は、
   三重項酸素原子であること
   を特徴とする酵母の増殖方法。
3. 請求項２に記載の酵母の増殖方法において、
   前記第１の照射量は、
   前記プラズマ発生装置の照射口から照射される単位面積あたりの三重項酸素原子の数である第１の面積照射量であり、
   前記第１の面積照射量は、
   ２．１×１０¹⁹ｃｍ^-2であること
   を特徴とする酵母の増殖方法。
4. 請求項２に記載の酵母の増殖方法において、
   前記酵母を懸濁した懸濁液を作製する懸濁液作製工程を有し、
   前記プラズマ生成物照射工程では、
   前記懸濁液に前記三重項酸素原子を照射し、
   前記第１の照射量は、
   前記懸濁液の容積に対して供給される三重項酸素原子の数である第１の体積照射量であり、
   前記第１の体積照射量は、
   ２．７×１０¹⁷ｃｍ^-3であること
   を特徴とする酵母の増殖方法。
5. 請求項１から請求項４までのいずれかに記載の酵母の増殖方法を用いて酵母の生菌数を増加させることを特徴とする酵母の生産方法。
6. プラズマ発生装置によりプラズマ発生領域に発生させたプラズマから発生するプラズマ生成物を酵母に照射するプラズマ生成物照射工程を有し、
   前記プラズマ生成物照射工程は、
   プラズマ生成物の照射量が、予め定めた第１の照射量以下である場合に、
   酵母を増殖させて酵母の生菌数を増加させるとともに、
   プラズマ生成物の照射量が、前記第１の照射量より大きい予め定めた第２の照射量以上である場合に、
   酵母を殺菌して酵母の生菌数を減少させること
   を特徴とする酵母の生菌数の制御方法。
7. 請求項６に記載の酵母の生菌数の制御方法において、
   前記プラズマ生成物は、
   三重項酸素原子であること
   を特徴とする酵母の生菌数の制御方法。
8. 請求項７に記載の酵母の生菌数の制御方法において、
   前記第１の照射量は、
   前記プラズマ発生装置の照射口から照射される単位面積あたりの三重項酸素原子の数である第１の面積照射量であり、
   前記第１の面積照射量は、
   ２．１×１０¹⁹ｃｍ^-2であり、
   前記第２の照射量は、
   前記プラズマ発生装置の照射口から照射される単位面積あたりの三重項酸素原子の数である第２の面積照射量であり、
   前記第２の面積照射量は、
   ２．８×１０¹⁹ｃｍ^-2であること
   を特徴とする酵母の生菌数の制御方法。
9. 請求項７に記載の酵母の生菌数の制御方法において、
   前記酵母を懸濁した懸濁液を作製する懸濁液作製工程を有し、
   前記プラズマ生成物照射工程では、
   前記懸濁液に前記三重項酸素原子を照射し、
   前記第１の照射量は、
   前記懸濁液の容積に対して供給される三重項酸素原子の数である第１の体積照射量であり、
   前記第１の体積照射量は、
   ２．７×１０¹⁷ｃｍ^-3であること
   前記第２の照射量は、
   前記懸濁液の容積に対して供給される三重項酸素原子の数である第２の体積照射量であり、
   前記第２の体積照射量は、
   １．５×１０¹⁸ｃｍ^-3であること
   を特徴とする酵母の生菌数の制御方法。