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
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Abstract
【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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
F1 = RD × V1
F1:フラックス(cm-2/sec)
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。
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
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
3−1.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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。
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- 2014-03-06 JP JP2014044416A patent/JP6372096B2/ja active Active
Patent Citations (1)
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