JP3003281B2 - 活性汚泥液中のatpの測定方法 - Google Patents

活性汚泥液中のatpの測定方法

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JP3003281B2 JP3154450A JP15445091A JP3003281B2 JP 3003281 B2 JP3003281 B2 JP 3003281B2 JP 3154450 A JP3154450 A JP 3154450A JP 15445091 A JP15445091 A JP 15445091A JP 3003281 B2 JP3003281 B2 JP 3003281B2
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  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、活性汚泥中の微生物に
含まれるアデノシン三リン酸(ATP)を抽出する方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、細胞内や菌体内に存在する物質を
定性的あるいは定量的に測定することにより有効な知見
を得ることができることはよく知られている。
【0003】例えば、生体細胞中には生体のリン酸代謝
及びエネルギー代謝機能を有するATPが必ず存在する
のに対し、微生物が死滅するとこのATPは速やかに消
失するので死細胞中にはATPが存在せず、従ってAT
Pは微生物の濃度を表す指標となり得ると考えられてい
る。(1984年版 下水試験方法P293)また、同
種類の細胞においては、1個の細胞中に存在するATP
量は等しい。従って、ATPが定量できれば、細胞の数
及び生細胞か死細胞かの判定や細胞の活性度等が測定で
きる。
【0004】従って、微生物の細胞中のATPを測定す
ることは水処理、食品、医学当の等様々な分野において
注目されている。特に水処理分野においては、下水、工
場排水等の有機性汚濁物質を分解、除去するために活性
汚泥法を用いており、この活性汚泥法は有機性汚泥物質
を各種の微生物に摂取させて浄化を行う方法であるの
で、浄化に関与する微生物濃度は活性汚泥法においては
非常に重要な操作条件となる。
【0005】ところで微生物内のATPを測定するため
には、ATPを微生物の外部へ抽出することが必要であ
る。このような抽出方法について現在まで数多くの方法
が試みられており、その条件としてはATPの抽出効率
が高く、操作性に優れ、測定に対する影響が小さいこと
が挙げられる。
【0006】その一例として、本出願人は、特願平1−
109486号明細書において活性汚泥中に存在する微
生物体内から微生物体外へATPを抽出する試薬として
TCAを用いる抽出方法を提案している。
【0007】上記TCAを用いたATPの測定方法にお
いては、図6に示すように試料にTCA及び希釈液を加
えてATPを抽出し、更にルシフェリン、ルシフェラー
ゼ等の発光試料を加えて図7に示す発光反応を起こし、
この際に発光計測を行ってATP濃度を測定している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記ATP濃
度の測定方法においては、活性汚泥液中の微生物体内か
らATPを完全に抽出するために、比較的高濃度のTC
Aを用いる必要があるが、TCA濃度が高くなると微生
物体内からのATP抽出効率が高くなる反面、発光反応
が阻害されて正確な測定が困難になる。
【0009】従って発光反応時には試料溶液を希釈して
TCA濃度を低くする必要があるが、一般に希釈操作を
行うと操作が繁雑となって自動化が難しく、また希釈倍
率が高くなると測定時間も長くなるうえ、測定精度も低
下し易い。
【0010】またATP抽出時のTCA濃度を低く抑え
ると、微生物体内からのATPの抽出が不完全となって
ATPの計測値が真の値より小さくなるおそれがある。
【0011】このため、より正確なATPの測定を行う
ためには、微生物内のATPの抽出が完全に行われる範
囲内でTCA濃度をできるだけ低く抑えるとともに、T
CAの発光阻害の影響が殆ど現れない範囲内にて発光試
験時における溶液の希釈倍率を低く抑える必要がある。
【0012】しかし、上記TCA濃度及び希釈倍率の選
択基準に関してはいまだ定量的な報告はなされておら
ず、最適TCA濃度及び希釈倍率の判定方法は確立され
ていない。
【0013】本発明は上記背景の下になされたものであ
り、上記最適TCA濃度及び希釈倍率を決定することに
より容易でかつ正確な活性汚泥中の微生物に含まれるA
TPの測定方法を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は活性汚泥液にATP抽出薬としてトリクロ
ロ酢酸溶液を投入してこの混合液を希釈し、この希釈さ
れた混合溶液に発光試薬を添加し、この際に生じる発光
反応における発光量を計測して活性汚泥液中のATPの
定量を行う活性汚泥液中のATPの測定方法において、
前記活性汚泥液に対し1:1の体積比率で投入させる前
記トリクロロ酢酸溶液の濃度を5%〜10%とするとと
もに、前記活性汚泥液にATP抽出薬としてトリクロロ
酢酸溶液を投入した混合液を希釈する際に使用する希釈
液による希釈倍率を20倍〜100倍とすることを特徴
とする。
【0015】上記のようなトリクロロ酢酸の濃度及び希
釈倍率によって測定を行うことにより、TCAによる発
光反応の阻害及び希釈時の測定誤差を充分小さく抑える
ことができ、従って容易かつ正確に活性汚泥中の微生物
に含まれるATPの測定を行うことができる。
【0016】
【作用】実験の結果、表1に示すようにATPの抽出効
率はTCA濃度が高ければ高い程向上し、また活性汚泥
に1:1の比率でTCA溶液を加える場合、この溶液中
のTCA濃度が5%以上において抽出されるATP濃度
はほぼ一定となる。
【0017】更に、発光反応の阻害は5%〜10%のT
CA溶液において20倍〜100倍に希釈するこにより
発光反応の阻害は減少して適性な測定が可能となる。
【0018】よって、上記のTCA脳と及び希釈倍率に
よって活性汚泥内の微生物に含まれるATPの抽出が効
率良く行われ、また発光反応の阻害による測定誤差を十
分小さく抑えることができるので、精度のよい微生物濃
度及び微生物の活性度の判定が可能となる。
【0019】
【実施例】以下、本発明を実施例によって説明する。
【0020】通常、活性汚泥中の微生物に含まれるAT
Pの抽出は、微生物に用いるTCAはTCAとATPの
混合溶液に発光試薬としてルシフェリン及びルシフェラ
ーゼを加え、この発光反応の際の発光量を測定すること
によりATP濃度を決定するものである。しかし、この
発光反応は高濃度のTCAの共存により阻害されて発光
量が低下する。
【0021】また、通常上記発光反応によるATP濃度
の測定を行う場合、所定濃度のTCAとATPの混合溶
液を適当な倍率に希釈して検量線を作成し、この検量線
を用いて実験試料の発光量をATP濃度に換算すること
によりATP濃度を決定している。
【0022】従って、本実施例においては検量線を作成
する際のTCA濃度による発光反応の阻害を調べるため
に下記の実験を行った。尚、便宜上TCA濃度において
は1%=0.01g/mlとし、また希釈液としてはEDTAと
NH2C(CH2OH)3[トリス]からなる緩衝溶液を用
いた。
【0023】まず、10-5mol/lのATP標準液と濃度0.1
%のTCA溶液とを調製する。
【0024】次に、上記ATP標準液0.5mlに上記0.1%
TCA溶液0.5mlを加えた混合溶液を調製し、この溶液
をEDTAを4mmol/l含む0.1mol/lのNH2C(CH2
H)3緩衝液で2倍、5倍、10倍、20倍、50倍に希
釈して各試料溶液をそれぞれ調製する。
【0025】更に、上記各希釈した試料溶液0.5mlに発
光試薬0.5mlを加えて1秒から30秒までの30秒間の
発光量を計測して標準曲線を作成した。
【0026】次に、濃度0.5%,1.0%,5.0%の各TC
A溶液と、比較例として純水とを調製し、上記発光量の
計測実験をそれぞれ行った。その結果を図2に示す。図
2において、A線は上記10-5molのATP標準溶液0.5ml
に純水0.5mlを加えて各2倍、5倍、10倍、20倍、
50倍に希釈し、発光試験を行って得られる標準曲線で
ある。
【0027】同様にB線(A線と重複)、C線、D線、E
線はそれぞれ上記10-5molのATP標準液に0.1%TCA
溶液,0.5%TCA溶液,1%TCA溶液,5%TCA溶
液をそれぞれ加え、これらを上記各倍率に希釈し、発光
試験を行って得られる検量線を表している。
【0028】この図により、0.1%TCA溶液を用いた
場合は、純水を用いた場合と同様に直線関係が得られて
おり、TCAによる発光阻害の影響は殆ど認められな
い。
【0029】これに対し、0.5%〜5%のTCA溶液を用
いた場合は、TCAによる発光阻害が認められるが、上
記トリス緩衝液を用いて0.5%TCA溶液においては5
倍、1.0%TCA溶液においては10倍、5%TCA溶液
においては50倍にそれぞれ希釈を行うことにより発光
阻害が殆ど認められなくなっている。
【0030】上記結果より、TCAによる発光反応の阻
害はTCA濃度及びATP濃度の双方の影響を受けるこ
とがわかる。
【0031】次にTCAによりATPの抽出実験を行っ
た。
【0032】本実施例においてはATPの測定における
最適TCA濃度及び最適希釈倍率を調べるために、まず
各種濃度のTCA溶液0.5mlに対してそれぞれ10-5mol/
l,10-6mol/l,10-7mol/lのATP標準溶液0.5mlを加
え、この溶液を適当な倍率に希釈した。
【0033】その後、上記各希釈倍率におけるATP濃
度と発光量を測定して標準曲線を作成し、発光試験結果
からATP濃度を決定する際にはこの標準曲線に基づい
てATP濃度を決定した。以下にその詳細を示す。
【0034】(A) 標準曲線の作成 (1) 10-5mol/lのATP標準液を蒸留水で希釈し
て、10-6mol/l,10-7mol/lのATP標準液を調製する。
【0035】(2) 10-5mol/l,10-6mol/l,10-7mol/
lの各ATP標準液0.5mlに0.1%TCA溶液0.5mlを混合
する。
【0036】(3) 4mmol/lのEDTAを含む0.1mol
/lのトリス緩衝液にて、上記各濃度のATPとTCAと
の混合溶液を2倍、10倍、50倍に希釈する。
【0037】(4) 上記各希釈溶液0.5mlに発光試薬
0.5mlを加えて反応させ、1秒から30秒までの30秒
間の発光量を計測する。
【0038】(B) 活性汚泥中に存在する微生物体内
のATP濃度の測定 (1) 活性汚泥0.5mlにTCA溶液0.5mlを加えた混合
液を調製する。
【0039】(2) 4mmol/lのEDTAを含む0.1mol
/lのトリス緩衝液にて上記混合液を2倍、5倍、10倍
に希釈する。
【0040】(3) それぞれの希釈液0.5mlと発光試
薬0.5mlとを反応させ、1秒から30秒までの30秒間
の発光量を計測する。
【0041】上記実験(A)にて得られた、2倍希釈、
10倍希釈、50倍希釈を行ったATPの標準曲線をそ
れぞれ図3、図4、図5に示す。
【0042】また、上記実験(B)にて得られた発光量
からATP濃度を実験(A)にて得られたそれぞれの標
準曲線から読み取ると、2倍希釈においては5.20×10-7
mol/l,10倍希釈においては1.10×10-6mol/l,50倍
希釈においては1.20×10-6mol/lという結果が得られ
た。
【0043】上記実験においてTCA濃度は一定なの
で、微生物内からのATP抽出量は等しく、従ってこれ
らの測定値は本来は一致するはずである。しかし、発光
試験におけるTCA濃度は50倍希釈、10倍希釈、2
倍希釈の順に高くなっており、特に2倍希釈溶液から得
られる値は発光阻害による影響がもっとも大きく、AT
P濃度は他の値の半分程度となっている。
【0044】次に、TCA濃度を0.5%,1.0%,5.0
%,10.0%として上記実験と同様に標準曲線を作成して
活性汚泥中に存在する微生物体内のATP濃度の測定を
行った。尚、上記実験においてTCA濃度0.5%におい
ては希釈倍率を2倍、5倍、10倍、50倍とし、1.0
%においては5倍、10倍、50倍、またTCA濃度5.
0%,10.0%においては2倍、5倍、10倍、20倍、
50倍、100倍の各希釈倍率にて測定を行った。
【0045】上記実験によるATP濃度の測定結果を表
1に示す。
【0046】
【表1】
【0047】この表から、例えば希釈倍率を50倍とし
た場合におけるTCA濃度10.0%におけるATP濃度の
測定値はTCA濃度0.1%における測定値に比べて2倍
以上の値となっており、TCA濃度が高くなるにつれて
ATPの抽出効率が高くなっていることがわかる。
【0048】一方、TCA濃度が高くなると発光阻害に
よりATP濃度の測定値が小さくなり、測定不能となる
場合もある。例えばTCA濃度を10%とすると、希釈率
が10倍以下ではATPは検出不能となっており、また希
釈率20倍における測定値は希釈率100倍における測
定値の85%程度の値となっている。
【0049】上記実験結果より、TCAにより微生物体
内のATPを抽出してATP濃度の測定を行う場合は、
微生物体内からのATP抽出効率を高くするためにTC
A濃度を高くし、また発光阻害を抑制するために希釈倍
率を高くする必要があることがわかる。
【0050】一方、上記のように希釈倍率を高くすると
測定誤差は大きくなる。従って、本実施例においては発
光阻害による影響を抑え、かつ測定誤差が十分小さい希
釈倍率として希釈倍率50倍を選択し、TCA濃度に対
するATP濃度の相関を調べた。
【0051】上記TCA濃度とATP濃度の相関図を図
1に示す。
【0052】この図により、TCA濃度が5%以上とな
ると抽出したATP濃度はほぼ一定となることが示され
る。
【0053】従って、上記実験結果及び表1により、本
実施例においてはTCA濃度を5%〜10%とし、また希
釈倍率を20倍〜100倍程度とすると精度の高いAT
Pの測定を行うことができることがわかる。
【0054】
【発明の効果】上記のように本発明によれば、微生物内
のATPの抽出が完全に行われる範囲内でTCA濃度を
できるだけ低く抑え、かつTCAによる発光阻害の影響
が殆ど現れない範囲内にて発光試験時における溶液の希
釈倍率をできるだけ低く抑えることができる。
【0055】従って、本発明によれば容易かつ正確に活
性汚泥中の微生物に含まれるATPの測定を行うことが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】TCA濃度とATP濃度の相関図。
【図2】各TCA濃度におけるATP濃度と発光量の相
関図。
【図3】ATP濃度と発光量の相関図。
【図4】ATP濃度と発光量の相関図。
【図5】ATP濃度と発光量の相関図。
【図6】ATPの抽出工程図。
【図7】ATPの発光反応式の説明図。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 活性汚泥液にATP抽出薬としてトリク
    ロロ酢酸溶液を投入してこの混合液を希釈し、この希釈
    された混合溶液に発光試薬を添加した際に生じる発光反
    応における発光量を計測して活性汚泥液中のATPの定
    量を行う活性汚泥液中のATPの測定方法において、 前記活性汚泥液に対し1:1の体積比率で投入させる前
    記トリクロロ酢酸溶液の濃度を5%〜10%とするとと
    もに、前記活性汚泥液にATP抽出薬としてトリクロロ
    酢酸溶液を投入した混合液を希釈する際に使用する希釈
    液による希釈倍率を20倍〜100倍とすることを特徴
    とする活性汚泥液中のATPの測定方法。
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