JP3529453B2 - 大腸菌群の選択的検出方法 - Google Patents

大腸菌群の選択的検出方法

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  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は食品工業、清涼飲料工業
等の分野で使用する水や飲料水あるいは各種の原料、中
間体、製品等に存在する生菌中の大腸菌群あるいは大腸
菌を選択的に培養することにより該菌由来のアデノシン
5’−三リン酸(以下ATPと記載する)のルシフェリ
ン−ルシフェラーゼ反応を利用して迅速、簡便、高精度
かつ選択的に該菌を検出する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】食品工業、清涼飲料工業等の分野では使
用する水特に飲料水、原料、中間体、製品中の生菌の管
理は極めて重要であり、特に大腸菌群の管理は食品衛生
上不可欠な検査項目とされている。このため、従来から
試料中の生菌を寒天平板培地上で培養し、コロニーを作
らせて菌を検出するいわゆるプレート法が最も一般的に
採用されてきている。しかしながら、この方法では検出
・判定まで24〜48時間を要するためより迅速な方法
が望まれてきている。また従来から、蛍光発色法、発酵
管法等が菌検出方法として採用されているが一定量以上
の多量の生菌(約106 CFU/ml以上)を含む試料
には適用できるものの、少量の菌の存在を判定するのは
困難である。これらの方法に対して、最新の菌検出手法
である酵素免疫抗体法やDNAプローブ法は感度および
生菌の識別においては極めて秀れているので、微量の生
菌を測定できる方法として注目されてきている。しかし
ながら、この方法は高価な試薬と煩雑な操作のため熟練
を要し簡便な迅速検出方法としては必ずしも満足できる
方法とは云えない。既に本発明者らは特に試料中の少量
の生菌を特殊格子付き濾過膜(以下MFとする)を用い
て濾過濃縮し、かかる生菌由来のATPのルシフェリン
−ルシフェラーゼ反応を利用して発光させ、イメージア
ナライザーで輝点を計測する迅速・簡便・高精度の生菌
検出方法を発明し出願している(特願平3−40615
および特願平5−23420)。しかしながらこの方法
はMFに捕捉された少量の生菌の検出ができる上に検出
判定時間も短縮出来る特長はあるものの全生菌を測定対
象にする方法であるため、特定の菌種を選択的に検出す
ることはできない欠点があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の技術的
な背景のもとに、特にエンテロバクター エアロゲネス
(E.aerogenes)、クレブシエラ ニューモ
ニア(K.pneumonia)、サイトロバクター
フロインディー(C.freundii)およびエシェ
リチア コリ(E.coli)等からなる大腸菌群及び
その群の特定な菌即ち大腸菌E.coliの検出にあた
り、迅速性のみならず選択的検出を課題とするものであ
り、更に具体的には大腸菌群、および大腸菌の選択的培
養、かかる菌由来のATPの抽出特に大腸菌のATPの
選択的抽出および抽出されたATPの迅速検出を課題と
するものである。特に、迅速検出という視点からは、上
記した少量の菌存在下、菌検出に好適な菌由来のATP
のルシフェリン−ルシフェラーゼ反応に基づく光検出方
法を適用することを課題とした。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは生菌中の選
択的大腸菌群および大腸菌の選択的検出を目的とする上
記課題について鋭意研究を行い以下のような課題解決の
手段を見いだした。即ち少量の大腸菌あるいは大腸菌群
を含む検体に対し、濾過膜例えば特に好ましくは特願平
3−40615(またはPCT公開WO92/1483
8号)および特願平5−23420に記載の特殊な格子
付きMFを装着した濾過器で生菌を濾過濃縮した後、か
かる生菌付着のMFを酵母エキスや乳糖を含有する改良
デオキシコレート選択培地即ち、デオキシコール酸ナト
リウムを含有する通常の大腸菌培養成分に、酵母エキス
や乳糖を加えてなる大腸菌用寒天培地において温度37
℃のもとに6〜8時間培養することによって、他種の菌
は生育が抑制されても、大腸菌あるいは大腸菌群のみは
選択的に増殖する事を見いだした。ここに、酵母エキス
や乳糖の添加は大腸菌あるいは大腸菌群の増殖を促進し
て大腸菌群の選択的菌培養には極めて効果があることを
発見したことに基づきなされるものである。
【0005】例えば、具体的な培地組成としてはデオキ
シコール酸ナトリウム0.2〜1.0g、ペプトン10
g、クエン酸鉄アンモニウム2.0g、塩化ナトリウム
5.0g、リン酸−水素カリウム2.0g、乳糖10
g、酵母エキス5.0〜10g、寒天15g、水100
0ml、pH7.4なる改良培地が例示し得る。なお、
上記大腸菌用改良培地に用いるデオキシコール酸ナトリ
ウムは大腸菌群の選択的培養には適しているが、高濃度
での存在は後述するルシフェリン−ルシフェラーゼ反応
に基づく発光に影響を与えるので使用に当たっては1g
/l濃度以下にするのが望ましい。
【0006】さらに、検体中に多量のシュードモナス属
細菌(Pseudomonas spp.)やアスペル
ギルス属細菌(Aspergilus spp.)等の
胞子が混在する場合には大腸菌群と同時に検出されるこ
とが判ったので、これに対しては上記に加え、若干時間
がかかっても嫌気下で培養することにより、胞子由来の
ATPを実質的に無くすかもしくは著しく減少せしめる
ことを見いだし本願発明を完成するに至った。胞子存在
の場合は例えば市販のSCD培地(日本製薬製)にデオ
キシコール酸ナトリウムを加え、さらに酵母エキスや乳
糖を添加することにより嫌気下での大腸菌群の培養速度
を早め得ることが判った。
【0007】例えば、具体的な培地組成としてはデオキ
シコール酸ナトリウム0.3〜1.0g、ポリペプトン
15g、ポリペプトンS5.0g、塩化ナトリウム5.
0g、乳糖10g、酵母エキス5.0〜10g、寒天1
5g、水1000ml 、pH7.4なる改良培地が例示
し得る。
【0008】ついで、培養後の上記大腸菌群付着のMF
その他の濾過膜を培地から取り出し、その上から先に出
願した特願平3−40615の方法に従って、ATP抽
出試薬を噴霧、風乾しさらに発光試薬を噴霧してルシフ
ェリン−ルシフェラーゼ反応により発光させ、発光をイ
メージアナライザーを用いて輝点として二次元的に撮像
し、その輝点数から菌数を測定する方法を組合せ得るこ
とを見いだした。
【0009】また特に、大腸菌のみの選択的抽出に関し
ては前述の大腸菌用デオキシコレート培地に酵母エキス
や乳糖を添加して37℃に6〜8時間培養後、大腸菌付
着のMFなどの濾過膜に0.5〜50μMのエチレンジ
アミン四酢酸二ナトリウム(以下EDTAと略記)、
0.1〜10μg/lのリゾチームを含むpH8.0の
トリスバッファー0.1〜0.3mlを霧状に噴霧し
て、30℃、10分間処理するが、この際の濾過膜面積
は20cm2 前後が適当である。この場合も、胞子が存
在するかまたは予想される場合は上述した市販のSCD
培地にデオキシコール酸ナトリウムと酵母エキス及びあ
るいは乳糖を添加し6〜9時間の嫌気培養後、以下同様
の操作で大腸菌のみを選択的に抽出可能である。
【0010】前記濾過膜面にルシフェリン−ルシフェラ
ーゼからなる発光試薬を噴霧して発光させる、以下前述
同様、発光をイメージアナライザーで計測・測定し、輝
点を数えることによって大腸菌数が測定される。
【0011】さらに、大腸菌の選択的検出を精度良く行
う為に抽出工程においては菌の死滅をもたらす程の乾燥
状態は回避するよう湿潤状態を維持することが肝要であ
る。すなわち、大腸菌からのみATPを抽出しようとし
ても共存する菌が死滅してATPを漏出することにより
大腸菌の選択的検出が不可能となることを避けなければ
ならない。湿潤状態の保持は検体に揮発成分が混在する
とか、濾過膜の面積の大小、周辺の湿度などにより左右
されるので一義的には記載し得ないが、別途大腸菌や大
腸菌群の含有量や構成の既知の標準とも言うべき検体で
試行錯誤の実験により湿潤状態から乾燥状態への変遷を
把握しておくことが必要である。尚、使用するリゾチー
ム濃度は0.1〜10μg/lが好ましい。以上の方法
を適用することによって各種の生菌を含む試料から大腸
菌群および大腸菌を選択的に検出できることを見出し本
発明を完成した。
【0012】
【作用】本発明はルシフェリン−ルシフェラーゼ反応を
利用する大腸菌あるいは大腸菌群の菌数を測定するに当
たって、濾過膜に濾過捕捉した生菌をデオキシコール酸
ナトリウムと酵母エキスおよび/または乳糖を添加した
例えばSCD培地を初めとした各種培地にて大腸菌群を
選択培養し、大腸菌群のATP抽出については常法のA
TP抽出液、又大腸菌のみの選択的ATP抽出について
は湿潤状態を保持してEDTAとリゾチームを含有する
ATPの特異的抽出液で抽出し、ついでいずれの抽出A
TPに対してもルシフェリン−ルシフェラーゼ試薬を添
加して発光させ、イメージアナライザーで測定すること
により旧来法に比べ、生菌数の少ないまま、即ち短時間
の培養で簡便、迅速、高精度かつ選択的に大腸菌群ある
いは大腸菌の検出を具現するものである。以下実施例で
本発明を詳しく説明する。
【0013】
【実施例】
実施例1 エシェリチア コリ(Escherichia col
i IFO 3301)およびサイトロバクター フロ
インディー(Citrobacter freundi
i IFO 12681)を各々SCD培地(日本製薬
製)で37℃、一夜好気培養した液を各々0.01Mリ
ン酸バッファー(pH7.5)で約50CFU/mlに
なるように希釈して試験液とした。特殊格子付き親水性
デュラポア膜(直径47mm、孔径0.45μm:日本
ミリポア製)を装着した濾過器(ステルフィル、日本ミ
リポア製)に無菌水20mlを加え、その上に試験液
0.4mlを加えてよく混合してから吸引濾過する。1
0mlの無菌水で3回洗浄濾過した後、濾過膜を改良デ
オキシコレート培地即ちデオキシコール酸ナトリウム
0.3g、ペプトン10g、クエン酸鉄アンモニウム
2.0g、塩化ナトリウム5.0g、リン酸−水素カリ
ウム2.0g、乳糖10g、酵母エキス10g、寒天1
5g、水1000ml(pH7.4)を含む培地で37
℃、5時間好気培養した。培養後、濾過膜を取り出し、
超音波式噴霧器(松下電工製)を用いてATP抽出試薬
(RMD試薬キット、日本ミリポア製)を20秒間噴霧
する。風乾を行った後、同様な方法で発光試薬(RMD
試薬キット、日本ミリポア製)を10秒間噴霧して発光
させる。直ちにイメージアナライザー(RMDS,日本
ミリポア製)で2分間測定を行った後、輝点を自動計数
した。比較として両菌株を同じ方法で濾過し、同培地で
37℃、48時間好気培養して生成したコロニーを計数
した結果を表1に示した。これより従来法と変わらぬ精
度で短時間に菌が検出し得ていることが判る。
【0014】
【表1】
【0015】実施例2 エシェリチア コリ(Escherichia col
i IFO 3301)をSCD培地(日本製薬製)で
またサイトロバクター フロインディー(Citrob
acter freundii IFO 12681)
をSCD培地(日本製薬製)で37℃、一夜好気培養し
た液を各々0.01Mリン酸バッファー(pH7.5)
で約50CFU/mlになるように希釈して試験液とし
た。特殊格子付き親水性デュラポア膜(直径47mm、
孔径0.45μM:日本ミリポア製)を装着した濾過器
(ステルフィル、日本ミリポア製)に無菌水20mlを
加え、その上に試験液0.4mlを加えてよく混合して
から吸引濾過する。10mlの無菌水で3回洗浄濾過し
た後、濾過膜を市販のSCD培地を改良した次の組成即
ちデオキシコール酸ナトリウム0.3g、ポリペプトン
15g、ポリペプトンS5.0g、塩化ナトリウム5.
0g、乳糖10g、酵母エキス10g、寒天15g、水
1000ml(pH7.4)からなる培地で37℃、8
時間嫌気培養した。培養後、濾過膜を取り出し、超音波
式噴霧器(松下電工製)を用いてATP抽出試薬(RM
D試薬キット、日本ミリポア製)を20秒間噴霧する。
同様な方法で発光試薬(RMD試薬キット、日本ミリポ
ア製)を10秒間噴霧して発光させる。直ちにイメージ
アナライザー(RMDS,日本ミリポア製)で2分間測
定を行った後、輝点を自動計数した。比較として両菌株
を同じ方法で濾過し、同培地で37℃、72時間嫌気培
養して生成したコロニーを計数した結果を表2に示し
た。胞子の存在しない場合は嫌気培養でも実施例1と同
様の結果が得られることが明らかである。
【0016】
【表2】
【0017】実施例3 アスペルギルス ニガー(Aspergilus ni
ger IFO 31125)の胞子懸濁液をSCD培
地(日本製薬製)で30℃、一夜好気培養した液と、シ
ュードモナス アエルギノーザ(Pseudomona
s aeruginosa IFO 13275)およ
びエシェリチア コリ(Esherichia col
i IFO 3301)を各々SCD培地(日本製薬
製)で、37℃、一夜好気培養した液を各々0.01M
リン酸バッファー(pH7.5)で約100CFU/m
lになるように希釈して試験液とした。実施例2と同じ
方法で特殊濾過膜を装着した濾過器で試験液0.2ml
を濾過し、実施例2と同じ組成の寒天培地上に置いて3
7℃、9時間嫌気培養した後、同様にATP抽出試薬と
発光試薬を噴霧して発光させ、イメージアナライザーで
測定した。比較として、各菌株を同じ方法で濾過し、同
培地で37℃、72時間嫌気培養して生成したコロニー
を計数した。結果を表3に示す。本願方法とメンブレン
法の結果はほぼ同じ結果を与えたが、比較のために行っ
た実施例2と同一培地での好気培養の結果はすべて輝点
の数が多めに計測され胞子やシュードモナス アエルギ
ノーザに由来するものと推定し得た。
【0018】
【表3】
【0019】実施例4 実施例1と同様にエシェリチア コリ(Escheri
chia coliIFO 3301)をSCD培地
(日本製薬製)で、またサイトロバクター フロインデ
ィー(Citrobacter freundii I
FO 12681)をSCD培地(日本製薬製)で37
℃、一夜好気培養した液を各々0.01Mリン酸バッフ
ァーで約100CFU/mlになるように希釈し、その
0.2mlを濾過した。実施例1に記載の改良デオキシ
コレート培地を含浸させた培地保持体(Petri p
ad:日本ミリポア製)上で37℃、5時間好気培養し
た後、5μMのEDTA(ナカライテスク社製)、3μ
g/lのリゾチーム(シグマ社製)を含む0.02Mト
リスバッファー(pH8.0)を超音波式噴霧器(松下
電工製)10秒間噴霧し、10分間処理する。次いで発
光試薬を10秒間噴霧して発光させる。直ちにイメージ
アナライザーで測定した。比較として両菌株を同じ方法
で濾過し、同培地で37℃、48時間好気培養して生成
したコロニーを計数した結果を表4に示した。本願方法
ではE.coliだけを選択的に検出していることがあ
きらかである。
【0020】
【表4】
【0021】実施例5 エシェリチア コリ(Escherichia col
i IFO 3301)およびクレブシエラ ニューモ
ニア(Klebsiella pneumonia)の
SCD培地(日本製薬製)における37℃、一夜好気培
養液を各々0.01Mリン酸バッファーで約100CF
U/mlになるように希釈し、その0.2mlを濾過し
た。実施例2に記載の培地を含浸させた培地保持体(P
etripad:日本ミリポア製)上で37℃、9時間
嫌気培養した後、湿潤状態を維持したまま、5μMのE
DTA(ナカライテスク社製)、3μg/lのリゾチー
ム(シグマ社製)を含む0.02Mトリスバッファー
(pH8.0)を超音波式噴霧器(松下電工製)で10
秒間噴霧し、30℃で30分間処理し、これに発光試薬
を10秒間噴霧して発光させた。直ちにイメージアナラ
イザーで菌数を測定した。比較として両菌株を同じ方法
で濾過し、同培地で37℃、72時間嫌気培養して生成
したコロニーを計数した結果を表5に示した。本発明方
法では、E.coliのみが検出されメンブレン法と同
様な結果を与え選択的検出を示した。
【0022】
【表5】
【0023】実施例6 サッカロミセス セレビシエ(Saccharomyc
es cerevisiae IFO 0209)をグ
ルコース ペプトン培地(栄研化学製)で、バチルス
サブチルス(Bacillus subtilis I
AM 1026)をSCD培地(日本製薬製)で30
℃、一夜好気培養した液、エシェリチアコリ(Eshe
richia coli IFO 3301)をSCD
培地(日本製薬製)でサイトロバクター フロインディ
ー(Citrobacter freundii IF
O 12681)をSCD培地(日本製薬製)で37
℃、一夜好気培養した液を各々0.01Mリン酸バッフ
ァー(pH7.5)で約100CFU/mlになるよう
に希釈して試験液とした。実施例5と同じ方法で試験液
0.2mlを濾過し、濾過膜を実施例5と同じ改良デオ
キシコレート培地で9時間嫌気培養する。培養後EDT
Aとリゾチームを含む、トリスバッファーを噴霧してA
TPを抽出し、さらに発光試薬を噴霧して発光させる。
直ちにイメージアナライザーで測定した。比較として各
菌株を同じ方法で濾過し、同培地で37℃、48時間好
気培養して生成したコロニーを計数した。E.coli
だけが両方法で同じ結果を与えたが、他の菌はメンブレ
ン法でのみ検出された。
【0024】実施例7 サッカロミセス セレビシエ(Saccharomyc
es cerevisiae IFO 0209)をグ
ルコース ペプトン培地(栄研化学製)で、バチルス
サブチルス(Bacillus subtilis I
AM 1026)をSCD培地(日本製薬製)で30
℃、一夜好気培養した液、エシェリチアコリ(Eshe
richia coli IFO 3301)をSCD
培地(日本製薬製)でエンテロバクター エアロゲネス
(Enterobacter aerogenes I
FO 12010)をSCD培地(日本製薬製)で37
℃、一夜好気培養した液を各々0.01Mリン酸バッフ
ァー(pH7.5)で約100CFU/mlになるよう
に希釈して試験液とした。実施例6と同じ方法で各試験
液0.2mlを濾過し、濾過膜を実施例6と同じ培地で
8時間嫌気培養する。培養後乾燥しない状態のまま直ち
にEDTAとリゾチームを含む、トリスバッファーを噴
霧してATPを抽出し、さらに発光試薬を噴霧して発光
させる。直ちにイメージアナライザーで測定した。比較
として各菌株を同じ方法で濾過し、同培地で37℃、7
2時間嫌気培養して生成したコロニーを計測した。メン
ブレン法ではすべて20〜30CFU/膜の菌が検出さ
れたが、本発明の方法ではE.coliのみがメンブレ
ン法と同等の結果を与え、選択的抽出に基づく選択的検
出が確認し得た。
【0025】
【発明の効果】本願発明によれば、大腸菌群あるいは大
腸菌を含む少量の菌混合物に対してデオキシコール酸ナ
トリウムと酵母エキスおよび/または乳糖を必須構成成
分として添加した常用のSCD培地その他で培養するこ
とにより大腸菌あるいは大腸菌群のみを選択培養し得、
さらに培養した大腸菌群からATPを抽出するにあた
り、湿潤状態を維持しEDTAとリゾチームを含有する
抽出剤を適用することにより大腸菌からのみ効率的にA
TPを抽出し得、抽出したATPのルシフェリン−ルシ
フェラーゼ反応により発光せしめ、大腸菌のみの検出を
可能ならしめた。また、胞子が混入する場合には嫌気下
で上記一連の操作を行なって、検出の精度への悪影響を
抑制することも可能となった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−123497(JP,A) 特開 平5−34351(JP,A) 特公 昭48−33198(JP,B1) 特表 平8−509601(JP,A) 国際公開92/014838(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C12Q 1/00 - 1/70 BIOSIS(STN) MEDLINE(STN) WPIDS(STN) CA(STN) JICSTファイル(JOIS)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 生菌含有検体中の大腸菌のアデノシン
    5’−三リン酸抽出において、該検体を濾過膜により濾
    過濃縮して生菌を捕捉しデオキシコール酸ナトリウムと
    酵母エキスおよび乳糖を添加した培地にて培養し、該濾
    過膜の湿潤状態を保持しかつエチレンジアミン四酢酸二
    ナトリウムとリゾチームを添加したアデノシン5’−三
    リン酸抽出剤溶液で処理することを特徴とする大腸菌の
    アデノシン5’−三リン酸抽出方法。
  2. 【請求項2】 生菌含有検体中の大腸菌の検出におい
    て、該検体を濾過膜により濾過濃縮して生菌を捕捉しデ
    オキシコール酸ナトリウムと酵母エキスおよび乳糖を添
    加した培地にて培養し該濾過膜の湿潤状態を保持しかつ
    エチレンジアミン四酢酸二ナトリウムとリゾチームを添
    加したアデノシン5’−三リン酸抽出剤溶液で処理して
    大腸菌のアデノシン5’−三リン酸を抽出しルシフェリ
    ン−ルシフェラーゼ発光試薬を添加、反応させ発光せし
    め、イメージアナライザーで光子の蓄積を行い輝点数を
    測定することを特徴とする大腸菌の検出方法。
  3. 【請求項3】 培養を嫌気下で行う請求項1又は2に記
    載の方法。
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