JP4060153B2 - 滅菌装置、滅菌方法、及び培養方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、滅菌装置及び滅菌方法に関するものであり、特に純粋培養製麹を行うためのフィルム製密閉容器を用いる麹原料の滅菌装置及び滅菌方法に関する。また、本発明は、培養方法に関するものであり、特に純粋培養製麹を行うようにした培養方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、固体麹等の微生物の製造は、蓋麹法や通風製麹法といったいわゆる開放系の培養が行われることが多い。しかし、ニーズによって、純粋培養製麹を行う必要もある。
例えば、醤油原料である大豆・小麦は、原料中の窒素源も豊かであり、醤油麹中の汚染細菌数は１０10個／ｇ麹に達する。このことは麹の品質と食品安全性の点から好ましくない。
さらに、醤油麹の場合に純粋培養製麹ができれば、食塩を含まない滅菌水等での消化が可能となり、醤油とは異なる新規の調味液の開発や、醸造期間の短縮の可能性が出て来る。
また、タカジアスターゼから始まる医薬用酵素製剤の分野では純粋培養製麹の要請が強いが、技術的課題が解決されておらず、純粋培養製麹は実用化されていない。
【０００３】
現在、純粋培養製麹を行う装置としては山崎鉄工所の種麹製造装置と、川田工業のトロンメル型原料一環処理製麹機と、フジワラテクノアートの回転式通気無菌固体培養装置がある。これらの装置は、圧力容器で原料処理・滅菌後、その圧力容器を製麹装置に用いている。製麹期間中に圧力容器を占有してしまうため、装置コストが高くなる。また装置は大型であり、通常の研究室に設置することはできない。
研究室規模の純粋培養製麹は三角フラスコ等を用いて少量の原料で製麹を行うことしかできなかった。
【０００４】
一方、純粋培養製麹法には、上記のような圧力容器やガラスフラスコに代え、軽量のフィルム製密閉容器を用いることができれば好適である。従来も検討自体はされている。しかし、上記したように純粋培養製麹を行う場合、原料の滅菌が必須である。
ここで、フィルム製密閉容器の内容物を滅菌する方法としてはレトルト法が一般化している。しかし、このようなレトルト法を実施するための装置は、通常のオートクレーブに比較して高価である。すなわち、フィルム密閉容器が膨張拡大して破裂しないように、膨張を抑制する必要があり、このための付加的機構を備えねばならず、従来のレトルト装置は、このために大きなコスト負担が必要であった。したがって、従来の圧力容器を用いたと同様の問題があった。
【０００５】
加えて、従来、フィルム製密閉容器を用いる場合、通気しないで培養する方法が一般的と考えられており、または、上面は空気フィルター、下面はラミネートフィルムを用いて通気をせずに製麹する方法がある。これらの方法は通気をしない又は十分には行わないことから製麹原料の量を多くはできなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に対してなされたものであり、フィルム製密閉容器を用いる純粋培養製麹等における原料の滅菌を、レトルト装置を用いず、通常のオートクレーブを使用して実施することができるようにした滅菌装置及び滅菌方法、さらに、純粋培養製麹等を好適に行うようにした培養方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、滅菌装置であって、フィルム製密閉容器にろ過フィルターを設け、該ろ過フィルターについて、上記フィルム製密閉容器の内圧を逃す側の口に逆止弁を設け、さらに上記フィルム製密閉容器に排気口を設け、上記排気口から上記フィルム製密閉容器の内部を排気できるように構成し、上記フィルム製密閉容器で加熱滅菌操作を行う際、上記フィルム製密閉容器の内圧が外圧より高くなったときに、上記ろ過フィルター及び上記逆止弁を通して上記フィルム製密閉容器の内圧を逃がすようにしたことを特徴とする。
【０００８】
上記滅菌装置内で滅菌する対象としては、微生物の培地を挙げることができ、特に、加湿した麹原料が好適である。ろ過フィルターとしては、気体用精密ろ過フィルターを挙げることができ、フィルム製密閉容器の一端の通気口に気体用精密ろ過フィルターを接続することが好適である。また、上記フィルム製密閉容器の他端に排気口を設けることが好適であり、上記排気口から上記フィルム製密閉容器内部の空気を真空ポンプで排気できるように構成することが好適である。上記フィルム製密閉容器で加熱滅菌操作を行う際、上記フィルム製密閉容器の内圧が外圧より高くなったときに、上記気体用精密ろ過フィルター及び逆止弁を通して上記フィルム製密閉容器の内圧を逃がすように構成することが好適である。
【０００９】
本発明は、別の側面において、上記滅菌装置を用いた滅菌方法である。この滅菌方法は、特に麹原料の滅菌に好適である。
本発明は、さらに別の側面で培養方法であり、該培養方法は、上記滅菌方法で滅菌処理を行った後、上記フィルム製密閉容器を恒温水槽内に設置して微生物を培養するようにしている。
なお、本発明で、滅菌とは殺菌操作を含む。微生物とは、カビ、酵母、細菌等を含むが、本発明では、特に麹菌に好適に適用される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面に示した実施の形態を参照しながら、本発明に係る滅菌装置を説明する。
図１に、本発明に係る滅菌装置の一実施の形態を示す。以下にこの滅菌装置の製造手法を含めてその構成・作用を説明する。
【００１１】
この滅菌装置１００は、フィルム製密閉容器１０２（以下容器１０２ともいう）を本体とする。該フィルム製密閉容器１０２は、いわゆるレトルト用ラミネートフィルムでその本体部分を構成した袋状の形態を備える。通常、このようなフィルムを用いて長さ方向をまずヒートシールする。
【００１２】
このフィルム製密閉容器１０２の上部に、一方の開放端１０４より内側に、給気口１０６と種麹接種口１０８をフィルム狭窄ネジ方式によりそれぞれ取り付け、容器１０２の開放端１０４をヒートシールする。
給気口１０６には接続チューブ１１０を介し、気体用精密ろ過フィルター１１２の出口側を接続する。気体用精密ろ過フィルター１１２の入口（フィルム製密閉容器１０２の内圧を逃す側の口）側には接続チューブ１１４を介して逆止弁１１６を接続する。
【００１３】
接種口１０８には、接続チューブ１１８を介し、グーチロート１２０を接続し、シリコ栓１２２をする。接続チューブ１１８はネジ式ピンチコック１２４で閉じる。
容器１０２の上部に、もう一方の開放端１２６より内側に、排気口１２８と温度センサー取付口１３０をフィルム狭窄ネジ方式により取り付け、さらに温度センサ１３２を取り付ける。
排気口１２８には、排気チューブ１３４を接続する。排気チューブ１３４には、図示しない真空ポンプを接続する。容器１０２の開放端１２６から脱脂大豆と水を入れた後、開放端１２６をヒートシールする。脱脂大豆と水を良く混ぜて、脱脂大豆に吸水させる。脱脂大豆を平らにならす。なお、この実施の形態は、大豆麹用の滅菌操作を想定している。形態によって、米等他の原料を用いることも勿論可能である。
【００１４】
上記構成の本実施の形態に係る滅菌装置を用いて、容器１０２の内部を滅菌する形態について次に説明する。
まず、排気チューブ出口１３６から内部の空気を真空ポンプで引き、容器１０２内を脱気する。逆止弁１１６は減圧により閉じる。脱気後、排気チューブ１３４をネジ式ピンチコック１３８で閉じる。
このように、フィルム容器１０２に固体又は粉体状の原料を入れて真空ポンプで排気すると、原料間の空気が取り除かれ、しかも容器１０２が外圧によりつぶされて原料が板状に押し固められるために熱伝導が良くなり、原料内部まで十分に加熱され、滅菌が完全に行われる。この効果は、後述する実施例、比較例で実証された。
【００１５】
図示しない金網籠中に容器１０２の一式を、給気口１０６が上部になるようにして、収納する。容器１０２、精密ろ過フィルター１１２に使用しているポリプロピレン部はオートクレーブの内壁に直接触れると溶ける。しかし、このように金網籠に収納し内壁に直接触れないようにすることで、溶けることを防止できる。
次いで、通常のオートクレーブを用い、滅菌をする。滅菌後の蒸気抜きはゆっくり行う。オートクレーブ処理中及び処理後、容器１０２は膨らむが、逆止弁１１６が開放になり、外気に触れることで、容器１０２は収縮する。
【００１６】
ここで、気体用精密ろ過フィルター１１２を装着しているので容器１０２内への細菌の汚染は発生しない。なお、通常この気体用精密ろ過フィルター１１２は、後にこの容器１０２をそのまま用いて、微生物を培養する際、外気を取り入れる際に本来の雑菌混入防止機能を発揮する。しかし、本発明では、このように滅菌操作において内圧を外へ逃がす際、外気とのやりとりによる雑菌混入防止の役割を果たしている。すなわち、逆止弁１１６による容器１０２の破裂防止と同時に、雑菌混入防止を行うことを可能としており、そのために従来のレトルト処理のためのような高価な装置を必要としていない。
【００１７】
次に、上記のような滅菌装置を用いて、麹などを純粋培養する本発明に係る培養装置及び培養方法について説明する。
図２に、本発明に係る培養装置の一実施の形態を示す。
この培養装置２００では、上記した滅菌装置で滅菌したフィルム製密閉容器１０２をそのまま用いている。図２で、図１と同じ符号で説明した要素は、図１と同じ要素である。
この培養装置２００では、恒温水槽２０２に網棚２０４を設置し、該網棚２０４に容器１０２を載置している。
【００１８】
上記した気体用精密ろ過フィルター１１２からは逆止弁１１６を外し、加湿器２０６から加湿された空気がこのフィルター１１２を通して、容器１０２内に供給することができるように構成している。この加湿器２０６には、送風ポンプ２０８から流量計２１０を介して、その撒気筒２１２から水中部分に空気が送り込まれる。さらに、恒温水槽２０２には、温調器２１４及び冷却コイル２１６が設置されている。排気チューブ１３４のネジ式ピンチコック１３８により容器１０２の内圧を調整し、網棚２０４の上下間隔まで容器１０２を膨らませる。また、排気チューブ１３４の先から排出される排気ガスの性状を測定容器２２０にある温湿度センサー２２２及び炭酸ガスセンサー２２４で測定できるように構成している。
【００１９】
次に、この培養装置２００を用いて、麹を純粋培養する方法について説明する。
滅菌の済んだ脱脂大豆２２６を容器１０２の外部から揉み解す。つぎに、無菌操作で種麹接種口１０８から種麹を接種する。
送風ポンプ２０８から流量計２１０で流量をコントロールしながら、撒気筒２１２を通して加湿器２０６に空気を吹き込み、気体用ろ過フィルター１１２を介して、通気口１０６から容器１０２内に空気を上部から吹き込む。空気は、容器１０２内を流れ、排気口１２８から排出される。
原料である脱脂大豆２２６は、適度の空気、湿り気を保つので、麹は、好適に培養される。また、フィルター１１２によって雑菌が混入することもない。
【００２０】
麹の培養にあたって、温度センサー１３２、温湿度センサー２２２、炭酸ガスセンサー２２４によって容器１０２内の環境をモニターする。すなわち、温調器２１４によって、温度を保つと共に、麹の生育によって温度が上昇し過ぎた場合には、冷却コイル２１６によって冷却する。これによって、容器１０２内の培養環境を好適に保つ。
【００２１】
【実施例】
実施例
滅菌処理
図１に示した実施の形態と同様の滅菌装置１００を実施した。以下、実施例の説明でも、説明の便宜上図１で用いた参照番号を用いる。フィルム製密閉容器１０２に使用したレトルト用ラミネートフィルムは、幅９０ｃｍ、長さ約８５ｃｍを用いた。
フィルム構成は、外層フィルムがＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレイト）層厚１６μｍ、バリヤー層が透明蒸着ＰＥＴ層厚１２μｍで、シーラント（Ｓｅａｌａｎｔ）層がレトルトＣＰＰ（無延伸ポリプロピレン）層厚５０μｍとした。このフィルムを縦方向に二つ折りにヒートシールし、幅４５ｃｍ、長さ約８５ｃｍの袋とした。
このフィルムを用いて長さ方向をヒートシールして幅４５ｃｍ、長さ８５ｃｍの両端を開放した容器１０２を作成した。
【００２２】
このフィルム容器１０２の上部に、一方の開放端より約５ｃｍ内側に、内径８ｍｍの給気口（スパウト）１０６と内径８ｍｍの種麹接種口（スパウト）１０８をフィルム狭窄ネジ方式によりそれぞれ取り付けた後、容器１０２の開放端１０４をヒートシールした。
後述する外径３ｍｍの温度センサー用のスパウトも同じくフィルム狭窄方式である。各スパウトはＯ‐リングで気密シールした。
【００２３】
給気口１０６には接続チューブ１１０を介してポアサイズ０．２μｍ、膜面積１，０００ｃｍ2の気体用精密ろ過フィルター１１２の出口側を接続した。接続チューブは、このチューブ１１０も含めてシリコンチューブを使用した。気体用精密ろ過フィルター１１２の入口側には接続チューブ１１４を介して逆止弁１１６を接続した。
【００２４】
接種口１０８には接続チューブ１１８を介して口径４０ｍｍのグーチロート１２０を接続し、シリコ栓１２２をした。接続チューブ１１８はネジ式ピンチコック１２４で閉じた。
容器１０２の上部に、もう一方の開放端１２６より内側に内径８ｍｍの排気口１２８と外径３ｍｍ長さ１５０ｍｍの温度センサー取付口（スパウト）１３０をフィルム狭窄ネジ方式により取り付け、さらに温度センサ１３２を取り付けた。排気口１２８には内径８ｍｍ、長さ約１，５００ｍｍの排気チューブ１３４を接続した。排気口１２８に接続した排気チューブは、細菌汚染を防ぐため、このような長さが好適である。
【００２５】
容器１０２の開放端１２６から脱脂大豆１．４ｋｇと水１リットルを入れた後、開放端１２６をヒートシールした。脱脂大豆と水を良く混ぜて、脱脂大豆に吸水させた。脱脂大豆を幅約３０ｃｍ、長さ約４５ｃｍに平らにならした。これは、オートクレーブ内に収納する際の大きさとし、かつ伝熱性を考慮して麹原料の厚さをできるだけ薄くするためである。
【００２６】
排気チューブ出口１３６を真空ポンプに接続し、容器１０２内を脱気した。逆止弁１１６は減圧により閉じた。脱気後、排気チューブ１３４をネジ式ピンチコック１３８で閉じた。
【００２７】
高さ５６ｃｍ、外径３５ｃｍの金網籠中に容器１０２一式を、給気口１０６が上部になるようにして、収納した。容器１０２、精密ろ過フィルター１１２に使用しているポリプロピレン部はオートクレーブの内壁に直接触れると溶けた。金網籠に収納し内壁に直接触れないようにすることで、溶けることを防止できた。
【００２８】
内径３６．５ｃｍ、深さ６０ｃｍのオートクレーブを用いて１２１℃、３０分間の滅菌をした。滅菌後の蒸気抜きはゆっくり行った。オートクレーブ処理後、容器１０２は膨らんでおり、逆止弁１１６は開放になっていた。外気に触れると容器１０２は収縮した。容器１０２内への細菌の汚染は発生しなかった。
【００２９】
麹の培養
麹の培養は、図２について説明した形態の培養装置を用いて行った。オートクレーブ処理後放冷または通気冷却後、脱脂大豆２２６を容器１０２の外部から揉み解し、Aspergillus oryzae ＫＢＮ６５０（２００ミリリットルフラスコを用いて３０℃で培養したもの）の種麹２グラムを接種口１０８から無菌操作で接種し、容器１０２を金網棚２０４で６．５ｃｍの幅に挟んで、３４℃の水浴上で４日間の培養を行った。
容器１０２の一端に設けた給気口１０６から給気された空気は麹層の上部を通過し、他端に設けた排気口１２８から排気した。通気量は５リットル／ｍｉｎとした。空気は３４℃で飽和水蒸気に調和した。
【００３０】
構成機器について、恒温水槽２０２は、特大型平バットで内寸法Ｗ８５２ｍｍ×Ｄ５５３ｍｍ×Ｈ１９８ｍｍを用いた。温調器２１４には冷却機能はなかった。
冷却装置（冷却コイル）２１６で麹菌の生育にともなう発熱による水温上昇を抑制した。
【００３１】
温度計・湿度計（温湿度センサー）２２２で測定した温度・湿度、炭酸ガス濃度計（炭酸ガスセンサー）２２４で測定した炭酸ガス濃度の記録には、データロガーを用いた。
【００３２】
加湿器２０６としては、ＰＰ製強化瓶（容量５リットル）を用い、蓋の部分は追加工した。容器内に水を入れ、水中にセットした撒気筒（焼結ストンを用いた）を通して空気を吹き込み加湿した。加湿された空気は容器上部から送風され、精密フィルター１１２へ供給した。加湿器２０６は恒温水槽２０２中にセットした。
【００３３】
流量計２１０は、面積式流量計で、最大流量１０リットル／ｍｉｎを用いた。
網棚２０４は、４５ｃｍ×５５ｃｍ、支柱高さ３０ｃｍを使用した。網棚２０４を用いて、容器１０２を上下６５ｍｍに挟んだ。送風し、ネジ式ピンチコック１３８を調節して容器１０２を上下約６５ｍｍ幅に膨ませた。
【００３４】
麹の培養結果
以上のような培養条件のもと、麹は腐敗しなかった。さらに、でき上がった麹に滅菌水２リットルを接種口から無菌操作で添加し３０℃で１週間保存したが腐敗しなかった。
本実施例では、通気量を５リットル／ｍｉｎとできた。従来の通風製麹法と比較すると風量は少なくてすんだ。本出願人の過去の例では、６０リットル／ｍｉｎであった。
麹菌の生育に伴う発熱は、容器１０２下部を恒温水槽２０２中に浸して伝熱冷却した。空冷式よりよく冷却できた。扇風機を用いた空冷式であると麹品温は排気口付近のほうが給気口付近より高くなり、約２℃の温度差が生じた。この場合、麹の出来具合も容器１０２内の入口側と出口側で異なっていた。このように、水冷式のほうが空冷式より麹の品温調節能が優れていた。
【００３５】
本実施例では、水冷式としたことにより、麹原料を多くすることもできた。上記説明した実施例では、脱脂大豆１．４ｋｇにレジン水１リットルを加え、原料とすると麹層の厚みは約１．５ｃｍとなった。ここでさらに、脱脂大豆２．８ｋｇとレジン水２リットルを用いた場合麹層の厚さは約３ｃｍとなった。これらの二つの場合とも製麹ができた。すなわち、恒温水槽２０２を用いた、上記した図２のような水冷式の装置では伝熱冷却が良いので、麹層の層厚も大きくできることが了解された。
【００３６】
本実施例では、フィルム製密閉容器１０２を用いるので、排気中の炭酸ガス濃度測定が容易であった。このような規模の製麹においては、はじめて麹菌の代謝による炭酸ガスの発生を直接測定できた。炭酸ガス濃度測定により麹菌の生育状況が容易に把握できた。図３に示すように、０．０５％から５．５％濃度に上昇し、胞子が付く頃には、１％に低下した。これに対し、通風製麹法では通風量が大きいために、排気中の炭酸ガス濃度測定による生育の把握は循環通風式としないと困難であった。
【００３７】
製麹原料に脱脂大豆１．４ｋｇを用いた本発明に係る培養装置における麹品温は、最高で３６．２℃であり水浴伝熱方式により充分に温度制御されていた。
【００３８】
比較例
滅菌につき比較実験を行った。１リットル三角フラスコに脱脂大豆６５ｇ、１３０ｇ、２６０ｇとレジン水４５ｇ、９０ｇ、１８０ｇをそれぞれ入れ、１２１℃、３０分間、オートクレーブ滅菌を行った。冷却後３０℃のインキュベーター内に保存した。脱脂大豆２６０ｇ入れたものは５日後に腐敗した。他のものは腐敗しなかった。すなわち、原料の量が多いとオートクレーブ時に伝熱が不充分であり、滅菌が不良となることが了解される。
【００３９】
耐圧テスト等
上記実施例での、容器１０２の耐圧テストを行った。麹原料は入れずに、排気口１２８に圧力センサーを取付け、給気口１０６から徐々に給気し、室温で耐圧テストを行った。容器１０２は内圧１９ｋPaで破裂した。この容器１０２の室温での耐圧は１９ｋPaであった。オートクレーブ処理中の１２１℃での耐圧は、室温の１／３の６ｋPa位である。
よって、オートクレーブ処理中及び処理後に容器１０２から蒸気を逃がす時の気体用精密ろ過フィルター及び逆止弁の抵抗は３ｋPa以下になるように、フィルター膜面積及び逆止弁動作圧の部品を選定し、又オートクレーブ処理後の蒸気抜き速度を調節した。
【００４０】
オートクレーブ処理の際に蒸気抜きを急激に行うと、容器１０２が破裂した。また、逆止弁１１６を用いず、気体用精密ろ過フィルター１１２の入口側には接続チューブを接続し、これをネジ式ピンチコックで閉じ、排気口から真空脱気した後、密閉し、オートクレーブ処理をすると、容器１０２は破裂した。
逆止弁１１６を装着しないで気体用精密ろ過フィルター１１２の入口は開放状態とし、真空脱気も行わない方式でオートクレーブ処理をした。処理後、入口側から５リットル／分で通気し３４℃で保存テストを行ったところ、３日目に腐敗が認められた。すなわち、脱気しないと滅菌は不完全であった。
【００４１】
上記したように、給気口１０６、排気口１２８、接種口１０８、温度センサー取付口１３０の容器１０２への取付はフィルム狭窄方式とした。フィルム部については一度培養等で使用後、廃棄した。給気口１０６、排気口１２８、接種口１０８、温度センサー取付口１３０は、再利用できた。
【００４２】
【発明の効果】
上記したところから明らかなように、本発明によれば、フィルム製密閉容器を用いる純粋培養製麹等における原料の滅菌を、レトルト装置を用いず、通常のオートクレーブを使用して実施することができるようにした滅菌装置及び滅菌方法、さらに、純粋培養製麹等を好適に行うようにした培養方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る滅菌装置の一実施の形態を説明する概念的斜視図である。
【図２】図２は、本発明に係る培養装置の一実施の形態を説明する概念的断面図である。
【図３】図３は、本発明に係る製麹時の炭酸ガス濃度の変化を説明するグラフである。
【符号の説明】
１００ 滅菌装置
１０２ フィルム製密閉容器
１０４ 開放端
１０６ 給気口
１０８ 接種口
１１２ 気体用精密ろ過フィルター
１１６ 逆止弁
１２０ グーチロート
１２２ シリコ栓
１２４ ネジ式ピンチコック
１２６ 開放端
１２８ 排気口
１３０ 温度センサー取付口
１３２ 温度センサー
１３６ 排気チューブ出口
１３８ ネジ式ピンチコック
２００ 培養装置
２０２ 恒温水槽
２０４ 網棚
２０６ 加湿器
２０８ 送風ポンプ
２１０ 流量計
２１２ 撒気筒
２１４ 温調器
２１６ 冷却コイル
２２０ 測定容器
２２２ 温湿度センサー
２２４ 炭酸ガスセンサー
２２６ 脱脂大豆
２２８ 温度計
【発明の属する技術分野】
本発明は、滅菌装置及び滅菌方法に関するものであり、特に純粋培養製麹を行うためのフィルム製密閉容器を用いる麹原料の滅菌装置及び滅菌方法に関する。また、本発明は、培養方法に関するものであり、特に純粋培養製麹を行うようにした培養方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、固体麹等の微生物の製造は、蓋麹法や通風製麹法といったいわゆる開放系の培養が行われることが多い。しかし、ニーズによって、純粋培養製麹を行う必要もある。
例えば、醤油原料である大豆・小麦は、原料中の窒素源も豊かであり、醤油麹中の汚染細菌数は１０10個／ｇ麹に達する。このことは麹の品質と食品安全性の点から好ましくない。
さらに、醤油麹の場合に純粋培養製麹ができれば、食塩を含まない滅菌水等での消化が可能となり、醤油とは異なる新規の調味液の開発や、醸造期間の短縮の可能性が出て来る。
また、タカジアスターゼから始まる医薬用酵素製剤の分野では純粋培養製麹の要請が強いが、技術的課題が解決されておらず、純粋培養製麹は実用化されていない。
【０００３】
現在、純粋培養製麹を行う装置としては山崎鉄工所の種麹製造装置と、川田工業のトロンメル型原料一環処理製麹機と、フジワラテクノアートの回転式通気無菌固体培養装置がある。これらの装置は、圧力容器で原料処理・滅菌後、その圧力容器を製麹装置に用いている。製麹期間中に圧力容器を占有してしまうため、装置コストが高くなる。また装置は大型であり、通常の研究室に設置することはできない。
研究室規模の純粋培養製麹は三角フラスコ等を用いて少量の原料で製麹を行うことしかできなかった。
【０００４】
一方、純粋培養製麹法には、上記のような圧力容器やガラスフラスコに代え、軽量のフィルム製密閉容器を用いることができれば好適である。従来も検討自体はされている。しかし、上記したように純粋培養製麹を行う場合、原料の滅菌が必須である。
ここで、フィルム製密閉容器の内容物を滅菌する方法としてはレトルト法が一般化している。しかし、このようなレトルト法を実施するための装置は、通常のオートクレーブに比較して高価である。すなわち、フィルム密閉容器が膨張拡大して破裂しないように、膨張を抑制する必要があり、このための付加的機構を備えねばならず、従来のレトルト装置は、このために大きなコスト負担が必要であった。したがって、従来の圧力容器を用いたと同様の問題があった。
【０００５】
加えて、従来、フィルム製密閉容器を用いる場合、通気しないで培養する方法が一般的と考えられており、または、上面は空気フィルター、下面はラミネートフィルムを用いて通気をせずに製麹する方法がある。これらの方法は通気をしない又は十分には行わないことから製麹原料の量を多くはできなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に対してなされたものであり、フィルム製密閉容器を用いる純粋培養製麹等における原料の滅菌を、レトルト装置を用いず、通常のオートクレーブを使用して実施することができるようにした滅菌装置及び滅菌方法、さらに、純粋培養製麹等を好適に行うようにした培養方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、滅菌装置であって、フィルム製密閉容器にろ過フィルターを設け、該ろ過フィルターについて、上記フィルム製密閉容器の内圧を逃す側の口に逆止弁を設け、さらに上記フィルム製密閉容器に排気口を設け、上記排気口から上記フィルム製密閉容器の内部を排気できるように構成し、上記フィルム製密閉容器で加熱滅菌操作を行う際、上記フィルム製密閉容器の内圧が外圧より高くなったときに、上記ろ過フィルター及び上記逆止弁を通して上記フィルム製密閉容器の内圧を逃がすようにしたことを特徴とする。
【０００８】
上記滅菌装置内で滅菌する対象としては、微生物の培地を挙げることができ、特に、加湿した麹原料が好適である。ろ過フィルターとしては、気体用精密ろ過フィルターを挙げることができ、フィルム製密閉容器の一端の通気口に気体用精密ろ過フィルターを接続することが好適である。また、上記フィルム製密閉容器の他端に排気口を設けることが好適であり、上記排気口から上記フィルム製密閉容器内部の空気を真空ポンプで排気できるように構成することが好適である。上記フィルム製密閉容器で加熱滅菌操作を行う際、上記フィルム製密閉容器の内圧が外圧より高くなったときに、上記気体用精密ろ過フィルター及び逆止弁を通して上記フィルム製密閉容器の内圧を逃がすように構成することが好適である。
【０００９】
本発明は、別の側面において、上記滅菌装置を用いた滅菌方法である。この滅菌方法は、特に麹原料の滅菌に好適である。
本発明は、さらに別の側面で培養方法であり、該培養方法は、上記滅菌方法で滅菌処理を行った後、上記フィルム製密閉容器を恒温水槽内に設置して微生物を培養するようにしている。
なお、本発明で、滅菌とは殺菌操作を含む。微生物とは、カビ、酵母、細菌等を含むが、本発明では、特に麹菌に好適に適用される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面に示した実施の形態を参照しながら、本発明に係る滅菌装置を説明する。
図１に、本発明に係る滅菌装置の一実施の形態を示す。以下にこの滅菌装置の製造手法を含めてその構成・作用を説明する。
【００１１】
この滅菌装置１００は、フィルム製密閉容器１０２（以下容器１０２ともいう）を本体とする。該フィルム製密閉容器１０２は、いわゆるレトルト用ラミネートフィルムでその本体部分を構成した袋状の形態を備える。通常、このようなフィルムを用いて長さ方向をまずヒートシールする。
【００１２】
このフィルム製密閉容器１０２の上部に、一方の開放端１０４より内側に、給気口１０６と種麹接種口１０８をフィルム狭窄ネジ方式によりそれぞれ取り付け、容器１０２の開放端１０４をヒートシールする。
給気口１０６には接続チューブ１１０を介し、気体用精密ろ過フィルター１１２の出口側を接続する。気体用精密ろ過フィルター１１２の入口（フィルム製密閉容器１０２の内圧を逃す側の口）側には接続チューブ１１４を介して逆止弁１１６を接続する。
【００１３】
接種口１０８には、接続チューブ１１８を介し、グーチロート１２０を接続し、シリコ栓１２２をする。接続チューブ１１８はネジ式ピンチコック１２４で閉じる。
容器１０２の上部に、もう一方の開放端１２６より内側に、排気口１２８と温度センサー取付口１３０をフィルム狭窄ネジ方式により取り付け、さらに温度センサ１３２を取り付ける。
排気口１２８には、排気チューブ１３４を接続する。排気チューブ１３４には、図示しない真空ポンプを接続する。容器１０２の開放端１２６から脱脂大豆と水を入れた後、開放端１２６をヒートシールする。脱脂大豆と水を良く混ぜて、脱脂大豆に吸水させる。脱脂大豆を平らにならす。なお、この実施の形態は、大豆麹用の滅菌操作を想定している。形態によって、米等他の原料を用いることも勿論可能である。
【００１４】
上記構成の本実施の形態に係る滅菌装置を用いて、容器１０２の内部を滅菌する形態について次に説明する。
まず、排気チューブ出口１３６から内部の空気を真空ポンプで引き、容器１０２内を脱気する。逆止弁１１６は減圧により閉じる。脱気後、排気チューブ１３４をネジ式ピンチコック１３８で閉じる。
このように、フィルム容器１０２に固体又は粉体状の原料を入れて真空ポンプで排気すると、原料間の空気が取り除かれ、しかも容器１０２が外圧によりつぶされて原料が板状に押し固められるために熱伝導が良くなり、原料内部まで十分に加熱され、滅菌が完全に行われる。この効果は、後述する実施例、比較例で実証された。
【００１５】
図示しない金網籠中に容器１０２の一式を、給気口１０６が上部になるようにして、収納する。容器１０２、精密ろ過フィルター１１２に使用しているポリプロピレン部はオートクレーブの内壁に直接触れると溶ける。しかし、このように金網籠に収納し内壁に直接触れないようにすることで、溶けることを防止できる。
次いで、通常のオートクレーブを用い、滅菌をする。滅菌後の蒸気抜きはゆっくり行う。オートクレーブ処理中及び処理後、容器１０２は膨らむが、逆止弁１１６が開放になり、外気に触れることで、容器１０２は収縮する。
【００１６】
ここで、気体用精密ろ過フィルター１１２を装着しているので容器１０２内への細菌の汚染は発生しない。なお、通常この気体用精密ろ過フィルター１１２は、後にこの容器１０２をそのまま用いて、微生物を培養する際、外気を取り入れる際に本来の雑菌混入防止機能を発揮する。しかし、本発明では、このように滅菌操作において内圧を外へ逃がす際、外気とのやりとりによる雑菌混入防止の役割を果たしている。すなわち、逆止弁１１６による容器１０２の破裂防止と同時に、雑菌混入防止を行うことを可能としており、そのために従来のレトルト処理のためのような高価な装置を必要としていない。
【００１７】
次に、上記のような滅菌装置を用いて、麹などを純粋培養する本発明に係る培養装置及び培養方法について説明する。
図２に、本発明に係る培養装置の一実施の形態を示す。
この培養装置２００では、上記した滅菌装置で滅菌したフィルム製密閉容器１０２をそのまま用いている。図２で、図１と同じ符号で説明した要素は、図１と同じ要素である。
この培養装置２００では、恒温水槽２０２に網棚２０４を設置し、該網棚２０４に容器１０２を載置している。
【００１８】
上記した気体用精密ろ過フィルター１１２からは逆止弁１１６を外し、加湿器２０６から加湿された空気がこのフィルター１１２を通して、容器１０２内に供給することができるように構成している。この加湿器２０６には、送風ポンプ２０８から流量計２１０を介して、その撒気筒２１２から水中部分に空気が送り込まれる。さらに、恒温水槽２０２には、温調器２１４及び冷却コイル２１６が設置されている。排気チューブ１３４のネジ式ピンチコック１３８により容器１０２の内圧を調整し、網棚２０４の上下間隔まで容器１０２を膨らませる。また、排気チューブ１３４の先から排出される排気ガスの性状を測定容器２２０にある温湿度センサー２２２及び炭酸ガスセンサー２２４で測定できるように構成している。
【００１９】
次に、この培養装置２００を用いて、麹を純粋培養する方法について説明する。
滅菌の済んだ脱脂大豆２２６を容器１０２の外部から揉み解す。つぎに、無菌操作で種麹接種口１０８から種麹を接種する。
送風ポンプ２０８から流量計２１０で流量をコントロールしながら、撒気筒２１２を通して加湿器２０６に空気を吹き込み、気体用ろ過フィルター１１２を介して、通気口１０６から容器１０２内に空気を上部から吹き込む。空気は、容器１０２内を流れ、排気口１２８から排出される。
原料である脱脂大豆２２６は、適度の空気、湿り気を保つので、麹は、好適に培養される。また、フィルター１１２によって雑菌が混入することもない。
【００２０】
麹の培養にあたって、温度センサー１３２、温湿度センサー２２２、炭酸ガスセンサー２２４によって容器１０２内の環境をモニターする。すなわち、温調器２１４によって、温度を保つと共に、麹の生育によって温度が上昇し過ぎた場合には、冷却コイル２１６によって冷却する。これによって、容器１０２内の培養環境を好適に保つ。
【００２１】
【実施例】
実施例
滅菌処理
図１に示した実施の形態と同様の滅菌装置１００を実施した。以下、実施例の説明でも、説明の便宜上図１で用いた参照番号を用いる。フィルム製密閉容器１０２に使用したレトルト用ラミネートフィルムは、幅９０ｃｍ、長さ約８５ｃｍを用いた。
フィルム構成は、外層フィルムがＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレイト）層厚１６μｍ、バリヤー層が透明蒸着ＰＥＴ層厚１２μｍで、シーラント（Ｓｅａｌａｎｔ）層がレトルトＣＰＰ（無延伸ポリプロピレン）層厚５０μｍとした。このフィルムを縦方向に二つ折りにヒートシールし、幅４５ｃｍ、長さ約８５ｃｍの袋とした。
このフィルムを用いて長さ方向をヒートシールして幅４５ｃｍ、長さ８５ｃｍの両端を開放した容器１０２を作成した。
【００２２】
このフィルム容器１０２の上部に、一方の開放端より約５ｃｍ内側に、内径８ｍｍの給気口（スパウト）１０６と内径８ｍｍの種麹接種口（スパウト）１０８をフィルム狭窄ネジ方式によりそれぞれ取り付けた後、容器１０２の開放端１０４をヒートシールした。
後述する外径３ｍｍの温度センサー用のスパウトも同じくフィルム狭窄方式である。各スパウトはＯ‐リングで気密シールした。
【００２３】
給気口１０６には接続チューブ１１０を介してポアサイズ０．２μｍ、膜面積１，０００ｃｍ2の気体用精密ろ過フィルター１１２の出口側を接続した。接続チューブは、このチューブ１１０も含めてシリコンチューブを使用した。気体用精密ろ過フィルター１１２の入口側には接続チューブ１１４を介して逆止弁１１６を接続した。
【００２４】
接種口１０８には接続チューブ１１８を介して口径４０ｍｍのグーチロート１２０を接続し、シリコ栓１２２をした。接続チューブ１１８はネジ式ピンチコック１２４で閉じた。
容器１０２の上部に、もう一方の開放端１２６より内側に内径８ｍｍの排気口１２８と外径３ｍｍ長さ１５０ｍｍの温度センサー取付口（スパウト）１３０をフィルム狭窄ネジ方式により取り付け、さらに温度センサ１３２を取り付けた。排気口１２８には内径８ｍｍ、長さ約１，５００ｍｍの排気チューブ１３４を接続した。排気口１２８に接続した排気チューブは、細菌汚染を防ぐため、このような長さが好適である。
【００２５】
容器１０２の開放端１２６から脱脂大豆１．４ｋｇと水１リットルを入れた後、開放端１２６をヒートシールした。脱脂大豆と水を良く混ぜて、脱脂大豆に吸水させた。脱脂大豆を幅約３０ｃｍ、長さ約４５ｃｍに平らにならした。これは、オートクレーブ内に収納する際の大きさとし、かつ伝熱性を考慮して麹原料の厚さをできるだけ薄くするためである。
【００２６】
排気チューブ出口１３６を真空ポンプに接続し、容器１０２内を脱気した。逆止弁１１６は減圧により閉じた。脱気後、排気チューブ１３４をネジ式ピンチコック１３８で閉じた。
【００２７】
高さ５６ｃｍ、外径３５ｃｍの金網籠中に容器１０２一式を、給気口１０６が上部になるようにして、収納した。容器１０２、精密ろ過フィルター１１２に使用しているポリプロピレン部はオートクレーブの内壁に直接触れると溶けた。金網籠に収納し内壁に直接触れないようにすることで、溶けることを防止できた。
【００２８】
内径３６．５ｃｍ、深さ６０ｃｍのオートクレーブを用いて１２１℃、３０分間の滅菌をした。滅菌後の蒸気抜きはゆっくり行った。オートクレーブ処理後、容器１０２は膨らんでおり、逆止弁１１６は開放になっていた。外気に触れると容器１０２は収縮した。容器１０２内への細菌の汚染は発生しなかった。
【００２９】
麹の培養
麹の培養は、図２について説明した形態の培養装置を用いて行った。オートクレーブ処理後放冷または通気冷却後、脱脂大豆２２６を容器１０２の外部から揉み解し、Aspergillus oryzae ＫＢＮ６５０（２００ミリリットルフラスコを用いて３０℃で培養したもの）の種麹２グラムを接種口１０８から無菌操作で接種し、容器１０２を金網棚２０４で６．５ｃｍの幅に挟んで、３４℃の水浴上で４日間の培養を行った。
容器１０２の一端に設けた給気口１０６から給気された空気は麹層の上部を通過し、他端に設けた排気口１２８から排気した。通気量は５リットル／ｍｉｎとした。空気は３４℃で飽和水蒸気に調和した。
【００３０】
構成機器について、恒温水槽２０２は、特大型平バットで内寸法Ｗ８５２ｍｍ×Ｄ５５３ｍｍ×Ｈ１９８ｍｍを用いた。温調器２１４には冷却機能はなかった。
冷却装置（冷却コイル）２１６で麹菌の生育にともなう発熱による水温上昇を抑制した。
【００３１】
温度計・湿度計（温湿度センサー）２２２で測定した温度・湿度、炭酸ガス濃度計（炭酸ガスセンサー）２２４で測定した炭酸ガス濃度の記録には、データロガーを用いた。
【００３２】
加湿器２０６としては、ＰＰ製強化瓶（容量５リットル）を用い、蓋の部分は追加工した。容器内に水を入れ、水中にセットした撒気筒（焼結ストンを用いた）を通して空気を吹き込み加湿した。加湿された空気は容器上部から送風され、精密フィルター１１２へ供給した。加湿器２０６は恒温水槽２０２中にセットした。
【００３３】
流量計２１０は、面積式流量計で、最大流量１０リットル／ｍｉｎを用いた。
網棚２０４は、４５ｃｍ×５５ｃｍ、支柱高さ３０ｃｍを使用した。網棚２０４を用いて、容器１０２を上下６５ｍｍに挟んだ。送風し、ネジ式ピンチコック１３８を調節して容器１０２を上下約６５ｍｍ幅に膨ませた。
【００３４】
麹の培養結果
以上のような培養条件のもと、麹は腐敗しなかった。さらに、でき上がった麹に滅菌水２リットルを接種口から無菌操作で添加し３０℃で１週間保存したが腐敗しなかった。
本実施例では、通気量を５リットル／ｍｉｎとできた。従来の通風製麹法と比較すると風量は少なくてすんだ。本出願人の過去の例では、６０リットル／ｍｉｎであった。
麹菌の生育に伴う発熱は、容器１０２下部を恒温水槽２０２中に浸して伝熱冷却した。空冷式よりよく冷却できた。扇風機を用いた空冷式であると麹品温は排気口付近のほうが給気口付近より高くなり、約２℃の温度差が生じた。この場合、麹の出来具合も容器１０２内の入口側と出口側で異なっていた。このように、水冷式のほうが空冷式より麹の品温調節能が優れていた。
【００３５】
本実施例では、水冷式としたことにより、麹原料を多くすることもできた。上記説明した実施例では、脱脂大豆１．４ｋｇにレジン水１リットルを加え、原料とすると麹層の厚みは約１．５ｃｍとなった。ここでさらに、脱脂大豆２．８ｋｇとレジン水２リットルを用いた場合麹層の厚さは約３ｃｍとなった。これらの二つの場合とも製麹ができた。すなわち、恒温水槽２０２を用いた、上記した図２のような水冷式の装置では伝熱冷却が良いので、麹層の層厚も大きくできることが了解された。
【００３６】
本実施例では、フィルム製密閉容器１０２を用いるので、排気中の炭酸ガス濃度測定が容易であった。このような規模の製麹においては、はじめて麹菌の代謝による炭酸ガスの発生を直接測定できた。炭酸ガス濃度測定により麹菌の生育状況が容易に把握できた。図３に示すように、０．０５％から５．５％濃度に上昇し、胞子が付く頃には、１％に低下した。これに対し、通風製麹法では通風量が大きいために、排気中の炭酸ガス濃度測定による生育の把握は循環通風式としないと困難であった。
【００３７】
製麹原料に脱脂大豆１．４ｋｇを用いた本発明に係る培養装置における麹品温は、最高で３６．２℃であり水浴伝熱方式により充分に温度制御されていた。
【００３８】
比較例
滅菌につき比較実験を行った。１リットル三角フラスコに脱脂大豆６５ｇ、１３０ｇ、２６０ｇとレジン水４５ｇ、９０ｇ、１８０ｇをそれぞれ入れ、１２１℃、３０分間、オートクレーブ滅菌を行った。冷却後３０℃のインキュベーター内に保存した。脱脂大豆２６０ｇ入れたものは５日後に腐敗した。他のものは腐敗しなかった。すなわち、原料の量が多いとオートクレーブ時に伝熱が不充分であり、滅菌が不良となることが了解される。
【００３９】
耐圧テスト等
上記実施例での、容器１０２の耐圧テストを行った。麹原料は入れずに、排気口１２８に圧力センサーを取付け、給気口１０６から徐々に給気し、室温で耐圧テストを行った。容器１０２は内圧１９ｋPaで破裂した。この容器１０２の室温での耐圧は１９ｋPaであった。オートクレーブ処理中の１２１℃での耐圧は、室温の１／３の６ｋPa位である。
よって、オートクレーブ処理中及び処理後に容器１０２から蒸気を逃がす時の気体用精密ろ過フィルター及び逆止弁の抵抗は３ｋPa以下になるように、フィルター膜面積及び逆止弁動作圧の部品を選定し、又オートクレーブ処理後の蒸気抜き速度を調節した。
【００４０】
オートクレーブ処理の際に蒸気抜きを急激に行うと、容器１０２が破裂した。また、逆止弁１１６を用いず、気体用精密ろ過フィルター１１２の入口側には接続チューブを接続し、これをネジ式ピンチコックで閉じ、排気口から真空脱気した後、密閉し、オートクレーブ処理をすると、容器１０２は破裂した。
逆止弁１１６を装着しないで気体用精密ろ過フィルター１１２の入口は開放状態とし、真空脱気も行わない方式でオートクレーブ処理をした。処理後、入口側から５リットル／分で通気し３４℃で保存テストを行ったところ、３日目に腐敗が認められた。すなわち、脱気しないと滅菌は不完全であった。
【００４１】
上記したように、給気口１０６、排気口１２８、接種口１０８、温度センサー取付口１３０の容器１０２への取付はフィルム狭窄方式とした。フィルム部については一度培養等で使用後、廃棄した。給気口１０６、排気口１２８、接種口１０８、温度センサー取付口１３０は、再利用できた。
【００４２】
【発明の効果】
上記したところから明らかなように、本発明によれば、フィルム製密閉容器を用いる純粋培養製麹等における原料の滅菌を、レトルト装置を用いず、通常のオートクレーブを使用して実施することができるようにした滅菌装置及び滅菌方法、さらに、純粋培養製麹等を好適に行うようにした培養方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る滅菌装置の一実施の形態を説明する概念的斜視図である。
【図２】図２は、本発明に係る培養装置の一実施の形態を説明する概念的断面図である。
【図３】図３は、本発明に係る製麹時の炭酸ガス濃度の変化を説明するグラフである。
【符号の説明】
１００ 滅菌装置
１０２ フィルム製密閉容器
１０４ 開放端
１０６ 給気口
１０８ 接種口
１１２ 気体用精密ろ過フィルター
１１６ 逆止弁
１２０ グーチロート
１２２ シリコ栓
１２４ ネジ式ピンチコック
１２６ 開放端
１２８ 排気口
１３０ 温度センサー取付口
１３２ 温度センサー
１３６ 排気チューブ出口
１３８ ネジ式ピンチコック
２００ 培養装置
２０２ 恒温水槽
２０４ 網棚
２０６ 加湿器
２０８ 送風ポンプ
２１０ 流量計
２１２ 撒気筒
２１４ 温調器
２１６ 冷却コイル
２２０ 測定容器
２２２ 温湿度センサー
２２４ 炭酸ガスセンサー
２２６ 脱脂大豆
２２８ 温度計
Claims (3)
- フィルム製密閉容器にろ過フィルターを設け、該ろ過フィルターについて、上記フィルム製密閉容器の内圧を逃す側の口に逆止弁を設け、さらに上記フィルム製密閉容器に排気口を設け、上記排気口から上記フィルム製密閉容器の内部を排気できるように構成し、上記フィルム製密閉容器で加熱滅菌操作を行う際、上記フィルム製密閉容器の内圧が外圧より高くなったときに、上記ろ過フィルター及び上記逆止弁を通して上記フィルム製密閉容器の内圧を逃がすようにしたことを特徴とする滅菌装置。
- フィルム製密閉容器にろ過フィルターを設け、該ろ過フィルターについて、上記フィルム製密閉容器の内圧を逃す側の口に逆止弁を設け、さらに上記フィルム製密閉容器に排気口を設け、上記排気口から上記フィルム製密閉容器の内部を排気できるように構成したフィルム製密閉容器を用いた滅菌方法であって、上記フィルム製密閉容器で加熱滅菌操作を行う際、上記フィルム製密閉容器の内圧が外圧より高くなったときに、上記ろ過フィルター及び上記逆止弁を通して上記フィルム製密閉容器の内圧を逃がすことを特徴とする滅菌方法。
- 請求項２の滅菌方法で滅菌処理を行った後、上記フィルム製密閉容器を恒温水槽内に設置して微生物を培養するようにしたことを特徴とする培養方法。
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