JPH0937770A - 乳酸菌の培養管理方法 - Google Patents
乳酸菌の培養管理方法Info
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- JPH0937770A JPH0937770A JP7214154A JP21415495A JPH0937770A JP H0937770 A JPH0937770 A JP H0937770A JP 7214154 A JP7214154 A JP 7214154A JP 21415495 A JP21415495 A JP 21415495A JP H0937770 A JPH0937770 A JP H0937770A
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- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
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- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 乳酸菌を利用した各種製品を製造するに際し
て、その培養工程における乳酸菌の培養状態の管理を簡
便かつ迅速に行うことを可能とする新しい乳酸菌の培養
管理方法を提供する。 【解決手段】 乳酸菌の培養工程において、ＦＴ−ＩＲ
法を用い、培養物中の解離型乳酸に帰属される赤外吸収
の強度および非解離型乳酸に帰属される赤外吸収の強度
を測定し、これらの測定値から、培養物のｐＨ値および
／または培養物中の乳酸濃度を算出することを特徴とす
る、乳酸菌の培養管理方法。また、上記の乳酸菌の培養
管理方法において、さらに、基質としてのグルコースま
たは乳糖のアルコール性Ｃ−Ｏ基に帰属される赤外吸収
の強度を測定し、これらの測定値から、グルコース濃度
または乳糖濃度を算出することを特徴とする、上記の乳
酸菌の培養管理方法。さらに、該赤外吸収の強度の測定
を、ＡＴＲ−ＦＴ−ＩＲ法を用いて、インライン上で行
い、それにより、乳酸菌の培養状態の監視および制御を
自動的に行うことを特徴とする、上記の乳酸菌の培養管
理方法。
て、その培養工程における乳酸菌の培養状態の管理を簡
便かつ迅速に行うことを可能とする新しい乳酸菌の培養
管理方法を提供する。 【解決手段】 乳酸菌の培養工程において、ＦＴ−ＩＲ
法を用い、培養物中の解離型乳酸に帰属される赤外吸収
の強度および非解離型乳酸に帰属される赤外吸収の強度
を測定し、これらの測定値から、培養物のｐＨ値および
／または培養物中の乳酸濃度を算出することを特徴とす
る、乳酸菌の培養管理方法。また、上記の乳酸菌の培養
管理方法において、さらに、基質としてのグルコースま
たは乳糖のアルコール性Ｃ−Ｏ基に帰属される赤外吸収
の強度を測定し、これらの測定値から、グルコース濃度
または乳糖濃度を算出することを特徴とする、上記の乳
酸菌の培養管理方法。さらに、該赤外吸収の強度の測定
を、ＡＴＲ−ＦＴ−ＩＲ法を用いて、インライン上で行
い、それにより、乳酸菌の培養状態の監視および制御を
自動的に行うことを特徴とする、上記の乳酸菌の培養管
理方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、乳酸菌を利用した
各種製品を製造するに際して、その培養工程における乳
酸菌の培養状態を管理する方法に関するものであり、さ
らに詳しくは、本発明は、特にＡＴＲ−ＦＴ−ＩＲ法を
利用した、乳酸菌の培養工程の管理方法、特に基質とし
てのグルコースまたは乳糖の濃度、乳酸菌の培養生成物
としての乳酸濃度、および発酵液の酸度、ｐＨ値を指標
として、乳酸菌の培養状態の監視および制御を簡便かつ
迅速にすることを可能とする新しい乳酸菌の培養管理方
法に関する。
各種製品を製造するに際して、その培養工程における乳
酸菌の培養状態を管理する方法に関するものであり、さ
らに詳しくは、本発明は、特にＡＴＲ−ＦＴ−ＩＲ法を
利用した、乳酸菌の培養工程の管理方法、特に基質とし
てのグルコースまたは乳糖の濃度、乳酸菌の培養生成物
としての乳酸濃度、および発酵液の酸度、ｐＨ値を指標
として、乳酸菌の培養状態の監視および制御を簡便かつ
迅速にすることを可能とする新しい乳酸菌の培養管理方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、発酵乳などの乳酸菌を利用した
各種製品の製造にあたり、その培養工程の管理において
は、基質としての糖の濃度、発酵の進行に伴い生成して
くる生成物としての乳酸の濃度、および発酵液の酸度や
ｐＨなどの数値の変化などを指標として、発酵の管理、
即ち、発酵の進行状況や、発酵終了のタイミングを図る
ことが行われる。これらの数値を得るために、従来は、
発酵工程において、適宜の段階で発酵液を一旦サンプリ
ングし、次いで、それぞれの項目について、例えば、中
和滴定法などを利用して、常法に従い、分析定量を行う
ことが通常であった。しかし、このような方法による
と、それぞれの指標値を測定するのに、滴定の誤差が大
きいという問題があり、また、かなりの時間や人手を要
するので、簡便かつ迅速な形で培養工程の管理を行うこ
とができなかった。
各種製品の製造にあたり、その培養工程の管理において
は、基質としての糖の濃度、発酵の進行に伴い生成して
くる生成物としての乳酸の濃度、および発酵液の酸度や
ｐＨなどの数値の変化などを指標として、発酵の管理、
即ち、発酵の進行状況や、発酵終了のタイミングを図る
ことが行われる。これらの数値を得るために、従来は、
発酵工程において、適宜の段階で発酵液を一旦サンプリ
ングし、次いで、それぞれの項目について、例えば、中
和滴定法などを利用して、常法に従い、分析定量を行う
ことが通常であった。しかし、このような方法による
と、それぞれの指標値を測定するのに、滴定の誤差が大
きいという問題があり、また、かなりの時間や人手を要
するので、簡便かつ迅速な形で培養工程の管理を行うこ
とができなかった。
【０００３】さらに、最近になって、より信頼性の高い
簡便なオンライン測定法の可能性について検討した例も
見かけられるが、それらは、あくまで特定の製品の発酵
過程のオンライン測定の基礎的知識を得るためのもので
あって、あくまで基礎的検討段階の域を出るものではな
く、これまで、そのような測定法により乳酸菌の培養工
程の管理が可能かどうかについて実際に検討された例は
報告されておらず、当業界において、より信頼性の高い
簡便な測定法を利用した新しい乳酸菌の培養工程の管理
方法を開発することが強く望まれている状況となってい
た。
簡便なオンライン測定法の可能性について検討した例も
見かけられるが、それらは、あくまで特定の製品の発酵
過程のオンライン測定の基礎的知識を得るためのもので
あって、あくまで基礎的検討段階の域を出るものではな
く、これまで、そのような測定法により乳酸菌の培養工
程の管理が可能かどうかについて実際に検討された例は
報告されておらず、当業界において、より信頼性の高い
簡便な測定法を利用した新しい乳酸菌の培養工程の管理
方法を開発することが強く望まれている状況となってい
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の如く、従来、発
酵乳などの培養工程において、乳酸菌の培養状態を管理
する指標としての、糖の濃度、乳酸の濃度、酸度、ｐＨ
値を迅速・簡便かつ正確に測定する方法の開発、特にイ
ンライン的に測定する方法の開発、およびそれに基づく
乳酸菌の培養管理方法の開発が、望まれていた。
酵乳などの培養工程において、乳酸菌の培養状態を管理
する指標としての、糖の濃度、乳酸の濃度、酸度、ｐＨ
値を迅速・簡便かつ正確に測定する方法の開発、特にイ
ンライン的に測定する方法の開発、およびそれに基づく
乳酸菌の培養管理方法の開発が、望まれていた。
【０００５】本発明者らは、そのような新しい乳酸菌の
培養管理方法を開発することを目標として鋭意研究を進
めた結果、ＦＴ−ＩＲ法（フーリエ変換赤外分光法）を
用い、発酵液の赤外吸収スペクトルを測定し、培養物中
の解離型乳酸に帰属される赤外吸収の強度、非解離型乳
酸に帰属される赤外吸収の強度、グルコースのアルコー
ル性Ｃ−Ｏ基に帰属される赤外吸収の強度、および乳糖
のアルコール性Ｃ−Ｏ基に帰属される赤外吸収の強度を
測定し、これらの測定値から、培養物中の乳酸濃度、ｐ
Ｈ値、グルコース濃度、および乳糖濃度を算出できるこ
と、そしてこれらの値を指標として乳酸菌の培養状態の
監視および制御を簡便かつ迅速に行うことができること
を見出し本発明を完成した。また、ＦＴ−ＩＲ法のなか
でも全反射スペクトルを測定する方法である、ＡＴＲ−
ＦＴ−ＩＲ法によれば、インライン的に、各種指標の数
値が測定可能であること、そして、それにより乳酸菌の
培養管理の自動化を行うことができることを見出した。
培養管理方法を開発することを目標として鋭意研究を進
めた結果、ＦＴ−ＩＲ法（フーリエ変換赤外分光法）を
用い、発酵液の赤外吸収スペクトルを測定し、培養物中
の解離型乳酸に帰属される赤外吸収の強度、非解離型乳
酸に帰属される赤外吸収の強度、グルコースのアルコー
ル性Ｃ−Ｏ基に帰属される赤外吸収の強度、および乳糖
のアルコール性Ｃ−Ｏ基に帰属される赤外吸収の強度を
測定し、これらの測定値から、培養物中の乳酸濃度、ｐ
Ｈ値、グルコース濃度、および乳糖濃度を算出できるこ
と、そしてこれらの値を指標として乳酸菌の培養状態の
監視および制御を簡便かつ迅速に行うことができること
を見出し本発明を完成した。また、ＦＴ−ＩＲ法のなか
でも全反射スペクトルを測定する方法である、ＡＴＲ−
ＦＴ−ＩＲ法によれば、インライン的に、各種指標の数
値が測定可能であること、そして、それにより乳酸菌の
培養管理の自動化を行うことができることを見出した。
【０００６】本発明は、発酵乳などの乳酸菌を利用した
各種製品の製造にあたり、その培養工程を管理する方法
を提供することを目的とするものである。また、本発明
は、乳酸菌の培養工程において、培養を管理する各種の
指標値を迅速・簡便かつ正確に測定するとともに、乳酸
菌の培養状態の監視および制御を簡便かつ迅速に行うこ
とが可能な新しい乳酸菌の培養管理方法を提供すること
を目的とするものである。さらに、本発明は、上記乳酸
菌の培養工程において、上記指標値を、特に、インライ
ン上により測定することにより乳酸菌の培養管理を簡便
かつ迅速に自動的に行う方法を提供することを目的とす
るものである。
各種製品の製造にあたり、その培養工程を管理する方法
を提供することを目的とするものである。また、本発明
は、乳酸菌の培養工程において、培養を管理する各種の
指標値を迅速・簡便かつ正確に測定するとともに、乳酸
菌の培養状態の監視および制御を簡便かつ迅速に行うこ
とが可能な新しい乳酸菌の培養管理方法を提供すること
を目的とするものである。さらに、本発明は、上記乳酸
菌の培養工程において、上記指標値を、特に、インライ
ン上により測定することにより乳酸菌の培養管理を簡便
かつ迅速に自動的に行う方法を提供することを目的とす
るものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、乳酸菌の培養工程において、ＦＴ−ＩＲ法を用
い、培養物中の解離型乳酸に帰属される赤外吸収の強度
および非解離型乳酸に帰属される赤外吸収の強度を測定
し、これらの測定値から、培養物のｐＨ値および／また
は培養物中の乳酸濃度を算出することを特徴とする、乳
酸菌の培養管理方法、である。
明は、乳酸菌の培養工程において、ＦＴ−ＩＲ法を用
い、培養物中の解離型乳酸に帰属される赤外吸収の強度
および非解離型乳酸に帰属される赤外吸収の強度を測定
し、これらの測定値から、培養物のｐＨ値および／また
は培養物中の乳酸濃度を算出することを特徴とする、乳
酸菌の培養管理方法、である。
【０００８】また、本発明の他の態様は、上記の乳酸菌
の培養管理方法において、さらに、基質としてのグルコ
ースまたは乳糖のアルコール性Ｃ−Ｏ基に帰属される赤
外吸収の強度を測定し、これらの測定値から、グルコー
ス濃度または乳糖濃度を算出することを特徴とする、上
記の乳酸菌の培養管理方法、である。また、本発明の他
の態様は、該赤外吸収の強度の測定を、ＡＴＲ−ＦＴ−
ＩＲ法を用い、インライン上で行うことを特徴とする、
上記の乳酸菌の培養管理方法、である。また、本発明の
他の態様は、該解離型乳酸に帰属される赤外吸収の強度
が、約１５７５cm-1における赤外吸収の強度であり、該
非解離型乳酸に帰属される赤外吸収の強度が、約１７２
５cm-1における赤外吸収の強度である、上記の乳酸菌の
培養管理方法、である。さらに、本発明の他の態様は、
該グルコースのアルコール性Ｃ−Ｏ基に帰属される赤外
吸収の強度が、約１０８０cm-1または約１０３５cm-1に
おける赤外吸収の強度であり、該乳糖のアルコール性Ｃ
−Ｏ基に帰属される赤外吸収の強度が、約１０７５cm-1
または１０４２cm-1における赤外吸収の強度である、上
記の乳酸菌の培養管理方法、である。ここで特定する波
数は±１０cm-1程度の幅を含むものである。
の培養管理方法において、さらに、基質としてのグルコ
ースまたは乳糖のアルコール性Ｃ−Ｏ基に帰属される赤
外吸収の強度を測定し、これらの測定値から、グルコー
ス濃度または乳糖濃度を算出することを特徴とする、上
記の乳酸菌の培養管理方法、である。また、本発明の他
の態様は、該赤外吸収の強度の測定を、ＡＴＲ−ＦＴ−
ＩＲ法を用い、インライン上で行うことを特徴とする、
上記の乳酸菌の培養管理方法、である。また、本発明の
他の態様は、該解離型乳酸に帰属される赤外吸収の強度
が、約１５７５cm-1における赤外吸収の強度であり、該
非解離型乳酸に帰属される赤外吸収の強度が、約１７２
５cm-1における赤外吸収の強度である、上記の乳酸菌の
培養管理方法、である。さらに、本発明の他の態様は、
該グルコースのアルコール性Ｃ−Ｏ基に帰属される赤外
吸収の強度が、約１０８０cm-1または約１０３５cm-1に
おける赤外吸収の強度であり、該乳糖のアルコール性Ｃ
−Ｏ基に帰属される赤外吸収の強度が、約１０７５cm-1
または１０４２cm-1における赤外吸収の強度である、上
記の乳酸菌の培養管理方法、である。ここで特定する波
数は±１０cm-1程度の幅を含むものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に本発明についてさらに詳細に
説明する。本発明でいう乳酸菌とは、酪農産業で通常利
用される、酪農乳酸菌、例えば、ラクトバチルス属、ス
トレプトコッカス属、ラクトコッカス属、ロイコノスト
ック属などの乳酸菌が代表的なものとして例示される
が、それ以外にも、本発明の方法で、測定可能な、糖の
濃度、乳酸の濃度、ｐＨ値などを指標に同様に培養管理
が可能な微生物であれば、当然、同様に利用可能なもの
として本発明でいう乳酸菌に含まれるものであり、それ
らのものとしては、例えば、ビフィドバクテリウム属、
ペディオコッカス属、スポロラクトバチルス属などが挙
げられる。また、本発明でいう乳酸菌の培養工程は、代
表的には発酵乳などの乳酸菌を利用した各種製品の発酵
工程を意味するものであるが、乳酸菌そのものの培養を
目的とした培養工程等も含め、乳酸菌を含む発酵・培養
工程であれば、その種類を問わず対象とされる。
説明する。本発明でいう乳酸菌とは、酪農産業で通常利
用される、酪農乳酸菌、例えば、ラクトバチルス属、ス
トレプトコッカス属、ラクトコッカス属、ロイコノスト
ック属などの乳酸菌が代表的なものとして例示される
が、それ以外にも、本発明の方法で、測定可能な、糖の
濃度、乳酸の濃度、ｐＨ値などを指標に同様に培養管理
が可能な微生物であれば、当然、同様に利用可能なもの
として本発明でいう乳酸菌に含まれるものであり、それ
らのものとしては、例えば、ビフィドバクテリウム属、
ペディオコッカス属、スポロラクトバチルス属などが挙
げられる。また、本発明でいう乳酸菌の培養工程は、代
表的には発酵乳などの乳酸菌を利用した各種製品の発酵
工程を意味するものであるが、乳酸菌そのものの培養を
目的とした培養工程等も含め、乳酸菌を含む発酵・培養
工程であれば、その種類を問わず対象とされる。
【００１０】また、ここでいう、ＦＴ−ＩＲ（Ｆｏｕｒ
ｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｐ
ｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）、特にＡＴＲ（Ａｔｔｅｎｕａ
ｔｅｄ ｔｏｔａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）−ＦＴ−
ＩＲ法とは、試料からの赤外領域の光を光干渉計にい
れ、出てくる光の強度を可動鏡の移動距離の関数として
測定し、そのフーリエ変換によってスペクトルを得るも
ので、特にＡＴＲ−ＦＴ−ＩＲ法は、一定の波長の光の
入射角を変化させたときの全反射光の強度変化を測定す
る分光法として知られている方法である。
ｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｐ
ｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）、特にＡＴＲ（Ａｔｔｅｎｕａ
ｔｅｄ ｔｏｔａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）−ＦＴ−
ＩＲ法とは、試料からの赤外領域の光を光干渉計にい
れ、出てくる光の強度を可動鏡の移動距離の関数として
測定し、そのフーリエ変換によってスペクトルを得るも
ので、特にＡＴＲ−ＦＴ−ＩＲ法は、一定の波長の光の
入射角を変化させたときの全反射光の強度変化を測定す
る分光法として知られている方法である。
【００１１】また、本発明でいう、インラインによる方
法とは、乳酸菌の培養を行う培養槽に、直接、本発明に
係る赤外吸収スペクトル測定装置のプローブ（センサー
部分）を装着して測定することを意味するものであり、
従来法のように、乳酸菌の培養進行中に、一旦サンプリ
ングを行う工程を採用することなく、培養槽により直接
的に測定することをいう。さらに、従来法のように、例
えば、乳糖やグルコース等の基質の消費量の測定値か
ら、乳酸濃度を推定するような間接的な方法とは本質的
に区別されるものである。
法とは、乳酸菌の培養を行う培養槽に、直接、本発明に
係る赤外吸収スペクトル測定装置のプローブ（センサー
部分）を装着して測定することを意味するものであり、
従来法のように、乳酸菌の培養進行中に、一旦サンプリ
ングを行う工程を採用することなく、培養槽により直接
的に測定することをいう。さらに、従来法のように、例
えば、乳糖やグルコース等の基質の消費量の測定値か
ら、乳酸濃度を推定するような間接的な方法とは本質的
に区別されるものである。
【００１２】本発明では、前記ＦＴ−ＩＲ法を用いて、
発酵管理を目的とする乳酸菌の培養液の赤外吸収スペク
トルを測定し、そのうち特定波数の強度と、グルコース
濃度、乳糖濃度、乳酸濃度、酸度、ｐＨ値などの値との
相関関係について、具体的に調べた。その結果、グルコ
ース濃度については、グルコースの水溶液を標準液とし
た試験で、グルコースのアルコール性Ｃ−Ｏ基に帰属さ
れる１０８０cm-1または１０３５cm-1の吸収強度との間
に強い相関関係（相関係数０．９９９）があることが判
った（図１、図２参照）。また、乳酸菌の発酵槽に直
接、赤外吸収スペクトル測定装置のプローブを装着して
インラインで計測した場合も、それぞれの波数で、高い
相関関係（相関係数１０８０cm-1で０．９９２、１０３
５cm-1で０．９９８）があることが判り、ＩＲ吸収の強
度から、グルコース濃度が測定できることが判った（図
５参照）。
発酵管理を目的とする乳酸菌の培養液の赤外吸収スペク
トルを測定し、そのうち特定波数の強度と、グルコース
濃度、乳糖濃度、乳酸濃度、酸度、ｐＨ値などの値との
相関関係について、具体的に調べた。その結果、グルコ
ース濃度については、グルコースの水溶液を標準液とし
た試験で、グルコースのアルコール性Ｃ−Ｏ基に帰属さ
れる１０８０cm-1または１０３５cm-1の吸収強度との間
に強い相関関係（相関係数０．９９９）があることが判
った（図１、図２参照）。また、乳酸菌の発酵槽に直
接、赤外吸収スペクトル測定装置のプローブを装着して
インラインで計測した場合も、それぞれの波数で、高い
相関関係（相関係数１０８０cm-1で０．９９２、１０３
５cm-1で０．９９８）があることが判り、ＩＲ吸収の強
度から、グルコース濃度が測定できることが判った（図
５参照）。
【００１３】次に、乳糖濃度については、乳糖の水溶液
を標準液として用いた試験で、乳糖のアルコール性Ｃ−
Ｏ基に帰属される１０７５cm-1または１０４２cm-1の吸
収強度との間に強い相関関係（相関係数０．９９８）が
あることが判った（図３参照）。また、乳酸菌の発酵槽
に直接、赤外吸収スペクトル測定装置のプローブを装着
してインラインで計測した場合も、それぞれの波数で、
高い相関関係（相関係数１０７５cm-1で０．９９５、１
０４２cm-1で０．９９８）があることが判り、ＩＲ吸収
の強度から、乳糖濃度が測定できることが判った（図６
参照）。
を標準液として用いた試験で、乳糖のアルコール性Ｃ−
Ｏ基に帰属される１０７５cm-1または１０４２cm-1の吸
収強度との間に強い相関関係（相関係数０．９９８）が
あることが判った（図３参照）。また、乳酸菌の発酵槽
に直接、赤外吸収スペクトル測定装置のプローブを装着
してインラインで計測した場合も、それぞれの波数で、
高い相関関係（相関係数１０７５cm-1で０．９９５、１
０４２cm-1で０．９９８）があることが判り、ＩＲ吸収
の強度から、乳糖濃度が測定できることが判った（図６
参照）。
【００１４】次に、乳酸濃度についても、乳酸の水溶液
を標準液として用いた試験では、カルボン酸Ｃ＝Ｏ基に
帰属される１７２５cm-1、カルボン酸のＣ−Ｏ基に帰属
される１２３７cm-1、また、アルコール性Ｃ−Ｏ基に帰
属される１１３２cm-1の吸収強度との間に良好な相関関
係があることが判った（図４）が、実際の発酵槽に直接
プローブを装着してインライン測定した場合は、いずれ
の波数の吸収強度との間においても、乳酸濃度との間に
線形関係が認められなかった。そこで、この点について
種々検討の結果、乳酸の解離率に着目し、解離型乳酸に
帰属される赤外吸収の強度および非解離型乳酸に帰属さ
れる赤外吸収の強度を組み合わせた重回帰式を用いるこ
とで、乳酸濃度を算出することができることを見出し
た。また、さらに簡便な算出方法として、ＡＴＲ測定法
において、赤外線の波数の関数である測定試料に対する
潜り込みの深さの比率の補正をそれぞれの強度に対して
行うことによっても乳酸濃度を求めることができること
を見出した。
を標準液として用いた試験では、カルボン酸Ｃ＝Ｏ基に
帰属される１７２５cm-1、カルボン酸のＣ−Ｏ基に帰属
される１２３７cm-1、また、アルコール性Ｃ−Ｏ基に帰
属される１１３２cm-1の吸収強度との間に良好な相関関
係があることが判った（図４）が、実際の発酵槽に直接
プローブを装着してインライン測定した場合は、いずれ
の波数の吸収強度との間においても、乳酸濃度との間に
線形関係が認められなかった。そこで、この点について
種々検討の結果、乳酸の解離率に着目し、解離型乳酸に
帰属される赤外吸収の強度および非解離型乳酸に帰属さ
れる赤外吸収の強度を組み合わせた重回帰式を用いるこ
とで、乳酸濃度を算出することができることを見出し
た。また、さらに簡便な算出方法として、ＡＴＲ測定法
において、赤外線の波数の関数である測定試料に対する
潜り込みの深さの比率の補正をそれぞれの強度に対して
行うことによっても乳酸濃度を求めることができること
を見出した。
【００１５】さらに、乳酸の解離率からHenderson-Hass
elbalch式を応用して、酸度、ｐＨ値についても、正確
に算出できることを見出した。即ち、後に記載した実施
例１を例として説明すると、電解質の解離率が５０％の
ときのｐＨをｐＫａとすると、Henderson-Hasselbalch
式 ｐＨ＝ｐＫａ＋ｌｏｇ〔解離濃度〕／〔非解離濃度〕 を変形することにより、解離率（％）は、 解離率＝｛１０(pH-pKa)／（１０(pH-pKa)＋１）｝×１００ であり、乳酸のｐＫａは、３．８６であるから、ｐＨと
解離率の関係は、 解離率＝｛１０(pH-3.86) ／（１０(pH-3.86) ＋１）｝×１００ となる。後記する実施例１のロゴサ培地における培養工
程において、ｐＨは、６．８〜３．５まで変化したの
で、解離率は、９９〜３３％まで変化したことになる。
解離型と非解離型の吸収波数を確認するために、ｐＨを
２〜７まで変化させた１％乳酸標準液の赤外吸収スペク
トルを図７に示した。
elbalch式を応用して、酸度、ｐＨ値についても、正確
に算出できることを見出した。即ち、後に記載した実施
例１を例として説明すると、電解質の解離率が５０％の
ときのｐＨをｐＫａとすると、Henderson-Hasselbalch
式 ｐＨ＝ｐＫａ＋ｌｏｇ〔解離濃度〕／〔非解離濃度〕 を変形することにより、解離率（％）は、 解離率＝｛１０(pH-pKa)／（１０(pH-pKa)＋１）｝×１００ であり、乳酸のｐＫａは、３．８６であるから、ｐＨと
解離率の関係は、 解離率＝｛１０(pH-3.86) ／（１０(pH-3.86) ＋１）｝×１００ となる。後記する実施例１のロゴサ培地における培養工
程において、ｐＨは、６．８〜３．５まで変化したの
で、解離率は、９９〜３３％まで変化したことになる。
解離型と非解離型の吸収波数を確認するために、ｐＨを
２〜７まで変化させた１％乳酸標準液の赤外吸収スペク
トルを図７に示した。
【００１６】夾雑物によるノイズが小さく、相対変化の
大きな吸収波数として、解離型は１５７５cm-1、非解離
型は１７２５cm-1を選択し、この２波数に潜り込みの補
正を組み合わせて乳酸濃度（Ｌ）（ｇ／ｌ）を求める式
を導いた（図８）。 Ｌ＝（０．５２４×Ａ１７２５＋０．４７６×Ａ１５７
５）／０．０００４５ この式を用いることにより乳酸濃度を算出できることが
明らかとなった。表１に赤外吸収スペクトルから求めた
グルコース濃度、乳酸濃度、ｐＨと、酵素法およびｐＨ
電極で測定した値とを示した。インライン測定した赤外
吸収スペクトルからグルコース濃度、乳酸濃度等を高い
精度で算出できた。解離型乳酸としては１５７５cm-1以
外にも、１４５７、１４１６、１３６２、１３１５、１
０４５等の吸収も利用可能であり、非解離型乳酸として
は１７２５cm-1以外にも、１２３７、１１３１等の吸収
が利用可能である。
大きな吸収波数として、解離型は１５７５cm-1、非解離
型は１７２５cm-1を選択し、この２波数に潜り込みの補
正を組み合わせて乳酸濃度（Ｌ）（ｇ／ｌ）を求める式
を導いた（図８）。 Ｌ＝（０．５２４×Ａ１７２５＋０．４７６×Ａ１５７
５）／０．０００４５ この式を用いることにより乳酸濃度を算出できることが
明らかとなった。表１に赤外吸収スペクトルから求めた
グルコース濃度、乳酸濃度、ｐＨと、酵素法およびｐＨ
電極で測定した値とを示した。インライン測定した赤外
吸収スペクトルからグルコース濃度、乳酸濃度等を高い
精度で算出できた。解離型乳酸としては１５７５cm-1以
外にも、１４５７、１４１６、１３６２、１３１５、１
０４５等の吸収も利用可能であり、非解離型乳酸として
は１７２５cm-1以外にも、１２３７、１１３１等の吸収
が利用可能である。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【実施例】次に、本発明について、実施例をあげてさら
に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって
何ら限定されるものではない。 実施例１Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｃａｓｅｉをロゴサ培地
（Ｊ．Ｉｎｆ．Ｄｉｓ．，１１０，２５８−２６７，１
９６２）で、３７℃で、静置培養した。代表的状態変数
としてグルコース濃度、乳酸濃度、菌体濃度を選択し
た。赤外スペクトルは、赤外分光光度計ＦＴ−１Ｒ Ｆ
ＴＳ−６５Ａ（Ｂｉｏ−Ｒａｄ Ｄｉｇｉｌａｂ）、お
よびＦＴ−１ＲプローブＡＴＲ Ｍｏｄｅｌ ＤＰＲ−
２１０（Ｓ）（ラボラトリーオートメーションシステム
ズ）を組み合わせて１９００〜９００cm-1の範囲で赤外
吸収スペクトルの連続自動インライン計測を行った。デ
ータ蓄積および解析は、コンピュータ（ＩＢＭ−ＰＣ）
を用いて検討した。赤外吸収スペクトルと対比させる目
的で、グルコースおよび乳酸は酵素法で定量した。その
結果、先に述べた様に、本発明の方法により、グルコー
ス濃度、乳酸濃度、酸度、ｐＨ値を精度よく測定するこ
とができた。
に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって
何ら限定されるものではない。 実施例１Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ ｃａｓｅｉをロゴサ培地
（Ｊ．Ｉｎｆ．Ｄｉｓ．，１１０，２５８−２６７，１
９６２）で、３７℃で、静置培養した。代表的状態変数
としてグルコース濃度、乳酸濃度、菌体濃度を選択し
た。赤外スペクトルは、赤外分光光度計ＦＴ−１Ｒ Ｆ
ＴＳ−６５Ａ（Ｂｉｏ−Ｒａｄ Ｄｉｇｉｌａｂ）、お
よびＦＴ−１ＲプローブＡＴＲ Ｍｏｄｅｌ ＤＰＲ−
２１０（Ｓ）（ラボラトリーオートメーションシステム
ズ）を組み合わせて１９００〜９００cm-1の範囲で赤外
吸収スペクトルの連続自動インライン計測を行った。デ
ータ蓄積および解析は、コンピュータ（ＩＢＭ−ＰＣ）
を用いて検討した。赤外吸収スペクトルと対比させる目
的で、グルコースおよび乳酸は酵素法で定量した。その
結果、先に述べた様に、本発明の方法により、グルコー
ス濃度、乳酸濃度、酸度、ｐＨ値を精度よく測定するこ
とができた。
【００１９】実施例２ ロゴサ培地をミルク培地にかえて、乳酸菌発酵乳の代表
的状態変数である滴定酸度と高い相関を示す乳酸の赤外
分光法による測定を実施例１と同様にして検討した。そ
の結果、乳酸濃度（Ｌ）（ｇ／ｌ）は、１７２５および
１５７５cm-1における赤外吸光度（Ａ１７２５、Ａ１５
７５）から以下の式で算出できることが明らかとなった
（図９）。 Ｌ＝（０．５２４×Ａ１７２５＋０．４７６×Ａ１５７
５）／０．００４１ 粘性、付着性が高いミルク培地においても、赤外吸収ス
ペクトル測定装置のプローブを発酵タンクに直接装着し
たインライン計測方法で、代表的状態変数を定量でき
た。したがって、従来、滴定酸度で培養プロセスを監視
および制御していた乳酸菌飲料、発酵乳などの系におい
て本発明の方法が極めて有効であることが明らかとなっ
た。
的状態変数である滴定酸度と高い相関を示す乳酸の赤外
分光法による測定を実施例１と同様にして検討した。そ
の結果、乳酸濃度（Ｌ）（ｇ／ｌ）は、１７２５および
１５７５cm-1における赤外吸光度（Ａ１７２５、Ａ１５
７５）から以下の式で算出できることが明らかとなった
（図９）。 Ｌ＝（０．５２４×Ａ１７２５＋０．４７６×Ａ１５７
５）／０．００４１ 粘性、付着性が高いミルク培地においても、赤外吸収ス
ペクトル測定装置のプローブを発酵タンクに直接装着し
たインライン計測方法で、代表的状態変数を定量でき
た。したがって、従来、滴定酸度で培養プロセスを監視
および制御していた乳酸菌飲料、発酵乳などの系におい
て本発明の方法が極めて有効であることが明らかとなっ
た。
【００２０】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明は、乳酸菌
の培養工程において、ＦＴ−ＩＲ法を用いて、培養物中
の解離型乳酸に帰属される赤外吸収の強度、非解離型乳
酸に帰属される赤外吸収の強度、グルコースのアルコー
ル性Ｃ−Ｏ基に帰属される赤外吸収の強度および／また
は乳糖のアルコール性Ｃ−Ｏ基に帰属される赤外吸収の
強度をそれぞれ直接に測定し、これらの測定値から、培
養物中のｐＨ値および／または培養物中の乳酸濃度を算
出し、さらに、グルコース濃度または乳糖濃度を算出す
ることを特徴とする、乳酸菌の培養管理方法、であり、
本発明により、発酵乳などの乳酸菌を利用した製品の製
造にあたり、その培養工程の管理に必要な各種の指標値
を迅速・簡便かつ正確に測定することが可能となり、そ
れによって、培養工程における乳酸菌の培養状態の監視
および制御を簡便かつ迅速に行うことができる。また、
ＡＴＲ−ＦＴ−ＩＲ法を用いることにより、上記各種の
指標値をインライン上で行うことが可能となり、乳酸菌
の培養工程の管理を自動化することができる。
の培養工程において、ＦＴ−ＩＲ法を用いて、培養物中
の解離型乳酸に帰属される赤外吸収の強度、非解離型乳
酸に帰属される赤外吸収の強度、グルコースのアルコー
ル性Ｃ−Ｏ基に帰属される赤外吸収の強度および／また
は乳糖のアルコール性Ｃ−Ｏ基に帰属される赤外吸収の
強度をそれぞれ直接に測定し、これらの測定値から、培
養物中のｐＨ値および／または培養物中の乳酸濃度を算
出し、さらに、グルコース濃度または乳糖濃度を算出す
ることを特徴とする、乳酸菌の培養管理方法、であり、
本発明により、発酵乳などの乳酸菌を利用した製品の製
造にあたり、その培養工程の管理に必要な各種の指標値
を迅速・簡便かつ正確に測定することが可能となり、そ
れによって、培養工程における乳酸菌の培養状態の監視
および制御を簡便かつ迅速に行うことができる。また、
ＡＴＲ−ＦＴ−ＩＲ法を用いることにより、上記各種の
指標値をインライン上で行うことが可能となり、乳酸菌
の培養工程の管理を自動化することができる。
【図１】水の吸収を差し引いたグルコース標準液の赤外
吸収スペクトルを示す。
吸収スペクトルを示す。
【図２】吸光度とグルコース濃度との関係を示す。
【図３】吸光度と乳糖濃度との関係を示す。
【図４】吸光度と乳酸濃度との関係を示す。
【図５】実施例１におけるグルコース濃度と吸光度との
関係を示す。
関係を示す。
【図６】実施例２における乳糖濃度と吸光度との関係を
示す。
示す。
【図７】水の吸収を差し引いたｐＨ２〜７の１％乳酸溶
液の赤外吸収スペクトルを示す。
液の赤外吸収スペクトルを示す。
【図８】ロゴサ培地における乳酸濃度と解離型および非
解離型の乳酸の培養０時間を差し引いた赤外吸光度との
関係を示す。
解離型の乳酸の培養０時間を差し引いた赤外吸光度との
関係を示す。
【図９】ミルク培地における乳酸濃度と解離型および非
解離型の乳酸の培養０時間を差し引いた赤外吸光度との
関係を示す。
解離型の乳酸の培養０時間を差し引いた赤外吸光度との
関係を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 慎也 東京都港区東新橋１丁目１番19号 株式会 社ヤクルト本社内 (72)発明者 宮城 昭彦 東京都港区東新橋１丁目１番19号 株式会 社ヤクルト本社内
Claims (5)
- 【請求項１】 乳酸菌の培養工程において、ＦＴ−ＩＲ
法を用い、培養物中の解離型乳酸に帰属される赤外吸収
の強度および非解離型乳酸に帰属される赤外吸収の強度
を測定し、これらの測定値から、培養物のｐＨ値および
／または培養物中の乳酸濃度を算出することを特徴とす
る、乳酸菌の培養管理方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の乳酸菌の培養管理方法に
おいて、さらに、基質としてのグルコースまたは乳糖の
アルコール性Ｃ−Ｏ基に帰属される赤外吸収の強度を測
定し、これらの測定値から、グルコース濃度または乳糖
濃度を算出することを特徴とする、請求項１記載の乳酸
菌の培養管理方法。 - 【請求項３】 該赤外吸収の強度の測定を、ＡＴＲ−Ｆ
Ｔ−ＩＲ法を用い、インライン上で行うことを特徴とす
る、請求項１または２記載の乳酸菌の培養管理方法。 - 【請求項４】 該解離型乳酸に帰属される赤外吸収の強
度が、約１５７５cm-1における赤外吸収の強度であり、
該非解離型乳酸に帰属される赤外吸収の強度が、約１７
２５cm-1における赤外吸収の強度である、請求項１、２
または３記載の乳酸菌の培養管理方法。 - 【請求項５】 該グルコースのアルコール性Ｃ−Ｏ基に
帰属される赤外吸収の強度が、約１０８０cm-1または約
１０３５cm-1における赤外吸収の強度であり、該乳糖の
アルコール性Ｃ−Ｏ基に帰属される赤外吸収の強度が、
約１０７５cm-1または１０４２cm-1における赤外吸収の
強度である、請求項２または３記載の乳酸菌の培養管理
方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21415495A JP3717977B2 (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | 乳酸菌の培養管理方法 |
| DE69634411T DE69634411T2 (de) | 1995-07-31 | 1996-07-25 | Methode zur kontrolle der züchtung von milchsäurebakterien |
| US09/000,144 US6054262A (en) | 1995-07-31 | 1996-07-25 | Method for controlling culture of lactic bacteria |
| PCT/JP1996/002093 WO1997005236A1 (fr) | 1995-07-31 | 1996-07-25 | Procede de controle de culture de bacteries lactiques |
| AU65313/96A AU720488B2 (en) | 1995-07-31 | 1996-07-25 | Method for controlling culture of lactic bacteria |
| EP96925087A EP0851027B1 (en) | 1995-07-31 | 1996-07-25 | Method for controlling culture of lactic bacteria |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21415495A JP3717977B2 (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | 乳酸菌の培養管理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0937770A true JPH0937770A (ja) | 1997-02-10 |
| JP3717977B2 JP3717977B2 (ja) | 2005-11-16 |
Family
ID=16651125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21415495A Expired - Fee Related JP3717977B2 (ja) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | 乳酸菌の培養管理方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6054262A (ja) |
| EP (1) | EP0851027B1 (ja) |
| JP (1) | JP3717977B2 (ja) |
| AU (1) | AU720488B2 (ja) |
| DE (1) | DE69634411T2 (ja) |
| WO (1) | WO1997005236A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1189564A (ja) * | 1997-09-24 | 1999-04-06 | Yakult Honsha Co Ltd | 発酵製品の培養管理方法 |
| JP2014126383A (ja) * | 2012-12-25 | 2014-07-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 有機物製造方法、有機物製造プロセスモニタ方法、及び有機物製造プロセスモニタ装置 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT410322B (de) * | 2001-04-05 | 2003-03-25 | Lendl Bernhard Dipl Ing Dr Ins | Verfahren zur prozessüberwachung von biotechnologischen prozessen |
| US8195402B2 (en) * | 2004-07-09 | 2012-06-05 | Tetec Tissue Engineering Technologies Ag | Method and an apparatus for determining well or fully differentiated mammal cells |
| US7745167B2 (en) * | 2005-09-29 | 2010-06-29 | Dow Global Technologies, Inc. | Fiber-optic probes and methods of measuring biological materials |
| ES2430889T3 (es) * | 2009-09-15 | 2013-11-22 | Tetec Tissue Engineering Technologies Ag | Método y uso de un aparato para análisis in vitro de células biológicas y/o microorganismos |
| US8552383B2 (en) * | 2009-09-15 | 2013-10-08 | Tetec Tissue Engineering Technologies Ag | Methods and systems for in-vitro analysis of biological cells and/or microorganisms |
| CN101955900B (zh) * | 2010-09-13 | 2012-05-30 | 金泰得恒业(天津)生物科技有限公司 | 一种乳酸菌的低水分固态培养与干燥方法 |
| DK3129460T3 (en) | 2014-04-11 | 2018-03-26 | Specshell Aps | Method for Online Monitoring of Mesh Processes Using Spectroscopy |
| CN109557014B (zh) * | 2019-01-24 | 2021-08-27 | 广东产品质量监督检验研究院（国家质量技术监督局广州电气安全检验所、广东省试验认证研究院、华安实验室） | 一种快速检测发酵乳中乳酸菌数的方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2900979B2 (ja) * | 1994-08-17 | 1999-06-02 | 雪印乳業株式会社 | 赤外ａｔｒ法利用による乳酸発酵液の乳酸酸度測定法 |
-
1995
- 1995-07-31 JP JP21415495A patent/JP3717977B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-07-25 US US09/000,144 patent/US6054262A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-07-25 EP EP96925087A patent/EP0851027B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-25 DE DE69634411T patent/DE69634411T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-25 AU AU65313/96A patent/AU720488B2/en not_active Ceased
- 1996-07-25 WO PCT/JP1996/002093 patent/WO1997005236A1/ja active IP Right Grant
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1189564A (ja) * | 1997-09-24 | 1999-04-06 | Yakult Honsha Co Ltd | 発酵製品の培養管理方法 |
| JP2014126383A (ja) * | 2012-12-25 | 2014-07-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 有機物製造方法、有機物製造プロセスモニタ方法、及び有機物製造プロセスモニタ装置 |
| CN104884938A (zh) * | 2012-12-25 | 2015-09-02 | 住友电气工业株式会社 | 有机物制造方法、有机物制造过程监测方法、以及有机物制造过程监测装置 |
Also Published As
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|---|---|
| EP0851027B1 (en) | 2005-03-02 |
| DE69634411T2 (de) | 2006-04-06 |
| US6054262A (en) | 2000-04-25 |
| AU720488B2 (en) | 2000-06-01 |
| DE69634411D1 (de) | 2005-04-07 |
| EP0851027A4 (en) | 2000-10-11 |
| WO1997005236A1 (fr) | 1997-02-13 |
| EP0851027A1 (en) | 1998-07-01 |
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| AU6531396A (en) | 1997-02-26 |
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