JPS59205998A - メタン菌の菌数またはメタン生成活性の測定方法 - Google Patents

メタン菌の菌数またはメタン生成活性の測定方法

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JPS59205998A
JPS59205998A JP8191283A JP8191283A JPS59205998A JP S59205998 A JPS59205998 A JP S59205998A JP 8191283 A JP8191283 A JP 8191283A JP 8191283 A JP8191283 A JP 8191283A JP S59205998 A JPS59205998 A JP S59205998A
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JP
Japan
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methane
light
wavelength range
bacteria
fluorescence
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JP8191283A
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Satoru Isoda
悟 磯田
Kenichi Inatomi
健一 稲富
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、メタン菌を有する被検体におけるメタン菌
の菌数またはメタン生成活性を測定する方法に関し、特
に下水処理システムのメタン醗酵槽内等における、多数
の微生物群および消化汚泥等の異物の中に存在するメタ
ン菌の菌数またはメタン生成活性の測定にも適用できる
方法に関する。
従来、この種の測定方法としては第1図に示すものがあ
った。図において、(1)はメタン菌を有する被検体、
(2)は光源、(3)はこの光源(2)に電圧を印加す
る電源、(4)は光電子増倍管、(5)はこの光電子増
倍管(4)に電圧を印加する電源、(6)は光電子増倍
管(4)の光電流を測定する検出部である。
次に、実際の測定方法について説明する。光源(2)か
ら発する光はメタン菌を有する被検体(1)を透過して
、この透過光が光電子増倍管(4)により受光さn、そ
の強度が光電子増倍管(4)の光電流値として検出部(
6)により測定さ2する。このようにして得らnる、可
視光を光源として用いた場合の吸光度と上記被検体(1
)に存在する微生物濃度との間には一定の関係が成り立
つため、吸光度を測定することにより微生物濃度が評価
でき、その結果あるいはそれに関連して菌数または微生
物の活性が評価できる。
また、微生物の活性を測定する他の方法として、微生物
に含まオするATP(Adenosine Triph
osphate )あるいはNAQP)H(N i c
ot ineam ide Di nuc Ieot 
ide (phosphate) )というエネルギー
代謝に係わる生体物質の量を光学的に測定する方法があ
った。
従来の微生物の菌数または活性の測定方法は以上のよう
に被検体(1)の吸光度を測定する方法であるtコめ、
被検体(1)が一種類の微生物により構成さ扛、かつ活
性汚泥等の異物が含まれていない場合には有効であるが
、被検体(1)が多種類の微生物により構成され、かつ
異物が含まnて0る杉り合、その中から測定し1こい特
定種類の微生物の菌数まtコは活性を選択的に計測する
ことは不可能であつtこ。
また、ATPやNAD(P) Hはすべての微生物に存
在する生体物質であるため、メタン菌のみの菌数または
メタン生成活性の測定には不連当である。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、メタン菌を有する被検体に特定波
長域の励起光を照射するrとにより、上記被検体が放射
する特定波長域の蛍光の強度を測定して、上記メタン菌
の菌数またはメタン生成活性を計測しようとするもので
、持に、メタン醗酵槽内のような消化汚泥等の異物を“
含む微生物混合系の中からでも、上記メタン菌の菌数ま
tコはメタン生成活性を計測可能ならしめようとするも
のである。
以下、この発明の一実施例を図をもとに説明する。第2
図において、(8)は被検体を有するメタン醗酵槽内部
、(q)は光をメタン醗酵槽内(8)へ導入および導出
するための光ファイノ<−1αQは光源03から発する
光を光ファイバ(9)に集光する集光器、αηは光源0
3・の光強度を調節するセレクタ、@は光源α9からの
光の波長を限定する光フィルタ、αaは光源用軍師、U
υは光ファイバ(9)より発する光を集光する床光簡、
OQは受光側の光の波長を限定する光フィルタ、0りは
光電子増倍管、0→は光電子増倍管用電源、頭は光電子
増倍管aηの光電流を測定する検出部である。
次にこの発明の原理および作用について説1明する。メ
タン菌は通常の微生物と異なる生理的性質を持ち、メタ
ン菌のエネルギー代謝に関与している電子伝達系に関し
てはまだその全容は不明であるが、メタン菌に固有なも
のであることが知られている。このメタン菌のエネルギ
ー代謝系に存在する電子伝達系の中(ごはF4□。とい
う物質が電子キャリアとして機能していることが知らn
ており、これはメタン菌に固有の物質であり、他の生物
系には存在していない。そこで、このR4211を中心
とするメタンQ%jの電子伝達系に関与する物質が、消
化汚泥等の被検出体中のメタン菌以ダの微生物群および
異物と異なる特異的かつ副側可能な物理化学的性質を持
ち、またそねが被検出体中の生菌(生きた状態の閉)の
状態で旧ぷ11可能なものであるならば、メタン菌の菌
数またはメタン生成活性の測定における計測パラメータ
として使用できる。
特に、)’42Llを中心とするメタン菌の電子伝達系
に関与する物質は、その生理的機能において直接メタン
生成枳椛とfJf+7している1こめ、メタン生成活性
ぷ11定においては有効な1li(測対象となり択る。
上記才;察に基づき鋭意研究を行なった結果、メタンv
1のR42,に起因すると元えら2する蛍光持性力(消
化汚泥中のメタン菌以外の微生物および異物に配置する
蛍光特性と生菌状態において異なる挙動をとることが解
明さR1,たのでこの発…)を創作した。
第3図に栄π′培地(トリプトン10グ/1.塩化ナト
リウム1oy/’p、訂母エキスrry、Q )に懸濁
した大腸菌の蛍光励起スペクトルおよび蛍光スペクトル
を示す。蛍光励起スペクトルは励起波長の変化に対する
波長470nmの蛍光の強度を示したもので、蛍光スペ
クトルは励起波長880nmにおける蛍光スベクトルを
示している。生体物質のうちで蛍光を発する物質として
は、トリプトファン、チロシンおよびフェニルアラニン
等のアミノ酸が代表的であるが、ここで用いた被検体試
料はこれらの蛍光物質が混在したものであり、メタン菌
以外の生体試料系のモデルとみなすことができる。
第4図は最少培地(生体物質を含まない培地)に懸濁し
たメタン菌(ここではメタノザルチナバルケリ(Met
′nanosarcina barkeri) )の蛍
光励起スペクトルおよび蛍光スペクトルを示す。ここで
は最少培地を用いているため、培地からの蛍光は観測さ
れなかった。そnゆえ、第4図に示す蛍光特性はメタン
菌にのみ起因しているものである。第3図と第4図を比
較すると明らかなように、メタン菌の蛍光特性は第3図
に用いた試料すなわちメタン菌以外の微生物および異物
のモデル試料の蛍光特性とは異なる挙動をとることがわ
かる。
第5図にメタン醗酵槽から採取した消化汚泥の蛍光励起
スペクトルおよび蛍光スペクトルを示す。
第4図と第5図を比較すると、220nm〜800nm
の波長範囲の励起光および880nm〜870nmの波
長範囲の蛍光において良く一致した挙動を示し、上記波
長範囲における消化汚泥の蛍光特性はメタン菌に起因し
ていることがわかる。また、第5図に示す蛍光特性のう
ち880nm〜450nmの波長範囲の蛍光スペクトル
は、第3図に示したメタン菌以外の生体試料系モデルの
挙動と重なるためメタン菌に起因しているとは同定でき
ず、第5図の500nmに極大を持つ蛍光スペクトルは
、第3図および第4図と比較することにより消化汚泥中
のメタン菌以外の成分による蛍光であると思わnる。
以上の研究結果より、メタン醗酵槽内等における多数の
微生物群および消化汚泥等の異物の中に存在するメタン
菌の菌数またはメタン生成活性を測定するには、以下の
方法によればよいことがわかった。
(1)蛍光励起光として220nm〜80(lnmの波
長範囲の光を用い、その励起スペクトル強度と菌数また
はメタン生成活性との相関により、メタン菌の菌数また
はメタン生成活性を同定する。メタン菌の励起スペクト
ルは上記波長範囲の中で持に280nm〜255nmお
よび270nm〜295nmの波長範囲にそれぞれ極大
を持つため、この2つの波長範囲における励起スペクト
ル強度を測定することにより、精度の高いvI数または
メタン生成活性の同定が可能となる。
(2)蛍光として880nm〜870nmの波長範囲の
光を用い、蛍光スペクトル強度と菌数またはメタン生成
活性との相関により、メタン菌の菌数またはメタン生成
活性を同定する。
蛍光励起スペクトルおよび蛍光スペクトル強度と菌数ま
たはメタン生成活性との相関は、M、パルケリ(ki、
 barkeri )等の消化汚泥から単離されたメタ
ン菌を標準試料として求めることができる。
その−例として、第6図、第7図にそれぞれ菌数と励起
スペクトル強度およびメタン発生量と励起スペクトル強
度との相関を示す。
この測定方法によると、メタン醗酵槽の運転時に、実時
間でメタン菌の菌数またはメタン生成活性が測定できる
ので、メタン醗酵槽の運転制御に大きな効果が期待でき
る。
なお、第2図は次のように桿゛1成すると便利である。
すなわち、システムコントローラを(+ifi ;t、
検出部QQや光フィルタ@、%等に配線すると蛍光励起
強度または光電子増倍管Q71に対する印加電圧を光電
子増倍管αηに導入される光力゛・度に応じて変化せし
め、光電子増倍管07)に流才1.る光電流値をその光
電子増倍管07)に適した範囲内に保つと共に、各蛍光
励起強度または各印加電圧に対する光電流値を一定蛍光
励起強度または一定印加fl圧に対する光電流値に換算
するという動作を、システムコントローラにより自動的
に行なえる。
また、上記実施例ではメタン醗酵槽内部(8)へ直接光
ファイバ(9)を導入して測定する方法について説明し
たが、メタン醗酵槽から被検体を採取してメタン醗酵槽
外部で測定することも可能である。
また、固定化担体にメタン菌が固定化されている場合に
は、光ファイバ(9)により固定化メタン菌の位置で測
定することも可能である。
なお、上記説明では主に、メタン醗酵槽内における多数
の微生物群および消化汚泥等の異物の中に存在するメタ
ン菌の菌数またはメタン生成活性の測定について述べた
が、被検体はこれに限られるものではない。
以上のように、この発明によれば、メタン菌を有する被
検体に特定波長域の励起光を照射することにより、上記
被検体が放射する特定波長域の蛍光の強度を測定するこ
とにより、上記メタン菌の菌数またはメタン生成活性を
計測することが可能となり、特に、メタン醗酵槽内のよ
うな消化汚泥等の異物を含む微生物混合系の中からでも
、上記メタン菌の菌数またはメタン生成活性の測定が可
能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1同は従来の微生物数測定方法を説明するブロック図
、第2図はこの発明の一実施例によるメタン菌の菌数ま
たはメタン生成活性の測定方法を説明するブロック図、
第8図は消化汚泥のうちのメタン菌以外の成分モデルの
蛍光特性を示す特性図、第4図はメタン菌の蛍光特性を
示す特性図、第5図はメタン菌を含む消化汚泥の蛍光特
性を示す特性図、第6図、第7図はそわぞれメタン菌数
と蛍光勃起スペクトル強度およびメタン発生量と蛍光励
起スペクトル強度との相関を示す特性図である。 図において、(1) 、 (8)は被検体、(2) 、
 tJ3は光源、(3i 、 (5) 、 (14) 
、囮は電源、(4) 、 Qηは光電子増倍管、(6)
 、 O’4は検出部、(9)は光ファイバ、θ1.0
9は集光器、α1)はセレクタ、(イ)、 QfSは光
フィルタである。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示すものと
する。 代理人  大 岩 増 雄 手続補正書(自発) 特許庁長官殿 1、事件の表示   特願昭58−81912号生成活
性の測定方法 ;3.ネ11)正をする宿 代表者片山仁へ部 5、補正の対象 明細書の特許請求の範囲および発明の詳細な説明の!V
466、補正の内容 1ノ明細書の特許請求の範囲の欄を刷版のとおり訂正−
う−る。 2)明細書をつき゛のとおり訂正する。 7、 添付書類の目録 補正後の特許請求の範囲を記載した書面 1通以  上 特許請求の範囲 (1)メタン菌を有する被検体に特定波長域の励起光を
照射することにより、上記被検体が放射する特定波長域
の蛍光の強度を測定して、上記メタン菌の菌数またはメ
タン生成活性を得るようにしたメタン菌の菌数またはメ
タン生成活性の測定方法。 (2)特定波長域の励起光として、220nm−810
nmの波長範囲の光を用いることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載のメタン菌の菌数またはメタン生成活
性の測定方法。 <3)特定波長域の励起光として、220nm〜255
nmの波長範囲の光を用いることを特徴とする特許請求
の範囲第′2項記載のメタン菌の菌数またはメタン生成
活性の測定方法。 (4)特定波長域の励起光として、260 nm〜80
5 nmの波長範囲の光を用いることを特徴とする特許
請求の範囲第2項記載のメタン菌の菌数またはメタン生
成活性の測定方法。 (5)特定波長範囲の蛍光は、380nm〜870nm
  の波長範囲の光であることを特徴とする特許請求の
範回出1項記載のメタン菌の菌数またはメタン生成活性
の測定方法。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)メタン菌を有する被検体に特定波長域の励起光を
    照射することにより、上記被検体が放射する特定波長域
    の蛍光の強度を測定して、上記メタン菌の菌数またはメ
    タン生成活性を得るようにしたメタン菌の菌数またはメ
    タン生成活性の測定方法。 (2)特定波長域の励起光として、220nm〜800
    nmの波長範囲の光を用いることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載のメタン菌の菌数またはメタン生成活
    性の測定方法。 (31特定波長域の励起光として、280nm〜255
    nmの波長範囲の光を用いることを特徴とする特許請求
    の範囲第2項記載のメタン菌の菌数またはメタン生成活
    性の測定方法。 (4)特定波長域の励起光として、270nm〜295
     nmの波長範囲の光を用いることを特徴とする特許請
    求の範囲第2項記載のメタン菌の色数またはメタン生成
    活性の測定方法。 (5)特定波長範囲の蛍光は、880nm〜870 n
    mの波長範囲の光であることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載のメタン菌の菌数またはメタン生成活性の
    測定方法。
JP8191283A 1983-05-09 1983-05-09 メタン菌の菌数またはメタン生成活性の測定方法 Pending JPS59205998A (ja)

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PCT/JP1984/000230 WO1984004544A1 (en) 1983-05-09 1984-05-07 Method for measuring the number or methane-producing activity of methane bacteria
US06/694,384 US4686372A (en) 1983-05-09 1984-05-07 Method and apparatus for measuring cell counts of Methanogens or methane producing activity thereof

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