微生物の数または量を測定する方法および装置
【課題】食肉や魚介類の表面に付着する生菌数を簡便かつ迅速に検出する。
【解決手段】本願発明は、細菌の生体内に存在するＡＴＰ量を利用して細菌数を推定するものであって、食肉等の生鮮食料品の表面に付着する細菌によるＡＴＰ量とＫＭ吸光度スペクトルとの間に正の相関が認められることに鑑みて、２７０±５ｎｍの光を生鮮食料品の表面に照射し、そのＫＭ吸光度スペクトルを用いて演算によって付着生菌数を推定するようにしたものである。
【解決手段】本願発明は、細菌の生体内に存在するＡＴＰ量を利用して細菌数を推定するものであって、食肉等の生鮮食料品の表面に付着する細菌によるＡＴＰ量とＫＭ吸光度スペクトルとの間に正の相関が認められることに鑑みて、２７０±５ｎｍの光を生鮮食料品の表面に照射し、そのＫＭ吸光度スペクトルを用いて演算によって付着生菌数を推定するようにしたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は微生物の数または量を測定する方法および装置に係り、とくに被測定物の表面に付着している細菌等の微生物の数または量を測定する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生鮮食品を貯蔵あるいは販売する際に、その表面に細菌が付着すると、この細菌によって食品が汚損され、鮮度が低下し、やがて腐敗する。従って、生鮮食品の表面に細菌がどの程度付着するかを知ることは、生鮮食品の鮮度、あるいは腐敗の状況を知る上で極めて重要である。
【０００３】
一般に生鮮食料品は、その内部から浸出する液状成分がこの生鮮食品の表面に付着するとともに、この表面の液状部分に大気中に存在する細菌が侵入し、増殖することによって細菌で食品の表面が汚損される。そして菌の数が増加するとともに、やがて細菌は食品の内部に浸入し、その組織を破壊し、腐敗を進行させる。微少な細菌の付着は、食品等に対して旨みを付与することも考察されるものの、細菌によって、食品に有害性を与え、あるいはまたその腐敗を早めることになる。
【０００４】
従来の食品の表面に付着する細菌の数の測定は、次のようにして行なわれていた。すなわち培養法の場合には、食品の表面を綿棒によって拭取り、仮に食品の表面に細菌が存在していた場合には、この細菌を綿棒の綿の中に移し、そしてこの綿棒を滅菌溶媒中に浸漬し、これによって溶媒中に採取した細菌を導く。そして細菌が混入した溶媒を培地で培養する。例えば標準寒天培地を使う場合には、この培地中に、上記細菌を含むと思われる溶媒を滴下し、３５℃、４８時間培養を行なう。そしてこの後に、光学顕微鏡下において、所定の倍率で、一定の範囲内における細菌の数をカウントし、これによって細菌の数または量を測定する。
【０００５】
このような従来の培養法による食品の表面に付着した細菌の数あるいは量を測定する方法は、食品の表面に付着した細菌を綿棒で拭取って滅菌溶媒中に浸漬し、この溶媒を培地に滴下して培養し、そして光学顕微鏡によって測定するものであるが、操作に時間がかかるばかりでなく、その操作も面倒である。従って、例えばスーパーマーケット等において販売する食品について、貯蔵あるいは販売される食品が細菌にどの程度汚損されているか、あるいはまた細菌によって腐敗が進行しているかどうかを簡便であって確実にかつ迅速に知ることができない問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００５−５３４３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願発明の課題は、迅速に被測定物の表面に付着している細菌等の微生物の数または量を測定することができる測定方法および測定装置を提供することである。
【０００８】
本願発明の別の課題は、被測定物の表面に付着している細菌等の微生物の数または量を、極めて簡単な操作によって測定する方法および装置を提供することである。
【０００９】
本願発明の別の課題は、食品と接する工具、道具、容器、装置等であって、これらの工具、道具、容器、装置の食品と接する部位に付着している細菌の数または量を迅速かつ簡便に測定する方法および装置を提供することである。
【００１０】
本願発明の上記の課題および別の課題は、以下に述べる本願発明の技術的思想、およびその実施の形態によって明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願の主要な発明は、被測定物の表面に付着している微生物の数または量を測定する方法において、
前記付着している微生物中に存在するＡＴＰ（Ａｄｅｎｏｓｉｎｅ ｔｒｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ：アデノシン三リン酸）の量に応じた分光特性を利用してＡＴＰ量を求め、該ＡＴＰ量から前記微生物の数または量を推定することを特徴とする微生物の数または量を測定する方法に関するものである。
【００１２】
ここで、前記被測定物が食品であるとともに、前記微生物が細菌であって、食品に付着した細菌の数または量を測定してよい。また前記被測定物が食品と接する工具、道具、容器、装置であって、該工具、道具、容器、装置の食品と接する部位に付着している細菌の数または量を測定してよい。また前記分光特性が被測定物の表面の反射光、透過光、または吸収光による分光特性であってよい。また前記分光特性がピーク値を示す波長の光を照射してよい。また紫外領域の波長の光を照射してよい。また２７０ｎｍ±５ｎｍ、２８５±５ｎｍ、３００±５ｎｍ、３２０±５ｎｍ、３８０±５ｎｍの何れかの波長の光を照射してよい。
【００１３】
本願の別の主要な発明は、被測定物の表面に付着している微生物の数または量を測定する方法において、
前記被測定物の表面に付着した微生物層による前記被測定物に対する酸素供給量の減少に伴う被測定物の分光特性の変化を利用して前記微生物の数または量を推定することを特徴とする微生物の数または量を測定する方法に関するものである。
【００１４】
ここで、前記被測定物が食肉であって、前記食肉の表面に付着した微生物が形成する微生物層によって前記食肉の表面への酸素供給量が減少すると食肉由来のオキシミオグロビンが酸化して生成されたメトミオグロビンが還元されてミオグロビンに変化し、該ミオグロビンの分光特性の変化を利用してよい。また５７８±５ｎｍの波長の光を照射してよい。
【００１５】
測定装置に関する主要な発明は、所定の波長域の光を投射する発光手段と、
前記発光手段が発した光であって被測定物の表面に付着された微生物の数または量に応じて光強度が変更される等によって変調された光を受光する受光手段と、
前記受光手段による光の強度から被測定物の表面に付着している微生物の数または量を演算する演算手段と、
前記演算手段によって演算された値を出力する出力手段と、
を具備する微生物の数または量を測定する測定装置に関するものである。
【００１６】
ここで、被測定物の種類を入力する入力手段を有してよい。また前記演算手段は、被測定物の種類に応じた特性値を記憶しているデータベースを参照して微生物の数または量を演算してよい。また付着する微生物の数または量が測定される被測定物の表面の微生物が付着していない状態での前記発光手段による光の投射に伴う分光特性を予め測定するとともに、測定された分光特性に応じて補正を行なってよい。
【発明の効果】
【００１７】
本願の主要な発明は、被測定物の表面に付着している微生物の数または量を測定する方法において、付着している微生物中に存在するＡＴＰ（Ａｄｅｎｏｓｉｎｅ ｔｒｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ：アデノシン三リン酸）の数または量に応じた分光特性を利用してＡＴＰ量を求め、該ＡＴＰ量から微生物の数または量を推定するようにしたものである。
【００１８】
従ってこのような微生物の数または量を測定する方法によると、被測定物の表面に付着している細菌等の微生物を採取し、これを培地で培養することなく、単に被測定物の表面に光を当て、表面に付着している微生物中に存在するＡＴＰによる変調の分光特性を利用してＡＴＰ量を求めるとともに、このＡＴＰ量から微生物の数または量を推定することが可能になり、極めて短時間でしかも簡便な方法によって被測定物の表面に付着する微生物を測定することが可能になる。
【００１９】
本願の別の主要な発明は、被測定物の表面に付着している微生物の数または量を測定する方法において、被測定物の表面に付着した微生物層による被測定物に対する酸素供給量の減少に伴う被測定物の分光特性の変化を利用して微生物の数または量を推定するようにしたものである。
【００２０】
従ってこのような微生物の数または量を測定する方法によると、被測定物、とくに食肉の表面に付着した微生物が形成する微生物層遮断に伴う食肉に対する酸素供給量の減少によって、食肉由来のオキシミオグロビンが酸化して生成されたメトミオグロビンがさらに還元され、これによってミオグロビンを生ずる。このようなミオグロビンは特有の分光特性を示し、この分光特性を用いて上記食肉の表面を覆う微生物層の厚さから微生物の数または量を推定することが可能になり、とくに食肉の鮮度の低下あるいは汚損の状態をより確実に測定することが可能になる。
【００２１】
測定装置に関する発明は、所定の波長域の光を投射する発光手段と、発光手段が発した光であって被測定物の表面に付着された微生物の数または量に応じて強度が変化する等によって変調された光を受光する受光手段と、受光手段による光の強度から被測定物の表面に付着している微生物の数または量を演算する演算手段と、演算手段によって演算された値を出力する出力手段と、を具備するようにしたものである。
【００２２】
従ってこのような微生物の数または量を測定する測定装置によると、発光手段によって所定の波長域の光を被測定物の表面に照射し、表面に付着した微生物の数または量に応じて強度が変化する等によって変調された光を受光してその強度から被測定物の表面に付着している微生物の数または量を演算して推定することが可能になり、この演算によって得られた推定値を出力手段で出力し、これによって被測定物の表面に付着する微生物の数または量を瞬時に測定することができ、極めて簡便でかつ迅速な方法による微生物の測定を可能にする測定装置を提供できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ＡＴＰの分子構造を示す構造式である。
【図２】被測定物の表面に細菌が発生する状態を説明するための要部拡大断面図である。
【図３】理論を確立する実験の流れ図である。
【図４】保持時間に対するＡＴＰ量の変化を示すグラフである。
【図５】保持時間に対する細菌数の変化を示すグラフである。
【図６】ＡＴＰの量と細菌の数との相関関係を示すグラフである。
【図７】照射光に対する分光反射特性を示すグラフである。
【図８】図７に示す反射特性を吸光特性に変換し、保持時間０ｈの吸収特性を差引いたグラフである。
【図９】吸光度とＡＴＰ量との相関関係を示すグラフである。
【図１０】照射光に対する反射率二次微分値の変化を示すグラフである。
【図１１】３１８ｎｍの反射率二次微分値とＡＴＰの量との相関関係を示すグラフである。
【図１２】５７８ｎｍの反射率二次微分値と一般生菌数との相関関係を示すグラフである。
【図１３】鮮度測定装置の構成を示す正面図である。
【図１４】同鮮度測定装置の使用状態の斜視図である。
【図１５】鮮度測定装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図１６】鮮度測定装置による測定動作を示すフローチャートである。
【図１７】補正のためのキャリブレーションデータの保持動作を示すフローチャートである。
【図１８】キャリブレーションデータでの補正を含む鮮度測定装置による測定動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下本願発明を図示の実施の形態によって説明する。本願発明の第１の実施の形態は、ＡＴＰ（Ａｄｅｎｏｓｉｎｅ ｔｒｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ：アデノシン三リン酸）を用いて肉や魚あるいは野菜の表面、あるいは上記の食品と接する工具、道具、容器、装置の食品と接触する部位に付着する細菌等の微生物の数または量の測定を行なうものである。ＡＴＰは、通常生体内に存在し、植物や動物、微生物細胞の機能を維持するのに必要なエネルギーを放出する物質であって、このＡＴＰが分解することによってエネルギーを放出する。すなわちＡＴＰは、分子量が５０７．２の高エネルギー物質であって、生物の種々の代謝活動に関与している。図１に示すリボースにエステル結合しているリン酸の数によって、変化する。
【００２５】
リン酸が３つのＡＴＰは、その内の１つのリン酸を失うことによってＡＤＰ（Ａｄｅｎｏｓｉｎｅ ｄｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ：二リン酸）に変化し、さらにもう１つリン酸を失うと、ＡＭＰ（Ａｄｅｎｏｓｉｎｅ ｍｏｎｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ：一リン酸）になる。そしてＡＴＰからＡＤＰになるときに７．３Ｋｃａｌのエネルギーを放出する。このようなエネルギーが、細胞の機能を維持するために用いられる。
【００２６】
一方でＡＴＰ量によって、微生物の発光が変化することが知られている。この発光の変化は、ルシフェリン・ルシフェラーゼ反応である。これはホタルの発光と類似のものであって、ＡＴＰ量に依存する反応である。ルシフェリンとＡＴＰが反応すると、アデニル酸ルシフェリンとなり、このアデニル酸ルシフェリンと酸素が、次に示す式のように、ルシフェラーゼという酵素の存在下で酸化的脱炭酸反応によって分解され、反応の過程によって得られるエネルギーの一部が発光という反応として現れる。従ってこの発光を定量することによってＡＴＰの定量を行なうことができる。本願発明は、決定されるＡＴＰ量とＡＴＰの分光特性から、決定するＡＴＰ量が、微生物の数または量と対応することを基本原理とする。なお、発光が細菌等の微生物のみならず、バックグラウンドである食品等のＡＴＰに由来するものが含まれている場合には、バックグラウンド由来のＡＴＰによる発光量を除くことにより、微生物由来のＡＴＰ量を測定できる。
【００２７】
【化１】
【００２８】
次に本願発明の理論を確立するための実験について説明する。この実験においては、図２に示すように、被測定物２０として、豚肉を用いている。ここで図２Ａに示す豚肉２０は、時間の経過とともに内部から肉汁３５が浸出し、これによって豚肉２０の表面に液膜を形成する。そして空気中の細菌３６が肉汁３５に付着し、やがて細菌３５が増殖を始めると、被測定物２０である豚肉の表面が次第に細菌３６によって汚損され、やがてこの細菌３６が豚肉２０の内部に浸入してその腐敗を促す。
【００２９】
本実験においては、日本産の豚肉であって、屠殺３日後の豚肉を入手し、この豚肉の筋を除いて適当な大きさに切り、滅菌シャーレに入れて１５℃で保存している。そして保存後０ｈ（時間）後、２４ｈ後、４８ｈ後、７２ｈ後、８４ｈ後、９６ｈ後の６種類の試料を作成した。なお実験においては、各種類について４個ずつの種類を作成している。
【００３０】
このような試料について、図３に示す実験を行なっている。すなわちまず各種類の試料について、分光器４５によって反射スペクトルを得ている。またそれぞれの試料について、シャーレに入れたままの状態でその表面を綿棒で拭取っている。綿棒は、滅菌された超純水で予め湿らせておき、４ｃｍ×４ｃｍの範囲を縦、横それぞれを２回ずつ拭取って細菌の採集を行なっている。そしてこの綿棒の先端を殺菌済のハサミで切落とし、９ｃｃの滅菌水の中に入れて十分に攪拌し、これによって生菌懸濁液の調製を行なった。そしてこのような生菌懸濁液のサンプル溶液１００μｌの発光量をルミノメータによって測定し、これによってＡＴＰ量を得た。
【００３１】
また上記の生菌懸濁液中の細菌数をカウントするために、サンプル溶液１ｃｃを培養プレートに滴下し、この後に３５℃で４８時間培養した。そしてその後に光学顕微鏡で生菌数をカウントして得ている。すなわちこの実験では、上記６種類の豚肉について、ＡＴＰ量と、生菌数と、反射スペクトルの３つのデータを得ている。
【００３２】
図４は、上記６種類の豚肉についてルミノメータによってＡＴＰ量を定量したものである。すなわち保存時間が０ｈ後、２４ｈ後、４８ｈ後、７２ｈ後、８４ｈ後、９６ｈ後のそれぞれについて、ルミノメータで得られたＡＴＰ量をグラフで示している。このグラフから明らかなように、保存時間７２ｈまでは、指数関数的にＡＴＰ量が増加することが確認されている。
【００３３】
図５は、保存時間が０ｈ後、２４ｈ後、４８ｈ後、７２ｈ後、８４ｈ後、９６ｈ後の培養プレート上における培養生菌数の変化を示している。このデータからも明らかなように、保存時間が７２ｈまでは、付着生菌数がほぼ指数関数的に増加し、その後はほぼ一定の値に推移することが確認されている。この変化は、図４に示すＡＴＰ量の変化とほぼ同様の変化である。
【００３４】
図６は、ＡＴＰ量を横軸にとり、生菌数を縦軸にとったときのＡＴＰ量と生菌数との相関を調べた結果を示している。ここでＡＴＰの増加に従って、生菌数が直線的に増加することが確認されている。そして両者の相関係数ｒは、ｒ＝０．９８になっており、非常に高い相関係数である。ここでは、保存期間が６種類の豚肉について、それぞれ４個ずつの試料を用いたデータであって、ｎ＝４×６＝２４のデータである。
【００３５】
次に分光分析による吸光特性について説明する。図７は、図３に示す分光器４５によって光を照射したときの反射スペクトルを示している。ここで、反射率よりも吸光度の方が理解し易いので、クベルカムンクの式によって、相対拡散反射率をＫＭ（クベルカムンク）吸光度に変換した。ここでクベルカムンクの式とは、次の式を言う。Ｒを相対反射率とし、Ｓを散乱係数とし、Ｋを吸収係数（濃度に比例）とすると、クベルカムンクの式は、次のようになる。
Ｋ／Ｓ＝（１−Ｒ）２／２Ｒ
ここで分光器のデータを直接用いると、バックグラウンドを構成する豚肉本体の情報が含まれているので、解析しづらいために、バックグラウンドによる反射量を取除くことが好ましい。図８は、保存時間０ｈ後の豚肉のＫＭ吸光度をバックグラウンドデータとして、２４ｈ後、４８ｈ後、７２ｈ後、８４ｈ後、９６ｈ後のデータからそれぞれ差引いたＫＭスペクトルであって、波長に対する吸収量を示している。このデータから明らかなように、波長が２７０ｎｍにおいて、吸収量が高いピークを示していることが確認される。
【００３６】
そこで、波長がピーク値の２７０ｎｍの近傍であって２６８ｎｍにおける吸光量とＡＴＰ量との相関関係を調べたところ、図９に示す値が得られ、比較的高い相関があることが確認された。すなわち、波長が２７０ｎｍの前後の、光吸収量によってＡＴＰ量が推定できることが確認されている。
【００３７】
図１０は、紫外領域から可視領域までの波長域の光を、保存時間０ｈ後、２４ｈ後、３６ｈ後、４８ｈ後、６０ｈ後、および７２ｈ後のそれぞれの保存時間の豚肉に対して照射したときの、反射率の二次微分値の変化を示している。この二次微分値の変化から、上記の実験値以外に、３１８ｎｍからの波長域で高いピークを検出している。このときの反射率二次微分値に対するＡＴＰ量の相関関係を調べたところ、図１１に示すように、相関係数ｒ＝０．９４の値が得られた。従って決定係数Ｒ２＝０．８９の値となる。従ってこのような高い相関係数を有する３１８ｎｍ付近の光を照射することによっても、ＡＴＰ量、およびこのＡＴＰ量を経由する一般生菌数の推定が可能になる。
【００３８】
このように微生物の数または量を推定するための波長としては、上述の如く、２７０ｎｍ±５ｎｍ、２８５±５ｎｍ、３００±５ｎｍ、３２０±５ｎｍ、３８０±５ｎｍの光を用いることが好ましいことが実験によって見出された。その領域を外れると、測定値に誤差を生じ、あるいはまたＫＭ吸光量とＡＴＰの量との間の相関が低くなることになり、これによって誤差を生ずる。
【００３９】
以上の実験から明らかなように、豚肉の表面付着細菌中のＡＴＰに特有の吸光波長は、２７０ｎｍ付近、２８５ｎｍ付近、３００ｎｍ付近、３２０ｎｍ付近、３８０ｎｍ付近であった。また豚肉表面の細菌のＡＴＰ量と付着生菌数との間に高い相関関係が見られた。またＫＭ吸光度スペクトルと表面ＡＴＰ量との間に正の相関性が認められた。従って拡散反射スペクトルからＡＴＰ量が予測されるとともに、ＡＴＰ量から一般生菌数を予測するというプロセスの妥当性が確認されている。
【００４０】
次に第２の実施の形態について説明する。上記図１０に示す分光特性において、とくに可視領域の５７８ｎｍにおいて、上記３１８ｎｍのピーク値よりもさらに高いピーク値を示している。ここでとくに図１０は、上述の如く、豚肉表面の分光反射スペクトルの二次微分値を示しており、とくに５７８ｎｍにおいて、二次微分値が０ｈ後、２４ｈ後、３６ｈ後、４８ｈ後、６０ｈ後、７２ｈ後の順に小さくなっている。保存時間が上記の各時間の場合における二次微分値と一般生菌数との対応を見た結果が図１０に示される。二次微分値の値が小さくなるとともに一般生菌数が増加し、相関係数がｒ＝−０．９２の値になっている。従ってその決定係数Ｒ２＝０．８４の値になる。すなわち極めて高い値を示した。また分光特性において、可視領域は紫外領域よりも変化が著しいことが、図１０のピークの変化から明らかになっている。
【００４１】
紫外領域ではない可視領域の５７８ｎｍに高い相関が認められたのは、次のような理由によると考えられる。すなわち５７８ｎｍは、ミオグロビンとその誘導体に特有の吸収帯である。豚肉に由来するミオグロビンの変化と微生物の増殖とによって、照射光に対する反射率が変化することを捉えている。そのメカニズムは次の通りである。
【００４２】
（１）スライス直後の豚肉においては、ミオグロビンはオキシミオグロビンとして存在している。オキシミオグロビンは鮮赤色を示す。
【００４３】
（２）オキシミオグロビンが、酸素の存在下で酸化されると、メトミオグロビン（褐色）に変化する。そしてこのときに微生物が増殖すると、
（３）豚肉の表面に微生物層が形成される。この微生物層によって豚肉表面への酸素の供給が不足するために還元反応を生じ、メトミオグロビンがミオグロビンに変化する。ミオグロビンは暗紫色を示す。
【００４４】
ミオグロビンの変化が微生物の増殖を的確に反映していることが、図１０および図１２に示す相関データから明らかであることが理解される。すなわち、５７８ｎｍで、反射率二次微分値（反射率自体も）と一般生菌数とが高い相関を示すことが明らかになった。
【００４５】
上述の第１の実施の形態および第２の実施の形態の原理に基づく微生物の数または量の測定を行なう具体的な装置は、図１３〜図１５に示される。この装置は図１３および図１４に示すようにキャビネットがほぼ直方体状をなす本体１０を備え、この本体１０には下方に延びるグリップ１１が取付けられている。そして本体１０の先端部に、前方に突出するように発光器１２が取付けられる。そしてこの発光器１２の下側であって本体１０の前面側には受光器１３が取付けられている。また本体１０の側部には表示パネル１５と、入力釦１６とが取付けられている。これに対して本体１０の上面には出力表示パネル１８が設けられ、この出力表示パネル１８によって、受光器１３が受光した反射光を基にして、微生物の数または量の結果を表示するようにしている。
【００４６】
図１４に示すように、このような測定装置は、本体１０の下側のグリップ１１を手で持って、測定釦２１を押して発光器１２から所定の波長域の光を豚肉等の被測定物２０に対して照射し、被測定物からの反射変調光を受光器１３によって検出するとともに、その受光量から演算処理によって、微生物の数または量の推定を行なうようにしている。
【００４７】
図１５はこのような測定装置のシステム構成を示しており、発光器１２は駆動部２４に接続されており、この駆動部２４によって発光器１２が駆動されて所定の波長域の光を発するようにしている。そして駆動部２４は発光制御部２５によって制御される。また発光制御部２５は制御用ＣＰＵ２６によって制御されるようになっている。上記制御用ＣＰＵ２６には入力操作部２７が接続されている。なお本体１０の側面に設けられている入力釦１６は入力操作部の一部を構成している。
【００４８】
これに対して受光器１３は検出部２８に接続されており、この受光器１３が受光した光の検出を行なう。検出部２８は演算用ＣＰＵ２９に接続される。そして演算用ＣＰＵ２９はメモリ３０と接続されている。メモリ３０はデータベースを保持しており、このデータベース中に、各種の生鮮食品に関するＡＴＰ量またはミオグロビンの変化と貯蔵時間との関係を示すデータを保持している。また上記演算用ＣＰＵ２９は表示駆動部３１と接続されている。この表示駆動部３１が出力表示パネル１８から成る表示部を駆動するようにしており、この表示部１８によって、測定された微生物の数または量の出力表示を行なう。
【００４９】
図１６はこのような測定装置による測定の動作をフローチャートによって示している。実際に測定を行なう場合には、まず本体１０の入力操作部２７の入力釦１６によって測定しようとする生鮮食品の種類を入力する。食品の種類としては、肉類や魚類等の動物性食品あるいは野菜等の植物性食品の種類である。そしてこのような被測定物の種類を入力したならば、この後にグリップ１１に設けられている測定釦２１を押圧する。するとこのような測定釦２１の押圧によって、発光制御部２５が駆動部２４を介して発光器１２を作動させ、この発光器１２によって所定の波長域の光を発する。
【００５０】
このような光が、図１４に示すように、被測定物に照射される。従って被測定物２０からの変調光を受光器１３が検出する。そして受光器１３が受光した光の反射強度が検出部２８で検出されるとともに、演算用ＣＰＵ２９はデータベース２９によって予め登録されている各種の食品の種類に応じたデータベースから、対応する測定物のデータを読出し、このようなデータに基づいて被測定物の表面に付着する細菌の数または量の算出を行なう。そしてこのような微生物の数または量の算出結果は、表示駆動部３１を介して、表示部１８によって表示される。
【００５１】
図１６に示す一連の動作は、とくに検出光の照射以降は、ほぼ瞬時に達成されるために、極めて短時間で被測定物の微生物の数または量の測定が行なわれることになる。またこのような測定は、演算用ＣＰＵ２９と接続されているメモリ３０に保持されているデータベースに取込まれたデータの種類に応じて、各種の動物性食品や植物性食品の細菌による汚染度の測定を行なうことができ、極めて広い範囲の微生物の数または量の測定が可能になる。しかも微生物の数または量の測定の際に、図１４に示すように、被測定物に対して発光器１２から単に光を極めて短時間照射するだけであるから、被測定物２０が変質することがなく、被測定物を測定後に廃棄する必要がなくなる。
【００５２】
図１７および図１８は、キャリブレーションデータを用いて補正を行なうようにした演算動作を示すものである。この場合には図１７に示すように、無菌の対象物に対して検出光を照射するとともに、反射光を検出する。そして反射強度の演算を行ない、反射強度の演算値を、キャリブレーションデータとして、メモリ３０に保持しておく。
【００５３】
次に測定の際に、図１８に示すように、キャリブレーションデータを用いて補正する。すなわち被測定物の種類を入力し、検査光を照射し、反射光を検出するとともに、反射強度の演算を行なう。そしてこの後に、図１７に示す手順で取得しているキャリブレーションデータであって、メモリ３０に保持されているデータを用いて補正を行なう。そしてこの後にデータベースを参照し、生菌数の算出を行ない、算出結果を表示部１８で表示する。
【００５４】
以上本願発明を図示の実施の形態によって説明したが、本願発明は上記実施の形態によって限定されることなく、本願発明の技術的思想の範囲内において各種の変更が可能である。
【００５５】
例えば上記実施の形態は、食用の豚肉の表面に付着する細菌数を求める場合について利用しているが、本願発明は、その他の食品、例えば魚や野菜、あるいは果物の表面に付着した細菌の測定に用いることも可能である。また本願発明は、食品に接触する工具、道具、容器、装置等の付着細菌数の検出に用いることも可能である。例えばスーパーマーケット等の販売店において、食品を加工するための包丁やまな板、陳列ケース等の表面に付着する細菌数の測定に用いることができる。あるいはまた食品の販売に供される容器の表面に付着する細菌数の検出に用いることも可能である。あるいはまた、屠殺場等における食品の処理に用いられる装置の食品と接触する部位の細菌数の検出に用いることができる。さらにはまた、医療機関等において、ドアの取手、引き手、水道の蛇口のコック、その他の部位に付着する細菌数を検出するのに用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本願発明は、食肉や魚類等の生鮮食品の表面に付着する細菌の数の検出に用いることが可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１０ 本体
１１ グリップ
１２ 発光器
１３ 受光器
１５ 表示パネル
１６ 入力釦
１８ 出力表示パネル
２０ 被測定物
２１ 測定釦
２４ 駆動部
２５ 発光制御部
２６ 制御用ＣＰＵ
２７ 入力操作部
２８ 検出部
２９ 演算用ＣＰＵ
３０ メモリ
３１ 表示駆動部
３２ 表示部
３５ 肉汁
３６ 細菌
４１ ルミノメータ
４３ 培養プレート
４５ 分光器
【技術分野】
【０００１】
本発明は微生物の数または量を測定する方法および装置に係り、とくに被測定物の表面に付着している細菌等の微生物の数または量を測定する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生鮮食品を貯蔵あるいは販売する際に、その表面に細菌が付着すると、この細菌によって食品が汚損され、鮮度が低下し、やがて腐敗する。従って、生鮮食品の表面に細菌がどの程度付着するかを知ることは、生鮮食品の鮮度、あるいは腐敗の状況を知る上で極めて重要である。
【０００３】
一般に生鮮食料品は、その内部から浸出する液状成分がこの生鮮食品の表面に付着するとともに、この表面の液状部分に大気中に存在する細菌が侵入し、増殖することによって細菌で食品の表面が汚損される。そして菌の数が増加するとともに、やがて細菌は食品の内部に浸入し、その組織を破壊し、腐敗を進行させる。微少な細菌の付着は、食品等に対して旨みを付与することも考察されるものの、細菌によって、食品に有害性を与え、あるいはまたその腐敗を早めることになる。
【０００４】
従来の食品の表面に付着する細菌の数の測定は、次のようにして行なわれていた。すなわち培養法の場合には、食品の表面を綿棒によって拭取り、仮に食品の表面に細菌が存在していた場合には、この細菌を綿棒の綿の中に移し、そしてこの綿棒を滅菌溶媒中に浸漬し、これによって溶媒中に採取した細菌を導く。そして細菌が混入した溶媒を培地で培養する。例えば標準寒天培地を使う場合には、この培地中に、上記細菌を含むと思われる溶媒を滴下し、３５℃、４８時間培養を行なう。そしてこの後に、光学顕微鏡下において、所定の倍率で、一定の範囲内における細菌の数をカウントし、これによって細菌の数または量を測定する。
【０００５】
このような従来の培養法による食品の表面に付着した細菌の数あるいは量を測定する方法は、食品の表面に付着した細菌を綿棒で拭取って滅菌溶媒中に浸漬し、この溶媒を培地に滴下して培養し、そして光学顕微鏡によって測定するものであるが、操作に時間がかかるばかりでなく、その操作も面倒である。従って、例えばスーパーマーケット等において販売する食品について、貯蔵あるいは販売される食品が細菌にどの程度汚損されているか、あるいはまた細菌によって腐敗が進行しているかどうかを簡便であって確実にかつ迅速に知ることができない問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００５−５３４３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願発明の課題は、迅速に被測定物の表面に付着している細菌等の微生物の数または量を測定することができる測定方法および測定装置を提供することである。
【０００８】
本願発明の別の課題は、被測定物の表面に付着している細菌等の微生物の数または量を、極めて簡単な操作によって測定する方法および装置を提供することである。
【０００９】
本願発明の別の課題は、食品と接する工具、道具、容器、装置等であって、これらの工具、道具、容器、装置の食品と接する部位に付着している細菌の数または量を迅速かつ簡便に測定する方法および装置を提供することである。
【００１０】
本願発明の上記の課題および別の課題は、以下に述べる本願発明の技術的思想、およびその実施の形態によって明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願の主要な発明は、被測定物の表面に付着している微生物の数または量を測定する方法において、
前記付着している微生物中に存在するＡＴＰ（Ａｄｅｎｏｓｉｎｅ ｔｒｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ：アデノシン三リン酸）の量に応じた分光特性を利用してＡＴＰ量を求め、該ＡＴＰ量から前記微生物の数または量を推定することを特徴とする微生物の数または量を測定する方法に関するものである。
【００１２】
ここで、前記被測定物が食品であるとともに、前記微生物が細菌であって、食品に付着した細菌の数または量を測定してよい。また前記被測定物が食品と接する工具、道具、容器、装置であって、該工具、道具、容器、装置の食品と接する部位に付着している細菌の数または量を測定してよい。また前記分光特性が被測定物の表面の反射光、透過光、または吸収光による分光特性であってよい。また前記分光特性がピーク値を示す波長の光を照射してよい。また紫外領域の波長の光を照射してよい。また２７０ｎｍ±５ｎｍ、２８５±５ｎｍ、３００±５ｎｍ、３２０±５ｎｍ、３８０±５ｎｍの何れかの波長の光を照射してよい。
【００１３】
本願の別の主要な発明は、被測定物の表面に付着している微生物の数または量を測定する方法において、
前記被測定物の表面に付着した微生物層による前記被測定物に対する酸素供給量の減少に伴う被測定物の分光特性の変化を利用して前記微生物の数または量を推定することを特徴とする微生物の数または量を測定する方法に関するものである。
【００１４】
ここで、前記被測定物が食肉であって、前記食肉の表面に付着した微生物が形成する微生物層によって前記食肉の表面への酸素供給量が減少すると食肉由来のオキシミオグロビンが酸化して生成されたメトミオグロビンが還元されてミオグロビンに変化し、該ミオグロビンの分光特性の変化を利用してよい。また５７８±５ｎｍの波長の光を照射してよい。
【００１５】
測定装置に関する主要な発明は、所定の波長域の光を投射する発光手段と、
前記発光手段が発した光であって被測定物の表面に付着された微生物の数または量に応じて光強度が変更される等によって変調された光を受光する受光手段と、
前記受光手段による光の強度から被測定物の表面に付着している微生物の数または量を演算する演算手段と、
前記演算手段によって演算された値を出力する出力手段と、
を具備する微生物の数または量を測定する測定装置に関するものである。
【００１６】
ここで、被測定物の種類を入力する入力手段を有してよい。また前記演算手段は、被測定物の種類に応じた特性値を記憶しているデータベースを参照して微生物の数または量を演算してよい。また付着する微生物の数または量が測定される被測定物の表面の微生物が付着していない状態での前記発光手段による光の投射に伴う分光特性を予め測定するとともに、測定された分光特性に応じて補正を行なってよい。
【発明の効果】
【００１７】
本願の主要な発明は、被測定物の表面に付着している微生物の数または量を測定する方法において、付着している微生物中に存在するＡＴＰ（Ａｄｅｎｏｓｉｎｅ ｔｒｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ：アデノシン三リン酸）の数または量に応じた分光特性を利用してＡＴＰ量を求め、該ＡＴＰ量から微生物の数または量を推定するようにしたものである。
【００１８】
従ってこのような微生物の数または量を測定する方法によると、被測定物の表面に付着している細菌等の微生物を採取し、これを培地で培養することなく、単に被測定物の表面に光を当て、表面に付着している微生物中に存在するＡＴＰによる変調の分光特性を利用してＡＴＰ量を求めるとともに、このＡＴＰ量から微生物の数または量を推定することが可能になり、極めて短時間でしかも簡便な方法によって被測定物の表面に付着する微生物を測定することが可能になる。
【００１９】
本願の別の主要な発明は、被測定物の表面に付着している微生物の数または量を測定する方法において、被測定物の表面に付着した微生物層による被測定物に対する酸素供給量の減少に伴う被測定物の分光特性の変化を利用して微生物の数または量を推定するようにしたものである。
【００２０】
従ってこのような微生物の数または量を測定する方法によると、被測定物、とくに食肉の表面に付着した微生物が形成する微生物層遮断に伴う食肉に対する酸素供給量の減少によって、食肉由来のオキシミオグロビンが酸化して生成されたメトミオグロビンがさらに還元され、これによってミオグロビンを生ずる。このようなミオグロビンは特有の分光特性を示し、この分光特性を用いて上記食肉の表面を覆う微生物層の厚さから微生物の数または量を推定することが可能になり、とくに食肉の鮮度の低下あるいは汚損の状態をより確実に測定することが可能になる。
【００２１】
測定装置に関する発明は、所定の波長域の光を投射する発光手段と、発光手段が発した光であって被測定物の表面に付着された微生物の数または量に応じて強度が変化する等によって変調された光を受光する受光手段と、受光手段による光の強度から被測定物の表面に付着している微生物の数または量を演算する演算手段と、演算手段によって演算された値を出力する出力手段と、を具備するようにしたものである。
【００２２】
従ってこのような微生物の数または量を測定する測定装置によると、発光手段によって所定の波長域の光を被測定物の表面に照射し、表面に付着した微生物の数または量に応じて強度が変化する等によって変調された光を受光してその強度から被測定物の表面に付着している微生物の数または量を演算して推定することが可能になり、この演算によって得られた推定値を出力手段で出力し、これによって被測定物の表面に付着する微生物の数または量を瞬時に測定することができ、極めて簡便でかつ迅速な方法による微生物の測定を可能にする測定装置を提供できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ＡＴＰの分子構造を示す構造式である。
【図２】被測定物の表面に細菌が発生する状態を説明するための要部拡大断面図である。
【図３】理論を確立する実験の流れ図である。
【図４】保持時間に対するＡＴＰ量の変化を示すグラフである。
【図５】保持時間に対する細菌数の変化を示すグラフである。
【図６】ＡＴＰの量と細菌の数との相関関係を示すグラフである。
【図７】照射光に対する分光反射特性を示すグラフである。
【図８】図７に示す反射特性を吸光特性に変換し、保持時間０ｈの吸収特性を差引いたグラフである。
【図９】吸光度とＡＴＰ量との相関関係を示すグラフである。
【図１０】照射光に対する反射率二次微分値の変化を示すグラフである。
【図１１】３１８ｎｍの反射率二次微分値とＡＴＰの量との相関関係を示すグラフである。
【図１２】５７８ｎｍの反射率二次微分値と一般生菌数との相関関係を示すグラフである。
【図１３】鮮度測定装置の構成を示す正面図である。
【図１４】同鮮度測定装置の使用状態の斜視図である。
【図１５】鮮度測定装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図１６】鮮度測定装置による測定動作を示すフローチャートである。
【図１７】補正のためのキャリブレーションデータの保持動作を示すフローチャートである。
【図１８】キャリブレーションデータでの補正を含む鮮度測定装置による測定動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下本願発明を図示の実施の形態によって説明する。本願発明の第１の実施の形態は、ＡＴＰ（Ａｄｅｎｏｓｉｎｅ ｔｒｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ：アデノシン三リン酸）を用いて肉や魚あるいは野菜の表面、あるいは上記の食品と接する工具、道具、容器、装置の食品と接触する部位に付着する細菌等の微生物の数または量の測定を行なうものである。ＡＴＰは、通常生体内に存在し、植物や動物、微生物細胞の機能を維持するのに必要なエネルギーを放出する物質であって、このＡＴＰが分解することによってエネルギーを放出する。すなわちＡＴＰは、分子量が５０７．２の高エネルギー物質であって、生物の種々の代謝活動に関与している。図１に示すリボースにエステル結合しているリン酸の数によって、変化する。
【００２５】
リン酸が３つのＡＴＰは、その内の１つのリン酸を失うことによってＡＤＰ（Ａｄｅｎｏｓｉｎｅ ｄｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ：二リン酸）に変化し、さらにもう１つリン酸を失うと、ＡＭＰ（Ａｄｅｎｏｓｉｎｅ ｍｏｎｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ：一リン酸）になる。そしてＡＴＰからＡＤＰになるときに７．３Ｋｃａｌのエネルギーを放出する。このようなエネルギーが、細胞の機能を維持するために用いられる。
【００２６】
一方でＡＴＰ量によって、微生物の発光が変化することが知られている。この発光の変化は、ルシフェリン・ルシフェラーゼ反応である。これはホタルの発光と類似のものであって、ＡＴＰ量に依存する反応である。ルシフェリンとＡＴＰが反応すると、アデニル酸ルシフェリンとなり、このアデニル酸ルシフェリンと酸素が、次に示す式のように、ルシフェラーゼという酵素の存在下で酸化的脱炭酸反応によって分解され、反応の過程によって得られるエネルギーの一部が発光という反応として現れる。従ってこの発光を定量することによってＡＴＰの定量を行なうことができる。本願発明は、決定されるＡＴＰ量とＡＴＰの分光特性から、決定するＡＴＰ量が、微生物の数または量と対応することを基本原理とする。なお、発光が細菌等の微生物のみならず、バックグラウンドである食品等のＡＴＰに由来するものが含まれている場合には、バックグラウンド由来のＡＴＰによる発光量を除くことにより、微生物由来のＡＴＰ量を測定できる。
【００２７】
【化１】
【００２８】
次に本願発明の理論を確立するための実験について説明する。この実験においては、図２に示すように、被測定物２０として、豚肉を用いている。ここで図２Ａに示す豚肉２０は、時間の経過とともに内部から肉汁３５が浸出し、これによって豚肉２０の表面に液膜を形成する。そして空気中の細菌３６が肉汁３５に付着し、やがて細菌３５が増殖を始めると、被測定物２０である豚肉の表面が次第に細菌３６によって汚損され、やがてこの細菌３６が豚肉２０の内部に浸入してその腐敗を促す。
【００２９】
本実験においては、日本産の豚肉であって、屠殺３日後の豚肉を入手し、この豚肉の筋を除いて適当な大きさに切り、滅菌シャーレに入れて１５℃で保存している。そして保存後０ｈ（時間）後、２４ｈ後、４８ｈ後、７２ｈ後、８４ｈ後、９６ｈ後の６種類の試料を作成した。なお実験においては、各種類について４個ずつの種類を作成している。
【００３０】
このような試料について、図３に示す実験を行なっている。すなわちまず各種類の試料について、分光器４５によって反射スペクトルを得ている。またそれぞれの試料について、シャーレに入れたままの状態でその表面を綿棒で拭取っている。綿棒は、滅菌された超純水で予め湿らせておき、４ｃｍ×４ｃｍの範囲を縦、横それぞれを２回ずつ拭取って細菌の採集を行なっている。そしてこの綿棒の先端を殺菌済のハサミで切落とし、９ｃｃの滅菌水の中に入れて十分に攪拌し、これによって生菌懸濁液の調製を行なった。そしてこのような生菌懸濁液のサンプル溶液１００μｌの発光量をルミノメータによって測定し、これによってＡＴＰ量を得た。
【００３１】
また上記の生菌懸濁液中の細菌数をカウントするために、サンプル溶液１ｃｃを培養プレートに滴下し、この後に３５℃で４８時間培養した。そしてその後に光学顕微鏡で生菌数をカウントして得ている。すなわちこの実験では、上記６種類の豚肉について、ＡＴＰ量と、生菌数と、反射スペクトルの３つのデータを得ている。
【００３２】
図４は、上記６種類の豚肉についてルミノメータによってＡＴＰ量を定量したものである。すなわち保存時間が０ｈ後、２４ｈ後、４８ｈ後、７２ｈ後、８４ｈ後、９６ｈ後のそれぞれについて、ルミノメータで得られたＡＴＰ量をグラフで示している。このグラフから明らかなように、保存時間７２ｈまでは、指数関数的にＡＴＰ量が増加することが確認されている。
【００３３】
図５は、保存時間が０ｈ後、２４ｈ後、４８ｈ後、７２ｈ後、８４ｈ後、９６ｈ後の培養プレート上における培養生菌数の変化を示している。このデータからも明らかなように、保存時間が７２ｈまでは、付着生菌数がほぼ指数関数的に増加し、その後はほぼ一定の値に推移することが確認されている。この変化は、図４に示すＡＴＰ量の変化とほぼ同様の変化である。
【００３４】
図６は、ＡＴＰ量を横軸にとり、生菌数を縦軸にとったときのＡＴＰ量と生菌数との相関を調べた結果を示している。ここでＡＴＰの増加に従って、生菌数が直線的に増加することが確認されている。そして両者の相関係数ｒは、ｒ＝０．９８になっており、非常に高い相関係数である。ここでは、保存期間が６種類の豚肉について、それぞれ４個ずつの試料を用いたデータであって、ｎ＝４×６＝２４のデータである。
【００３５】
次に分光分析による吸光特性について説明する。図７は、図３に示す分光器４５によって光を照射したときの反射スペクトルを示している。ここで、反射率よりも吸光度の方が理解し易いので、クベルカムンクの式によって、相対拡散反射率をＫＭ（クベルカムンク）吸光度に変換した。ここでクベルカムンクの式とは、次の式を言う。Ｒを相対反射率とし、Ｓを散乱係数とし、Ｋを吸収係数（濃度に比例）とすると、クベルカムンクの式は、次のようになる。
Ｋ／Ｓ＝（１−Ｒ）２／２Ｒ
ここで分光器のデータを直接用いると、バックグラウンドを構成する豚肉本体の情報が含まれているので、解析しづらいために、バックグラウンドによる反射量を取除くことが好ましい。図８は、保存時間０ｈ後の豚肉のＫＭ吸光度をバックグラウンドデータとして、２４ｈ後、４８ｈ後、７２ｈ後、８４ｈ後、９６ｈ後のデータからそれぞれ差引いたＫＭスペクトルであって、波長に対する吸収量を示している。このデータから明らかなように、波長が２７０ｎｍにおいて、吸収量が高いピークを示していることが確認される。
【００３６】
そこで、波長がピーク値の２７０ｎｍの近傍であって２６８ｎｍにおける吸光量とＡＴＰ量との相関関係を調べたところ、図９に示す値が得られ、比較的高い相関があることが確認された。すなわち、波長が２７０ｎｍの前後の、光吸収量によってＡＴＰ量が推定できることが確認されている。
【００３７】
図１０は、紫外領域から可視領域までの波長域の光を、保存時間０ｈ後、２４ｈ後、３６ｈ後、４８ｈ後、６０ｈ後、および７２ｈ後のそれぞれの保存時間の豚肉に対して照射したときの、反射率の二次微分値の変化を示している。この二次微分値の変化から、上記の実験値以外に、３１８ｎｍからの波長域で高いピークを検出している。このときの反射率二次微分値に対するＡＴＰ量の相関関係を調べたところ、図１１に示すように、相関係数ｒ＝０．９４の値が得られた。従って決定係数Ｒ２＝０．８９の値となる。従ってこのような高い相関係数を有する３１８ｎｍ付近の光を照射することによっても、ＡＴＰ量、およびこのＡＴＰ量を経由する一般生菌数の推定が可能になる。
【００３８】
このように微生物の数または量を推定するための波長としては、上述の如く、２７０ｎｍ±５ｎｍ、２８５±５ｎｍ、３００±５ｎｍ、３２０±５ｎｍ、３８０±５ｎｍの光を用いることが好ましいことが実験によって見出された。その領域を外れると、測定値に誤差を生じ、あるいはまたＫＭ吸光量とＡＴＰの量との間の相関が低くなることになり、これによって誤差を生ずる。
【００３９】
以上の実験から明らかなように、豚肉の表面付着細菌中のＡＴＰに特有の吸光波長は、２７０ｎｍ付近、２８５ｎｍ付近、３００ｎｍ付近、３２０ｎｍ付近、３８０ｎｍ付近であった。また豚肉表面の細菌のＡＴＰ量と付着生菌数との間に高い相関関係が見られた。またＫＭ吸光度スペクトルと表面ＡＴＰ量との間に正の相関性が認められた。従って拡散反射スペクトルからＡＴＰ量が予測されるとともに、ＡＴＰ量から一般生菌数を予測するというプロセスの妥当性が確認されている。
【００４０】
次に第２の実施の形態について説明する。上記図１０に示す分光特性において、とくに可視領域の５７８ｎｍにおいて、上記３１８ｎｍのピーク値よりもさらに高いピーク値を示している。ここでとくに図１０は、上述の如く、豚肉表面の分光反射スペクトルの二次微分値を示しており、とくに５７８ｎｍにおいて、二次微分値が０ｈ後、２４ｈ後、３６ｈ後、４８ｈ後、６０ｈ後、７２ｈ後の順に小さくなっている。保存時間が上記の各時間の場合における二次微分値と一般生菌数との対応を見た結果が図１０に示される。二次微分値の値が小さくなるとともに一般生菌数が増加し、相関係数がｒ＝−０．９２の値になっている。従ってその決定係数Ｒ２＝０．８４の値になる。すなわち極めて高い値を示した。また分光特性において、可視領域は紫外領域よりも変化が著しいことが、図１０のピークの変化から明らかになっている。
【００４１】
紫外領域ではない可視領域の５７８ｎｍに高い相関が認められたのは、次のような理由によると考えられる。すなわち５７８ｎｍは、ミオグロビンとその誘導体に特有の吸収帯である。豚肉に由来するミオグロビンの変化と微生物の増殖とによって、照射光に対する反射率が変化することを捉えている。そのメカニズムは次の通りである。
【００４２】
（１）スライス直後の豚肉においては、ミオグロビンはオキシミオグロビンとして存在している。オキシミオグロビンは鮮赤色を示す。
【００４３】
（２）オキシミオグロビンが、酸素の存在下で酸化されると、メトミオグロビン（褐色）に変化する。そしてこのときに微生物が増殖すると、
（３）豚肉の表面に微生物層が形成される。この微生物層によって豚肉表面への酸素の供給が不足するために還元反応を生じ、メトミオグロビンがミオグロビンに変化する。ミオグロビンは暗紫色を示す。
【００４４】
ミオグロビンの変化が微生物の増殖を的確に反映していることが、図１０および図１２に示す相関データから明らかであることが理解される。すなわち、５７８ｎｍで、反射率二次微分値（反射率自体も）と一般生菌数とが高い相関を示すことが明らかになった。
【００４５】
上述の第１の実施の形態および第２の実施の形態の原理に基づく微生物の数または量の測定を行なう具体的な装置は、図１３〜図１５に示される。この装置は図１３および図１４に示すようにキャビネットがほぼ直方体状をなす本体１０を備え、この本体１０には下方に延びるグリップ１１が取付けられている。そして本体１０の先端部に、前方に突出するように発光器１２が取付けられる。そしてこの発光器１２の下側であって本体１０の前面側には受光器１３が取付けられている。また本体１０の側部には表示パネル１５と、入力釦１６とが取付けられている。これに対して本体１０の上面には出力表示パネル１８が設けられ、この出力表示パネル１８によって、受光器１３が受光した反射光を基にして、微生物の数または量の結果を表示するようにしている。
【００４６】
図１４に示すように、このような測定装置は、本体１０の下側のグリップ１１を手で持って、測定釦２１を押して発光器１２から所定の波長域の光を豚肉等の被測定物２０に対して照射し、被測定物からの反射変調光を受光器１３によって検出するとともに、その受光量から演算処理によって、微生物の数または量の推定を行なうようにしている。
【００４７】
図１５はこのような測定装置のシステム構成を示しており、発光器１２は駆動部２４に接続されており、この駆動部２４によって発光器１２が駆動されて所定の波長域の光を発するようにしている。そして駆動部２４は発光制御部２５によって制御される。また発光制御部２５は制御用ＣＰＵ２６によって制御されるようになっている。上記制御用ＣＰＵ２６には入力操作部２７が接続されている。なお本体１０の側面に設けられている入力釦１６は入力操作部の一部を構成している。
【００４８】
これに対して受光器１３は検出部２８に接続されており、この受光器１３が受光した光の検出を行なう。検出部２８は演算用ＣＰＵ２９に接続される。そして演算用ＣＰＵ２９はメモリ３０と接続されている。メモリ３０はデータベースを保持しており、このデータベース中に、各種の生鮮食品に関するＡＴＰ量またはミオグロビンの変化と貯蔵時間との関係を示すデータを保持している。また上記演算用ＣＰＵ２９は表示駆動部３１と接続されている。この表示駆動部３１が出力表示パネル１８から成る表示部を駆動するようにしており、この表示部１８によって、測定された微生物の数または量の出力表示を行なう。
【００４９】
図１６はこのような測定装置による測定の動作をフローチャートによって示している。実際に測定を行なう場合には、まず本体１０の入力操作部２７の入力釦１６によって測定しようとする生鮮食品の種類を入力する。食品の種類としては、肉類や魚類等の動物性食品あるいは野菜等の植物性食品の種類である。そしてこのような被測定物の種類を入力したならば、この後にグリップ１１に設けられている測定釦２１を押圧する。するとこのような測定釦２１の押圧によって、発光制御部２５が駆動部２４を介して発光器１２を作動させ、この発光器１２によって所定の波長域の光を発する。
【００５０】
このような光が、図１４に示すように、被測定物に照射される。従って被測定物２０からの変調光を受光器１３が検出する。そして受光器１３が受光した光の反射強度が検出部２８で検出されるとともに、演算用ＣＰＵ２９はデータベース２９によって予め登録されている各種の食品の種類に応じたデータベースから、対応する測定物のデータを読出し、このようなデータに基づいて被測定物の表面に付着する細菌の数または量の算出を行なう。そしてこのような微生物の数または量の算出結果は、表示駆動部３１を介して、表示部１８によって表示される。
【００５１】
図１６に示す一連の動作は、とくに検出光の照射以降は、ほぼ瞬時に達成されるために、極めて短時間で被測定物の微生物の数または量の測定が行なわれることになる。またこのような測定は、演算用ＣＰＵ２９と接続されているメモリ３０に保持されているデータベースに取込まれたデータの種類に応じて、各種の動物性食品や植物性食品の細菌による汚染度の測定を行なうことができ、極めて広い範囲の微生物の数または量の測定が可能になる。しかも微生物の数または量の測定の際に、図１４に示すように、被測定物に対して発光器１２から単に光を極めて短時間照射するだけであるから、被測定物２０が変質することがなく、被測定物を測定後に廃棄する必要がなくなる。
【００５２】
図１７および図１８は、キャリブレーションデータを用いて補正を行なうようにした演算動作を示すものである。この場合には図１７に示すように、無菌の対象物に対して検出光を照射するとともに、反射光を検出する。そして反射強度の演算を行ない、反射強度の演算値を、キャリブレーションデータとして、メモリ３０に保持しておく。
【００５３】
次に測定の際に、図１８に示すように、キャリブレーションデータを用いて補正する。すなわち被測定物の種類を入力し、検査光を照射し、反射光を検出するとともに、反射強度の演算を行なう。そしてこの後に、図１７に示す手順で取得しているキャリブレーションデータであって、メモリ３０に保持されているデータを用いて補正を行なう。そしてこの後にデータベースを参照し、生菌数の算出を行ない、算出結果を表示部１８で表示する。
【００５４】
以上本願発明を図示の実施の形態によって説明したが、本願発明は上記実施の形態によって限定されることなく、本願発明の技術的思想の範囲内において各種の変更が可能である。
【００５５】
例えば上記実施の形態は、食用の豚肉の表面に付着する細菌数を求める場合について利用しているが、本願発明は、その他の食品、例えば魚や野菜、あるいは果物の表面に付着した細菌の測定に用いることも可能である。また本願発明は、食品に接触する工具、道具、容器、装置等の付着細菌数の検出に用いることも可能である。例えばスーパーマーケット等の販売店において、食品を加工するための包丁やまな板、陳列ケース等の表面に付着する細菌数の測定に用いることができる。あるいはまた食品の販売に供される容器の表面に付着する細菌数の検出に用いることも可能である。あるいはまた、屠殺場等における食品の処理に用いられる装置の食品と接触する部位の細菌数の検出に用いることができる。さらにはまた、医療機関等において、ドアの取手、引き手、水道の蛇口のコック、その他の部位に付着する細菌数を検出するのに用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本願発明は、食肉や魚類等の生鮮食品の表面に付着する細菌の数の検出に用いることが可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１０ 本体
１１ グリップ
１２ 発光器
１３ 受光器
１５ 表示パネル
１６ 入力釦
１８ 出力表示パネル
２０ 被測定物
２１ 測定釦
２４ 駆動部
２５ 発光制御部
２６ 制御用ＣＰＵ
２７ 入力操作部
２８ 検出部
２９ 演算用ＣＰＵ
３０ メモリ
３１ 表示駆動部
３２ 表示部
３５ 肉汁
３６ 細菌
４１ ルミノメータ
４３ 培養プレート
４５ 分光器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の表面に付着している微生物の数または量を測定する方法において、
前記付着している微生物中に存在するＡＴＰ（Ａｄｅｎｏｓｉｎｅ ｔｒｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ：アデノシン三リン酸）の量に応じた分光特性を利用してＡＴＰ量を求め、該ＡＴＰ量から前記微生物の数または量を推定することを特徴とする微生物の数または量を測定する方法。
【請求項２】
前記被測定物が食品であるとともに、前記微生物が細菌であって、食品に付着した細菌の数または量を測定することを特徴とする請求項１に記載の微生物の数または量を測定する方法。
【請求項３】
前記被測定物が食品と接する工具、道具、容器、装置であって、該工具、道具、容器、装置の食品と接する部位に付着している細菌の数または量を測定することを特徴とする請求項１に記載の微生物の数または量を測定する方法。
【請求項４】
前記分光特性が被測定物の表面の反射光、透過光、または吸収光による分光特性であることを特徴とする請求項１に記載の微生物の数または量を測定する方法。
【請求項５】
前記分光特性がピーク値を示す波長の光を照射することを特徴とする請求項４に記載の微生物の数または量を測定する方法。
【請求項６】
紫外領域の波長の光を照射することを特徴とする請求項５に記載の微生物の数または量を測定する方法。
【請求項７】
２７０±５ｎｍ、２８５±５ｎｍ、３００±５ｎｍ、３２０±５ｎｍ、３８０±５ｎｍの何れかの波長の光を照射することを特徴とする請求項５または６に記載の微生物の数または量を測定する方法。
【請求項８】
被測定物の表面に付着している微生物の数または量を測定する方法において、
前記被測定物の表面に付着した微生物層による前記被測定物に対する酸素供給量の減少に伴う被測定物の分光特性の変化を利用して前記微生物の数または量を推定することを特徴とする微生物の数または量を測定する方法。
【請求項９】
前記被測定物が食肉であって、前記食肉の表面に付着した微生物が形成する微生物層によって前記食肉の表面への酸素供給量が減少すると食肉由来のオキシミオグロビンが酸化して生成されたメトミオグロビンが還元されてミオグロビンに変化し、該ミオグロビンの分光特性の変化を利用することを特徴とする請求項８に記載の微生物の数または量を測定する方法。
【請求項１０】
５７８±５ｎｍの波長の光を照射することを特徴とする請求項９に記載の微生物の数または量を測定する方法。
【請求項１１】
所定の波長域の光を投射する発光手段と、
前記発光手段が発した光であって被測定物の表面に付着された微生物の数または量に応じて変調された光を受光する受光手段と、
前記受光手段による光の強度から被測定物の表面に付着している微生物の数または量を演算する演算手段と、
前記演算手段によって演算された値を出力する出力手段と、
を具備する微生物の数または量を測定する測定装置。
【請求項１２】
被測定物の種類を入力する入力手段を有することを特徴とする請求項１１に記載の微生物の数または量を測定する測定装置。
【請求項１３】
前記演算手段は、被測定物の種類に応じた特性値を記憶しているデータベースを参照して微生物の数または量を演算することを特徴とする請求項１２に記載の微生物の数または量を測定する測定装置。
【請求項１４】
付着する微生物の数または量が測定される被測定物の表面の微生物が付着していない状態での前記発光手段による光の投射に伴う分光特性を予め測定するとともに、測定された分光特性に応じて補正を行なうことを特徴とする請求項１１に記載の微生物の数または量を測定する測定装置。
【請求項１】
被測定物の表面に付着している微生物の数または量を測定する方法において、
前記付着している微生物中に存在するＡＴＰ（Ａｄｅｎｏｓｉｎｅ ｔｒｉｐｈｏｓｐｈａｔｅ：アデノシン三リン酸）の量に応じた分光特性を利用してＡＴＰ量を求め、該ＡＴＰ量から前記微生物の数または量を推定することを特徴とする微生物の数または量を測定する方法。
【請求項２】
前記被測定物が食品であるとともに、前記微生物が細菌であって、食品に付着した細菌の数または量を測定することを特徴とする請求項１に記載の微生物の数または量を測定する方法。
【請求項３】
前記被測定物が食品と接する工具、道具、容器、装置であって、該工具、道具、容器、装置の食品と接する部位に付着している細菌の数または量を測定することを特徴とする請求項１に記載の微生物の数または量を測定する方法。
【請求項４】
前記分光特性が被測定物の表面の反射光、透過光、または吸収光による分光特性であることを特徴とする請求項１に記載の微生物の数または量を測定する方法。
【請求項５】
前記分光特性がピーク値を示す波長の光を照射することを特徴とする請求項４に記載の微生物の数または量を測定する方法。
【請求項６】
紫外領域の波長の光を照射することを特徴とする請求項５に記載の微生物の数または量を測定する方法。
【請求項７】
２７０±５ｎｍ、２８５±５ｎｍ、３００±５ｎｍ、３２０±５ｎｍ、３８０±５ｎｍの何れかの波長の光を照射することを特徴とする請求項５または６に記載の微生物の数または量を測定する方法。
【請求項８】
被測定物の表面に付着している微生物の数または量を測定する方法において、
前記被測定物の表面に付着した微生物層による前記被測定物に対する酸素供給量の減少に伴う被測定物の分光特性の変化を利用して前記微生物の数または量を推定することを特徴とする微生物の数または量を測定する方法。
【請求項９】
前記被測定物が食肉であって、前記食肉の表面に付着した微生物が形成する微生物層によって前記食肉の表面への酸素供給量が減少すると食肉由来のオキシミオグロビンが酸化して生成されたメトミオグロビンが還元されてミオグロビンに変化し、該ミオグロビンの分光特性の変化を利用することを特徴とする請求項８に記載の微生物の数または量を測定する方法。
【請求項１０】
５７８±５ｎｍの波長の光を照射することを特徴とする請求項９に記載の微生物の数または量を測定する方法。
【請求項１１】
所定の波長域の光を投射する発光手段と、
前記発光手段が発した光であって被測定物の表面に付着された微生物の数または量に応じて変調された光を受光する受光手段と、
前記受光手段による光の強度から被測定物の表面に付着している微生物の数または量を演算する演算手段と、
前記演算手段によって演算された値を出力する出力手段と、
を具備する微生物の数または量を測定する測定装置。
【請求項１２】
被測定物の種類を入力する入力手段を有することを特徴とする請求項１１に記載の微生物の数または量を測定する測定装置。
【請求項１３】
前記演算手段は、被測定物の種類に応じた特性値を記憶しているデータベースを参照して微生物の数または量を演算することを特徴とする請求項１２に記載の微生物の数または量を測定する測定装置。
【請求項１４】
付着する微生物の数または量が測定される被測定物の表面の微生物が付着していない状態での前記発光手段による光の投射に伴う分光特性を予め測定するとともに、測定された分光特性に応じて補正を行なうことを特徴とする請求項１１に記載の微生物の数または量を測定する測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１０−２６８７９２（Ｐ２０１０−２６８７９２Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９６８６６（Ｐ２０１０−９６８６６）
【出願日】平成２２年４月２０日（２０１０．４．２０）
【出願人】（５０４１３７９１２）国立大学法人 東京大学 (1,942)
【出願人】（０００１４８３５７）株式会社前川製作所 (267)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２０日（２０１０．４．２０）
【出願人】（５０４１３７９１２）国立大学法人 東京大学 (1,942)
【出願人】（０００１４８３５７）株式会社前川製作所 (267)
【Ｆターム（参考）】
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