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No.R02V0680

食品分野における微生物制御技術の最前線

出版日 2014年12月
価格
印刷タイプ 66,960円(税込)
ページ数 B5判 252ページ
発行<調査・編集> (株)シーエムシー出版

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レポート内容

■刊行にあたって■
 豊かな食を享受するために多くの研究がなされ、様々な食品が開発されてきた。食品は、単に生命活動に必要な栄養素の取得という根本的な役割だけでなく、その嗜好性への追及、さらには健康の維持や向上に関与する生体調節についての役割まで論じられ、多くの付加価値が求められるようになってきた。さらに流通の発展により鮮度という因子も重要視され、ますます豊かな食が供給されるようになった。その一方で、大規模食中毒事件の発生などにより、食の安全の確保という課題も浮かび上がることとなった。これまで、食品開発は付加価値を高めることに注視するだけで済まされていたものが、安全性を担保した上での開発へと、より高い要求がなされている。
 現在、微生物制御は食品開発と切り離せない関係になっている。微生物制御には、「From farm to table」といわれる「フードチェーン」全ての段階での安全性向上のための努力が必要となることは言うまでもない。微生物に関する多数の知見・技術を再確認し、どのように「フードチェーン」の中で活用すべきか模索する必要性を、食品開発に携わる多くの方々が実感しているはずである。
 本書の監修の話を出版社からいただいた時、第1編では「微生物制御に対する最近の知見」とし、微生物制御に役立つ新しい研究要素と活用について構成をお願いした。第2編では、「微生物迅速検出・同定技術の開発」とし、迅速検出では衛生指標菌について定性的、可能であれば定量的に得られる開発技術を、また同定技術では汚染原因究明に活用しやすい開発技術を、それぞれ展望と活用事例紹介を中心に構成をお願いした。第3編では「微生物抑制技術の開発」とし、非加熱殺菌技術を重視して、同じくその展望と活用事例紹介について構成をお願いした。
 微生物の検出技術と抑制技術は、全く異なる技術開発分野でありながら、実は相補的関係を持っている。例えば、製造基準が自社基準より外れるかを微生物検出技術により検知できたならば、殺菌・抑制技術により制御しなければならず、逆に殺菌・抑制技術により微生物制御できたならば、その検証に検出技術が必要となる。それゆえ、本書の題名を微生物制御としながらも、両者を並列して取り扱う必要性があった。これらの情報の整理が、食品の安全性担保を検証した上での新規食品開発、すなわち食の付加価値の創造に繋がると考えている。
 食品は多様性に富んでおり、必ずしも本書で取り上げた方法論が単純に適応できるとは限らない。むしろ食品分野での活用・実用化には、開発側が想像できないほどの多くの問題が製造現場で存在している。製造現場の導入には「開発側と活用側が連携して実用化を模索」する必要がある。そして、開発技術が「できる・できない」ではなく、「このように活用すれば、安全性をこれだけ担保・改善できる」という具体的評価が重要になるだろう。本書により、これらの新規技術が様々な分野で利用され、食品の安全性向上の寄与に繋がることを強く願うばかりである。

■ポイント■
・食品分野における最新の微生物制御技術(検出・同定・殺菌)を掲載!
・クオラムセンシング、微生物自殺などの微生物制御に役立つ研究も紹介!
・食の安全性向上だけでなく、よりおいしい食品製造技術開発が可能に!

■キーワード■
食品/微生物/制御技術/検出/同定/殺菌/バイオフィルム/
クオラムセンシング/自殺誘発/予測微生物学/ATP/AMP/
誘電泳動インピーダンス計測法/近赤外分光法/糖鎖/化学発光/糖資化性/
蛍光指紋/キャピラリー電気泳動法/MALDI-TOF MS/
次世代シーケンサー/バクテリオシン/紫外線殺菌/プラズマ/
マイクロバブル/超高圧殺菌/交流高電界殺菌法/アクアガス/電解機能水

■監修■
川崎 晋

■著者■
松村 吉信
関西大学
池田 宰
宇都宮大学
諸星 知広
宇都宮大学
坂元 仁
関西大学
小関 成樹
北海道大学
本間 茂
キッコーマンバイオケミファ(株)
末廣 純也
九州大学
河野 澄夫
鹿児島大学
幡野 健
埼玉大学
松岡 浩司
埼玉大学
山庄司 志朗
静岡理工科大学
富永 達矢
埼玉県 産業技術総合センター
増田 こずえ
埼玉県 産業技術総合センター
関根 正裕
埼玉県 産業技術総合センター
吉村 正俊
(独)農業・食品産業技術総合研究機構 食品総合研究所
鳥村 政基
(独)産業技術総合研究所
関口 幸恵
シスメックス・ビオメリュー(株)
関 典広
イルミナ(株)
須志田 浩稔
九州大学
石橋 直樹
九州大学
善藤 威史
九州大学
園元 謙二
九州大学
吉野 潔
岩崎電気(株)
北野 勝久
大阪大学
井川 聡
大阪府立産業技術総合研究所
谷 篤史
大阪大学
中村 宣貴
(独)農業・食品産業技術総合研究機構 食品総合研究所
野口 賢二郎
(株)東洋高圧
佐伯 憲治
(株)超臨界技術研究所
植村 邦彦
(独)農業・食品産業技術総合研究機構 食品総合研究所
五月女 格
(独)農業・食品産業技術総合研究機構 食品総合研究所
紙谷 喜則
鹿児島大学
森川 クラウジオ健治
(独)農業・食品産業技術総合研究機構 野菜茶業研究所
篠原 信
(独)農業・食品産業技術総合研究機構 野菜茶業研究所

-CONTENTS-

【第1編 微生物制御に対する最近の知見】
<1>微生物の増殖と細胞形態
 ~微生物制御で問題となるバイオフィルムなどの微生物細胞の最近の話題~
 ・はじめに
 ・微生物制御で問題となる微生物の種類とその生活環
 ・微生物の増殖に適した環境条件
 ・微生物の生き残り(環境適応)戦略
  -ストレス応答
  -休眠・休止細胞
  -Persister cell
  -バイオフィルム
  -抗菌剤耐性菌

<2>微生物のQuorum Sensing
 ・はじめに
 ・Quorum Sensingとは
  -Quorum Sensing機構
  -Quorum Sensingと菌体増殖との関連
  -Quorum Sensingにおけるシグナル物質
  -Quorum Sensingにおけるシグナル物質の検出
 ・Quorum Sensingの制御
  -Quorum Sensing機構の制御技術
  -Quorum Sensing制御技術の有用性

<3>微生物の自殺誘発
 ・はじめに
 ・生命現象、それは分解と合成の秩序維持で成り立つ
 ・自己溶菌と抗生物質ペニシリン
 ・バクテリオファージ製剤による溶菌誘発-ファージ療法と食品への応用 -
 ・自己溶菌誘発処理による自殺殺菌
 ・自己溶菌と染色体DNAの分解
 ・細菌のプログラム細胞死
  -枯草菌の胞子形成時の母細胞の崩壊と共食い現象-
 ・Cid/Lrg制御システムによる黄色ブドウ球菌の
  バイオフィルム形成とプログラム細胞死
 ・MazEF-トキシン-アンチトキシン系の細胞死への関与
 ・もう一つの見かけ上の自殺要因-活性酸素種による死滅と損傷菌-
 ・二次的に発生する活性酸素は死滅要因なのか?
 ・自殺誘発殺菌法の応用への可能性

<4>予測微生物学-基本概念とその活用方法-
 ・はじめに
 ・増殖/死滅モデルの基本概念
 ・予測モデルの応用例
  -予測ソフトウェアの展開
  -MRVの機能とその活用方法
   培地条件での検索
   各種食品条件での検索
  -諸外国における予測ソフトウェアの展開
  -予測微生物学のハードウェア開発
 ・最近のモデル開発の傾向
 ・食品加工・流通への適用
 ・現状の課題と今後の展望

【第2編 微生物迅速検出・同定技術の開発】
≪微生物迅速検出技術≫
<1>ATP測定を利用した迅速衛生検査
 -ATPふき取り検査とATP法による迅速微生物検査-
 ・はじめに
 ・ホタルルシフェラーゼによるATP測定とその特徴
  -ルシフェリン・ルシフェラーゼ反応によるATP測定
  -強く安定した発光を得るために:ATPとAMPを同時に測る
  -ATP+AMPを同時に測るメリット
 ・ATPふき取り検査=清浄性検証の手法
  -ATPの汚染指標としての利用-食品残査=汚れ=ATPを測る-
  -ATP汚染を減らせば微生物汚染も減る
  -洗浄効果判定への応用
  -清浄度検査のスタンダード
 ・ATP法による迅速微生物検査の原理と応用
  -遊離ATP消去による微生物測定の簡易化高感度化
  -ATP法による無菌試験の迅速化
  -ルシフェリンガラクトシドを発光基質に用いた大腸菌群検出
 ・おわりに

<2>誘電泳動インピーダンス計測法による
        高感度細菌・ウイルス・遺伝子検査技術
 ・はじめに
 ・誘電泳動現象
 ・誘電泳動インピーダンス計測法による細菌検出
  -DEPIMの原理
  -DEPIMによる細菌検出
  -高感度化・迅速化
  -DEPIMによる選択的細菌検出
  -食品衛生管理への応用
 ・誘電泳動インピーダンス計測法によるウイルス検出
 ・誘電泳動インピーダンス計測法によるDNA検出
 ・むすび

<3>近赤外分光法による微生物汚染の検出
 ・はじめに
 ・近赤外分光法の原理
 ・定量分析
 ・定性分析
 ・生乳の一般生菌数の測定
 ・おわりに

<4>毒素に対し接着能を有する糖鎖を利用した微生物検出用試薬
 ・はじめに
 ・糖鎖クラスター効果
 ・糖鎖担持カルボシランデンドリマー
 ・AIE(Aggregation-induced Emission)効果のセンサへの応用
 ・シロールをコアに有する
  糖鎖担持カルボシランデンドリマーの水溶液中での物性評価
 ・レクチンセンサとしての評価
 ・シロールをコアとする糖クラスター化合物の混合による多標的検出への利用
 ・おわりに

<5>化学発光を利用した微生物の生存活性測定
 ・はじめに
 ・化学発光法の測定原理
 ・測定操作
 ・測定感度
 ・牛乳の大腸菌測定
 ・牛ひき肉中のO157H7の検出
 ・生野菜の生菌数測定
 ・加工食品・飲料の生菌数測定
 ・医療現場での実用化例
 ・測定キットと化学発光測定器
 ・まとめ

≪微生物迅速同定技術≫
<6>糖資化性の相違を利用した微生物識別技術
 ・はじめに
 ・糖資化性試験キット
 ・DARLの資化経路
 ・糖資化性プロファイルの利用法
 ・大腸菌群の汚染源探索
 ・HACCPとの関連
 ・識別法の比較
 ・フローラ解析の精度向上・迅速化に向けて
 ・まとめ

<7>蛍光指紋を用いた微生物検出技術
 ・蛍光指紋
 ・食品・微生物の自家蛍光
 ・蛍光指紋の食品への応用
 ・蛍光指紋の微生物検査への応用
  -微生物の同定への応用
  -食品における微生物検査への応用
 ・おわりに

<8>キャピラリー電気泳動法を用いた微生物の迅速分離技術
 ・はじめに
 ・微生物のキャピラリー電気泳動技術
 ・等電点キャピラリー電気泳動
 ・マイクロチップキャピラリー電気泳動
 ・CEを利用した微生物細胞の解析応用
 ・微生物細胞のCE分離における微生物同定技術
 ・おわりに

<9>MALDI-TOF MSを用いた新規微生物同定法
 ・はじめに
 ・これまでの微生物同定
  -生化学的性状を用いた微生物同定
 ・質量分析技術を用いた微生物同定法
  -MALDI-TOF MSの原理
   イオン化法-MALDIとは
   分離法-TOF MSとは
  -MALDI-TOF MSによる微生物同定の原理
  -MALDI-TOF MSによる微生物同定のワークフロー
  -データベースとアルゴリズム解析
  -食品分野での適用例
 ・おわりに

<10>次世代シーケンサーを用いた微生物同定技術
 ・はじめに
 ・次世代シーケンサー
 ・次世代シーケンサーの基本原理
 ・ライブラリー調製
 ・より多くのサンプル数を一度にシーケンスすることが可能なマルチプレックス法
 ・イルミナ独自のペアエンドシーケンスのメリット
 ・データ解析
 ・微生物学アプリケーション
 ・小さいゲノムサイズの生物種における全ゲノムシーケンス
 ・例:de novo シーケンス
 ・ターゲットシーケンス
 ・例:16S メタゲノムシーケンス
 ・次のレベルの研究へ

【第3編 微生物抑制技術の開発】
<1>新奇乳酸菌バクテリオシンの探索とその可能性
 ・バクテリオシンとは
  -食品保存への微生物利用
  -乳酸菌バクテリオシンの分類とその性質
 ・乳酸菌バクテリオシンの生合成機構と作用機構
 ・ナイシンの食品保存への利用
 ・新奇乳酸菌バクテリオシンの探索
  -新奇乳酸菌バクテリオシン探索の必要性
  -当研究室で単離された新奇乳酸菌バクテリオシンとその特性
 ・乳酸菌バクテリオシンの可能性
  -非食用途へのナイシン利用
   手指用殺菌洗浄剤
   ウシ乳房炎予防・治療剤
   口腔ケア製品への応用
  -その他の乳酸菌バクテリオシンの利用
  -乳酸菌バクテリオシンの利用における課題
  -乳酸菌バクテリオシンの展望
 ・おわりに

<2>食品分野における紫外線殺菌技術
 ・はじめに
 ・紫外線殺菌
  -紫外線殺菌の原理
  -紫外線の微生物への作用効果
  -殺菌効果の確認
  -殺菌の対象
 ・紫外線殺菌装置
  -紫外線ランプの特長
  -表面殺菌
  -液体殺菌
  -空気殺菌
 ・パルスドキセノン殺菌装置
  -キセノンランプの特長
  -パルスドキセノン殺菌装置
 ・おわりに

<3>プラズマジェットを用いた液中殺菌技術
 ・はじめに
 ・大気圧低温プラズマ
 ・LFマイクロプラズマジェット
 ・プラズマ殺菌
 ・低pH法を用いた液体のプラズマ殺菌技術
 ・活性種ベースで考えた低pH法
 ・プラズマ処理水を用いた殺菌
 ・おわりに

<4>マイクロバブルを利用した殺菌技術
 ・はじめに
 ・マイクロバブルの定義
 ・マイクロバブルの特性に関する理論的な考察
 ・マイクロバブルの発生方法
  -気液二相流旋回方式
  -加圧溶解式
 ・マイクロバブルの応用事例
  -マイクロバブルを用いた殺菌
  -マイクロバブルを用いた洗浄
  -マイクロバブルの応用(その他)
   液中汚濁物質の分離・分解
   溶存酸素濃度の管理
 ・マイクロバブル技術の標準化について
 ・おわりに

<5>超高圧殺菌装置の開発
 ・はじめに
 ・超高圧殺菌技術への展開とその現状
 ・超高圧処理装置「まるごとエキス」の開発
 ・低温での超高圧殺菌
 ・エキス化における殺菌
 ・100MPa以下での芽胞菌の殺菌
 ・600MPaでの殺菌
 ・おわりに

<6>交流高電界殺菌法
 ・はじめに
 ・交流高電界技術とは
  -ジュール加熱
  -高電界の効果
 ・交流高電界技術の殺菌効果
  -大腸菌の殺菌
  -芽胞の殺菌
  -各種微生物に対する殺菌効果
 ・交流高電界技術の実用化
  -交流高電界処理による高品質化
  -交流高電界処理の実用例
 ・交流高電界技術の今後の展開

<7>アクアガスによる食品殺菌技術
 ・はじめに
 ・過熱水蒸気とは
 ・アクアガスとは
  -アクアガス開発の背景
  -アクアガス発生装置・加熱装置
  -アクアガスの制御
  -アクアガスの食品加工特性
 ・アクアガスによる加熱殺菌
  -表面加熱殺菌の考え方
  -アクアガスによる表面加熱殺菌の例
 ・今後の検討課題
 ・おわりに

<8>電解機能水を用いた洗浄・殺菌技術
 ・はじめに
 ・電解機能水とは
  -電解次亜塩素酸水
   生成原理
   殺菌の機序
   強酸性電解水の安全性
   殺菌ポテンシャル
   食品を用いた殺菌効果の検証
  -強アルカリ性電解水
   洗浄方法と評価基準
   強アルカリ性電解水の洗浄効果の確認
   洗浄剤と強アルカリ性電解水の排水汚染
   強アルカリ性電解水の安全性
 ・まとめ

<9>茶殻やコーヒー滓を利用した殺菌技術
 ・はじめに
 ・資材の形状
 ・大腸菌の殺菌
 ・植物病原菌の殺菌
 ・有害物質の分解
 ・鉄供給剤としての茶鉄、コーヒー鉄
 ・今後の展望

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