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オンデマンド出版(POD)
バイオフィルム―その生成メカニズムと防止のサイエンス

コードNO0233P
発 刊1998年11月10日
編集委員
森崎 久雄
立命館大学 理工学部生物工学科 界面生物化学研究室 教授
大島 広行
東京理科大学 薬学部薬品物理化学教室 教授
磯部 賢治
ライオン(株)研究開発本部 食品研究所 主任研究員
価 格 POD(オンデマンド)価格 本体22,400円+税
体 裁 A4判並製横2段組 316頁
試 読不可
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キャンセル・返品不可
環境衛生・食品工場・プラント監視員必携
環境微生物の界面付着・除去機構を初めて解明したプラント汚染防止のニューバイブル

■ 主要構成

第1部 バイオフィルムの生成メカニズム
第1章 表面間に働く力:凝集と付着
第2章 フラクタル次元から見た表面構造
第3章 細胞表面の新しい理論
第4章 バイオフィルム生成のサイエンス
第2部 微生物の生息場所としてのバイオフィルム
第1章 微生物細胞の表面特性
第2章 生存のためのバイオフィルム(1):身近なバイオフィルム
第3章 生存のためのバイオフィルム(2):微生物生態学的視点
第3部 バイオフィルムの防止技術
第1章 設備資材面からの防止技術
第2章 食品機器・配管系における防止技術
第3章 バイオフィルムのモニタリング技術
第4章 バイオフィルム予防のための洗浄技術
付属資料:バイオフィルム関連規格
【発刊に向けて】

バイオフィルム、即ち吸着基質上の(微)生物フィルムは、種々の産業活動において問題視されてきた。例えば、バイオフィルム形成により、金属の腐敗、 パイプラインの目詰まり、海洋構造物の生物汚損、医療器具、食品の汚染等が引き起こされ、これらを何とか防止、防除する努力が続けられてきた。しかし、 その基盤となるべきバイオフィルムに関する科学的理解は、十分とは言い難い。

ところで、視点を微生物の側に移してみれば、「付着」は微生物の生活様式の一つであり、基質への付着に続くバイオフィルム形成は、 微生物の諸活動・生き残りにとって生態学的に重要な意味を持っている。上記の様に、バイオフィルムは、微生物の生息場所であるという視点に立ち、 その生成メカニズムを科学的に理解すれば、このやっかいなフィルムを見る目も自ら変わり、それを防止・防除する技術にも新しい局面が拓けると予想される。 この様に発想を転換し、本書が企画されその構成が討議された。

本書は、バイオフィルムの防止に関し、技術の集大成を目指すにとどまらず、技術の基盤となるサイエンスに重点を置こうとすものである。単なるフィルムではなく、 生きて活動しているフィルム「バイオフィルム」を科学的に、多面的に理解しようとする姿勢を世に問うことは、 近年芽生えつつある「自然との共存」という潮流とも合致し、既存の技術の見直し、改善ばかりでなく、今後のバイオフィルム防止、 さらにはバイオフィルムを積極的に利用する技術の開発の方向にも、新しい示唆を与え得るものと期待される。

したがって内容は、第1部:バイオフィルムの生成メカニズム、第2部:微生物の生息場所としてのバイオフィルム、第3部:バイオフィルムの防止技術、の3部構成で、 学際領域の新しい研究成果にも眼を向けながら第一線で活躍されている研究者にご執筆をお願いした。

編集委員

■ 内容目次

序説 微生物の住み場所「バイオフィルム」<森崎 久雄>

第1部 バイオフィルムの生成メカニズム

ガイダンス<森崎久雄>

第1章 表面間に働く力 :凝集と付着<大島広行>
  1. 自然の持つ2つの意志
    1.1 ポテンシャルエネルギー=力学的な力に逆らっている度合い
    1.2 エントロピー=無秩序さの度合い
    1.3 分子集団に働くエントロピー斥力
  2. 粒子間のvan der Waals相互作用
    2.1 分子間のvan der Waals相互作用
    2.2 粒子間のvan der Waals相互作用
  3. 粒子間の静電相互作用
    3.1 コロイド粒子周囲の拡散電気2重層
    3.2 柔らかい粒子の場合
    3.3 1個の粒子に働く力
    3.4 2つの粒子間の静電力
  4. 粒子間の全相互作用
    4.1 相互作用のポテンシャル曲線
    4.2 凝集,付着のカイネティックス
    4.3 ペリカイネチック凝集とオルトギネチック凝集
  5. 他の相互作用
第2章 フラクタル次元から見た表面構造<高安秀樹>
第1節 フラクタル表面の生成と特徴づけ
  1. フラクタル次元
    1.1 相似性次元
    1.2 ハウスドルフ次元
    1.3 容量次元
    1.4 ボックスカウンティング次元
  2. 表面モデルとアフィンフラクタル
第2節 表面構造のフラクタル性とその応用<恩田智彦>
  1. フラクタル表面の表面積
  2. フラクタル表面の自己相似性
  3. フラクタル表面の応用例
    付録
第3章 細胞表面の新しい理論<大島広行>
  1. 表面電荷層内の電位分布
  2. 電気泳動とは何か
  3. 柔らかい粒子の電気泳動
第4章 バイオフィルム生成のサイエンス<森崎久雄>
  1. バイオフィルムの形成過程
    1.1 conditioningfilmの形成
    1.2 conditioningfilmへの細菌細胞の付着
    1.3 付着細胞の増殖と細胞外ポリマー(EPS)の生産
    1.4 バイオフィルムの成長と共同体形成
  2. 脱離作用
    2.1 吸着基質表面とconditioning filmとの間の結合力
    2.2 EPSマトリックスの強度
    2.3 生物学的因子
    2.4 気/液界面の通過
  3. 今後の課題と研究の方向
    3.1 バイオフィルムの防止,除去
    3.2 バイオフィルムとは

第2部 微生物の生息場所としてのバイオフィルム

ガイダンス<森崎久雄>

第1章 微生物細胞の表面特性<笠原康裕/新垣隆資>
第1節 環境中の種々の微生物
  1. 細胞表面の物理化学的性質
    1.1 疎水性
    1.2 細胞表面荷電
  2. 種々の微生物の疎水性と表面荷電
  3. 土壌細菌の疎水性と表面荷電
    3.1 単離菌株の特性
    3.2 疎水性
  4. 細菌の特性と表面
第2節 菌体外多糖類:EPSの重要性<岩淵範之/砂入道夫/中嶋睦安>
  1. 疎水的な細胞表面を持つ微生物Rhodococcus rhodochrous
    1.1 Rhodococcus属細菌の特徴
    1.2 微生物の吸着に関与する因子
    1.3 微生物の疎水性測定法
    1.4 コロニー形態と細胞表面の疎水性
    1.5 LBMoverlay法の開発
    1.6 ミコール酸と疎水性
  2. EPSの機能の検討
    2.1 乾燥に対する耐性能
    2.2 薬剤,重金属に対する耐性能
    2.3 バクテリオファージに対する耐性能
    2.4 吸着に関与する道具
    2.5 推定されるEPSの新しい機能
    2.6 仮説の検討
  3. まとめと展望
第3節 細胞表層解析の新しいアプローチ<森崎久雄>
  1. 微生物細胞の表面荷電
    1.1 微生物細胞の等電点
    1.2 微生物細胞の表面荷電のpH依存性
  2. 細胞表層に存在するポリマー層の解析
第2章 生存のためのバイオフィルム(1)−身近なバイオフィルム
第1節 歯と微生物<太田寛行/鳥井康弘>
  1. 口腔内のバイオフィルム,歯垢(プラーク)
  2. 歯面でのプラーク形成
    2.1 ペリクル
    2.2 ペリクルヘの口腔細菌の付着
    2.3 粘着性グルカンの合成
    2.4 細菌叢のシフト
  3. プラークの病原性
    3.1 う蝕
    3.2 歯周病
  4. 歯科修復材料表面でのプラーク形成
第2節 居住空間で見られるバイオフィルム<古畑勝則>
  1. バイオフィルムの発生事例
  2. バイオフィルムの特性
    2.1 バイオフィルムの発生状況とその外観
    2.2 バイオフィルムの微視的構造
    2.3 バイオフィルムの生菌数
  3. バイオフィルム構成菌の特徴
    3.1 構成菌種
    3.2 粘液物質産生能
    3.3 産生色素
    3.4 Methylobacteriumの増殖特性
    3.5 殺菌処理に対する抵抗性
    3.6 殺菌剤感受性
    3.7 病原性

第3章 生存のためのバイオフィルム(2)−微生物生態学的視点

第1節 植物と微生物<豊田剛己/木村眞人>
  1. 根圏微生物
    1.1 根圏微生物の特徴
    1.2 根圏微生物の種構成
    1.3 根圏微生物の働き
  2. 微生物の植物根への定着
    2.1 根圏定着能(rhizosphere competence)
    2.2 根面定着因子
  3. 根圏微生物の植物根への付着機構
    3.1 非特異的付着機構
    3.2 特異的付着機構
  4. 葉圏微生物
第2節 河床石面付着層の微生物群集<森川和子>
  1. 上流域における経年変化
    1.1 多摩川上流域における流量の年変動
    1.2 多摩川上流域における河床石面付着層の量の年変動
    1.3 多摩川上流域における石面付着層のクロロフィル量の変動
    1.4 多摩川上流域における付着層を形成する微細藻類の種類構成の変動
    1.5 多摩川上流域における付着層の細菌群集の数の変動
    1.6 多摩川上流域における付着層の細菌群集の種類構成の変動
    1.7 河床の石面付着層の細菌群集の数の変動要因
  2. 河床付着層の形成過程と微生物
    2.1 上流域海沢における河床付着層の形成過程
    2.2 付着層形成のイニシャルはなにか
    2.3 覗いてみよう,微生物膜の構造を
第3節 海洋の有機懸濁粒子(デトライタス)に付着する細菌<深見公雄>
  1. 海洋における懸濁物付着細菌と浮遊細菌
  2. 付着細菌の計数法・研究方法とその分布
  3. 浮遊状態から付着のプロセス
  4. デトライタス分解過程の付着細菌
  5. 付着細菌の活性とその性質
  6. 生態学的意義
第4節 温泉産バイオマットの生態学<牧陽之助>
  1. 微生物生態学的視点からのバイオフィルム研究−構造と機能
  2. システムとしてのバイオマット
  3. 光合成生物による温泉産バイオマット−シアノバクテリアマット
  4. 硫黄酸化細菌によるバイオマット−硫黄芝
    4.1 A型硫黄芝の構造と機能
    4.2 連続混合培養系としての硫黄芝
    4.3 シアノバクテリアと硫黄酸化細菌の共存
  5. 原始共生系としての温泉産バイオマット―まとめにかえて

第3部 バイオフィルムの防止技術

ガイダンス<磯部賢治>

第1章 設備資材面からの防止技術<森本昌義>
  1. 微生物界面と物質界面との相互作用エネルギー(微生物の付着理論)
  2. 微生物の界面処理試験片に対する付着性試験
    2.1 界面処理プレートの試作
    2.2 界面処理特性および接触角の測定
    2.3 微生物の付着試験
    2.4 結果と考察
  3. 環境微生物の付着性試験
    3.1 試験方法
    3.2 培養方法
    3.3 結果と考察
  4. 上市または試作内装の微生物付着性
    4.1 界面エネルギーの測定
    4.2 微生物の試験片に対する付着試験
    4.3 結果と考察
  5. 非汚染性内装材の商品化
    5.1 耐薬品性
    5.2 耐汚染性
    5.3 基礎物性
    5.4 暴露試験
    5.5 メンテナンス
    5.6 適用場所
  6. 非汚染性塗料
    6.1 汚れ物質
    6.2 耐汚染性塗膜の概念
    6.3 汚れ物質の除去機構
    6.4 ローリング機構の証明
    6.5 アクリルシリコン塗料の耐汚染性の化学
  7. 光触媒親水性技術
    7.1 光触媒による超親水化
    7.2 酸化チタン界面における親水性発現機構
  8. 非付着性界面とは

第2章 食品機器・配管系における防止技術

第1節 食品機械装置とサニタリー配管設計<仁加保務>
  1. 食品機械装置
    1.1 タンク
    1.2 バルブ
    1.3 ポンプ
    1.4 殺菌装置
    1.5 CIP装置
  2. 配管と継手
    2.1 サニタリー配管設計
第2節 機器類の洗浄・殺菌システム<吉川清明>
  1. 食品製造とサニタリー機器
  2. 機器のサニタリー性
  3. サニタリー機器の洗浄
    3.1 各機器の設計ポイントについて
    3.2 CIP(Cleaning In Place)システム
  4. サニタリー機器の殺菌
    4.1 加熱殺菌法
    4.2 非加熱殺菌法

第3章 バイオフィルムのモニタリング技術

第1節 バイオフィルムの検査法<山本茂貴>
  1. バイオフィルムの検査法
  2. 一般細菌培養法(ふき取り法)
  3. 顕微鏡を用いたバイオフィルムの検査法
  4. 電子顕微鏡を用いる検査法
  5. 共焦点レーザー顕微鏡を用いる検査法
  6. インピーダンス法
  7. ATP(adenosine 5-triphosphate)法
  8. 今後の課題
第2節 ATP測定の衛生検査への利用とバイオフィルム検出への展開(ホタルルシフェラーゼの大量生産と迅速衛生検査への応用)<本間茂>
  1. ルシフェラーゼによるATPの迅速超高感度測定
  2. ルシフェラーゼによるATP測定の産業応用への障害
  3. スリーパーベクターを用いた微生物によるルシフェラーゼ生産
  4. ATP測定応用の微生物検査での問題点と清浄度検査での有用性
  5. ATPの汚染指標としての利用“食品=汚れ=ATP”を測る
  6. ATPを指標とした清浄度管理(ふき取り検査)の実際
  7. まな板の清浄度検査への応用例
  8. 洗浄効果判定への応用
  9. ATP法による菌数測定とATP消去技術
  10. 高性能ATP消去剤による微生物測定の高精度化
  11. ATPを指標とした清浄度管理・微生物測定に必要な試薬と装置
    11.1 ATP測定用ルシフェラーゼ試薬
    11.2 測定用ポータブルルミノメータ
第3節 食品汚染菌種調査によるモニタリングと防止対策<井上富士男>
  1. 食品製造現場におけるバイオフィルムの発生状況
    1.1 配管内の例
    1.2 タンク内の例
  2. バイオフィルムの簡易同定
    2.1 配管の場合(調味液aw0.85.pH5.0)<aw:wataer activity水分活性>
    2.2 タンクの例
  3. バイオフィルムの防止対策

第4章 バイオフィ.ルム予防のための洗浄技術

第1節 除菌洗浄の基礎情報:微生物の付着力<森崎久雄>
  1. 電気浸透流,静電場を用いた微生物付着力の測定
    1.1 微生物の付着様式
    1.2 電気浸透流を周いた微生物の脱離に要する力の測定
    1.3 導電性ガラスを周いた微生物の付着力の測定
  2. 電場の微生物,バイオフィルムヘの影響
  3. 気/液界面の通過に伴う微生物細胞の脱離
第2節 食品製造プロセスにおける汚れの付着と洗浄<中西一弘/崎山高明>
  1. 洗浄の目的
  2. 食品製造における汚れの特徴と付着
  3. タンパク質の固体表面への付着
    3.1 常温における付着
    3.2 タンパク質の高温における付着
  4. 汚れの洗浄
    4.1 洗浄とは
    4.2 速度論的取り扱い
    4.3 薬剤洗浄速度
第3節 加工食品原料の洗浄<磯部賢治>
  1. バイオフィルムと食品の接点
  2. 食品における除菌洗浄の意義
  3. 食品原料の除菌における技術的ポイント
    3.1 食品原料における細菌の存在部位
    3.2 細菌の表層特性(構造・物性)と付着状態
    3.3 食品表面の微視的構造
  4. 豆・野菜類の除菌洗浄
    4.1 豆類の洗浄
    4.2 塩蔵野菜の洗浄
    4.3 生鮮野菜の洗浄
第4節 バイオフィルム防止のためのライン洗浄事例<亀井俊郎>
(1) 乳・乳製品
  1. 乳・乳製品製造工場におけるバイオフィルムの重要性
  2. 乳・乳製品製造におけるバイオフィルムの特徴
  3. 生乳および牛乳の汚染微生物
  4. バイオフィルムの発生箇所
  5. バイオフィルム除去のための洗浄方法
  6. バイオフィルム発生防止のための殺菌方法
  7. バイオフィルムの評価方法・計測方法
  8. 乳業での実状と今後の課題
(2) コーヒー飲料<長井直士/高橋時夫>
  1. 飲料製造工程における汚れの付着挙動
  2. コーヒー製品製造時に形成される成分汚れの離脱挙動(洗浄技術)
(3) 調理冷凍食品の微生物汚染とその防止策<小杉直輝>
  1. 冷凍食品と微生物の挙動
    1.1 冷凍食品を変敗させる微生物
    1.2 冷凍食品における微生物の生残
  2. 調理冷凍食品の製造工程中の微生物管理
    2.1 成型工程
    2.2 加熱工程と微生物
    2.3 冷却・凍結工程の微生物管理
    2.4 包装工程と微生物管理
  3. 冷凍食品工場での工程からの2次汚染事例とその対策
    3.1 ドラム成型機の殺菌不良によるコロッケの2次汚染
    3.2 煮込み釜の残存耐熱菌によるソースの2次汚染
    3.3 ソース輸送ポンプからの2次汚染
    3.4 空冷ダクト内の菌の巣
    3.5 スパイラル連続蒸し機からの汚染
    3.6 フリーザーからの2次汚染
付属資料:バイオフィルム関連規格<清水喜治>
  1. 規格
    1.1 日本工業規格(JlS)
    1.2 米国3-A規格
    1.3 ヨーロッパ規格EN1672
    1.4 ISO規格(Internationa1 Organization for Standaization;国際標準化機構)
  2. 衛生的対策
    2.1 材質
    2.2 表面仕上げ
    2.3 食料品製造プラントで使用される配管および接手の規格
    2.4 衛生対策の具体的実施例

キーワード索引


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■ 執筆者一覧(執筆順・敬称略、肩書等は発刊時のものです)
■ 編集委員
森崎 久雄
立命館大学理工学部生物工学科界面生物化学研究室教授
大島 広行
東京理科大学薬学部薬品物理化学教室教授
磯部 賢治
ライオン(株)研究開発本部食品研究所主任研究員
 
■ 執筆者
大島 広行
東京理科大学 薬学部薬品物理化学教室 教授
高安 秀樹
(株)ソニーコンピュータサイエンス研究所 シニアリサーチャー
恩田 智彦
花王(株)加工技術研究所グループリーダー
森崎 久雄
立命館大学 理工学部生物工学科 界面生物化学研究室 教授
笠原 康裕
奈良先端科学技術大学院大学 バイオサイエンス研究科 助手
新垣 隆資
岡山大学 歯学部口腔細菌学講座 助手
岩淵 範之
(株)海洋バイオテクノロジー研究所 釜石研究所微生物多様性グループ研究員
砂入 道夫
日本大学 生物資源科学部応用生物科学科 分子微生物学研究室 助教授
中嶋 睦安
日本大学 生物資源科学部応用生物科学科 分子微生物学研究室 教授
太田 寛行
茨城大学 農学部資源生物科学科 助教授
鳥井 康弘
岡山大学 歯学部歯科保存学第1講座 助教授
古畑 勝則
麻布大学 環境保健学部講師
豊田 剛己
名古屋大学 農学部土壌生物化学研究室 助手
木村 眞人
名古屋大学 農学部応用生物科学科 教授
森川 和子
東京農工大学 農学部応用生物科学科 助教授
深見 公雄
高知大学 農学部水族環境学研究室 教授
牧 陽之助
岩手大学 人文社会科学部生物学教室 教授
森本 昌義
Visiting Professor&Consultant,Palm Oil Research Institute of Malaysia President,Michigan Corporation
仁加保 務
岩井機械工業(株)エンジニアリング部部長
吉川 清明
岩井機械工業(株)生産本部エンジニアリング1課 課長
山本 茂貴
厚生省 国立公衆衛生院 衛生獣医学部乳肉衛生室 室長
本間 茂
キッコーマン(株)バイオケミカル事業部
井上 富士男
(株)ビー・エム・エルF&Sリサーチセンターチーフアドバイザー
中西 一弘
岡山大学 工学部生物機能工学科 教授
崎山 高明
岡山大学 工学部生物機能工学科 講師
磯部 賢治
ライオン(株)研究開発本部食品研究所 主任研究員
亀井 俊郎
明治乳業(株)品質保証部商品安全グループ課長
長井 直士
サントリー(株)生産第2部 課長
高橋 時夫
サントリー(株)技術開発部
小杉 直輝
(有)小杉食品技術事務所 代表取締役
清水 喜治
岩井機械工業(株)取締役経営企画室 室長

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