学会誌「EICA」

[論文] 硝化細菌バイオセンサの微生物膜活性の定量化手法および有害物質検出感度の向上手法の基礎検討

内容

我々は、浄水、河川水、下水中の有害物質の検出を目的とした、硝化細菌バイオセンサを開発してきた。通常、呼吸速度連続監視型バイオセンサの有害物質検出感度は、バイオセンサ中の微生物の活性と反比例関係にある。そのため、バイオセンサ運転中の微生物の活性変動による検出感度変動の問題を解決する必要があった。本論文では、酸素消費率を（OCR）をバイオセンサ中の微生物の相対活性と定義し、OCRのパラメーターと検出感度との関係を調査したところ、検出感度向上およびOCR制御に最も効果的なパラメーターは運転温度であることが分かった。その結果、検出感度が10倍に向上し、3ヶ月連続運転での検出感度の変動を低減することができた。また、OCRの基質濃度依存性をバイオセンサ中の微生物膜の相対活性と定義することにより、アンモニア酸化細菌バイオセンサと亜硝酸酸化細菌バイオセンサの検出感度を正確に比較することができた。

巻

9巻2号2004年

Page

59

題名

硝化細菌バイオセンサの微生物膜活性の定量化手法および有害物質検出感度の向上手法の基礎検討

Title

The Quantification of Immobilized Microbial Membrane Activity and the Improvement of Sensitivity for Toxicants in Biosensors Usi

著者

○乾 貴誌，田中良春（富士電機アドバンストテクノロジー（株）），岡安祐司（(独)土木研），田中宏明（京都大学）

Authors

T. Inui1，Y. Tanaka1，Y. Okayasu2 and H. Tanaka2

著者表記

Author attribution

著者勤務先名

Office name

著者所属名

キーワード

硝化細菌，バイオセンサ，検出感度，活性，酸素消費率

Key Words

nitrifying bacteria，biosensor，sensitivity，activity，oxygen consumption ratio

概要

我々は、浄水、河川水、下水中の有害物質の検出を目的とした、硝化細菌バイオセンサを開発してきた。通常、呼吸速度連続監視型バイオセンサの有害物質検出感度は、バイオセンサ中の微生物の活性と反比例関係にある。そのため、バイオセンサ運転中の微生物の活性変動による検出感度変動の問題を解決する必要があった。本論文では、酸素消費率を（OCR）をバイオセンサ中の微生物の相対活性と定義し、OCRのパラメーターと検出感度との関係を調査したところ、検出感度向上およびOCR制御に最も効果的なパラメーターは運転温度であることが分かった。その結果、検出感度が10倍に向上し、3ヶ月連続運転での検出感度の変動を低減することができた。また、OCRの基質濃度依存性をバイオセンサ中の微生物膜の相対活性と定義することにより、アンモニア酸化細菌バイオセンサと亜硝酸酸化細菌バイオセンサの検出感度を正確に比較することができた。

Abstract

We have developed biosensors using nitrifying bacteria in order to detect toxicants in purified water, river water and wastewater. Generally, the toxicants sensitivity of biosensors, which are continuously monitoring the respiration rate of bacteria, is inversely related to bacteria activity in biosensors, therefore it has been needed to resolve the variation of the sensitivity because of bacteria activity changing while biosensors are operating. In this paper, we define oxygen consumption ratio (OCR) as the relative bacteria activity in biosensors and research correlation between the sensitivity and parameters of OCR. We find that operating temperature is the most efficient parameter to increase the sensitivity and control the OCR. In results we can increase the sensitivity by ten-fold and reduce the variation of the sensitivity during three months operation. We also define OCR dependence on substrate concentration as the bacteria activity in biosensors; therefore we become to be able to compare correctly the sensitivity of biosensors using that between ammonia oxidizing bacteria and nitrite oxidizing bacteria.