第1章 バイオフィルムに関わる微生物

• 1 微生物と地球環境
  • 1.1 微生物の誕生と進化
    • 1.1.1 微生物の誕生
    • 1.1.2 微生物の進化
    • 1.1.3 古細菌と真正細菌
  • 1.2 微生物の分類
    • 1.2.1 微生物とは
    • 1.2.2 生物の分類と微生物
    • 1.2.3 原核生物と真核生物
    • 1.2.4 各種微生物の性状
  • 1.3 細菌の代謝
    • 1.3.1 独立栄養菌と従属栄養菌
    • 1.3.2 好気性菌、嫌気性菌と正常細菌叢
    • 1.3.3 代謝 (Metabolism)
  • 1.4 細菌の構造
  • 1.5 細菌の形態
    • 1.5.1 球菌Coccus, Cocci
    • 1.5.2 桿菌Bacillus, Bacilli, Rod, Rods
    • 1.5.3 らせん菌Spirillum, Spirilla
  • 1.6 細菌の基本構造
    • 1.6.1 細胞壁Cell wall
    • 1.6.2 細胞膜Cell membrane
    • 1.6.3 細胞質Cytoplasma
    • 1.6.4 核様体Nucleoid
    • 1.6.5 莢膜Capsule、粘液層Slime layer
    • 1.6.6 鞭毛Flagella
    • 1.6.7 線毛Pili
    • 1.6.8 芽胞Spore, Endospore
  • 1.7 真菌とは
  • 1.8 真菌の分類
  • 1.9 真菌の代謝
    • 1.9.1 真菌の生活環と増殖
    • 1.9.2 糸状菌 (菌糸型真菌)
    • 1.9.3 酵母様真菌
  • 1.10 真菌の構造
  • 1.11 バイオフィルムに関連のある現象
    • 1.11.1 クオラムセンシング (Quorum sensing)
    • 1.11.2 生きてはいるけれども培養できない細菌 Viable but nonculturable (VBNC) bacteria.
• 2 微生物の培養と同定
  • 2.1 微生物の分離・培養検査法
    • 2.1.1 検体の選び方
    • 2.1.2 検査材料の塗抹に用いる器具
  • 2.2 無菌操作法
    • 2.2.1 無菌操作の必要性
    • 2.2.2 使用器具の火炎滅菌法
    • 2.2.3 検査材料の塗抹と3 段階希釈法
  • 2.3 同定検査法
    • 2.3.1 細菌と真菌の培養の基礎知識
    • 2.3.2 細菌の培養に用いる種々の培地
    • 2.3.3 真菌の培養に用いる種々の培地
    • 2.3.4 細菌の培養環境
    • 2.3.5 真菌の培養環境
    • 2.3.6 細菌の集落
    • 2.3.7 真菌の集落と糸状菌の分生子の作成
    • 2.3.8 細菌同定法
    • 2.3.9 細菌性状の検査法
    • 2.3.10 検査キットを用いた迅速診断法
    • 2.3.11 血清学的・免疫学的検査法
    • 2.3.12 細菌の遺伝子検査法
    • 2.3.13 新たな細菌同定法

第2章 バイオフィルムの構造と形成過程

• 1 はじめに
• 2 一般的なバイオフィルム構造
• 3 バイオフィルムの特徴
• 4 バイオフィルムの固着 (接着) ・生長・脱離
  • 4.1 浮遊細胞から固着細胞へ
  • 4.2 バイオフィルム形成初期段階で働くセカンドメッセンジャーc-di-GMP
  • 4.3 その他のヌクレオチド型セカンドメッセンジャーによるバイオフィルム形成への影響
  • 4.4 マイクロコロニーおよびバイオフィルムの成長
  • 4.5 バイオフィルムの成熟
  • 4.6 バイオフィルムの崩壊とバイオフィルム離脱細胞の特徴
• 5 最後に

第3章 バイオフィルム発生評価

• 1 生物学的手法と機器分析による方法
• 2 菌数測定—その限界と問題点
• 3 各種染色法
  • 3.1 非蛍光染色
  • 3.2 蛍光色素を用いる場合
• 4 遺伝子解析
• 5 光学顕微鏡
• 6 蛍光顕微鏡
• 7 共焦点レーザ顕微鏡
• 8 走査型電子顕微鏡 (SEM)
• 9 透過型電子顕微鏡 (TEM)
• 10 原子間力顕微鏡 (AFM)
• 11 可視紫外分光法 (UV-VIS)
• 12 ラマン分光法とFTIR 法
• 13 質量分析
• 14 白色干渉計
• 15 NMR 法

第4章 バイオフィルムの発生事例と対策

第1節 居住空間でのバイオフィルム発生事例と対策

第1項 快適な居住空間のためのバイオフィルム対策 第2項 浴室内でのバイオフィルム (ヌメリ) 発生事例と対策

• 1 浴室に発生する微生物汚染
• 2 ピンクヌメリの微生物実態
  • 2.1 汚染の状態
  • 2.2 生育速度
  • 2.3 生育に及ぼす汚れの影響
• 3 ピンクヌメリ対策
  • 3.1 日頃の対策
  • 3.2 抗菌剤の活用
• 4 まとめ 第3項 台所環境におけるバイオフィルム発生事例と対策 第4項 トイレでのバイオフィルム発生事例と対策
• 1 はじめに
• 2 トイレ便器内に生息する細菌とバイオフィルム形成
  • 2.1 トイレ便器内バイオフィルムからの細菌単離と菌叢解析
  • 2.2 トイレ便器内から単離された細菌のバイオフィルム形成能
  • 2.3 トイレ便器内のバイオフィルム形成への寄与度検証
• 3 トイレ便器内に生息する細菌に対する殺菌剤の効果
• 4 おわりに

第2節 医療現場でのバイオフィルム発生事例と対策

第1項 内視鏡のバイオフィルム発生事例と対策

• 1 背景
• 2 内視鏡を介した汚染事項とその要因
• 3 内視鏡洗浄消毒に関する国内外の情勢
• 4 内視鏡清浄度調査
  • 4.1 サンプリング
  • 4.2 洗浄液の塗抹・培養検査
  • 4.3 調査の現状
• 5 内視鏡洗浄消毒の課題 第2項 口腔内のバイオフィルム発生事例と対策
• 1 口腔バイオフィルムの特殊性
  • 1.1 常在性口腔細菌
  • 1.2 唾液の役割
  • 1.3 食品の作用
  • 1.4 口腔清掃後の磨き残し
• 2 口腔バイオフィルムの病原性
  • 2.1 う蝕
  • 2.2 歯周病
  • 2.3 舌上のバイオフィルム疾患
  • 2.4 誤嚥性肺炎
• 3 口腔バイオフィルム関連疾患に対する対策
  • 3.1 バイオフィルムの物理的除去
  • 3.2 食生活改善によるバイオフィルム形成制御
  • 3.3 抗菌剤によるバイオフィルム形成制御

第3節 食品のバイオフィルム発生事例と対策

• 1 食品中の微生物とバイオフィルム
  • 1.1 微生物が産生するバイオフィルム
  • 1.2 食品中でバイオフィルムを産生する微生物
  • 1.3 食品中での微生物共生によるバイオフィルム産生
• 2 食品中のバイオフィルム
  • 2.1 洋菓子のバイオフィルム
    • 2.1.1 洋菓子のロープ生成変敗現象と変敗微生物
    • 2.1.2 洋菓子のバイオフィルム生成の制御
  • 2.2 水産加工食品のバイオフィルム
    • 2.2.1 イカ加工製品のバイオフィルム
    • 2.2.2 剣先するめのバイオフィルム
    • 2.2.3 かまぼこのバイオフィルム
    • 2.2.4 水産加工食品のバイオフィルム生成の制御
  • 2.3 農畜産加工食品のバイオフィルム
    • 2.3.1 めん類のバイオフィルム
    • 2.3.2 豆類加工品のバイオフィルム
    • 2.3.3 肉類のバイオフィルム
    • 2.3.4 農産物のバイオフィルム
    • 2.3.5 農産加工食品のバイオフィルム生成の制御

第4節 食品工場におけるバイオフィルム発生事例と対策

第1項 ゆば製造工場におけるバイオフィルム発生事例と対策

• 1 はじめに
• 2 大豆加工品 (ゆば) と微生物の挙動
• 3 製造現場におけるモニタリング方法
• 4 ゆば製造における微生物汚染とその対策
  • 4.1 バイオフィルム防止のため洗浄殺菌
  • 4.2 原料 (大豆) の除菌洗浄—酵素系洗浄剤の利用—
  • 4.3 製造装置および機械の洗浄殺菌
    • 4.3.1 豆乳配管の洗浄殺菌
    • 4.3.2 ゆば巻き取り自動装置
    • 4.3.3 加工ゆば充填機
• 5 まとめ

第2項 食品製造設備・機器のバイオフィルム発生事例と対策

• 1 はじめに
• 2 食品製造施設のバイオフィルムに関与する微生物
  • 2.1 リステリア菌
  • 2.2 シュードモナス属
  • 2.3 バチルス属
• 3 食品製造施設におけるバイオフィルムが形成されやすい箇所
  • 3.1 乳製品製造工場
  • 3.2 食肉加工工場
  • 3.3 その他
    • 3.3.1 搬送コンベアーのガイド
    • 3.3.2 テーブルの脚
    • 3.3.3 機器の入口と出口のフラップ
    • 3.3.4 不良な溶接
    • 3.3.5 バルブのゴム製ハンドルカバー
    • 3.3.6 ゴム製マット
• 4 バイオフィルム対策-洗浄と殺菌
  • 4.1 洗浄
  • 4.2 殺菌
• 5 おわりに

第5節 医薬品製造工場におけるバイオフィルム発生例と対策

• 1 バイオフィルムとは何か?
• 2 バイオフィルムができるステップ
• 3 バイオフィルムの発生と発育
• 4 欧州薬局方第9 版の内容
• 5 精製水製造装置
• 6 精製水製造時における微生物管理におけるWHO と日本薬局方と無菌操作法の比較
• 7 製薬用水設備の配管勾配
• 8 デッドレッグ (Dead Legs) およびデッドエンド (Dead End) の回避
  • 8.1 層流と乱流
  • 8.2 流速とステンレス管内壁へのバイオフィルムなどの付着
• 9 微生物の増殖防止策
  • 9.1 微粒子の大きさ
  • 9.2 TOC (Total Organic Carbon) と細菌数の関係

第6節 化粧品製造工場における微生物汚染とバイオフィルム対策

• 1 化粧品の微生物汚染
  • 1.1 一次汚染と二次汚染
  • 1.2 化粧品の微生物汚染例
  • 1.3 汚染の原因と対策の基本
• 2 化粧品工場での汚染とバイオフィルム
  • 2.1 バイオフィルムの存在場所
  • 2.2 バイオフィルムの予防およびその除去
    • 2.2.1 排水設備などのバイオフィルムの予防・除去
    • 2.2.2 パイプラインのバイオフィルムの予防・除去
    • 2.2.3 純水設備のバイオフィルムの予防・除去

第5章 バイオフィルム対策技術のポイント

• 1 バイオフィルムを退治する
• 2 バイオフィルムの発生防止ポイント
• 3 バイオフィルム形成防止技術
  • 3.1 微生物付着
  • 3.2 付着・増殖の阻止
    • 3.2.1 表面改質
    • 3.2.2 薬剤
    • 3.2.3 細菌の情報伝達機構 (クオラムセンシング)
    • 3.2.4 超音波
• 4 バイオフィルムの除去技術
  • 4.1 洗浄・殺菌
    • 4.1.1 湿式洗浄
    • 4.1.2 アルカリ剤の洗浄効果
    • 4.1.3 次亜塩素酸の洗浄効果
    • 4.1.4 界面活性剤の併用効果
    • 4.1.5 塩素系アルカリフォームの洗浄効果
  • 4.2 プラズマ
  • 4.3 パルスレーザ照射
  • 4.4 分解酵素
    • 4.4.1 アルギン酸リアーゼ
    • 4.4.2 バリダーゼ (ストレプトキナーゼ)
    • 4.4.3 プロテアーゼ/ セルラーゼ
  • 4.5 バクテリオファージ
• 5 バイオフィルム対策の実際
  • 5.1 各種水系におけるバイオフィルム制御
    • 5.1.1 冷却水系 (スクラバー)
    • 5.1.2 浴槽水系
    • 5.1.3 給湯水系
  • 5.2 食品工場でのバイオフィルム発生を抑制する洗浄殺菌技術
    • 5.2.1 バイオフィルム形成を防止する設備要件
    • 5.2.2 バイオフィルム形成防止策としての洗浄要件
    • 5.2.3 殺菌を兼ねた洗浄方法
  • 5.3 口腔バイオフィルム形成の制御方法
    • 5.3.1 物理的な口腔清掃方法
    • 5.3.2 代用甘味料を用いたバイオフィルム形成抑制
    • 5.3.3 洗口剤によるバイオフィルム形成抑制
    • 5.3.4 歯磨きペーストによるバイオフィルム形成抑制
    • 5.3.5 クオラムセンシング阻害によるバイオフィルム形成抑制
  • 5.4 医学分野におけるバイオフィルム
    • 5.4.1 医療器具のバイオフィルム汚染
    • 5.4.2 異物感染
    • 5.4.3 ラクトフェリンとバイオフィルム感染症
    • 5.4.4 バイオフィルム感染症と抗菌薬
• 終わりに

第6章 バイオフィルムとの共存・産業利用

• 1 はじめに
• 2 水処理分野におけるバイオフィルムの利用
• 3 発酵・酵素生産分野におけるバイオフィルムの利用
  • 3.1 固体培養法
  • 3.2 液面 (表面) 培養法
  • 3.3 膜面液体培養法
• 4 固/液界面バイオフィルムの利用
  • 4.1 固/液界面における毒性緩和現象
  • 4.2 加水分解・エステル化反応への利用
  • 4.3 酸化反応への利用
  • 4.4 還元反応への利用
  • 4.5 生分解への利用
• 5 気/液界面バイオフィルムの利用
• 6 液/液界面バイオフィルムの利用
  • 6.1 液/液界面バイオフィルムの微生物変換への利用
    • 6.1.1 加水分解反応への利用
    • 6.1.2 還元反応への利用
    • 6.1.3 水酸化反応への利用
    • 6.1.4 エポキシ化反応への利用
  • 6.2 液/液界面バイオフィルムの発酵への利用
  • 6.3 界面バイオフィルムの天然物創薬への利用
• 7 おわりに