ほかんけん研究者体験
自由研究お助けタイ！
～発酵食品のミクロの世界～
平成 29 年 8 月 8 日（火）
14:00～16:00
福岡市保健環境研究所
（まもるーむ）
実施内容
１．発酵食品について
２．顕微鏡の使い方について
３．実習（２グループに分かれて実施）
・ヨーグルトと納豆の中にいる微生物の観察
・酵母によるアルコール発酵の確認
４．まとめ（質疑応答）
発酵食品とは？
皆さんは発酵食品と言って何を思い浮かべますか？ ヨーグルト，納豆，パン，キムチ，チーズ，味噌，醤油，酢，お酒な ど私たちの周りには多くの発酵食品があります。発酵食品とは，食材を 微生物 の働きで 発酵 させることにより加工した 食品 です。発酵により， 食材の美味しさ，栄養価，保存性などが高まり，人にとって有効な成分 が加わった発酵食品へと変化します（図１）。図１
発酵食品を食べることにより，腸内フローラが健やかに保たれ，腸内の善玉菌を増やす ことにもつながるため，お通じをよくするだけでなく，私たちのカラダにとって様々ない いことがたくさんおこります。 腸内フローラのバランスを改善し，カラダによい作用をもたらす生きた微生物のことを プロバイオティクスと言い，その代表的なものに乳酸菌や納豆菌など発酵に関わっている 微生物があります。プロバイオティクス食品とは，腸内細菌を健やかに保つ役割のある食 品のことをさし，発酵食品はプロバイオティクス食品と言われています。こんなにすごい！！発酵食品の効果
①栄養の吸収率アップ ②栄養アップ ③保存性アップ ④美味しさアップ ⑤腸が元気になる発酵食品
「プロバイオティクス食品」＝
発酵と腐敗
「発酵」も「腐敗」もどちらも微生物の働きによって食品の成分が変化することをいい ます。この時，微生物の働きの結果が人間にとって有益であれば「発酵」といい，有害で あれば「腐敗」といって区別しています（図２）。図２
発酵食品をつくる微生物 発酵食品に利用される微生物は，多くの種類がありますが，大きく分けると「細菌類」， 「酵母類」，「カビ類」があり，発酵食品の中にはこれらが複数働いてできるものもあります （図３）。図３：発酵食品と微生物
発酵を起こさせる代表的な微生物
乳酸菌
糖を利用して乳酸を作り出す細菌の総称で，自然界に広く存在しています。 ひとくちに乳酸菌といっても，属・種・株とそれぞれの持つ性質により細 かく分類されており，私たちの日常の中で多種多様に存在しています。乳酸 菌の代表的なものとしては，ヨーグルトに主に使われている乳酸桿菌，チー ズに主に使われている乳酸球菌が挙げられます。それぞれ効果も種類によっ て異なっており，それぞれの特性を活かして乳製品等の製造に利用されてい ます（表１）。 また，乳酸菌は人の腸内にも存在しており，アシドフィルス菌，ガセリ菌， ビフィズス菌などがあります。これらは善玉菌と呼ばれ，乳酸や酢酸などを 産生し腸内のｐH を酸性に下げ，腸内にいる悪玉菌とよばれる有害菌の増殖 を抑制します。また，外から入ってくる有害菌の定着を阻止したり，腸の運 動を促進して整腸作用を示します。 （※ビフィズス菌は乳酸のほかに酢酸も作り出すことができ，厳密にいうと 乳酸菌とは別物ですが，はっ酵乳や乳酸菌飲料などの乳製品の製造によく用 いられる乳酸菌の一種です。） 表１：乳製品の製造に用いられる主な乳酸菌 菌属 菌種 主な用途 ラクトバチルス （乳酸桿菌） ラクトバチルス デルブリュッキー 亜種 ブルガリクス ラクトバチルス アシドフィルス ラクトバチルス カゼイ ラクトバチルス ガセリ ラクトバチルス プランタルム ラクトバチルス ブレビス はっ酵乳，乳酸菌飲料 ラクトバチルス ヘルベティクス はっ酵乳，乳酸菌飲料，チーズ 乳酸球菌 ラクトコックス ラクチス 亜種 ラクティス ラクトコックス ラクチス 亜種 クレモリス 発酵バター，チーズ，はっ酵乳 乳酸菌飲料 ストレプトコックス サーモフィルス はっ酵乳，乳酸菌飲料 エンテロコックス フェシウム チーズ，はっ酵乳 ロイコノストック ロイコノストック メセンテロイデス 亜種 クレモリス 発酵バター，チーズ，はっ酵乳 ビフィズス菌 ビフィドバクテリウム ビフィダム ビフィドバクテリウム ラクティス ビフィドバクテリウム ブレーベ ビフィドバクテリウム インファンティス ビフィドバクテリウム アドレッセンティス はっ酵乳，乳酸菌飲料身近な乳製品にも使われている乳酸菌
ラクトバチルス デルブリュッキー亜種 ブルガリクス →ブルガリア菌，Ｒ-１ ラクトバチルス カゼイ →ヤクルト（シロタ株） ラクトバチルス ガセリ →ＬＧ２１ ラクトバチルス ヘルベティクス →カルピス ラクトコックス ラクチス 亜種 ラクティス →プラズマ乳酸菌 ラクトコックス ラクチス 亜種 クレモリス →カスピ海ヨーグルト ビフィドバクテリウム ラクティス →ＢｉｆｉＸ納豆菌
枯草菌の一種で，学名はBacillus subtilis var. natto（バチルス サブチ リス ナットー）と言い，稲のわらに多く付着しています。納豆はこの納豆 菌が煮豆（大豆）に偶然作用してできたと言われています。納豆菌も乳酸菌 のように様々な種類があり，様々な性質を持っています。 納豆には 1g に 10 億個以上という納豆菌がいます。納豆菌は胃酸にも耐え て腸にたどりつき，善玉菌が増えるのを助け，整腸作用を発揮して便通を改 善します。悪玉菌がつくる腐敗物の生成を減らし，有害物質を吸着して排泄 を促すことで，肌や各組織にもよい影響を与えるといわれています。 また，納豆菌がつくる 酵素 のひとつに近年話題になっている「ナットウキ ナーゼ」があります。数ある食材の中でも納豆だけが含む酵素で，血液の流 れをサラサラにして固まりにくくする効果があり，脳卒中や心筋梗塞，動脈 硬化など生活習慣病の予防に役立つとされています。
酵母菌
真菌類の一種で，糖を分解してアルコールと炭酸ガスを作り出します（ア ルコール発酵）。自然界では樹液，花蜜，果実に多く存在し，現在 350 種類 あるといわれています。 ビール酵母，清酒酵母，ワイン酵母，パン酵母など があり，それぞれ食品ごとに適した菌が使われ，ビール，ワイン，日本酒， ワイン，みそ，しょう油，パンなどの発酵食品が作られます。ちなみに，パ ンの生地が発酵中に膨らむのは，アルコール発酵によって作られた炭酸ガス の影響によるものです。 近年，酵母菌に関する研究が進むにつれて，酵母菌そのものが私たち人間 の体に役立つものだと分かってきました。たとえば，代表的な酵母菌の一つ である パン酵母 には，糖の分解作用による生活習慣病の予防・改善，善玉菌 の活動を支えて腸内環境を整える，βグルカンの作用によって免疫力を高め る，アミノ酸・ビタミン・ミネラル 成分の補給などの効果があります。 納豆菌と酵母菌 にはこんな話も あるよ！麹菌（コウジカビ）
真菌類の一種で，自然界に常在しています。コウジカビは デンプン を ブド ウ糖 に，タンパク質 を アミノ酸 に分解する性質が強く，古くから 酒 ，味噌 ， 醤油 ，鰹節 などの 発酵 食品の製造に利用されています。麹とは，米，麦， 大豆などの穀物や米ぬかなどにコウジカビを繁殖させたもので，米からでき た米麹や，大豆からできた豆麹，麦からできた麦麹などが良く知られていま す。 日本酒や，味噌 を作るときに欠かせない米麹は，アミラーゼや，プロテア ーゼといった酵素を分泌します。アミラーゼにはデンプンを分解してブドウ 糖を生成する作用があり，プロテアーゼはタンパク質を分解してアミノ酸の 一種，ペプチドを精製します。これらの栄養素が，旨みやコクの重要な成分 になっています。発酵の種類
微生物の種類によって，起こる発酵の種類も異なります（表２）（図４）。 表２：代表的な発酵 発酵の種類 微生物名 反応 主な用途 アルコール発酵 酵母菌 ブドウ糖→ アルコール＋炭酸ガス＋エネルギー C6H12O6 → 2C2H5OH＋2CO2＋エネルギー 酒やパンの製造 乳酸発酵 乳酸菌 ブドウ糖→ 乳酸 ＋ エネルギー C6H12O6 → 2C3H6O3＋エネルギー ヨーグルトや チーズの製造 酢酸発酵 酢酸菌 アルコール→ 酢酸 ＋水 ＋エネルギー 2C2H5OH →CH3COOH＋H2O＋エネルギー 食酢の製造図４
じっしゅうで 実習でアルコール発酵 の様子を確認してみよ う！光学顕微鏡の使用方法
顕微鏡 各部の名称
顕微鏡の正しい使い方
●レンズの倍率を知る
顕微鏡には，接眼レンズと対物レンズと呼ばれる２つのレンズがついています。
顕微鏡をのぞいたときに試料がどれくらいの大きさで見えるか（倍率）は，接眼レ
ンズの倍率×対物レンズの倍率で求めることができます。たとえば 10 倍の接眼レ
ンズと 40 倍の対物レンズを使ったときの倍率は，10×40＝400 倍の大きさで見
えることになります。 ちなみに接眼レンズは，倍率が高くなればなるほど筒が短く
なるのに対し，対物レンズは，倍率が高くなればなるほど筒は長くなります。
●見えるものは上下左右さかさま
筒型の顕微鏡（鏡筒上下式顕微鏡）をのぞいたとき，見えるものは上下
左右がさかさまになります。もっと右に試料を動かしたいと思ったらプレ
パラートを左に，上に動かしたいと思ったらプレパラートを下に動かさな
ければなりません。
接眼レンズ
対物レンズ
ステージ
グリップ
粗動ハンドル
アーム
レボルバー
明るさ調節つまみ
メインスイッチ
微動ハンドル
顕微鏡を使うときの注意
① レンズは繊細で大切なところなので，傷をつけたり手を触れたりしてはいけ
ません。使う前と使った後に専用の紙で軽く拭くようにします。
② 観察するときは，はじめはなるべく低い倍率の対物レンズを使い，必要なと
ころだけ，高い倍率の対物レンズに切り替えて観察します。
③ 高い倍率で観察するときは，焦点をあわせるために，まず対物レンズがプレ
パラートにすれすれになるまでステージを上げておき，接眼レンズでのぞきな
がら，静かにハンドルを動かしてステージを下げ，焦点を合わせるようにしま
す。いきなり，焦点を合わせようとして粗動ハンドルを大きく動かすと，レン
ズをプレパラートにぶつけてしまいます。
④ しぼりは，いちばん見やすい明るさにします。明るさがちょうどよくないと，
見えるはずのものでも，見えないことがあります。
⑤ 顕微鏡をのぞくときは目を疲れさせないように気をつけます。その
ためには，目の焦点を遠くを見るときと同じようにしておき，両眼を
開けたままのぞくようにしておきます。こうすると，左の目でのぞき
ながら右の目でスケッチができるので便利です。
使用方法
図 1.スイッチ部分
電源スイッチが OFF で，明るさ調節つまみ が最小になっている状態メインスイッチが OFF になっていることを確認して，電源コードをコンセントに
さす。明るさ調整つまみが最小値になっていることを確認して，メインスイッチを
ON にする（図 1）
。明るさ調節つまみは，倍率に応じて調整する。
①
図 2. 対物レンズの切り替え
見たい物が小さい時には，倍率の高い対物レンズに切り替える（図 2）
。
レボルバーをまわして，使用したい倍率の対物レンズが標本の上にくるよ
うに切り替える。
レンズとステージの距離を徐々に離していくと，まず標本の下面が見え（a）
，
次に標本の内部（ｂ）
，最後に上面（C）が見える。
上面のほうが下面より鮮明に見える。
観察中に対象物を見失ったり，新たに探しなおしたい時は，低倍率での観察に戻る。
図 3.標本の表裏とピントの関係
③
②
実習１ ヨーグルトと納豆の中にいる微生物の観察
実験の概要 発酵食品であるヨーグルトと納豆に含まれる微生物（ヨーグルト→乳酸菌，納豆→納豆菌）を 染色して顕微鏡で観察し，それぞれの特徴を学ぶ。 準備するもの □ヨーグルト（市販品 3 種類） □納豆（市販品） □スライドガラス □綿棒，つまようじ，スポイト □エタノール（固定用） □染色液（染色液 A，染色液 B，脱色液） □顕微鏡 □顕微鏡レンズ用油浸オイル 実験手順ヨーグルト
①スライドガラスに綿棒でヨーグルトを 薄く塗り広げる。納豆
①納豆をつまようじに刺し，スライドガラス に水を１滴たらした上にぬめりをこすり つける。～以下の手順はヨーグルト・納豆共通～
②よく乾燥させた後，スライドガラスをエタ ノールにさっとくぐらせ，水気を切り，乾 燥させる。（アルコール固定）①
②
①
顕微鏡で観察 ヨーグルト（ ） 納豆 ③食品を塗った部分全体に染色液Ａを 十分に滴下し，約１分間放置する。 ↓ 水道水で軽く水洗する。★ （★この時，スライドガラスの裏側から 水をかけると試料がはがれにくくて よい） ④脱色液を注ぎ，染色液Ａの青色が 溶け出さなくなるよう，よくなじ ませる。 ↓ 水道水で軽く水洗する。★ ⑤染色液Ｂを十分に滴下し，約１分間 放置する。 ↓ 水道水で水洗する。★ ↓ 軽くスライドガラスの水気をきり， よく乾燥させる。 ↓ 顕微鏡で観察（1000 倍）
③
④
⑤
実習２ 酵母によるアルコール発酵の確認
実験の概要 酵母菌がアルコール発酵を行うことによって，糖を分解しアルコールと炭酸ガス（ＣＯ２）が 作られるのを確認する。発酵を行っているときの酵母の様子を顕微鏡で観察する。 準備するもの □パン酵母（市販品） □砂糖 □お湯（40℃くらい） □スライドガラス，カバーガラス □プラスチックカップ □スポイト □顕微鏡実験手順
アルコール発酵の様子を観察 アルコール発酵 酵母菌 ブドウ糖 →アルコール＋炭酸ｶﾞｽ＋エネルギー C6H12O6 → 2C2H5OH＋2CO2＋エネルギー ① プラスチックカップにパン酵母，砂糖， お湯を入れ，よくかき混ぜる。 ↓ そのまましばらく室温に放置し， 時間の経過ともにカップの中の変化を 観察する。 発酵によって炭酸ガスが作られているところが 確認できたかな？酵母を顕微鏡で観察 ②発酵途中のカップの液体を， スポイトでとり，スライド ガラスに一滴おとす。 ↓ その上に水を数滴おとし， カバーガラスをかぶせ， 顕微鏡で観察する。
1
酵母（×400）
2
酵母（×400）
3
納豆菌（×1000）
4
R‐1
（×1000）5
R‐1
（×1000）6
ヤクルト（×1000）
