作成： 2006/09/10 伊藤 均
データ番号 ：020246
各種糸状菌（真菌）類の放射線殺菌効果（日本での研究）
目的 ：各種糸状菌類の放射線感受性と殺菌効果およびガンマ線と電子線での照射効果
放射線の種別 ：ガンマ線,電子
放射線源 ：60Co線源（6.0PBq）、電子加速器（3MeV,1mA）
線量（率） ：1-10kGy、6kGy/h
利用施設名 ：日本原子力研究所高崎研究所食品照射ガンマ棟およびダイナミトロン型加速器
照射条件 ：0.067M燐酸緩衝液中または乾燥下
応用分野 ：食品の殺菌、検疫処理、土壌等の殺菌
概要 ：
穀類や香辛料などの乾燥食品の腐敗菌であるAspergillusやPenicilliumなどの好浸透圧性糸状菌類は乾燥下で3〜5kGyで殺菌可能である。また、生鮮果実の腐敗性糸状菌類も1.5〜2.0kGyで殺菌できる。植物寄生性糸状菌類や植物病原性糸状菌類の殺菌線量は乾燥下では10kGy必要である。ガンマ線に比べ電子線ではD10値は約1.3倍増大し、電子線での植物病原性糸状菌類の殺菌線量は13kGy必要と思われる。
詳細説明 ：
１．はじめに
微生物は一般に細菌類、真菌（糸状菌）類、ウイルス類に大別することができる。このうち、真菌（糸状菌）類はカビと酵母菌などがあり、真核生物に属す。真菌という名称は医学分野で主に用いられ、農学分野では糸状菌の名称が用いられることが多い。糸状菌の多くは食品の腐敗や植物への寄生・病気に関与するが、毒素を出したり人間の病気に関与する菌もある。また、糸状菌の中には発酵など人間の生活に役立っているものもある。穀類などの乾燥食品の腐敗には好浸透圧性糸状菌のAspergillus glaucus群やA. restrictus群、Penicillium属などが関与しており、生鮮果実やイチゴなどの腐敗にはBotrytis cinereaやPenicillium属などが関与している。肉類などの腐敗菌には細菌類の他に腐敗性酵母菌のCandida、Torulopsis、Rhodotorulaなどが関与している。植物病原性糸状菌にはFusarium、Tricoderma、Rhizoctonia、Pyriculariaなどがある。糸状菌類の放射線殺菌の目的は食品類の場合は腐敗の防止やカビ毒による被害を防止することである。また、農産物を使用した工業製品の場合には輸出入の際の植物病原性糸状菌の検疫処理に放射線殺菌が適用できると思われる。ここでは、酵母菌類を含む各種糸状菌類の放射線感受性とガンマ線および電子線による殺菌効果について解説する。
２．食品腐敗性糸状菌類の放射線殺菌効果
穀類や香辛料等の乾燥食品は水分含量が12〜15%であるがカビなどの糸状菌により腐敗することが多く、食品によってはアフラトキシンやオクラトキシン、ステリグマトシスチンなどの発癌性カビ毒などで汚染することもある。米などの穀類に発生してくる糸状菌類は好浸透圧性のAspergillus restrictus群、A. glaucus群、A. versicolorなどであり、香辛料の黒コショウやターメリック、赤トウガラシなどにはA. restrictus群、A. glaucus群、A. flavus群、A. fumigatus群、A. niger群、Penicillium属などの糸状菌が多く検出される。Aspergillus属の無性胞子のconidiaは放射線に感受性が高く、図１に示すように菌種間の差も小さく0.067M燐酸緩衝液中では1.5kGyで殺菌される。
図1 好浸透圧性AspergillusとPenicilliumのconidiaを0.067M燐酸緩衝液に懸濁した場合の好気的条件下でのガンマ線感受性（原論文１の図を参考に作成）。
一方、A. glaucus群は有性胞子のascosporeを有し、2.5kGyが殺菌線量である。しかし、乾燥状態では生存曲線の直線部分で90%殺菌するのに要する線量D10値は表１に示すようにconidia、ascospore、mycelium（菌糸）とも差がなく3〜5kGyで殺菌可能である。A. flavusなども放射線感受性はA. oryzaeなどと似ており3kGyで殺菌される。Penicillium属も放射線感受性はAspergillus属に類似している。イチゴの腐敗菌であるBotrytis cinereaやミカン表皮の腐敗菌であるPenicillium属も1.5〜2.0kGyで殺菌される。
表1 Aspergillus属とPenicillium属、酵母菌の0.067M燐酸緩衝液および乾燥下での放射線感受性（原論文１などの表を参考に作成）。
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菌種 器官 *D10値(kGy) **Induction
dose(kGy)
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燐酸緩衝液、好気的条件下
A. gracilis A-1 conidia 0.27 0.09
A. vitricolae B-1 conidia 0.21 0.09
A. versicolor U-2 conidia 0.27 0.18
A. ruber A-2 conidia 0.29 0.06
A. repens A-3 conidia 0.25 0.19
A. mangini A-4 conidia 0.22 0.11
A. chevalieri G-9 conidia 0.25 0.16
A. oryzae IAM 2630 conidia 0.20 0.22
A. flavus IFO 30180 conidia 0.24 0.15
P. citrinum IAM 7003 conidia 0.18 0.11
P. islandicum IAM 7041 conidia 0.18 0.11
Saccharomyces cerevisiae 52a vegetative cell 0.36 0.32
Candida sp. v3-1 vegetative cell 0.32 0.00
Candida sp. H6 vegetative cell 0.36 0.00
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燐酸緩衝液、好気的条件下
A. ruber A-2 ascospore 0.58 0.25
A. repens A-3 ascospore 0.58 0.25
A. mangini A-4 ascospore 0.30 0.22
A. chevalieri G-9 ascospore 0.58 0.25
────────────────────────────────────────
乾燥条件下
A. gracilis A-1 conidia 0.50 0.14
A. chevalieri G-9 conidia 0.58 0.25
A. versicolor U-2 conidia 0.58 0.35
A. oryzae IAM 2630 conidia 0.46 0.35
P. islandicum IAM 7041 conidia 0.55 0.12
A. chevalieri G-9 ascospore 0.58 0.25
P. citrinum IAM 7003 mycelium 0.55 0.12
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*D10値：生存曲線の直線部分で90%殺菌するのに要する線量。
**Induction dose：生存曲線の肩の部分、すなわち生存曲線の直線部分が生存率1.0に交わる線量。
肉類などの腐敗菌であるCandida、Tricoderma、Rhodotorulaなどの酵母菌類は0.067M燐酸緩衝液でのD10値が0.32〜0.36kGyであり、A. oryzaeの0.20kGyに比べ放射線に耐性である。このため、ウインナソーセージや鶏肉などを3〜5kGy照射しても腐敗性酵母菌が生き残り、照射数日後に発生してくる。
３．植物寄生性糸状菌類の放射線殺菌効果
稲藁にはDimorphospora、Hughesiella、Hormisciella、Cladosorium、Blastmyces、Monosorium、Rhinotrichum、Thallospora、Sporobolomyces、Torula、Cephalosporium、Bisporomycesなどの不完全菌に属する糸状菌類が検出され、ほとんどの菌が植物寄生菌である。また、植物病原菌であるFusariumやTrichodermaなどの糸状菌も検出される。キノコのオガクズ培養基からはAlternaria、Cephalosporium、Fusariumなどが検出されている。このように植物や土壌などを材料とした製品には種々の糸状菌類や細菌類で汚染されている。このうち、植物病原菌は検疫処理などで問題になり、海外から侵入すれば農作物に大きな被害を与える可能性がある。
表2 植物寄生性糸状菌および植物病原性糸状菌類胞子の0.067M燐酸緩衝液または乾燥下での放射線感受性（原論文２の表を参考に作成）。
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菌種 D10値(kGy) Induction dose(kGy)
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燐酸緩衝液、好気的条件下
Blastmyces sp. M4 1.10 0.10
Cladosporium sp. M5* 1.15 2.00
Dimorphospora sp. M6 0.80 0.50
Monosporium sp. JH1 0.80 0.40
Bisporomyces sp. JS5 1.10 2.40
Rhinotrichum sp. M8 0.95 1.40
Sporobolomyces sp. JH5 1.60 0.00
Rhizopus sp. CC3 0.30 0.30 1.20
Fusarium sp. JS3* 0.50 0.50 1.25
Cephalosporium sp. JS6* 0.30 0.00
Rhizoctonia sp. JS7* 0.30 0.00
Gibellella fujikuroi MAFF 03-05133* 0.75 0.40
Fusarium solani K84F* 1.00 0.45
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乾燥条件下
Blastmyces sp. M4 2.00 2.90
Cladosporium sp. M5* 1.40 2.00
Dimorphospora sp. M6 1.00 5.00
Monosporium sp. JH1 1.10 1.90
Bisporomyces sp. JS5 1.30 3.30
Helminthosporium sp. M2 1.30 0.60
Alternaria sp. H38 1.30 2.70
Rhizopus sp. CC3 0.50 4.30
Fusarium sp. JS3* 1.20 1.70
Cephalosporium sp. JS6* 0.45 0.30
Rhizoctonia sp. JS7* 0.76 0.13
Trichoderma viride IFO 31137* 0.45 0.20
Fusarium solani K84F* 1.20 0.67
Gibellera fujikuroi MAFF 03-05133* 1.20 2.30
Cochliobolus miyabeanus MAFF 03-05066* 1.45 0.95
Rhizoctonia solani MAFF 03-05219* 0.85 0.70
Pyricularia oryzae MAFF 03-05495* 0.85 0.00
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*植物病原性糸状菌
これらの植物寄生性糸状菌類の0.067M燐酸緩衝液中での放射線感受性は表２に示すとおりであり、D10値はA. oryzaeの0.20kGyに比べ0.30〜1.6kGyと値が大きく放射線に耐性である。植物病原性糸状菌もD10値は燐酸緩衝液中で0.75〜1.10kGyと放射線に耐性である。Gibellela fujikuroiの場合、燐酸緩衝液と乾燥下で放射線感受性を比較すると、乾燥下では生存曲線の肩が大きくなるがD10値は燐酸緩衝液中で0.75kGyが乾燥下では0.90kGyになる程度で放射線耐性はそれほど増加しない。植物寄生性または病原性の糸状菌類は生存曲線の肩が大きいものが多く、図２に示すように乾燥下では殺菌線量が5kGy以上のものが多い。胞子と菌糸の放射線感受性も大差がなく、胞子の方が若干耐性が強いものが多い。植物寄生性糸状菌類の中ではAlternariaやHelminthosporium、Cladosporium、Blastmyces、Dimorphoraなどが放射線に耐性である。これらの植物寄生性糸状菌類や病原性糸状菌類の殺菌線量は10kGy必要であろう。しかし、放射線抵抗性菌のAureobasidumやTricosporon oryzaeも植物寄生性糸状菌に属し、殺菌線量は20〜30kGy必要である。植物病原菌の多くは糸状菌であり、細菌類には植物病原菌は少なく植物病原性のPseudomonasやErwiniaなどの細菌類は5kGy以下で殺菌される。
図2 植物病原性糸状菌胞子の乾燥下でのガンマ線感受性（原論文２の図を参考に作成）。
４．ガンマ線と電子線での糸状菌の感受性
細菌類の場合、電子線は線量率効果によりガンマ線に比べ耐性が若干増加する傾向が認められている。たとえば、香辛料の殺菌効果でもBacillus pumilusなどは電子線の方がガンマ線より放射線耐性が増加しており、線量率の影響であることが明らかにされている。Fusarium solaniの場合も図３に示すように乾燥下で電子線での耐性が増加している。また、表３に示すように乾燥下でA. oryzae、Dimorphospora、Blastmyces、Monosporium、Bisporomycesなどでも電子線でのD10値がガンマ線に比べ約1.3倍に増加し、生存曲線の肩の大きさを示すInduction doseも1.1〜２倍近く増加している。この傾向は細菌類と類似しており、電子線で放射線耐性が増加するのは酸素がDNAに拡散する速度が高線量率で妨げられ、照射時の酸素濃度に差が生じるためであろう。したがって、植物病原菌の殺菌線量はガンマ線で10kGyに対し、電子線では13kGy必要であろう。
図3 乾燥下でのFusarium solani K84F胞子のガンマ線および電子線感受性（原論文２の図を参考に作成）。
表3 乾燥下での糸状菌胞子のガンマ線および電子線感受性（原論文２の表を参考に作成）。
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菌種 ガンマ線 電子線
D10値 Induction D10値 Induction
(kGy) dose(kGy) (kGy) dose(kGy)
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Aspergillus oryzae IAM 2630 0.46 0.35 0.58 0.41
Fusarium solani K84F 1.20 0.65 1.55 1.40
Dimorphospora sp. M6 1.00 5.00 1.30 6.00
Blastmyces sp. M4 2.00 2.90 2.70 4.00
Monosporium sp. JH1 1.10 1.90 1.40 2.50
Bisporomyces sp. JS5 1.30 3.30 1.70 3.60
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コメント ：
糸状菌（真菌）類には単細胞の酵母菌類や菌糸で生育するカビ類、キノコ類が含まれている。ここでは、主に腐敗や植物の病気に関係する不完全菌や酵母菌などについて解説したが、放射線殺菌を目的とする場合には十分と思われる。なお、RhizopusやMucorなどの藻菌類についてはあまり述べなかったが、これらの菌も不完全糸状菌類と放射線感受性は類似している。糸状菌類の放射線殺菌の必要性は単に乾燥食品や農産物を使用した工業製品だけでなく、キノコ培養基や土壌の殺菌にも適用可能である。
原論文１ Data source 1：
Identification of Osmophilic Aspergillus Isolated from Rice and Their Radio-sensitivity
H. Ito, H. Iizuka* and T. Sato
Takasaki Radiation Chemistry Research Establishment, Japan Atomic Energy Research Institute
*Institute of Applied Microbiology, University of Tokyo
Agric. Biol. Chem., 37, 789-798 (1973)
原論文２ Data source 2：
放射線による稲藁製品の消毒殺菌
伊藤 均、大木由美、石垣 功
日本原子力研究所高崎研究所
防菌防黴誌、19、577-583 (1991)
原論文３ Data source 3：
Effect of dose rate on inactivation of microorganisms in spices by electron-beams and gamma-rays irradiation
H. Ito and M.S. Islam
Takasaki Radiation Chemistry Research Establishment, Japan Atomic Energy Research Institute
Radiat. Phys. Chem., 43, 545-550 (1994)
参考資料１ Reference 1：
Distribution of Microorganisms in Spices and Their Decontamination by Gamma-irradiation
M. L. Juri, H. Ito, H. Watanabe and N. Tamura
Takasaki Radiation Chemistry Research Establishment, Japan Atomic Energy Research Institute
Agric. Biol. Chem., 50, 347-355 (1986)
参考資料２ Reference 2：
オガクズ培養基の放射線殺菌とキノコの栽培
伊藤 均、佐藤友太郎
日本原子力研究所高崎研究所
日本食品工業学会誌、22, 401-407 (1975)
参考資料３ Reference 3：
Shelf Life Extension of Chicken Meat by γ-Irradiation and Microflora Changes
Y. Prachastthisak, D. Banati and H. Ito
Takasaki Radiation Chemistry Research Establishment, Japan Atomic Energy Research Institute
Food Sci. Technol., Int., 2, 242-245 (1996)
参考資料４ Reference 4：
Effect of Gamma Irradiation on Strawberries as a Means of Extending Its Shelf-life and Lethal Dose of Botrytis cinerea
S. Shibabe, H. Ito and H. Iizuka*
Takasaki Radiation Chemistry Research Establishment, Japan Atomic Energy Research Institute
*Institute of Applied Microbiology, University of Tokyo
Agric. Biol. Chem., 31, 930-934 (1967)
参考資料５ Reference 5：
A New Radio-resistant Yeast of Trichosporon oryzae nov. sp. Isolated from Rice
H. Ito, H. Iizuka* and T. Sato
Takasaki Radiation Chemistry Research Establishment, Japan Atomic Energy Research Institute
*Institute of Applied Microbiology, University of Tokyo
Agric. Biol. Chem., 38, 1597-1602 (1974)
キーワード：糸状菌、真菌、酵母菌、腐敗、植物寄生性糸状菌、植物病原性糸状菌、アスペルギルス属、フザリウム属
fungi, eumycetes, yeasts, putrefaction, plant parasitic fungi, plant pathogenic fungi, genus Aspergillus, genus Fusarium
分類コード：020403, 020503