JP2000189197A - Atp消去剤、atp消去法および細胞内atpの測定法 - Google Patents

Atp消去剤、atp消去法および細胞内atpの測定法

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JP2000189197A
JP2000189197A JP10369926A JP36992698A JP2000189197A JP 2000189197 A JP2000189197 A JP 2000189197A JP 10369926 A JP10369926 A JP 10369926A JP 36992698 A JP36992698 A JP 36992698A JP 2000189197 A JP2000189197 A JP 2000189197A
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Shigeya Suzuki
繁哉 鈴木
Yasuhiro Harada
靖広 原田
Seiji Murakami
成治 村上
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Kikkoman Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】(1)測定系のATP、特に遊離ATPを効率
的に消去できるATP消去剤、(2)測定系のATP、
特に遊離ATPの消去法、(3)上記ATP消去法と生
物発光法とを組合わせた、迅速かつ高感度な細胞内AT
Pの測定法、を提供すること。 【解決手段】ルシフェラーゼを有効成分とするATP消
去剤、該ATP消去剤を用いる測定系中のATP消去法
および該ATP消去剤を用いる細胞内ATPの測定法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ルシフェラーゼを有効
成分とするATP消去剤、該ATP消去剤を用いる測定
系のATP消去法および該ATP消去剤を用いる細胞内
ATPの測定法に関する。
【0002】
【従来の技術】試料中の測定するべきATP(以下「標
的ATP」という)の測定は、各種工業分野において広
く行なわれている。食品衛生、バイオテクノロジー、臨
床検査、医学などの分野では、試料中の細胞の有無の判
定、試料中の生細胞数の測定等を目的として、細胞内A
TPの測定が行なわれている。
【0003】細胞内ATPの測定法としては、生物発光
法を利用する方法が一般的である。生物発光とは、発光
性生物(発光細菌、ホタルイカ、昆虫ホタル等)の発光
器官で見られる発光現象である。生物発光は、発光基質
であるルシフェリンと、酵素であるルシフェラーゼとの
反応により生じる。昆虫ホタルの系では、ATP、およ
びマグネシウムイオンの存在下、ルシフェリンと、ルシ
フェラーゼとの反応により光が生じる。ホタルルシフェ
ラーゼは、細胞内ATPの測定用試薬として広く使用さ
れている。
【0004】生物発光法を利用する細胞内ATPの測定
法ではまず、細胞を含む試料をATP抽出試薬と接触さ
せて、細胞内ATPを細胞外に抽出する。ATP抽出試
薬としては、界面活性剤、トリクロロ酢酸(TCA)、
トリス緩衝液、エタノ−ル、溶菌酵素等を含むものが使
用されている。次いで、抽出されたATPを、ルシフェ
リンおよびルシフェラ−ゼを含む生物発光試薬(ルシフ
ェリン−ルシフェラーゼ発光試薬)と接触させ、この時
に生成した発光量を測定して細胞内ATP量を求める。
上記分野における細胞数の測定法は、迅速且つ高感度で
あることが要求される。例えば食品衛生の分野では、製
品出荷のために製品の微生物汚染の検査は必要不可欠で
ある。
【0005】従来、この検査は混釈培養法により行なわ
れているが、検査に1日以上を要するために、結果が出
るまで製品を倉庫に保管しておかなければならない。こ
のため流通効率の点で問題があるだけでなく、牛乳など
の製品では保管時間が長くなるにつれて微生物汚染の可
能性が高くなる。また食品で汚染を問題にする微生物濃
度は総じて低濃度であるため、高感度な検査が要求され
る。このため、生物発光試薬を使用する方法は、迅速且
つ高感度な細胞数の測定法として広く使用されている。
【0006】ところで、ATPは、含有量の差こそあ
れ、すべての生物の細胞内に含まれるものである。この
ため、標的ATPの測定法においては、標的ATP以外
のATP(以下「遊離ATP」という)が測定系(例え
ば、試料、培地、各種試薬、容器、測定器具・装置等)
に混入することによる測定感度の低下が問題となってい
た。すなわち、遊離ATPが測定系に混入した場合、遊
離ATPが標的ATPと同時に測定されるため、標的A
TPのみを正確に測定することが困難になる。作業者の
手指や空中の埃等に付着したATPは、遊離ATPとな
り得るが、これの測定系へ混入を防止することは困難で
ある。また、試料中の生細胞数を測定する場合、死細胞
から放出されたATPが遊離ATPとして作用するた
め、生細胞数の正確な測定が困難になるという問題があ
った。さらに、測定系において精製度の低い試薬を使用
する場合、該試薬に遊離ATPが混入しているおそれも
ある。例えば、酵母エキスを含む培地中に存在する微生
物の細胞数を、細胞内ATP量に基づいて計数する場
合、酵母エキス由来の遊離ATPが大量に存在するた
め、細胞内ATP量の正確な測定が困難になるという問
題があった。特に生物発光試薬を使用する細胞内ATP
の測定法においては、遊離ATPがバックグランド発光
量(ノイズ)として同時に測定されることにより、測定
感度が低下するという点が問題であった。
【0007】生物が存在する場所にはATPが存在する
ので、測定系への遊離ATPの混入を完全に防止するこ
とは非常に困難である。このため、標的ATPの測定法
においては、測定系へ混入した遊離ATPを効率的に除
去する方法の確立が求められていた。遊離ATPの除去
法としては、試料よりメンブレンフィルタ−を用いて除
去するメンブレンフィルタ−法、遠心分離により分離す
る遠心分離法が公知である。しかしながら、これらの方
法は、操作が非常に煩雑で、ATP除去率も十分でない
という問題点を有している。上記以外の方法としては、
ATP消去剤を用いて遊離ATPを消去する方法が知ら
れている。「ATP消去剤」とは、以下の(1)または
(2)の活性を有する試薬のことである。 (1)ATP分子を分解する活性。 (2)ATP分子を、標的ATPの測定感度を低下させ
ないような他の分子に変換する活性。
【0008】ATP分解酵素を有効成分とするATP消
去剤により遊離ATPを消去する方法(酵素法)は公知
である。酵素法は、操作が簡便であり、かつ遊離ATP
の消去効率が高いという点で優れている。ATP分解酵
素としては、例えば、アピラ−ゼ、アデノシントリホス
ファタ−ゼ(ATPase)、ヘキソキナ−ゼまたはA
TPピロホスファタ−ゼ等が挙げられる(月刊フ−ドケ
ミカル、食品化学新聞社発行、95年5月号、第55〜
63ペ−ジ;特開平2−65800;USP5,31
6,907、Analytical Biochemi
stry 第218巻 20−25ページ 1994
年、Bulletin of the Japanes
e Society of Scientific F
isheries 第52巻 9号 1695ページ
1986年、Marine Ecology−Prog
ress Series 13巻 305−309ペー
ジ 1983年)。酵素法と、生物発光試薬とを組み合
わせて細胞内ATPを測定する方法も公知である。
【0009】従来の酵素法では、どの程度遊離ATPが
消去できているかがわからないまま、操作を行わなけれ
ばならないという問題があった。すなわち、遊離ATP
の消去状況の確認ができないために、遊離ATPの消去
時間が不十分である場合があった。また、必要以上に消
去時間をとりすぎた場合には、試料中の細胞が増殖して
しまうので、生細胞数を正確に測定できないという問題
もあった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は主とし
て、(1)測定系のATP、特に遊離ATPを効率的に
消去できるATP消去剤、(2)測定系のATP、特に
遊離ATPの消去法、(3)上記ATP消去法と生物発
光法とを組合わせた、迅速かつ高感度な細胞内ATPの
測定法、を提供することにある。
【0011】なお、「ATPの消去」とは、測定系の全
てのATP分子を消去することのみならず、標的ATP
の測定に実質的に影響しない程度まで測定系のATP
(特に遊離ATP)の量を減少させることも意味する。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来生物
発光試薬の成分として使用されていたルシフェラーゼが
ATP消去剤として有用であることを見出し、その知見
に基づいて本発明を完成した。
【0013】すなはち本発明は、以下のATP消去剤、
ATP消去法および細胞内ATPの測定法に関する。 1.ルシフェラーゼを有効成分として含有するATP消
去剤。 2.ルシフェリンおよびルシフェラーゼを含有するAT
P消去剤。 3.有効成分としてさらにATP分解酵素を含有する、
1または2項記載のATP消去剤。 4.測定系に、1〜3項のいずれかに記載のATP消去
剤を添加することを特徴とする、測定系のATP消去
法。
【0014】5.以下の工程を含むことを特徴とする、
細胞内ATPの測定法。 (1)細胞を含む試料に、1〜3項のいずれかに記載の
ATP消去剤を添加し、試料中の遊離ATPを消去する
第1工程。 (2)第1工程で添加したATP消去剤中の酵素活性を
失活させる第2工程。 (3)細胞内ATPを抽出する第3工程。 (4)抽出されたATPを測定する第4工程 6.以下の工程を含むことを特徴とする、細胞内ATP
の測定法。 (1)細胞を含む試料に、1〜3項のいずれかに記載の
ATP消去剤を添加し、試料中の遊離ATPを消去する
第1工程。 (2)試料にATP抽出試薬を添加して、細胞内ATP
を抽出するとともに、第1工程で添加したATP消去剤
中の酵素活性を失活させる第2工程 (3)抽出されたATPを測定する第3工程 7.ATP抽出試薬が界面活性剤である、6項に記載の
細胞内ATPの測定法。 8.抽出されたATPの測定方法が、ルシフェリン−ル
シフェラーゼ発光試薬を使用する方法であることを特徴
とする、5〜7項のいずれかに記載の細胞内ATPの測
定法。 9.ルシフェリン−ルシフェラーゼ発光試薬に含まれる
ルシフェラーゼが、ATP抽出試薬に耐性を有すること
を特徴とする、8項に記載の細胞内ATPの測定法。
【0015】
【発明の実施の形態】I.本発明のATP消去剤につい
て 本発明のATP消去剤は、ルシフェラーゼを有効成分と
して含有することを特徴とする。ルシフェラーゼとして
は、測定系のATPを消去する活性を有するものであれ
ば、どのような発光性生物を由来とするものであっても
よい。本発明では、例えば、ホタルイカ、昆虫等を由来
とするルシフェラーゼが使用できる。ルシフェラーゼと
しては、上記生物の発光器官から精製した天然型ルシフ
ェラーゼや、遺伝子工学的手法により調製した組み換え
型ルシフェラーゼ、さらには天然型ルシフェラーゼのア
ミノ酸配列中の1または複数のアミノ酸に付加、欠失、
置換等の変異を導入した変異型ルシフェラーゼを使用す
ることができる。
【0016】昆虫ルシフェラーゼのうち、特にホタル、
例えば、ゲンジボタル(Luciola cruciata)、ヘイケボ
タル(Luciola lateralis)、ヒメボタル(Hotaria pa
rvula)、アメリカ産ホタル(Photinus pyralis)等を
由来とするものは、入手が容易であり、本発明のルシフ
ェラーゼとして好適である。
【0017】ATP消去剤は、ルシフェラーゼ以外の他
の成分を含有していてもよい。他の成分としては、例え
ば、生物発光に必要な成分、具体的にはルシフェリンが
挙げられる。有効成分がホタルルシフェラーゼであるA
TP消去剤は、他の成分として、ホタルルシフェリン、
マグネシウムイオンを含有していることが好ましい。
【0018】生物発光に必要な成分を含むATP消去剤
を使用する場合、発光量の変化を測定することにより、
ATPの消去状況の確認が可能となる。
【0019】ホタルルシフェラーゼは、ホタルルシフェ
リン、マグネシウムイオン等の存在下、以下の反応によ
りATPを消去する。
【0020】
【化1】 ATP消去効率をより向上させるため、ATP消去剤
は、有効成分としてルシフェラーゼおよびATP分解酵
素を含有することが好ましい。ATP分解酵素として
は、例えば、アデノシンリン酸デアミナーゼ、アピラ−
ゼ、アルカリホスファタ−ゼ、酸性ホスファタ−ゼ、ヘ
キソキナ−ゼ及びアデノシントリホスファタ−ゼが使用
できる。ATP分解酵素は、単独で、また2種以上を混
合して使用できる。また、有効成分以外の他の成分とし
ては、賦形剤、分散剤、乳化剤、保存剤、防腐剤、pH
緩衝剤、吸湿剤等が使用可能である。ATP消去剤に含
有される他の成分の種類や、有効成分との混合比等は特
に限定されず、ATP消去剤の用途・操作性・測定系の
種類、試料の状態等に応じて適宜設定すれば良い。な
お、ATP消去剤の形状は特に限定されず、固体状(例
えば、顆粒状、粉末状、錠剤状等)であっても、液体状
であってもよい。
【0021】操作の簡便化のため、ATP消去剤は液体
状であることが好ましい。その場合、有効成分であるル
シフェラーゼあるいはATP分解酵素を、適当な緩衝液
(例えば、リン酸緩衝液、ヘペス(HEPES)緩衝
液、メス(MES)緩衝液)に溶解すればよい。 II.測定系のATP消去法について 本発明のATP消去法は、測定系に上記のATP消去剤
を添加することを特徴とする。本発明は、測定系(例え
ば、試料、培地、各種試薬、容器、測定器具・装置等)
に混入あるいは付着したATP(特に遊離ATP)の消
去法として有用である。測定系に添加されるルシフェラ
ーゼの終濃度、ATP消去剤と測定系との接触条件等
は、測定系の種類・性状等に応じて適宜設定すればよ
い。ATP消去剤の添加は、例えば以下の方法により実
施できる。 (1)試料、培地、各種試薬等に、ATP消去剤を添加
する。 (2)容器、測定器具・装置等を溶液状のATP消去剤
により洗浄する。 以下、試料にATP消去剤を添加する方法について説明
する。
【0022】試料は、標的ATPを含むと思われるもの
であれば特に限定されないが、例えば飲食物・医薬品・
化粧品等の各工業製品・その半製品・その原料、海水、
河川水、工業用水、下水、土壌、尿、糞便、血液、喀
痰、膿汁、細胞の培養液等である。また、細菌汚染検
査、清浄度検査、拭き取り検査等の各種検査における検
体も、本発明の試料とすることができる。さらには、上
記試料を適当な溶媒(例えば、蒸留水、生理的食塩水、
リン酸緩衝液、トリス緩衝液、酢酸ナトリウム緩衝液等
等)に懸濁した溶液を試料としてもよい。試料が固形分
を含む場合には、該試料を上記溶媒に懸濁するか、ミキ
サ−などでホモジナイズすれば溶液状のものと同様に扱
うことができる。
【0023】拭き取り検査における検体を試料とする場
合は、綿棒のような拭き取りスティックを無菌水で湿ら
せ検査箇所を拭き取った後に、無菌水又は試薬液をいれ
た試験管の中ですすぎ、その液体部分を試料とする。
【0024】標的ATPが細胞内ATPである場合は、
細胞を含むと思われる溶液あるいは細胞の培養液等を試
料とすればよい。また、上記の溶液あるいは培養液を、
親水性または疎水性の濾過膜で濾過して細胞を捕捉した
後に該濾過膜を試料としてもよい。なお、ここでいう細
胞とは、例えば、酵母、カビ、キノコ、細菌、放線菌、
単細胞藻類、ウイルス、原生動物、動物または植物の細
胞及び組織培養物等を意味する。
【0025】本発明の方法はATPの消去状況の確認が
容易であることから、ATP消去法として優れている。
特に、生物発光に必要な成分を含むATP消去剤(例え
ば、有効成分としてホタルルシフェラーゼ、他の成分と
してホタルルシフェリンおよびマグネシウムイオンを含
有するATP消去剤)を使用する場合、発光量の変化を
測定することにより、ATPの消去状況を確認できる。
この場合、測定系にATP消去剤を添加した後、生じる
発光量の経時的変化を、発光測定装置(ルミノメータ
ー)を用いて測定すればよい。
【0026】測定系が液体状(試料、培地、各種試薬
等)であって、その容量が少ない場合は、全量をルミノ
メーターに供して発光量を測定すればよい。また、その
容量が多いときは、試料等の一部を採取して発光量を測
定すればよい。 III.細胞内ATPの測定法 1. 本発明の細胞内ATPの測定法は、以下の工程を
含むことを特徴とする。 (1)細胞を含む試料に、本発明のATP消去剤を添加
し、試料中の遊離ATPを消去する第1工程。 (2)第1工程で添加したATP消去剤中の酵素活性を
失活させる第2工程。 (3)細胞内ATPを抽出する第3工程。 (4)抽出されたATPを測定する第4工程。 2.第1工程では、ATP消去剤中のルシフェラーゼと
遊離ATPとが反応することにより、遊離ATPが消去
される。有効成分がホタルルシフェラーゼを使用する際
は、ホタルルシフェラーゼ、ホタルルシフェリン、およ
びマグネシウムイオンを含むATP消去剤を使用するこ
とが好ましい。
【0027】試料に添加されるルシフェラーゼの終濃
度、ATP消去剤と試料との接触条件等は、試料の種類
・性状等に応じて適宜設定すればよい。ホタルルシフェ
ラーゼを有効成分とするATP消去剤を使用する場合、
第1工程は、例えば、以下の条件で実施すればよい。 (1)ルシフェラーゼの終濃度:0.001GLU/m
l以上(特に0.01〜10GLU/mlであることが
好ましい)。
【0028】なお、GLUとは、以下の方法により得ら
れる発光量の単位である。まず、ルシフェラーゼ標品を
酵素希釈液(1 mM EDTA, 1 mM 2-メルカプトエタノー
ル, 1% BSA, 50 mM HEPES, (pH 7.5))にて適宜希釈
し、その100μlに、100μlの基質溶液(1.4 mMルシフ
ェリン, 40 mM ATP, 300 mM MgSO4.7H2O, 50 mMHEPES,
(pH 7.5))を添加する。ついで、生じた発光の発光量
を、BLR-201 Luminescence reader(アロカ社製)を用
いて以下の設定条件で測定する。 測定レンジ:x100、表示数値:x1000、測定温度:30
℃、測定時間:20秒間 この条件での測定値が1000000 countの時の活性
値を1 GLU(キ゛カ゛ライトユニット)/mlとする。(2)pH条
件:弱酸性〜弱アルカリ性(特にpH5.0〜8.5が
好ましい) (3)反応温度:20〜50℃(特に30〜45℃が好
ましい) (4)反応時間:約2時間以内(特に1〜60分が好ま
しい) 遊離ATPの消去状況の確認は、試料の全量または一部
をルミノメーターに供して発光量の経時的変化を測定す
ればよい。 3.第2工程では、ATP消去剤中の酵素活性を失活さ
せる。ここでいう酵素とは、有効成分であるルシフェラ
ーゼのことである。また、ATP消去剤がATP分解酵
素を含む場合、酵素とはルシフェラーゼおよびATP分
解酵素を意味する。酵素活性を失活させる方法として
は、特に限定されないが、例えば、活性阻害剤を添加す
ることにより酵素を失活させる方法が挙げられる。酵素
の活性阻害剤としては、後述するATP抽出試薬を使用
することができる。その他の方法として、ATP消去剤
を含む試料を加熱することにより酵素を熱失活させる方
法がある。さらには、酸またはアルカリを添加すること
により、試料のpHを、該酵素が失活する範囲に変化さ
せる方法が使用できる。4.第3工程の細胞内ATPを
抽出する方法としては、試料にATP抽出試薬を添加す
る方法が好適である。ATP抽出試薬としては、ATP
の抽出法は特に限定されないが、例えば、ATP抽出試
薬を試料に添加する方法が採用される。ATP抽出試薬
としては、例えば、エタノールとアンモニアの混合液、
メタノール、エタノール、界面活性剤、トリクロル酢
酸、過塩素酸等が使用できる。界面活性剤はATPの抽
出効率が高いので、ATP抽出試薬として好適である。
界面活性剤としては、アニオン界面活性剤(例えば、ド
デシル硫酸ナトリウム(SDS)、ラウリル硫酸カリウ
ム、モノラウロイルリン酸ナトリウム、アルキルベンス
ルホン酸ナトリウム)、カチオン界面活性剤(例えば、
塩化ベンザルコニウム(BAC)、塩化ベンゼトニウム(B
ZC)、塩化セチルピリジニウム、臭化セチルトリメチル
アンモニウム、塩化ミリスチルジメチルベンジルアンモ
ニウム)、両性(ツイッター)界面活性剤(例えばTwit
tergent Detergent 3-08, 3-10, 3-12, 3-14, 3-16、Te
go)、非イオン性界面活性剤(例えば、 Tween 20, 60,
80、Span 60, 80、 Triton X-45, X-100, ポリオキシ
エチレンエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテ
ル)が使用できる。
【0029】なお本発明では、第2工程と第3工程とを
同時に実施してもよい。2つの工程を同時に実施する簡
便な方法は、酵素の活性阻害剤を兼ねるATP抽出試薬
を試料に添加する方法である。この場合は、試料にAT
P抽出試薬を添加して、細胞内ATPを抽出するととも
に、第1工程で添加したATP消去剤中の酵素活性を失
活させる。上記のATP抽出試薬は、試料に添加する終
濃度を適宜設定することにより、酵素の活性阻害剤とし
て使用可能である。例えば、ホタルルシフェラーゼは、
界面活性剤により失活させることが可能である。野生型
ゲンジボタルルシフェラーゼは、0.01%の塩化ベン
ザルコニウムの存在下では、発光反応の触媒活性は約2
0%にまで低下する。
【0030】第4工程の細胞内ATPの測定法は、特に
限定されないが、生物発光法を利用する方法が好適であ
る。この場合は、抽出されたATPを含む試料を、ルシ
フェリン−ルシフェラーゼ発光試薬と接触させ、生成し
た発光量を測定して細胞内ATP量を求める。生物発光
試薬中のルシフェラーゼがホタルルシフェラーゼである
場合、生物発光試薬は、ルシフェリン、ルシフェラーゼ
およびマグネシウムイオンを含むことが好ましい。生成
した発光量は、ルミノメーター、例えばルミテスター
C−100、K−100、K−200、K−210(い
ずれもキッコーマン社製)、ルミネッセンスリーダーB
LR−201改良型(アロカ社製)、Lumat LB9501
(ベルトールド社製)により測定することができる。ま
た、細胞を捕捉した濾過膜を試料とする場合、生物発光
画像解析システム装置、例えばARGUS−50/CL
〔テーパーファイバー付:浜松ホトニクス(株)社製〕
を用いて濾過膜上の輝点を撮像することにより、細胞数
を測定することが可能である。
【0031】ところで、一般に試料に添加するATP抽
出試薬の濃度が高い程、細胞内ATPの抽出効率は高く
なる。しかしながら、ATP抽出試薬の濃度が高すぎる
と、ATP抽出試薬が細胞内ATPの測定工程を阻害
し、測定感度く低下する場合がある。このため、細胞内
ATPの測定工程において用いる試薬は、高濃度のAT
P抽出試薬の存在下でも阻害を受けないものであること
が好ましい。例えば、細胞内ATPの測定工程において
ルシフェリン−ルシフェラーゼ発光試薬を使用する場
合、該発光試薬中のルシフェラーゼは、試料に添加され
たATP抽出試薬に耐性を有するものであることが好ま
しい。この場合、ATP消去剤の有効成分であるルシフ
ェラーゼがATP抽出試薬により失活するものであるこ
とが好ましい。そうすることにより、ATP抽出試薬を
除去あるいは中和することなく、細胞内ATPの測定工
程を実施できるので、操作の簡便化が可能となる。
【0032】界面活性剤に耐性を有するルシフェラーゼ
としては、特願平9−361022号に記載の2種類の
変異型ルシフェラーゼ(「HLK」及び「HIK」)が使用可
能である。また、該変異型ルシフェラーゼのアミノ酸配
列において1若しくは複数のアミノ酸が付与、欠失若し
くは置換されたアミノ酸配列からなり、かつ界面活性剤
に耐性を有するルシフェラーゼ活性を有するポリペプチ
ドも使用可能である。
【0033】「HLK」及び「HIK」は、耐熱性ヘイケボタ
ルルシフェラーゼのアミノ酸配列に変異を導入して作成
されたものである。HLKをコードする遺伝子を含む組み
換え大腸菌は、工業技術院生命工学工業技術研究所にFE
RM BP-6147として寄託されている。またHIKをコー
ドする遺伝子を含む組み換え大腸菌は、工業技術院生命
工学工業技術研究所にFERM BP-6146として寄託さ
れている。
【実施例】以下実施例によりさらに詳細に説明するが、
本発明はこれらに限定されるものではない。 [実施例1]トリプトソイブイヨン培地を試料とし、ルシ
フェラーゼを有効成分とするATP消去剤を用いて該試
料中の遊離ATPを消去した。 1.試薬等の調製 (1)ATP消去剤の調製 本発明のATP消去剤:150GLU/ml耐熱性ゲン
ジボタルルシフェラーゼ(特開平5-244942号公報記
載)、1.5mM ホタルルシフェリン(ワイエムシイ
社製)を含む25mM トリシン(Tricine)緩
衝液(15mM 酢酸マグネシウム、0.2% BS
A、0.2mM ジチオトレイトール(DTT)、0.
37% スクロース(Sucrose)を含む)。 比較例のATP消去剤:150mU/ml アピラ−ゼ
酵素液(シグマ社製)を含む、25mM トリシン緩衝液
(15mM 酢酸マグネシウム、0.2% BSA、
0.2mM DTT、0.37% スクロースを含
む)。 (2)試料の調製:トリプトソイブイヨン培地(1.7
%トリペプトン、0.3%ソイペプトン、0.25%ブ
ドウ糖、0.25%リン酸2カリウム、0.5%塩化ナ
トリウム、pH7.3±0.2)(栄研化学社製)3g
を精製水100mlに溶解して、トリプトソイブイヨン
培地を調製した。該培地を120℃で15分間、滅菌処
理後、室温まで冷却し、これを試料とした。 2.試料中の遊離ATPの消去 以下の方法により試料中の遊離ATPの消去を行ない、
本発明のATP消去剤の効果を確認した。 第1工程:試料中の遊離ATPの消去 第2工程:発光量の測定 第3工程:ATP検量線の作成 第4工程:試料中のATP濃度の算出 (第1工程:試料中の遊離ATPの消去)各ATP消去
剤0.6mlを採取し、そこに、試料1.2mlを加え
た後、室温で、ATP消去を開始した。0、10、3
0、60分経過後に試料を0.1ml採取した。 (第2工程:発光量の測定)発光量の測定は、ルシフェ
ールATP抽出試薬(キッコーマン社製)、ルシフェー
ル発光試薬−HS(キッコーマン社製、付属の発光試薬
溶解用液で溶解したもの)を用いて行った。採取した試
料0.1mlにATP抽出試薬0.1mlを添加し、ル
シフェール発光試薬−HSを0.1ml添加した。生成
した発光量を、キッコーマン社製発光測定装置「ルミテ
スター(Lumitester)C−100により測定
した。このときの発光値をSとした。
【0034】一方、上記計測法において「採取した試料
0.1ml」の代わりに「超純水0.1ml」を用い、
それ以外は全く同様にして発光量の測定を行った。この
値を発光試薬のブランク値Rとした。
【0035】そしてS−Rを求めて正味の発光値Aとし
た。 (第3工程:ATP検量線の作成)1×10-8Mになる
ように、ルシフェールATP抽出試薬に溶解したATP
を、さらに10倍ずつ5段階希釈を行い、1×10-8
1×10-13Mの希釈列を作製した。
【0036】0.1ml超純水に各濃度のATPを含む
ATP抽出試薬を0.1ml添加し、ルシフェール発光
試薬−HS 0.1mlを加えた。その発光量は、キッ
コーマン社製ルミテスターC−100を用いて測定し
た。
【0037】また、ATPを含まないATP抽出試薬
0.1ml、超純水0.1ml、発光試薬−HS0.1
mlを用いて発光測定を行い、この値をATP検量線に
おける発光試薬のブランク値とした。添加したATPに
対する発光量の標準値は、発光量からブランク値を減じ
たものとした。実施例1における検量線を図1に示し
た。
【0038】(第4工程:試料中のATP濃度の量)生
物発光反応は、試料中の成分により発光阻害を受けるた
め、第2工程で得られた発光量Aは見かけ値である。そ
こで、以下の方法で発光量Aの補正を行い、試料中のA
TP濃度を算出した。先ず発光率Kを求め、次いで、前
記発光量Aを発光率Kで除することにより補正値Y(真
の発光量)を求めた。検量線(図1)を利用し、補正値
Yに対応するATP濃度を算出した(後述する実施例に
おける補正発光値も、同様にして求めた)。
【0039】補正値Yの求め方。
【0040】Y(補正値)= A/K K={H−A}/{G―R} H(内標準値):経時的に採取し得られた各試料0.1
mlに、1×10-9MATPを含むATP抽出試薬
0.1mlおよび発光試薬0.1mlを添加して得られ
た発光量の値。 A(見かけ値):上記各試料0.1mlに、ATPを含
まないATP抽出試薬0.1mlおよび発光試薬0.1
mlを添加して得られた発光量の値。 G(本標準値):超純水0.1mlに、ATP標準液1
×10-9M 0.1mlおよび発光試薬0.1mlを添
加して得られた発光量の値。 R(ブランク値):超純水0.1mlに、ATPを含ま
ないATP抽出試薬0.1mlおよび発光試薬0.1m
lを添加して得られた発光量の値。 なお、実施例1では、G=38201、R=20であっ
た。また、H,A,Kを求めた結果を表1に示す。さら
に、上記以外の数値を表2(本発明)、表3(比較例)に
示した。
【0041】
【表1】
【表2】
【表3】 以上の方法で算出した試料中のATP濃度の経時的変化
を、図2に示した。本発明のATP消去剤を用いること
により、トリプトソイブイヨン培地に含まれる遊離AT
P濃度を、60分間で100分の1以下に低減させるこ
とができたことがわかる。また、本発明のATP消去剤
の効果は、比較例のATP消去剤(アピラーゼを有効成
分とするもの)と同等であることがわかった。なお、本
発明のATP消去剤に含まれる耐熱性ゲンジボタルルシ
フェラーゼの単位を0,30,60,150,300G
LU/mlとして同様の操作を行なった予備試験の結果
を図3に示す。図3より、添加するルシフェラーゼの単
位数が増える程、遊離ATPは短時間で消去されること
がわかる。ただし、150GLUと300GLUの結果
は、ほぼ同様であった。このことから、実施例1では、
ATP消去剤中のルシフェラーゼの単位数は150GL
U/mlとした。[実施例2]トリプトソイブイヨン培地
を試料とし、ルシフェラーゼおよびATP分解酵素を有
効成分とするATP消去剤を用いて該試料中の遊離AT
Pを消去した。 1.試薬等の調製 (1)ATP消去剤の調製 本発明のATP消去剤:150GLU/ml耐熱性ゲン
ジボタルルシフェラーゼ、1.5mM ホタルルシフェ
リン、150mM アデノシンリン酸デアミナーゼを含
む25mM トリシン緩衝液(15mM 酢酸マグネシ
ウム、0.2% BSA、0.2mMDTT、0.37
% スクロースを含む)。 比較例1のATP消去剤:150mU/mlアデノシン
リン酸デアミナ−ゼを含む25mM トリシン緩衝液
(15mM 酢酸マグネシウム、0.2% BSA、
0.2mM DTT、0.37% スクロースを含
む)。 比較例2のATP消去剤:300mU/mlアデノシン
リン酸デアミナ−ゼを含む25mM トリシン緩衝液
(15mM 酢酸マグネシウム、0.2% BSA、
0.2mM DTT、0.37% スクロースを含
む)。 (2)試料:実施例1で調製したトリプトソイブイヨン
培地。 2.試料中の遊離ATPの消去 実施例1と同様の方法により、試料中の遊離ATPの消
去、発光量の測定、ATP検量線の作成および、ATP
濃度の算出を行なった。
【0042】実施例1と同様に、H(内標準値)、A
(見かけ値)G(本標準値)R(ブランク値)を求め、
補正値Y(真の発光量)を算出した。実施例2では、G
=38201、R=20とした。H,A,Kを求めた結
果を表4(本発明のATP消去剤)、表5(比較例1)
に示した。なお、比較例2における発光率Kは、比較例
1と同じであるとした。さらに、上記以外の数値を表6
(本発明)、表7(比較例1)、表8(比較例2)に示
した。
【0043】
【表4】
【表5】
【表6】
【表7】
【表8】 以上の方法で算出した試料中のATP濃度の経時的変化
を、図4に示した。消去時間60分でのATP濃度にお
いて、比較例1(150mM アデノシンリン酸デアミ
ナ−ゼを有効成分とするATP消去剤)と比較例2(3
00mMアデノシンリン酸デアミナ−ゼを有効成分とす
るATP消去剤)との間で大きな差は見られない。しか
し、150mM アデノシンリン酸デアミナ−ゼに15
0GLU ルシフェラーゼを併用することにより、30
0mM アデノシンリン酸デアミナーゼの場合より、さ
らに低い値にまで遊離ATPを消去することが可能にな
ったことがわかる。 [実施例3]トリプトソイブイヨン培地を試料とし、本発
明のATP消去剤2種を用いて遊離ATPの消去および
消去状況の確認を行なった。 1.試薬等の調製 (1)ATP消去剤の調製 ATP消去剤1:150GLU/ml耐熱性ゲンジボタ
ルルシフェラーゼ、1.5mM ホタルルシフェリンを
含む25mM トリシン緩衝液(15mM 酢酸マグネ
シウム、0.2% BSA、0.2mM DTT、0.
37% スクロースを含む)。 ATP消去剤2:150GLU/ml耐熱性ゲンジボタ
ルルシフェラーゼ、1.5mM ホタルルシフェリン、
150mM アデノシンリン酸デアミナーゼを含む25
mM トリシン緩衝液(15mM 酢酸マグネシウム、
0.2% BSA、0.2mMDTT、0.37% ス
クロースを含む)。 (2)試料:実施例1で調製したトリプトソイブイヨン
培地。 2.試料中の遊離ATPの消去および消去状況の確認 上記のATP消去剤1および2を測定用試験管に0.1
ml採取し、それぞれに試料0.2mlを添加した。該
測定用試験管をルミテスターC−100(キッコーマン
社製)にセットし、生じた光の発光量を、60分間、経
時的に測定した。その結果を表9および図5に示した。
【0044】
【表9】 図5からわかるように、発光量の経時変化は、実施例1
〜2における試料中のATP濃度の経時変化と同様の傾
向を示した。試料から生じる発光量を測定することによ
り、遊離ATPの消去状況の確認が可能であることが示
された。
【0045】[実施例4]本発明のATP消去剤を用い
て、細胞を含む試料中の遊離ATPを消去し、次いで細
胞内ATP由来の発光量を測定し、生細胞数と発光量と
の相関性を検討した。 1.試薬等の調製 (1)ATP消去剤の調製 本発明のATP消去剤1:150GLU/ml耐熱性ゲ
ンジボタルルシフェラーゼ、1.5mM ホタルルシフ
ェリンを含む25mM トリシン緩衝液(15mM 酢
酸マグネシウム、0.2% BSA、0.2mM DT
T、0.37% スクロースを含む)。 本発明のATP消去剤2:150GLU/ml耐熱性ゲ
ンジボタルルシフェラーゼ、1.5mM ホタルルシフ
ェリン、150mM アデノシンリン酸デアミナーゼを
含む25mM トリシン緩衝液(15mM 酢酸マグネ
シウム、0.2% BSA、0.2mMDTT、0.3
7% スクロースを含む)。 (2)試料の調製:エセリシア・コリ(Escheri
chia coli:ATCC 25922)およびバ
チルス・ズブチリス(Bacillus subtil
is:ATCC 9372)を被検微生物とした。被検
微生物の培養液の希釈液を以下の方法で調製し、これを
試料とした。実施例1で調製したトリプトソイブイヨン
培地を、滅菌処理した2本の試験管にそれぞれ10ml
ずつ分注した後、被検微生物を一白金耳接種し、35℃
で一晩振とう培養して培養液を得た。上記培養液を、ト
リプトソイブイヨン培地を用いて10000倍希釈し、
そこから5回の10倍希釈を行い、合計6段階の希釈液
を調製した。
【0046】2.試料中の遊離ATPの消去 以下の方法により試料中の生細胞数の測定を行なった。 第1工程:試料中の遊離ATPの消去 第2工程:細胞内ATPの抽出 第3工程:発光量の測定 第4工程:混釈培養法による試料のCFUの算出 (第1工程:試料中の遊離ATPの消去)試料1.2m
lに、ATP消去剤0.6mlを添加した後、室温で6
0分間放置し、試料中の遊離ATPの消去を行った。 ( 第2工程:細胞内ATPの抽出)遊離ATPを消去
した試料を0.1ml採取し、そこに、キッコーマン社
製ATP抽出試薬0.1mlを添加して、攪拌後、10
秒間放置することにより細胞内ATPの抽出を行った。 (第3工程:発光量の測定)ATP抽出を行った試料
0.2mlに、キッコーマン社製ルシフェール発光試薬
−HS 0.1mlを添加し、攪拌後、キッコーマン社
製ルミテスターC−100を用いて、その発光量を測定
した。このときの発光量を、消去されてない遊離ATP
と細胞内ATPのトータルの発光量(T)とした。
【0047】試料のかわりに、被検微生物を含まないト
リプトソイブイヨン培地を用いて、遊離ATPの消去、
ATP抽出剤の添加、発光量の測定を行った。このとき
の発光量を、消去できなかった遊離ATP量(フリー
値)Fとした。
【0048】トータル値Tからフリー値Fを減すること
により、細胞内ATPの正確な発光量を求めることがで
きる。実施例1と同様の方法により補正発光量を求め
た。 (第5工程:混釈培養法による試料のCFUの算出)混
釈培養法を用いて、試料中に含まれる被検微生物のCF
U(コロニーフォーミングユニット)を求めた。得られ
たCFUを生細胞数の実測値とした。
【0049】まず、滅菌シャーレに0.1mlの試料を
滅菌ピペットで無菌的に採取し、あらかじめ、121℃
20分間で滅菌処理を行い、その後、約50℃に冷却し
た溶解済みの標準寒天培地(0.25%酵母エキス、
0.5%トリプトン、0.1%ブドウ糖、pH7.1、
2.0%寒天)を加え、均一に混和した後、平板として
固めた。次に、その平板を35℃で一晩培養し、出現し
たコロニーの計測を行った。そのコロニー数を、試料
0.1mlに含まれていた微生物のCFUとした。な
お、CFU算出時の試料の採取と混釈は、発光量の測定
の直前に行った。
【0050】上記により求められたCFU/mlと補正
発光量(RLU)との相関関係を、図6(本発明の消去
剤1の結果)、図7(本発明の消去剤1の結果)に示
す。図中、「E.coli」および「Bacillu
s」は、被検微生物として使用した「Escheric
hia」および「Bacillus subtili
s」を意味する。
【0051】図6、7より、本発明のATP消去剤を用
いて遊離ATPを消去することにより、バックグラウン
ド発光を低く抑えことができ、細胞内ATP由来の発光
量と生細胞数の実測値であるCFUとの間に、高い相関
性を持たせることが可能になったことがわかった。本発
明のATP消去剤およびATP消去法が、細胞内ATP
の測定法において好適に使用できることが示された。
【0052】
【発明の効果】本発明により、ルシフェラーゼを有効成
分とするATP消去剤、該ATP消去剤を用いる測定系
のATP消去法および該ATP消去剤を用いる細胞内A
TPの測定法が提供された。本発明のATP消去剤を用
いる場合、測定系から生じる発光を測定することによ
り、ATPの消去状況の確認を簡単に行なうことができ
る。本発明は、遊離ATPの消去する方法として好適で
ある。また、本発明のATP消去剤は特に、試料中の遊
離ATPを消去して細胞内ATPを測定する方法におい
て好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1における検量線
【図2】実施例1におけるATP濃度の経時的変化を示
す図
【図3】実施例1における予備試験の結果を示す図
【図4】実施例2におけるATP濃度の経時的変化を示
す図
【図5】実施例3における発光量の経時的変化を示す図
【図6】実施例4におけるCFU/mlと補正発光量と
の相関性を示す図
【図7】実施例4におけるCFU/mlと補正発光量と
の相関性を示す図
フロントページの続き Fターム(参考) 2G045 AA13 AA16 AA28 BA01 BB20 BB29 CA25 CB01 CB03 CB04 CB08 CB17 CB21 DA15 FB13 GC15 2G054 AA07 AA08 BA01 CA21 CE02 EA02 4B063 QA01 QA19 QQ03 QQ06 QQ07 QQ08 QQ15 QQ16 QQ17 QQ18 QQ19 QQ63 QR02 QR13 QR14 QR41 QR66 QS20 QX02

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ルシフェラーゼを有効成分として含有する
    ATP消去剤。
  2. 【請求項2】ルシフェリンおよびルシフェラーゼを含有
    するATP消去剤。
  3. 【請求項3】有効成分としてさらにATP分解酵素を含
    有する、請求項1または2記載のATP消去剤。
  4. 【請求項4】測定系に、請求項1〜3のいずれかに記載
    のATP消去剤を添加することを特徴とする、測定系の
    ATP消去法。
  5. 【請求項5】以下の工程を含むことを特徴とする、細胞
    内ATPの測定法。細胞を含む試料に、請求項1〜3の
    いずれかに記載のATP消去剤を添加し、試料中の遊離
    ATPを消去する第1工程。第1工程で添加したATP
    消去剤中の酵素活性を失活させる第2工程。細胞内AT
    Pを抽出する第3工程。抽出されたATPを測定する第
    4工程
  6. 【請求項6】以下の工程を含むことを特徴とする、細胞
    内ATPの測定法。細胞を含む試料に、請求項1〜3の
    いずれかに記載のATP消去剤を添加し、試料中の遊離
    ATPを消去する第1工程。試料にATP抽出試薬を添
    加して、細胞内ATPを抽出するとともに、第1工程で
    添加したATP消去剤中の酵素活性を失活させる第2工
    程抽出されたATPを測定する第3工程
  7. 【請求項7】ATP抽出試薬が界面活性剤である、請求
    項6に記載の細胞内ATPの測定法。
  8. 【請求項8】抽出されたATPの測定方法が、ルシフェ
    リン−ルシフェラーゼ発光試薬を使用する方法であるこ
    とを特徴とする、請求項5〜7のいずれかに記載の細胞
    内ATPの測定法。
  9. 【請求項9】ルシフェリン−ルシフェラーゼ発光試薬に
    含まれるルシフェラーゼが、ATP抽出試薬に耐性を有
    することを特徴とする、請求項8に記載の細胞内ATP
    の測定法。
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