微生物の音響放射 (AE)センシング
（蔭山）

微生物の音響放射(AE)

　イースト菌などの微生物は，発酵によりエネルギーを得ています。発酵時にはCO2やO2などのガスが発生して，培養液中に溶存します。その後，これらの溶存ガスは培養液中において気泡核生成と気泡の合体が生じて，いずれは液面まで到達して消滅します。
　このとき，培養液中にECSを投入するとセンサに付着した気泡の付着・合体・分離でAEが生じます。培養液に直接接触させることができ，広帯域AE測定が可能なECSは，周波数帯域が明らかでない発泡や培地の剥離により生じるAEの測定に適しています。

もろみでの酵母のAE測定

　日本酒の製造工程に，蒸した米に酵母を加えたもろみで，酵母が発酵してアルコールを生成する仕込みという過程があります。このとき，もろみの中で発酵により炭酸ガスが発生し，もろみの表面には泡が大量に生じます。このとき，もろみの内部で既に泡が生じており，ECSをもろみに投入することで発泡のAEを検出することができます。
　下図は，奈良県の蔵元である美吉野醸造においてAE測定を行った時の様子です。木桶でもろみを発酵させているときに，ECSと温度センサを投入して温度とAEを同時に測定しました。

　もろみの中で検出されたAEのウエーブレットスペクトル例を下図に示します。ショ糖溶液中での発酵と比較すると低周波のAEが多いことが分かります。これは，もろみは粘性の高い液状の培地のためECSに付着した泡がより大きいサイズまで分離しないことと，音の減衰が強いことが原因と考えられます。いずれにしても，このようなAEは仕込み中に常に生じています。

　下図に，もろみ中で検出したAE数の日別数の挙動を示します。仕込み開始時から測定も開始していますが，初期にAE数が大きく増加し，その後変動しながら緩やかに減少しています。通常，仕込みから1週間程度で大部分の発酵が終了していると考えられており，AE数も同様の挙動を示します。一方で，AEは，仕込み終了時まで生じています。仕込み終了時付近は，アルコール濃度が高いため酵母は活動していないと思われていますが，AE測定からはそれでもある程度は酵母が活動しているのではないかと推測されます。
　また，加水と四段は仕込みの作業を示しており，それぞれ水ともろみを追加しています。このような作業が日別AE数はゆるやかに変化しているようにも見えますが，これらの作業とAEとの関連を今後調べていく予定です。