薄めた試料から六十個のコロニーが確認されたとします。元の試料には六十個の細菌がいた、とそのまま答えてよいでしょうか。どれだけ薄め、何mLを調べたかを戻す必要があります。また、コロニー一つが必ず細菌一個に対応するとは限りません。これは培養方法を試す記事ではなく、与えられた測定記録の換算を学ぶ資料です。
数えたのは、目に見える集まり
コロニーとは、培地上で増殖して目に見えるようになった微生物の集まりです。一つの細胞から生じることもありますが、複数の細胞がまとまっていて一つのコロニーを作る場合もあります。さらに、試料にいたすべての微生物が、その培養条件で増殖できるとは限りません。
そのため、結果はCFUという「コロニーを形成する単位」で表すことがあります。本稿では、CFU毎mLを、元の液一mLに換算したコロニー形成単位数として読みます。これは顕微鏡で直接数えた総細胞数と同じではありません。計算が正しくても、最後に単位を「細菌の総数」と言い換えると、測定が示す範囲を超えてしまいます。
希釈倍率と、調べた体積は別々
百倍に薄めた液を一mL調べたなら、その一mLに含まれる元の液は〇・〇一mL分です。百倍に薄めた液を〇・一mL調べたなら、元の液は〇・〇〇一mL分しか含まれません。同じ希釈倍率でも、使った体積が十分の一なら、観察する元試料の量も十分の一になります。
ここを一つの式にすると、元の濃度は「コロニー数÷調べた液の体積mL×希釈倍率」です。先に一mLあたりへ直し、その後に薄めた分を戻しています。倍率だけ掛けて体積で割り忘れる間違いを防ぐには、問題文のmLを丸で囲みましょう。
薄める操作を重ねたら倍率は掛ける
十倍に薄めた液を、さらに百倍に薄めると、元の千倍希釈です。十と百を足して百十倍にするのではありません。一回目で元の濃さの十分の一、次でその百分の一なので、千分の一になります。濃さを下げる操作と、元へ戻す計算は逆向きだと考えると整理できます。
ただし、液を加えた量だけを倍率にしてはいけません。元の液一mLに水九mLを加えて全体十mLにしたなら十倍です。加えた九mLを見て九倍としないよう、出来上がった体積を使います。本稿の例題では、試料が一様で、希釈中の増減や損失を無視できると指定します。
例題1 〇・一mLを使った記録
元の液を百倍に薄め、その液〇・一mLに対応する培養記録で六十コロニーが数えられました。この条件での元の液のCFU毎mLを求めてください。測定範囲はこの問題で有効と指定します。
答え・解説： 六十÷〇・一×百＝六万CFU毎mLです。まず薄めた液一mLあたり六百へ直し、百倍を掛けます。別の確かめ方として、調べた〇・一mLは元の液〇・〇〇一mLに対応するので、六十÷〇・〇〇一＝六万となります。図も、使用体積の補正と希釈の補正を二段で示しています。
例題2 二つの記録を比べる
同じ元試料を、Aでは百倍希釈して〇・二mL、Bでは十倍希釈して〇・〇一mL調べました。Aは八十コロニー、Bは四十コロニーでした。換算した結果は一致しますか。
答え・解説： Aは八十÷〇・二×百＝四万、Bは四十÷〇・〇一×十＝四万CFU毎mLで一致します。生のコロニー数はAが二倍ですが、調べた元試料相当量もAが二倍です。多く見つかったことだけで濃いと判断できない例です。
数えられない記録をゼロにしない
コロニーが密集して区別できない記録は、ゼロではありません。反対に一つも見つからなかった記録も、元の液に微生物が一切いなかった証明とは限りません。調べた量が少なければ、その部分に含まれなかった可能性もあります。どの範囲なら有効な計数とするかは、試験法や資料の指定に従います。
複数の皿を使った正式な検査では、平均や重み付けなどの扱いが方法ごとに決まっています。このページの簡単な式だけで実際の衛生検査を代用しません。入試で大切なのは、観察した数をそのまま元試料の全体像にしないことです。測定に使った量、薄めた倍率、数の意味という三つの条件を一緒に読む練習にしてください。
観察する範囲を広げた効果
同じ希釈液を二倍の体積使えば、平均的には二倍の形成単位を含むと期待できます。ただし、二回の実測値が必ずぴったり二倍になるわけではありません。試料の取り分けにはばらつきがあり、粒子が集まっている場合には均一という仮定自体も崩れます。例題では均一な理想模型として換算していますが、現実の観察は推定値として扱う必要があります。十倍薄めてコロニーが十分の一に減るという比例関係も、数えられる範囲での期待を示すもので、一皿ごとに必ず一致する保証ではありません。記録が一致しないとき、計算間違いと測定のばらつきを分けて考えましょう。
計算結果が元の液一mLあたりの値なのに、瓶全体の数を尋ねられている場合には、さらに瓶の液量を掛けます。ただし、瓶の中身が均一という条件が必要です。一mLあたりと全量の違いを確かめず、換算で得た大きな数字をそのまま最終答えにしないでください。CFUの値は培養条件にも依存するので、別の条件で得た値との比較には同じ方法かの確認が要ります。違う条件で出た数字の差を、試料の微生物量の差だけに帰することはできません。
同じ希釈液を複数回調べた記録を合わせるときは、集落数だけでなく調べた液量も足します。例えば同じ濃さの液について、〇・一mLで五十八、〇・一mLで六十二なら、百二十を〇・二mLで割った六百CFU毎mLが希釈液の推定値です。一枚分の〇・一mLで割ると二倍になります。希釈倍率が異なる記録を生の体積のまま合計してはいけません。