細菌検査における
DNA分析の活用
（培養法との比較編）
――培養法に対する長所と課題、国際標準化に向けた歩み――
食品業界では近年、「高感度」「迅速」といったキーワードで「DNA分析」ベースの細菌検査が大きな注目を集めています。従来主流だった「培養法」とは何が異なり、どのように使い分けるべきなのでしょうか。本稿では、それぞれの手法について技術的・運用的な差異を整理し、DNA分析の真価が発揮されるシーンについても解説します。
なお本稿では、培養法との違いを素早く理解して頂くことを目的にしています。次世代シーケンサー（NGS）などによる応用的なDNA分析技術については、別記事にて解説していきます。
目次
現場で求められる細菌検査とは
食品製造の現場で主に活用されている細菌検査としては、下表に示すものがあります（以降、「細菌検査」はこれらを指します）。
| 検査区分 | 主な目的 | 検体例 |
|---|---|---|
| 食品細菌検査 | 食中毒菌・腐敗菌の有無、一般生菌数の把握 | 最終製品、原材料 |
| 賞味期限検査 | 保存中の衛生状態・官能変化の追跡 | 製造ロット品 |
| ふきとり検査 | 製造環境の清浄度評価、清掃・消毒効果の検証 | 作業台、包材、手指 |
| 検便検査 | 従業員由来の病原菌キャリア有無の確認 | 便 |
培養かDNAか？現場選択を左右する6つの違い
細菌検査は長らく、培地に菌を増殖させる「培養法」が標準とされてきました。この手法は、1881年にロベルト・コッホが寒天培地を導入したことに始まり、実に140年以上の歴史を持っています。
一方で「DNA分析」は、試料からDNAを抽出し、細菌由来のDNA配列を直接検出する技術です。特に1985年に発明されたPCR法（DNAを増幅する技術）が転換点となり、今や多くの場面で培養法に並ぶ存在になっています。
DNA分析は培養法から100年ほど遅れて出てきた、そこそこ新しい検査法じゃな
しかし現在のところ、DNA分析が従来の培養法を完全に置き換えるわけではなく、それぞれの長短を理解した使い分けが必要です。まずは両者の比較表をご覧ください。
| 観点 | 培養法 | DNA分析 |
|---|---|---|
| 基本操作 | 前培養／希釈 → 播種 → 選択培養 → コロニー計数／同定 （18–72時間） |
DNA 抽出 → 増幅（PCR／LAMP など）→ 検出（蛍光・シーケンス）（最短90分） |
| 検出対象 | 増殖可能な“生菌”のみ | DNA を持つものすべて （死菌・VBNC*も含む） |
| 感度 （LOD*） |
検便：1,000 – 10,000 CFU/g 食品：0.04 CFU/g（前培養あり） |
検便：10 – 100 CFU/g 食品：10 – 100 CFU/g（前培養なし）， 0.04 CFU/g（前培養あり） |
| 解像度 | 選択培地＋生化学試験で属レベル中心 | プライマー設計次第で種・株レベルまで可能 |
| コスト （1検体） |
数百円（培地・消耗品中心） | 数千円（試薬・装置償却） ※ 数十検体のプールで百円台も |
| 国際規格 | 多数の公定法で中核的手法 | 補完的扱い、ISOなどで徐々に収載が拡大中 |
| 利用シーン | 公定法遵守、正確な定量 | 迅速スクリーニング、非培養菌検出、原因究明 |
* VBNC（Viable But Non-Culturable）：生存しているが培養できない状態。特に赤痢菌、腸炎ビブリオ、カンピロバクターなどは、長期輸送や抗生物質への暴露、他種との生存競争といったストレスで容易にVBNC化することが知られる。
* LOD（Limit Of Detection）：検出下限値。検出できる最少の量または濃度を表し、数値が小さいほど高感度であることを示す。
次の章より、それぞれ解説していきます。
① 基本操作：数日かかる培養 vs 最短90分のDNA分析
培養法では、試料を均質化したのち前培養（もしくは希釈）し、選択培地に播種して18–72 時間培養します。形成されたコロニーを肉眼で数え、必要に応じて選択培地による再培養や生化学試験へと進めて同定を行います。非常に簡易な設備で実施が可能である一方、コロニーの判断など検査員の技能が介入し、経験に左右されがちです。
DNA分析では、均質化後の試料からDNAを取り出し、カラムや磁性ビーズで精製します。得られたDNAをPCR法やLAMP法で数百万倍に増幅し、蛍光プローブやシーケンサーで配列を検出します。原理的に自動化・定量化がしやすい点、また最短90分で結果が得られる迅速性は、数日間を必要とする培養法に対する大きな利点です。一方、極めて高感度なため、コンタミネーション（交差汚染）の防止が不可欠になります。
② 検出対象：生菌だけ？死菌も？？
培養法は「実際にリスクとなる生菌」にフォーカスできるため、リスク評価に適します。一方、DNA分析は「死菌/生菌を区別せずに検出」するため、高感度が期待される反面、適切に滅菌処理された食品からも細菌が検出されてしまいます。
ただこれは教科書的な、あるいは少し古い概念で、現在は「生菌由来のDNAのみを選択的に検出する技術（EMA／PMA）」も実用化されています。
EMA／PMAで使用する薬剤は、DNAと共有結合してPCR伸長を阻害することができます。ところが生きた菌の細胞内部には侵入できないため、その作用を示しません。このため、DNA抽出の前にEMA/PMA処理を施しておくことで、死菌DNAはPCRで増幅されず、生菌DNAだけが検出されるようになります。
EMA／PMAの登場で、「リスク評価の現在性」は培養法とほぼ同等になったと言える。ただし、死菌も100%は除外されない点、VBNCを生菌に含む点から、完全なイコールでないことに注意じゃ。
③ 感度：検便では”100倍”、食品では”100分の1″のギャップはなぜ生まれるのか
細菌検査において、DNA分析の感度は培養法の100倍以上と評価されることがある一方で、逆に100分の1しかないとされる場合もあります。前者は主に「検便検査」、後者は「食品細菌検査」での評価です。なぜ、これほど大きなギャップが生じるのでしょうか。
■ 検便検査で感度が100倍になる要因
検便検査を培養法で実施する場合、便1g中に数百万匹もの細菌が存在するため、コロニーを分離するには適切な希釈が不可欠です。しかし、この希釈操作によって有効サンプル量が減少し、低頻度で存在する病原体が検出されなくなってしまいます。その結果、培養法のLODは1,000 – 10,000 CFU/g程度になるとされています。
一方、DNA分析では、阻害物質を除去した後のDNA抽出液をそのままPCRに利用できます。また、リスク検知を重視し、死菌も検出対象に含めるのが一般的です。このため、DNA分析のLODは10 – 100 CFU/gとなり、培養法より100倍以上優れていると言うことができます。
■ 食品細菌検査で感度が100分の1になる要因
対照的に、食品中の細菌数は非常に少ないことがほとんどです。そのため、培養法では選択培養の前に「非選択性の液体培地（緩衝ペプトン水：BPW）」による前培養工程が組み込まれています。この工程により、試料中の菌数が増加し、理論上は食品25g中に1匹の細菌（1 CFU/25g = 0.04 CFU/g）まで検出可能です。
一方、DNA分析を食品から直接抽出したDNAで行った場合のLODは、検便検査と同様10 – 100 CFU/gになります。したがって、DNA分析の感度自体はほぼ一定ですが、培養法との相対評価によって、100分の1に転じたと言えます。
なお、DNA分析でもBPWによる前培養を加えれば、感度は再び拮抗します。たとえば、米国FDAが2023年に公表したSalmonellaスクリーニングqPCR法では、24時間の前培養後のLODが0.81 CFU/25gと、培養法の0.84 CFU/25gとほぼ等しい値となっています。したがって、「DNA分析＝低感度」といわれるのは、前培養を省いた場合に限った評価といえるでしょう。
④ 解像度：属レベルか株レベルか？
特定の菌種を培養法で検出したい場合には、「選択培地」が使用されます。選択培地には、「ある菌種だけが利用できる栄養成分」や、「ある菌種だけが耐性を持つ抗生物質」などが含まれているため、この培地上で増殖したコロニーは、目的の菌種であることが期待されます。
ただし、選択培地は検出対象となる菌種を「特定の代謝能力の有無」によって絞り込む仕組みであるため、選択性は通常「属レベル」にとどまります。また選択培地を新規に樹立することは非常に難しいため、目的の菌種が十分に研究されたものでない場合は、すなわち適用不可と判断されます。
一方、DNA分析では、PCRプライマーやプローブなどの反応試薬を目的に応じて設計できるという特長があります。そのため、現代の技術では培養不能な菌種まで標的にできるだけでなく、「菌株レベル」での超高解像度検出も可能になることが大きな利点の一つだといえます。
DNA分析ならウイルスのような増殖能力を持たない病原体まで検出できるぞい
⑤ コスト：数百円 vs 数千円、その差をどう捉えるか
培養法は培地やディスポピペットなどの消耗品が主な出費で、装置はインキュベーターと簡易な安全キャビネット程度です。このため１検体あたりの実費はおおむね数百円で横ばいになり、検体数が増えても大幅なコスト削減は見込みにくいのが実情です。
DNA分析はDNA抽出キットやポリメラーゼ、蛍光プローブなどの試薬が高価であるため、少数検体だけを測ると１検体あたり数千円に達します。測定装置も高価なものが多く、減価償却や保守費用も意識する必要があります。ただし96ウェルプレートなどに多数の検体をまとめて走らせることで、実質コストを圧縮することも可能です。
また検体から複数の菌種を検出したい場合、培養法では検出対象の数だけ、ほぼ整数倍にコストが増加します。一方、DNA分析では単一のPCR反応液から複数同時に検出する「マルチプレックス法」を用いることで、コストの上昇を最小限に抑えられます。そのため、検出対象が多い場合には、培養法よりもDNA分析の方がコスト面で有利になることもあります。
さらに検便検査においては、高感度なDNA分析の特徴を活かし、多検体をまとめて測定する「プール方式」によるコスト削減の例もあります。
例えば、検便検査におけるサルモネラ菌の陽性率は0.05%であるため、陽性者1人を見つけるには平均2,000回の検査が必要です。ここで50人分の検体をまとめて検査するプール方式を採用すると、約40回の検査で1つの陽性プールが見つかります。その後、陽性プールに含まれる50人を個別に再検査することで、通常の20分の1以下の検査回数で、効率的に陽性者を特定することができます。
このように、「少量ロットでコストを抑えたい場合」は培養法、「大量ロットでスケールメリットを狙う場合」はDNA分析といった使い分けが現実的です。
DNA分析は同時に毒素産生遺伝子なども検出できるゆえ、「１回のテストで得られる情報量」という付加価値を重視するかどうかも、最終的なコスト判断のポイントになるんじゃよ。
⑥ 国際規格：DNA分析の国際規格化はどこまで進んでいるか
培養法は20世紀半ばから各国の「公定法」に位置づけられてきました。日本では『食品衛生検査指針 微生物編 改訂第2版（2018）』が、EU では規則 (EC) No 2073/2005 がそれぞれサルモネラ菌やリステリア菌などの検査法として培養法を指定しています。
一方、DNA分析は「補完的手段」とされてきました。平成26年通知〈食安監発1120号〉で公式スクリーニング法に採用された『腸管出血性大腸菌のリアルタイムPCR検出法』も、陽性サンプルは最終確認を培養法で行う規定が書かれています。
しかし近年、DNA分析は国際規格での整備が進められています。AOAC Official Methods of Analysis 第22版（2023）ではPCR／LAMP法の記述が大幅に増加、またISO 22174:2024では食品チェーンにおけるPCR検査の一般要件を整理しました。さらにISO 16140シリーズが第三者認証スキームを提供し、培養法と同等性を証明したDNA法を正式手段として採用する道を開いています。
こうした動きを受け、EU規則 2073/2005も2019年改正で「ISO 16140-2によって第三者認証された代替法」を明示的に許容、米国FDA BAMも2024年改訂でサルモネラ章に汎用qPCR・LAMPスクリーニング法を追加し、公定法体系の中にDNA分析を組み込む条項を導入しています。
日本においても、ISO 15213やISO 16140を使った妥当性評価手順（例：NIHSJ-42）が整備され、民間ラボでもISO 22174:2024に沿ったPCR品質管理が広がりつつあります。これにより「公定法と同等」の性能を証明しやすくなり、社内検査データとしてDNA結果を正式に提示できる環境が整ってきました。
今はまだ、培養法を最終判定の要件とする条項が多く残っておる。しかし、今後はますますDNA分析の役割が拡大することは間違いないじゃろう。
メリット／デメリットのまとめ
以上より、培養法とDNA分析のメリット／デメリットをまとめます。
| 培養法 | DNA分析 | |
|---|---|---|
| メリット | ・簡易な設備で実施可能 ・操作が簡便、低コスト ・多数の公定法／国際規格に採用されている |
・迅速 ・種～株レベルでの特異的検出が可能 ・多様な情報（例：毒素遺伝子の有無）が得られる ・検査自動化が容易 |
| デメリット | ・コロニーの見分けに検査員の技能が関与 ・通常は属レベルまでの検出に留まる ・難培養菌には対応不可 |
・設備／コストが高価（多検体解析で圧縮可） ・コンタミ防止策が必須 ・国際規格化は未だ限定的 |
使い分けシーンのまとめ
培養法とDNA分析は、それぞれの特性を踏まえて、以下のように使い分けることができます。
■ 培養法を選択すべきケース
・ コストや設備の制約が大きい場合
簡便な設備で実施でき、かつコストも低いため、検査体制や予算が限られる現場（例：現場検査、日常的な自社管理検査）に適しています。
・ 標準化・信頼性が重視される場合
多くの公定法や国際規格で採用されているため、行政や取引先への説明責任や、規格準拠を求められる公式な検査では培養法が有利です。
・ 大量・定型的なスクリーニングが求められる場合
シンプルな検査対象（例：一般生菌数、大腸菌群など）で、熟練検査員が在籍している場合、効率的です。
■ DNA分析法を選択すべきケース
・ 迅速さが求められる場合
食品リコールや食中毒事故等、感染拡大リスクがある際に「短時間で正確な結果」が必要な場合にはDNA分析法が適しています。
・ 菌種や株レベルでの特定・追跡調査が必要な場合
種・株レベルまで判別したい場合や、毒素遺伝子の有無など詳細情報が欲しい場合にはDNA分析が有効です。
・ 難培養菌や死菌検出が必要な場合
培養では検出できない難培養菌や、既に死んだ菌の検出（衛生管理上のトレーサビリティ等）が必要な際にも有利です。
・ 自動化・多検体処理が必要な場合
取り扱う検体数が非常に多い場合は、自動化しやすいDNA分析法が長期的に効率的です。
必要に応じて「両法の併用」や「段階的な使い分け」（例：まず培養でスクリーニング、疑陽性や特定菌はDNA分析で確認など）も効果的じゃ。
おわりに
この記事では、食品製造の現場で活用されている主な細菌検査について、培養法とDNA分析の違いを解説しました。
培養法とDNA分析は、どちらか一方だけを選ばなければならないものではなく、互いを補完し合うツールとして活用することができます。現場の状況や検査の目的に応じて、両方の手法をうまく組み合わせることで、食品安全に関わるリスクを最小限に抑えつつ、コストやスピードのバランスも確保することができます。
ここでご紹介した比較表や選択基準も、あくまで現時点での最善策にすぎません。ISOシリーズの拡充や、次世代シーケンス（NGS）といった新技術の登場など、細菌検査に関する技術や国際規格は日々進化しています。そのため、自社の検査体制も定期的に見直し、最新の手法を積極的に取り入れることが、将来的な競争力の強化につながります。
また、現場の技術者や品質保証担当者の方々は、「なぜその手法を選んだのか」という理由をしっかり説明し、関係部署や取引先とも情報を共有することが重要です。これまで培養法で蓄積されてきた豊富な経験と、DNA分析の情報量・迅速性という強みをバランスよく生かしながら、より安全で信頼される食品供給体制を作り上げていきましょう。
最後に、弊社はDNA分析の専門機関として、培養法では解決が難しかった課題にも、新たなアプローチをご提案してきました。「こんなことはできないか」などのご相談や、オーダーメイド型のご要望にも対応しております。どうぞお気軽にご相談ください。
参考文献
※ 外部リンクが開きます。
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