寒天濃度と酸素の溶解度には関連性があるのでしょうか？

質問

私の行った実験ではアガロースの濃度が上昇するに応じて溶液中の溶存酸素量が低下しやすくなるという傾向を示しました。この理由の解釈ができずに困っております。
方法は0.050%, 0.075%, 0.1%のAgaroseをそれぞれ1L作成した。121℃ 5minでのオートクレーブにより溶解した。撹拌子での撹拌を継続しながら常温まで撹拌を続けた。このように作成した各濃度の寒天溶液に、オーバーナイトのエアーバブリング（金魚用）を行った。作成後、250mlのプラスチック製容器３本に分注した。この容器にはフタはせず、28℃にコントロールした部屋に静置した。0, 0.3, 1, 1.3, 2.0, 3.4, 5.2日後に各濃度の寒天液中の溶存酸素量(Dissolved oxygen)を溶存酸素計を用いて測定した。コントロールとして蒸留水を用いた。

結果は1.3日後から溶存酸素量の低下が見られ、その低下量は寒天の濃度が高くなるにつれて大きくなりました。酸素を消費するバクテリアなどはいないと考えていますが、何故、このように低下するのかわかりません。溶液の粘性が高くなることが影響しているのでは？と考えていますがまわりにこのことに詳しい方がいないので分かりません。

回答No.1

noname#160321 · ベストアンサー

いろいろ「怪しげな」寒天の抗酸化作用のサイトも見てみましたが、これと言って良い説明はないようです。

ただ、P-anda様は実験屋さんであられるようなので、以下の実験はされるべきだと思います。

１.寒天溶液中の酸素濃度の「深さ方向の変位」を測定する。
２.寒天溶液を完全密封(ヘッドスペース無しの封管など)で保存して、酸素濃度を測る。

これで「表面から、あるいは表面への酸素の拡散」「内部での酸素の消費」の効果があるか無いか分かるはずです。

補足

ご回答ありがとうございます。

1.以前、窒素ガスによる脱気を行った寒天溶液で同様に経時的に深さ毎の溶存酸素量を測定しました。自然界での現象同様に、表面から深度毎に溶存酸素量がが高くなる傾向があるようです。2Lメスシリンダーを用いた場合には液面から深くなるにつれて溶存酸素は低下します。しかし、今回質問させて頂いた実験に用いた250ml容器の場合には検出法の限界からか、深さ方向の変位はほとんどありませんでした。

2.密封容器を使った実験はしておりませんでした。酸素消費についての可能性はこれで考えられると思います。ありがとうございます。

今の考えですが・・
寒天溶液はどろっとした粘性の高い溶液です。このため、表面から深部への酸素の拡散が非常に抑制された溶液になっていると考えられます(１参照)。表面ではヘンリーの法則に従って水溶液への酸素の溶解が進むと考えると、一定の量の酸素の溶解はあるものの、深部への酸素拡散が抑えられることにより、250ml容器全体としての溶存酸素量は寒天濃度が高くなるにつれて低下するのではないか。
しかし、この仮説には内部での酸素消費という問題があります。酸素消費がある場合にはこの仮説で一応の現象の説明がつくのではないかと思います。実験する必要がありますね。

（ヘンリーの法則が粘性が高い溶液に対して同じように適用できるのかが分かりませんが・・）

回答No.2

DexMachina

> 酸素を消費するバクテリアなどはいないと考えていますが

無菌室使用、紫外線照射、或いはエアーバブリング機器に微生物を除去可能なフィルターを設置、などの対策はとられているのでしょうか?
「1.3日後」という時間から考えて、微生物の可能性が非常に高いと思われます。

アガロースを分解できるかは別として、酵母などは至る所にいますから(なお、酵母は嫌気・好気どちらの条件でも活動可能です)。
エアーバブリングは、フィルターをかませなければ、まさに「集塵機」です・・・。

補足

フィルターをかませておりません。

寒天溶液には蒸留水のみを用いていたので、養分はほとんどないと考えておりました。これを確かめるために処理時間毎の溶液をLB培地上に植菌し、その様子を調べてみたらどうかなと考えてみました。

菌体数を測定したことがないのでわからないのですが、この方法はリーズナブルなのでしょうか？