JP2984749B2 - シリコンを用いた藻類の培養方法 - Google Patents
シリコンを用いた藻類の培養方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、シリコンを用いた藻類の培養方法に関し、
詳しくは通気性の優れたシリコン管を用いて連続的に藻
類を培養することを可能とする培養方法に関する。
詳しくは通気性の優れたシリコン管を用いて連続的に藻
類を培養することを可能とする培養方法に関する。
［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］ 藻類には食品として有用な各種成分が含まれ、価格が
折り合えば広い用途が開拓できる。含有成分は藻の種
類、培養法などで異なるが、例えば、スピルリナ、クロ
レラでは各々蛋白質、脂肪、炭水化物、核酸含有量が4
8、６、11、4;55、18、15、４％であり、一般に蛋白質
含有量が高く、炭水化物を増加させたい場合は培地中の
窒素源濃度を下げて培養すればよい。
折り合えば広い用途が開拓できる。含有成分は藻の種
類、培養法などで異なるが、例えば、スピルリナ、クロ
レラでは各々蛋白質、脂肪、炭水化物、核酸含有量が4
8、６、11、4;55、18、15、４％であり、一般に蛋白質
含有量が高く、炭水化物を増加させたい場合は培地中の
窒素源濃度を下げて培養すればよい。
また、特殊成分として含まれる、ビタミン、脂肪、色
素、植物ホルモンなどの利用価値も高く、例えば、一例
では、Spirujina platensisにおいてビタミンＡ前駆
体、B1、B3、B6、B12、Ｅが、各々1,700、55、118、
３、1.6、190mg/kg乾物量含まれている。このようなこ
とから、藻体全体を健康食品、一般食品としての利用、
炭水化物として含まれる寒天、カラギーナン、アルギン
酸、フコイダンなどの多糖の食品物性改良剤としての利
用が可能である。
素、植物ホルモンなどの利用価値も高く、例えば、一例
では、Spirujina platensisにおいてビタミンＡ前駆
体、B1、B3、B6、B12、Ｅが、各々1,700、55、118、
３、1.6、190mg/kg乾物量含まれている。このようなこ
とから、藻体全体を健康食品、一般食品としての利用、
炭水化物として含まれる寒天、カラギーナン、アルギン
酸、フコイダンなどの多糖の食品物性改良剤としての利
用が可能である。
しかし、藻の生産コストは現在のところ著しく高く、
屋内純粋培養試算では、160〜200米ドル/kg乾物量であ
り、コストに占める割合は、労働力50〜85、ポンプ４〜
24、培地４〜20、混合５〜８％と言われている。
屋内純粋培養試算では、160〜200米ドル/kg乾物量であ
り、コストに占める割合は、労働力50〜85、ポンプ４〜
24、培地４〜20、混合５〜８％と言われている。
したがって、これまでの藻類の培養法では、得られる
藻が高価となるので、藻の食品素材への応用は困難であ
り、僅かに高付加価値の健康食品に応用されているのが
現状である。
藻が高価となるので、藻の食品素材への応用は困難であ
り、僅かに高付加価値の健康食品に応用されているのが
現状である。
［課題を解決するための手段］ そこで本発明者らは藻製品の生産コストを培養の連続
化によって低減化することを試み、鋭意検討の結果、シ
リコン管を利用することにより効率的に藻類を連続生産
することを見い出し、そのシステムを組み立てたのであ
る。
化によって低減化することを試み、鋭意検討の結果、シ
リコン管を利用することにより効率的に藻類を連続生産
することを見い出し、そのシステムを組み立てたのであ
る。
従来の藻類生産法では、特に、微細藻の場合、広い平
面の池に水を張り、緩やかに攪拌しながら培養し収穫す
る簡単なものから、ガラス管とポリエチレン管を交互に
繋いだ光合成リアクター（C.Guiden et al.:The World
biotech.Report 1984、Vol.1 Europe、pp541−59、Lond
on:Online Publications Ltd.）など各種の方法があ
る。
面の池に水を張り、緩やかに攪拌しながら培養し収穫す
る簡単なものから、ガラス管とポリエチレン管を交互に
繋いだ光合成リアクター（C.Guiden et al.:The World
biotech.Report 1984、Vol.1 Europe、pp541−59、Lond
on:Online Publications Ltd.）など各種の方法があ
る。
これまで最高であったポリエチレンでの酸素透過性は
30μｍの厚さでも25℃で最大で6,000cc/m2・day・atmで
あり、炭酸ガス透過性は本値の３〜４倍である。しか
し、最近開発されたシリコンでの透過性は100μｍの厚
さでも酸素で365,000cc/m2・day・atm、炭酸ガスで1,16
5,000cc/m2・day・atmにも達する。そこで本発明者らは
本素材での藻類培養について鋭意検討し、本素材を用い
れば、藻培養液が従来より高濃度であっても藻の生育速
度が低下せず、連続的に高濃度藻液を得られることを見
い出して、本発明を完成したのである。
30μｍの厚さでも25℃で最大で6,000cc/m2・day・atmで
あり、炭酸ガス透過性は本値の３〜４倍である。しか
し、最近開発されたシリコンでの透過性は100μｍの厚
さでも酸素で365,000cc/m2・day・atm、炭酸ガスで1,16
5,000cc/m2・day・atmにも達する。そこで本発明者らは
本素材での藻類培養について鋭意検討し、本素材を用い
れば、藻培養液が従来より高濃度であっても藻の生育速
度が低下せず、連続的に高濃度藻液を得られることを見
い出して、本発明を完成したのである。
本発明を以下に示す。
本発明はシリコンを用いた藻類の培養方法に関するも
のである。詳しくは、 （１）シリコン製の管状通気性膜もしくは基材の外表面
に固定してある該管状通気性膜に連続的に藻類接種培地
および／または新鮮な液体培地を供給して藻類を培養
し、培養済みの藻類液を順次系外に引き出すことを特徴
とする藻類の連続的培養方法。
のである。詳しくは、 （１）シリコン製の管状通気性膜もしくは基材の外表面
に固定してある該管状通気性膜に連続的に藻類接種培地
および／または新鮮な液体培地を供給して藻類を培養
し、培養済みの藻類液を順次系外に引き出すことを特徴
とする藻類の連続的培養方法。
（２）藻類培養液を透析または濃縮して生育阻害物質を
除去しながら培養する上記の連続的培養方法。
除去しながら培養する上記の連続的培養方法。
シリコンは加工の仕方によって通気性を所望の程度に
変えることができ、また機械的強度が強いためにシステ
ムとして利用しやすい。また、シート状、管状、その他
各種の形状に加工でき、極めて有用な素材である。最
近、本素材を細管状に加工し、人工肺に用いた実用化例
はあるが、これは本素材の通気性を使用したものであ
る。本性質を藻類培養に利用したものが本発明の方法で
あり、これまで本素材を何人も藻類培養に利用した例は
なく、ましてや、培養に成功した例はない。また、本発
明の培養方法は素材としてシリコンに限らず、セルロー
ス、セラミックスなどの表面を防水加工したもの、その
他、通気性に優れた素材であれば利用できるが、現在の
ところ、シリコンが最適である。
変えることができ、また機械的強度が強いためにシステ
ムとして利用しやすい。また、シート状、管状、その他
各種の形状に加工でき、極めて有用な素材である。最
近、本素材を細管状に加工し、人工肺に用いた実用化例
はあるが、これは本素材の通気性を使用したものであ
る。本性質を藻類培養に利用したものが本発明の方法で
あり、これまで本素材を何人も藻類培養に利用した例は
なく、ましてや、培養に成功した例はない。また、本発
明の培養方法は素材としてシリコンに限らず、セルロー
ス、セラミックスなどの表面を防水加工したもの、その
他、通気性に優れた素材であれば利用できるが、現在の
ところ、シリコンが最適である。
シリコン素材は疎水性表面をもつために藻類の通過が
容易であり、高濃度藻液でも通過でき、さらに通常は藻
濃度が500〜600mg/以上では生育は低下するが、本培
養方法では通気性が著しく優れていることから本値の２
倍以上でも生育速度は早い。
容易であり、高濃度藻液でも通過でき、さらに通常は藻
濃度が500〜600mg/以上では生育は低下するが、本培
養方法では通気性が著しく優れていることから本値の２
倍以上でも生育速度は早い。
シリコンの形状は藻類の培養に適合するものであれ
ば、特に制限はないが、大型藻では平板、微細藻では管
状が便利である。管の大きさは管の厚さにより適当に選
択するが、例えば100μｍの厚さでは管径3.0×3.2mm、2
00μｍの厚さでは3.6×4.0mm程度が適当である。平膜の
場合は300×300mm角を用い、底をメッシュで補強する。
ば、特に制限はないが、大型藻では平板、微細藻では管
状が便利である。管の大きさは管の厚さにより適当に選
択するが、例えば100μｍの厚さでは管径3.0×3.2mm、2
00μｍの厚さでは3.6×4.0mm程度が適当である。平膜の
場合は300×300mm角を用い、底をメッシュで補強する。
200μｍの管を用いた場合、図１のように平板上に渦
巻状にする、円筒に巻き付ける、水平および／または垂
直に置くなどする。平板上に管を並べた場合は、光の効
率を考慮し、少しずつスペースを設け、10段以上にも重
ねることができる。基本的には、このように設備した長
い管に培養液を循環または通過させるが、適当な箇所に
液面を一定に保てる貯液槽を付けると便利である。貯液
槽はシステム内の液量を一定に保ち、新しい培地を常に
補給できるようにセットしておくとよい。
巻状にする、円筒に巻き付ける、水平および／または垂
直に置くなどする。平板上に管を並べた場合は、光の効
率を考慮し、少しずつスペースを設け、10段以上にも重
ねることができる。基本的には、このように設備した長
い管に培養液を循環または通過させるが、適当な箇所に
液面を一定に保てる貯液槽を付けると便利である。貯液
槽はシステム内の液量を一定に保ち、新しい培地を常に
補給できるようにセットしておくとよい。
また、本発明に係るシステムを用いる培養方法では、
20m以上の長い管を用いたり、乾燥条件下では、培養液
が極端に濃縮され、通液が困難となったり、藻の生育速
度が低下することがあるので、この他、逆流止めを備え
た新鮮培地（培地濃度は任意に選択する）供給装置をつ
けるとよい。
20m以上の長い管を用いたり、乾燥条件下では、培養液
が極端に濃縮され、通液が困難となったり、藻の生育速
度が低下することがあるので、この他、逆流止めを備え
た新鮮培地（培地濃度は任意に選択する）供給装置をつ
けるとよい。
さらに、藻の種類、培養条件によっては培養時間の経
過とともに生育阻害物質が蓄積して生育速度が低下する
こともある。このような場合、システムの適当な箇所に
限外濾過膜または藻を通過させず、その他の成分を通過
させる通常の濾過素材、透析膜をセットし、生育阻害物
質を除去しながら連続培養する。この方式によれば、藻
が生産する各種物質を連続的に取り出すこともできる。
過とともに生育阻害物質が蓄積して生育速度が低下する
こともある。このような場合、システムの適当な箇所に
限外濾過膜または藻を通過させず、その他の成分を通過
させる通常の濾過素材、透析膜をセットし、生育阻害物
質を除去しながら連続培養する。この方式によれば、藻
が生産する各種物質を連続的に取り出すこともできる。
明、暗の長さを任意に変えることができるのも本シス
テムの特徴であり、管の長さ流量を調節して明部または
暗部にセットしさえすればよい。
テムの特徴であり、管の長さ流量を調節して明部または
暗部にセットしさえすればよい。
初発藻液の濃度、培養済み藻液の引出しの量比は培養
速度、その他の条件により任意に選択すればよいが、可
及的高濃度藻培養液を出発液とし、例えば、2g/を出
発液とすれば、２日で２倍濃度となる。さらに、半量を
出発槽に戻して半量分の新鮮培地を追加し、培養を続行
すればよい。
速度、その他の条件により任意に選択すればよいが、可
及的高濃度藻培養液を出発液とし、例えば、2g/を出
発液とすれば、２日で２倍濃度となる。さらに、半量を
出発槽に戻して半量分の新鮮培地を追加し、培養を続行
すればよい。
管の末端で藻濃度が２倍になるように流速、管の長さ
を調節すれば、単に管を通過させるだけでよいが、管の
長さをこの半分にすれば２回循環させた後、半量を引き
出して、新鮮培地を追加し培養を続ける。藻濃度は分光
光度計680nmで測定し、初発濃度の２倍の吸光度に達っ
したら、自動的に半量を引出し、半量の新鮮培地を加え
るようにセットすればよい。
を調節すれば、単に管を通過させるだけでよいが、管の
長さをこの半分にすれば２回循環させた後、半量を引き
出して、新鮮培地を追加し培養を続ける。藻濃度は分光
光度計680nmで測定し、初発濃度の２倍の吸光度に達っ
したら、自動的に半量を引出し、半量の新鮮培地を加え
るようにセットすればよい。
藻の種類としては微細藻のChlorella（クロレラ）Sce
nedesmus（イカダモ）、Spirulina（スピルリナ）、Por
phyridium（チノリモ）、Nostoc（ネンジュモ）、Chlam
ydomonas（クラミドモナス）など多くの種類があるが管
の中を通過できるものであれば、いずれでも本発明のシ
ステムを用いた培養方法が適用できる。また、これらを
二種以上混合して培養することもできる。同様にして緑
藻、褐藻、紅藻などの大型藻でも管の径を大きくする
か、平板を用いるなど通過を可能にすれば本発明の方法
が適用できる。
nedesmus（イカダモ）、Spirulina（スピルリナ）、Por
phyridium（チノリモ）、Nostoc（ネンジュモ）、Chlam
ydomonas（クラミドモナス）など多くの種類があるが管
の中を通過できるものであれば、いずれでも本発明のシ
ステムを用いた培養方法が適用できる。また、これらを
二種以上混合して培養することもできる。同様にして緑
藻、褐藻、紅藻などの大型藻でも管の径を大きくする
か、平板を用いるなど通過を可能にすれば本発明の方法
が適用できる。
また、変異させたクロレラなど従属栄養藻類も同様に
本発明のシステムを効果的に適用でき、炭素源を加えた
滅菌培地を用いて培養することにより、連続的に本藻類
を生産できる。
本発明のシステムを効果的に適用でき、炭素源を加えた
滅菌培地を用いて培養することにより、連続的に本藻類
を生産できる。
［実施例］ 次に実施例を以て本発明をさらに詳細かつ具体的に説
明するが、これらに限定されるものではない。
明するが、これらに限定されるものではない。
実施例１ 藻としてはspirulina platensis（環境科学研究協議
会、保存菌株No.39）、培地としてSOT培地を用い、2,50
0Luxの蛍光灯ランプ照射下、25℃、4m/minの流速で培
養した。システムは図１のような円形であり、厚さ200
μｍ、管径3.6×4.0mmのシリコン管10mをアルミ箔上に
セットし、培地供給装置を付けた200mの貯槽に液面を
1cm以下にしたものである。2mg/m濃度の藻液を（培地
供給装置を除く）システム全体に満たし、ペリスタリッ
クポンプを用いて循環培養した結果、表１のように、２
日で２倍の藻濃度になった。
会、保存菌株No.39）、培地としてSOT培地を用い、2,50
0Luxの蛍光灯ランプ照射下、25℃、4m/minの流速で培
養した。システムは図１のような円形であり、厚さ200
μｍ、管径3.6×4.0mmのシリコン管10mをアルミ箔上に
セットし、培地供給装置を付けた200mの貯槽に液面を
1cm以下にしたものである。2mg/m濃度の藻液を（培地
供給装置を除く）システム全体に満たし、ペリスタリッ
クポンプを用いて循環培養した結果、表１のように、２
日で２倍の藻濃度になった。
実施例２ 厚さ100μｍ、管径3.0×3.2mmのシリコン管10mをアル
ミ箔上にセット（0.04m2）、藻濃度を0.5mg/mにした
以外は、実施例１と同様にして培養したところ、１日で
３倍の藻濃度になった。
ミ箔上にセット（0.04m2）、藻濃度を0.5mg/mにした
以外は、実施例１と同様にして培養したところ、１日で
３倍の藻濃度になった。
実施例３ 藻濃度を1mg/mにし、過度な乾燥を防止するために
水蒸気飽和チャンバー内で実施例１と同様に培養した結
果、３日で５倍の藻濃度になった。
水蒸気飽和チャンバー内で実施例１と同様に培養した結
果、３日で５倍の藻濃度になった。
実施例４ 藻濃度を0.5mg/mにして、シリコン管の中間に1/2希
釈培地の補給装置を付けた以外は実施例１と同様にして
循環培養した結果、２日で５倍の藻濃度になった。
釈培地の補給装置を付けた以外は実施例１と同様にして
循環培養した結果、２日で５倍の藻濃度になった。
実施例５ 藻としてはSpirulina platensis（環境科学研究協議
会、保存菌株No.39）、藻濃度を0.5mg/mにし、厚さ20
0μｍ、管径3.6×4.0mmのシリコン管、230mをアクリル
板にセットし、スペース５〜10cmとって、５段にし、各
段毎に、通常の藻培養液に用いる1/2〜1/10の濃度のリ
ン酸カリウム、尿素を含む希薄培地供給装置を付け、流
速2m/minで培養した結果、２日培養後から5mg/mが2
m/minで得られた。また、この藻液を同じシリコン管
に35℃、乾燥状態で通過させると10mで1/4まで濃縮され
ミルク状藻液が得られた。
会、保存菌株No.39）、藻濃度を0.5mg/mにし、厚さ20
0μｍ、管径3.6×4.0mmのシリコン管、230mをアクリル
板にセットし、スペース５〜10cmとって、５段にし、各
段毎に、通常の藻培養液に用いる1/2〜1/10の濃度のリ
ン酸カリウム、尿素を含む希薄培地供給装置を付け、流
速2m/minで培養した結果、２日培養後から5mg/mが2
m/minで得られた。また、この藻液を同じシリコン管
に35℃、乾燥状態で通過させると10mで1/4まで濃縮され
ミルク状藻液が得られた。
実施例６ 藻濃度1mg/mで実施例１と同様に培養後、排除限界
分子量20万の限外濾過膜で２倍に濃縮、新鮮培地を追加
して、さらに１日培養を続け、５倍濃度になった。
分子量20万の限外濾過膜で２倍に濃縮、新鮮培地を追加
して、さらに１日培養を続け、５倍濃度になった。
実施例７ 1mg/mのクロレラ（Chlorella regularis）を、炭素
源として酢酸、酢酸ナトリウム、窒素源として尿素を用
いた培地で実施例１と同様のシステムを用い、35℃で暗
所、貯槽から、酢酸、酢酸ナトリウムを添加しながら循
環培養した結果、24時間で10mg/mの藻液が得られた。
源として酢酸、酢酸ナトリウム、窒素源として尿素を用
いた培地で実施例１と同様のシステムを用い、35℃で暗
所、貯槽から、酢酸、酢酸ナトリウムを添加しながら循
環培養した結果、24時間で10mg/mの藻液が得られた。
［発明の効果］ 本発明のシステムを用いた培養方法によれば、これま
で困難であった、高濃度藻培養液が効率的、連続的に生
産でき、本藻液は各種の方法により濃縮され、藻濃度１
〜２％でミルク状にして液状食品への応用、さらに濃縮
して、藻濃度10〜12％でクリーム状にすれば調理、味付
けし佃煮風食品とすることができる。また、サイクロデ
キストリンおよび／またはデキストリン、オリゴ糖など
と混合して噴霧乾燥し粉体とすることもできるし、シリ
コンなどの通気性膜上に薄く広げてシート状に乾燥して
ノリとすることもできるなど用途は広い。
で困難であった、高濃度藻培養液が効率的、連続的に生
産でき、本藻液は各種の方法により濃縮され、藻濃度１
〜２％でミルク状にして液状食品への応用、さらに濃縮
して、藻濃度10〜12％でクリーム状にすれば調理、味付
けし佃煮風食品とすることができる。また、サイクロデ
キストリンおよび／またはデキストリン、オリゴ糖など
と混合して噴霧乾燥し粉体とすることもできるし、シリ
コンなどの通気性膜上に薄く広げてシート状に乾燥して
ノリとすることもできるなど用途は広い。
藻濃度15〜20％まで濃縮すれば、チーズ状になるの
で、このまま、または色素を除去して各種食品素材とし
て利用できる。
で、このまま、または色素を除去して各種食品素材とし
て利用できる。
この他、培養藻は多糖、糖質、脂質、ビタミン、生理
活性物質などの抽出用原料ともなり、抽出物質は機能
性、健康食品、一般食品素材としてもりようできる。
活性物質などの抽出用原料ともなり、抽出物質は機能
性、健康食品、一般食品素材としてもりようできる。
第１図はシリコン管を円形と角形に板状にセットしたシ
ステム全体を示したものである。本システムは培養管を
中心とし、貯槽（リザーブタンク）、培地または水供給
装置（補助培地タンク）、濃縮または透析装置（培地交
換、濃縮システム）、自動濃度センサーからなり、必要
に応じて組み合わせることができる。
ステム全体を示したものである。本システムは培養管を
中心とし、貯槽（リザーブタンク）、培地または水供給
装置（補助培地タンク）、濃縮または透析装置（培地交
換、濃縮システム）、自動濃度センサーからなり、必要
に応じて組み合わせることができる。
フロントページの続き (72)発明者 藤沢 和也 兵庫県神戸市中央区中山手通７丁目36番 ５号 (56)参考文献 特開 昭51−110089（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−61988（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C12N 1/00 - 7/08 C12M 1/00 - 3/10
Claims (2)
- 【請求項１】シリコン製の管状通気性膜もしくは基材の
外表面に固定してある該管状通気性膜に連続的に藻類接
種培地および／または新鮮な液体培地を供給して藻類を
培養し、培養済みの藻類液を順次系外に引き出すことを
特徴とする藻類の連続的培養方法。 - 【請求項２】藻類培養液を透析または濃縮して生育阻害
物質を除去しながら培養する請求項１記載の培養方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2047200A JP2984749B2 (ja) | 1990-03-01 | 1990-03-01 | シリコンを用いた藻類の培養方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2047200A JP2984749B2 (ja) | 1990-03-01 | 1990-03-01 | シリコンを用いた藻類の培養方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03251170A JPH03251170A (ja) | 1991-11-08 |
| JP2984749B2 true JP2984749B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=12768493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2047200A Expired - Fee Related JP2984749B2 (ja) | 1990-03-01 | 1990-03-01 | シリコンを用いた藻類の培養方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2984749B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009028338A1 (de) | 2009-08-07 | 2011-02-10 | Wacker Chemie Ag | Bioreaktor mit Siliconbeschichtung |
| DE102009028339A1 (de) * | 2009-08-07 | 2011-02-24 | Wacker Chemie Ag | Bioreaktor aus Siliconmaterialien |
| JP2014060967A (ja) * | 2012-09-21 | 2014-04-10 | Kobelco Eco-Solutions Co Ltd | 微細藻類の培養方法及び微細藻類の培養設備 |
| JP5899100B2 (ja) * | 2012-10-11 | 2016-04-06 | 株式会社神鋼環境ソリューション | 微細藻類の培養装置及び微細藻類の培養方法 |
| JP2016202033A (ja) * | 2015-04-17 | 2016-12-08 | 寿和 池田 | 藻類栽培施設及び藻類栽培方法 |
| US10584310B2 (en) * | 2017-03-08 | 2020-03-10 | Ivan Araujo Dayrell | Integrated system to produce microalgae |
-
1990
- 1990-03-01 JP JP2047200A patent/JP2984749B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03251170A (ja) | 1991-11-08 |
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