(57)【要約】【課題】  季節を問わず安定して不稔性海藻を培養することのできる方法及び装置を提供する。【解決手段】  温度変化を１０℃／日以下に制御された環境下で不稔性海藻を培養することを特徴とする不稔性海藻の培養方法である。本発明において、１５〜３５℃の培養液で不稔性海藻を培養することが好ましい。なお、本発明は、当初はこの好ましい温度範囲に曝されていなかった不稔性海藻を、好ましい温度範囲で培養する形態を包含する。つまり、１５℃未満の温度又は３５℃を超える温度に曝されていた不稔性海藻を１５〜３５℃の培養液で培養することを本発明は包含する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度変化が１０℃／日以下に制御された環境下で不稔性海藻を培養することを特徴とする不稔性海藻の培養方法。
【請求項２】
１５〜３５℃の培養液で前記不稔性海藻を培養することを特徴とする請求項１に記載の不稔性海藻の培養方法。
【請求項３】
１５℃未満の温度又は３５℃を超える温度に曝されていた前記不稔性海藻を１５〜３５℃の前記培養液で培養することを特徴とする請求項１又は２に記載の不稔性海藻の培養方法。
【請求項４】
培養液及び不稔性海藻を収容する培養領域と、
前記培養液の温度制御を行う熱交換器と、
を備えたことを特徴とする不稔性海藻の培養装置。
【請求項５】
前記熱交換器は、前記培養液の温度変化を１０℃／日以下に制御することを特徴とする請求項４に記載の不稔性海藻の培養装置。
【請求項６】
前記熱交換器は、前記培養液の温度を１５〜３５℃の範囲に制御することを特徴とする請求項４又は５に記載の不稔性海藻の培養装置。
【請求項７】
前記培養液の温度を検知するセンサを備え、検知した前記培養液の温度に応じて前記熱交換器の動作を制御するコントローラを備えることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の不稔性海藻の培養装置。                                                                            
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アオサに代表される不稔性海藻の培養方法及び装置に関し、特に通年培養を可能にする培養方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アオサは海水中で成長する緑藻の一種で比較的栄養に富む海域に顕著に見られる海藻である。このため、従来からアオサの存在は海域の富栄養化状態の指標の一つとされているが、応用的にも食品添加物として一部利用されている他、蛋白、ビタミン、ミネラル等の栄養成分に着目し、養殖魚や家畜の飼料添加物、医薬品等の原料等への利用技術が開発されつつある。また、成長する過程で海水中の窒素、燐を吸収するため、富栄養化海域の浄化手段として利用の可能性がある。特に、不稔性アオサと称する変異種は従来のものに比べ、特定の季節に成熟、世代交代することがなく、周年の培養が可能になるため、大量培養種として期待される。
【０００３】
不稔性アオサの培養方法として、本発明者は特許文献１及び特許文献２に開示された方法を提案している。特許文献１は、少ない動力費で、栄養源の添加に伴う周辺海域の汚染、富栄養化を引き起こすことなく、海藻、特に不稔性アオサを効率よく培養できる装置として、上部が開口し、周囲が外壁で囲まれ、海水面から３０〜３００ｃｍの水深の底部全面に設けられた、周囲海水と連通する口径が３〜５０ｍｍの複数の開口孔部を有する有孔壁と、該有孔壁の下部に設けた複数の吐出孔を通じて、炭酸ガス発生源からの供給により炭酸ガス濃度が０．５Ｖ/Ｖ％以下に高められた、炭酸ガス含有ガスを供給する通気手段と、前記外壁で囲まれた内部を海水と共に海藻が周回しうるように中央部隔壁及び周回駆動装置を設けた海藻の海洋上培養装置を提案している。また、特許文献２は、異物混入を防止する設備を配することで、不稔性アオサを医薬品や健康食品等の原料として製造することを目的とし、太陽光が入射可能なソーラードーム内に設置され、海水を満たした栽培槽内に、所定のサイズに切断された不稔性海藻を収容し、そこで不稔性海藻を栽培する工程、栽培により成長した不稔性海藻を回収する工程、回収された不稔性海藻を所定のサイズに切断する工程、および切断された不稔性海藻の一部を前記栽培槽内に供給する工程を具備する不稔性海藻の培養方法を提案している。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２８９８９４号公報
【特許文献２】特開２００４−９７００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１及び特許文献２の提案に基づいて、本発明者等は不稔性アオサを培養、培養の検討を行う過程で、不稔性アオサを安定して培養できない場合があることを知見した。特に、特許文献２に開示される不稔性アオサの最適生育温度（１５〜３５℃）を適用した場合であっても、不稔性アオサが枯死し、あるいは遊走子を放出することがあった。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、安定して不稔性海藻を培養することのできる方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者等は、上記目的を達成するために検討を重ねたところ、最適生育温度の範囲内であっても、不稔性アオサを大きな温度変化のある環境下に置くと、枯死し、あるいは遊走子を放出することを突き止めた。これは、例えば、冬季に海から採取した不稔性アオサを、人工的な培養環境下に曝したような場合に生じる。つまり、５℃程度の温度の海水に存在していた不稔性アオサを、最適生育温度である２５℃の培養液に投入すると、不稔性アオサは温度変化によるダメージを受けて、枯死し、あるいは遊走子を放出してしまうのである。したがって本発明では、温度変化を制御することにより、安定して不稔性アオサを培養することができる方法を提供するものであり、具体的に本発明は、温度変化を１０℃／日以下に制御された環境下で不稔性海藻を培養することを特徴とする不稔性海藻の培養方法である。
本発明において、１５〜３５℃の培養液で不稔性海藻を培養することが好ましい。なお、本発明は、当初はこの好ましい温度範囲に曝されていなかった不稔性海藻を、好ましい温度範囲で培養する形態を包含する。つまり、１５℃未満の温度又は３５℃を超える温度に曝されていた不稔性海藻を１５〜３５℃の培養液で培養することを本発明は包含する。
【０００７】
本発明は以上の培養方法を実施する装置として、培養液及び不稔性海藻を収容する培養領域と、培養液の温度制御を行う熱交換器と、を備えたことを特徴とする不稔性海藻の培養装置を提供する。この培養装置は、熱交換器により、培養液の温度変化を１０℃／日以下に制御することができる。また、この培養装置は、熱交換器により、培養液の温度を１５〜３５℃の範囲に制御することもできる。このような培養液の制御は、培養液の温度を検知するセンサと、検知した培養液の温度に応じて熱交換器の動作を制御するコントローラを備えることにより、適切に行うことができる。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、本発明によれば、季節を問わず安定して不稔性海藻を培養することのできる方法及び装置を提供できる。より具体的には、不稔性海藻が培養される環境の温度変化を制御することにより、季節を通じて不稔性海藻を安定して培養することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しつつ実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
本発明は、不稔性海藻を対象としている。不稔性海藻とは、胞子により増殖する通常の海藻とは異なり、世代交代を行わず、細胞分裂により増殖する海藻をいう。このような不稔性海藻には、ある種のアオサやホンダワラがあるが、以下の説明では、主として不稔性アオサを例にする。ただし、本発明において不稔性海藻が、不稔性アオサに限定されないことはいうまでもない。
【００１０】
不稔性アオサは、季節によらず、年間を通して増殖することができる点で、限られた所定の期間しか生育しない通常の海藻とは異なる。医薬品や健康食品原料として生産・供給するには、このような通年生産可能な不稔性アオサ等を用いることが重要である。ただし、上述したように、不稔性アオサを培養する培養液の温度変化を制御する必要があり、本発明では、この温度変化を１０℃／日以下とし、好ましくは７℃／日以下、さらに好ましくは５℃／日以下とする。この温度変化の制御は、例えば、夏季において気温の上昇に伴って培養液の急激な温度変化を制御する場合を含む。また、海から採取した不稔性アオサを培養液に投入する際に、急激な温度変化を生じさせないように培養液の温度を制御する場合を含む。
【００１１】
不稔性アオサを培養するのに適した温度は１５〜３５℃、好ましくは２０〜２８℃であることが特許文献２にも記載されている。しかし、この温度範囲内であっても、温度変化が大きくなると不稔性アオサにダメージを与えてしまう。例えば、培養液の温度が３５℃近傍まで上昇した場合に、１日で２０℃まで培養液の温度を低下させることを避けなければならない。また、水温が５℃程度の海から採取した不稔性アオサを、２０℃の培養液に投入することも避ける必要がある。
【００１２】
不稔性アオサの培養に用いる培養液は、基本的には海水又は海水類似の塩水を用いることができる。塩水は、例えば３％（重量比） 以上の塩分濃度（３〜３．５％が望ましい）とすればよく、水道水や井戸水等に塩分を加えて調製すればよい。また、この塩水に、０．５〜５ｍｇ／Ｌ のＮ（窒素）、及び０．０１〜０．１ｍｇ／ＬのＰ（燐）を栄養源として加えることが、不稔性アオサの生育を促進するために有効である。
【００１３】
不稔性アオサを培養する培養液に空気の吹き込みや水流を生じさせると、不稔性アオサに運動を与えるとともに、光を均一に当てながら、不稔性アオサに培養液中の窒素やリンの吸収を促進させる効果がある。また、空気を吹き込む代わりに、または空気の吹き込みとともに、炭酸ガスを吹き込むことも好ましい。炭酸ガスの吹き込みは、不稔性アオサの光合成を助け、海水中の窒素や燐の吸収を更に促進させる効果がある。
【００１４】
以下、図１及び図２に基づき、本発明の不稔性アオサＵの培養方法を実施するのに好適な装置を説明する。図１は、本実施の形態による不稔性アオサＵの培養装置１の平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面を示している。本実施の形態による不稔性アオサＵの培養装置１は、海上に設置されるタイプの装置である。
図１及び図２に示すように、不稔性アオサＵの培養装置１は、培養領域２を取り囲む矩形状の外壁３を備えており、培養領域２の中央部には平板状の隔壁４を配置している。この隔壁４の存在により、培養領域２は競争路のように周回する水路を形成する。外壁３、隔壁４は防錆処理した鉄などの材料や塩化ビニルやプラスチック素材等で製作することができる。
【００１５】
また、海水交換を促進する手段として 外壁３の海面下の任意の位置に不稔性アオサＵが逸脱しない程度の多数の小孔が穿孔された有孔壁５が設けられている。有孔壁５は培養領域２の底面を構成し、培養領域２の海水と窒素等の栄養が豊富な外部の海水の交換を容易に行わせる。有孔壁５の孔の口径は小さすぎると海水中の汚れ等により目詰まりし易く、大きすぎると不稔性アオサＵの一部が外海に流出する恐れがあるので、３〜５０ｍｍが望ましい。有孔壁５は樹脂繊維ネットや耐海水金属性ネット等により構成することができる。
【００１６】
培養領域２の両端部には、熱交換器６が配置されている。この熱交換器６は、培養領域２の海水（培養液）の温度を制御するために設けてある。熱交換器６は、熱源７からポンプ等の手段により熱媒（冷媒を含む）が供給配管８を介して供給され、培養領域２内の海水と熱交換することにより、当該海水の温度を制御する。熱交換器６で熱交換を終えた熱媒は、排出配管９を介して熱源７に回収される。熱交換器６による温度の制御は、前述したように、培養領域２内の海水の温度の変化が１０℃／日以下、好ましくは７℃／日以下、さらに好ましくは５℃／日以下となるように行うべきである。
【００１７】
熱交換器６の熱源７としては、種々のものを用いることができる。例えば、井戸水、工場等の廃熱水、土壌温度水、ソーラー温水器、その他の熱源を用いることができる。井戸水は冷水であることから、夏季の熱交換に用いるのに適している。工場等の廃熱水、ソーラー温水器の温水（例えば、４０℃程度）は、冬季の熱交換に用いるのに適している。土壌温度水は、温度が安定しているため、四季を通じて熱交換に用いることができる。図１及び図２に示した熱交換器６は、単一の熱源７から熱媒の供給を受ける例を示しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、井戸水及び工場廃熱水を熱源とする場合、冬季は工場廃熱水を熱源７として用い、夏季は井戸水を熱源７として用いることが有効である。つまり本発明は、複数の熱源７を備えることができるとともに、複数の熱源７を選択的に使用することができる。
【００１８】
培養装置１は、温度センサ１６を備えており、培養領域２内の海水の温度を検知する。コントローラ１７は、温度センサ１６で検知された海水の温度に応じて、熱源７からの熱媒供給量を制御することにより、培養領域２内の温度を制御する。熱媒が冷水の場合、その供給量の制御は、海水の温度が高い場合には熱媒の供給量を多くし、海水の温度が低い場合には熱媒の供給量を少なく又は停止することができる。また、熱媒が温水又は熱水の場合、その供給量の制御は、海水の温度が低い場合には熱媒の供給量を多くし、海水の温度が高い場合には熱媒の供給量を少なく又は停止することができる。また、熱媒の温度が異なる複数の熱源７がある場合には、コントローラ１７は、温度センサ１６で検知した温度に応じて、適切な熱源７を選択して熱媒を供給させることもできる。
【００１９】
熱交換器６としては種々のタイプのものを用いることができるが、所謂プレートタイプの熱交換器６を用いることが好ましい。熱交換器６を構成する材料は、海水に対する耐食性を有していることが好ましく、チタン、あるいは耐食性樹脂膜がコーティングされたステンレス鋼を用いることができる。また、熱交換器６は、使用温度域が常温付近であることから、金属材料で構成することに限定されず、樹脂材料で構成することもできる。
【００２０】
培養領域２には、熱交換器６と不稔性アオサＵとが直接接触して、不稔性アオサＵに熱的な衝撃を与えることを回避するために仕切り壁１０を備えている。仕切り壁１０も、有孔壁５と同様に、孔の口径は小さすぎると海水中の汚れ等により目詰まりし易く、大きすぎると不稔性アオサＵが通過して熱交換器６に接触する恐れがあるので、３〜５０ｍｍが望ましい。仕切り壁１０を配置する位置は、熱交換器６による熱交換の程度によって変化させることもできる。
【００２１】
培養装置１は、培養領域２内の海水に水流（矢印で示す）を発生させるための、撹拌機１１を備えている。水流の発生により、不稔性アオサＵと海水中の栄養分及び太陽光との高効率な接触を促進するとともに、有孔壁５を介して培養領域２内の海水と外部の栄養源に富む海水との交換を促進する作用を有する。撹拌機１１としては、図１に示すポンプを用いて水流を発生させる形態に限らず、コンプレッサ、ジェットストリーマ、その他水流を発生させることができる種々の機器を用いることができる。水流発生による撹拌は光照射量が多く成長が速い条件では強めに、光照射量が少なく成長が遅い条件では弱めに行い夜間は停止することができる。発生させる水流は、３ｃｍ／秒以上が好ましく、動力費低減の面より３０ｃｍ／秒以下とすることが好ましい。
【００２２】
培養装置１は、培養装置１全体を海水に浮遊させる浮遊体１２を備えている。浮遊体１２は、外壁３に固定される。浮遊させた状態での海水面Ｓから有孔壁５までの水深は浅すぎると海水のうねり等により水深が安定せず不稔性アオサＵが均一に浮遊しにくい。深すぎると装置の大型化、所要撹拌動力の増加につながるばかりでなく、底部では光の減衰もあって成長に寄与しにくい。したがって、培養装置１における水深は、０．３〜３ｍｍ、好ましくは０．５〜１．５ｍｍである。
【００２３】
培養装置１は、有孔壁５とほぼ同じ水位または直下部に通気ライン１３を備えている。通気ライン１３は、複数の吐出孔１４を有しており、通気手段１５から供給される炭酸ガスを培養領域２に向けて吐出する。炭酸ガスの吐出により、培養領域２内の海水を緩やかに撹拌するとともに、不稔性アオサＵの栄養源である炭酸ガスを補填することができる。また、培養領域２と外部の栄養源に富む海水との交換を促進する作用を有する。通気手段１５としては、電動式又は内燃エンジン式のコンプレッサ等を用いることができる。内燃エンジンにおいては、排気ガス中の炭酸ガスの一部または全部を通気ライン１３に供給し、通気ライン１３の炭酸ガス濃度を高めることにより、不稔性アオサＵの培養促進の作用をもたせることができる。また、他の炭酸ガス発生源より炭酸ガスを引き込み、利用することもできる。炭酸ガスの通気量は培養領域２の海水１ｍ3 当たり毎分０．０１〜０．２ｍ3 とすることが好ましく、不稔性アオサＵの成長速度が高いほど通気量も高めに設定する。また、培養領域２の下部全面に常時通気する必要は必ずしもなく、通気部を複数区画に分けて間欠的に通気することもできる。また、夜間は通気を停止することができる。通気中の炭酸ガス濃度を高める場合は海水のｐＨを大幅に変動させないため０．５Ｖ／Ｖ％以下が望ましい。
【００２４】
培養装置１は、窒素濃度センサ１８を備えており、培養領域２内の海水の窒素濃度を検知する。コントローラ１７は、窒素濃度センサ１８で検知された海水の窒素濃度に応じて、窒素供給手段１９から海水中に窒素源を供給することができる。不稔性アオサＵの培養にとって好ましい窒素濃度は、０．５〜２ｐｐｍの範囲であり、海水中の窒素濃度が０．５ｐｐｍ未満になった場合には、窒素源を供給することが好ましい。なお、海水は窒素濃度が変動しにくいので、窒素濃度を検知し、検知結果に応じて窒素源を供給する手法は、海水の流通を行わない地上での培養にとって最も有効な手法である。
【００２５】
培養する不稔性アオサＵは、撹拌機１１による水流と、通気ライン１３からの炭酸ガス含有ガス供給により緩やかに撹拌され、培養領域２内を周回しながら培養生産される。成長した不稔性アオサＵは適当な孔径を有する網状の収穫手段等を用いることにより容易に収穫できる。
【００２６】
以上では、海上に設置するタイプの培養装置１について説明したが、本発明は海上に設置するタイプに限らず、地上に設置するタイプの培養装置とすることができる。地上に設置するタイプの培養装置は、汲み上げた海水を利用することができるし、海水を利用することなく、塩水を作製して培養液とすることができる。
【実施例】
【００２７】
不稔性アオサＵを用いて、窒素濃度１．０ｐｐｍの海水により培養実験を行った。この培養実験は、所定の温度に保持された培養液にて７２時間保持した後に、この培養液の温度を変動させて、不稔性アオサＵの生育状況を観察するものである。１〜２日間かけて温度変化をさせ、１日当たりの温度変化における生育状況の可否を見たものである。
【００２８】
培養時の温度変化と生育状況を表１にまとめて示すが、１０℃／日以下の温度変化であれば、不稔性アオサＵは順調に生育することがわかる。これに対して、温度変化が１０℃／日を超えると、不稔性アオサＵは枯死するか又は遊走子を放出し、生育が停止することがわかる。
【００２９】
【表１】
2006345772.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施の形態における不稔性アオサの培養装置の平面図を示す。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…培養装置、２…培養領域、３…外壁、４…隔壁、５…有孔壁、６…熱交換器、７…熱源、８…供給配管、９…排出配管、１０…仕切り壁、１１…撹拌機、１２…浮遊体、１３…通気ライン、１４…吐出孔、１５…通気手段、１６…温度センサ、１７…コントローラ、１８…窒素濃度センサ、１９…窒素供給手段、Ｓ…海水面、Ｕ…不稔性アオサ
【図１】
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【図２】
2006345772.tif 000005