(57)【要約】【課題】塩分を含む培養液で培養された従属栄養性藻類のオーランチオキトリウム属に属する微細藻類が産生するω-3脂肪酸等の有用成分を含む油脂を抽出分離することなく、当該微細藻類およびその培養液を脱水・脱塩し、微細藻類および含有する当該有用成分を含む油脂を食品、飼料の添加物等の用途に供することを目的とする脱塩乾燥藻体製品の製造方法を提供する。【解決手段】ω-3脂肪酸等の有用成分を含む油脂を含有するオーランチオキトリウム属に属する微細藻類および塩分を含む培養液を、希釈水にて塩分濃度を下げ凝集剤等を添加し、当該微細藻類を凝集、フロック化した後、脱水・脱塩し、乾燥装置にて含有水分を除去し、脱塩乾燥製品とすることを特徴とする製造方法にて上記課題を解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ω-3脂肪酸を含む油脂を産生したオーランチオキトリウム属に属する微細藻類の脱塩乾燥製品の製造方法であって、
塩分を含む培養液での培養により得られたω-3脂肪酸を含む油脂を産生したオーランチオキトリウム属に属する微細藻類の培養藻体を含む培養藻体含有培養液を、前記培養藻体に含まれる油脂を該培養藻体外に分離することなく希釈水で塩化物イオン濃度を６ｇ／Ｌ以下、１ｇ／Ｌ以上に希釈して希釈された培養液を得る希釈工程と、
前記希釈された培養液に含まれる培養藻体を、凝集剤を添加して凝集・フロック化し、脱水・脱塩して培養藻体を含む凝集物を得る凝集脱塩工程と、
前記凝集物を乾燥する乾燥工程
を有することを特徴とするオーランチオキトリウム属に属する微細藻類の脱塩乾燥製品の製造方法。
【請求項２】
前記凝集物を、再度希釈水で塩化物イオン濃度を１ｇ／Ｌ未満に希釈し、脱水・脱塩して得られた凝集物を前記乾燥工程に供給する、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記凝集剤が食品添加物用である、請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記希釈水として前記乾燥工程で発生する水蒸気を凝縮して得た凝縮水を再利用する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は塩分を含む培養液で培養されたオーランチオキトリウム属に属する微細藻類が産生するω-3脂肪酸などの高度不飽和脂肪酸等の有用成分を含む油脂を当該微細藻類から分離することなく保有したまま当該微細藻類を希釈水で希釈、脱水脱塩、乾燥し、食品や飼料の添加物等の用途に供することを目的とする藻類の脱塩乾燥製品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１には、増殖速度が速く、且つ、ドコサヘキサエン酸（ＤＨＡ）などの高度不飽和脂肪酸等の有用成分を含む油脂を、高濃度で産生する従属栄養性微細藻類のオーランチオキトリウム属の株が報告されている。高度不飽和脂肪酸としてのＤＨＡ等の有用成分は循環器系疾患、アルツハイマー病、うつ病などの予防や改善、健康改善効果があるとの報告があり、高付加価値製品としての開発が期待されている。
また、特許文献１には、増殖速度が速く且つ高濃度の有用成分スクアレンを産生するオーランチオキトリウム属の株が開示されている。スクアレンを水素化して得られるスクワランは、化粧品や医薬品の添加物や安定剤としての利用拡大が期待されており、高収量且つ短期間でスクワレンを産生し得るオーランチオキトリウム属の株の、スクワラン生産での有用性が高まっている。
【０００３】
上述のように、非特許文献１及び特許文献１にて、オーランチオキトリウム属の株において高増殖速度下で、ドコサヘキサエン酸（ＤＨＡ）を含むω-3脂肪酸等の有用成分を高濃度で産生できることが報告されたことによって、微細藻類の培養による油脂の製造に関する種々の研究開発や、バイオ燃料や食品、化粧品、医薬品、飼料、肥料等の添加物等として有効利用するための、微細藻類の培養により製造された油脂の用途に関する種々の研究開発が行われている。
【０００４】
特許文献２は、塩分含有培養液で培養されたナビクラ属に属する微細藻類の特定株（JPCC DA0580株）からの乾燥藻体および油分製造法を示している。なお、特許文献２に開示されるJPCC DA0580株は、海水を基調とする培養液中で生育し、淡水では生育しない。
特許文献２において、油分の抽出原料として、あるいは燃料としてそのまま利用し得る乾燥藻体の製造に、培養された藻体を、遠心分離、ろ過等の分離回収方法により培養液から回収し、回収された微細藻類から水分を除去する方法が用いられている。また、特許文献２における油分の製造には、培養された藻体を、遠心分離、ろ過等の分離回収方法により培養液から濃縮回収し、回収された藻体を未乾燥状態または乾燥状態として有機溶媒を用いた抽出により油分を回収する方法が利用されている。
更に、特許文献２には、栄養制限を行わない培養液での微細藻類の培養後に、栄養塩類の濃度を低減した別の培養液で更に培養を行うことによって、油分の増産が可能となることが開示されている。
従って、特許文献２は、微細藻類が産生する油分を、微細藻類内に保持した状態で利用する形態と、油分を微細藻類から分離した形で活用する形態が開示されている。
【０００５】
特許文献３は、塩分を含む培養液で培養された従属栄養性の微細藻類から油脂を抽出分離する方法を示している。即ち、特許文献３は、油脂が微細藻類から分離された形で活用される形態を示す。
また、特許文献４は、ユーグレナ属に属する微細藻類が産生する油脂を抽出した後の抽出残渣を食品、飼料または肥料の添加剤として用いる場合の製造システムを示し、油脂は微細藻類から抽出分離して活用すると共に抽出残の藻残渣を活用することを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０７７７９９号
【特許文献２】国際公開第２０１０／１１６６１１号
【特許文献３】特開２０１４−１４０３０８号公報
【特許文献４】特開２０１４−１４２８４号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】海洋と生物、「ラビリンチュラ類の生物学と産業応用」、222号, vol. 38, no.1, 2016（発行日：平成２８年２月１５日）、生物研究社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
微細藻類の乾燥藻体を含む乾燥製品は、微細藻類が産生するドコサヘキサエン酸（ＤＨＡ）、スクワレン等の有用成分を、バイオ燃料や食品、化粧品、医薬品、飼料、肥料等の添加物等として、あるいは有用成分の抽出用材料として有効利用する際に、保存性や取扱性の観点から好適な形態である。
有用成分を取り込んだ微細藻類の乾燥品をそのまま種々の添加物として利用する場合には、特許文献２〜４に開示されるような油分などの有用成分の藻体からの抽出分離操作が不要であり、製造コストの低減を図ることが可能となる。また、藻体からの有用成分の抽出における有用成分の損失を防止して、有用成分の回収率を高くすることが可能である。
一方、微細藻類の培養においては、淡水、汽水、海水などその生息環境に応じて培養条件が異なり、微細藻類の乾燥品の製造においても、微細藻類の生息環境に基づく培養条件に応じた乾燥条件の設定が必要となる。
【０００９】
オーランチオキトリウム属の微細藻類のように、高増殖速度と有用成分の高濃度産生にある程度の塩分が必要な場合には、培養液中に増殖した藻体からの乾燥品の生産には脱塩操作が必要となる。特に、食品、化粧品、医薬品、飼料、肥料等の添加物として微細藻類の乾燥品を直接利用する場合には、目的とする有用成分の含有量が確保されていることに加えて、塩分や不要な成分の含有量が低減されていることが重要となる。
クロレラ等の淡水あるいは低塩分濃度の培養液での培養が可能な微細藻類の乾燥品の製造では、その乾燥製品の製造において脱塩を行う必要はない。
一方、スピルリナやオーランチオキトリウム属の微細藻類等の高塩分濃度の培養液で培養される微細藻類では、その乾燥製品の用途を拡大する上では、脱塩処理が必須となる。
スピルリナは藻体（単体細胞）の長さが３００〜５００μｍであり、ろ過による脱水が容易であり、ろ過等の脱水処理により脱塩を行うことができる。
【００１０】
一方、本発明が対象とするオーランチオキトリウム属の微細藻類は、培養された藻体（単体細胞）の粒子径が数μｍ〜数十μｍと小さく、生産効率を考慮した培養液中での藻体濃度（乾燥質量）を３５ｇ／Ｌ〜１５０ｇ／Ｌと高くした場合、培養液からの濃縮脱水が困難であり、脱塩も難しい。この状態のまま水分を蒸発して得た乾燥藻体中の塩化物イオン濃度は３〜１５質量％であり、食品・飼料等の用途として適さない。
なお、藻体の培養液を水で希釈することは浸透圧変化に起因する藻体細胞の死滅や崩壊の可能性があり、一般的に行われていない。
【００１１】
本発明の目的は、塩分を含む培養液で培養され、ＤＨＡ、スクアレン等の有用成分を含む油脂を産生するオーランチオキトリウム属に属する微細藻類を、当該油脂を抽出分離せずに脱水脱塩し、乾燥して乾燥藻体を含む乾燥製品となし、食品、飼料等の添加物等の用途に供する脱塩乾燥藻体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成し得る本発明にかかるω-3脂肪酸を含む油脂を産生したオーランチオキトリウム属に属する微細藻類の脱塩乾燥製品の製造方法は、
塩分を含む培養液での培養により得られたω-3脂肪酸を含む油脂を産生したオーランチオキトリウム属に属する微細藻類の培養藻体を含む培養藻体含有培養液を、前記培養藻体に含まれる油脂を該培養藻体外に分離することなく希釈水で塩化物イオン濃度を６ｇ／Ｌ以下、１ｇ／Ｌ以上に希釈して希釈された培養液を得る希釈工程と、
前記希釈された培養液に含まれる培養藻体を、凝集剤を添加して凝集・フロック化し、脱水・脱塩して培養藻体を含む凝集物を得る凝集脱塩工程と、
前記凝集物を乾燥する乾燥工程
を有することを特徴とするオーランチオキトリウム属に属する微細藻類の脱塩乾燥製品の製造方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、塩分を含む培養液で培養されたオーランチオキトリウム属に属する微細藻類が産生するドコサヘキサエン酸（ＤＨＡ）等の有用成分を含む油脂を抽出分離することなく、油脂を含む微細藻類をそのまま脱水脱塩し、乾燥して、食品、飼料等の添加物等の粉末状脱塩乾燥製品を経済的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る脱塩乾燥藻体製品の製造方法の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る脱塩乾燥藻体製品の製造方法の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
前記の背景技術および課題に鑑み、本発明者等は抽出分離工程を要しない製品化方策、即ち油脂を抽出分離せずに含有したままの微細藻類を脱水脱塩・乾燥して製品化できる用途開発と製造方法の研究開発を進めてきた。
用途開発としては製品中に含まれる藻体が製品品質を劣化するものでなく、産生された油脂がω-3脂肪酸等の付加価値の高い有用成分を大量に含有すること及び用途に適さない不純物等が除去されたものである必要があり、オーランチオキトリウム属に属する微細藻類の乾燥製品の製造においては、脱塩処理が技術的に重要な事項のひとつであるとの新たな知見を得た。更に、先に述べたとおり、オーランチオキトリウム属に属する微細藻類の粒子径は数μｍ〜数十μｍと小さく、ろ過等の分離操作のみによって脱水脱塩を行うことは困難である。そこで、本発明者等は、オーランチオキトリウム属に属する微細藻類の乾燥製品の製造における脱塩技術を確立すべく鋭意検討した結果、培養された微細藻類の処理においては一般的に行われていない塩分を含む培養液の水での希釈を行ってもオーランチオキトリウム属に属する微細藻類の細胞の形態に影響を与えずに脱塩処理を効果的に行うことができ、かつ、水での希釈に加えて凝集剤による凝集工程を併用することによって、脱塩処理の更なる効率化が達成できるとの新たな知見を得た。
更に、発明者等は、本発明にかかるオーランチオキトリウム属に属する微細藻類の乾燥製品の家禽等への餌としての適用の実証試験を実施し、本発明を完成するに至った。
【００１６】
特許文献２には、微細藻類の栄養塩類を制限しない培養の後に、栄養塩類の濃度を低減した別の培養液で更に培養を行うことが示されているが、これらの条件の異なる培養の組合せは、ビタミン等を含む栄養塩類の制限による油分の増産を目的としており、同じ培養液の塩分の希釈については触れられていない。なお、特許文献２における技術課題は、バイオ燃料用として有用な微細藻類の乾燥製品や微細藻類から抽出された油分の提供にあり、食品や飼料などのへの用途の拡大に伴う脱塩処理の重要性についてなんら示唆していない。
なお、海水分を含む培養液中の藻体の凝集については、ｐＨ調整にて可能との報告もあるが、本発明が対象とする前記微細藻類に対しては効果的でなく、凝集・フロック化が迅速且つ効率的に達成できる凝集剤の添加が適している。
【００１７】
本発明にかかるω-3脂肪酸を含む油脂を産生したオーランチオキトリウム属に属する微細藻類の脱塩乾燥製品の製造方法は、以下の工程を有する。
（１）塩分を含む培養液での培養により得られたω-3脂肪酸を含む油脂を産生したオーランチオキトリウム属に属する微細藻類の培養藻体を含む培養藻体含有培養液を、前記培養藻体に含まれる油脂を該培養藻体外に分離することなく希釈水で塩化物イオン濃度を６ｇ／Ｌ以下、１ｇ／Ｌ以上に希釈して希釈された培養液を得る希釈工程。
（２）前記希釈された培養液に含まれる培養藻体を、凝集剤を添加して凝集・フロック化し、脱水・脱塩して培養藻体を含む凝集物を得る凝集脱塩工程。
（３）前記凝集物を乾燥する乾燥工程。
【００１８】
以下、本発明にかかる製造方法の実施形態について説明する。
〈微細藻類〉
本発明におけるオーランチオキトリウム属に属する微細藻類としては、本発明で目的とする乾燥製品の製造に利用できるものであれば特に限定なく利用できる。例えば、かかる微細藻類が生息する自然環境から常法により採取した株や、公知の株から本発明で目的とする乾燥製品の製造に利用可能な株を選択して用いることができる。かかる微細藻類の株としては、特許第2764572号明細書に記載のSR21株（受託番号FERM BP-5034）、特許第5942197号明細書に記載のオーランチオキトリウム・tsukuba-3株（受託番号FERM BP-11442）等を含む従属栄養性藻類のオーランチオキトリウム属に属する微細藻類の株を挙げることができる。
〈培養条件〉
オーランチオキトリウム属に属する微細藻類の増殖・培養は、水道水および人工海水で適切に調整した培養液に当該微細藻類株を播種し、常法に従って培養することにより行われる。培養液としては任意の公知のものが使用できる。例えば、炭素源はグルコース、フルクトースなど、窒素源は酵母エキストラクト、コーンスチープリカ、グルタミン酸ナトリウム、硫酸アンモニウムなど、また前記培養液は適宜ビタミン類等を含むことができ、培養液中の水道水または海水の割合は約５０質量％である。
成分調整がなされた培養液は適宜滅菌処理がなされ、冷却後、当該微細藻類株を投入し、１０〜３０℃の適温で振とう培養又は通気撹拌培養を行う。
【００１９】
〈乾燥製品の製造〉
培養された微細藻類の藻体（培養藻体）は図１に示される製造方法の構成により処理されて乾燥藻体製品となる。培養藻体を含む培養液は、培養藻体内に産生した油脂を培養藻体外に分離することなく希釈水と混合して、希釈された培養液が調製される。即ち、培養藻体を含む培養液をそのまま用いて希釈水と直接混合して、希釈された培養液が調製される。
希釈水との混合前の培養液の塩化物イオン濃度は、培養条件に応じて変化し、特に限定されないが、６．５〜１４ｇ／Ｌの範囲であることが好ましい。
希釈水量を節約し、効率的な脱水・脱塩を達成するため、希釈された培養液における固形分濃度を３０ｇ／Ｌ以下に、塩化物イオン濃度６ｇ／Ｌ以下、１ｇ／Ｌ以上とする。こうして得られた希釈された培養液に、凝集剤を添加して培養藻体を凝集・フロック化し、ろ過や遠心分離機等の一般的な脱水装置で脱水脱塩する。脱水処理により塩分を含む水分は培養藻体を含む凝集物から分離されることによって、培養藻体が脱塩処理される。
本発明にかかる乾燥製品の食品や飼料の添加物用途を考慮する場合は、水溶性キトサン等の食品添加物用の凝集剤が好ましい。
なお、塩化物イオン濃度が６ｇ／Ｌより大となる場合は、次の乾燥工程での含水率１０質量％の粉末乾燥製品中の塩化物イオン濃度が約３質量％を越える高塩分濃度製品となり好ましくない。また、塩化物イオン濃度を１ｇ／Ｌより低く希釈することは希釈水、排水量が大となり経済的でない。希釈水の塩化物イオン濃度は、水道法基準の２００ｍｇ／Ｌ以下で良い。
【００２０】
凝集脱塩工程により得られた培養藻体を含む凝集物は、含水率として約９０質量％以下の水分を含む固形物となり、次工程としての乾燥工程に供給する。凝集脱塩工程における処理条件にもよるが、例えば、含水率が８０〜９０質量％程度の湿潤状態の固形物を凝集脱塩工程により得ることができる。
乾燥工程には、種々の構成の乾燥装置を用いることができる。乾燥装置はスプレードライヤー、ディスク型乾燥装置等の一般的なもので良い。中小規模では乾燥用空気量が少なく蒸発した水分の凝縮回収が容易なディスク型乾燥装置が好ましい。
固形物としての凝集物に流動性を持たせて乾燥装置に供給する場合には、固形物に適量の水を混合して固形物に流動性を付与して、乾燥装置に供給することができる。更に、乾燥装置内で蒸発した水分を凝縮器で回収し、回収された凝縮水を必要に応じて固形物への添加用として利用してもよい。更に、乾燥工程で回収された凝縮水は、培養藻体を含む培養液の希釈用として再利用してもよい。
上述した凝縮水の再利用は、希釈水および排水量の削減に資する。
本発明によれば、塩化物イオン濃度は０．５〜３質量％、含水率は約１０質量％の、乾燥した微細藻体を含む粉末状の乾燥製品を得ることができる。
乾燥製品中の塩化物イオン濃度を更に低下するためには、前記の凝集脱塩工程で得られた凝集物を希釈水で再度希釈し塩化物イオン濃度を１ｇ／Ｌ未満として、再度脱水脱塩する脱水脱塩工程を追加することにより、少量の希釈水にて乾燥藻体製品の塩化物イオン濃度を０．６質量％以下に低減できる。この脱水脱塩工程は、必要に応じて複数回繰り返してもよい。
【００２１】
排水量と希釈水の削減のため、図２の製造方法の構成図に示されるように、脱水排水中の残留固形分と塩分を、精密ろ過膜（ＭＦ膜）等および逆浸透膜（ＲＯ膜）による処理などの膜分離処理等にて除去し、塩化物イオン濃度２００ｍｇ／Ｌ以下の脱塩処理水を回収し、前記希釈水として再利用することができる。ＭＦ膜等の微細固形分除去膜により得られた処理水の一部を、ＭＦ膜等の微細固形分除去膜の逆洗用の洗浄液として利用することができる。逆浸透膜による処理による塩分が濃縮された部分は、ＭＦ膜等の微細固形分除去膜の逆洗排水と共に排水処理に送られる。
【実施例】
【００２２】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。なお、以下の実施例における各測定値は常法により求めた値である。
（実施例１）
〈培養、収穫〉
１リットル当りグルコース２０ｇ、ポリペプトン１０ｇ、酵母エキストラクト５ｇを含む溶液を１３０℃で１５分間高温滅菌した後２５℃に冷却し、これとフィルター除菌された海水および水道水を混合して水分中の海水割合約５０質量％に調整した培養液に、前培養されたオーランチオキトリウム属に属する微細藻類の株を含む溶液を投入し、２５℃で４日間、滅菌されたグルコース及びグルタミン酸ナトリウム水溶液を適宜添加すると共に、除菌された空気により通気撹拌培養した。
オーランチオキトリウム属に属する微細藻類の株としては、先に挙げたSR21株（受託番号FERM BP-5034）、オーランチオキトリウム・tsukuba-3株（受託番号FERM BP-11442）等を含む従属栄養性藻類のオーランチオキトリウム属に属する微細藻類の株から選択した株を用いることができる。
培養された培養液は１リットル当り約６０ｇの藻体濃度（乾燥質量）でＤＨＡ等を含む油脂量は藻体乾燥質量の２０〜３０質量％、塩化物イオン濃度は９ｇ／Ｌであった。微細藻体のサイズは５μｍ〜４０μｍ、体積平均粒径１０．４μｍであった。
培養した微細藻体の粒子サイズが非常に微細、且つ、微細藻体濃度が高濃度の為、塩化物イオン濃度を３．８ｇ／Ｌとし微細藻体を含む固形分濃度を約２５ｇ／Ｌとするように希釈水を加えた微細藻体を含む培養液のままでは、ろ過による微細藻体の脱水濃縮が困難であった。そのため、食品添加物用の凝集剤としてフジクリーンＫＴ−２５０（商品名、富士エンジニアリング株式会社）を添加し、微細藻体を凝集・フロック化し、ろ過にて脱水脱塩・濃縮（１回目脱水）した。
（乾燥）
脱水脱塩・濃縮した微細藻体を含む凝集物からなる固形物中の含水率は８５質量％であり、塩化物イオン濃度は０．３３質量％であった。これに適量の水を加えて、微細藻体（乾燥質量）を約５０ｇ／Ｌの流動状態にして乾燥装置に供給した。なお、乾燥装置で蒸発し凝縮器で回収した凝縮水が利用できる段階において、この固形物の流動性を得るための水として凝縮水を用いた。
乾燥装置では微細藻体を０．５ＭＰａＧの水蒸気を熱源とするディスク型乾燥装置にて含有水分を蒸発させ、含水率約１０質量％の粉末乾燥製品を得た。乾燥粉末製品中の塩化物イオン濃度は約１．９質量％であった。
【００２３】
塩化物イオン濃度を更に低下した乾燥製品を得る為に、前記の脱水脱塩・濃縮した含水率８５質量％の、微細藻体を含む凝集物からなる固形物を、図１の再希釈時返送ルートに示されるように、再度希釈水にて藻体質量濃度２５ｇ／Ｌ、塩化物イオン濃度０．５５ｇ／Ｌに希釈し、再度ろ過して脱水脱塩・濃縮（２回目脱水）し、含水率８５質量％の、微細藻体を含む凝集物からなる固形物を得た。
本固形物中の塩化物イオン濃度は０．０５質量％であり、これを前記と同様に乾燥装置からの凝縮水を加えて藻体の質量濃度５０ｇ／Ｌの流動可能な状態として乾燥装置に供給し含水率約１０質量％の粉末乾燥藻体製品を得た。希釈および脱水脱塩操作を繰り返した本製品中の塩化物イオン濃度は０．２８質量％であった。
【００２４】
（実施例２）
前記実施例１と同様に、培養、希釈・調整、脱水脱塩、乾燥を実施し、脱塩乾燥藻体製品を得た。脱水工程で分離された脱水排水中の残留微細藻体等の固形分は、１回目及び２回目脱水排水中に約３ｇ／Ｌ、塩化物イオンは、１回目脱水排水中に約３．８ｇ／Ｌ、２回目脱水排水中に約０．６ｇ／Ｌ含まれていた。図２に示すように排水中の固形分をＭＦ膜で除去した後、逆浸透膜で処理して、塩化物イオン濃度約１５０ｍｇ／Ｌに低下させた脱塩処理水として１回目排水量の約５０質量％を、２回目排水量の約６０質量％を回収して、希釈水として再利用した。
【図１】
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【図２】
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