(57)【要約】【課題】担体表面及び内部で微生物を増殖する培養方法において、微生物を効率よく生産できる培養方法を提供する。【解決手段】微生物を付着させた担体２を気相中に配置して前記微生物を培養する方法であって、前記担体２の表面を、１２００ｍＬ／ｈ／ｍ２を超える流速で培養液が上下方向に流れるように、前記担体２の上から連続的に前記培養液を供給する工程を有する微生物の培養方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物を付着させた担体を気相中に配置して前記微生物を培養する方法であって、
前記担体の表面を、１２００ｍＬ／ｈ／ｍ２を超える流速で培養液が上下方向に流れるように、前記担体の上から連続的に前記培養液を供給する工程を有する微生物の培養方法。
【請求項２】
前記担体が、パイル地である請求項１に記載の微生物の培養方法。
【請求項３】
前記担体が、無撚糸で織られたパイル地である請求項１又は２に記載の微生物の培養方法。
【請求項４】
前記担体の単位面積当たりの保水量が０．２ｇ／ｃｍ２以上である請求項１に記載の微生物の培養方法。
【請求項５】
前記微生物が、光合成微生物であり、光を照射しながら前記微生物を培養する請求項１〜４のいずれか一項に記載の微生物の培養方法。
【請求項６】
前記光が、赤色光である請求項５に記載の微生物の培養方法。
【請求項７】
微生物が、微細藻類である請求項１〜６のいずれか一項に記載の微生物の培養方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微生物の培養方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化その他の地球環境保護への対策として、温暖化ガスの排出を可及的に抑える取り組み等が各国の産業界に強く求められている。クロレラ等の微細藻類や光合成細菌などの微生物は、ＣＯ２を排出しないでエネルギー生産が可能な資源その他の産業上利用可能な資源として非常に有望視されており、商業レベルでの活用及び効率的な製造に期待が寄せられている。
【０００３】
クロレラ等の微細藻類をエネルギー資源その他の産業上の利用に供するためには、できるだけ低いコストで生産量を向上することが要求されるが、水中で微細藻類を大量培養する場合、大規模なプールやタンクを必要とする。したがって、用地の取得又は設備の大規模化による費用増大等の課題がある。
【０００４】
そこで、土地を有効活用して簡易な設備で単位面積当たりの生産量の向上を図るために、鉛直に立てた担体表面に培養液を自然流下させ、その担体表面で微細藻類等の微生物を継続して増殖させ、自然流下した培養液中から連続的に微生物を回収する培養システムが提案されている（例えば、特許文献１）。この方式では担体表面の薄い水膜が従来法のプール水面に相当し、光（人工光）・炭酸ガス・栄養素を得て順調に光合成がなされる。この方式を格納したユニットでは、担体一枚が同一面積の水面と同等あるいは以上の培養量を得ることおよび担体の並列多層装備により同一床面積当たりでプールなどの従来法の１０倍２０倍の収穫を期待できる。
さらにこのユニットを上下に積層することで、床面積当たりで従来法の１００倍の培養量確保も期待できる。
量のみならず、現状では国内外の生産地が太陽光の豊富な地域に限られている立地制約を克服し、極地や地下さらには宇宙空間でも培養可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１５３７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載された培養システムでは、微生物の培養速度が遅く、生産効率が悪いという問題があった。
そこで、本発明は、担体表面及び内部で微生物を増殖する培養方法において、微生物を効率よく生産できる培養方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、担体表面を流れる培養液の流速を１２００ｍＬ／ｈ／ｍ２を超える速さにすることにより、微生物がガス（ＣＯ２）交換をしやすくするために必要な最小限の水分及び／又は養分を与えて微生物の安定した増殖を維持することを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、
（１）微生物を付着させた担体を気相中に配置して前記微生物を培養する方法であって、
前記担体の表面を、１２００ｍＬ／ｈ／ｍ２を超える流速で培養液が上下方向に流れるように、前記担体の上から連続的に前記培養液を供給する工程を有する微生物の培養方法に関し、
（２）前記担体が、パイル地である（１）に記載の微生物の培養方法、
（３）前記担体が、無撚糸で織られたパイル地である（１）又は（２）に記載の微生物の培養方法、
（４）前記担体の単位面積当たりの保水量が０．２ｇ／ｃｍ２以上である（１）に記載の微生物の培養方法、
（５）前記微生物が、光合成微生物であり、光を照射しながら前記微生物を培養する（１）〜（４）のいずれか一項に記載の微生物の培養方法、
（６）前記光が、赤色光である（５）に記載の微生物の培養方法、
（７）微生物が、微細藻類である（１）〜（６）のいずれか一項に記載の微生物の培養方法、に関する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の微生物の培養方法は、担体表面を流れる培養液の流速を１２００ｍＬ／ｈ／ｍ２を超える速さにすることにより、微生物がガス（ＣＯ２）交換をしやすくするために必要な水分及び／又は養分を十分に与えて微生物の安定した生育が確保され、微生物の培養速度が飛躍的に向上し、従来の方法に比して生産効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の微生物の培養方法を実施可能な微生物培養システムを模式的に示した斜視図である。
【図２】本発明の微生物の培養方法を実施可能な実施形態に係る微生物培養システムを模式的に示した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の微生物の培養方法の一実施形態及び本発明の一実施形態の微生物の培養方法を実施することができる培養システムの一例を、図面を参照して説明する。
【００１１】
本発明の一実施形態の微生物の培養方法は、微生物を付着させた担体を気相中に配置して前記微生物を培養する方法であって、前記担体の表面を、１２００ｍＬ／ｈ／ｍ２を超える流速で培養液が上下方向に流れるように、前記担体の上から連続的に前記培養液を供給する工程を有する。具体的に、本発明の微生物の培養方法は、（１）微生物を付着させた担体をその表面が上下方向に延在するように気相中に配置する工程と、（２）培養液が前記担体の表面を、１２００ｍＬ／ｈ／ｍ２を超える流速で上下方向に流れるように、前記担体の上から連続的に前記培養液を供給する工程と、（３）培養された微生物を収穫する工程と、（４）微生物を収集した後の培養液を再度担体に供給する工程とを有する。
【００１２】
本微生物の培養方法の発明を実施可能な培養システムとしては、図１又は図２に模式的に示すように、表面が鉛直方向に配置された担体２と、担体２に培養液を供給する培養液供給部３と、担体２の表面を覆うシート体（内側カバー部材）４と、担体２から流出した微生物を含む培養液を貯留する流出液タンク５と、流出液タンク５に貯留された培養液から分離された微生物を収容する収穫容器６と、流出液タンク５に貯留された培養液から分離した培養液を循環させる循環流路７と、担体２、培養液供給部３、シート体４、流出液タンク５及び循環流路７を覆うケース（外側カバー部材）８と、担体２に光を照射する光照射部９と、を備えたものを例示することができる。
【００１３】
（１）微生物を付着させた担体をその表面が上下方向に延在するように気相中に配置する工程
この工程では、予め微生物を付着させておいた担体をその表面が上下方向に延在するように気相中に配置する。
【００１４】
微生物の担体への付着は、微生物が担体に確実に付着して担体から容易に剥がれ難いようになされていることが好ましい。
担体は、微生物が付着できるとともに、供給された培養液を内部に浸透させつつ流下させることが可能なものであれば特に限定されず、例えば、綿ブロード、リント布等からなる薄膜や、多孔質状の薄板等の内部に空隙を有する部材からなるもの、撚糸又は無撚糸で織られたパイル地等からなるものが挙げられる。
中でも、培養液の流速が早くても微生物が担体に固着しやすいパイル地を用いることが好ましく、無撚糸のパイル地がより好ましい。パイル地の素材としては、具体的には綿、絹、毛、アクリル、ポリエステル等が挙げられる。
【００１５】
また、担体の単位面積当たりの保水量が、０．２ｇ／ｃｍ２以上であるものを用いてもよい。担体の保水量が０．２ｇ／ｃｍ２以上であると、培養液の流速が早くても微生物が担体に固着しやすい。本明細書において、前記「保水量」とは、後述の実施例に記載する保水性試験で測定される値を意味する。本発明では、担体の単位面積当たりの保水量が０．２５ｇ／ｃｍ２以上であるものが好ましく、０．３ｇ／ｃｍ２以上であるものがより好ましい。
担体の形態は、平板状に限定さるものではなく、円筒状や角筒状であってもよい。また、担体の数は１つに限定されるものではなく、２以上設けられていてもよい。
【００１６】
上下方向に配置するとは、培養液が自然流下し得る限り担体の表面が鉛直方向に向けられている場合に限らず、一端から他端に向けて傾斜している場合を含む。具体的には、担体が平坦なシート状である場合は、例えば、担体の表面が傾斜面を成すように又は垂直面をなすように設けられていればよい。
担体が円筒状である場合には、その軸線を鉛直方向に向けて設置される場合に限らず、軸線を斜めに向けて設置される場合も含む。担体が角柱状の場合も同様である。
【００１７】
担体は、図１及び図２に示すように、２つに畳んだ状態でハンガーＨに掛けられるか、クリップやフック等の留め具を用いて担体２の端部をハンガーＨに固定し、吊り下げて設置することができる。
【００１８】
ハンガーＨは、所望の高さ（例えば１ｍ前後）に担体２を吊り下げることができるようにした部材であり、担体２を掛ける又は留めるために水平方向に配置された固定用部材１０と、固定用部材１０を支持する脚部材１１とを備えている。なお、ハンガーＨは、複数の固定用部材１０を複数平行に有したものであってもよい。
なお、担体２は、上記の方法以外にも、剛性のある枠体等の支持部材に取り付けて自立させたり、後述する培養液供給部３の下方に直接留め具等を設けてこの留め具に吊り下げたりする方法等によって設置してもよい。
【００１９】
後述する培養液供給部３の下方に直接留め具等を設けてこの留め具に担体２を吊り下げた場合には、留め具が担体２に培養液を供給する流路になることができるとともに、担体２を確実に培養液供給部３の直下に設置することができるため、培養液供給部３とハンガーとの位置合わせが不要となる。
（２）担体の上から連続的に培養液を供給する工程
本工程では、微生物を付着させた担体をその表面が上下方向に延在するように配置した後に、担体の表面を流れる培養液の流下速度が１２００ｍＬ／ｍ２を超え、かつ上下方向に流れるように培養液を担体に連続的に供給する。
培養液が担体の表面を１２００ｍＬ／ｍ２を超える流下速度で流れるために、培養液は、担体の上端側から担体の表面の延在方向に沿って下端側に向けて供給されることが好ましい。
担体が円筒形状又は角柱形状である場合は、円筒状又は角柱状の担体の上端から下端に向けて軸線方向に沿って培養液を供給することが好ましい。
連続的に供給するとは、所望の量の微生物が得られるまで培養液を止めることなく供給することである。
【００２０】
培養液は、具体的には、例えば図１及び図２に示すように、担体２の上方から供給されるものであり、不図示の培養液貯留タンク及び養分補給タンクに接続された培養液供給部３により供給することができる。本例では、培養液供給部３の周壁には、培養液を放出させるための供給孔３ａが軸線方向に一定の間隔をおいて直線状に複数形成されている。供給孔３ａは、鉛直下方に向けて設置されている。培養液供給部３は、担体２の数又は配置に応じて複数配置されていてもよい。
【００２１】
培養液供給部３の培養液の供給能力は、培養液の担体２中の流下速度を５ｍＬ／ｈ／ｍ２以上から３００００ｍＬ／ｈ／ｍ２までとし得るものであることが望ましい。この変動幅は微生物の増殖に応じたものである。たとえばクロレラにおいては成長して４分裂し、１６時間でそれぞれが分裂前の大きさに成長する。分裂当初は、養分は少量で足りるが成長期には十分に与えることが必要である。これにより、微生物の周囲を常に新鮮な培養液で満たして増殖を維持しつつ、微生物を培養液とともに連続して自然流下させることができる。また、随時、培養液の流速を変化させたり、担体２に振動等の衝撃を与えたりすることにより、担体２に付着している微生物の表層部を強制的に落下させると、下層部の光合成が活発になり増殖し回収量を増加させることができる。
【００２２】
微細藻類等の微生物の安定した細胞増殖を維持し、ガス（ＣＯ２）交換をしやすくするために必要な最小限の水分及び／又は養分を与えるためには、微生物の植え付け量にもよるが、担体２の表面を流れる培養液の流速は、１２００ｍＬ／ｈ／ｍ２を超える速度とし、好ましくは５４００ｍＬ／ｈ／ｍ２以上であり、より好ましくは９０００ｍＬ／ｈ／ｍ２以上である。前記流速の上限は、３００００ｍＬ／ｈ／ｍ２以下が好ましく、２７０００ｍＬ／ｈ／ｍ２以下がより好ましく、２４０００ｍＬ／ｈ／ｍ２以下がさらに好ましい。
なお、培養液の流速は、担体２の表面の任意の箇所において測定した値である。
【００２３】
なお、培養液としては、微生物を通常の方法により培養して、微生物の濃度を高めることが可能な培地の希釈液であれば、特に制限されず、培地としては、例えばＣＨＵ培地、ＪＭ培地、ＭＤＭ培地などの一般的な無機培地を用いることが出来る。さらに、培地としては、ガンボーグＢ５培地、ＢＧ１１培地、ＨＳＭ培地の各種培地の希釈液が好ましい。無機培地には、窒素源としてＣａ（ＮＯ３）２・４Ｈ２ＯやＫＮＯ３、ＮＨ４Ｃｌが、その他の主要な栄養成分としてＫＨ３ＰＯ４やＭｇＳＯ４・７Ｈ２Ｏ、ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏなどが含まれる。また、培地には、微生物の生育に影響を与えない抗生物質等を添加してもよい。培地のｐＨは４〜１０が好ましい。また、可能な場合には、各種産業から排出される廃水等を利用してもよい。
【００２４】
（３）培養された微生物を収穫する工程
培養された微生物を収穫する工程では、培養液の供給により微生物を担体から剥離させ、用意しておいた流下タンク等の容器の培養液中に沈殿させ、更に前記容器の下方に設置した収穫容器に取り込む方法で微生物を収穫する。又は、上記の自然流下に加えて、定着している微生物の表層を分裂成長速度に応じて削り取る方法で微生物を収穫する。担体に定着している微生物の表層を削り取ることで下層部の光合成を活性化し、分裂増殖を開始させることができる。以上の動作を繰り返すことにより、微生物を連続的に培養しつつ、培養された微生物が収穫される。
【００２５】
本工程の実施には、図１及び図２に示す流下タンク５及び収穫容器６を用いることができる。
流出液タンク５は、担体２から流出した微生物を含む培養液の貯留槽であり、担体２から流下する培養液を受けられるように上端が開口している。担体２から流出した微生物を含む培養液は、流出液タンク５内において微生物を高濃度に含む沈殿と、微生物を殆ど含まない上清である培養液とに分離される。
収穫容器６は、流出液タンク５で分離された微生物を高濃度に含む沈殿を収容する容器である。
【００２６】
（４）微生物を収穫した後の培養液を再度担体に供給する工程
微生物を収穫した後の培養液を再度担体に供給する工程では、流出液タンク等の容器で分離された培養液（上清液）を回収して再度担体に供給する。
微生物を含む培養液が図１及び図２に示す培養液供給部３に再供給されることにより、不図示の培養液貯留タンクからの培養液の供給が調整され、不図示の養分補給タンクから必要な養分が培養液供給部３に適宜供給され、培養液と共に担体２に放出される。
【００２７】
本工程の実施においては、図１及び図２に示す循環経路７を用いることができる。
循環流路７は、流出液タンク５で分離された培養液（上清液）を回収して再度担体２に供給する管状の部材である。循環流路７上にはポンプＰが設けてあり、これにより回収された培養液を担体２の上方まで汲み上げることができる。汲み上げられた培養液は再度担体２の上から連続的に供給される。再度担体２に供給される培養液は、流出液タンク５内で分離された上清であるが、微生物を含んでいてもよい。
【００２８】
本発明の微細藻類の培養方法は、主として以上の工程を有するものであるが、より効率的に培養するために、培養システム１は、更にシート体４、ケース８、光照射部９を備えているとよい。
シート体４は、ビニール、ポリエチレン、ポリエステル等の合成樹脂により形成された透光性を有するシート状の部材である。培養システム１を用いて光合成を行わずに増殖できる微生物を培養する場合は、シート体４の材質は透明である必要はない。
【００２９】
シート体４は、担体２の表面を間隔を空けて覆う前面部４ａ及び後面部４ｂを有し、更に前面部４ａと後面部４ｂとの間の側面側及び底面側を可及的に隙間なく塞ぐ側面部４ｃ，４ｃ及び底面部４ｄを有している。
前面部４ａと後面部４ｂとは、上方で側面視（逆）Ｕ字状に連続しており、この折り返し部分を上方にして培養液供給部３に掛けられ、更に不図示の留め具によって培養液供給部３に取り付けられている。
【００３０】
なお、シート体４は、ハンガーＨなどの担体２を支持する部材の脚部材１１の下部以外を含めて担体２を上方及び側方から筒状に覆い、下方のみ開口して脚部材１１を突出させかつ培養液を導出できるようにした形態であってもよい。保温及び炭酸ガス保持さらに削り取り収穫物の飛散防止という意味からは、シート体４の内部が密閉されていることが好ましい。また、シート体４は、留め具等により後述するケース８に固定されていてもよい。
【００３１】
シート体４は担体２の表面の近傍に配置されていることが好ましい。「近傍」とは、本発明においては、シート体４と担体２の表面との離間距離が１〜１０ｃｍの範囲に設置されていることをいう。
この範囲にシート体４を設置することにより、担体２の表面を効果的に保温することができる。シート体４と担体２の表面との距離が１ｃｍ未満であると、少しの揺れや振動でシート体４が担体２の表面に密着する場合があり、密着部分に培養液や気体が充分供給されず、微生物の増殖が遅くなるおそれがある。シート体４と担体２の表面との距離が１０ｃｍを超えると、保温効果が充分得られない場合がある。シート体４と担体２の表面との距離は、より好ましくは、１〜５ｃｍの範囲である。
【００３２】
担体２を複数設けている場合は、それぞれの担体２を覆うようにシート体４を設置してもよいし、複数の担体２をまとめて覆うように一の大きなシート体４を設置してもよい。
【００３３】
ケース８は、担体２、培養液供給部３、シート体４、流出液タンク５及び循環流路７の全体を覆う外側カバー部材を構成している。ケース８は、少なくとも担体２及びシート体４を覆っていれば、他の部材を覆っていることは必須ではない。
シート体４及び担体２をケース８によって更に覆うことにより、保温力が一層高まり、担体２の表面温度を一定に保ちやすくなる。
【００３４】
ケース８の材質は特に限定されず、ガラス、アクリル、ポリスチレン、塩化ビニル等の透明なものが挙げられる。なお、培養システム１を用いて光合成を行わずに増殖できる微生物を培養する場合は、ケース８の材質は透明である必要はない。
ケース８内にシート体４付の担体２が複数設置される場合、流出液タンク５、収穫容器６および循環流路７は個々に装備せずに共通の装備にすることができる。
【００３５】
光照射部９は、担体２に前面から光を照射する部材であり、例えば、光源として板状をなす蛍光灯、有機ＥＬ又はＬＥＤ等を備えており、適宜、増殖に適した波長や光量を有する光を照射するように構成している。光照射部９が照射する光の波長は、３８０〜７８０ｎｍの範囲であればよい。赤色光のみで増殖が可能な微生物に対しては、光照射部９は光合成に適した赤色光のみを照射できるとよい。なお、クロレラ等の微生物は赤色光のみで良好に増殖し得る。また、光照射部９による光の照射は、連続照射でなくとも、１００〜１０，０００Ｈｚの間欠照射光であってもよい。更に、培養システム１を屋外に設置し、太陽光を利用することも可能である。屋内設置のまま、太陽光を導入し、人工光と組み合わせることも有効である。
【００３６】
担体２が円筒状や四角管状である場合、担体２の内周面側にも光が照射されるように、担体２の中に棒状の光照射部９を更に配置してもよい。
【００３７】
本実施形態では、ケース８の外に光照射部９が設置されている態様を示したが、光照射部９はケース８の中に設置されていてもよい。
また、本実施形態に示す例では、培養システム１に光照射部９が一つ設けられているが、担体２の数に応じて光照射部９が複数設けられていてもよい。担体２と光照射部９とを複数設ける場合、担体２と光照射部９を交互に設置することもできる。
【００３８】
ケース８内には、１〜４０％程度のＣＯ２を含有する混合空気が充填しており、更にＣＯ２を適宜補充すべく送入可能になっていることが好ましく、１〜１０％程度のＣＯ２を含有する混合空気中であれば、多くの微生物に良好に光合成を行わせることができる。なお、大気を通気する場合でも微生物の増殖は、速度は遅くなるが、可能である。
【００３９】
なお、図１に示す培養システム１ではシート体４及びケース８を用いて保温性を高めているが、本発明の微生物培養システムでは、シート体４及びケース８を用いずに微生物の培養を行うこともできる。
【００４０】
培養システム１で培養対象とする微生物は特に限定されず、例えば、クロレラ（系統学的に分けられたパラクロレラを含む）、セネデスムス、ボトリオコッカス、スティココッカス、ナンノクロリス、デスモデスムス等の微細藻類等が挙げられ、より具体的には、Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ  ｋｅｓｓｌｅｒｉ、Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ  ｖｕｌｇａｒｉｓ、Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ  ｓａｃｃｈａｒｏｐｈｉｌａ等のクロレラ；分子系統解析によりトレボキシア藻網として分類されるＰａｒａｃｈｌｏｒｅｌｌａ  ｋｅｓｓｌｅｒｉ（Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ  ｋｅｓｓｌｅｒｉ）；セネデスムス属に属するＳｅｎｅｄｅｓｍｕｓ  ｏｂｌｉｑｕｕｓ；スティココッカス属に属するＳｔｉｃｈｏｃｏｃｃｕｓ  ａｍｐｌｉｆｏｒｍｉｓ、ナンノクロリス属に属するＮａｎｎｏｃｈｌｏｒｉｓ  ｂａｃｉｌｌａｒｉｓ；デスモデスムス属に属するＤｅｓｍｏｄｅｓｍｕｓ  ｓｕｂｓｐｉｃａｔｕｓ等が挙げられる。その他、付着性の珪藻やシュードコリシスティス、又はシアノバクテリア、更には小型の紅藻や緑藻も可能である。また、この中には、遺伝子組換えしたシアノバクテリアや微細藻類も含まれる。また、培養システム１を用いて、例えば、オーランチオキトリウム等の光合成を行わない卵菌類を、有機廃液を用いて培養することも可能である。
【００４１】
本発明においては、培養対象とする微生物は光合成微生物であることが好ましく、その場合、培養システム１は光照射部９が必須である。
なお、培養システム１を用いて光合成を行わずに増殖できる微生物を培養する場合は、光照射部９はなくてもよい。
【００４２】
次に、本発明の微生物の培養方法及び培養システム１の使用方法及び作用について説明する。
本発明の培養システム１を用いて微生物の培養を実施するには、担体２の上に載置しておいたパイル地のタオル等に微生物を付着させておき、その端部をハンガーＨ等に掛けて又は留めて吊り下げておく。付着方法は担体２に直接滴下あるいは塗布してもよい。担体２の表面には、表面から１ｃｍ以上１０ｃｍ以下の範囲で離間した位置にシート体４を設置する。また、ケース８内に下から上に向けて１〜４０％程度のＣＯ２を含む空気を送入しておく。
【００４３】
その上で、培養液供給部３から担体２の表面を１２００ｍＬ／ｈ／ｍ２を超える速度で流下するように培養液を連続的に供給しつつ、３８０〜７８０ｎｍの波長の赤色光を照射する。この光照射は植付当初は５０μｍｏｌ程度の弱い光量とし成長に従って４００μｍｏｌ程度まで増量する。また、光合成生物の夜間に分裂をするという特性から、増殖初期には消灯時間を設けることも好ましい。この際、担体２の表面の液温および気温は、３３〜３７℃に設定しておく。
【００４４】
一定時間が経過すると、担体２に培養液が行き渡り、培養液供給部３から更に培養液が供給されるので、担体２の下端から培養液が流出液タンク５に流下する。この際、担体２に付着していた又は担体２において培養された微生物が培養液の流れによって担体２から流出し、培養液と共に流出液タンク５に流下する。
【００４５】
担体２から流下した微生物は流出液タンク５の培養液中に沈殿し、流出液タンク５の下方に設置された収穫容器６に取り込まれる。
一方、流出液タンク５内に溜められた微生物の一部を含む培養液の上清液は、ポンプＰにより汲み上げられ、循環流路７を経由して培養液供給部３に再供給され、担体２に繰り返し放出される。
【００４６】
微生物を含む培養液が培養液供給部３に再供給されることにより、不図示の培養液貯留タンクからの培養液の供給が調整され、不図示の養分補給タンクから必要な養分が培養液供給部３に適宜供給され、培養液と共に担体２に放出される。
また上記の自然流下に加えて、分裂成長速度に応じて、定着している微細藻の表層を削り取ることで下層部の光合成が活性化され、分裂増殖が始まる。
以上の動作を繰り返すことにより、微生物を連続的に培養しつつ、培養された微生物が収穫される。
【００４７】
このように構成した本実施形態によれば、担体２の表面を流れる培養液の流速を１２００ｍＬ／ｈ／ｍ２を超える速さとすることにより、微生物のガス（ＣＯ２）交換をし易くするために必要な水分及び／又は養分を十分与え、微生物の生産効率を高めることができる。
【００４８】
なお、本発明は前記実施形態に限られない。
例えば、流出液タンク５内に貯留した培養液からの微生物の回収は、ろ過、遠心処理、又は、自然沈降のいずれによってもよい。なお、微生物が細胞外に排出する物質を収穫する場合には、吸着や濃縮等のその他の方法を適用する。
【００４９】
前記実施形態では、縦長の担体２が設けられているが、横長の担体２を用いてもよい。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない限り、前述した種々の構成の一部又は全部を適宜組み合わせて構成してもよい。
【実施例】
【００５０】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。
【００５１】
［保水性試験］
本明細書において、担体２の「保水量」は、下記の方法で測定した。
[１]保水量を測定するサンプルは３ｃｍ×２６ｃｍの大きさで用意し、乾燥重量を測定した。
[２]十分量の水道水を入れた容器にサンプルを入れ３分間放置し、サンプルに十分に水を含ませた。
[３]ピンセットを使ってサンプルを容器から取り出し、持ち上げた状態で５秒間水が垂れ落ちるのを待って水を切った。
[４]水を含んだサンプルの重量を測定した。この時点で水が垂れても、垂れた水を含めた重量を測定した。
[５][４]で測定した重量からサンプルの乾燥重量を引き、サンプル１ｃｍ２あたりに含まれる水の量を算出した。
測定は各サンプルにつき５回ずつ行い、平均値を「保水量（ｇ／ｃｍ２）」とした。
【００５２】
［実施例１］
図１に示すような培養システム１を用いてクロレラ（Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ  ｋｅｓｓｌｅｒｉ  １１ｈ）を培養した。
担体２としては、幅５０ｃｍ×長さ１２０ｃｍの無撚糸で織りあげたパイル地（保水量：０．３９５ｇ/ｃｍ２）を二つ折りでハンガーＨの部材１０に吊り下げたものを用いた。
担体２を覆うシート体４としては、幅８０ｃｍ×高さ９０ｃｍ×厚さ１．２ｍｍの塩化ビニールシート（ホームセンタで購入、メーカー名なし）を用い、担体２の全体と培養液供給部３の一部を覆った。
循環流路７の下流側には、ポンプＰ（エーハイム社製１０４６）が設けてある。
ケース８としては、市販のガラスケース（ガラスの厚さ３ｍｍ）を用いた。
光照射部９としては、赤色ＬＥＤ（イフェクト社製）を用いた。
【００５３】
本培養システム１を用いて、ケース８内に下から上に向けて１０％ＣＯ２を含む空気を１．０Ｌ／ｍｉｎ程度の速度で導入し、それらを上から下に向けてまた流出液タンク５内の培地にバブリングしつつ、培養液として植物組織培養培地ガンボーグＢ５を１０倍希釈したものを使用して、５４００ｍＬ／ｈ／ｍ２の速度で培養液を供給しつつ、８．３Ｗ／ｍ２の強度の赤色光を照射しながら、室温（３３〜３７℃）でクロレラの培養を行った。なお、培養開始時には、乾燥重量で１５ｇのクロレラを担体２の上に載置した脱脂綿に付着させてから、培養を開始した。担体２の表面温度は、培養中一定して３３〜３５℃であった。
【００５４】
担体２から流出したクロレラを含む培養液は、流出液タンク５に集めた。なお、流出液タンク５内でクロレラが増殖するのを防ぐため、流出液タンク５は黒い布で覆った。クロレラの回収は、培養開始３日目から１日に１〜３回担体２表面を掻き落とし、流出液タンク５中の培養液を遠心処理して行った。回収したクロレラは培養液に再懸濁し、分光光度計（ベックマン社製、ＤＵ７００）で測定された７３０ｎｍの濁度から乾燥重量を算出した（７３０ｎｍの濁度０．３５＝１ｇＤＷ（乾燥重量）／Ｌ）。また、適宜、８０℃で２時間以上乾燥させたクロレラからも乾燥重量を求めて確認した。
培養の結果、培養５日目で乾燥重量１３４．７ｇ/ｍ２のクロレラが収穫できた（担体２の１ｍ２あたりで算出）。
【００５５】
［実施例２］
培養液の供給速度を９０００ｍＬ／ｈ／ｍ２とした以外は、実施例１と同様にクロレラの培養を行った。
培養の結果、培養５日目で乾燥重量１４８．６ｇ/ｍ２のクロレラが収穫できた（担体２の１ｍ２あたりで算出）。
【００５６】
［実施例３］
培養液の供給速度を１２０００ｍＬ／ｈ／ｍ２とした以外は、実施例１と同様にクロレラの培養を行った。
培養の結果、培養５日目で乾燥重量１４０．９ｇ/ｍ２のクロレラが収穫できた（担体２の１ｍ２あたりで算出）。
【００５７】
［実施例４］
培養液の供給速度を１８０００ｍＬ／ｈ／ｍ２とした以外は、実施例１と同様にクロレラの培養を行った。
培養の結果、培養５日目で乾燥重量１５４．７ｇ/ｍ２のクロレラが収穫できた（担体２の１ｍ２あたりで算出）。
【００５８】
［比較例１］
培養液の供給速度を１２００ｍＬ／ｈ／ｍ２とした以外は、実施例１と同様にクロレラの培養を行った。
培養の結果、培養５日目で収穫できたクロレラは乾燥重量で１２１．２ｇ/ｍ２であった（担体２の１ｍ２あたりで算出）。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・培養システム
２・・・担体
３・・・培養液供給部
４・・・シート体
５・・・流出液タンク
６・・・収穫容器
７・・・循環流路
８・・・ケース
９・・・光照射部
【図１】
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【図２】
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