(57)【要約】【課題】特定のガスを用いることなく、低コストで効率的に藻類（微細藻）の増殖を促進することができる藻類培養方法を提供する。【解決手段】微細気泡を含んだ微細気泡水を藻類の育成用培地１４に注入して藻類の増殖を促進する藻類培養方法において、微細気泡水は、大気ガスを微細気泡化することにより生成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細気泡を含んだ微細気泡水を藻類の育成用培地に注入して前記藻類の増殖を促進する藻類培養方法において、
前記微細気泡水は、大気ガスを微細気泡化することにより生成されることを特徴とする藻類培養方法。
【請求項２】
請求項１記載の藻類培養方法において、前記微細気泡は、直径が１μｍ以下で、前記育成用培地１ｍＬ当たりに１×１０５個以上含まれることを特徴とする藻類培養方法。
【請求項３】
請求項１記載の藻類培養方法において、前記微細気泡は、直径が１μｍ以下で、前記育成用培地１ｍＬ当たりに１×１０７〜１×１０９個含まれることを特徴とする藻類培養方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１記載の藻類培養方法において、前記藻類は、ボトリオコッカス属、又はヘマトコッカス属の緑藻類であることを特徴とする藻類培養方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細気泡化した大気ガス（空気）を利用して藻類の増殖を促進する藻類培養方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種植物は、食料品、医薬品、化粧品、衣類用の原料等、人類の生活に必要な物質の生産に利用されてきた。そして、最近では、医薬品や化学物質の中間体のような有益な物質を生み出す植物が生物工学により開発されている。特に、藻類は各種の有用物質（有用成分）を産生する点から注目されており、その有用物質が回収され、利用され始めている。藻類から有用物質を回収するためには、まず、これらの物質を含む藻類を成長させる必要がある。藻類の培養方法としては、一般の植物栽培と同様に、光合成を利用した培養技術により、一定の環境下で培養するものが知られている。例えば、特許文献１には、培養液中で藻類を培養するための培養装置において、培養液中に微細気泡化したＣＯ２（二酸化炭素）を供給することが記載されている。また、特許文献２には、海水を貯えて藻類を栽培するための栽培槽に二酸化炭素を供給するとともに、栽培槽内の海水を電気分解して海水中のｐＨを調整する藻類栽培方法が記載されている。さらに、特許文献３には、ナノバブル液体を培地に含有させた微生物培養培地で微生物を増殖させる微生物の増殖方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１９５１６３号公報
【特許文献２】特開２００８−２２７４０号公報
【特許文献３】特開２０１５−５７９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２を初めとする従来の培養方法では、二酸化炭素を微細気泡（マイクロバブル、ナノバブル、又はピコバブル）として供給するために、二酸化炭素ガスを必要とし、コストアップにつながるという問題があった。また、特許文献２では、栽培槽内の海水を電気分解しなければならず、装置が複雑化するだけでなく、ｐＨの調整、管理が必要で、制御も煩雑になって栽培に手間がかかるという問題があった。
さらに、特許文献３には、ナノバブル液体に含まれる気泡として、空気、酸素、オゾン、窒素等が挙げられているが、実施の形態及び実験例で実際にナノバブル液体として記載されているのはナノバブル酸素水のみである。これは、特許文献３においては、ナノバブル液体の初期の溶存酸素濃度を重要視しており、溶存酸素濃度が所定値以上でなければ、特許文献３で対象としている微生物を十分に培養できないためである。大気中の酸素の割合は２０％程度であるので、ナノバブル液体に含まれる気泡を空気にする場合に、ナノバブル酸素水と同じ溶存酸素濃度を得るためには、ナノバブル液体に含まれるナノバブルの総体積を５倍程度に増やす（ナノバブルの粒径が同程度であれば、ナノバブル液体に含まれるナノバブルの個数を５倍程度に増やす）必要がある。ここで、特許文献３の実施の形態に記載されたナノバブル酸素水は、粒径が１μｍ以下のナノバブルのうち４００ｎｍ以下のナノバブル数（ナノバブルの気泡数）が、好ましくは５×１０８個／ｍＬ以上、より好ましくは１０×１０８個／ｍＬ以上含まれたものであり、これにより、初期の溶存酸素濃度を２８ｍｇ／Ｌ以上としている。したがって、ナノバブル液体に含まれる気泡を空気として同等の溶存酸素濃度を得るためには、ナノバブル数（ナノバブルの気泡数）が、好ましくは２．５×１０９個／ｍＬ以上、より好ましくは５×１０９個／ｍＬ以上となる。このように、気泡に含まれる気体の成分（種類）や組成が異なれば、必要となるナノバブル数も異なるので、ナノバブル液体に含まれるナノバブルの個数や粒径のみを単純に比較することはできない。また、培養対象物の種類によっても、好適なナノバブルの個数や粒径は異なる可能性がある。特に、特許文献３では、培養する微生物として、原核生物に属する細菌、放線菌、ラン藻、真核生物のカビ、酵母、キノコ等の菌類、単細胞藻類、原虫等が挙げられているが、具体的には、有機塩素系化合物分解菌であるＴＳＫ−１株、ＰＤ６５３株、ＤＤＦ株の実験例しかなく、その他の微生物まで広く一般化して適用できるとは思われない。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、特定のガスを用いることなく、低コストで効率的に藻類（微細藻）の増殖を促進することができる藻類培養方法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】
前記目的に沿う本発明に係る藻類培養方法は、微細気泡を含んだ微細気泡水を藻類の育成用培地に注入して前記藻類の増殖を促進する藻類培養方法において、
前記微細気泡水は、大気ガス（空気）を微細気泡化することにより生成される。
ここで、微細気泡を発生させる方法としては、加圧溶解による方法（加圧して大気ガス（空気）をより多く溶解した状態からキャビテーション等を用いて微細気泡を発生させる方法）、超音波による方法（超音波を与えることにより気泡を加振させて分裂させる方法）、剪断による方法（激しい流れの中に吹き込んだ大気ガス（空気）を引きちぎって気泡を細かくする方法）、衝撃波による方法（ベンチェリ管による衝撃波を用いて発生させる方法）、微細孔のある中空構造体に大気ガス（空気）を通気させる方法等、従来公知のものを用いることができる。なお、微細気泡は必要に応じて、その帯電量をコントロールして増殖促進効果を高めることができる。
また、培養の対象となる藻類（微細藻類）としては、ヘマトコッカス（Ｈａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ）属、ボトリオコッカス（Ｂｏｔｒｙｏｃｏｃｃｕｓ）属、クラミドモナス（Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ）属、クロコッカム（Ｃｈｌｏｒｏｃｏｃｃｕｍ）属、テトラシスチス（Ｔｅｔｒａｃｙｓｔｉｓ）属、カラキウム（Ｃｈａｒａｃｉｕｍ）属、プロトシフォン（Ｐｒｏｔｏｓｉｐｈｏｎ）属、シュードコリシスチス（Ｐｓｅｕｄｏｃｈｏｒｉｃｙｓｔｉｓ）属等の緑藻類が挙げられる。
【０００７】
本発明に係る藻類培養方法において、前記微細気泡は、直径が１μｍ以下（より好ましくは２０〜５００ｎｍ、さらに好ましくは５０〜２００ｎｍ）で、前記育成用培地１ｍＬ当たりに１×１０５個以上（より好ましくは１×１０６〜１×１０１０個、さらに好ましくは１×１０７〜１×１０９個）含まれることが好ましい。
ここで、微細気泡は、直径が大き過ぎると、培養液中で浮上、消滅し易く、培養液中での滞在時間が短くなって、大気ガス（空気）の効果が減少し、直径が小さ過ぎると、大気ガス（空気）の供給量が不足して、その効果が減少するので、好ましくない。また、微細気泡は、供給量が多過ぎると、培地の効果が減少し、供給量が少な過ぎると、大気ガス（空気）の効果が減少するので、好ましくない。
【０００８】
本発明に係る藻類培養方法において、前記藻類は、ボトリオコッカス属、又はヘマトコッカス属の緑藻類であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る藻類培養方法は、藻類の育成用培地に注入する微細気泡水が、大気ガスを微細気泡化することにより生成されるので、二酸化炭素ガス、酸素ガス、窒素ガス等の特定のガスを用意する必要がなく、装置を複雑化させずに、低コストで効率的に藻類の増殖を促進することができる。
【００１０】
微細気泡が、直径が１μｍ以下で、育成用培地１ｍＬ当たりに１×１０５個以上含まれる場合、適量の大気ガス（空気）を供給して、藻類の増殖促進効果を高めることができる。特に、微細気泡が、育成用培地１ｍＬ当たりに１×１０７〜１×１０９個含まれる場合、より効率的に藻類の増殖を促進することができる。
【００１１】
藻類が、ボトリオコッカス属、又はヘマトコッカス属の緑藻類である場合、特に高い増殖促進効果が得られ、有用物質（有用成分）を効率的に回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る藻類培養方法に用いる藻類培養装置の説明図である。
【図２】同藻類培養方法における微細気泡水の濃度毎の栽培期間と細胞密度との関係を示すグラフである。
【図３】同藻類培養方法における微細気泡水の濃度とアスタキサンチンの産生量との関係を示すグラフである。
【図４】同藻類培養方法における微細気泡水の濃度と培養後の藻類の乾燥重量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
続いて、添付した図面を参照して本発明を具体化した実施の形態について説明する。
本発明の一実施の形態に係る藻類培養方法は、大気ガス（空気）を微細気泡化することにより生成される微細気泡を含んだ微細気泡水を藻類の育成用培地（培養液）に注入して藻類の増殖を促進するものである。
図１は、本発明の一実施の形態に係る藻類培養方法に用いられる藻類培養装置１０である。
藻類培養装置１０は、大気ガス（空気）を微細気泡化して微細気泡水を生成する微細気泡発生器１１を有している。この微細気泡発生器１１は、大気ガス（空気）を微細気泡化できるものであればよく、従来公知のものを適宜、使用することができる。微細気泡発生器１１で生成された微細気泡水は貯水槽１２に貯水された後、培養槽１３に供給される。微細気泡水を貯水槽１２に貯水してから培養槽１３に供給（注入）することにより、微細気泡水の供給量や、微細気泡水に含まれる微細気泡の量（密度、或いは濃度）を調整することができるが、貯水槽１２を省略して微細気泡発生器１１から直接、培養槽１３に微細気泡水を供給するようにしてもよい。
【００１４】
培養槽１３には、藻類が培養される育成用培地（培養液）１４が収容されており、撹拌手段１５で撹拌されることにより、藻類、及び微細気泡を均一に分散させることができる。撹拌手段１５は、育成用培地（培養液）１４を撹拌できるものであればよいが、駆動機構（モータ）１６を備えた撹拌棒１７の先端に撹拌翼１８を設けたものが好適に用いられる。このとき、撹拌手段１５（撹拌棒１７）の回転数は、藻類の量、微細気泡の大きさ及び供給量等に応じて、適宜、選択することができる。また、撹拌手段として、振とう器やマグネット撹拌器等を用いてもよい。なお、微細気泡水に含まれる微細気泡は、直径が１μｍ以下（より好ましくは２０〜５００ｎｍ、さらに好ましくは５０〜２００ｎｍ）で、育成用培地１４の１ｍＬ当たりに１×１０５個以上（より好ましくは１×１０６〜１×１０１０個、さらに好ましくは１×１０７〜１×１０９個）含まれることが好ましい。
また、藻類培養装置１０は、培養槽１３中の藻類に光を照射するための照射手段２０を備えている。照射手段２０の光源としては、蛍光灯やＬＥＤ等を用いることができ、藻類の増殖に適した波長や光量を適宜、選択することができる。また、光の照射時間や照射間隔も、藻類の増殖の進行具合に応じて、適宜、選択することができる。なお、照射手段２０を用いず、太陽光を利用してもよい。
【００１５】
以上のように構成された藻類培養装置１０を用いて藻類を培養する際に、大気ガスを微細気泡化して生成される微細気泡水を、藻類の育成用培地１４に注入することにより、藻類の増殖促進効果を高めることができる。なお、培養の対象となる藻類としては、ヘマトコッカス属、ボトリオコッカス属、クラミドモナス属、クロコッカム属、テトラシスチス属、カラキウム属、プロトシフォン属、シュードコリシスチス属等の緑藻類（微細藻類）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【実施例】
【００１６】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
（実施例１）
上記の藻類培養装置１０（図１参照）を用いて、本発明に係る藻類培養方法が藻類（微細藻類）の増殖に与える影響を確認した。培養の条件は以下の通りである。
培地はＣ培地、培養形式は静置培養、環境温度は２５℃とした。微細気泡発生器１１で生成して貯水槽１２に貯水した微細気泡水を、培養槽１３に供給（注入）し、育成用培地（培養液）１４を調整してから、培養対象の微細藻株であるヘマトコッカスプルビアリス（Ｈａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｐｌｕｖｉａｌｉｓ）を投入した。撹拌手段１５による撹拌は、例えば２４時間毎に回転数２〜２０ｒｐｍ（より好ましくは５〜１５ｒｐｍ）で１分間行った。なお、撹拌手段１５による撹拌間隔、回転数、撹拌時間は、これに限定されるものではなく、適宜、選択することができる。照射手段２０の光源は白色蛍光灯で、照度を１５００±５００Ｌｕｘとし、明暗（照射手段２０による光照射のオンオフ）をそれぞれ１２時間の周期で繰り返した。微細気泡発生器１１で生成した微細気泡水に含まれる大気ガス（空気）の微細気泡の直径は１μｍ以下で、育成用培地１４（培養槽１３）に供給する微細気泡水の濃度（微細気泡の量）を変化させて、増殖への影響を調べた。
【００１７】
図２は、微細気泡無し、微細気泡水の濃度１０％、５０％、９０％の４つの条件で、増殖への影響を評価した結果である。横軸は栽培期間（日）、縦軸は細胞密度（育成用培地（培養液）１４の１ｍＬ当たりに含まれる微細藻の数）をそれぞれ示している。なお、育成用培地（培養液）１４の１ｍＬ当たりに、１×１０８個の微細気泡が含まれる時の微細気泡水の濃度を１００％とし、各濃度に希釈した微細気泡水を用いて評価を行った。
また、図３は、微細気泡無し、微細気泡水の濃度１０％、５０％、９０％の４つの条件で、培養されたヘマトコッカスプルビアリスから抽出されたアスタキサンチンの産生量を評価した結果である。なお、図２、及び図３共に、２回の実験データを平均した結果である。
図２、及び図３から、微細気泡水の濃度１０％の時に、最も細胞密度が高く、最終的に抽出されたアスタキサンチンの産生量も最も多いことがわかった。そして、微細気泡水の濃度が、５０％、９０％と高くなるにつれ、細胞密度が低くなり、アスタキサンチンの産生量が減少する傾向が見られたが、いずれも微細気泡無しの場合を上回ることがわかった。
よって、ヘマトコッカスプルビアリスが含まれるヘマトコッカス属の培養において、大気ガス（空気）を微細気泡化して生成される微細気泡水（直径１μｍ以下で、育成用培地１４の１ｍＬ当たりに１×１０７〜１×１０９個の微細気泡を含む）を育成用培地（培養液）１４に供給（注入）することにより、増殖が促進されるものと思われる。
【００１８】
（実施例２）
培地をＢＧ−１１培地とし、培養対象の微細藻株をボトリオコッカスブラウニー（Ｂｏｔｒｙｏｃｏｃｃｕｓ  ｂｒａｕｎｉｉ）として、照射手段２０の照度を５０００±５００Ｌｕｘとした以外は、実施例１と同様に、育成用培地１４（培養槽１３）に供給する微細気泡水の濃度（微細気泡の量）を変化させて、増殖への影響を調べた。
図４は、微細気泡無し、微細気泡水の濃度１０％、５０％、９０％の４つの条件で、培養後（培養開始から５０日後）の藻類の乾燥重量を評価した結果である。なお、これらは４回の実験データを平均した結果である。
図４から、微細気泡水の濃度が高くなるにつれ、藻類の増殖量が増加する傾向が見られることがわかった。
よって、ボトリオコッカスブラウニーが含まれるボトリオコッカス属の培養において、大気ガス（空気）を微細気泡化して生成される微細気泡水（直径１μｍ以下で、育成用培地１４の１ｍＬ当たりに１×１０７〜１×１０９個の微細気泡を含む）を育成用培地（培養液）１４に供給（注入）することにより、増殖が促進されるものと思われる。
【００１９】
以上の結果から、藻類の種類によって最適な微細気泡の量は異なるが、本発明の藻類培養方法を用いて、藻類の培養中に、大気ガス（空気）を微細気泡化して生成される微細気泡水を育成用培地（培養液）に供給（注入）することにより、増殖が促進されることが確認された。なお、ヘマトコッカス属、及びボトリオコッカス属において増殖効果が確認されたことから、クラミドモナス属、クロコッカム属、テトラシスチス属、カラキウム属、プロトシフォン属、シュードコリシスチス属等のその他の緑藻類についても、同様の効果を得られる可能性があるものと思われる。また、ナンノクロロプシスオキュレーター（Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ  ｏｃｕｌａｔａ）でも微細気泡水による増殖促進効果が認められており、海洋性微細藻類についても、本発明の藻類培養方法を適用できるものと考えられる。
【００２０】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、微細気泡水を生成する際に、大気ガス（空気）を微細気泡化する代わりに、酸素、窒素、二酸化炭素等の気体が所定の割合で混合された気体を微細気泡化してもよい。また、微細気泡は必要に応じて、その帯電量をコントロールすることができる。
【符号の説明】
【００２１】
１０：藻類培養装置、１１：微細気泡発生器、１２：貯水槽、１３：培養槽、１４：育成用培地（培養液）、１５：撹拌手段、１６：駆動機構（モータ）、１７：撹拌棒、１８：撹拌翼、２０：照射手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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