(57)【要約】【課題】微細藻類の培養効率を高める。【解決手段】  初期菌体量及び光強度が異なる複数条件における微細藻類の増殖量を取得（Ｓ１１〜Ｓ１２）し、取得された増殖量に基づき、初期菌体量と増殖量の関係（近似式）を光強度毎に取得する（Ｓ１３）。本培養における微細藻類の増殖量の基準を決定し（Ｓ２２）、初期菌体量と増殖量の関係と必要増殖量とに基づき、基準に対応する初期菌体量を光強度毎に取得する（Ｓ１４，Ｓ２３）。光強度毎の初期菌体量に基づき、光強度と初期菌体量の関係（近似式）を取得（Ｓ２４）し、光強度と初期菌体量の関係に基づき、本培養環境下での光強度に適した初期菌体量を取得し、当該初期菌体量の微細藻類を支持体に付着させて本培養を行う（Ｓ２５〜Ｓ２８）。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
培養液が含浸された支持体に微細藻類を付着させて培養する微細藻類の培養方法であって、
初期菌体量及び光強度が異なる複数条件で前記微細藻類を試験培養し、各条件における前記微細藻類の増殖量を取得する第１工程と、
前記第１工程で取得された前記増殖量に基づき、前記初期菌体量と前記増殖量の関係を前記光強度毎に取得する第２工程と、
本培養における微細藻類の必要増殖量を決定する第３工程と、
前記第２工程で取得された前記初期菌体量と前記増殖量の関係と前記必要増殖量とに基づき、前記必要増殖量に対応する前記初期菌体量を前記光強度毎に取得する第４工程と、
前記第４工程で取得された前記光強度毎の前記初期菌体量に基づき、本培養環境下での光強度に適した初期菌体量を取得し、当該初期菌体量の微細藻類を前記支持体に付着させて本培養を行う第５工程を有することを特徴とする微細藻類の培養方法。
【請求項２】
前記第５工程では、前記光強度毎の前記初期菌体量に基づき、前記光強度と前記初期菌体量の関係を取得することを特徴とする請求項１に記載の微細藻類の培養方法。
【請求項３】
前記第２工程では、前記初期菌体量と前記増殖量との関係を、前記光強度毎の対数近似によって取得することを特徴とする請求項１又は２に記載の微細藻類の培養方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細藻類の培養方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微細藻類は、新たなバイオマスエネルギー源や飼料等として近年脚光を浴びている。微細藻類の培養方法としては、液中培養が知られているが、非特許文献１，２に示すような薄膜培養も検討されている。これらの薄膜培養では、鉛直方向に設置した支持体の両側面にペースト状の微細藻類を付着させて培養している。この培養方法では、藻体をペースト状に濃縮して支持体の上で培養できるため、液中培養に比べて面積当たりの藻体増加量を増やせ、培養装置を小型化できるとともに、培地水量を低減できるという利点がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】「Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」  １２７（２０１３）  ２１６−２２２
【非特許文献２】「Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」  １３８（２０１３）  ９５−１００
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
微細藻類の培養では、効率のさらなる向上が求められている。外光を利用した培養の場合、カビ等の真菌、バクテリア等の雑菌、及び他の藻類の混入を完全に防ぐことが困難であり、真菌や雑菌等の生育が培養を目的とする藻の成育に勝ってしまうと、その培養が無駄になってしまう。また、回収した藻体の一部を種として再度培養し、目的とする微細藻類の比率を高めることも考えられるが、繰り返し回数に限度がある。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、微細藻類の面積当たりの培養量、すなわち培養効率を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述の目的を達成するため、本発明は、培養液が含浸された支持体に微細藻類を付着させて培養する微細藻類の培養方法であって、初期菌体量及び光強度が異なる複数条件で前記微細藻類を試験培養し、各条件における前記微細藻類の増殖量を取得する第１工程と、前記第１工程で取得された前記増殖量に基づき、前記初期菌体量と前記増殖量の関係を前記光強度毎に取得する第２工程と、本培養における微細藻類の必要増殖量を決定する第３工程と、前記第２工程で取得された前記初期菌体量と前記増殖量の関係と前記必要増殖量とに基づき、前記必要増殖量に対応する前記初期菌体量を前記光強度毎に取得する第４工程と、前記第４工程で取得された前記光強度毎の前記初期菌体量に基づき、本培養環境下での光強度に適した初期菌体量を取得し、当該初期菌体量の微細藻類を前記支持体に付着させて本培養を行う第５工程を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、本培養で利用可能な光強度や本培養で達成したい必要増殖量に応じ、本培養での初期菌体量を最適化できる。これにより、微細藻類の培養効率を高めることができる。また、過剰な菌体が不要になるので、初期菌体の準備に要する手間を低減できるし、雑菌等の混入が重度であった場合に、無駄になる菌体量を抑えることもできる。
【０００８】
前述の微細藻類の培養方法において、前記第５工程では、前記光強度毎の前記初期菌体量に基づき、前記光強度と前記初期菌体量の関係を取得することが好ましい。この方法では、初期菌体量を精度良く定めることができる。
【０００９】
前述の微細藻類の培養方法において、前記第２工程では、前記初期菌体量と前記増殖量との関係を、前記光強度毎の対数近似によって取得することが好ましい。この方法では、対数近似によって、前記初期菌体量と前記増殖量との関係を取得しているので、近似曲線の微分値が、初期菌体量に応じて変化する微細藻類の増殖量を示す。このため、最適な初期菌体量を決定できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、微細藻類の培養効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】パラクロレラ・ケッセリの培養試験における、使用藻類及び培地を説明する図である。
【図２】培養試験における試験ケースを説明する図である。
【図３】初期菌体量と藻体増殖量の関係を一次関数で近似した図である。
【図４】（ａ）は、初期菌体量と藻体増殖量の関係を対数で近似した図である。（ｂ）は、初期菌体量と藻体増殖量の関係から取得される最適塗布量を説明した図である。
【図５】クロレラ・ブルガリスの培養試験における、使用藻類及び培地を説明する図である。
【図６】培養試験における試験ケースを説明する図である。
【図７】（ａ）は、初期菌体量と藻体増殖量の関係を対数で近似した図である。（ｂ）は、初期菌体量と藻体増殖量の関係から取得される最適塗布量を説明した図である。
【図８】（ａ）は、試験培養の手順を説明するフローチャートである。（ｂ）は、本培養の手順を説明するフローチャートである。
【図９】（ａ）は、培養設備の概略構成を説明する斜視図である。（ｂ）は、支持体及び微細藻類を説明する部分拡大図である。
【図１０】（ａ）は、培養設備への光の入射方向を説明する図である。（ｂ）は、測定される光強度の経時変化の例を説明する図である。
【図１１】（ａ）は、培養設備における高さ及び幅を説明する図である。（ｂ），（ｃ）は、測定される光強度の位置毎の変化の例を説明する図である。
【図１２】（ａ）〜（ｃ）は、屋内の培養室で第１段階の培養を行った後に屋外の培養設備で第２段階の培養を行う例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。実施形態の説明に先立って、培養対象である微細藻類について説明する。微細藻類とは、葉緑体を有する単細胞の藻類を意味する。この微細藻類は、大きく真核生物に属するものと真正細菌（バクテリア）に属するものとに分類される。真核生物に属する微細藻類として緑藻があり、真正細菌に属する微細藻類として藍藻（シアノバクテリア）がある。
【００１３】
本実施形態では、光強度と微細藻類の初期菌体量の関係を把握するため、培養試験を行った。この培養試験では、光強度と微細藻類の初期菌体量が異なる複数の試験ケースを設定した。また、この培養試験では、微細藻類として、図１に示すパラクロレラ・ケッセリ（Parachlorella kessleri）と図５に示すクロレラ・ブルガリス（Chlorella vulugaris）を用いた。これらのパラクロレラ・ケッセリ及びクロレラ・ブルガリスは、いずれも緑藻に属するものである。また、培養試験における培地は、和光純薬製のガンボーグＢ５培地（２０％）を用いた。この培地は、硝酸カリウム組成を主成分とし、硫酸マグネシウム、リン酸水素ナトリウム、塩化カルシウムといった各種の塩類が混合されたものである。
【００１４】
まず、パラクロレラ・ケッセリによる培養試験について説明する。図２は、パラクロレラ・ケッセリでの試験ケースを説明する図である。図２に示すように、パラクロレラ・ケッセリについては、メンブレンフィルターの表面に、０．７ｍｇ、１．７ｍｇ、６．８ｍｇを塗布した。ここで、メンブレンフィルターは、セルロースアセテートタイプのφ４．５ｃｍのものを用いた。このメンブレンフィルターを用いた場合、藻類培養面積は１０．７ｃｍ2になる。
【００１５】
また、微細藻類（菌体）の塗布はろ過で行った。すなわち、液体培養した微細藻類の懸濁液を、塗布量に対応する所定容量だけピペットで分取し、メンブレンフィルターによって液体分をろ別した。ろ別後にイオン交換水による吸引洗浄を行い、培養用のサンプルとした。なお、今回の培養試験では、各塗布量につき３個のサンプルを作成した。また、懸濁液について各規定量の重量を測定し、初期菌体量を取得した。
【００１６】
培養用の各サンプルは、培養用のバットに載置した。培養用のバットには、前述の培地が含浸された不織布が敷かれており、この不織布の上に各サンプルを載置した。これにより、微細藻類は、メンブレンフィルターを介して培地から栄養素を吸収できる。各サンプルが載置されたバットを、水分補給用の水を貯留させたシャーレと共に、透明な密閉袋に収容した。密閉袋には、純空気９５％と二酸化炭素５％の比率で混合した混合ガスを充填した。なお、密閉袋への収容及び混合ガスの充填はインキュベータ内で行った。
【００１７】
インキュベータ内の温度を３０℃に保ち、光を連続的に照射した状態で２日間（４８時間）の培養を行った。図２に示すように、光の強さ（光量）は、強光、中光、弱光の３段階とした。具体的には、強光は、光量子束密度が約２２０μｍｏｌ・ｍ-2・ｓ-1となる強度に定めた。同様に、中光は、光量子束密度が約１２０μｍｏｌ・ｍ-2・ｓ-1となる強度に定め、弱光は、光量子束密度で約８０μｍｏｌ・ｍ-2・ｓ-1となる強度に定めた。
【００１８】
培養終了後、メンブレンフィルターをバットより取り出して蒸発皿に移し、８０℃に調整された乾燥炉で一晩乾燥し、デシケーターの中で放冷した。放冷後、ろ過後のフィルターの入った蒸発皿を電子天秤で秤量し、藻体増加量を算出した。試験結果を図３に示す。
【００１９】
図３は、初期菌体量と藻体増殖量の関係を示した図である。すなわち、図における縦軸は、微細藻類（パラクロレラ・ケッセリ）における１日あたりの平均増殖量である。同図より、強光の場合は、初期菌体量の増加に伴い、菌体増加量も大きくなる傾向が見られた。この培養試験において、強光の平均増殖量ｙ１は、初期菌体量ｘ×１．３７＋１４．６９１の一次式で近似できた。同様に、中光の平均増殖量ｙ２は、初期菌体量ｘ×０．４９７＋１０．２６３の一次式で近似でき、弱光の平均増殖量ｙ３は、初期菌体量ｘ×０．２１４＋６．４５１の一次式で近似できることが判った。
【００２０】
これらの一次式を比較すると、強光では、初期菌体量を増やすほどに平均増殖量も増える傾向が確認され、弱光では、初期菌体量を１０倍に増やしても平均増殖量は殆ど変わらない傾向が確認された。また、中光では、強光よりも増加度合いが小さいものの、初期菌体量を増やすほどに平均増殖量も増える傾向が確認された。
【００２１】
すなわち、培養に利用できる光が強ければ、初期菌体量（微細藻類の塗布量）を多くすることで面積あたりの増殖速度を高めることができるが、弱い光しか利用できない条件では面積あたりの増殖速度は殆ど変わらないことが確認された。言い換えれば、微細藻類の増殖量は、光強度が高い場合には塗布量が増えても減少し難いが、光強度が低い場合には塗布量が増えると著しく減少することが確認された。
【００２２】
ここで、菌体の性質（雑菌の混入し易さや増殖能力）や生産性（事業計画で定めた培養規模等）にはばらつきがある。このことを踏まえ、最低限必要な菌体増殖量（必要増殖量）を表す基準（増殖量の期待値）を設けることが好ましい。この基準を設けることで、基準を満たす最低限必要な初期菌体量を求めることができる。以下、具体例を挙げて説明する。
【００２３】
まず、図４（ａ）に示すように、初期菌体量と藻体増殖量の関係を対数で近似し、得られた対数近似曲線から傾きを算出した。具体的には、対数近似曲線を微分することで、初期菌体量を変数とする傾きを算出した。算出された傾きを、菌体の性質や生産性で定めた増殖量の期待値である基準と比較し、最適な初期菌体量（塗布量）を算出した。図４（ｂ）に、対数近似曲線の近似式、傾き、基準、及び最適塗布量を示す。
【００２４】
図４（ｂ）の例では、強光の平均増殖量ｙ１１は、２．４３ｌｎ（初期菌体量ｘ）＋１８．３の近似式で近似できた。この場合における傾きｙ１１´は、２．４３／（初期菌体量ｘ）で表される。そして、中光の平均増殖量ｙ１２は、０．８４８ｌｎ（初期菌体量ｘ）＋１１．６の近似式で近似でき、傾きｙ１２´は、０．８４８／（初期菌体量ｘ）で表される。また、弱光の平均増殖量ｙ１３は、０．３５３ｌｎ（初期菌体量ｘ）＋７．０２の近似式で近似でき、傾きｙ１３´は、０．３５３／（初期菌体量ｘ）で表される。
【００２５】
そして、強光下において、増殖量の基準を０．５ｇ・ｍ-2・ｄ-1にすると、最適な初期菌体量ｘは４．８６ｇ・ｍ-2となる。同様に、基準を０．７５ｇ・ｍ-2・ｄ-1にすると、最適な初期菌体量ｘは３．２４ｇ・ｍ-2となり、基準を１ｇ・ｍ-2・ｄ-1にすると、最適な初期菌体量ｘは２．４３ｇ・ｍ-2となる。
【００２６】
また、中光下において、増殖量の基準を０．５ｇ・ｍ-2・ｄ-1にすると、最適な初期菌体量ｘは１．７０ｇ・ｍ-2となり、基準を０．７５ｇ・ｍ-2・ｄ-1にすると、最適な初期菌体量ｘは１．１３ｇ・ｍ-2となり、基準を１ｇ・ｍ-2・ｄ-1にすると、最適な初期菌体量ｘは０．８５ｇ・ｍ-2となる。
【００２７】
同様に、弱光下において、増殖量の基準を０．５ｇ・ｍ-2・ｄ-1にすると、最適な初期菌体量ｘは０．７１ｇ・ｍ-2となり、基準を０．７５ｇ・ｍ-2・ｄ-1にすると、最適な初期菌体量ｘは０．４７ｇ・ｍ-2となり、基準を１ｇ・ｍ-2・ｄ-1にすると、最適な初期菌体量ｘは０．３５ｇ・ｍ-2となる。
【００２８】
従って、強光に対する初期菌体量ｘを４．８６ｇ・ｍ-2、中光に対する初期菌体量ｘを１．７０ｇ・ｍ-2、及び、弱光に対する初期菌体量ｘを０．７１ｇ・ｍ-2とすると共に、横軸を光強度（光量子束密度）、縦軸を初期菌体量ｘとして各点をプロットし、各点に基づく近似式を求めることで、基準０．５ｇ・ｍ-2・ｄ-1における光強度と初期菌体量ｘの関係を取得できる。
【００２９】
同様に、強光に対する初期菌体量ｘを３．２４ｇ・ｍ-2、中光に対する初期菌体量ｘを１．１３ｇ・ｍ-2、及び、弱光に対する初期菌体量ｘを０．４７ｇ・ｍ-2として各点をプロットし、各点に基づく近似式を求めることで、基準０．７５ｇ・ｍ-2・ｄ-1における光強度と初期菌体量ｘの関係を取得できる。また、強光に対する初期菌体量ｘを２．４３ｇ・ｍ-2、中光に対する初期菌体量ｘを０．８５ｇ・ｍ-2、及び、弱光に対する初期菌体量ｘを０．３５ｇ・ｍ-2として各点をプロットし、各点に基づく近似式を求めることで、基準１ｇ・ｍ-2・ｄ-1における光強度と初期菌体量ｘの関係を取得できる。
【００３０】
このようにして得られた光強度と初期菌体量ｘの関係を用いることで、培養環境に適した初期菌体量ｘを定めることができる。すなわち、培養環境下の光強度を測定し、測定した光強度を、光強度と初期菌体量ｘの関係を示す近似式にあてはめることで、培養環境下の光強度に適した初期菌体量ｘを定めることができる。
【００３１】
このように、初期菌体量を最適化できると、微細藻類の培養効率を高めることができる。また、初期菌体の準備のしやすさや、コンタミ等で培養菌体の繰り返し利用ができなくなる期間を勘案して基準（増殖量の期待値）を定め、最適塗布量（相応しい初期菌体量）を決定できる。これにより、過剰な菌体が不要になるので、初期菌体の準備に要する手間を低減できるし、雑菌等の混入が重度であった場合に、無駄になる菌体量を抑えることもできる。
【００３２】
次に、クロレラ・ブルガリスによる培養試験について説明する。図６は、クロレラ・ブルガリスでの試験ケースを説明する図である。図６に示すように、クロレラ・ブルガリスについては、メンブレンフィルターの表面に、０．８ｍｇ、１．９ｍｇ、７．４ｍｇを塗布した。なお、メンブレンフィルター等の使用機器や塗布の方法、培養試験における光強度については、パラクロレラ・ケッセリによる培養試験で説明した通りであるため、説明を省略する。そして、クロレラ・ブルガリスによる培養試験では、培養時間が２４時間であり、パラクロレラ・ケッセリによる培養試験の半分である点で相違している。
【００３３】
図７（ａ）に、クロレラ・ブルガリスによる培養試験での初期菌体量及び藻体増殖量、対数近似曲線を示す。また、図７（ｂ）に、対数近似曲線の近似式、傾き、基準、及び最適塗布量を示す。
【００３４】
図７（ａ）の対数近似曲線から明らかなように、クロレラ・ブルガリスは、パラクロレラ・ケッセリよりも、厚さに関しての光感受性が強い傾向を確認できた。例えば、クロレラ・ブルガリスに関し、１ｇ・ｍ-2の量を塗布する毎に、１ｇ・ｍ-2・ｄ-1以上の増殖量が期待できる厚さまでは、初期菌体量を多くしようと考えた場合、図７（ｂ）に示すように、強光、中光、及び弱光のそれぞれにおいて、７．７３ｇ・ｍ-2、４．４２ｇ・ｍ-2、及び１．１７ｇ・ｍ-2、までであれば、初期菌体量を増やす意味があると解される。
【００３５】
図７（ｂ）に示すように、強光の平均増殖量ｙ２１は、７．７３ｌｎ（初期菌体量ｘ）＋６．２０の近似式で近似できた。この場合における傾きｙ２１´は、７．７３／（初期菌体量ｘ）で表される。そして、中光の平均増殖量ｙ２２は、４．４２ｌｎ（初期菌体量ｘ）＋４．７８の近似式で近似でき、傾きｙ２２´は、４．４２／（初期菌体量ｘ）で表される。また、弱光の平均増殖量ｙ２３は、１．１７ｌｎ（初期菌体量ｘ）＋２．５７の近似式で近似でき、傾きｙ２３´は、１．１７／（初期菌体量ｘ）で表される。
【００３６】
そして、強光下において、増殖量の基準を０．５ｇ・ｍ-2・ｄ-1にすると、最適な初期菌体量ｘは１５．４６ｇ・ｍ-2となる。同様に、基準を１ｇ・ｍ-2・ｄ-1にすると、最適な初期菌体量ｘは７．７３ｇ・ｍ-2となり、基準を１．５ｇ・ｍ-2・ｄ-1にすると、最適な初期菌体量ｘは５．１５ｇ・ｍ-2となる。
【００３７】
また、中光下において、増殖量の基準を０．５ｇ・ｍ-2・ｄ-1にすると、最適な初期菌体量ｘは８．８４ｇ・ｍ-2となり、基準を１ｇ・ｍ-2・ｄ-1にすると、最適な初期菌体量ｘは４．４２ｇ・ｍ-2となり、基準を１．５ｇ・ｍ-2・ｄ-1にすると、最適な初期菌体量ｘは２．９５ｇ・ｍ-2となる。
【００３８】
同様に、弱光下において、増殖量の基準を０．５ｇ・ｍ-2・ｄ-1にすると、最適な初期菌体量ｘは２．３４ｇ・ｍ-2となり、基準を１ｇ・ｍ-2・ｄ-1にすると、最適な初期菌体量ｘは１．１７ｇ・ｍ-2となり、基準を１．５ｇ・ｍ-2・ｄ-1にすると、最適な初期菌体量ｘは０．７８ｇ・ｍ-2となる。
【００３９】
従って、強光に対する初期菌体量ｘを１５．４６ｇ・ｍ-2、中光に対する初期菌体量ｘを８．８４ｇ・ｍ-2、及び、弱光に対する初期菌体量ｘを２．３４ｇ・ｍ-2とすると共に、横軸を光強度（光量子束密度）、縦軸を初期菌体量ｘとして各点をプロットし、各点に基づく近似式を求めることで、基準０．５ｇ・ｍ-2・ｄ-1における光強度と初期菌体量ｘの関係を取得できる。
【００４０】
同様に、強光に対する初期菌体量ｘを７．７３ｇ・ｍ-2、中光に対する初期菌体量ｘを４．４２ｇ・ｍ-2、及び、弱光に対する初期菌体量ｘを１．１７ｇ・ｍ-2として各点をプロットし、各点に基づく近似式を求めることで、基準１ｇ・ｍ-2・ｄ-1における光強度と初期菌体量ｘの関係を取得できる。また、強光に対する初期菌体量ｘを５．１５ｇ・ｍ-2、中光に対する初期菌体量ｘを２．９５ｇ・ｍ-2、及び、弱光に対する初期菌体量ｘを０．７８ｇ・ｍ-2として各点をプロットし、各点に基づく近似式を求めることで、基準１．５ｇ・ｍ-2・ｄ-1における光強度と初期菌体量ｘの関係を取得できる。
【００４１】
このようにして得られた光強度と初期菌体量ｘの関係を用いることで、培養環境に適した初期菌体量ｘを定めることができる。すなわち、培養環境下の光強度を測定し、測定した光強度を、光強度と初期菌体量ｘの関係を示す近似式にあてはめることで、培養環境下の光強度に適した初期菌体量ｘを定めることができる。
【００４２】
次に、前述した培養試験での知見を踏まえた、微細藻類の培養方法について説明する。この培養方法は、試験培養と本培養の２段階の手順で行われる。そして、図８（ａ）は、試験培養の手順を説明するフローチャートである。また、図８（ｂ）は、本培養の手順を説明するフローチャートである。以下、これらのフローチャートに即して培養方法を説明する。
【００４３】
まず、試験培養について説明する。この試験培養では、まず、初期菌体量と光強度の条件を異ならせて微細藻類を培養する（Ｓ１１）。例えば、図２や図６で説明した様に、初期菌体量と光強度の条件を段階的に異ならせた複数種類の条件を設定し、設定した各条件の下で微細藻類を規定時間（例えば４８時間，２４時間）に亘って培養する。培養を行ったならば、各条件で培養された微細藻類について藻体の増殖量を取得する（Ｓ１２）。ここでは、培養前後の菌体重量を比較することで、増殖量を取得する。
【００４４】
藻体の増殖量を取得したならば、初期菌体量と増殖量の光強度毎の近似式を取得する（Ｓ１３）。例えば、図４（ａ）や図７（ａ）で説明した様に、初期菌体量と藻体の増殖量をプロットし、光強度毎に対数近似することで近似式を取得する。近似式を取得したならば、本培養で想定される複数種類の期待値を基準として設定し、初期菌体量と光強度の関係を基準ごとに取得する（Ｓ１４）。図４（ｂ）の例では、基準として０．５，０．７５，１（ｇ・ｍ-2・ｄ-1）が設定され、各基準について光強度毎の最適塗布量（最適な初期菌体量）が取得される。同様に、図７（ｂ）の例では、基準として０．５，１，１．５（ｇ・ｍ-2・ｄ-1）が設定され、各基準について光強度毎の最適塗布量が取得される。
【００４５】
そして、この試験培養では、前述のステップＳ１１からＳ１４までの処理を、使用対象となり得る複数種類の微細藻類のそれぞれについて行う。
【００４６】
次に本培養について説明する。この本培養では、まず、使用菌体種を選定する（Ｓ２１）。すなわち、本培養の対象となる微細藻類の種類を選定する。例えば、パラクロレラ・ケッセリを本培養の対象にするか、クロレラ・ブルガリスを本培養の対象にするかを選定する。
【００４７】
使用菌体種を選定したならば、基準を決定する（Ｓ２２）。すなわち、培養対象の微細藻類（菌体）の性質や生産性に基づいて増殖量の期待値を決定する。例えば、図４（ｂ）に示す例では、パラクロレラ・ケッセリに関し、基準として０．５，０．７５，１ｇ・ｍ-2・ｄ-1が選択できるので、これらの何れかを本培養の基準に決定する。同様に、図７（ｂ）に示す例では、基準として０．５，１，１．５（ｇ・ｍ-2・ｄ-1）が選択できるので、これらの何れかを本培養の基準に決定する。
【００４８】
基準を決定したならば、基準に応じた光強度毎の初期菌体量を取得する（Ｓ２３）。ここでは、ステップＳ１４で取得された各基準についての光強度毎の最適塗布量が参照される。例えば、培養対象の微細藻類がパラクロレラ・ケッセリであり、基準が０．７５ｇ・ｍ-2・ｄ-1に決定された場合には、図４（ｂ）に示すように、強光の初期菌体量として３．２４ｇ・ｍ-2・ｄ-1が、中光の初期菌体量として１．１３ｇ・ｍ-2・ｄ-1が、弱光の初期菌体量として０．４７ｇ・ｍ-2・ｄ-1が、それぞれ取得される。
【００４９】
続いて、光強度と初期菌体量の関係を定める近似式を取得する（Ｓ２４）。ここでは、ステップＳ２３で取得した光強度毎の初期菌体量を使用し、光強度と初期菌体量の近似式を取得する。例えば、ステップＳ２３で取得した初期菌体量をプロットし、各点に基づく近似式を求めることで、基準０．７５ｇ・ｍ-2・ｄ-1における光強度と初期菌体量の関係（近似式）が取得される。
【００５０】
基準に応じた光強度と初期菌体量の近似式を取得したならば、本培養の環境における光強度を測定する（Ｓ２５）。この測定は、照度計等の測定機器によって行われる。培養環境での光強度を測定したならば、初期菌体量を決定する（Ｓ２６）。ここでは、ステップＳ２５で測定された光強度を、ステップＳ２４で取得された光強度と初期菌体量の近似式にあてはめることで、初期菌体量を決定する。
【００５１】
初期菌体量を決定したならば、決定した初期菌体量の微細藻類を支持体に付着させる（Ｓ２７）。ここで、支持体を有する培養設備について説明する。図９（ａ）は、培養設備１の概略構成を説明する斜視図である。同図に示す培養設備１は、微細藻類が付着される矩形板状の支持板２と、直方体形状に配置されたフレーム３と、液体状の培地を供給する培地供給管４と、空気と二酸化炭素の混合気体を供給する気体供給管５とを有している。
【００５２】
図９（ｂ）に示すように、支持板２は、基板１１と、基板１１の両表面に設けられた保水層１２とを有している。微細藻類（菌体）１３は、保水層１２の表面に付着される。図９（ａ）に示すように、支持板２は、短辺が上下方向に、長辺が水平方向に向けられ、かつ、板厚方向に複数枚並べられた状態で、フレーム３に設置される。そして、支持板２の上端縁に沿って、培地供給管４の枝管４ａが配置されており、各枝管４ａから培地が排出される。各枝管４ａから排出された培地は保水層１２に浸透し、その一部が微細藻類１３に吸収される。吸収されなかった培地は、支持板２の下端から排出された後に回収され、再度培地供給管４から供給される。また、支持板２の下端の高さであって、支持板２同士の間には、気体供給管５の枝管５ａが水平方向に延びている。この枝管５ａは、空気と二酸化炭素の混合気体を、支持板２に付着された微細藻類１３に向けて放出する。
【００５３】
そして、ステップＳ２７では、ステップＳ２６で決定された初期菌体量の微細藻類１３を、支持板２（保水層１２）の表面に付着させる。付着の方法は適宜選択することができる。例えば、支持板２の付着面を上側に向け、ペースト状の微細藻類１３をヘラ等によって拡げることで、微細藻類１３を付着させることができる。
【００５４】
微細藻類１３を付着させたならば、付着させた微細藻類１３を培養する（Ｓ２８）。すなわち、培地供給管４を通じて培地を微細藻類１３に対して供給するとともに、気体供給管５を通じて混合気体を微細藻類１３に向けて放出する。そして、微細藻類１３が増殖して培養が完了したならば（Ｓ２９）、本培養が終了する。
【００５５】
このように、本実施形態の微細藻類の培養方法では、初期菌体量及び光強度が異なる複数条件で微細藻類を試験培養し、各条件における微細藻類の増殖量を取得する第１工程（Ｓ１１〜Ｓ１２）と、第１工程で取得された増殖量に基づき、初期菌体量と増殖量の関係（近似式）を光強度毎に取得する第２工程（Ｓ１３）と、本培養における微細藻類の増殖量の基準（増殖量の期待値）を決定する第３工程（Ｓ２２）と、第２工程で取得された初期菌体量と増殖量の関係と期待値とに基づき、基準に対応する初期菌体量を光強度毎に取得する第４工程（Ｓ１４，Ｓ２３）と、第４工程で取得された光強度毎の初期菌体量に基づき、本培養環境下での光強度に適した初期菌体量を取得し、当該初期菌体量の微細藻類を支持体に付着させて本培養を行う第５工程（Ｓ２４〜Ｓ２８）を有している。
【００５６】
この培養方法によれば、本培養での光強度や増殖量の期待値に応じ、本培養での初期菌体量を最適化できる。これにより、微細藻類の培養効率を高めることができる。また、過剰な菌体が不要になるので、初期菌体の準備に要する手間を低減できるし、雑菌等の混入が重度であった場合に、無駄になる菌体量を抑えることもできる。
【００５７】
また、第５工程では、光強度と初期菌体量の関係（近似式）を取得しているので（Ｓ２４）、初期菌体量を精度良く定めることができる。加えて、第２工程では、初期菌体量と増殖量との関係を、光強度毎の対数近似によって取得しているので、近似曲線の微分値が、初期菌体量に応じて変化する微細藻類の増殖量を示す。このため、最適な初期菌体量を決定できる。
【００５８】
次に、微細藻類の培養方法の適用例について説明する。
【００５９】
図１０（ａ）は、培養設備１を屋外に設置した例を説明する図である。この場合、図１０（ｂ）に示すように、支持板２の微細藻類に照射される光の強さは、時間経過に伴って変化する。すなわち、微細藻類が受ける光の強さは、明け方から次第に強くなり、日中にピークを迎え、夕方から夜に掛けて弱くなる。また、光の強さは、実線で示す夏期と破線で示す冬期とで異なっており、夏期の方が冬期よりも光が強くなる。
【００６０】
そこで、明け方の時刻Ａ１から夕方の時刻Ａ２までを１日における培養期間に定め、これらの時刻Ａ１と時刻Ａ２における光の強さに応じて、初期菌体量を決定することが考えられる。このように初期菌体量を決定すると、少なくとも培養期間において、微細藻類の十分な生育が期待でき、計画的な生産を行うことができる。
【００６１】
図１１は、支持板２の部位に応じて変化する受光量を考慮した例である。図１１（ａ）に示すように、培養設備１では、複数の支持板２が板厚方向に複数枚並べられている。この構成では、図１１（ｂ）に示すように、支持板２における低所は高所よりも光が入り難く、図１１（ｃ）に示すように、支持板２における幅方向中央部は両端部よりも光が入り難い。そこで、支持板２の部位毎に光の強度を測定し、測定された光の強度に応じて初期菌体量を決定することが考えられる。このように初期菌体量を決定すると、支持板２の各部位で微細藻類の十分な生育が期待でき、計画的な生産を行うことができる。
【００６２】
図１２は、初期培養とその後の培養とで環境を異ならせた例である。すなわち、図１２（ａ）に示すように、微細藻類の初期培養を屋内の培養室２１で行い、初期培養の終了後、屋外の培養設備１で培養を行っている。この例では、図１２（ｂ）に示すように、培養室２１では支持板２に対する初期培養を弱光で行うことで、コンタミ等のリスクを低減している。そして、微細藻類が十分に増殖したならば、支持板２を屋外の培養設備１に設置し、屋外での培養を行う。これにより、光の強度が図１２（ｃ）に示す変化をしても、微細藻類が十分に増殖しているので、雑菌や他の藻類に生育が影響され難い。
【００６３】
以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれる。
【符号の説明】
【００６４】
１…培養設備，２…支持板，３フレーム，４…培地供給管，４ａ…培地供給管の枝管，５…気体供給管，５ａ…気体供給管の枝管，１１…支持板の基板，１２…支持板の保水層，１３…微細藻類，２１…培養室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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