(57)【要約】【課題】本発明はより簡便な操作で光合成生物を利用した色素その他の有用物質生産を行うことができる方法を提供する。【解決手段】ピーク波長が約５４０ｎｍ以下の光の照射下で光合成生物を培養する。【選択図】  図１
2004147641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピーク波長が約５４０ｎｍ以下の光を光合成生物に照射する工程、を含む色素その他の有用物質の生産方法。
【請求項２】
前記光の照射が間欠的に行なわれる、請求項１に記載の生産方法。
【請求項３】
前記光合成生物がカロテノイド系色素生産菌である、請求項１又は２に記載の生産方法。
【請求項４】
前記光合成生物がＨａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ属、Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａ属、Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ属、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ属、Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ属、Ｓｐｉｒｕｌｉｎａ属、Ａｎａｂａｅｎａ属、及びＲｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ属のいずれかに属する微生物である、請求項１又は２に記載の生産方法。
【請求項５】
光源としてＬＥＤが用いられる、請求項１〜４のいずれかに記載の生産方法。
【請求項６】
ピーク波長が約５４０ｎｍ以下の光源と、及び
前記光源からの光がその内部に照射するように設置される培養容器と、を備える色素その他の有用物質生産用の反応装置。
【請求項７】
前記光源がＬＥＤからなる、請求項６に記載の反応装置。
【請求項８】
ピーク波長が約５４０ｎｍ以下の光を光合成生物に照射する、ことを特徴とする前記光合成生物による色素その他の有用物質の生産を誘導する方法。
【請求項９】
前記光の照射が間欠的に行なわれる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記光合成生物がカロテノイド系色素生産菌である、請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
前記光合成生物がＨａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ属、Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａ属、Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ属、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ属、Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ属、Ｓｐｉｒｕｌｉｎａ属、Ａｎａｂａｅｎａ属、及びＲｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ属のいずれかに属する微生物である、請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１２】
光源としてＬＥＤが用いられる、請求項８〜１１のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は色素その他の有用物質の生産方法及び当該生産方法に使用される反応装置に関する。本発明の方法及び反応装置は、光合成生物が生産するカロテノイド系色素等、有用物質の生産に利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
光合成細菌等の光合成生物は生理活性物質、有用色素など様々な物質の生産に広く用いられている。特に、Ｈａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｓｐ．、Ｓｐｉｒｕｌｉｎａ  ｓｐ．、及びＤｕｎａｌｉｅｌｌａ  ｓｐ．等の産生するカロテノイド系色素はその生理活性、安全性が優れており食品着色料、抗酸化剤、動物飼料、及び健康食品等として広い用途を持っている。これらの光合成生物を利用した色素の生産にはその生育に適した光照射が必要なばかりではなく、目的色素を多量にかつ効率的に生産させる状態に光合成生物を導く誘導と呼ばれる操作が必要なことがしばしばおこる。この誘導条件下では一般に光合成生物の増殖は停止し、もはや細胞数は増加しない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、光照射下あるいは非光照射下で光合成生物を高濃度に培養した後、適当な化合物の添加や、ストレス条件の負荷によって、目的色素の生産を増加させることが必要となる。このため、培養操作が２段階の過程に分かれ、このことが培養装置設計、培養操作、更には生産コスト上大きな問題となっていた。
色素生産の誘導法については様々な先行技術が存在する。例えば、光照射下でＨａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｐｌｕｖｉａｌｉｓの培養液に鉄イオンを生じ得る物質等の活性酸素生産物質と酢酸等の炭素源を添加する方法（特開平５−６８５８５号公報）や、光照射下で、一般に約２０℃で行われるＨａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｐｌｕｖｉａｌｉｓの培養を約３０℃で行うことによって温度ストレスを与える方法（特開平７−３９３８９号公報）、あるいはＨａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｐｌｕｖｉａｌｉｓを光照射下、固定培地上で培養することによって乾燥ストレスを与える方法（特開平８−１０３２８８号公報）が提案されている。しかしながら、これらの方法は培養操作が２段階となる問題を本質的に解決するものではない。
そこで、本発明はより簡便な操作で光合成生物を利用した色素その他の有用物質生産を行うことができる方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は以上の目的に鑑みて鋭意検討を行った。即ち、光合成生物としてＨａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｓｐ．を用いた実験系において、特定の波長の光を照射した場合の細胞増殖率の変化、色素生産量の変化を検討した。その結果、波長の短い光を主とする光照射下の培養によって、細胞の増殖能を維持しつつ、カロテノイド系色素を特別の誘導操作なしで生産させることに成功した。この結果から、本発明者らは光合成生物が全波長領域の光に対して等しく応答するのではなく、特定波長の光に特異的な応答を示すことを見出した。本発明はかかる知見に基づき完成されたものであって以下の構成を提供する。
［１］ピーク波長が約５４０ｎｍ以下の光を光合成生物に照射する工程、を含む色素その他の有用物質の生産方法。
［２］前記光の照射が間欠的に行なわれる、［１］に記載の生産方法。
［３］前記光合成生物がカロテノイド系色素生産菌である、［１］又は［２］に記載の生産方法。
［４］前記光合成生物がＨａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ属、Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａ属、Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ属、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ属、Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ属、Ｓｐｉｒｕｌｉｎａ属、Ａｎａｂａｅｎａ属、及びＲｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ属のいずれかに属する微生物である、［１］又は［２］に記載の生産方法。
［５］光源としてＬＥＤが用いられる、［１］〜［４］のいずれかに記載の生産方法。
［６］ピーク波長が約５４０ｎｍ以下の光源と、及び
前記光源からの光がその内部に照射するように設置される培養容器と、を備える色素その他の有用物質生産用の反応装置。
［７］前記光源がＬＥＤからなる、［６］に記載の反応装置。
［８］ピーク波長が約５４０ｎｍ以下の光を光合成生物に照射する、ことを特徴とする前記光合成生物による色素その他の有用物質の生産を誘導する方法。
［９］前記光の照射が間欠的に行なわれる、［８］に記載の方法。
［１０］前記光合成生物がカロテノイド系色素生産菌である、［８］又は［９］に記載の方法。
［１１］前記光合成生物がＨａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ属、Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａ属、Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ属、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ属、Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ属、Ｓｐｉｒｕｌｉｎａ属、Ａｎａｂａｅｎａ属、及びＲｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ属のいずれかに属する微生物である、［８］又は［９］に記載の方法。
［１２］光源としてＬＥＤが用いられる、［８］〜［１１］のいずれかに記載の方法。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は光合成生物を利用した色素その他の有用物質の生産方法に関し、ピーク波長が約５４０ｎｍ以下の光を光合成生物に照射する工程を含むことを特徴とする。
本発明における「光合成生物」とは光合成を行うことが可能な生物を意味し、光合成細菌（シアノバクテリアを含む）、藻類（紅藻、褐藻、緑藻、ケイ藻など）、高等植物などを含む。光合成細菌としては、例えばＳｐｉｒｕｌｉｎａ属、Ａｎａｂａｅｎａ属、Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ属のいずれかに属する微生物が用いられる。Ｓｐｉｒｕｌｉｎａ属に属する微生物としては、Ｓｐｉｒｕｌｉｎａ  ｐｌａｔｅｎｓｉｓ、Ｓｐｉｒｕｌｉｎａ  ｍａｘｉｍａ等を挙げることができる。同様に、Ａｎａｂａｅｎａ属及びＲｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ属に属する微生物としてはそれぞれ、Ａｎａｂａｅｎａ  ｖａｒｉａｂｉｌｉｓ、Ａｎａｂａｅｎａ  ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａ等、及びＲｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ  ｃａｐｓｕｌａｔｕｓ、Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ  ｓｐｈａｅｒｏｉｄｅｓ等を挙げることができる。藻類としては、例えばＨａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ属、Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａ属、Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ属、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ属、Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ属のいずれかに属する微生物が用いられる。Ｈａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ属に属する微生物としては、Ｈａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｌａｃｕｓｔｒｉｓ、Ｈａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｐｌｕｖｉａｌｉｓ等を挙げることができる。同様に、Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａ属、Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ属、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ属、及びＮａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ属に属する微生物としてはそれぞれ、Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａ  ｓａｌｉｎａ、Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａ  ｂａｒｄａｗｉｌ等、Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ  ｖｕｌｇａｒｉｓ、Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ  ｐｙｒｅｎｏｉｄｏｓａ等、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ  ｎｉｖａｌｉｓ、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ  ｒｅｉｎｈａｒｄｔｉｉ等、及びＮａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ  ｓａｌｉｎａ、Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ  ｏｃｕｌａｔａ等を挙げることができる。
【０００６】
本発明によって生産可能な有用物質の例としては、カロテノイド系色素、及びクロロフィル系色素等の有用色素、エイコサペンタエン酸、及びビタミンＣ等の生理活性物質が挙げられる。カロテノイド系色素は例えばＨａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ属の微生物を利用して生産することができる。同様に、クロロフィル系色素は例えばＳｐｉｒｕｌｉｎａ属の微生物、生理活性物質は例えばＮａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ属の微生物をそれぞれ利用して生産することができる。
【０００７】
照射する光の波長はより短いことが好ましく、即ち好ましくはピーク波長が約５３０ｎｍ以下の光、更に好ましくはピーク波長が約４７０ｎｍ以下、更に更に好ましくはピーク波長が約４２０ｎｍ以下の光を採用することができる。ピーク波長の下限値は特に限定されないが例えば約３５０ｎｍ、好ましくは約３８０ｎｍ（可視領域の光）である。
ピーク波長が異なる２種類以上の光を用いることもできる。例えばピーク波長がそれぞれ約５３０ｎｍ及び約４７０ｎｍの光を同時に照射することができる。勿論、ピーク波長が異なる２種類以上の光を個別に照射してもよい。
【０００８】
波長幅の狭い光を用いることが好ましい。有用物質の生産に適した波長領域の光のみを選択して照射し、もって効率的な有用物質の生産を期待できるからである。
光を照射する工程を光合成生物の培養工程と同時に行うことができる。換言すれば光合成生物が増殖する条件で培養しつつ、上記の特定波長の光の照射を行うことができる。このようにすることで有用物質生産過程が実質的に一段階の工程によって構成され、操作の簡便化、生産コストの削減などが可能となる。また、培養装置もその構成が簡略化され、この点からも生産コストの削減が達成される。尚、光合成生物の増殖を行った後に上記の光照射工程を行うこともできる。
【０００９】
光照射工程を光合成生物の培養と同時に行う場合における培養条件は、培養に供される光合成生物の成育に適したものであれば特に限定されない。即ち、当該光合成生物の成育に適した公知ないし周知の培地、培養温度、及びｐＨなどを採用することができる。培地としては、例えば炭素源、窒素源、及び必要に応じて無機塩化物（無機イオン）を含むものを用いることができる。光合成生物の生育を促進するために、ビタミン、アミノ酸などを添加した培地を用いることもできる。炭素原としては例えばグルコース、デンプン、デキストリン等を採用でき、窒素原としては例えばポリペプトン、イーストエキス、肉エキス等を採用でき、無機塩化物としてはリン酸二カリウム、硫酸鉄、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム等を採用できる。
【００１０】
培養温度としては、Ｈａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｓｐ．を利用する場合を例に採れば、例えば１０℃〜３０℃の範囲であり、好ましくは１５℃〜２５℃の範囲である。また、培地のｐＨは、Ｈａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｓｐ．を利用する場合を例に採れば例えば５．０〜９．０の範囲、好ましくは６．０〜７．５の範囲に調整される。
【００１１】
光を照射する時間は特に限定されず、使用する光の強度、色素生産量、及び生産効率等を考慮して設定することができる。
光の照射方法も特に限定されず、例えば所定時間連続的に照射したり、所定のインターバルを設けて間欠的に照射したりすることができる。ここでの「間欠的に照射」にはパルス光による照射（パルス照射）を含む。光の照射を間欠的に行なえば、消費電力を削減でき、また効率的に有用物質を生産することができる。尚、後述の実施例において、所定の照射強度を保ちつつパルス照射することによって収量の確保と消費電力の削減を両立できることが確認された。
パルス照射する場合における、照射光の強度、照射周期（Ｈｚ）、デューティー比（％）、使用する光源の出力（明るさ）などは特に限定されないが、例えば連続的に点灯（デューティー比１００％）すると仮定した場合に照射強度が５μｍｏｌ  ｐｈｏｔｏｎ／ｍ２／ｓ以上、好ましくは１０μｍｏｌ  ｐｈｏｔｏｎ／ｍ２／ｓ以上、更に好ましくは１２μｍｏｌ  ｐｈｏｔｏｎ／ｍ２／ｓ以上となるように照射条件を設定することができる。
光照射工程を行った後の培養液又は光合成生物内より目的とする有用物質が回収される。培養液から回収する場合には、例えば培養上清をろ過、遠心処理などして不溶物を除去した後、抽出、吸着、カラムクロマトグラフィー等の精製手法を適宜組み合わせて目的とする有用物質を得ることができる。他方、光合成生物内から回収する場合には、例えば光合成生物を加圧処理、超音波処理などによって破砕した後、上記と同様に分離、精製を行うことにより目的とする有用物質の回収を行うことができる。尚、ろ過、遠心処理などによって予め培養液から光合成生物を回収した後、上記一連の工程（光合成生物の破砕、分離、精製）を行ってもよい。
【００１２】
光照射工程における光源としては、ＬＥＤ（発光ダイオード）、電球（バルブ）、蛍光灯、冷陰極管などを用いることができるが、特定波長領域の光を照射する必要があることから、使用する光源の光の波長スペクトルが広域に亘る場合には不要な光をカットすることが好ましい。ここで、ＬＥＤは波長幅の狭い光を放出可能であることを特徴の一つとする。したがって、ＬＥＤを用いれば一部の光をカットするといった特別の手段を要することなく波長域を絞った光の照射が可能となる。また、効率的な光の利用が図られるといった効果も奏される。ＬＥＤとしては発光効率が高い窒化ガリウム系化合物半導体を用いたものを採用することが好ましい。
【００１３】
以上の本発明の有用物質の生産方法は専用の反応装置を利用して行うことができる。この反応装置には、ピーク波長が約５４０ｎｍ以下の光源、当該光源からの光がその内部に照射するように設置される培養容器が備えられることとなる。
上述のように光源の種類は特に限定されないが、ＬＥＤを採用することが好ましい。また、光源は効率的な照射が行えるように複数個備えられることが好ましい。光源を複数個使用する場合にはできるだけ均一な光の照射を可能にすべく、各光源が互いに均等な間隔をおいて配置されることが好ましい。
【００１４】
培養中に培養液を攪拌するための手段（例えば、回転ファンや攪拌棒）を培養容器内に備えることが生産効率の面から好ましい。また、培養装置に保温手段（加熱冷却手段）、注水手段、排水手段、及び／又はタイマー等、一般的に培養装置に必要とされる手段（装置）を備えることができる。
以下、実施例を用いて本発明の構成をより詳細に説明する。
【００１５】
【実施例】
［実施例１］
本発明の実施例の一つとして、Ｈａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｌａｃｕｓｔｒｉｓによるアスタキサンチンの生産について説明する。
Ｈａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｌａｃｕｓｔｒｉｓ  ＮＩＥＳ１４４株（国立環境研究所微生物系統保存施設保存）を基本培地（酢酸ナトリウム１６  ｍＭ、イーストエキス２．０  ｇ／Ｌ、Ｌ−アスパラギン酸２．５  ｍＭ、ＭｇＣｌ２・６Ｈ２Ｏ  １ｍＭ、ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ  ４０μＭ、ＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ  ０．５ｍＭ、リン酸カリウム緩衝液（ｐＨ６．８）  ３０ｍＭ）を用い、４．５×６．０ｃｍ、厚さ３．０ｃｍのガラス製透明培養容器中で、所定の光強度においてＬＥＤ（発光ダイオード）あるいは蛍光灯（比較対照群）による光照射下、２０℃において攪拌しつつ培養した。経時的に細胞濃度、細胞のメタノール抽出液の４７０ｎｍにおける吸光度、及び逆相ＨＰＬＣカラムによる色素成分分析を行った。
【００１６】
ＬＥＤとして主たる発光波長が赤系領域、緑系領域、青系領域、及び紫系領域にある４種類（赤系ＬＥＤ、緑系ＬＥＤ、青系ＬＥＤ、及び紫系ＬＥＤ）を用いた。各ＬＥＤの発光スペクトルを図１に示す。赤系ＬＥＤは約６２５ｎｍ、緑系ＬＥＤは約５２５ｎｍ、青系ＬＥＤは約４７０ｎｍ、及び紫系ＬＥＤは約４２０ｎｍにそれぞれ発光ピークを有し、そのスペクトル幅は蛍光灯に比してはるかに狭い（蛍光灯の発光スペクトルは、ほぼ可視光領域全体に亘っている（図２））。
【００１７】
図３に各条件における経時的な細胞濃度の増加曲線を示す。図３に示されるように、異なる２種の光強度で培養を行ったが、いずれの条件においても同一光強度に関わらず赤系ＬＥＤ、蛍光灯、緑系ＬＥＤ、青系ＬＥＤ、紫系ＬＥＤの順に増殖速度が増加する傾向がみられる。これは、本実施例の波長範囲では短い波長ほど増殖に有効であることを表している。
【００１８】
更に、図４の表に示すように細胞中のカロテノイド系色素含有量を示すメタノールによる細胞抽出液の４７０ｎｍにおける吸光度は、赤系ＬＥＤを照射した条件で培養した細胞に比較して、概略蛍光灯を用いた条件では２倍、青系ＬＥＤ又は紫色ＬＥＤを用いた条件では４〜６倍に達している。緑系ＬＥＤを用いた条件では概ね蛍光灯を用いた条件と同等の結果となった。尚、図４の表は培養後７日目の菌体を用いて吸光度を測定した結果であって、乾燥菌体重量１００μｇの細胞を０．５ｍｌのメタノールに抽出した際の吸光度（波長λ＝４７０ｎｍ）が示される。
【００１９】
以上の結果によって示された波長の短い光の照射によるカロテノイド系色素生産増加効果は、図５に示す培養後７日目の菌体を用いたメタノール抽出液の逆相ＨＰＬＣ分析結果（移動相液：メタノール、流速：１ｍｌ／ｍｉｎ、測定波長４７０ｎｍ）のクロマトグラムにおいてもいっそう明瞭に示される。尚、図５には青系ＬＥＤ及び赤系ＬＥＤの光をそれぞれ照射した条件による逆相ＨＰＬＣ分析の結果が示される。
【００２０】
以上の結果から緑系波長領域以下、より好ましくは青系波長領域以下の光を主として含む光源の光を照射した条件下でＨａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｌａｃｕｓｔｒｉｓを培養すれば、従来行われている誘導操作を行わなくてもカロテノイド系色素の生産を効率的に行うことができることがわかる。また、従来の誘導操作を伴う生産方法では二段階の培養が必要であったところ、当該条件によれば細胞の増殖能を維持させた状態で効率的にカロテノイド系色素の生産を行うことができることから、一段階の培養によっても目的とする色素の生産を効率的に行うことができ、培養操作、培養設備の簡略化を図れる。
【００２１】
［実施例２］
次に、照射する光の強度を変えてアスタキサンチンの生産を行った。光強度以外の条件は実施例１と同様とした。即ち、Ｈａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｌａｃｕｓｔｒｉｓ  ＮＩＥＳ１４４株（国立環境研究所微生物系統保存施設保存）を基本培地（酢酸ナトリウム１６  ｍＭ、イーストエキス２．０  ｇ／Ｌ、Ｌ−アスパラギン酸２．５  ｍＭ、ＭｇＣｌ２・６Ｈ２Ｏ  １ｍＭ、ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ  ４０μＭ、ＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ  ０．５ｍＭ、リン酸カリウム緩衝液（ｐＨ６．８）  ３０ｍＭ）を用い、４．５×６．０ｃｍ、厚さ３．０ｃｍのガラス製透明培養容器中で、１２μｍｏｌ  ｐｈｏｔｏｎ／ｍ２／ｓの光強度において青系ＬＥＤ（発光ダイオード）、赤系ＬＥＤ、又は蛍光灯（比較対照群）による光照射下、２０℃において攪拌しつつ培養した。経時的に細胞濃度、アスタキサンチン生産量、アスタキサンチン細胞含量の定量を行った。
【００２２】
図６に上記培養条件における経時的な細胞濃度の増加曲線を示す。図６に示すように、増殖速度は青系ＬＥＤ、蛍光灯、赤系ＬＥＤの順に高く、細胞濃度の最大値は０．４ｇ／Ｌ程度でいずれの光源下でも大差ない結果が得られた。また、蛍光灯による光照射下では４日間程度、赤系ＬＥＤ下では２日間程度の増殖遅延が見られるが、青系ＬＥＤ下では観察されなかった。これらの結果から、青系ＬＥＤによる光照射は増殖に有効であることが示される。
【００２３】
図７にアスタキサンチン生産量（培養液１  Ｌあたり生産されたアスタキサンチン重量）の増加曲線を示す。曲線の立ち上がりにおける勾配から、アスタキサンチンの生産速度は青系ＬＥＤによる光照射下が最も高く、赤系ＬＥＤ下の生産速度は蛍光灯下とほぼ同程度であることが示される。最大生産量は赤系ＬＥＤによる光照射下では１２  ｍｇ／Ｌ（１１日後）で、蛍光灯下の１３  ｍｇ／Ｌ（１２日後）と同等であったが、青系ＬＥＤ下では２５  ｍｇ／Ｌ（１２日後）に達した。
【００２４】
図８にアスタキサンチン含有率（乾燥細胞重量あたり含有されるアスタキサンチン重量のパーセンテージ）の経時的な変化を示す。青系ＬＥＤによる光照射下では、３日後から含有率に顕著な増大が見られ、９日後には６．７％に達する結果が得られた。一方、赤系ＬＥＤ下の含有率は蛍光灯下と同様な増加傾向を示したが、青系ＬＥＤ下における増加傾向と比較すると明らかに緩やかであった。尚、赤系ＬＥＤ下の含有率の最大値は３．０％（７日後）、蛍光灯下では３．５％（１１日後）と既往の値（約３％）と大差ない結果であった。以上の結果から、青系ＬＥＤによる光照射はアスタキサンチンの生産に有効であることが示される。
【００２５】
以上の結果から、緑系波長領域以下、より好ましくは青系波長領域の光を主として含む光源の光を照射した条件下でＨａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｌａｃｕｓｔｒｉｓを培養すれば、従来行われている誘導操作を行わなくてもカロテノイド系色素の生産を効率的に行うことができる上、既往の光源では得られなかったほどの高い収率を期待できることがわかる。
【００２６】
［実施例３］
ＬＥＤ（発光ダイオード）は、一定周期の断続的な電力供給によって、パルス光を放射できる。本実施例では、このようなパルス光を使用してアスタキサンチンの生産試験を行なった。パルス光による光照射を採用したこと以外は、実施例１及び２と同様の条件とした。即ち、Ｈａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｌａｃｕｓｒｉｓ  ＮＩＥＳ１４４株（国立環境研究所微生物系統保存施設保存）を基本培地（酢酸ナトリウム１６  ｍＭ、イーストエキス２．０  ｇ／Ｌ、Ｌ−アスパラギン酸２．５  ｍＭ、ＭｇＣｌ２・６Ｈ２Ｏ  １ｍＭ、ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ  ４０μＭ、ＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ  ０．５ｍＭ、リン酸カリウム緩衝液（ｐＨ６．８）  ３０ｍＭ）を用い、４．５×６．０ｃｍ、厚さ３．０ｃｍのガラス製透明培養容器中で、２０℃において攪拌しつつ培養した。パルス光照射は、青系ＬＥＤを用い、１秒間の明減回数である周波数を１００  Ｈｚ（明減周期がそれぞれ１０ミリ秒に相当する）とし、１度の点灯時間の１周期に対する割合であるデューティー比を３３％と６７％（それぞれ、総点灯時間が光照射時間の３分の１と３分の２に相当する）に設定して行なった。パルス光照射時の光強度は、連続的に点灯（デューティー比）すれば１２μｍｏｌ  ｐｈｏｔｏｎ／ｍ２／ｓとなるように調整した。即ち、デューティー比３３％及び６７％では光強度をそれぞれ４．０μｍｏｌｐｈｏｔｏｎ／ｍ２／ｓ及び８．０μｍｏｌ  ｐｈｏｔｏｎ／ｍ２／ｓとした。また、比較対照として、青系ＬＥＤを使用して連続的に光強度の光強度１２μｍｏｌ  ｐｈｏｔｏｎ／ｍ２／ｓで照射する条件、及び同様に青系ＬＥＤを使用して上記各パルス照射条件と同じ光強度で連続的に照射する条件を用いた。以上の各培養条件において、経時的に細胞濃度及びアスタキサンチン生産量を定量した。
【００２７】
図９に光強度８．０μｍｏｌ  ｐｈｏｔｏｎ／ｍ２／ｓでパルス光照射をしつつ培養した場合の細胞濃度の経時変化を示す。パルス光照射下で培養した場合には、光強度１２μｍｏｌ  ｐｈｏｔｏｎ／ｍ２／ｓで連続的に光照射する条件下で培養した場合、及び同じ光強度で連続的に光照射する条件下で培養した場合と比較して、ほぼ同様の細胞増殖挙動が得られることが示される。
図１０に、同条件のパルス光照射下（光強度８．０μｍｏｌ  ｐｈｏｔｏｎ／ｍ２／ｓ）におけるアスタキサンチン含有率（乾燥細胞重量あたり含有されるアスタキサンチン重量のパーセンテージ）の経時変化を示す。パルス光照射下でのアスタキサンチン含有量は、同じ光強度で連続的に光照射して培養した場合に比較して顕著に高く、光強度１２μｍｏｌ  ｐｈｏｔｏｎ／ｍ２／ｓで連続的に光照射して培養した場合と比較してもわずかに低い程度である。この結果から、パルス光照射は、時間的に平均すると同じ光強度となる強度の光を連続的に照射するよりも、アスタキサンチンの生産に有利であることが判明した。
図１１に、デューティー比とアスタキサンチン含有率の最大値との関係を示す。デューティー比と最大アスタキサンチン含有量とは比例せず、６７％までデューティー比を下げたときの最大アスタキサンチン含有率５．７％は、連続的に照射した時（６．２％）の９０％程度、さらに、３３％までデューティー比を下げても最大含有率は４．７％となり、連続的に照射したときの７５％程度に止まった。このことから、パルス光照射は、断続的に光照射することによって電力消費を抑えながらも、アスタキサンチン生産量をそれほど低下させることはないことがわかる。このように、パルス光照射によれば十分な収量を確保しつつ消費電力の低減が図られる。
【００２８】
本発明の適用対象は以上の実施例に限定されるものではなく、Ｓｐｉｒｕｌｉｎａ  ｓｐ．、Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａ  ｓｐ．等による色素の生産やその他光合成生物が産生する有用物質の生産に対しても本発明を適用することが可能である。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様も本発明に含まれる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の色素その他の有用物質の生産方法によれば細胞増殖操作と有用物質のための誘導操作を個別に行う必要が無くなり、即ち簡便な操作によって光合成生物を利用した色素等の生産が可能となる。このことによって、単一の反応装置（バイオリアクター）を用いて色素等の生産を行うことができる。このことは回分的あるいは連続的な色素等の生産を容易かつ効率的に行えることを意味する。一方、間欠的な光照射によって生産した場合には、有用物質の十分な収量を確保しつつ消費電力の低減を図ることができる。
【００２８】
以下、次の事項を開示する。
１１．ピーク波長が約５４０ｎｍ以下の光を光合成生物に照射する工程、を含む色素の生産方法。
１２．前記光合成生物がカロテノイド系色素生産菌である、１１．に記載の生産方法。
１３．前記光合成生物がＨａｅｍａｔｏｃｏｃｃｕｓ属、Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａ属、Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ属、Ｃｈｌａｍｙｄｏｍｏｎａｓ属、Ｎａｎｎｏｃｈｌｏｒｏｐｓｉｓ属、Ｓｐｉｒｕｌｉｎａ属、Ａｎａｂａｅｎａ属、及びＲｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ属のいずれかに属する微生物である、１１．に記載の生産方法。
１４．光源としてＬＥＤが用いられる、１１．〜１３．のいずれかに記載の生産方法。
２１．前記工程においてピーク波長が約５４０ｎｍ以下の可視領域の光が用いられる、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の生産方法。
３１．前記工程の後、培養液又は菌体内に産生された有用物質を回収する工程、を更に含むことを特徴とする請求項１〜４、１１．〜１４．、及び２１のいずれかに記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は実施例１において使用される各ＬＥＤの発光スペクトルを示すグラフ図である。
【図２】図２は実施例１において比較対照として使用される蛍光灯の発光スペクトルを示すグラフ図である。
【図３】図３は実施例１における細胞濃度の増殖曲線を示すグラフ図である。
【図４】図４は実施例１における吸光度測定結果をまとめた表である。培養後７日目の菌体（乾燥菌体重量１００μｇ）を０．５ｍｌのメタノールに抽出した際の吸光度（波長λ＝４７０ｎｍ）が示される。
【図５】図５は実施例１における逆相ＨＰＬＣ分析結果（移動相液：メタノール、流速：１ｍｌ／ｍｉｎ、測定波長４７０ｎｍ）を示すクロマトグラムである。青系ＬＥＤ及び赤系ＬＥＤの光をそれぞれ照射した条件によるＨＰＬＣ分析結果が示される。
【図６】図６は実施例２における細胞濃度の増加曲線を示すグラフである。
【図７】図７は実施例２におけるアスタキサンチン生産量（培養液１  Ｌあたり生産されたアスタキサンチン重量）の増加曲線を示すグラフである。
【図８】図８は実施例２におけるアスタキサンチン含有率（乾燥細胞重量あたり含有されるアスタキサンチン重量のパーセンテージ）の経時変化を示すグラフである。
【図９】図９は実施例３における細胞濃度の経時変化を示すグラフである。
【図１０】図１０は実施例３におけるアスタキサンチン含有率（乾燥細胞重量あたり含有されるアスタキサンチン重量のパーセンテージ）の経時変化を示すグラフである。
【図１１】図１１は実施例３におけるデューティー比とアスタキサンチン含有率の最大値との関係を示すグラフである。
【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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