(57)【要約】【課題】より短期間で大量に油脂を生産することができる油脂生産方法及び油脂生産装置を提供する。【解決手段】油脂生産装置１００を用いた油脂生産方法は、従属栄養微生物を用いた油脂生産方法であって、増殖装置１による増殖工程と、生産装置２による生産工程とを備える。増殖工程では、第１の培地で従属栄養微生物を増殖させる。生産工程では、増殖工程で増殖した従属栄養微生物に、第１の培地とは別の第２の培地で油脂を生産させる。第１の培地は第２の培地よりも多くの窒素を含有し、第２の培地は第１の培地よりも多くの炭素を含有する。これにより、従属栄養微生物を効率よく増殖させた上で、増殖した従属栄養微生物に効率よく油脂を生産させることができ、より短期間で大量に油脂を生産することができる。【選択図】図１
2013126404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
従属栄養微生物を用いた油脂生産方法であって、
第１の培地で従属栄養微生物を増殖させる増殖工程と、
前記増殖工程で増殖した前記従属栄養微生物に、前記第１の培地とは別の第２の培地で油脂を生産させる生産工程と、を備え、
前記第１の培地は前記第２の培地よりも多くの窒素を含有し、前記第２の培地は前記第１の培地よりも多くの炭素を含有することを特徴とする油脂生産方法。
【請求項２】
前記増殖工程では、前記第１の培地の窒素含有物質を可溶化させることを特徴とする請求項１記載の油脂生産方法。
【請求項３】
前記生産工程では、前記第２の培地の炭素含有物質を可溶化させることを特徴とする請求項１又は２記載の油脂生産方法。
【請求項４】
前記従属栄養微生物は、オーランチオキトリウム属、シゾキトリウム属、ヤブレツボカビ属又はウルケニア属に属する微生物を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の油脂生産方法。
【請求項５】
従属栄養微生物を用いた油脂生産装置であって、
第１の培地で従属栄養微生物を増殖させる増殖装置と、
前記増殖装置で増殖した前記従属栄養微生物に、前記第１の培地とは別の第２の培地で油脂を生産させる生産装置と、を備え、
前記第１の培地は前記第２の培地よりも多くの窒素を含有し、前記第２の培地は前記第１の培地よりも多くの炭素を含有することを特徴とする油脂生産装置。
【請求項６】
前記増殖装置は、前記第１の培地を収容し、前記第１の培地で従属栄養微生物を増殖させる増殖槽と、前記増殖槽で増殖した前記従属栄養微生物を前記第１の培地から分離させる第１の分離装置と、を有し、
前記生産装置は、前記第２の培地を収容し、前記第１の分離装置で第１の培地から分離した前記従属栄養微生物に前記第２の培地で油脂を生産させる生産槽と、前記生産槽で油脂を生産した前記従属栄養微生物を前記第２の培地から分離させる第２の分離装置と、を有することを特徴とする請求項５記載の油脂生産装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、従属栄養微生物を用いた油脂生産方法及び油脂生産装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機物を栄養源として藻体内に著量の油脂を生産する油脂生産菌を、有機物を含有する培地で培養し、その油脂生産菌が生産した油脂を回収する油脂生産方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５８２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の油脂生産方法では、油脂の生産効率の向上が望まれている。そこで、本発明は、より短期間で大量に油脂を生産することができる油脂生産方法及び油脂生産装置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】
【０００５】
本発明に係る油脂生産方法は、従属栄養微生物を用いた油脂生産方法であって、第１の培地で従属栄養微生物を増殖させる増殖工程と、増殖工程で増殖した従属栄養微生物に、第１の培地とは別の第２の培地で油脂を生産させる生産工程と、を備え、第１の培地は第２の培地よりも多くの窒素を含有し、第２の培地は第１の培地よりも多くの炭素を含有することを特徴とする。
【０００６】
従属栄養微生物には、窒素を多く含有する培地では効率よく増殖し、炭素を多く含有する培地では効率よく油脂を生産する傾向がある。このため、第２の培地よりも多くの窒素を含有する第１の培地を用いる増殖工程では、従属栄養微生物が効率よく増殖する。第１の培地よりも多くの炭素を含有する第２の培地を用いる生産工程では、増殖工程で増殖した従属栄養微生物が効率よく油脂を生産する。従って、従属栄養微生物を効率よく増殖させた上で、増殖した従属栄養微生物に効率よく油脂を生産させることができ、より短期間で大量に油脂を生産することができる。
【０００７】
ここで、増殖工程では、第１の培地の窒素含有物質を可溶化させることが好ましい。この場合、従属栄養微生物が窒素を取り込み易くなるため、更に効率よく油脂を増殖させることができる。
【０００８】
また、生産工程では、第２の培地の炭素含有物質を可溶化させることが好ましい。この場合、従属栄養微生物が炭素を取り込み易くなるため、更に効率よく油脂を増殖させることができる。
【０００９】
また、上記作用をより効果的に奏する油脂生産方法として、従属栄養微生物は、オーランチオキトリウム属、シゾキトリウム属、ヤブレツボカビ属又はウルケニア属に属する微生物を含む油脂生産方法が挙げられる。
【００１０】
本発明に係る油脂生産装置は、従属栄養微生物を用いた油脂生産装置であって、第１の培地で従属栄養微生物を増殖させる増殖装置と、増殖装置で増殖した従属栄養微生物に、第１の培地とは別の第２の培地で油脂を生産させる生産装置と、を備え、第１の培地は第２の培地よりも多くの窒素を含有し、第２の培地は第１の培地よりも多くの炭素を含有することを特徴とする。
【００１１】
このような油脂生産装置では、第２の培地よりも多くの窒素を含有する第１の培地を用いる増殖装置では、従属栄養微生物が効率よく増殖する。第１の培地よりも多くの炭素を含有する第２の培地を用いる生産装置では、増殖装置で増殖した従属栄養微生物が効率よく油脂を生産する。従って、従属栄養微生物を効率よく増殖させた上で、増殖した従属栄養微生物に効率よく油脂を生産させることができ、より短期間で大量に油脂を生産することができる。
【００１２】
また、上記作用をより効果的に奏する油脂生産装置として、増殖装置は、第１の培地を収容し、第１の培地で従属栄養微生物を増殖させる増殖槽と、増殖槽で増殖した従属栄養微生物を第１の培地から分離させる第１の分離装置と、を有し、生産装置は、第２の培地を収容し、第１の分離装置で第１の培地から分離した従属栄養微生物に第２の培地で油脂を生産させる生産槽と、生産槽で油脂を生産した従属栄養微生物を第２の培地から分離させる第２の分離装置と、を有する油脂生産装置が挙げられる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る油脂生産方法及び油脂生産装置によれば、より短期間で大量に油脂を生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る油脂生産方法を実施する油脂生産装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】実験用の培地における従属栄養微生物の量の推移を示す線図である。
【図３】排水における従属栄養微生物の量の推移を示す線図である。
【図４】比較例と実施例との微生物濃度を示す図である。
【図５】比較例と実施例との油脂濃度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る油脂生産方法及び油脂生産装置の好適な実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明に係る油脂生産方法を実施する油脂生産装置の一実施形態を示すブロック図である。図１に示されるように、本発明に係る油脂生産装置１００は、従属栄養微生物を増殖させる増殖装置１と、増殖装置１で増殖した従属栄養微生物に油脂を生産させる生産装置２と、を備えている。増殖装置１は、第１の培地で従属栄養微生物を増殖させる増殖槽１ａと、増殖槽１ａで増殖した従属栄養微生物を第１の培地から分離する分離装置１ｂとを有している。生産装置２は、分離装置１ｂで第１の培地から分離した従属栄養微生物に第２の培地で油脂を生産させる生産槽２ａと、生産槽２ａで油脂を生産した従属栄養微生物を第２の培地から分離する分離装置２ｂとを有している。
【００１６】
従属栄養微生物は、有機化合物から炭素を吸収する微生物である。このような微生物としては、例えば、オーランチオキトリウム属、シゾキトリウム属、ヤブレツボカビ属又はウルケニア属に属する微生物が挙げられる。従属栄養微生物は、光合成を行い、且つ有機化合物からも炭素を吸収する微生物であってもよい。このような微生物としては、例えばクロレラ属に属する微生物が挙げられる。
【００１７】
第１の培地には第１の排水が用いられ、第２の培地には第２の排水が用いられる。第１の排水は、例えば下水であり、第２の排水よりも多くの窒素を含有している。第２の排水は、例えば食品工場の排水であり、第１の排水よりも多くの炭素を含有している。
【００１８】
増殖槽１ａには第１の排水及び従属栄養微生物が導入され、従属栄養微生物は第１の排水内で増殖する。分離装置１ｂは、増殖槽１ａに収容されていた第１の排水を、第１の排水内で増殖した従属栄養微生物と共に導入し、第１の排水と従属栄養微生物とを分離する。分離装置１ｂは、例えば遠心分離装置又は重力沈殿装置である。分離装置１ｂによって従属栄養微生物から分離した第１の排水は後段の排水処理装置に送られる。一方、第１の排水から分離した従属栄養微生物の一部は増殖槽１ａに戻され、残りは生産槽２ａに送られる。
【００１９】
生産槽２ａには第２の排水が導入され、分離装置１ｂから生産槽２ａに送られた従属栄養微生物は第２の排水内で油脂を生産する。分離装置２ｂは、生産槽２ａに収容されていた第２の排水を、第２の排水内で油脂を生産した従属栄養微生物と共に導入し、第２の排水と従属栄養微生物とを分離する。分離装置２ｂは、例えば遠心分離装置又は重力沈殿装置である。分離装置２ｂによって従属栄養微生物から分離した第２の排水は後段の排水処理装置に送られる。一方、第２の排水から分離した従属栄養微生物は、後段の油脂抽出装置に送られ、従属栄養微生物が生産した油脂が抽出される。
【００２０】
一方、従属栄養生物の一部が戻された増殖槽１ａには新たに第１の排水が導入され、増殖槽１ａにおける増殖と、分離装置１ｂにおける分離と、生産槽２ａにおける油脂生産と、分離装置２ｂにおける分離とが繰り返される。これにより、油脂が順次生産される。
【００２１】
以上説明したように、増殖装置１では、第１の培地で従属栄養微生物を増殖させる増殖工程が行われる。生産装置２では、増殖工程で増殖した従属栄養微生物に、第１の培地とは別の第２の培地で油脂を生産させる生産工程が行われる。すなわち、油脂生産装置１００では、増殖工程と生産工程とを備える油脂生産方法が実施される。
【００２２】
従属栄養微生物には、窒素を多く含有する培地では効率よく増殖し、炭素を多く含有する培地では効率よく油脂を生産する傾向がある。このため、第２の培地（第２の排水）よりも多くの窒素を含有する第１の培地（第１の排水）を用いる増殖工程では、従属栄養微生物が効率よく増殖する。第１の培地よりも多くの炭素を含有する第２の培地を用いる生産工程では、増殖工程で増殖した従属栄養微生物が効率よく油脂を生産する。従って、従属栄養微生物を効率よく増殖させた上で、増殖した従属栄養微生物に効率よく油脂を生産させることができ、より短期間で大量に油脂を生産することができる。
【００２３】
なお、増殖工程では、増殖槽１ａに収容される第１の排水の窒素含有物質を可溶化させてもよい。この場合、従属栄養微生物が窒素を取り込み易くなるため、更に効率よく油脂を増殖させることができる。また、生産工程では、生産槽２ａに収容される第２の培地の炭素含有物質を可溶化させてもよい。この場合、従属栄養微生物が炭素を取り込み易くなるため、更に効率よく油脂を増殖させることができる。可溶化の具体的方法としては、例えば加熱により可溶化させる方法や、酸、アルカリ、酵素などの薬剤により可溶化させる方法等が挙げられる。
【００２４】
また、後段の油脂抽出装置によって油脂を抽出した後の残留物を、可溶化させて生産槽２ａに戻してもよい。この場合、残留物を炭素源として活用し、第２の培地の炭素含有量を増やし、生産槽２ａにおける油脂生産効率を更に高めることができる。また、油脂抽出装置において抽出し切れなかった油脂を改めて抽出しなおすこともできるため、油脂の抽出率を高めることもできる。
【００２５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、第１の培地及び第２の培地は排水に限られず、固形の廃棄物を液体に溶解させたものであってもよい。
【実施例】
【００２６】
続いて、本実施形態の実施例を示す。以下に示す各例において、従属栄養微生物には、オーランチオキトリウム属に属する従属栄養微生物であるAurantiochytrium limacinum SR21（以下、A.limacinum SR21）を用いた。
［培地の成分が増殖効率に与える影響の確認］
【００２７】
以下の培地を用意し、各培地におけるA. limacinum SR21の量の推移を確認することで、培地の成分が増殖効率に与える影響を確認した。
培地１：海水５００ｍｌ、蒸留水５００ｍｌ、グルコース（窒素を含有しない有機物）２０ｇ、ポリペプトン（窒素を含有する有機物）１０ｇ及び酵母エキス（窒素を含有する有機物）５ｇを混合した培地。
培地２：窒素を含有しない有機物であるグルコースを培地１に対して半減させた培地。
培地３：窒素を含有する有機物であるポリペプトン及び酵母エキスを培地１に対して半減させた培地。
【００２８】
各培地におけるA. limacinum SR21の量の推移を図２に示す。図２において、横軸は経過日数を示し、縦軸は培地の吸光度を示す。従属栄養微生物が増殖すると、培地の濁りが進行するため、培地の吸光度が高くなる。このため、培地の吸光度によって従属栄養微生物の量の推移を把握することができる。図２の吸光度は、次の式で算出された値である。
吸光度  ＝  Ｌｏｇ（Ｉ０／Ｉ）
Ｉ０：培地に進入する光の強さ
Ｉ：培地を透過する光の強さ
【００２９】
図２において、曲線Ｌ１は培地１の吸光度の推移を示し、曲線Ｌ２は培地２の吸光度の推移を示し、曲線Ｌ３は培地３の吸光度の推移を示している。曲線Ｌ２と曲線Ｌ１との間に大きな乖離はないことから、窒素を含有しない有機物を減らしても増殖効率にはほとんど影響が無いことが確認された。一方、曲線Ｌ３は曲線Ｌ１よりも低位置で推移していることから、窒素を含有する有機物を減らすと増殖効率が低下することが確認された。
［排水における増殖効率の確認］
【００３０】
以下の排水を用意し、各排水におけるA. limacinum SR21の量の推移を確認することで、排水における増殖効率を確認した。
排水１：後述の実施例及び比較例において第１の排水として用いる下水。
排水２：後述の実施例及び比較例において第２の排水として用いる食品工場の排水。
【００３１】
各排水におけるA. limacinum SR21の量の推移を図３に示す。図３において、横軸は経過時間を示し、縦軸は排水に対するA. limacinum SR21の濃度を示している。図３において、曲線Ｌ４は排水１に対するA. limacinum SR21の濃度の推移を示し、曲線Ｌ５は排水２に対するA.limacinum SR21の濃度の推移を示している。曲線Ｌ４は曲線Ｌ５よりも高位置で推移していることから、第２の排水よりも第１の排水での増殖効率が高いことが確認された。
［微生物量及び油脂生産量の比較］
【００３２】
本実施形態の実施例として、第１の排水には下水を用い、第２の排水には食品工場の排水を用いて油脂生産を行った。実施例では、増殖工程と生産工程とを含む全工程の期間を４日間とした。また、比較例として、増殖工程と生産工程とを分けずに一工程とし、一種類の培地でA. limacinum SR21を増殖させながら、そのA. limacinumSR21に油脂を生産させる方法で油脂生産を行った。比較例では、全工程の期間を４日間とした。比較例の培地としては、第１及び第２の排水を混合した第３の排水を用いた。
【００３３】
図４の縦棒Ｂ１，Ｂ２は、それぞれ上記比較例と上記実施例との微生物濃度を示している。図４における微生物濃度は、油脂抽出前のA. limacinum SR21の重量を、培地１リットルあたりに換算した値である。図４に示されるように、実施例の微生物濃度は、比較例の微生物濃度に対して約２６％高かった。すなわち、実施例では比較例よりも効率よくA. limacinum SR21を増殖させることができた。
【００３４】
図５の縦棒Ｂ３，Ｂ４は、それぞれ上記比較例と上記実施例との油脂濃度を示している。油脂濃度とは、抽出された油脂重量を、培地１リットルあたりに換算した値である。図５に示されるように、実施例の油脂濃度は、比較例の油脂濃度に対して約４５％高かった。すなわち、実施例では比較例よりも短期間で大量に油脂を生産することができた。
【符号の説明】
【００３５】
１…増殖装置、１ａ…増殖槽、１ｂ…分離装置、２…生産装置、２ａ…生産槽、２ｂ…分離装置、１００…油脂生産装置。
【図１】
2013126404.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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