本研究は，日本農芸化学会 2020 年度大会（福岡）における「ジュニア農芸化学会」（発表は新型コロナウイルス感染症対策のため中止）に応募された研究のうち，本誌編集委員会が優れた研究とし日本農芸化学会て選定した６題の発表のうちの一つです．

ユーグレナと二枚貝による廃しょうゆの利用について
福岡工業大学附属城東高等学校科学部
脇賢羽，竹本怜将（顧問：副島英子）

各地にある醤油醸造業は，地域ごとに独特の味や風合いなどを生み出す地域の特色ある食文化を担っている．しかし塩分●濃度が高いことに加え廃液の処理の問題により年々醤油醸造業は減少してきている．そこで，われわれは長年研究を行って き た 淡 水 性 ユ ー グ レ ナ に よ る 廃 し ょ う ゆ 処 理 を 試 み た．

化学と生物

ユーグレナの培養実験ならびに培養したユーグレナの二枚貝希釈水などが経営の負担となっている．そこで，光合成能を持ちアミノ酸やビタミン等を産生する微細藻類の（以 下「ユ ー グ レ ナ」 と 称 す） を 廃しょうゆの処理に利用すれば，エアレーション用の電力量や希釈水量を削減し，醤油醸造業の経費削減を後押しの育種実験等を行った．その結果，ユーグレナが高塩分濃度できるのではないかと考えた．本研究では，ユーグレナで培養可能であることを明らかにした．また，廃しょうゆ処による廃しょうゆの処理に挑戦し，調理の要である醤油理で必要となる希釈水量の削減にもつながることを見いだした．さらに，希釈した廃しょうゆで培養したユーグレナを餌として与える二段階処理実験では，醤油の色調が茶褐色からほとんど透明に脱色できるとともに，アサリの旨味成分が増加するなど想定外の成果も得られた．このような研究結果をの醸造や発酵技術の保持に貢献することを目指した．また，増えたユーグレナをアサリ等の二枚貝の餌などに活用することで，アサリ等の育種による新たな食材の開発を通じて地域活性化へ貢献することも目的として研究に活かすことで，廃しょうゆ処理の経費削減およびアサリなど着手した（図 1）．の餌を目的としたユーグレナの新たな利用方法を見込める可【方法と結果】

能性がある．

1.

廃しょうゆでのユーグレナ培養の可能性
廃しょうゆでのユーグレナの培養のため，廃しょうゆ

本研究の目的，方法と結果，まとめを水で 150 倍に希釈して乾熱滅菌した綿栓付き試験管【目的】
醤油醸造業は各地にあり，地域の食文化を担ってきた．しかし，塩分濃度が高いことに加え消費性向や流通構造の変化等による需要の減少など，年々事業環境は厳しくなってきている．とりわけ，消費期限切れの醤油（以下「廃しょうゆ」という）は，豊富な栄養源と黒褐色の色調のため，そのままでは河川に放流できない．その処理は，主にワムシ等の好気性生物を用いた生物処理である活性汚泥法で行われている．しかしながら，廃しょうゆを希釈する水や汚泥（微生物塊）との接触のための曝気（エアレーション）が必要となるため，電力・

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図 1 ■ 研究概略図

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図 2 ■ ユーグレナ培養における増殖曲線と吸光度および pH との関係性

図 3 ■ ユーグレナの資化および塩分馴化
（a）ユーグレナの二枚貝に対する餌としての利用可能性 （b）ユーグレナの増殖に及ぼす塩分濃度の影響 （c）アサリの旨味成分量に及ぼすユーグレナ給餌の影響（18 cm×1 cmφ）に 15 mL とり，これにユーグレナ培養
4

リおよびシジミは 9 日間以上生存した（なお解剖を行っ液 150 µL（8.5×10 cells/mL）を添加し，蛍光灯の光をたものは 9 日目に行っておりそれ以降も生存していた）．

連続照射した．本実験では，琵琶湖産（購入）のユーグユーグレナを給餌してから数時間後の解剖で消化器官にレナを使用した．

ユーグレナを確認しており，餌としての利用が可能であユーグレナ数の増加をトーマ氏血球計算盤と吸光度計ることが示唆された（図 3a）．アサリではユーグレナの（緑色（540 nm））で計測した．ユーグレナは堅調に増形状が残っているものがあったが色は完全に消失してい殖し，数の増加は吸光度と比例関係を示した（図 2）．

た．シジミでは一部動いている様子が観察された．

なお，培養中のコンタミネーション等の監視のため顕微

3.

廃 し ょ う ゆ を 150 倍 希 釈 し た 液 の 色（茶 褐 色） は，鏡観察と pH を測定したが，コンタミネーション等は見受けられなかった．
2.

二枚貝によるユーグレナの資化実験培養したユーグレナの二枚貝の餌としての利用可能性

廃しょうゆの色調変化

ユーグレナを培養することにより薄い白色となった．廃
しょうゆで培養したユーグレナを使ったアサリおよびシジミの給餌実験では茶褐色の色調はさらに薄くなりほとを確認した．500 mL ビーカーにアサリ（福岡市雁ノ巣，んど透明になった．このことから廃しょうゆの処理に採取）とシジミ（島根県産，購入）を入れ，アサリではユーグレナおよびアサリ等の二枚貝による二段階処理が塩分濃度 2.0％，シジミでは塩分濃度 0.75％になるよう有効であることが分かった．に調整し，それらに培養したユーグレナ（150 倍希釈の4.

廃しょうゆであらかじめ培養したもの）を加えた．アサ

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ユーグレナの塩分馴化
資化実験中にビーカーの底部に緑の塊があることに気105

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化学と生物付き，顕微鏡観察を行ったところユーグレナが活動してお，排水はユーグレナ培養液の色調（赤褐色）の影いることを発見した．塩分濃度は 2％を超えていること

響で褐色を呈しており，また，廃しょうゆ 30 倍希からユーグレナは塩分耐性を獲得（馴化）するのではと

釈培養液および排液は少し不快な臭気が認められ仮定し，種々の塩分濃度で培養実験を実施した．実験た．廃しょうゆ 30 倍希釈液でのユーグレナの培養は，塩分濃度を 0.25％刻みに 0.25〜3.0％となるように，は 3 週間と長期間を要し，希釈水の削減はできるが食塩量を 1,000 倍希釈した廃しょうゆで調整した液を 12

臭気および排水の問題が新たに発生し，現実的では種準備し，100 mL 三角フラスコ（乾燥滅菌綿栓付き）なかった．に 40 mL とり，ユーグレナ（廃しょうゆ 150 倍希釈液培（3）人工海水（3.0％）と廃しょうゆ 60 倍希釈液（塩分養）を 400 µL 添加し，室温においた．また対比として濃度約 0.22％）で培養したユーグレナを用いて（1）

ハ プ ト 藻 用 培 養 液（KW21） で 培 養 し た ユ ー グ レ ナと同様に実験を行った．ユーグレナの増殖にかかる（1,000 倍希釈液培養）を使いこちらは塩分濃度 0.1％刻

日数は，廃しょうゆ 150 倍希釈液で培養した結果とみに 0.1〜2.0％で同様な実験を行った．その結果，廃比 べ て 1〜2 日 程 度 長 く な っ た が， 臭 気 も な く，しょうゆでは培養開始から 9 日目で塩分濃度 2.0％までユーグレナは活発に動いていたため問題がなかっユーグレナの増殖と運動性を確認できた．KW21 では培た．実験の排液は，臭気は少なく，色調も薄い褐色程度であった．

養開始から 19 日目で塩分濃度 0.9％まで増殖と運動性を確認できた．ユーグレナは廃しょうゆで培養すると高い

7.

アサリの連続処理前と処理後の成分の比較塩濃度に馴化することがわかった（図 3b）．

6. の（2）の連続処理後のアサリの成分の変化を調べる

高塩分濃度でのユーグレナの培養ため，処理を行わなかったアサリと 6 日間培養後のアサ

5.

希釈水削減のためには希釈率が小さいほど有効である

リのアミノ酸を高速液体クロマトグラフ（HPLC）法をので，廃しょうゆの 150 倍希釈液（塩分濃度約 0.087％）用いて測定した．殻長をそろえたアサリをすりつぶし，と 30 倍希釈液（塩分濃度約 0.43％）でのユーグレナの遠心分離を行い上澄み液と沈殿物に分け，沈殿物は乾燥増殖速度の比較実験を滅菌試験管で実施した．その結させ粉末状にし，それぞれ加水分解を行った後，成分分果，両者の増殖日数の差は僅差であり，30 倍希釈液で析を行った．その結果，沈殿物では変化が見られなかっの培養が可能であることが示され，希釈水を 80％削減たが，上澄み液ではユーグレナを給餌したアサリは給餌できることがわかった．

なしのアサリと比べて，アラニンが約 2 倍，グルタミン連続処理とアサリの育種6.

酸が約 3 倍となっていた．アラニンおよびグルタミン酸

本研究は，産業分野での利用につなげることが目的ではうまみ成分として広く知られており，ユーグレナを給ある．ユーグレナとアサリの 2 段階の処理で希釈された

餌したアサリはうまみ成分が増加することがわかった．

廃しょうゆ液が脱色されることをビーカーを使った試験（図 3c）（バッチ試験）では確認できたが，それが連続的に起こ【まとめ】るか否かを明らかにするため，アサリに人工海水とユー①ユーグレナと二枚貝のアサリ（またはシジミ）を組みグレナを連続的に与える小型装置を新たに作成し，検証合わせた方法で廃しょうゆは適切に処理できることを行った．
＜連続育種実験＞がわかった．
②ユーグレナを与えたアサリの旨味成分（グルタミン酸（1）アサリ槽の塩分濃度を 3％に保持するように人工海およびアラニン）が増加したことからアサリの味の水（塩 分 濃 度 4.5％） と 廃 し ょ う ゆ 150 倍 希 釈 液

改良にユーグレナが活用できることがわかった．沿（塩分濃度約 0.087％）で培養したユーグレナを混合

岸部ではアサリ，内陸部ではシジミの育種に研究のし，その混合液をアサリに給餌した．その結果，ア成果が活用できる可能性がある．廃しょうゆはユーサリの生存が確認され，排水は透明になった．本組

グレナの増殖に使え，さらに，培養したユーグレナ合せは排水の問題はないが新たに資材として「塩」はアサリ等の二枚貝の餌として利用できることがわを調達する必要性が出てきた．

かった．ユーグレナとアサリを組み合わせると廃（2）人工海水（塩分濃度 3％）と廃しょうゆ 30 倍希釈液

しょうゆ特有の茶褐色は脱色でき排水できる．

（塩分濃度約 0.43％）で培養したユーグレナを別々③廃しょうゆの処理において，ユーグレナの導入はエアにアサリ槽に滴下，ユーグレナを給餌したところ，レーションが不要なため，曝気用の電力削減が期待

アサリが 6 日間生存していることが確認できた．なできる．また，廃しょうゆで培養したユーグレナは106

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塩分耐性を獲得し，高い塩分濃度（60 倍希釈：塩分り実用性の高い廃しょうゆ処理システムの構築が可能に濃度約 0.22％）で培養でき，希釈水の大幅な削減が期なるかもしれない．また，ユーグレナ（60 倍希釈液培

待でき醤油醸造業の経費削減に貢献できる．

養）でのアサリの連続育種では，アサリの資化速度，ユーグレナの添加量ならびに育種槽の塩分濃度の調整が本研究の意義と展望

ルタープレス等でユーグレナの密度を上げて添加すると本研究により，廃しょうゆの従来の処理法である活性いった工夫を新たに加えることで管理が容易となり，汚泥処理法に比べて曝気用電力量と希釈水量を削減できユーグレナ，アサリ，海水の添加条件の最適化が飛躍的ることから，改良点は残されているものの，醤油醸造業に進むものと考えている．の経費削減に基づく事業環境の改善に寄与でき，調理の謝辞：本研究は本校の数年に及ぶ研究の最終研究（連続育種）の結果である．本研究の遂行にあたり，ユーグレナの培養については福岡工業大学工学部生命環境化学科の天田 啓准教授に，アサリの旨味成分（アミノ酸）分析については三田 肇教授にご指導いただきましたこと紙面を借りて御礼申し上げます．また，設備の利用に関し福岡工業大学工学部生命環境化学科，大学関係者のご理解をいただきましたこと併せて御礼申し上げます．

要となる醤油が育む地域の個性豊かな食文化の継承につながるものと考えている．また，ユーグレナがアサリやシジミの餌として利用できたことから，これらの育種業の拡大にも期待が持たれる．本研究ではユーグレナ増殖
時の pH の挙動や高塩分濃度での培養液の赤褐色化や臭気が問題となったが，これらの原因を解明できれば，よCopyright © 2021 公益社団法人日本農芸化学会
DOI: 10.1271/kagakutoseibutsu.52.104

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困難を極めた．そこで実機では，小型の遠心分離やフィ

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