CN113366101B - 定鞭藻的培养方法、及定鞭藻的培养装置 - Google Patents

Abstract

本发明的定鞭藻的培养方法具有：对包含定鞭藻的培养液同时照射黄色光与黄色光以外的可见光的步骤。

Description

定鞭藻的培养方法、及定鞭藻的培养装置

技术领域

本发明涉及一种定鞭藻的培养方法、及定鞭藻的培养装置。

背景技术

专利文献1中记载有对藻类照射人工光以促进增殖的藻类培养方法。该藻类培养方法中，在固定期间内进行至少两个循环以上的照射循环，该照射循环包括：对藻类照射红色光的红色光照射步骤、及对藻类照射蓝色光的蓝色光照射步骤。

[现有技术文献]

专利文献

专利文献1：日本特开2015-128448号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

已经确认到：在对定鞭藻照射专利文献1中记载的藻类培养方法中所列举的红色光或蓝色光来进行培养的情况下，虽然定鞭藻会增殖，但是会在短期间内减少。本发明的目的在于提供一种能够实现定鞭藻的长寿命化的培养方法及培养装置。

[解决问题的技术手段]

本发明者发现：在对定鞭藻同时照射黄色光与黄色光以外的可见光的情况下，与仅照射黄色光以外的可见光的情形相比，从开始利用光照射进行培养起至个体数减少为止的期间变长。

基于上述见解，本发明的定鞭藻的培养方法具有：对包含定鞭藻的培养液同时照射黄色光与黄色光以外的可见光的步骤。根据该定鞭藻的培养方法，定鞭藻接收黄色光与黄色光以外的可见光而增殖。由此，与仅照射黄色光以外的可见光的情形相比，该培养方法能够实现定鞭藻的长寿命化。

在一个实施方式中，定鞭藻可以是路氏巴夫藻(Pavlova lutheri)。在此情况下，能够实现路氏巴夫藻的长寿命化。

本发明的另一方面的定鞭藻的培养装置具备：培养槽，其贮存包含定鞭藻的培养液；第一光源，其对培养槽内的培养液照射黄色光；以及第二光源，其对培养槽内的培养液照射黄色光以外的可见光。根据该定鞭藻的培养装置，在培养槽的培养液内对定鞭藻进行培养。定鞭藻同时接收从第一光源照射的黄色光与从第二光源照射的黄色光以外的可见光而增殖。由此，与仅照射黄色光以外的可见光的情形相比，该培养装置能够实现定鞭藻的长寿命化。

一个实施方式的定鞭藻的培养装置也可以进一步具备控制部，该控制部以对培养液同时照射黄色光与可见光的方式控制第一光源及第二光源。在此情况下，培养液内的定鞭藻能够同时接收基于控制部的控制而照射的来自第一光源的黄色光与来自第二光源的黄色光以外的可见光。

在一个实施方式中，定鞭藻可以是路氏巴夫藻。在此情况下，能够实现路氏巴夫藻的长寿命化。

[发明效果]

根据本发明能够实现定鞭藻的长寿命化。

附图说明

图1是表示实施方式的培养装置的整体立体图。

图2是表示路氏巴夫藻的吸收光谱的曲线图。

图3是表示利用波长区域不同的光进行了培养时的路氏巴夫藻的细胞密度随时间的变化的曲线图。

图4是表示实施例及比较例的路氏巴夫藻的细胞密度随时间的变化的曲线图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在下述的说明及各附图中，对相同或相当的要素标注相同的符号，省略重复的说明。附图的尺寸比率未必与说明的内容一致。“上”、“下”、“左”、“右”的词语是基于图示的状态而表示的，是为了便于说明而使用的词语。

(定鞭藻)

本实施方式的培养方法是一种有效率地使定鞭藻增殖，并实现增殖后的定鞭藻的长寿命化的方法。作为培养对象的定鞭藻是对虾或螃蟹等甲壳类、蛤蜊或蚶子等贝类的种苗而言营养价值较高的成为饲料的藻类。作为定鞭藻，例如可列举：路氏巴夫藻(Pavlovalutheri)、球等鞭金藻(Isochrysis galbana)、等鞭金藻(Isochrysis sp.)等。

(定鞭藻的培养装置)

图1是表示实施方式的培养装置的整体立体图。本实施方式的培养方法例如通过图1所示的培养装置1来实施。图1所示的培养装置1是培养定鞭藻2的装置。培养装置1具备培养槽10、第一照明20、第二照明21、水中照明22、控制部30、及通气部40。培养槽10是贮存定鞭藻2及培养液3的容器。培养液3是适于培养对象即定鞭藻2的生长环境的水。培养液3例如是相较于海水包含更多的氮或磷等营养盐的水。定鞭藻2在培养液3中进行光合作用而增殖。

培养槽10例如在内部划分形成上方开放的箱型空间。培养槽10在内部贮存定鞭藻2及培养液3，并形成水面4。培养槽10在内部的下端具有底面11。

第一照明20及第二照明21朝向培养槽10内的定鞭藻2及培养液3照射光。第一照明20及第二照明21例如配置于水面4的上方。第一照明20及第二照明21使发光面朝向培养槽10的底面11而照射光。

第一照明20对培养槽10内的培养液3照射黄色光。所谓黄色光是实质上波长区域为500nm以上且620nm以下的光。波长区域是光的峰值波长所在的波长的范围。黄色光的波长区域的上限值也可以是600nm。黄色光的波长区域的下限值也可以是540nm。黄色光的波长区域的下限值也可以是550nm。在此，关于黄色光，例如也可以设为峰值波长的半宽值落入上述任一波长区域内的光。第一照明20例如由固定于基板上的多个黄色的LED(发光二极管：Light Emitting Diode)构成，并且是在单面具有发光面的面光源。

第二照明21对培养槽10内的培养液3照射黄色光以外的可见光。所谓黄色光以外的可见光是实质上波长区域小于500nm或大于620nm的可见光。黄色光以外的可见光也可以是波长区域大于600nm的可见光。黄色光以外的可见光也可以是波长区域小于540nm的可见光。黄色光以外的可见光也可以是波长区域小于550nm的可见光。在此，关于黄色光以外的可见光，例如也可以设为峰值波长的半宽值落入上述任一波长区域内的光。第二照明21例如由固定于基板上的多个LED构成，并且是在单面具有发光面的面光源。

水中照明22配置于培养槽10内，朝向培养槽10内的定鞭藻2及培养液3照射光。水中照明22例如配置于从底面11向上方延伸的支架23的上端。水中照明22与水面4及底面11相隔地配置于培养液3中。水中照明22沿着与底面11平行的平面而配置。水中照明22以使两面的发光面朝向水面4及底面11的方式配置。

水中照明22照射黄色光或黄色光以外的可见光。水中照明22中的黄色光的波长区域与第一照明20中的黄色光的波长区域相同。水中照明22中的黄色光以外的可见光的波长区域与第二照明21中的黄色光以外的可见光的波长区域相同。水中照明22例如通过将由固定于基板上的多个LED构成的两个LED板的基板彼此贴合而构成，并且是在两面具有发光面的面光源。

水中照明22例如被具有透光性的树脂构件包覆。水中照明22由于被配置在培养液3内，所以被实施了防水处理。第一照明20、第二照明21或水中照明22在内部具有电源。第一照明20、第二照明21或水中照明22的电力也可以是通过配线等而由外部电源供给。

控制部30以对培养液3同时照射黄色光与黄色光以外的可见光的方式控制第一照明20、第二照明21及水中照明22。控制部30例如是CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)。控制部30与第一照明20、第二照明21及水中照明22连接。控制部30对第一照明20、第二照明21及水中照明22分别照射光的时间点(timing)进行控制。

控制部30例如以第一照明20(第一光源的一例)的黄色光与第二照明21(第二光源的一例)的黄色光以外的可见光分别同时照射于培养槽10内的方式进行控制。控制部30也可以是以水中照明22(第一光源的一例)的黄色光与第二照明21(第二光源的一例)的黄色光以外的可见光分别同时照射于培养槽10内的方式进行控制。控制部30也可以是以第一照明20(第一光源的一例)的黄色光与水中照明22(第二光源的一例)的黄色光以外的可见光分别同时照射于培养槽10内的方式进行控制。

控制部30也可以是以第一照明20及水中照明22的组合(第一光源的一例)的黄色光与第二照明21(第二光源的一例)的黄色光以外的可见光分别同时照射于培养槽10内的方式进行控制。控制部30也可以是以第一照明20(第一光源的一例)的黄色光与第二照明21及水中照明22的组合(第二光源的一例)的黄色光以外的可见光分别同时照射于培养槽10内的方式进行控制。

控制部30也可以对第一照明20、第二照明21或水中照明22的波长及强度进行控制。在控制部30中被控制的波长及强度是基于培养槽10内的定鞭藻2的密度、增殖速度或培养天数等而设定的。控制部30基于所设定的波长及强度控制第一照明20、第二照明21或水中照明22。

通气部40使包含二氧化碳及氧气的气体41从底面11朝向水面4流通。气体41包含二氧化碳及氧气。定鞭藻2利用在培养液3内流通的二氧化碳进行光合作用，并利用氧气进行呼吸。通气部40具有空气储气罐42、供给管43、及排出管44。空气储气罐42储存包含二氧化碳及氧气的气体41。空气储气罐42可以是空气泵。供给管43将一端与空气储气罐42连接，将另一端与排出管44连接。供给管43例如由硅胶管构成。供给管43从空气储气罐42获取规定量的气体41。供给管43将所获取的气体41供给至排出管44。

排出管44配置于底面11上。排出管44是长条状的管构件。排出管44例如由聚氯乙烯管构成。排出管44在内部划分形成管路45，在上部以规定间隔具有多个小孔46。多个小孔46将培养槽10内与管路45连通。在排出管44中，从供给管43供给至排出管44的气体41通过管路45从多个小孔46排出至培养槽10内。

关于供给管43从空气储气罐42获取的气体41的量、排出管44的大小、管路45及小孔46的截面的形状及大小、以及排出管44中的小孔46的配置间隔，根据定鞭藻2的密度、增殖速度或培养天数等而适当地设定。控制部30也可以控制通气部40。控制部30例如对在培养液3内流通的气体41的量及供给速度进行控制。通过利用通气部40使气体41在培养液3内流通，从而产生在培养槽10内循环的水流。由此，定鞭藻2随着水流移动，个体间的受光量的偏差受到抑制。

(定鞭藻的培养方法)

接着，对定鞭藻2的培养方法进行说明。在培养槽10内贮存定鞭藻2及培养液3。基于控制部30的控制，通气部40使气体41在培养液3内流通。利用通气部40产生在培养槽10内循环的水流，定鞭藻2随着水流在培养槽10内移动。基于控制部30的控制，第一照明20或水中照明22的黄色光、与第二照明21或水中照明22的黄色光以外的可见光同时照射于贮存于培养槽10的培养液3内的定鞭藻2。由此，定鞭藻2通过同时接收黄色光与黄色光以外的可见光，进行光合作用而增殖。

(实施方式的总结)

即便对定鞭藻2仅照射黄色光进行培养，也无法使定鞭藻2增殖。通过对定鞭藻2照射黄色光以外的可见光，虽然能够使定鞭藻2增殖，但是定鞭藻2在短期间内减少。通过组合黄色光以外的可见光与无助于定鞭藻2的增殖的黄色光进行培养，不仅能够使定鞭藻2增殖，而且改善定鞭藻2在短期间内减少的现象。根据本实施方式的定鞭藻2的培养方法及培养装置1，通过同时照射黄色光与黄色光以外的可见光，能够实现定鞭藻2的长寿命化。

(变化例)

以上，对各种例示性的实施方式进行了说明，但并不限定于上述例示性的实施方式，也可以进行各种省略、替换及变更。例如，培养槽10的侧面及底面11例如也可以具有遮挡来自外部的光的构造，使得第一照明20、第二照明21或水中照明22以外的光不会入射于培养液3。

另外，培养装置1也可以不具备第一照明20。在此情况下，使用水中照明22作为照射黄色光的光源。培养装置1也可以不具备第二照明21。在此情况下，使用水中照明22作为照射黄色光以外的可见光的光源。培养装置1也可以不具备第一照明20及第二照明21。在此情况下，水中照明22同时照射黄色光及黄色光以外的可见光。培养装置1也可以不具备水中照明22。在此情况下，使用第一照明20作为照射黄色光的光源，使用第二照明21作为照射黄色光以外的可见光的光源。第一照明20或第二照明21也可以被配置成为从培养槽10的侧面或底面11照射光。

培养装置1也可以不具备控制部30。在此情况下，也可以由操作人员进行对第一照明20、第二照明21或水中照明22的光照射的控制，或对通气部40中的气体41的通气量或供给速度的控制。本发明的培养方法也可以应用于具有与定鞭藻2类似的吸光度的特征的其他植物浮游生物。其他植物浮游生物例如为在黄色光的波长区域吸光度较低的浮游生物。培养方法可以是：在定鞭藻通过黄色光以外的可见光的照射而增殖之后，照射黄色光。

[实施例]

以下，对为了验证本发明的方法及装置的效果而实施的各种实验进行说明。另外，本发明并不限定于以下实验。以下实验中，作为定鞭藻2的一例，使用的是路氏巴夫藻。

(路氏巴夫藻的吸收光谱)

通过吸光光度分析而测定路氏巴夫藻的吸收光谱。使用将光源、乳白色玻璃、试样槽及分光检测器依次排列成一条直线的装置。将路氏巴夫藻及水储存于试样槽中，对试样槽照射散射光，按照各个波长检测透过试样槽的光，由此，获得路氏巴夫藻的吸收光谱。测定条件如下。

试样：路氏巴夫藻及水1500×10⁴Cells/ml

光源：钨丝灯光源(波长区域：350nm以上3000nm以下(连续发光))

试样槽的光路长：1cm

分光检测器：浜松光子学公司制造的多通道分光测定器(PMA)、线性CCD(ChargeCoupled Device，电荷耦合元件)阵列方式

作为比较对象，仅将水储存于试样槽，在上述测定条件下获得水的吸收光谱。将结果示于图2中。

图2是表示路氏巴夫藻的吸收光谱的曲线图。图2的横轴为波长(nm)，纵轴为吸光度。图2表示从下述实施例中使用的光源照射的红色光、黄色光、绿色光、蓝色光、及白色光的峰值波长的半宽值。红色光的峰值波长为655nm，半宽值为645nm以上且670nm以下的范围。黄色光的峰值波长为568nm，半宽值为510nm以上且620nm以下的范围。绿色光的峰值波长为530nm，半宽值为515nm以上且545nm以下的范围。蓝色光的峰值波长为447.5nm，半宽值为440nm以上且460nm以下的范围。白色光的峰值波长为440nm及570nm，短波长侧波峰的半宽值为430nm以上460nm以下的范围，长波长侧波峰的半宽值为520nm以上且650nm以下的范围。

如图2所示，水的吸光度在350nm以上且800nm以下的波长的范围内在0附近推移。由此，确认到：水对吸收光谱带来的影响较小。结果是：路氏巴夫藻的吸光度在蓝色光或红色光的波长区域附近具有峰值。即，确认到：路氏巴夫藻易于吸收蓝色光或红色光的波长区域附近的光。该结果显示：与使用黄色光或绿色光的情况相比，当使用蓝色光或红色光的波长区域附近的光时，能够更有效地进行路氏巴夫藻的光合作用。

(黄色光对抑制路氏巴夫藻的增殖的效果的确认)

针对各颜色的照射光测定路氏巴夫藻的细胞密度随时间的变化。作为照射光使用红色光、黄色光、绿色光及蓝色光。红色光、黄色光、绿色光及蓝色光的峰值波长及半宽值如上所述。针对各颜色的照射光准备培养装置1。不使用第一照明20及第二照明21，仅使用水中照明22来照射光。培养条件如下。

培养槽10的大小(内部尺寸)：宽度309mm、深度439mm、高度300mm

培养液3的水深：180mm

通气部40的气体41的通气量：每分钟8L

照射光的强度：100μmolm^-2s^-1(培养天数0～7天)、330μmol/m^-2s^-1(培养天数第8天以后)

按照每一个培养天数，测定在上述培养条件下培养的路氏巴夫藻的细胞密度。关于路氏巴夫藻的细胞密度，以如下方式进行测定：即，从培养槽10内采取10μL的培养液3，通过细胞计数盘(一次性血细胞计数版)进行测定。反复进行4次该测定，并算出其平均值，作为该日的培养液3中的路氏巴夫藻的细胞密度。将结果示于图3中。

图3是表示利用波长区域不同的光进行了培养时的路氏巴夫藻的细胞密度随时间的变化的曲线图。图3的横轴为培养天数(天)，纵轴为路氏巴夫藻的细胞密度(×10⁴Cells/ml)。将开始培养的日作为第0天。图3所示的各曲线图是，在路氏巴夫藻接收红色光、黄色光、绿色光或蓝色光中的任一种光而进行培养的情况下，绘制各光情况下的路氏巴夫藻的细胞密度，并由近似线表示各数据点间的推定的细胞密度。

如图3所示，确认到：在红色光、黄色光、绿色光或蓝色光中，最能使路氏巴夫藻的个体数增加的光为红色光。如图2所示，红色光为路氏巴夫藻易于吸收的光。即，能够预测到：通过使用红色光，路氏巴夫藻吸收较多的光而活跃地进行了光合作用，其结果，个体数增加。

然而，在利用路氏巴夫藻易吸收的光即蓝色光进行培养的情况下，个体数的增殖没有达到利用红色光的情况的程度，个体数的增殖反而低于利用吸光度更低的绿色光的情况。该结果显示：除了吸光度以外，还存在影响路氏巴夫藻的增殖的因素。发明人想到的一个因素为透光率。存在路氏巴夫藻的培养槽10的透光率按黄色光、红色光、绿色光、蓝色光的顺序依次变高。与其他颜色的光相比，蓝色光的透过率极小。即，发明人推测：虽然蓝色光是路氏巴夫藻易吸收的光，但是在如本实验环境那样的大规模的培养槽中，蓝色光是难以到达路氏巴夫藻的光，因此，与绿色光相比，蓝色光更无助于个体数的增殖。

而且，如图3所示，确认到：尽管照射了黄色光，但是，黄色光基本上无助于路氏巴夫藻的增殖。如上所述，虽然黄色光并不是路氏巴夫藻易吸收的光，但是，黄色光是透过率最高的光。因此，难以认为黄色光因未到达路氏巴夫藻而无助于路氏巴夫藻的增殖。利用显微镜进行了确认，其结果显示：路氏巴夫藻活跃地活动，进行光合作用。如此，可以认为：路氏巴夫藻为进行光合作用但不增殖的状态。即，确认到：黄色光虽然赋予路氏巴夫藻的活动所需的能量但无助于增殖(抑制增殖)，即，黄色光发挥其他光所没有的、且与其他光不同性质的效果。

由于仅黄色光具有增殖抑制效果，所以，可以说：为了使路氏巴夫藻增殖，必须照射黄色光以外的可见光(例如红色光、绿色光、蓝色光或白色光等)。但是，确认到：利用红色光、绿色光或蓝色光增殖后的路氏巴夫藻均随着培养天数的经过而减少。在利用蓝色光增殖的情况下，路氏巴夫藻的个体数在第17天变为0；在利用绿色光增殖的情况下，路氏巴夫藻的个体数在第20天变为0。在利用红色光增殖的情况下，路氏巴夫藻的个体数也在第23天大幅减少，预计在几天以内变为0。由此，确认到：红色光、绿色光及蓝色光虽然能使路氏巴夫藻增殖，但只能使增殖后的路氏巴夫藻的个体数维持一周左右，在其之后，个体数急剧减少。

(黄色光及黄色光以外的可见光对路氏巴夫藻的长寿命化效果的确认)

作为实施例，使用培养装置1利用黄色光及黄色光以外的可见光培养路氏巴夫藻，测定细胞密度随时间的变化。作为黄色光以外的可见光的一例，使用白色光。黄色光及白色光的峰值波长及半宽值如上所述。使用水中照明22照射黄色光，使用第二照明21照射白色光。培养条件如下。

培养槽10的大小：宽度309mm、深度439mm、高度300mm

培养液3的水深：180mm

通气部40的气体41的通气量：每分钟8L

黄色光的强度：80μmolm^-2s^-1(在水中照明22的上方60mm处测定来自水中照明22的黄色光)

白色光的强度：200μmolm^-2s^-1(在水面上测定来自第二照明21的白色光)

利用上述方法针对各培养天数测定在上述培养条件下培养的路氏巴夫藻的细胞密度。

作为比较例，使用另一培养装置1仅利用白色光培养路氏巴夫藻，测定细胞密度随时间的变化。使用第二照明21照射白色光。在比较例中，除了未照射黄色光以外的培养条件及细胞密度的测定方法与实施例相同。将结果示于图4中。

图4是表示实施例及比较例的路氏巴夫藻的细胞密度随时间的变化的曲线图。图3的横轴为培养天数(天)，纵轴为路氏巴夫藻的细胞密度(×10⁴Cells/ml)。将开始培养的日作为第0天。图4所示的各曲线图是，绘制实施例及比较例的路氏巴夫藻的细胞密度，并由近似线表示各数据点之间的推定的细胞密度的图。

如图4所示，对于比较例的路氏巴夫藻的细胞密度而言，与图3所示的黄色光以外的其他可见光同样地，从开始培养起在短期间内增加，但从第7天起随着培养天数的经过而减少。具体而言，从第7天起细胞密度的增加放缓，细胞密度从第7天至第19天维持800～1000(×10⁴Cells/ml)。当经过第19天时，细胞密度减少。路氏巴夫藻的个体数为800(×10⁴Cells/ml)以上的期间为12天。

与此相对，确认到：对于实施例的路氏巴夫藻而言，从开始培养起的增殖速度与比较例相比稍小，但稳定地增殖。具体而言，细胞密度到第22天为止是增加的。从第22天起细胞密度的增加放缓，细胞密度从第22天至第39天维持1100～1500(×10⁴Cells/ml)。当经过第39天时，细胞密度减少。路氏巴夫藻的个体数为800(×10⁴Cells/ml)以上的期间为28天。

由此，确认到：在实施例中，从开始利用光照射进行培养起至个体数急剧减少为止的期间为39天，与比较例的19天相比变长。在实施例中，维持细胞密度的最大值的期间为17天，与比较例的12天相比变长。确认到：在实施例中，达到800(×10⁴Cells/ml)以上的期间为28天，与比较例的12天相比变长。由此，确认到：根据实施例的培养方法，与比较例的方法相比，进行评价的所有期间都变长了。由此，确认到：根据实施例的培养方法，与比较例的方法相比，能够实现路氏巴夫藻等定鞭藻的长寿命化。

进一步，在实施例中，细胞密度的最大值为1100～1500(×10⁴Cells/ml)，与比较例的800～1000(×10⁴Cells/ml)相比增加。由此，确认到：根据实施例的培养方法，与比较例的方法相比，能够使路氏巴夫藻的细胞密度的最大值增加。

[符号说明]

1:培养装置、2:定鞭藻、3:培养液、4:水面、10:培养槽、11:底面、20:第一照明、21:第二照明、22:水中照明、23:支架、30:控制部、40:通气部、41:气体、42:空气储气罐、43:供给管、44:排出管、45:管路、46:小孔。

Claims (4)

1.一种定鞭藻的培养方法，其特征在于，

具有：

准备照射黄色光的第一光源和照射黄色光以外的可见光的第二光源的步骤；以及

对包含定鞭藻的培养液同时照射来自所述第一光源的所述黄色光与来自所述第二光源的所述可见光的步骤，

所述黄色光是峰值波长的半宽值落入550nm以上且600nm以下的波长区域内的光，

所述黄色光以外的可见光是峰值波长的半宽值落入小于550nm或大于600nm的波长区域内的可见光。

2.如权利要求1所述的定鞭藻的培养方法，其特征在于，

所述定鞭藻为路氏巴夫藻(Pavlova lutheri)。

3.一种定鞭藻的培养装置，其特征在于，

具备：

培养槽，其贮存包含定鞭藻的培养液；

第一光源，其对所述培养槽内的所述培养液照射黄色光；

第二光源，其对所述培养槽内的所述培养液照射黄色光以外的可见光；以及

控制部，该控制部以对所述培养液同时照射所述黄色光与所述可见光的方式分别控制所述第一光源及所述第二光源，

所述黄色光是峰值波长的半宽值落入550nm以上且600nm以下的波长区域内的光，

所述黄色光以外的可见光是峰值波长的半宽值落入小于550nm或大于600nm的波长区域内的可见光。

4.如权利要求3所述的定鞭藻的培养装置，其特征在于，

所述定鞭藻为路氏巴夫藻(Pavlova lutheri)。