JP2016002004A - 微細藻類の培養方法、微細藻類、及び油脂の製造方法 - Google Patents

微細藻類の培養方法、微細藻類、及び油脂の製造方法 Download PDF

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C12P7/64—Fats; Fatty oils; Ester-type waxes; Higher fatty acids, i.e. having at least seven carbon atoms in an unbroken chain bound to a carboxyl group; Oxidised oils or fats

Abstract

【課題】油脂の生産性を向上させることができる微細藻類の培養方法、微細藻類、及び油脂の製造方法を提供すること。
【解決手段】培地を用いて微細藻類を培養する微細藻類の培養方法であって、培養開始時において、前記培地における窒素のモル濃度に対するリンのモル濃度の比率が、０．１〜０．６の範囲内であることを特徴とする微細藻類の培養方法。上述した微細藻類の培養用方法により培養された微細藻類。上述した微細藻類の培養用方法により培養された微細藻類から、油脂を取り出すことを特徴とする油脂の製造方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、微細藻類の培養方法、微細藻類、及び油脂の製造方法に関する。
近年、微細藻類が生産する油脂を燃料等へ利活用することが注目されている。非特許文献１には、培養に用いる培地の組成と、培養されたクラミドモナスにおける油脂含量との関係が開示されている。
「緑藻クラミドモナスにおける無機炭素濃縮機構と脂質代謝」福澤 秀哉、山野 隆志、梶川 昌孝、光合成研究 22 (3) 2012
微細藻類を用いて油脂を生産するときの生産性をさらに向上させることが求められている。本発明は、こうした問題にかんがみてなされたものであり、油脂の生産性を向上させることができる微細藻類の培養方法、微細藻類、及び油脂の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の微細藻類の培養方法は、培地を用いて微細藻類を培養する微細藻類の培養方法であって、培養開始時において、培地における窒素のモル濃度に対するリンのモル濃度の比率が、０．１〜０．６の範囲内であることを特徴とする。本発明の微細藻類の培養方法によれば、油脂の生産性を向上させることができる。
培地ごとに、乾燥重量ＤＷ、及び油脂含量Ｒを表すグラフである。 培地ごとに、油脂量Ｔを表すグラフである。 培養時間と、比率Ｘとの関係を表すグラフである。
以下、本発明が適用された実施形態について説明する。本発明で使用する培地は特に限定されず、適宜選択できる。培地としては、例えば、AF6培地等が挙げられる。培地には、リン源（リンの供給源）、窒素源（窒素の供給源）等を添加することができる。リン源としては、例えば、リン酸一アンモニウム、リン酸二アンモニウム、リン酸一カルシウム、リン酸二カルシウム、リン酸三カルシウム、リン酸マグネシウム等が挙げられる。窒素源としては、例えば、尿素、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、硝酸カルシウム、硝酸カリウム等が挙げられる。
本発明において培養開始時とは、例えば、以下のものが該当する。
・培養容器内の培地を全て新規なものとし、新規な培地で培養を開始する時点。
・培養容器内の培地における一部を新規な培地に置換し、置換後の培地で培養を開始する時点。
・培養容器内の培地にさらに培地を追加し、追加後の培地で培養を開始する時点。
・培養容器内の培地に一部の成分を追加し、追加後の培地で培養を開始する時点。
本発明において、培養開始時以降、微細藻類を回収するまで、例えば、窒素源、リン源、それらを含む培地の追加を行わないようにすることができる。この場合、微細藻類から得られる油脂の量を一層多くすることができる。
本発明で培養する微細藻類は特に限定されず、油脂等を生産するものから、適宜選択できる。微細藻類としては、例えば、クロレラ目、トレボウキシア目等を含むトレボウキシア藻網の緑藻植物等が挙げられる。
培地における窒素のモル濃度とは、培地（微細藻類は除く）における窒素原子のモル濃度を意味する。また、培地におけるリンのモル濃度とは、培地（微細藻類は除く）におけるリン原子のモル濃度を意味する。
窒素のモル濃度に対するリンのモル濃度の比率とは、以下のように定義できる。培地における窒素のモル濃度をＣＮとする。培地におけるリンのモル濃度をＣＰとする。窒素のモル濃度に対するリンのモル濃度の比率は、ＣＰ／ＣＮで表される。
窒素のモル濃度に対するリンのモル濃度の比率は、０．１〜０．６の範囲内であり、０．２〜０．５の範囲内であることが好ましく、０．３〜０．４の範囲内であることが一層好ましい。これらの範囲内であることにより、微細藻類から得られる油脂の量を多くすることができる。
微細藻類から、油脂を取り出す方法としては、公知の方法を適宜用いることができる。
（実施例）
１．培養方法
５００ｍｌ扁平フラスコに培地を導入した。その培地に、微細藻類の一例であるシュードココミクサ（Pseudococcomyxa）ＫＪ株を、０．０２ｇ／ｌとなるように植株した。このシュードココミクサＫＪ株は、２０１３年６月４日付で独立行政法人製品評価技術基盤機構 特許生物寄託センター（ＮＩＴＥ−ＩＰＯＤ）（千葉県木更津市かずさ鎌足２−５−８ １２０号室）に受託番号ＦＥＲＭ Ｐ−２２２５４として寄託されている。
直管型LEDを用いて培地に光（光強度：300μmol/m2/s）を照射し、温度を２５℃とし、二酸化炭素濃度１％のガスを通気するという条件で培養を行った。培地のｐＨは、微細藻類の植株前に硫酸を用いて３．５に調整し、その後は調整しなかった。培養は、培養開始から240時間が経過するまで行った。培養終了後、培地からシュードココミクサＫＪ株の藻体（以下、単に藻体とする）を回収した。さらに、回収した藻体から、周知の方法で油脂を取り出した。よって、以上の工程により、油脂を製造することができた。
培地としては、以下の表１に示す組成を有するＢ１〜Ｂ７の７種類を用意し、それぞれにおいて、上記の方法で培養を行った。表１に示す培地の組成は、培養開始時における組成である。
培地Ｂ１〜Ｂ７は共通して、以下の成分を含む。
尿素（窒素源）
リン酸一アンモニウム（リン源）
また、 培地Ｂ１〜Ｂ７は、それぞれ、カリウム源、カルシウム源、マグネシウム源、ナトリウム源、及びキレート金属塩を含む。
上記表１において「Ｎ」は、窒素源のうち、窒素原子の分の重量を意味する。「Ｐ」は、リン源のうち、リン原子の分の重量を意味する。「Ｋ」は、カリウム源のうち、カリウム原子の重量を意味する。「Ｃａ」は、カルシウム源のうち、カルシウム原子の重量を意味する。「Ｍｇ」は、マグネシウム源のうち、マグネシウム原子の重量を意味する。「Ｎａ」は、ナトリウム源のうち、ナトリウム原子の重量を意味する。
また、上記表１において、「ＣＰ／ＣＮ」は、培養開始時における、倍地中での窒素のモル濃度に対するリンのモル濃度の比率を意味する。
２．評価
（１）単位体積の培地から回収した藻体の乾燥重量ＤＷ（ｇ／Ｌ）を算出した。また、乾燥した状態にある藻体の全重量に対し油脂が占める比率（以下、油脂含量Ｒ（重量％）とする）を算出した。また、乾燥重量ＤＷと油脂含量Ｒとを乗算することで、単位体積の培地から得られる油脂量Ｔを算出した。これらの乾燥重量ＤＷ、油脂含量Ｒ、及び油脂量Ｔは、培地Ｂ１〜Ｂ７のそれぞれについて算出した。乾燥重量ＤＷ、及び油脂含量Ｒの算出結果を図１に示す。また、油脂量Ｔの算出結果を図２に示す。
図１、図２に示されているように、培地Ｂ１〜Ｂ５を用いた場合、培地Ｂ６、Ｂ７を用いた場合よりも、乾燥重量ＤＷ、油脂含量Ｒ、及び油脂量Ｔが大きかった。また、培地Ｂ２〜Ｂ４を用いた場合は、乾燥重量ＤＷ、油脂含量Ｒ、及び油脂量Ｔが一層大きかった。また、培地Ｂ３を用いた場合は、乾燥重量ＤＷ、油脂含量Ｒ、及び油脂量Ｔが特に大きかった。
培地Ｂ１〜Ｂ５を用いた場合に、油脂含量Ｒ、及び油脂量Ｔが大きくなる理由は以下のように推測できる。培地Ｂ１〜Ｂ５では、ＣＰ／ＣＮが小さいので、これらの培地を用いると、微細藻類においてリンが欠乏し、細胞分裂が抑制される。そのことは、後述する（３）で示すように、ＣＰ／ＣＮが小さい培地を用いると細胞１個当りの大きさが大きくなることにより裏付けられる。細胞分裂が抑制されることにより、細胞分裂に要していたエネルギーを光合成によるＣＯ２固定に利用でき、結果として、油脂含量Ｒ、及び油脂量Ｔが大きくなる。
（２）培養終了後、回収した藻体の写真を撮影した。藻体は楕円形形状を有していた。撮影した写真において、藻体の長径及び短径を計測し、それらに基づき藻体の細胞１個当りの体積を算出した。その結果を以下の表２に示す。
表２に示されているように、培地Ｂ４、Ｂ５を用いた場合は、培地Ｂ６を用いた場合よりも、長径及び短径が長く、細胞１個当りの体積が大きかった。
（３）培養中、培地の一部を定期的に取出し、藻体の全乾燥重量に対する、藻体に含まれるリンの重量の比率Ｘを算出した。その結果を図３に示す。図３に示されているように、培地Ｂ１〜Ｂ５、Ｂ７を用いた場合、培地Ｂ６を用いた場合よりも、同じ培養時間で比べて、比率Ｘの値が低かった。また、培地Ｂ１〜Ｂ５、Ｂ７を用いた場合、培地Ｂ６を用いた場合よりも、比率Ｘが一定の値に達するまでの培養時間が短かった。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得る。
（１）培養する微細藻類はシュードココミクサＫＪ株以外のものであってもよく、油脂を生産するものの中から、適宜選択できる。
（２）培養に用いる培地の組成は、ＣＰ／ＣＮの比率が所定の範囲内である条件下において、適宜設定できる。
（３）培養方法は、培地を全て新規なものとしてから培養を開始する方法であってもよいし、前回の培養の終了後、培地の一部の置換、培地の追加、培地の成分の追加等をしてから、次の培養を開始する方法であってもよい。

Claims (5)

  1. 培地を用いて微細藻類を培養する微細藻類の培養方法であって、
    培養開始時において、前記培地における窒素のモル濃度に対するリンのモル濃度の比率が、０．１〜０．６の範囲内であることを特徴とする微細藻類の培養方法。
  2. 請求項１に記載の微細藻類の培養方法であって、
    培養開始時において、前記比率が０．２〜０．５の範囲内であることを特徴とする微細藻類の培養方法。
  3. 請求項１に記載の微細藻類の培養方法であって、
    培養開始時において、前記比率が０．３〜０．４の範囲内であることを特徴とする微細藻類の培養方法。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の微細藻類の培養用方法により培養された微細藻類。
  5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の微細藻類の培養用方法により培養された微細藻類から、油脂を取り出すことを特徴とする油脂の製造方法。
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