JP6108331B2 - Hydrocarbon high-yield alga bodies and method for producing the same - Google Patents

Hydrocarbon high-yield alga bodies and method for producing the same Download PDF

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Description

本発明は生合成された炭化水素を高い収率で回収可能な性質を有するように改変された細胞間マトリクスを有する炭化水素産生藻類由来の炭化水素高収率性藻体並びにその製造方法及びそれを用いた炭化水素の製造方法に関する。   The present invention relates to a hydrocarbon-producing alga-derived algal body derived from a hydrocarbon-producing algae having an intercellular matrix modified so as to have a property capable of recovering biosynthesized hydrocarbons in high yield, and a method for producing the same The present invention relates to a method for producing hydrocarbons.

石油は、現代の人間社会において不可欠なエネルギー資源である。しかし、石油をはじめとする化石燃料の燃焼に伴い、大気中に排出される二酸化炭素等を原因とした温室効果による地球温暖化が大きな問題となっている。また、国際的な石油消費量は増加傾向にあり、将来的な石油の枯渇が懸念されている。   Oil is an indispensable energy resource in modern human society. However, with the burning of fossil fuels such as oil, global warming due to the greenhouse effect caused by carbon dioxide emitted into the atmosphere has become a major problem. In addition, international oil consumption is on the rise, and there are concerns about future oil depletion.

上記のような理由から、石油に替わる新たなエネルギー資源として、近年、炭化水素を産生する炭化水素産生微生物が注目されている。炭化水素産生微生物は、栄養源を資化する経路において長鎖脂肪族炭化水素を生合成する能力を有する微生物である。培養により生産可能であるため枯渇することはなく、また、該微生物から得られる炭化水素は循環エネルギーであり、大気中の二酸化炭素量を上昇させることがない。さらに、Botryococcus braunii(ボツリオコッカス・ブラウニー)に代表される炭化水素産生能を有する緑藻は、光合成を行うことから温室効果ガスの削減や地球温暖化の防止にも繋がり得る。   For the above reasons, hydrocarbon-producing microorganisms that produce hydrocarbons have recently attracted attention as new energy resources that can replace petroleum. A hydrocarbon-producing microorganism is a microorganism having the ability to biosynthesize long-chain aliphatic hydrocarbons in a pathway that assimilates nutrient sources. Since it can be produced by culturing, it is not depleted, and hydrocarbons obtained from the microorganisms are circulating energy and do not increase the amount of carbon dioxide in the atmosphere. Furthermore, green algae having the ability to produce hydrocarbons represented by Botryococcus braunii can be linked to the reduction of greenhouse gases and the prevention of global warming due to photosynthesis.

しかし、炭化水素産生微生物を用いた炭化水素の製造の実用化には、解決すべき多くの問題が残されている。最大の問題は、製造コストである。例えば、B. brauniiは、増殖速度が遅いため炭化水素の生産効率が低い。また、該藻類から炭化水素を回収するには、培養液を濾過等して藻体を濃縮した後、細胞から炭化水素を回収する必要があるが、藻体自体の水分含量が多く、また厚い細胞壁を有していることから、通常の有機溶媒による抽出方法では炭化水素の収率が極めて低い。それ故、単位量あたりの製造コストが高く、実用的ではない。   However, many problems to be solved remain in the practical use of hydrocarbon production using hydrocarbon-producing microorganisms. The biggest problem is the manufacturing cost. For example, B. braunii has low hydrocarbon production efficiency due to its slow growth rate. Moreover, in order to collect hydrocarbons from the algae, it is necessary to collect the hydrocarbons from the cells after concentrating the algae by filtering the culture solution, etc., but the moisture content of the algae itself is large and thick. Since it has a cell wall, the yield of hydrocarbons is extremely low in an extraction method using a normal organic solvent. Therefore, the manufacturing cost per unit amount is high and is not practical.

この問題を解決するため、様々な試みがなされている。例えば、非特許文献1では、B. brauniiの藻体を濃縮後、脱水及び乾燥処理を経て、有機溶媒により炭化水素を藻体から効率的に抽出する方法が開示されている。また、特許文献1では、B. brauniiの藻体を濃縮後、水性スラリーを加熱処理し、油状物質を回収することにより、藻体から炭化水素を効率的に抽出する方法が開示されている。しかし、これらの前処理を経る方法は、炭化水素の収率を改善し得るものの、製造工程の増加に伴う新たな設備投資が必要となり、またそれらの工程には多大なエネルギーを投入しなければならないことから、製造コストの削減の根本的な解決策にはなり得ない。炭化水素産生藻類由来の炭化水素製造の実用化には、回収に必要なエネルギー投入量を可能な限り削減し、かつ藻体から高い収率で炭化水素を回収することが重要である。それ故、前記前処理を必要とせずに、藻体から高い収率で炭化水素を回収する新たな技術が求められている。   Various attempts have been made to solve this problem. For example, Non-Patent Document 1 discloses a method for efficiently extracting hydrocarbons from an algal body using an organic solvent after dehydrating and drying after concentrating the algal body of B. braunii. Patent Document 1 discloses a method for efficiently extracting hydrocarbons from algal bodies by concentrating B. braunii algal bodies and then heating the aqueous slurry to recover oily substances. However, although these pretreatment methods can improve the yield of hydrocarbons, new capital investment is required due to the increase in production processes, and a great deal of energy must be invested in these processes. Therefore, it cannot be a fundamental solution for reducing manufacturing costs. In the practical use of hydrocarbon production derived from hydrocarbon-producing algae, it is important to reduce the amount of energy input necessary for recovery as much as possible and to recover hydrocarbons from alga bodies with high yield. Therefore, there is a need for a new technique for recovering hydrocarbons from algal bodies with a high yield without requiring the pretreatment.

特開2010-111865JP2010-111865

Wake, L.V. et al., 1981, Australian Journal of Marine and Freshwater Research, 32-3: 353-367Wake, L.V. et al., 1981, Australian Journal of Marine and Freshwater Research, 32-3: 353-367

本発明は、炭化水素産生藻類由来の炭化水素を乾燥処理や加熱処理等の前処理工程を経ずに、容易に、かつ効率的に回収可能な特性を有するように藻体を改変した炭化水素産生藻類を開発し、それを用いて炭化水素産生藻類由来の炭化水素を製造する方法を提供することを目的とする。   The present invention is a hydrocarbon in which algal bodies are modified so that hydrocarbons derived from hydrocarbon-producing algae have characteristics that allow easy and efficient recovery without passing through pretreatment steps such as drying and heat treatment. It is an object of the present invention to develop a production algae and to provide a method for producing hydrocarbons derived from a hydrocarbon-producing algae using the production algae.

上記課題を解決するために、本発明者らが炭化水素産生藻類を用いて鋭意研究を重ねた結果、細胞間マトリクスを有する炭化水素産生藻類を用いて、その培地の浸透圧を調節して藻体に浸透圧衝撃を与え、所定の期間培養することによって、乾燥処理や加熱処理を必要とせずに、炭化水素を容易に、かつ高収率で回収可能な性質を獲得した藻体を得ることに成功した。本発明は、上記新たに開発された技術に基づいて完成されたものであり、以下を提供するものである。
(1)炭化水素高収率性藻体の製造方法であって、細胞間マトリクスを有する炭化水素産生藻類を、該藻類の主生息水域の浸透圧よりも高い浸透圧を有する培地で38時間以上培養し、該炭化水素産生藻類に浸透圧衝撃を付与する工程を含む前記製造方法。
(2)前記炭化水素産生藻類の主生息水域が淡水域である、(1)に記載の製造方法。
(3)前記培地の浸透圧が14mOsmよりも大きく、385mOsm以下である、(2)に記載の製造方法。
(4)前記炭化水素産生藻類がBotryococcus属である、(1)〜(3)のいずれかに記載の製造方法。
(5)細胞間マトリクスを有する炭化水素産生藻類を、該藻類の主生息水域の浸透圧よりも高い浸透圧を有する培地で38時間以上培養し、該炭化水素産生藻類に浸透圧衝撃を付与することによって得られる炭化水素高収率性藻体。
(6)前記炭化水素産生藻類の主生息水域が淡水域である、(5)に記載の藻体。
(7)前記培地の浸透圧が14mOsmよりも大きく、385mOsm以下である、(6)に記載の藻体。
(8)前記炭化水素産生藻類がBotryococcus属である、(5)〜(7)のいずれかに記載の藻体。
(9)細胞間マトリクスを有する炭化水素産生藻類を用いて炭化水素を製造する方法であって、(5)に記載の炭化水素高収率性藻体を、前記藻類の主生息水域の浸透圧よりも高い浸透圧を有する培地で培養する培養工程、及び前記培養工程後の藻体から炭化水素を物理的方法及び/又は化学的方法により抽出する抽出工程
を含む前記炭化水素製造方法。
(10)前記培養工程後に培養液中の藻体を濃縮する濃縮工程をさらに含む、(9)に記載の炭化水素製造方法。
(11)前記培養工程に供するため前記抽出工程後の炭化水素高収率性藻体を回収する藻体回収工程をさらに含む、(9)又は(10)に記載の製造方法。
(12)前記炭化水素産生藻類の主生息水域が淡水域である、(9)〜(11)のいずれかに記載の炭化水素製造方法。
(13)前記培地の浸透圧が14mOsmよりも大きく、385mOsm以下である、(12)に記載の炭化水素製造方法。
(14)前記炭化水素産生藻類がBotryococcus属である、(9)〜(13)のいずれかに記載の炭化水素製造方法。
(15)前記炭化水素が脂肪酸由来の直鎖状アルケン、又はテルペンである、(14)に記載の製造方法。
(16)細胞間マトリクスを有する炭化水素産生藻類を用いた炭化水素製造システムであって、(5)に記載の炭化水素高収率性藻体を、前記藻類の主生息水域の浸透圧よりも高い浸透圧を有する培地で培養する培養部、及び前記培養工程後の藻体から炭化水素を物理的方法及び/又は化学的方法により抽出する抽出部を含む前記炭化水素製造システム。
(17)前記培養部において培養された培養液中の藻体を濃縮する濃縮部をさらに含む、(16)に記載の炭化水素製造システム。
(18)前記抽出部において炭化水素を抽出した後の炭化水素高収率性藻体を回収し、該藻体を再び前記培養部に供する藻体回収部をさらに含む、(16)又は(17)に記載の製造システム。
(19)前記培養部は、培養液中の浸透圧を測定し、培養部を所定の浸透圧範囲となるように調節する浸透圧調節手段を有する、(16)〜(18)のいずれかに記載の製造システム。
(20)細胞間マトリクスを有する炭化水素産生藻類の主生息水域における浸透圧よりも高い浸透圧を有する炭化水素高収率性藻体の製造用培地。
(21)前記炭化水素産生藻類の主生息水域が淡水域であり、前記浸透圧が14mOsmよりも大きく、385mOsm以下となるように調製された、(20)に記載の培地。
(22)天然海水又は人工海水の希釈液である、(21)に記載の培地。
(23)前記炭化水素産生藻類の合成培地及び浸透圧調節剤を含む、(20)又は(21)に記載の培地。
(24)前記浸透圧調節剤が金属塩である、(23)に記載の培地。
(25)前記合成培地がChu13培地、AF-6培地及びf/2培地からなる群より選択される、(23)又は(24)に記載の培地。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors conducted extensive research using hydrocarbon-producing algae, and as a result, using hydrocarbon-producing algae having an intercellular matrix, the osmotic pressure of the medium was adjusted and the algae was adjusted. By applying an osmotic shock to the body and culturing for a predetermined period, an algae body that has acquired properties that allow easy and high-capacity recovery of hydrocarbons without the need for drying or heat treatment is obtained. succeeded in. The present invention has been completed based on the newly developed technology, and provides the following.
(1) A method for producing a hydrocarbon high-yield algal body, wherein a hydrocarbon-producing alga having an intercellular matrix is treated for 38 hours or more in a medium having an osmotic pressure higher than the osmotic pressure of the main habitat area of the algae. The said manufacturing method including the process of culture | cultivating and providing an osmotic pressure impact to this hydrocarbon-producing algae.
(2) The production method according to (1), wherein a main inhabiting water area of the hydrocarbon-producing algae is a fresh water area.
(3) The production method according to (2), wherein the osmotic pressure of the medium is larger than 14 mOsm and not larger than 385 mOsm.
(4) The production method according to any one of (1) to (3), wherein the hydrocarbon-producing alga is a Botryococcus genus.
(5) A hydrocarbon-producing algae having an intercellular matrix is cultured for 38 hours or more in a medium having an osmotic pressure higher than the osmotic pressure of the main aquatic habitat of the algae, and an osmotic shock is imparted to the hydrocarbon-producing algae. The hydrocarbon high-yield alga body obtained by this.
(6) The algal body according to (5), wherein a main inhabiting water area of the hydrocarbon-producing algae is a fresh water area.
(7) The algal body according to (6), wherein the osmotic pressure of the medium is larger than 14 mOsm and not larger than 385 mOsm.
(8) The alga body according to any one of (5) to (7), wherein the hydrocarbon-producing algae is a Botryococcus genus.
(9) A method for producing hydrocarbons using hydrocarbon-producing algae having an intercellular matrix, wherein the hydrocarbon high-yield algal bodies according to (5) are converted into osmotic pressure in the main habitat of the algae. The said hydrocarbon manufacturing method including the culture | cultivation process which culture | cultivates in the culture medium which has higher osmotic pressure, and the extraction process which extracts a hydrocarbon from the algal body after the said culture | cultivation process with a physical method and / or a chemical method.
(10) The hydrocarbon production method according to (9), further comprising a concentration step of concentrating the algal bodies in the culture solution after the culture step.
(11) The production method according to (9) or (10), further including an algal body recovery step of recovering the hydrocarbon high-yield alga bodies after the extraction step for use in the culturing step.
(12) The hydrocarbon production method according to any one of (9) to (11), wherein a main inhabiting water area of the hydrocarbon-producing algae is a fresh water area.
(13) The hydrocarbon production method according to (12), wherein the osmotic pressure of the medium is larger than 14 mOsm and not larger than 385 mOsm.
(14) The hydrocarbon production method according to any one of (9) to (13), wherein the hydrocarbon-producing algae is a Botryococcus genus.
(15) The production method according to (14), wherein the hydrocarbon is a fatty acid-derived linear alkene or terpene.
(16) A hydrocarbon production system using a hydrocarbon-producing algae having an intercellular matrix, wherein the hydrocarbon high-yield alga body according to (5) is more than the osmotic pressure of the main habitat water area of the algae. The hydrocarbon production system comprising: a culture part that is cultured in a medium having a high osmotic pressure; and an extraction part that extracts hydrocarbons from the algal bodies after the culture process by a physical method and / or a chemical method.
(17) The hydrocarbon production system according to (16), further including a concentration unit that concentrates the algal bodies in the culture solution cultured in the culture unit.
(18) The method further includes an alga body recovery unit that recovers the hydrocarbon high-yield algal bodies after extracting the hydrocarbons in the extraction unit and supplies the algal bodies again to the culture unit. ) Manufacturing system.
(19) The culture unit includes osmotic pressure adjusting means for measuring an osmotic pressure in a culture solution and adjusting the culture unit to be in a predetermined osmotic pressure range. The described manufacturing system.
(20) A medium for producing a hydrocarbon high-yield algal body having an osmotic pressure higher than an osmotic pressure in a main inhabiting water area of a hydrocarbon-producing alga having an intercellular matrix.
(21) The medium according to (20), wherein a main inhabiting water area of the hydrocarbon-producing algae is a fresh water area, and the osmotic pressure is greater than 14 mOsm and not greater than 385 mOsm.
(22) The medium according to (21), which is a diluted solution of natural seawater or artificial seawater.
(23) The medium according to (20) or (21), comprising the hydrocarbon-producing algal synthetic medium and an osmotic pressure regulator.
(24) The medium according to (23), wherein the osmotic pressure regulator is a metal salt.
(25) The medium according to (23) or (24), wherein the synthetic medium is selected from the group consisting of Chu13 medium, AF-6 medium, and f / 2 medium.

本発明の炭化水素高収率性藻体又その製造方法によれば、乾燥処理や加熱処理等の前処理工程が不要で、容易に、かつ効率的に炭化水素を回収可能な特性を有する炭化水素産生藻類を提供することができる。また、それを用いて炭化水素産生藻類由来の炭化水素を製造する方法を提供することができる。   According to the hydrocarbon high-yield algal cells of the present invention or a method for producing the same, a pre-treatment step such as a drying treatment or a heat treatment is not required, and the carbonization has characteristics that allow easy and efficient recovery of hydrocarbons Hydrogen-producing algae can be provided. Moreover, the method of manufacturing the hydrocarbon derived from hydrocarbon production algae using it can be provided.

本発明の炭化水素高収率性藻体の製造フローである。実線枠の工程は必須工程を、また破線枠の工程は選択工程を示す。It is a manufacturing flow of the hydrocarbon high-yield algal cells of the present invention. The solid line frame process indicates an essential process, and the broken line frame process indicates a selection process. 本発明の炭化水素製造フローである。実線枠の工程は必須工程を、また破線枠の工程は選択工程を示す。It is a hydrocarbon production flow of the present invention. The solid line frame process indicates an essential process, and the broken line frame process indicates a selection process. 培地の浸透圧と藻体増殖速度との関係を示す図である。改変Chu13培地の浸透圧は、14mOsm、1/4人工海水の浸透圧は、192.87mOsm(34日)〜262.68mOsm(178日)である。It is a figure which shows the relationship between the osmotic pressure of a culture medium, and algal body growth rate. The osmotic pressure of the modified Chu13 medium is 14 mOsm, and the osmotic pressure of 1/4 artificial seawater is 192.87 mOsm (34 days) to 262.68 mOsm (178 days). 1/4人工海水と炭化水素含有率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between 1/4 artificial seawater and hydrocarbon content rate. 1/4人工海水と炭化水素回収率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between 1/4 artificial seawater and a hydrocarbon recovery rate. 本発明の炭化水素高収率性藻体を1/4人工海水で継代培養せずに連続培養したときの培養期間と炭化水素回収率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a culture | cultivation period when a hydrocarbon high-yield alga body of this invention is continuously cultured without subculture in 1/4 artificial seawater, and a hydrocarbon recovery rate. 培地の浸透圧と藻体増殖速度との関係を示す図である。改変Chu13培地の浸透圧は、14mOsm、1/4天然海水の浸透圧は、240.08mOsm(33日)及び304.62mOsm(62日)である。It is a figure which shows the relationship between the osmotic pressure of a culture medium, and algal body growth rate. The osmotic pressure of the modified Chu13 medium is 14 mOsm, and the osmotic pressure of 1/4 natural seawater is 240.08 mOsm (33 days) and 304.62 mOsm (62 days). 1/4天然海水と炭化水素含有率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between 1/4 natural seawater and a hydrocarbon content rate. 培地の浸透圧と藻体増殖速度との関係を示す図である。改変Chu13培地の浸透圧は、14mOsm、改変Chu13培地にNaClを添加して浸透圧調節した合成食塩培地の浸透圧は、227.61mOsm(33日)及び288.59mOsm(62日)である。It is a figure which shows the relationship between the osmotic pressure of a culture medium, and algal body growth rate. The osmotic pressure of the modified Chu13 medium is 14 mOsm, and the osmotic pressures of the synthetic saline medium adjusted by adding NaCl to the modified Chu13 medium are 227.61 mOsm (33 days) and 288.59 mOsm (62 days). 合成食塩培地と炭化水素含有率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a synthetic salt culture medium and a hydrocarbon content rate. 樹脂製油脂吸着シートを用いた本発明の炭化水素高収率性藻体からの炭化水素の回収結果を示す図である。Aは、処理前のシートであり、シート上に水を滴下してシートに撥水作用があることを示している。Bは、処理後のシートであり、シート上に黒いシミとなって炭化水素が吸着していることがわかる。It is a figure which shows the collection | recovery result of the hydrocarbon from the hydrocarbon high-yield alga body of this invention using the resin fat-and-oil adsorption sheet. A is a sheet before processing, and it indicates that the sheet has water repellency by dripping water onto the sheet. B is a sheet after the treatment, and it is understood that hydrocarbons are adsorbed as black spots on the sheet.

1.炭化水素高収率性藻体の製造方法
1−1.概要と定義
本発明の第1の態様は、炭化水素高収率性藻体の製造方法である。本製造方法によれば、既存の培養設備を用いて、細胞間マトリクスを有する炭化水素産生藻類から炭化水素高収率性藻体を簡便に製造することができる。
1. 1. Production method of hydrocarbon high-yield algal cells 1-1. Outline and Definition The first aspect of the present invention is a method for producing a hydrocarbon high-yield alga. According to this production method, a hydrocarbon high-yield alga body can be easily produced from hydrocarbon-producing algae having an intercellular matrix using existing culture equipment.

本明細書において「炭化水素高収率性藻体」とは、細胞間マトリクスを有する炭化水素産生藻類において、野生型の同種藻類と比較して、生合成された炭化水素を統計学的に有意に高い収率で回収することのできる新たな性質を獲得した藻体をいう。   In the present specification, the term “hydrocarbon high-yield alga body” means that a hydrocarbon-producing alga having an intercellular matrix has a statistically significant difference in biosynthesized hydrocarbons compared to wild-type algae. Algae that has acquired new properties that can be recovered at a high yield.

「炭化水素産生藻類」とは、光合成において栄養源を資化する経路等により長鎖脂肪族の液状炭化水素を生合成することのできる微細藻類の総称である。「微細藻類」とは、肉眼での個々の細胞の確認が困難な微小な藻類をいう。本明細書において発明の対象となる炭化水素産生藻類は、細胞間マトリクスを有する単細胞性藻類である。ここでいう「細胞間マトリクス」とは、一部の単細胞性微細藻類が産生する長鎖エポキシドやアルデヒド類等で構成された生体高分子である。個々の細胞は、この細胞間マトリクスを介して細胞群体を形成している。一般に、細胞間マトリクスを有する炭化水素産生藻類は、光合成により産生した炭化水素を細胞外に分泌した後、細胞間マトリクス内に蓄積することが知られている(Largeau, C., 1980, phytochemistry, 19-6: 1043-1051)。したがって、本明細書において「藻体」とは、細胞間マトリクスを有する炭化水素産生藻類個体及び複数の炭化水素産生藻類個体からなる細胞群体を意味する。このような細胞間マトリクスを有し、かつ細胞群体を形成する本発明に好適な炭化水素産生藻類の例として、緑藻Botryococcus(ボツリオコッカス)属に属する種が挙げられる。その代表例として、B. braunii(B. ブラウニー)が挙げられる。本明細書では、「細胞間マトリクスを有する炭化水素産生藻類」を、以下、しばしば「炭化水素産生藻類」又は「藻類」と略称する。   “Hydrocarbon-producing algae” is a general term for microalgae that can biosynthesize long-chain aliphatic liquid hydrocarbons through a pathway that assimilate nutrient sources in photosynthesis. “Microalgae” refers to microalgae in which it is difficult to identify individual cells with the naked eye. The hydrocarbon-producing algae that are the subject of the invention in the present specification are unicellular algae having an intercellular matrix. The “intercellular matrix” here is a biopolymer composed of long-chain epoxides, aldehydes, and the like produced by some unicellular microalgae. Individual cells form cell clusters through this intercellular matrix. In general, hydrocarbon-producing algae having an intercellular matrix are known to accumulate in the intercellular matrix after secreting the hydrocarbons produced by photosynthesis (Largeau, C., 1980, phytochemistry, 19-6: 1043-1051). Accordingly, in the present specification, the “algae” means a hydrocarbon-producing algal individual having an intercellular matrix and a cell group composed of a plurality of hydrocarbon-producing algal individuals. Examples of the hydrocarbon-producing alga suitable for the present invention having such an intercellular matrix and forming a cell colony include species belonging to the genus Botryococcus. A typical example is B. braunii. In the present specification, the “hydrocarbon-producing algae having an intercellular matrix” are hereinafter often abbreviated as “hydrocarbon-producing algae” or “algae”.

本明細書における「炭化水素」は、炭化水素産生藻類によって生合成される、常温で液状の炭化水素をいう。生合成される炭化水素の種類は、一般に炭化水素産生藻類の種類によって異なるが、本明細書においては炭化水素産生藻類由来であれば、特に限定はしない。例えば、使用する炭化水素産生藻類がB. brauniiであれば、炭化水素は、アルカジエン及びアルカトリエンのような脂肪酸由来の直鎖状アルケン、又はトリテルペン(ボツリオコッセン及びメチルスクアレンを含む)及びテトラテルペン(リコパジエンを含む)のようなテルペン系炭化水素である。   The “hydrocarbon” in the present specification refers to a hydrocarbon that is biosynthesized by hydrocarbon-producing algae and is liquid at normal temperature. The type of hydrocarbon that is biosynthesized generally varies depending on the type of hydrocarbon-producing algae, but is not particularly limited as long as it is derived from hydrocarbon-producing algae. For example, if the hydrocarbon-producing algae used is B. braunii, the hydrocarbons are linear alkenes derived from fatty acids such as alkadienes and alkatrienes, or triterpenes (including botriocossen and methylsqualene) and tetraterpenes (lycopadiene). Terpene hydrocarbon.

1−2.構成
本製造方法の製造フローを図1に示す。この図が示すように、本製造方法は、浸透圧衝撃付与工程(S0102)及び前培養工程(S0101)を含む。このうち浸透圧衝撃付与工程は、本製造方法の必須工程であり、前培養工程は選択工程である。以下、それぞれの工程について具体的に説明をする。
1-2. Configuration The manufacturing flow of this manufacturing method is shown in FIG. As shown in this figure, the production method includes an osmotic pressure application step (S0102) and a pre-culture step (S0101). Of these, the osmotic pressure application step is an essential step of the production method, and the pre-culture step is a selection step. Hereinafter, each process will be specifically described.

(1)浸透圧衝撃付与工程
「浸透圧衝撃付与工程」(S0102)とは、細胞間マトリクスを有する炭化水素産生藻類を、該藻類の主生息水域の浸透圧よりも高い浸透圧を有する培地で所定期間以上、培養することによって藻体に浸透圧衝撃(osmotic shock)を与える工程である。
(1) Osmotic pressure application step "Osmotic pressure application step" (S0102) is a medium that has a higher osmotic pressure than hydrocarbon-producing algae having an intercellular matrix. In this step, the osmotic shock is applied to the algal bodies by culturing for a predetermined period or longer.

本明細書において「浸透圧衝撃付与」とは、培養時に浸透圧衝撃を藻体に与えることをいう。一般に「培養」という用語は増殖を伴うが、本明細書における「培養」は、必ずしも増殖を伴う必要はなく、培地内の藻体を生存させるという、より広義の意味に用いる。したがって、例えば、藻体の倍加を抑制した状態で通常の倍加時間を越える時間にわたって藻体を生存、維持させた場合であっても本明細書の「培養」に該当する。   As used herein, “applying an osmotic pressure impact” refers to applying an osmotic impact to an algal body during culture. In general, the term “culture” is accompanied by growth, but “culture” in the present specification is not necessarily accompanied by growth, and is used in a broader sense to survive algal bodies in the culture medium. Therefore, for example, even when the algal cells are survived and maintained for a time exceeding the normal doubling time in a state in which the doubling of the algal cells is suppressed, it corresponds to “culture” in the present specification.

本製造方法に供する炭化水素産生藻類の種類は、特に限定はしない。所望の炭化水素を産生する炭化水素産生藻類を選択すればよい。好ましくは、主生息水域が明らかな炭化水素産生藻類である。   There are no particular limitations on the type of hydrocarbon-producing algae used in the present production method. What is necessary is just to select the hydrocarbon production algae which produces a desired hydrocarbon. Preferably, it is a hydrocarbon-producing algae with a clear main habitat.

本明細書において「主生息水域」とは、本発明の対象となる炭化水素産生藻類が主として生息する水域であって、自然環境下において該藻類の増殖を伴う生存が可能であり、原則として他水域よりも単位容量あたりの群体数(生息率)が高い水域をいう。生存及び/又は増殖が可能であっても他水域と比較して生存率及び/又は増殖率が有意に低い水域は、その炭化水素産生藻類の主生息水域には該当しない。例えば、河川等の淡水域と河口付近の汽水域のいずれにも分布する炭化水素産生藻類において、汽水域での生存率及び/又は増殖率が淡水域のそれと比較して統計学的に有意に低い場合には、その藻類の主生息水域は汽水域ではなく淡水域となる。つまり、主生息水域とは、その炭化水素産生藻類にとって生存上及び増殖上、最も好ましい環境である。したがって、仮に炭化水素産生藻類の主生息水域が不明な場合であっても、対象となる炭化水素産生藻類を淡水、汽水及び海水で培養したときに最も生存率や増殖率の高い水域をその藻類の主生息水域と認定することができる。一方、異なる水域に生息する又は生息可能な炭化水素産生藻類において、各水域での生存率及び増殖率に統計学的に有意な差がない場合には、そのいずれの水域も主生息水域となる。この場合、本明細書では、より浸透圧の高い水域をその藻類の主生息水域と定義する。なお、本明細書において、淡水とは14mOsm(ミリオスモル)以下の浸透圧を有する溶液とし、汽水とは14mOsmより大きく1.2Osm(オスモル)未満の浸透圧を有する溶液とし、海水とは1.2Osm以上の浸透圧を有する溶液とする。   In this specification, the “main habitat area” is an area where the hydrocarbon-producing algae that are the subject of the present invention mainly inhabit, and can survive with the growth of the algae in the natural environment. A body of water with a higher number of colonies per unit capacity (habitat) than the body of water. A water area that can survive and / or grow but has a significantly lower survival rate and / or growth rate than other water areas does not fall within the main habitat area of the hydrocarbon-producing algae. For example, in hydrocarbon-producing algae distributed in both freshwater areas such as rivers and brackish waters near river mouths, the survival rate and / or growth rate in brackish water areas is statistically significant compared to that in freshwater areas. If low, the algae's main habitat will be freshwater rather than brackish. That is, the main habitat water area is the most preferable environment for survival and growth of the hydrocarbon-producing algae. Therefore, even if the main habitat area of hydrocarbon-producing algae is unknown, when the target hydrocarbon-producing algae are cultured in fresh water, brackish water and seawater, the water area with the highest survival rate and growth rate is the algae. It can be recognized as the main habitat area. On the other hand, in hydrocarbon-producing algae that inhabit or can live in different water areas, if there is no statistically significant difference in survival rate and growth rate in each water area, any water area becomes the main habitat area . In this case, in this specification, the water area with higher osmotic pressure is defined as the main habitat area of the algae. In the present specification, fresh water is a solution having an osmotic pressure of 14 mOsm (miliosmol) or less, brackish water is a solution having an osmotic pressure of greater than 14 mOsm and less than 1.2 Osm (osmol), and seawater is 1.2 Osm or more. The solution has an osmotic pressure.

本明細書における炭化水素産生藻類は、淡水域を主生息水域とする淡水性藻類、汽水域を主生息水域とする汽水性藻類及び海水域を主生息水域とする海水性藻類のいずれであってもよい。好ましくは淡水性藻類又は汽水性藻類、より好ましくは淡水性藻類である。淡水性藻類の具体例としては、前述のB. brauniiが挙げられる。B. brauniiには、Showa株(Nonomura M., 1988, J. Phycol., 36: 285-291)をはじめ、様々な株が知られているが、本明細書においては、いずれの株であってもよい。また、前記いずれの水域も、本発明の製造方法に供される炭化水素産生藻類の生存が可能である限り、水温は特に制限はしない。例えば、温泉のように周辺の戸外水温よりも温度の高い水域であってもよい。好ましくはその炭化水素産生藻類の増殖に至適な水温である。   The hydrocarbon-producing algae in this specification are either freshwater algae whose main habitat is freshwater, brackish algae whose main habitat is seawater, and seawater algae whose main habitat is seawater. Also good. Preferably they are freshwater algae or brackish algae, more preferably freshwater algae. Specific examples of freshwater algae include the aforementioned B. braunii. Various strains are known for B. braunii, including the Showa strain (Nonomura M., 1988, J. Phycol., 36: 285-291). May be. In any of the above-described water areas, the water temperature is not particularly limited as long as the hydrocarbon-producing algae used in the production method of the present invention can survive. For example, it may be a water area having a higher temperature than the surrounding outdoor water temperature such as a hot spring. Preferably, the water temperature is optimal for the growth of the hydrocarbon-producing algae.

本工程における「培地」は、本発明の製造方法に供される炭化水素産生藻類の生存及び/又は増殖が可能であり、かつ当該藻類の主生息水域の浸透圧よりも高い浸透圧を有することを特徴とする。   The “medium” in this step is capable of survival and / or growth of the hydrocarbon-producing algae used in the production method of the present invention, and has an osmotic pressure higher than the osmotic pressure of the main habitat water area of the algae. It is characterized by.

本工程に用いる培地の成分組成は、本発明に供される藻類が生存及び/又は増殖する上で必須の栄養素を含んでいる培地であれば、特に限定はしない。また、培地は、天然培地、人工培地、合成培地又はその組合せのいずれであってもよい。本明細書で「天然培地」とは、自然界に存在する水域由来の水(例えば、湖水、河川水又は海水)又はそれを純水等で希釈した培地である。例えば、炭化水素産生藻類の主生息水域由来の水は、その藻類の生存及び/又は増殖に必要な成分を全て含んでいると考えられることから本工程の培地として好適である。また、本明細書で「人工培地」とは、天然培地の成分組成と同等又は類似の成分を含むように人工的に調製した擬似天然培地をいう。例えば、天然海水の成分組成を模した人工海水(例えば、ダイゴ人工海水SP;日本製薬株式会社)が挙げられる。さらに、本明細書で「合成培地」とは、本発明の対象となる炭化水素産生藻類が生存及び/又は増殖が可能なように成分を調合し、調製された培地である。例えば、炭化水素産生藻類がB. brauniiのような淡水性炭化水素産生藻類であれば、Chu13培地(S.P. Chu, The Journal of Ecology, 1942, 30(2): 284-325)、AF-6培地(Kasai F., et al., 2004, NIES-Collection list of strains, 7th edn. National Institute for Environmental Studies, Tsukuba, p 49)、又はf/2培地(Guillard R.R. and Ryther J.H., 1962, Gran. Can J Microbiol., 8:229-239; Bazaes J., et al., 2012, J. Appl. Phycol., published online: 08 February)を用いることができる。   The component composition of the medium used in this step is not particularly limited as long as it is a medium containing nutrients essential for the survival and / or growth of the algae used in the present invention. The medium may be a natural medium, an artificial medium, a synthetic medium, or a combination thereof. In this specification, the “natural medium” is water derived from water bodies existing in nature (for example, lake water, river water or seawater) or a medium diluted with pure water or the like. For example, water derived from the main habitat of hydrocarbon-producing algae is suitable as a medium for this step because it is considered to contain all components necessary for the survival and / or growth of the algae. Further, in the present specification, the “artificial medium” refers to a pseudo natural medium prepared artificially so as to include a component equivalent to or similar to the component composition of the natural medium. For example, artificial seawater (for example, Daigo artificial seawater SP; Nippon Pharmaceutical Co., Ltd.) simulating the composition of natural seawater. Furthermore, the “synthetic medium” in the present specification is a medium prepared by preparing components so that the hydrocarbon-producing algae as a subject of the present invention can survive and / or grow. For example, if the hydrocarbon-producing alga is a freshwater hydrocarbon-producing alga such as B. braunii, Chu13 medium (SP Chu, The Journal of Ecology, 1942, 30 (2): 284-325), AF-6 medium (Kasai F., et al., 2004, NIES-Collection list of strains, 7th edn. National Institute for Environmental Studies, Tsukuba, p 49), or f / 2 medium (Guillard RR and Ryther JH, 1962, Gran. Can J Microbiol., 8: 229-239; Bazaes J., et al., 2012, J. Appl. Phycol., Published online: 08 February).

本工程に用いる培地の浸透圧は、本発明に供される藻類の主生息水域の浸透圧よりも高く、かつその藻類が生存可能な範囲内である。例えば、使用する炭化水素産生藻類がB. brauniiのような淡水性藻類であれば、本工程に用いる培地の浸透圧は、14mOsmよりも大きく、385mOsm以下、好ましくは50mOs以上360mOsm以下、より好ましくは100mOs以上340mOsm以下、さらに好ましくは150mOs以上330mOsm以下、一層好ましくは180mOs以上320mOsm以下であればよい。本工程に用いる培地の浸透圧の調節は、公知のいずれの方法を用いてもよい。例えば、使用する藻類がB. brauniiのような淡水性藻類の場合、培地の浸透圧を14mOsmよりも大きく、385mOsm以下に調節する方法として、天然培地である海水又は人工培地である人工海水を前記浸透圧範囲内となるように純水等で希釈する方法、主生息水域である河川若しくは湖水の水又は淡水性藻類用合成培地に金属塩等を添加して前記浸透圧範囲内に調節する方法、又は浸透圧が前記浸透圧範囲内にある汽水域由来の水を使用する方法が挙げられる。前記浸透圧調節のために培地に添加する金属塩は、少量の添加で使用する炭化水素産生藻類の生存及び/又は増殖に対して有害なものを除けば、特に制限はしない。好ましくは、浸透圧調節に一般的に使用されている金属塩、例えば、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウムである。   The osmotic pressure of the medium used in this step is higher than the osmotic pressure of the main aquatic habitat of the algae used in the present invention and is within a range where the algae can survive. For example, if the hydrocarbon-producing alga used is a freshwater algae such as B. braunii, the osmotic pressure of the medium used in this step is larger than 14 mOsm, not more than 385 mOsm, preferably not less than 50 mOs and not more than 360 mOsm, more preferably It may be 100 mOs or more and 340 mOsm or less, more preferably 150 mOs or more and 330 mOsm or less, and still more preferably 180 mOs or more and 320 mOsm or less. Any known method may be used to adjust the osmotic pressure of the medium used in this step. For example, when the algae to be used is a freshwater algae such as B. braunii, as a method of adjusting the osmotic pressure of the medium to be greater than 14 mOsm and 385 mOsm or less, seawater that is a natural medium or artificial seawater that is an artificial medium A method of diluting with pure water or the like so as to be within the osmotic pressure range, a method of adjusting to the osmotic pressure range by adding a metal salt or the like to a river or lake water or a synthetic medium for freshwater algae as a main habitat water area Or the method of using the water derived from the brackish water area whose osmotic pressure is in the said osmotic pressure range is mentioned. The metal salt added to the medium for adjusting the osmotic pressure is not particularly limited as long as it is harmful to the survival and / or growth of hydrocarbon-producing algae used in a small amount. Preferred are metal salts generally used for osmotic pressure adjustment, such as sodium chloride, calcium chloride, magnesium chloride, calcium chloride.

さらに、本工程では、炭化水素産生藻類を、該藻類の主生息水域の浸透圧よりも高い浸透圧を有する培地で所定の時間以上培養することを特徴とする。培養する時間は、38時間以上、好ましくは2日以上、3日以上、5日以上、10日以上、15日以上、20日以上、25日以上、又は30日以上である。なお、前述のように本工程は、藻体に対して所定の時間以上浸透圧衝撃を付与すればよく、必ずしも増殖を伴わなくてもよいことから、培養時間も複数世代に及ぶ必要は無く、通常生育条件下での単一世代時間内、すなわち倍加時間内でよい。培養時間の上限は問わない。継代培養(植え継ぎによる培養)をし続けた場合であっても本発明の炭化水素産生藻類は、炭化水素高収率性藻体の性質を維持しており、本発明の目的を達成し得るからである。ただし、炭化水素高収率性藻体を継代培養せずに同一培地で長期間培養を継続し、かつその培養が増殖を伴う培養である場合には、培養液中の藻体は、静止期を経てやがて死滅期に入ることから、対数増殖期後期又は静止期初期若しくは中期に達した培養液は、定期的に新しい培地に植え継ぐことが好ましい。   Furthermore, this step is characterized in that the hydrocarbon-producing algae are cultured in a medium having an osmotic pressure higher than the osmotic pressure of the main aquatic habitat of the algae for a predetermined time or more. The culture time is 38 hours or more, preferably 2 days or more, 3 days or more, 5 days or more, 10 days or more, 15 days or more, 20 days or more, 25 days or more, or 30 days or more. In addition, as described above, this step only needs to give an osmotic shock to the algal bodies for a predetermined time or more, and does not necessarily involve proliferation, so the culture time does not need to span multiple generations, It may be within a single generation time under normal growth conditions, that is, within a doubling time. The upper limit of the culture time is not limited. Even when the subculture (culture by planting) is continued, the hydrocarbon-producing algae of the present invention maintain the properties of the hydrocarbon high-yield algal bodies and achieve the object of the present invention. Because you get. However, if the hydrocarbon high-yield algal cells are cultured for a long time in the same medium without subculture, and the culture is a culture with growth, the algal cells in the culture solution The culture medium that has reached the late logarithmic phase or the early or middle stationary phase is preferably planted in a new medium periodically because it enters the death phase after a certain period.

培養温度、CO2濃度、光照射量及び光照射時間等の諸条件を含む炭化水素産生藻類の具体的な培養方法については、浸透圧衝撃付与工程に供する炭化水素産生藻類に関して当該分野で公知の全ての培養方法を用いることができる。通常は、使用する炭化水素産生藻類の培養に適した条件、好ましくは最適な条件で培養すればよい。例えば、炭化水素産生藻類がB. brauniiであれば、Tanoi T., et al., 2010, J. Appl. Phycol., published online: 10 June;Okada S., et al., 1997, Applied Biochemistry and Biotechnology, 67-1: 79-86;Casadevall E., et al., 1985, Biotechnology and Bioengineering, 27-3, 286-295; Wolf F.R., et al., 1983, Applied Biochemistry and Biotechnology, 8-3: 249-260に記載の培養方法を参照すればよい。 As for a specific method for culturing hydrocarbon-producing algae including various conditions such as culture temperature, CO 2 concentration, light irradiation amount and light irradiation time, it is known in the art for hydrocarbon-producing algae to be subjected to the osmotic pressure application step. All culture methods can be used. Usually, the culture may be performed under conditions suitable for culturing the hydrocarbon-producing algae used, preferably under optimum conditions. For example, if the hydrocarbon-producing algae is B. braunii, Tanoi T., et al., 2010, J. Appl. Phycol., Published online: 10 June; Okada S., et al., 1997, Applied Biochemistry and Biotechnology, 67-1: 79-86; Casadevall E., et al., 1985, Biotechnology and Bioengineering, 27-3, 286-295; Wolf FR, et al., 1983, Applied Biochemistry and Biotechnology, 8-3: The culture method described in 249-260 may be referred to.

(2)前培養工程
「前培養工程」(S0101)とは、浸透圧衝撃付与工程に先立ち行われる増殖を伴う培養工程である。本工程は、浸透圧衝撃付与工程に供する炭化水素産生藻類の藻体数を予め所定量まで増やすことを目的とする。本工程は、前述のように選択工程であることから、浸透圧衝撃付与工程に供される炭化水素産生藻類の個体数が当初から十分量ある場合には、必ずしも必要な工程ではない。したがって、状況や必要に応じて適宜行えばよい。
(2) Pre-culture process The "pre-culture process" (S0101) is a culture process involving proliferation that is performed prior to the osmotic pressure application process. The purpose of this step is to increase the number of algal bodies of the hydrocarbon-producing algae used in the osmotic pressure applying step to a predetermined amount in advance. Since this step is a selection step as described above, it is not necessarily a required step when the number of hydrocarbon-producing algae used in the osmotic pressure application step is sufficiently large from the beginning. Therefore, it may be appropriately performed according to the situation and necessity.

本工程で用いる培地は、浸透圧衝撃付与工程に供する炭化水素産生藻類が増殖可能な培地であれば特に限定はしない。天然培地、人工培地又はその組合せのいずれであってもよい。好ましくはその炭化水素産生藻類の主生息水域由来の水又はそれと同等若しくは類似の成分組成及び浸透圧を有する溶液、又はその炭化水素産生藻類が好適に増殖可能なように成分組成及び浸透圧を最適化した溶液であればよい。例えば、炭化水素産生藻類がB. brauniiであれば、前述のChu13培地、AF-6培地、f/2培地等を用いることができる。   The medium used in this step is not particularly limited as long as it is a medium in which hydrocarbon-producing algae used in the osmotic pressure application step can grow. Any of a natural medium, an artificial medium, or a combination thereof may be used. Preferably, water derived from the main habitat of the hydrocarbon-producing algae, or a solution having an equivalent or similar component composition and osmotic pressure, or an optimal component composition and osmotic pressure so that the hydrocarbon-producing algae can suitably grow Any solution may be used. For example, if the hydrocarbon-producing algae is B. braunii, the above-mentioned Chu13 medium, AF-6 medium, f / 2 medium, etc. can be used.

炭化水素産生藻類の具体的な培養方法については、前記浸透圧衝撃付与工程に記載の培養方法と同じでよい。   The specific method for culturing the hydrocarbon-producing algae may be the same as the culturing method described in the osmotic pressure application step.

培養時間は、培養液中の炭化水素産生藻類の個体数(又は細胞群体数)が増殖により所望の値に達するまで培養すればよく、特に限定はしないが、本工程の目的を勘案すれば培養液中の炭化水素産生藻類が対数増殖期後期又は静止期に達するまで培養することが好ましい。   The culture time is not particularly limited as long as the number of hydrocarbon-producing algae individuals (or the number of cell populations) in the culture solution reaches a desired value by growth, but if the purpose of this step is taken into consideration It is preferable to culture until the hydrocarbon-producing algae in the liquid reach the late logarithmic growth phase or the stationary phase.

前培養工程後の炭化水素産生藻類を浸透圧衝撃付与工程の培地に植種する場合、前培養工程後の培養液の全部又は一部をそのまま浸透圧衝撃付与工程の培地に添加してもよいし、前培養工程後の培養液を遠心した後、上清を除去して得られる藻体のスラリー若しくはペレットの全部又は一部を浸透圧衝撃付与工程の培地に添加してもよい。培養した炭化水素産生藻類を浸透圧衝撃付与工程の培地に添加するときの植種量は、植種後の培地における炭化水素産生藻類が誘導期後記〜静止期初期に相当する個体数となる量が好ましい。例えば、前培養工程において静止期に達するまで培養した培養液を浸透圧衝撃付与工程における培地の1/10容量〜1/4容量で添加する方法が挙げられる。   When inoculating the hydrocarbon-producing algae after the pre-culture process in the medium of the osmotic shock application process, all or part of the culture solution after the pre-culture process may be added to the medium of the osmotic shock application process as it is. Then, after centrifuging the culture solution after the pre-culture step, all or part of the algal body slurry or pellet obtained by removing the supernatant may be added to the medium in the osmotic pressure application step. The amount of planting when the cultured hydrocarbon-producing algae is added to the medium in the osmotic pressure application step is the amount of hydrocarbon-producing algae in the medium after planting corresponding to the number of individuals corresponding to the period after the induction period to the beginning of the stationary period Is preferred. For example, there is a method in which the culture medium cultured until reaching the stationary phase in the pre-culture step is added at 1/10 volume to 1/4 volume of the medium in the osmotic pressure application step.

1−3.効果
本発明の炭化水素高収率性藻体の製造方法によれば、細胞間マトリクスを有する炭化水素産生藻類から炭化水素を高収率で回収することのできる炭化水素高収率性藻体を簡便に製造することができる。
1-3. Effect According to the method for producing a hydrocarbon high-yield alga body of the present invention, a hydrocarbon high-yield alga body capable of recovering hydrocarbons from a hydrocarbon-producing alga having an intercellular matrix in a high yield It can be easily manufactured.

本発明の炭化水素高収率性藻体の製造方法によれば、浸透圧を調節した培地で炭化水素産生藻類を所定の時間以上培養し、浸透圧衝撃を付与するのみで発明の目的を達成し得ることから、既存の炭化水素産生藻類の培養設備さえあれば足りる。したがって、新たな設備投資等を必要とせずに実施することができる。   According to the method for producing a hydrocarbon high-yield alga body of the present invention, the object of the invention is achieved only by culturing a hydrocarbon-producing alga in a medium with controlled osmotic pressure for a predetermined time or more and applying an osmotic pressure impact. Therefore, it is only necessary to have an existing culture facility for hydrocarbon-producing algae. Therefore, it can be implemented without requiring new capital investment.

2.炭化水素高収率性藻体
2−1.概要
本発明の第2の態様は、炭化水素高収率性藻体である。
2. 2. High-yield hydrocarbon alga body 2-1. Outline | summary The 2nd aspect of this invention is a hydrocarbon high-yield alga.

従来、細胞間マトリクスを有する炭化水素産生藻類から炭化水素を回収するためには、藻体を濃縮後、圧搾処理等により物理的に破壊して細胞内又は細胞間マトリクスから炭化水素を抽出するか、又は有機溶媒を用いて化学的に抽出する方法が採用されていた。しかし、これらの方法は、水分含量が高く、厚い細胞壁を有する炭化水素産生藻類の特性から効率的な回収が困難であり、また、その問題を解決する場合には前処理工程で多大なエネルギーコストを要することから実用化上の大きな障害となっていた。しかし、本発明の炭化水素高収率性藻体によれば、炭化水素の化学的回収方法において必須の工程であった乾燥処理又は加熱処理等の前処理工程を必要とせず、また物理的方法であっても、高い収率で炭化水素を回収することができる。   Conventionally, in order to recover hydrocarbons from hydrocarbon-producing algae having an intercellular matrix, is it possible to extract the hydrocarbons from the intracellular or intercellular matrix by concentrating the algal bodies and then physically destroying them by pressing or the like? Alternatively, a chemical extraction method using an organic solvent has been employed. However, these methods are difficult to recover efficiently due to the characteristics of hydrocarbon-producing algae having a high water content and a thick cell wall. Therefore, it has become a big obstacle for practical use. However, according to the hydrocarbon high-yield alga body of the present invention, it does not require a pretreatment step such as a drying treatment or a heat treatment, which is an essential step in the chemical recovery method for hydrocarbons, and is a physical method. Even so, hydrocarbons can be recovered in high yield.

2−2.構成
本発明の炭化水素高収率性藻体は、前述のように、細胞間マトリクスを有する炭化水素産生藻類を、該藻類の主生息水域の浸透圧よりも高い浸透圧を有する培地で38時間以上、好ましくは2日以上、3日以上、5日以上、10日以上、15日以上、20日以上、25日以上、又は30日以上培養して、藻体に浸透圧衝撃を与えることによって、野生型の同種藻類と比較して生合成された炭化水素を統計学的に有意に高い収率で回収可能な新たな性質を獲得した藻体である。「統計学的に有意」とは、両者間の炭化水素収率の差を統計学的に処理したときに、有意な差があることをいう。統計学的処理の検定方法は、有意性の有無を判断可能な公知の検定方法を適宜使用すればよい。例えば、スチューデントt検定法、多重比較検定法を用いることができる。具体的には、例えば、危険率(有意水準)が5%、1%又は0.1%より小さい場合が挙げられる。すなわち、本態様の炭化水素高収率性藻体は、前記第1態様の製造方法に準じた処理によって、炭化水素の高収率性を獲得した藻体である。
2-2. Configuration As described above, the hydrocarbon high-yield alga body of the present invention is obtained by applying a hydrocarbon-producing alga having an intercellular matrix in a medium having an osmotic pressure higher than the osmotic pressure of the main habitat area of the algae for 38 hours. Or more, preferably 2 days or more, 3 days or more, 5 days or more, 10 days or more, 15 days or more, 20 days or more, 25 days or more, or 30 days or more This is an algal body that has acquired a new property capable of recovering a biosynthesized hydrocarbon in a statistically significantly higher yield as compared with a wild-type homologous algae. “Statistically significant” means that there is a significant difference when the difference in hydrocarbon yield between the two is treated statistically. As a test method for statistical processing, a known test method capable of determining the presence or absence of significance may be appropriately used. For example, Student's t test or multiple comparison test can be used. Specifically, for example, the risk rate (significance level) is less than 5%, 1%, or 0.1%. That is, the hydrocarbon high-yield alga body of this aspect is an alga body that has acquired high yield of hydrocarbons by the treatment according to the production method of the first aspect.

細胞間マトリクスを有する炭化水素産生藻類を、該藻類に主生息水域の浸透圧よりも高い浸透圧で所定時間以上浸透圧衝撃を与えることによって、藻体に如何なる変化が生じ、その結果、生合成された炭化水素を高収率で回収可能な性質を獲得するのか、その具体的な機序については明らかではない。しかし、一つの仮説として、浸透圧衝撃により、細胞間マトリクスを構成する粘質多糖の産生が抑制され、細胞間マトリクスの透過性が増加する結果、蓄積された炭化水素の細胞間マトリクスから細胞外への漏出性も増加する可能性が考えられる。炭化水素産生藻類が獲得したこの新たな性質は、一過性の性質ではなく、該藻類の主生息水域の浸透圧よりも高い浸透圧を有する培地で培養を継続するか又は凍結保存することによって維持することができる。   By subjecting the algae with a hydrocarbon-producing algae having an intercellular matrix to osmotic shock for a predetermined time or more at an osmotic pressure higher than the osmotic pressure of the main inhabiting water area, any change occurs in the algal bodies, resulting in biosynthesis. It is not clear about the specific mechanism of obtaining the property of recovering the produced hydrocarbon in high yield. However, one hypothesis is that osmotic shock suppresses the production of the viscous polysaccharides that make up the intercellular matrix and increases the permeability of the intercellular matrix. There is also a possibility that leakage into the water will increase. This new property acquired by hydrocarbon-producing algae is not a transient property, but is continued by culturing in a medium having an osmotic pressure higher than that of the main habitat of the algae or by cryopreserving it. Can be maintained.

2−3.効果
本発明の炭化水素高収率性藻体によれば、炭化水素産生藻類が産生した炭化水素を乾燥処理や加熱処理等の前処理工程を経ることなしに回収することができる。
2-3. Effect According to the hydrocarbon high-yield alga body of the present invention, the hydrocarbon produced by the hydrocarbon-producing algae can be recovered without going through a pretreatment step such as a drying treatment or a heat treatment.

本発明の炭化水素高収率性藻体を用いれば、有機溶媒に懸濁するだけで野生株の同種藻類と比較して炭化水素を極めて高い収率で回収することができる。その収率は、同様の回収操作を行った野生株の同種藻類では5%以下であるのに対して、本発明の炭化水素高収率性藻体では85%以上である。   If the hydrocarbon high-yield alga body of the present invention is used, hydrocarbons can be recovered at a very high yield as compared with wild-type algae just by suspending in an organic solvent. The yield is 5% or less in the same strain of wild type algae subjected to the same recovery operation, whereas it is 85% or more in the hydrocarbon high-yield alga body of the present invention.

本発明の炭化水素高収率性藻体によれば、乾燥処理や加熱処理によって藻体を破壊することなく炭化水素を回収できることから、藻体が炭化水素回収後も生存可能であり、それ故、回収した藻体を炭化水素の製造に再利用することができる。   According to the hydrocarbon high-yield alga body of the present invention, the alga body can survive after the hydrocarbon recovery, because the hydrocarbon can be recovered without destroying the alga body by drying treatment or heat treatment. The collected algal bodies can be reused for the production of hydrocarbons.

本発明の炭化水素高収率性藻体によれば、炭化水素高収率特性を獲得した状態で、保存が可能である。したがって、炭化水素高収率性藻体として提供が可能である。   According to the hydrocarbon high-yield alga body of the present invention, storage is possible in a state where the hydrocarbon high-yield characteristic is acquired. Therefore, it can be provided as a hydrocarbon high-yield algal body.

3.炭化水素製造方法
3−1.概要
本発明の第3の態様は、炭化水素製造方法である。本製造方法によれば、炭化水素高収率性藻体を用いて炭化水素産生藻類由来の炭化水素を低コストで効率的に製造することができる。
3. 3. Hydrocarbon production method 3-1. Outline | summary The 3rd aspect of this invention is a hydrocarbon manufacturing method. According to this production method, hydrocarbons derived from hydrocarbon-producing algae can be efficiently produced at low cost using hydrocarbon high-yield alga bodies.

3−2.構成
本態様の製造方法の製造フローを図2に示す。この図が示すように、本態様の製造方法は、培養工程(S0201)、濃縮工程(S0202)、抽出工程(S0203)及び藻体回収工程(S0204)を含む。このうち培養工程及び抽出工程は本態様の製造方法の必須工程であり、濃縮工程及び藻体回収工程は選択工程である。以下、各工程について具体的に説明をする。
3-2. Configuration The manufacturing flow of the manufacturing method of this aspect is shown in FIG. As shown in this figure, the production method of this embodiment includes a culture step (S0201), a concentration step (S0202), an extraction step (S0203), and an algal body recovery step (S0204). Among these, a culture process and an extraction process are essential processes of the manufacturing method of this aspect, and a concentration process and an algal body collection process are selection processes. Hereinafter, each step will be specifically described.

(1)培養工程
「培養工程」(S0201)は、炭化水素高収率性藻体をその主生息水域の浸透圧よりも高い浸透圧を有する培地で浸透圧衝撃を付与しながら所定の期間培養する工程である。本工程は、炭化水素高収率性藻体を培養し、その藻体に十分量の炭化水素を生合成させることを目的とする。
(1) Cultivation process “Cultivation process” (S0201) is the cultivation of hydrocarbon high-yield alga bodies for a specified period of time while applying an osmotic shock to a medium having an osmotic pressure higher than that of its main habitat. It is a process to do. The purpose of this step is to culture a hydrocarbon high-yield alga body and biosynthesize a sufficient amount of hydrocarbons in the alga body.

本態様の製造方法に供する炭化水素高収率性藻体は、浸透圧衝撃により炭化水素の高収率性質を獲得した前記第2態様に記載の炭化水素高収率性藻体である。2種以上の異なる炭化水素産生藻類に由来する炭化水素高収率性藻体又は異なる2株以上の同種炭化水素産生藻類に由来する炭化水素高収率性藻体であっても浸透圧衝撃を加える培地の浸透圧が互いに同範囲内であれば、同時に用いることもできる。   The hydrocarbon high-yield alga body used in the production method of the present aspect is the hydrocarbon high-yield algal body according to the second aspect, which has acquired the high-yield property of hydrocarbons by osmotic pressure impact. Osmotic pressure impacts even on hydrocarbon high-yield algal bodies derived from two or more different hydrocarbon-producing algae or hydrocarbon high-yielding algal bodies derived from two or more different types of hydrocarbon-producing algae If the osmotic pressures of the added media are within the same range, they can be used simultaneously.

本工程は、基本的には前記第1態様の炭化水素高収率性藻体の製造方法における浸透圧衝撃付与工程(S0102)と同様の方法で行えばよい。本工程では、培養液中の炭化水素高収率性藻体が生存可能で、かつ炭化水素を十分に生合成できれば、前記浸透圧衝撃付与工程(S0102)と同様に、炭化水素高収率性藻体の増殖は必ずしも必要ではない。しかしながら、一回の製造工程で得られる炭化水素の収量を高めるために培養液中の炭化水素高収率性藻体数を増殖によって大量取得することが望ましい。また、本態様の製造方法に供する炭化水素高収率性藻体は、炭化水素を高収率で回収可能な性質を既に獲得した藻体であることから、少なくとも炭化水素高収率性藻体が炭化水素を生合成するだけの培養時間があればよく、第1態様の炭化水素高収率性藻体製造方法のように、通常の炭化水素産生藻類が前記性質を獲得するために必要な培養時間は必要ではない。第1態様の浸透圧衝撃付与工程(S0102)と同様に、長期間増殖を伴う培養を行う場合には、同一培地で培養を継続すると培養液中の炭化水素産生藻類が死滅期に入ることから、例えば、培養液中の炭化水素産生藻類が対数増殖期後期又は静止期初期若しくは中期に達した時点で、培養液の全部若しくは一部又は培養液から回収した炭化水素産生藻類のスラリーの全部若しくは一部を新たな培地に植え継ぐことが望ましい。   This step may be basically performed by the same method as the osmotic pressure imparting step (S0102) in the method for producing a hydrocarbon high-yield algal body of the first aspect. In this step, if the hydrocarbon high-yield algal bodies in the culture medium can survive and the hydrocarbon can be sufficiently biosynthesized, the hydrocarbon high-yield property is the same as in the osmotic pressure imparting step (S0102). Algal growth is not always necessary. However, in order to increase the yield of hydrocarbons obtained in a single production process, it is desirable to obtain a large number of hydrocarbon high-yield algal bodies in the culture solution by growth. In addition, since the hydrocarbon high-yield alga body used in the production method of this embodiment is an alga body that has already acquired the property of recovering hydrocarbons at high yield, at least the hydrocarbon high-yield alga body It is sufficient if the culture time is sufficient to biosynthesize hydrocarbons, and the ordinary hydrocarbon-producing algae are necessary for acquiring the above properties as in the method for producing hydrocarbon high-yield alga bodies of the first aspect. Incubation time is not required. As in the osmotic pressure imparting step (S0102) of the first aspect, when culturing with long-term growth is performed, if the culture is continued in the same medium, the hydrocarbon-producing algae in the culture solution enter the death phase. For example, when the hydrocarbon-producing algae in the culture solution reach the late logarithmic growth phase or the early or middle stationary phase, the whole or a part of the culture solution, or all of the hydrocarbon-producing algal slurry recovered from the culture solution or It is desirable to plant a part in a new medium.

前記第1態様の浸透圧衝撃付与工程(S0102)と本態様の培養工程(0201)を組み合わせて、第1態様と第3態様を一貫して行うことも可能である。例えば、第1態様の炭化水素高収率性藻体製造方法の浸透圧衝撃付与工程(0102)において炭化水素高収率性藻体を得た後、その培養液から炭化水素高収率性藻体を分離せずにそのまま本工程の培養工程(0201)として浸透圧衝撃を付与しながら培養してもよい。   By combining the osmotic pressure applying step (S0102) of the first aspect and the culture step (0201) of the present aspect, the first aspect and the third aspect can be performed consistently. For example, after obtaining a hydrocarbon high-yield alga body in the osmotic pressure imparting step (0102) of the hydrocarbon high-yield alga body production method of the first aspect, the hydrocarbon high-yield alga is obtained from the culture solution. You may culture | cultivate as it is as the culture | cultivation process (0201) of this process, providing an osmotic pressure impact, without isolate | separating a body.

(2)濃縮工程
「濃縮工程」(S0202)は、前記培養工程後に培養液中の炭化水素高収率性藻体を濃縮する工程である。本工程は、次の抽出工程(S0203)において、炭化水素高収率性藻体から効率的に炭化水素を抽出するために、培養工程後の培養液から予め不要な液体成分を除去し又は減じることによって、単位容量あたりの炭化水素高収率性藻体数を増加させることを目的とする。前述のように、本工程は選択工程であり、必要に応じて行えばよい。
(2) Concentration step The “concentration step” (S0202) is a step of concentrating the hydrocarbon high-yield alga bodies in the culture solution after the culturing step. In this step, in the next extraction step (S0203), in order to efficiently extract hydrocarbons from hydrocarbon high-yield alga bodies, unnecessary liquid components are removed or reduced in advance from the culture solution after the culture step. The purpose of this is to increase the number of hydrocarbon high-yield alga bodies per unit volume. As described above, this step is a selection step and may be performed as necessary.

濃縮方法は、炭化水素高収率性藻体が産生した炭化水素を酸化等によって変質させることなく、その藻体を濃縮できる方法であれば、特に限定はせず、公知のあらゆる方法を用いて濃縮することができる。例えば、培養液を遠心機により適当な時間遠心した後、藻体含有相を回収する遠心濃縮法、培養液を藻体サイズよりも小さい孔径を有する適当なフィルターを用いて培養液を除去し、藻体スラリーを回収する濾過濃縮法、エバポレーターを用いて培養液を蒸発させて藻体を濃縮する蒸発濃縮法、送風等により培養液を蒸発させて藻体を濃縮する風乾濃縮法、又はそれらの組合せ等が挙げられる。通常は、遠心濃縮方法又は濾過濃縮方法が好ましく適用される。濃縮率は問わないが、培養液の全部又は大部分を除去できる程度まで、すなわち、藻体がペレット状又はスラリー状となる程度まで濃縮することが好ましい。   The concentration method is not particularly limited as long as it can concentrate the hydrocarbons produced by the hydrocarbon high-yield algal cells by oxidation or the like, and any known method can be used. It can be concentrated. For example, after centrifuging the culture solution for a suitable time with a centrifuge, the centrifugal concentration method for collecting the alga body-containing phase, removing the culture solution using a suitable filter having a pore size smaller than the alga body size, Filtration concentration method for recovering algal body slurry, evaporation concentration method for concentrating the alga body by evaporating the culture solution using an evaporator, air-dry concentration method for concentrating the alga body by evaporating the culture solution by blowing air, etc. A combination etc. are mentioned. Usually, a centrifugal concentration method or a filtration concentration method is preferably applied. The concentration rate is not limited, but it is preferable to concentrate to the extent that all or most of the culture solution can be removed, that is, to the extent that the algal bodies become a pellet or slurry.

濃縮工程後の藻体は、必要に応じて1回以上洗浄することもできる。洗浄は、純水(滅菌水、イオン交換水、超純水を含む)、又は前記培養工程で用いた培地又はそれと同程度の浸透圧を有するバッファ若しくは生理食塩水を用いて行えばよい。   The algal bodies after the concentration step can be washed once or more as necessary. Washing may be performed using pure water (including sterilized water, ion-exchanged water, and ultrapure water), the medium used in the culturing step, or a buffer or physiological saline having an osmotic pressure comparable to that of the medium.

(3)抽出工程
「抽出工程」(S0203)は、前記培養工程後又は濃縮工程後の藻体から炭化水素を物理的方法及び/又は化学的方法により抽出する工程である。本工程は、炭化水素高収率性藻体が生合成し、蓄積した炭化水素を藻体から抽出することを目的とする。
(3) Extraction Step The “extraction step” (S0203) is a step of extracting hydrocarbons from the algal bodies after the culturing step or the concentration step by a physical method and / or a chemical method. The purpose of this step is to biosynthesize hydrocarbon high-yield alga bodies and extract the accumulated hydrocarbons from algal bodies.

細胞間マトリクスを有する炭化水素産生藻類から炭化水素を回収する方法としては、従来、ヘキサン等の有機溶媒を混合し、その有機溶媒に炭化水素を溶解させて回収する方法が主に採用されている。しかし、通常の培地で培養した炭化水素産生藻類を単に有機溶媒と混合しただけでは炭化水素は、ほとんど回収することができない。したがって、藻体から炭化水素を効率的に回収するためには抽出工程前に、前処理として、藻体を物理的方法で破壊するか、乾燥処理又は加熱処理等を行う必要があった。一方、本発明の炭化水素高収率性藻体を用いれば、抽出工程において有機溶媒と混合するのみで、藻体から極めて効率よく炭化水素を回収することができる。したがって、本態様の炭化水素製造方法によれば、従来方法と異なり、より少ない工程で、藻体を破壊することのないマイルドな条件で炭化水素の効率的な回収が可能となる。それ故、次の藻体回収工程(S0204)で詳述するように、本工程後に炭化水素高収率性藻体を生存状態で回収することができる。   As a method for recovering hydrocarbons from hydrocarbon-producing algae having an intercellular matrix, conventionally, a method in which an organic solvent such as hexane is mixed and the hydrocarbon is dissolved in the organic solvent is mainly used. . However, hydrocarbons can hardly be recovered by simply mixing hydrocarbon-producing algae cultured in a normal medium with an organic solvent. Therefore, in order to efficiently recover hydrocarbons from the alga bodies, it is necessary to destroy the algal bodies by a physical method, or to perform a drying treatment or a heat treatment as a pretreatment before the extraction step. On the other hand, if the hydrocarbon high-yield alga bodies of the present invention are used, hydrocarbons can be recovered from the alga bodies very efficiently only by mixing with an organic solvent in the extraction step. Therefore, according to the hydrocarbon production method of the present embodiment, unlike conventional methods, it is possible to efficiently recover hydrocarbons under mild conditions that do not destroy algal bodies with fewer steps. Therefore, as described in detail in the next algal body recovery step (S0204), the hydrocarbon high-yield algal bodies can be recovered in a viable state after this step.

本工程で使用する炭化水素の抽出方法は、炭化水素産生藻類から炭化水素を抽出するための当該分野で公知のあらゆる物理的方法及び/又は化学的方法に準じて行えばよい。前述のように、本態様の炭化水素製造方法では、本工程で藻体の物理的方法による破壊や乾燥処理又は加熱処理等の前処理を必要としないが、所望であれば行ってもよい。   The hydrocarbon extraction method used in this step may be performed according to any physical method and / or chemical method known in the art for extracting hydrocarbons from hydrocarbon-producing algae. As described above, in the hydrocarbon production method of this aspect, pretreatment such as destruction of the algal bodies by a physical method or drying treatment or heat treatment is not necessary in this step, but it may be performed if desired.

前記物理的方法として、例えば、藻体の圧搾、圧潰、超音波破砕又はその組み合わせによる抽出方法が挙げられる。圧搾による抽出方法の具体例としては、前記培養工程後又は濃縮工程後の藻体を油脂吸着材と接触させて、両者の接触面積が増えるように適当な圧力を加え、藻体中の炭化水素を油脂吸着材に吸着させて回収する方法が挙げられる。圧潰による抽出方法の具体例としては、前記培養工程後又は濃縮工程後の藻体をグラスビーズ若しくはプラスチックビーズ又はグラインドミル等を用いて物理的にすり潰した後、藻体由来のタンパク質成分を変性除去し、残った溶液を油脂吸着材と接触させて炭化水素を回収するか、前記溶液をそのまま又はそれに有機溶媒等を加えて遠心した後に油相を回収する方法が挙げられる。超音波破砕による抽出方法の具体例としては、前記培養工程後又は濃縮工程後の藻体を超音波破砕装置(ソニケーター)に設置し、適当な発振周波数と出力で藻体を破砕した後、藻体由来のタンパク質成分を変性除去し、残った溶液から前記圧潰による抽出方法と同様に炭化水素を回収する方法が挙げられる。   Examples of the physical method include extraction methods by pressing, crushing, ultrasonic crushing, or a combination thereof. As a specific example of the extraction method by pressing, the algal body after the culturing step or after the concentration step is brought into contact with the fat and oil adsorbent, and an appropriate pressure is applied so as to increase the contact area between the two. The method of adsorb | sucking to a fats and oils adsorbent and collect | recovering is mentioned. As a specific example of the extraction method by crushing, the algae bodies after the culturing step or the concentration step are physically ground using glass beads, plastic beads, grind mills, etc., and then the protein components derived from the algae are denatured and removed. Then, the remaining solution is brought into contact with an oil and fat adsorbent to recover hydrocarbons, or the solution is recovered as it is or after adding an organic solvent or the like and centrifuging it. As a specific example of the extraction method by ultrasonic crushing, the algal bodies after the culturing step or the concentrating step are placed in an ultrasonic crushing device (sonicator), the algal bodies are crushed with an appropriate oscillation frequency and output, Examples include a method in which protein components derived from the body are denatured and removed, and hydrocarbons are recovered from the remaining solution in the same manner as the extraction method by crushing.

また、化学的方法として、例えば、有機溶媒を用いた炭化水素の溶出、又は酵素を用いた藻体の溶解による抽出方法が挙げられる。有機溶媒を用いた炭化水素の溶出方法において使用する有機溶媒としては、低極性又は非極性の水非混和性媒体であればよく、n-ヘキサン(以下、「ヘキサン」とも記載する)若しくはn-ヘプタンのようなC6-10脂肪族若しくは脂環式炭化水素又はベンゼンのようなC6-10芳香族炭化水素が好ましく、ヘキサン又はn-ヘプタンがより好ましい。有機溶媒を用いた炭化水素の溶出方法は、前述のように培養工程後又は濃縮工程後の藻体を単に適当な有機溶媒と混合するだけで、有機相に溶解した炭化水素を回収することができる。使用した有機溶媒からの炭化水素の回収方法又は精製方法は当該分野で公知の方法を用いればよく、特に限定はしない。例えば、減圧蒸留による濃縮が挙げられるが挙げられる。酵素を用いた藻体の溶解による抽出方法において使用する酵素としては、例えば、セルラーゼ及びペクトリアーゼが挙げられる。酵素処理をする場合、使用する酵素の至適条件下で藻体を処理した後、藻体由来のタンパク質成分を変性除去し、残った溶液から前記圧潰による抽出方法と同様に回収する方法が挙げられる。   Moreover, as a chemical method, the extraction method by the elution of the hydrocarbon using an organic solvent or melt | dissolution of the alga body using an enzyme is mentioned, for example. The organic solvent used in the hydrocarbon elution method using an organic solvent may be a low-polarity or nonpolar water-immiscible medium, and may be n-hexane (hereinafter also referred to as “hexane”) or n-hexane. C6-10 aliphatic or alicyclic hydrocarbons such as heptane or C6-10 aromatic hydrocarbons such as benzene are preferred, and hexane or n-heptane is more preferred. As described above, the hydrocarbon elution method using an organic solvent can recover the hydrocarbon dissolved in the organic phase simply by mixing the algal cells after the incubation step or the concentration step with an appropriate organic solvent. it can. The method for recovering or purifying hydrocarbons from the organic solvent used may be any method known in the art and is not particularly limited. Examples thereof include concentration by distillation under reduced pressure. Examples of the enzyme used in the extraction method by lysis of algal bodies using an enzyme include cellulase and pectinase. In the case of enzyme treatment, there is a method of treating algal bodies under the optimum conditions of the enzyme used, then denaturing and removing the protein components derived from algal bodies, and recovering from the remaining solution in the same manner as the extraction method by crushing. It is done.

(4)藻体回収工程
「藻体回収工程」(S0204)は、前記培養工程(S0201)に供するために前記抽出工程(S0203)後の炭化水素高収率性藻体を回収する工程である。本工程は、抽出工程後の藻体を2回目以降の製造サイクルの培養工程に再利用することを目的とする。
(4) Algae recovery step The “algae recovery step” (S0204) is a step of recovering the hydrocarbon high-yield alga bodies after the extraction step (S0203) for use in the culture step (S0201). . The purpose of this step is to reuse the algal bodies after the extraction step for the culture step of the second and subsequent production cycles.

本工程は、前記抽出工程(S0203)において、全ての炭化水素高収率性藻体を死滅させない方法で炭化水素を抽出した場合であって、かつ本態様の製造方法を2サイクル以上連続して行う場合にのみ実施される選択工程である。   This step is a case where, in the extraction step (S0203), hydrocarbons are extracted by a method that does not kill all hydrocarbon high-yield alga bodies, and the production method of this embodiment is continuously performed for 2 cycles or more. This is a selection process that is performed only when it is performed.

本工程は、選択工程ではあるが、前記第2態様の炭化水素高収率性藻体を使用することで初めて可能となった本態様の炭化水素製造方法で最も特徴的かつユニークな工程である。前述のように、細胞間マトリクスを有する炭化水素産生藻類から炭化水素を効率的に回収するためには、従来、抽出工程前に前処理として乾燥処理又は加熱処理等を行う必要があった。しかし、このような前処理を行った場合、炭化水素の抽出に用いた藻体は、ほぼ完全に死滅していた。それ故、製造サイクルを連続して行う場合には、培養工程用の炭化水素高収率性藻体をその都度新たに調製しなければならず、また大量培養する場合には、植種後、藻体が対数増殖期に達するまでに時間を要する等、炭化水素産生藻類を用いて炭化水素を大規模に製造する上での大きな障害となっていた。一方、本態様の炭化水素製造方法は、第2態様の炭化水素高収率性藻体を用いることから、抽出工程において乾燥処理や加熱処理等の前処理工程を経る必要がなく、マイルドな抽出方法であっても炭化水素を高い収率で回収することが可能である。そのため、抽出工程後の藻体が生存可能であり、それを回収して、培養工程の植種用藻体として再利用することができる。それによって、培養工程で大量培養する場合であっても炭化水素高収率性藻体を新たに調製する必要がなくなり、さらに植種する藻体数を多くすることができることから対数増殖期に達するまでに時間を短縮化することも可能となる等、上記障害となる問題点を解決することができる。   Although this step is a selection step, it is the most characteristic and unique step in the hydrocarbon production method of this embodiment that has been made possible for the first time by using the hydrocarbon high-yield alga bodies of the second embodiment. . As described above, in order to efficiently recover hydrocarbons from hydrocarbon-producing algae having an intercellular matrix, conventionally, it has been necessary to perform a drying treatment or a heat treatment as a pretreatment before the extraction step. However, when such pretreatment was performed, the algal bodies used for the extraction of hydrocarbons were almost completely killed. Therefore, when the production cycle is performed continuously, a hydrocarbon high-yield alga body for the cultivation process must be newly prepared each time. For example, it takes time for the algal bodies to reach the logarithmic growth phase, which has been a major obstacle to the large-scale production of hydrocarbons using hydrocarbon-producing algae. On the other hand, the hydrocarbon production method of this embodiment uses the hydrocarbon high-yield alga bodies of the second embodiment, so that it is not necessary to go through a pretreatment step such as a drying treatment or a heat treatment in the extraction step, and mild extraction is performed. Even with this method, it is possible to recover hydrocarbons in a high yield. Therefore, the algal bodies after the extraction process are viable, and can be collected and reused as seeding alga bodies in the culture process. As a result, it is not necessary to prepare a new hydrocarbon high-yield alga body even when mass-culturing in the culturing process, and the number of alga bodies to be planted can be increased, thereby reaching the logarithmic growth phase. It is possible to solve the above-mentioned obstacles, such as shortening the time required.

抽出工程後の培養液から炭化水素高収率性藻体を回収する方法は、炭化水素産生藻類を回収できる当該分野で公知のあらゆる方法を用いることができるが、基本的には前記濃縮工程に記載の濃縮方法と同様の方法を用いればよい。例えば、抽出工程後の溶液から炭化水素を含む油相を分離した後の水相及び中間相を含む溶液を、適当な時間遠心してスラリーとして藻体を回収してもよいし、又は藻体サイズよりも小さい孔径を有する適当なフィルターを用いて溶液を濾過して藻体をしてもよい。回収した藻体の全てが生きている必要はない。   Any method known in the art that can recover hydrocarbon-producing algae can be used as the method for recovering hydrocarbon-producing alga bodies from the culture solution after the extraction step. A method similar to the concentration method described may be used. For example, the solution containing the aqueous phase and the intermediate phase after separating the oil phase containing hydrocarbons from the solution after the extraction step may be centrifuged for an appropriate time to collect alga bodies as a slurry, or the alga body size The solution may be filtered using a suitable filter having a smaller pore size to form alga bodies. It is not necessary for all the collected algal bodies to be alive.

回収後の藻体は、必要に応じて1回以上洗浄することもできる。洗浄は、前記培養工程で用いた培地又はそれと同程度の浸透圧を有するバッファ若しくは生理食塩水を用いて行えばよい。   The collected algal bodies can be washed once or more as necessary. Washing may be performed using the medium used in the culturing step or a buffer or physiological saline having an osmotic pressure comparable to that of the medium.

回収された藻体は、第2回目以降の製造サイクルの培養工程における炭化水素高収率性藻体として使用することができる。培養工程の培地に添加するときの炭化水素高収率性藻体の植種量は、植種後の培地における該藻体が対数増殖期初期に相当する個体数となる程度の量が好ましい。   The collected alga bodies can be used as hydrocarbon high-yield alga bodies in the culturing step of the second and subsequent production cycles. The planting amount of the hydrocarbon high-yield algal bodies when added to the culture medium in the culturing step is preferably such that the algal bodies in the medium after seeding have an individual number corresponding to the early logarithmic growth phase.

3−3.効果
本発明の炭化水素製造方法によれば、第2態様の炭化水素高収率製藻体を用いることによって、従来法よりも少ない工程で、かつ高収率で炭化水素を製造することができる。それによって製造コストの低減が可能となることから、炭化水素を安価で提供することが可能となる。
3-3. Effect According to the hydrocarbon production method of the present invention, by using the hydrocarbon high-yield alga bodies of the second aspect, it is possible to produce hydrocarbons in a high number of steps with fewer steps than the conventional method. . As a result, production costs can be reduced, and hydrocarbons can be provided at low cost.

また、本発明の炭化水素製造方法によれば、従来法と異なり、当該性質を有する藻体は、藻体を破壊することなく炭化水素を回収することができることから、炭化水素の製造に用いた藻体を再利用することができる。それによって、2回目の製造サイクル以降の培養工程における炭化水素高収率製藻体の増殖時間の短縮化が可能となる。   Moreover, according to the hydrocarbon production method of the present invention, unlike the conventional method, the alga body having the property can be used to produce hydrocarbons because it can recover the hydrocarbon without destroying the alga body. Algae can be reused. This makes it possible to shorten the growth time of the high-yield hydrocarbon-producing alga bodies in the culturing process after the second production cycle.

4.炭化水素製造システム
4−1.概要
本発明の第4の態様は、炭化水素製造システムである。本発明の炭化水素製造システムは、前記第3態様の炭化水素製造方法をシステム化したものであって、細胞間マトリクスを有する炭化水素産生藻類から炭化水素を大規模に製造することを目的とする。本発明の炭化水素製造システムによれば、前記第2態様の炭化水素高収率性藻体を用いて炭化水素を低コストで効率的に製造することができる。
4). Hydrocarbon production system 4-1. Outline A fourth aspect of the present invention is a hydrocarbon production system. The hydrocarbon production system of the present invention is a systemization of the hydrocarbon production method of the third aspect, and aims to produce hydrocarbons on a large scale from hydrocarbon-producing algae having an intercellular matrix. . According to the hydrocarbon production system of the present invention, hydrocarbons can be efficiently produced at low cost using the hydrocarbon high-yield alga bodies of the second aspect.

4−2.構成
本発明の炭化水素製造システムは、培養部、及び抽出部を含む。さらに、必要に応じて濃縮部及び藻体回収部を含むことができる。以下、各部について説明をする。
4-2. Configuration The hydrocarbon production system of the present invention includes a culture section and an extraction section. Furthermore, a concentration part and an algal body collection | recovery part can be included as needed. Hereinafter, each part will be described.

(1)培養部
「培養部」は、前記第3態様の炭化水素製造方法における培養工程を行う部である。すなわち、培養部では、第2態様に記載の細胞間マトリクスを有する炭化水素産生藻類由来の炭化水素高収率性藻体を培養槽内で、前記藻類の主生息水域の浸透圧よりも高い浸透圧を有する培地で培養する。本培養部における、培地組成や培地の浸透圧等を含む炭化水素高収率性藻体の具体的な培養方法は、前記第3態様の炭化水素製造方法における培養工程に記載の方法に従って行えばよい。
(1) Culture part "Culture part" is a part which performs the culture | cultivation process in the hydrocarbon manufacturing method of the said 3rd aspect. That is, in the culture unit, the hydrocarbon high-yield algal bodies derived from the hydrocarbon-producing algae having the intercellular matrix described in the second aspect are infiltrated in a culture tank higher than the osmotic pressure of the main aquatic waters of the algae. Culture in medium with pressure. The specific method for culturing hydrocarbon high-yield algal cells including the medium composition and the osmotic pressure of the medium in the main culture part can be performed according to the method described in the culturing step in the hydrocarbon production method of the third aspect. Good.

培養部は、必要に応じて浸透圧調節手段、光照射手段、二酸化炭素供給手段、撹拌手段又はその組み合わせを含むことができる。   The culture unit can include osmotic pressure adjusting means, light irradiation means, carbon dioxide supply means, stirring means, or a combination thereof as necessary.

「浸透圧調節手段」とは、培養部における培養液中の浸透圧を測定し、培養部を所定の浸透圧範囲となるように調節する手段である。浸透圧調節手段は、例えば、浸透圧測定器、浸透圧上昇器、浸透圧降下器、浸透圧制御器を含むように構成されている。浸透圧測定器は、培養槽中の培養液の浸透圧を必要な時に測定することができる。浸透圧測定器は、当該分野で公知の浸透圧測定器を利用すればよい。浸透圧上昇器は、培養液中の浸透圧が所定の浸透圧の範囲を下回った時に、培養液の浸透圧を上昇させるために培養槽内に浸透圧上昇剤を添加する器である。浸透圧上昇剤には、例えば、金属塩又はその溶液が挙げられる。金属塩は、第1態様に記載のものを使用すればよい。浸透圧降下器は、培養液中の浸透圧が所定の浸透圧の範囲を上回った時に、培養液の浸透圧を低下させるために培養槽内に水を添加する器である。浸透圧制御器は、浸透圧測定器の測定結果に基づいて、測定値が所定の浸透圧範囲よりも低い時には、浸透圧上昇器から浸透圧上昇剤を培養槽内に投入するように制御し、また測定値が所定の浸透圧範囲よりも高い時には、浸透圧降下器から水を培養槽内に投入するように制御することができる。   The “osmotic pressure adjusting means” is a means for measuring the osmotic pressure in the culture solution in the culture part and adjusting the culture part to be in a predetermined osmotic pressure range. The osmotic pressure adjusting means is configured to include, for example, an osmotic pressure measuring device, an osmotic pressure increasing device, an osmotic pressure decreasing device, and an osmotic pressure controller. The osmotic pressure measuring device can measure the osmotic pressure of the culture solution in the culture tank when necessary. What is necessary is just to utilize an osmotic pressure measuring device well-known in the said field | area as an osmotic pressure measuring device. The osmotic pressure increaser is a device for adding an osmotic pressure increasing agent to the culture tank in order to increase the osmotic pressure of the culture solution when the osmotic pressure in the culture solution falls below a predetermined osmotic pressure range. Examples of the osmotic pressure increasing agent include a metal salt or a solution thereof. The metal salt described in the first aspect may be used. The osmotic pressure reducer is a device for adding water to the culture tank in order to reduce the osmotic pressure of the culture solution when the osmotic pressure in the culture solution exceeds a predetermined osmotic pressure range. Based on the measurement result of the osmotic pressure measuring device, the osmotic pressure controller controls so that the osmotic pressure increasing agent is put into the culture tank from the osmotic pressure increasing device when the measured value is lower than the predetermined osmotic pressure range. In addition, when the measured value is higher than the predetermined osmotic pressure range, control can be performed so that water is introduced into the culture tank from the osmotic pressure reducer.

「光照射手段」とは、炭化水素高収率性藻体の光合成に必要な光を人工的に培養槽に所定時間照射する手段である。光を照射する手段には、当該分野で公知のあらゆる方法を使用することができる。例えば、LED、蛍光灯、水銀灯、HID、電球等が挙げられる。なお、培養槽を屋外に設置する場合、通常は自然光(日光)でよい。   The “light irradiating means” is means for artificially irradiating a culture tank with light necessary for photosynthesis of hydrocarbon high-yield algal bodies for a predetermined time. Any method known in the art can be used as the means for irradiating light. For example, LED, fluorescent lamp, mercury lamp, HID, light bulb and the like can be mentioned. In addition, when installing a culture tank outdoors, natural light (sunlight) may be sufficient normally.

「二酸化炭素供給手段」とは、炭化水素高収率性藻体の光合成に必要な二酸化炭素を培養槽内に供給する手段である。二酸化炭素ボンベ、開閉バルブ、及び供給管を有する。培養液への二酸化炭素溶解度を高めるために、培養槽内の気密性を高くして二酸化炭素分圧を上昇できるように構成してもよい。   The “carbon dioxide supply means” is means for supplying carbon dioxide necessary for photosynthesis of hydrocarbon high-yield algal bodies into the culture tank. It has a carbon dioxide cylinder, an open / close valve, and a supply pipe. In order to increase the solubility of carbon dioxide in the culture solution, the partial pressure of carbon dioxide may be increased by increasing the airtightness in the culture tank.

「撹拌手段」とは、培養中の培養液を撹拌する手段である。撹拌手段は、培養液が均一となるように効率的に撹拌できる手段であれば、特に限定はしない。例えば、培養槽内に設置した撹拌棒又は回転羽根によって培養液を撹拌してもよいし、培養槽を回転、往復、反転、及びそれらを組み合わせることによって撹拌してもよい。   The “stirring means” is a means for stirring the culture solution being cultured. The stirring means is not particularly limited as long as it can efficiently stir so that the culture solution becomes uniform. For example, the culture solution may be stirred by a stirring rod or a rotating blade installed in the culture tank, or the culture tank may be stirred by rotating, reciprocating, reversing, or a combination thereof.

(2)濃縮部
「濃縮部」は、培養部において培養された培養液中の藻体を濃縮する部で、前記第3態様の炭化水素製造方法における濃縮工程を行う部である。前述のように濃縮部は、必要に応じて本態様の炭化水素製造システムに加えればよい。本濃縮部における、培養液中の炭化水素高収率性藻体の具体的な濃縮方法は、前記第3態様の炭化水素製造方法における濃縮工程に記載の方法に従って行えばよい。濃縮部では、濃縮後の藻体を必要に応じて1回以上洗浄することもできる。
(2) Concentration part The "concentration part" is a part that concentrates the algal bodies in the culture solution cultured in the culture part, and is a part that performs the concentration step in the hydrocarbon production method of the third aspect. As described above, the enrichment unit may be added to the hydrocarbon production system of this embodiment as necessary. What is necessary is just to perform the specific concentration method of the hydrocarbon high-yield alga body in a culture solution in this concentration part according to the method as described in the concentration process in the hydrocarbon manufacturing method of the said 3rd aspect. In the concentration section, the concentrated algal bodies can be washed once or more as necessary.

(3)抽出部
「抽出部」は、培養部からの培養液における培養後の藻体から、又は濃縮部からの濃縮された培養後の藻体から、該藻体が包含する炭化水素を物理的方法及び/又は化学的方法により抽出する部で、前記第3態様の炭化水素製造方法における抽出工程を行う部である。抽出部における、炭化水素高収率性藻体からの炭化水素の具体的な抽出方法は、前記第3態様の炭化水素製造方法における抽出工程に記載の方法に従って行えばよい。抽出部が有する手段は、その抽出方法に応じて適宜定まる。例えば、藻体の圧搾により物理的に抽出する場合には、例えば、前記第3態様に記載の油脂吸着材を有する圧搾吸着手段を、藻体の圧潰により物理的に抽出する場合には、例えば、グラインドミルを、藻体を超音波破砕により物理的に抽出する場合には、例えば、超音波破砕器を有するようにすればよい。また、ヘキサン等の有機溶媒を用いて炭化水素を化学的に抽出す場合には、有溶媒を抽出槽内に投入する有機溶媒投入手段と、藻体及び有機溶媒を混合する撹拌手段を有するようにすればよい。抽出部において、全ての炭化水素高収率性藻体を死滅させない方法で培養後の藻体から炭化水素を抽出した場合には、本態様の炭化水素製造システムは、次の藻体回収部を備えることができる。
(3) Extraction unit The “extraction unit” is a physical unit for hydrocarbons contained in the algal body from the cultured algal body in the culture solution from the culture unit or from the concentrated cultured algal body from the concentration unit. It is a part which performs the extraction process in the hydrocarbon manufacturing method of the said 3rd aspect in the part extracted by a general method and / or a chemical method. What is necessary is just to perform the specific extraction method of the hydrocarbon from the hydrocarbon high-yield alga body in an extraction part according to the method as described in the extraction process in the hydrocarbon manufacturing method of the said 3rd aspect. The means of the extraction unit is appropriately determined according to the extraction method. For example, when physically extracting by pressing the algal bodies, for example, when pressing and adsorbing means having the oil and fat adsorbing material according to the third aspect is physically extracted by crushing the algal bodies, When the algal body is physically extracted by ultrasonic crushing, the grind mill may be provided with, for example, an ultrasonic crusher. In addition, when a hydrocarbon is chemically extracted using an organic solvent such as hexane, it has an organic solvent charging means for charging the solvent into the extraction tank, and a stirring means for mixing the algal bodies and the organic solvent. You can do it. In the extraction unit, when hydrocarbons are extracted from the cultured algal cells by a method that does not kill all hydrocarbon high-yield algal cells, the hydrocarbon production system according to this aspect includes the following algal cell recovery unit. Can be provided.

(4)藻体回収部
「藻体回収部」は、前記抽出部において炭化水素を抽出した後の炭化水素高収率性藻体を回収し、該藻体を再び前記培養部に供する部で、前記第3態様の炭化水素製造方法における藻体回収工程を行う部である。前述のように藻体回収部は、前記抽出部において、全ての炭化水素高収率性藻体を死滅させない方法で炭化水素を抽出した場合であって、かつ本態様の製造方法を2サイクル以上続けて行う場合にのみ備えられる部である。藻体回収部において、抽出部での炭化水素抽出後の炭化水素高収率性藻体を回収する方法は、前記第3態様の炭化水素製造方法における藻体回収工程に記載の方法に従って行えばよい。すなわち、基本的には前記濃縮部の濃縮方法と同様の方法を用いればよい。藻体回収部では、回収後の藻体を必要に応じて1回以上洗浄することもできる。回収された藻体は、第2回目以降の製造サイクルに供するため培養部において新たな培地添加する炭化水素高収率性藻体として使用することができる。
(4) Algae body recovery part The "algae body recovery part" is a part that recovers hydrocarbon high-yield alga bodies after the extraction of hydrocarbons in the extraction part and supplies the algal bodies again to the culture part. And a part for performing an algal body recovery step in the hydrocarbon production method of the third aspect. As described above, the alga body recovery unit is a case where the extraction unit extracts hydrocarbons by a method that does not kill all hydrocarbon high-yield alga bodies, and the production method of this embodiment is performed for two cycles or more. It is a part that is provided only when performing continuously. In the alga body recovery part, the method of recovering the hydrocarbon high-yield alga bodies after hydrocarbon extraction in the extraction part is performed according to the method described in the alga body recovery step in the hydrocarbon production method of the third aspect. Good. That is, basically, a method similar to the concentration method of the concentration unit may be used. In the alga body collecting part, the collected alga bodies can be washed once or more as needed. The collected alga bodies can be used as hydrocarbon high-yield alga bodies to which a new medium is added in the culture section for use in the second and subsequent production cycles.

5.炭化水素高収率性藻体製造用培地
5−1.概要
本発明の第5の態様は、炭化水素高収率性藻体製造用培地である。本態様の培地は、前記第2態様の炭化水素高収率性藻体を製造するための培地である。本態様の培地によれば、細胞間マトリクスを有する野生型の炭化水素産生藻類から、乾燥処理や加熱処理等の前処理工程を必要とせず、容易に、かつ効率的に炭化水素を回収可能な性質を獲得した第2態様の炭化水素高収率性藻体を製造することができる。
5. 5. Medium for producing hydrocarbon high-yield algal cells 5-1. Outline | summary The 5th aspect of this invention is a culture medium for hydrocarbon high-yield alga bodies manufacture. The medium of this aspect is a medium for producing the hydrocarbon high-yield algal bodies of the second aspect. According to the culture medium of this embodiment, hydrocarbons can be easily and efficiently recovered from wild-type hydrocarbon-producing algae having an intercellular matrix without requiring a pretreatment step such as drying or heat treatment. The hydrocarbon high-yield alga body of the 2nd aspect which acquired the property can be manufactured.

5−2.構成
本態様の培地は、細胞間マトリクスを有する炭化水素産生藻類を対象とする。細胞間マトリクスを有する炭化水素産生藻類については、前記第1態様で詳述していることから、ここではその説明を省略する。
5-2. Configuration The medium of this embodiment is intended for hydrocarbon-producing algae having an intercellular matrix. Since the hydrocarbon-producing algae having an intercellular matrix are described in detail in the first embodiment, the description thereof is omitted here.

本態様の培地の組成は、基本的には前記第1態様の浸透圧衝撃付与工程に記載の培地組成と同じでよい。すなわち、培地は、製造の対象となる炭化水素産生藻類が生存及び/又は増殖可能な培地であり、その藻類の主生息水域における浸透圧よりも高い浸透圧を有するように調節されていればよい。培地は、天然培地、人工培地、合成培地又はその組合せとすることができる。具体例として、炭化水素産生藻類がB. brauniiのような主生息水域が淡水域の淡水性炭化水素産生藻類であれば、培地の浸透圧は、14mOsmよりも大きく、385mOsm以下、好ましくは50mOs以上360mOsm以下、より好ましくは100mOs以上350mOsm以下、さらに好ましくは150mOs以上330mOsm、一層好ましくは180mOs以上320mOsmであればよい。この場合、培地が天然海水、人工海水又はその組み合わせであれば、上記浸透圧範囲内になるように、水等の溶媒で希釈したものでよい。また、培地がChu13培地、AF-6培地、又はf/2培地のような合成培地の場合には、上記浸透圧範囲内になるように、その合成培地に浸透圧調節剤を添加したものでよい。本明細書で「浸透圧調節剤」とは、培地の浸透圧を調節するための薬剤である。溶液の浸透圧を調節可能で、炭化水素産生藻類の生存又は増殖に全く又はほとんど影響を及ぼさない薬剤であれば、特に制限はしない。浸透圧調節剤として一般的に使用されている金属塩は、本態様の培地における浸透圧調節剤としても好適である。そのような金属塩としては、例えば、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウムが挙げられる。   The composition of the medium of this aspect may be basically the same as the medium composition described in the osmotic pressure imparting step of the first aspect. That is, the medium is a medium in which the hydrocarbon-producing algae to be manufactured can survive and / or grow, and it may be adjusted so as to have an osmotic pressure higher than the osmotic pressure in the main habitat area of the algae. . The medium can be a natural medium, an artificial medium, a synthetic medium, or a combination thereof. As a specific example, if the hydrocarbon-producing algae is a freshwater hydrocarbon-producing algae whose main habitat is a freshwater area such as B. braunii, the osmotic pressure of the medium is greater than 14 mOsm, not more than 385 mOsm, preferably not less than 50 mOs. 360 mOsm or less, more preferably 100 mOs or more and 350 mOsm or less, further preferably 150 mOs or more and 330 mOsm, and further preferably 180 mOs or more and 320 mOsm. In this case, if the culture medium is natural seawater, artificial seawater, or a combination thereof, it may be diluted with a solvent such as water so as to be within the osmotic pressure range. In addition, when the medium is a synthetic medium such as Chu13 medium, AF-6 medium, or f / 2 medium, an osmotic pressure regulator is added to the synthetic medium so as to be within the above osmotic pressure range. Good. As used herein, the term “osmotic pressure regulator” is a drug for regulating the osmotic pressure of a medium. There is no particular limitation as long as the drug can adjust the osmotic pressure of the solution and has no or little influence on the survival or growth of hydrocarbon-producing algae. A metal salt generally used as an osmotic pressure regulator is also suitable as an osmotic pressure regulator in the medium of this embodiment. Examples of such metal salts include sodium chloride, calcium chloride, magnesium chloride, and calcium chloride.

本態様の培地は、液体状態、又は固体状態(粉末状態及び顆粒状態を含む)のいずれであってもよい。固体状態の場合には、使用前に水等の適当な溶媒に溶解する。また、本態様の培地は、合成培地と浸透圧調節剤を別個に含むようにキット化しておき、使用前に合成培地に培地が所定の浸透圧となるように浸透圧調節剤を必要量添加するような構成にすることもできる。この場合、浸透圧調節剤の添加量を調節することで、様々な主生息水域の炭化水素産生藻類に対応する炭化水素高収率性藻体製造用培地を提供することができる。キットには、使用する炭化水素産生藻類の種類と、各種に適用される本態様の培地の浸透圧及び/又は浸透圧調節剤の添加量を記載した使用説明書を添付してもよい。   The medium of this embodiment may be in a liquid state or a solid state (including a powder state and a granular state). In the solid state, it is dissolved in an appropriate solvent such as water before use. In addition, the medium of this embodiment is a kit containing a synthetic medium and an osmotic pressure regulator separately, and a necessary amount of osmotic pressure regulator is added to the synthetic medium before use so that the medium has a predetermined osmotic pressure. It can also be configured as described above. In this case, by adjusting the amount of the osmotic pressure regulator added, it is possible to provide a medium for producing hydrocarbon high-yield alga bodies corresponding to hydrocarbon-producing algae in various main habitat water areas. The kit may be accompanied by instructions describing the type of hydrocarbon-producing algae to be used and the amount of osmotic pressure and / or osmotic pressure regulator added to the medium of this embodiment applied to the kit.

本態様の培地は、製造された炭化水素高収率性藻体の生存又は増殖用の培地としても使用することができる。   The medium of this embodiment can also be used as a medium for survival or growth of the produced hydrocarbon high-yield algal cells.

5−3.効果
本発明の炭化水素高収率性藻体製造用培地によれば、細胞間マトリクスを有する炭化水素産生藻類から前記第2態様に記載の炭化水素高収率性藻体を容易に製造することができる。
5-3. Effect According to the medium for producing a hydrocarbon high-yield alga body of the present invention, the hydrocarbon high-yield alga body according to the second aspect is easily produced from a hydrocarbon-producing alga having an intercellular matrix. Can do.

<実施例1:炭化水素高収率性藻体製造用培地の調製と炭化水素高収率性藻体の製造(1)>
(目的)
細胞間マトリクスを有する炭化水素産生藻類から効率的に炭化水素高収率性藻体を製造するための炭化水素高収率性藻体製造用培地の条件等について検証した。
<Example 1: Preparation of medium for producing hydrocarbon high-yield alga bodies and production of hydrocarbon high-yield alga bodies (1)>
(the purpose)
The conditions and the like of the medium for producing hydrocarbon high-yield alga bodies for efficiently producing hydrocarbon high-yield alga bodies from hydrocarbon-producing algae having an intercellular matrix were verified.

(材料)
全ての実施例において、細胞間マトリクスを有する炭化水素産生藻類には、主生息水域を淡水域とするB. braunii Showa株を用いた。
(material)
In all Examples, B. braunii Showa strains having a main inhabiting water area as a fresh water area were used as hydrocarbon-producing algae having an intercellular matrix.

培地には、人工海水培地、及び改変Chu13培地を用いた。
人工海水培地は、MgCl2・6H2O (9.474mg/L)、CaCl2・2H2O (1.326mg/L)、Na2SO4 (3.505mg/L)、KCl (597mg/L)、NaHCO3 (171mg/L)、KBr (85mg/L)、Na2B4O7・10H2O (34mg/L)、SrCl2 (12mg/L)、NaF (3mg/L)、LiCl (1mg/L)、KCl (0.07mg/L)、CoCl2・6H20 (0.0002mg/L)、AlCl3・6H20 (0.008mg/L)、FeCl3・6H2O (0.005mg/L)、Na2WO4・2H2O (0.0002mg/L)、(NH4)6Mo7O24・4H2O (0.02mg/L)、MnCl2・4H2O (0.0008mg/L)及びNaCl (20.747mg/L)からなるダイゴ人工海水SPを1/2、1/4に調整し、それぞれにKNO3 (600mg/L)、K2HPO4・3H2O (52mg/L)、FeNaEDTA (10mg/L)を加えて純水に溶解した溶液に、微量元素としてH3BO3 (572mg/L)、MnSO4・H2O (308mg/L)、ZnSO4・7H2O (44mg/L)、CuSO4・5H2O (16mg/L)、Na2MoO4・2H2O (12mg/L)及びCoSO4・7H2O (18mg/L)を調製した溶液を5mL添加した溶液である。浸透圧は、純水によって前記人工海水培地を1/2希釈したもの(以下、「1/2希釈人工海水」とする)及び1/4希釈したもの(以下、「1/4希釈人工海水」とする)を用いた。
As the medium, an artificial seawater medium and a modified Chu13 medium were used.
Artificial seawater medium is MgCl 2・ 6H 2 O (9.474 mg / L), CaCl 2・ 2H 2 O (1.326 mg / L), Na 2 SO 4 (3.505 mg / L), KCl (597 mg / L), NaHCO 3 (171 mg / L), KBr (85 mg / L), Na 2 B 4 O 7 / 10H 2 O (34 mg / L), SrCl 2 (12 mg / L), NaF (3 mg / L), LiCl (1 mg / L ), KCl (0.07mg / L), CoCl 2・ 6H 2 0 (0.0002mg / L), AlCl 3・ 6H 2 0 (0.008mg / L), FeCl 3・ 6H 2 O (0.005mg / L), Na 2 WO 4・ 2H 2 O (0.0002 mg / L), (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24・ 4H 2 O (0.02 mg / L), MnCl 2・ 4H 2 O (0.0008 mg / L) and NaCl (20.747 mg / L) Daigo artificial seawater SP was adjusted to 1/2 and 1/4, respectively, KNO 3 (600 mg / L), K 2 HPO 4 / 3H 2 O (52 mg / L), FeNaEDTA (10 mg / L) L) was added to the solution which was dissolved in pure water, H 3 BO 3 as a trace element (572mg / L), MnSO 4 · H 2 O (308mg / L), ZnSO 4 · 7H 2 O (44mg / L), CuSO 4 · 5H 2 O (16mg / L), a solution of Na 2 MoO 4 · 2H 2 O (12mg / L) and CoSO 4 · 7H 2 O (18mg / L) solution prepared was added 5 mL. The osmotic pressure is 1/2 dilution of the artificial seawater medium with pure water (hereinafter referred to as “1/2 diluted artificial seawater”) and 1/4 diluted (hereinafter referred to as “1/4 diluted artificial seawater”). Was used).

また、改変Chu13培地は、KNO3 (600mg/L)、MgSO4・7H2O (100mg/L)、K2HPO4・3H2O (52mg/L), CaCl2・2H2O (54mg/L)及びFeNaEDTA (10mg/L) を純水に溶解した溶液に、さらに微量元素としてH3BO3 (572mg/L)、MnSO4・H2O (308mg/L)、ZnSO4・7H2O (44mg/L)、CuSO4・5H2O (16mg/L)、Na2MoO4・2H2O (12mg/L)及びCoSO4・7H2O (18mg/L)を調製したものを5mL加えた溶液である。 In addition, the modified Chu13 medium includes KNO 3 (600 mg / L), MgSO 4 7H 2 O (100 mg / L), K 2 HPO 4 3H 2 O (52 mg / L), CaCl 2 2H 2 O (54 mg / L). L) and FeNaEDTA (10 mg / L) dissolved in pure water, H 3 BO 3 (572 mg / L), MnSO 4 · H 2 O (308 mg / L), ZnSO 4 · 7H 2 O as trace elements (44mg / L), CuSO 4 · 5H 2 O (16mg / L), Na 2 MoO 4 · 2H 2 O (12mg / L) and CoSO 4 · 7H 2 O those prepared (18mg / L) 5mL added Solution.

各培地のpHは、7.2〜7.5の範囲になるよう希硫酸を用いて調整した。
なお、1/2希釈人工海水の浸透圧は600mOsm、1/4希釈人工海水の浸透圧は300mOsm、また改変Chu13培地の浸透圧は14mOsmである。
The pH of each medium was adjusted with dilute sulfuric acid so as to be in the range of 7.2 to 7.5.
The osmotic pressure of the 1/2 diluted artificial seawater is 600 mOsm, the osmotic pressure of the 1/4 diluted artificial seawater is 300 mOsm, and the osmotic pressure of the modified Chu13 medium is 14 mOsm.

(方法)
前培養としてB. braunii Showa株を改変Chu13培地で19日間培養した。1/2希釈人工海水又は1/4希釈人工海水:静止期前期に達した培養液=1:0.4となるように植種し、引き続き培養を行った。34日後、各培養液中の藻体増殖速度、炭化水素含有率及び炭化水素回収率を測定すると共に、新たな1/2希釈人工海水又は1/4希釈人工海水、前記培養液の一部を液量比が1:0.4となるように植え継ぎ、再び培養を行った。最初の植種から74日後、137日後、及び178日後にも同様に培養液中の藻体増殖速度、炭化水素含有率及び炭化水素回収率を測定すると共に、上記液量比で植え継ぎを継続した。したがって、植種後34日、35〜74日、75〜137日及び138〜178日の各培地の実際の浸透圧は、1/2希釈人工海水では、385.74mOsm(植種後34日)、1/4希釈人工海水で、それぞれ192.87mOsm、243.93mOsm、258.52mOsm及び262.68mOsmとなる。なお、1/2希釈人工海水を使用した場合、後述するように植種後34日で藻体が死滅したため、それ以降の培養は行っていない。また、改変Chu13培地は、B. brauniiの培養において一般的に使用される培地であり、本実施例で使用したB. braunii Showa株も改変Chu13培地で数年間にわたり継代培養された藻体である。したがって、継代培養によって藻体増殖速度、炭化水素含有率及び炭化水素回収率に有意な変化は生じないと考えられることから、任意の培養時点における培養液中の藻体増殖速度、炭化水素含有率及び炭化水素回収率を測定すれば足りる。そこで、本実施例では、前培養19日目の培養液についてのみ藻体増殖速度、炭化水素含有率及び炭化水素回収率を測定した。つまり、改変Chu13培地で培養した藻体は、炭化水素高収率性藻体ではなく、対照用の野生型B. braunii Showa株である。
(Method)
As a preculture, the B. braunii Showa strain was cultured in a modified Chu13 medium for 19 days. 1/2 diluted artificial seawater or 1/4 diluted artificial seawater: Inoculated so that the culture solution reached the first half of the stationary phase = 1: 0.4, followed by culturing. After 34 days, measure the algal growth rate, hydrocarbon content rate and hydrocarbon recovery rate in each culture solution, and add new 1/2 diluted artificial seawater or 1/4 diluted artificial seawater, a part of the culture solution. Planting was continued so that the liquid volume ratio was 1: 0.4, and the culture was performed again. Similarly, after 74 days, 137 days, and 178 days after the first planting, the growth rate of algal bodies, hydrocarbon content, and hydrocarbon recovery rate in the culture solution are measured, and transplantation is continued at the above liquid ratio. did. Therefore, the actual osmotic pressure of each medium at 34 days, 35-74 days, 75-137 days and 138-178 days after seeding is 385.74 mOsm (34 days after seeding) in 1/2 diluted artificial seawater, 1/4 dilution artificial seawater becomes 192.87mOsm, 243.93mOsm, 258.52mOsm and 262.68mOsm, respectively. In addition, when 1/2 dilution artificial seawater was used, since the alga body died 34 days after planting as will be described later, no further culture was performed. The modified Chu13 medium is a medium commonly used in the culture of B. braunii, and the B. braunii Showa strain used in this example is an alga body subcultured for several years in the modified Chu13 medium. is there. Therefore, it is considered that there is no significant change in algal body growth rate, hydrocarbon content rate and hydrocarbon recovery rate by subculture, so algal body growth rate and hydrocarbon content in the culture solution at any time point It is sufficient to measure the rate and hydrocarbon recovery. Therefore, in this example, the algal growth rate, hydrocarbon content rate, and hydrocarbon recovery rate were measured only for the culture solution on the 19th day of pre-culture. That is, the algal cells cultured in the modified Chu13 medium are not hydrocarbon high-yield algal cells, but a wild-type B. braunii Showa strain for control.

全ての培養は、ルー型培養瓶(容積1000mL、東京硝子器械株式会社)で培養温度(液温)を25℃で、光照射条件を光量子束密度40〜60μmol/m2/s及び明暗12時間周期で、二酸化炭素濃度を1.0%の無菌空気の連続供給で、静置培養にて行った。 All cultures were performed in a roux-type culture bottle (volume: 1000 mL, Tokyo Glass Instrument Co., Ltd.) with a culture temperature (liquid temperature) of 25 ° C., light irradiation conditions of photon flux density of 40-60 μmol / m 2 / s and light / dark 12 hours. The cycle was carried out in static culture with a continuous supply of sterile air with a carbon dioxide concentration of 1.0%.

藻体増殖速度は、回収時の藻体濃度(g/L)から植種時の藻体濃度(g/L)を減じた値(g/L/week)として算出した。藻体濃度は、ガラス繊維濾紙(粒子保持能1.6μm、GEヘルスケア・ジャパン株式会社)に藻体を滴下後、十分量の純水で藻体を洗浄し、105℃で乾燥後、その乾燥重量を測定することにより計測した。   The algal body growth rate was calculated as a value (g / L / week) obtained by subtracting the algal body concentration (g / L) at the time of seeding from the algal body concentration (g / L) at the time of recovery. Algae concentration is determined by dropping the algae onto glass fiber filter paper (particle retention capacity 1.6μm, GE Healthcare Japan Ltd.), washing the algae with a sufficient amount of pure water, drying at 105 ° C, and then drying It was measured by measuring the weight.

炭化水素の総質量は、以下の手順で測定した。まず、濃縮工程で得られた所定量の水性スラリーを凍結乾燥させた(FDU-2200型、東京理化器械株式会社、冷却温度-80℃、真空度25Pa)。この凍結乾燥物をガラス製フラスコに入れ、十分量のヘキサンを加えて炭化水素を抽出した。なお、「十分量のヘキサンを加えて炭化水素を抽出する」とは、前記凍結乾燥物にさらなるヘキサンを加えても色素成分がもはや抽出されなくなるまで、該凍結乾燥物にヘキサンを加えて抽出する操作を繰り返すことを意味する。この抽出条件により、前記微細藻類の細胞間マトリクスに蓄積された炭化水素の全量が抽出される。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン)によって、得られたヘキサン抽出物から色素成分を除去して、炭化水素の精製画分を得た。ロータリーエバポレーターを用いて前記精製画分から溶媒を蒸発させ、得られた残渣を減圧乾燥して乾燥質量を測定した。この乾燥質量を、炭化水素の総質量とした。   The total mass of the hydrocarbon was measured by the following procedure. First, a predetermined amount of the aqueous slurry obtained in the concentration step was freeze-dried (FDU-2200 type, Tokyo Rika Kikai Co., Ltd., cooling temperature -80 ° C., degree of vacuum 25 Pa). This lyophilized product was put into a glass flask, and a sufficient amount of hexane was added to extract hydrocarbons. “Extracting hydrocarbons by adding a sufficient amount of hexane” means that extraction is performed by adding hexane to the lyophilized product until pigment components are no longer extracted even if additional hexane is added to the lyophilized product. It means repeating the operation. Under this extraction condition, the total amount of hydrocarbons accumulated in the intercellular matrix of the microalgae is extracted. The pigment component was removed from the obtained hexane extract by silica gel column chromatography (developing solvent: hexane) to obtain a purified hydrocarbon fraction. The solvent was evaporated from the purified fraction using a rotary evaporator, the obtained residue was dried under reduced pressure, and the dry mass was measured. This dry mass was taken as the total mass of hydrocarbons.

200mLの培養液を200mLのヘキサンと共に分液漏斗に入れ、30秒間撹拌した後、有機相を回収し、中間層の藻体を回収後、100mLの新たなヘキサンと混合し、再び30秒間撹拌した後、有機相を回収した。回収した有機相を混合後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:ヘキサン)によって、得られたヘキサン抽出物から色素成分を除去して、炭化水素の精製画分を得た。ロータリーエバポレーターを用いて前記精製画分から溶媒を蒸発させ、得られた残渣を減圧乾燥して乾燥質量を測定した。この乾燥質量を、炭化水素の回収量とした。炭化水素回収率は、回収量を総質量で除することで算出した。   200 mL of the culture broth was placed in a separatory funnel with 200 mL of hexane, stirred for 30 seconds, and then the organic phase was recovered. After recovering the intermediate layer of algae, it was mixed with 100 mL of fresh hexane and stirred again for 30 seconds. Later, the organic phase was recovered. After the collected organic phases were mixed, the pigment component was removed from the obtained hexane extract by silica gel column chromatography (developing solvent: hexane) to obtain a purified hydrocarbon fraction. The solvent was evaporated from the purified fraction using a rotary evaporator, the obtained residue was dried under reduced pressure, and the dry mass was measured. This dry mass was taken as the amount of recovered hydrocarbon. The hydrocarbon recovery rate was calculated by dividing the recovered amount by the total mass.

(結果)
(1)浸透圧と藻体増殖速度との関係
図3に結果を示す。ただし、1/2人工海水の植種後34日目の成長速度データは図示していない。これは、この培養期間の培地浸透圧(385.74mOsm)で培養液の黄変が確認されたためである。黄変は、葉緑素の退色、及びその後の藻体の死滅を示す。つまり、B. brauniiのような主生息水域を淡水域とする炭化水素産生藻類の場合、培地の浸透圧が385.74mOsm以上では生存できないことを示している。一方、192.87 mOsm〜262.68 mOsmの浸透圧を有する1/4希釈人工海水の場合には、B. brauniiは、継代培養により若干の低下は観察されるものの178日間にわたる長期間の培養でも生存及び増殖が可能なことが明らかにされた。
(result)
(1) Relationship between osmotic pressure and algal body growth rate The results are shown in FIG. However, growth rate data on the 34th day after seeding of 1/2 artificial seawater are not shown. This is because yellowing of the culture solution was confirmed at the medium osmotic pressure (385.74 mOsm) during this culture period. Yellowing indicates chlorophyll fading and subsequent algal body death. This means that in the case of hydrocarbon-producing algae whose main inhabiting waters are freshwater such as B. braunii, it is impossible to survive if the osmotic pressure of the medium is 385.74 mOsm or more. On the other hand, in the case of 1/4 dilution artificial seawater having an osmotic pressure of 192.87 mOsm to 262.68 mOsm, B. braunii survived and survived for a long period of 178 days, although a slight decrease was observed by subculture. It was revealed that growth was possible.

(2)浸透圧と炭化水素含有率との関係
図4に結果を示す。前述のように1/2希釈人工海水では、B. brauniiが死滅したことから、ここでは、改変Chu13培地と1/4希釈人工海水の結果のみを示している。この図で示すように、1/4希釈人工海水でB. brauniiを培養した場合、いずれの培養期間でも改変Chu13培地で培養したときと比較して、藻体内の炭化水素含有量が増加した。これは、細胞間マトリクスの粘質成分が減少することにより、炭化水素含有率が向上したためと考えられる。
(2) Relationship between osmotic pressure and hydrocarbon content Figure 4 shows the results. Since B. braunii died in 1/2 diluted artificial seawater as described above, only the results of modified Chu13 medium and 1/4 diluted artificial seawater are shown here. As shown in this figure, when B. braunii was cultured in 1/4 diluted artificial seawater, the hydrocarbon content in the algal bodies increased compared to when cultured in the modified Chu13 medium in any culture period. This is considered because the hydrocarbon content was improved by reducing the viscous component of the intercellular matrix.

(3)浸透圧と炭化水素回収率との関係
図5に結果を示す。前述のように浸透圧が385.74mOsmの1/2希釈人工海水では、B. brauniiが死滅したことから、ここでは、改変Chu13培地と1/4希釈人工海水の結果のみを示している。B. brauniiを1/4希釈人工海水で継代培養したときには、第2継代目に相当する35〜74日以降は、回収率(菱型スポット)が85%以上に達した。一方、B. brauniiの改変Chu13培地を用いた培養では、有機溶媒との混合、撹拌のみの回収方法では、5%以下(具体的には3.1%)、の回収率に留まった。一方、改変Chu13培地は、19日目の回収率(丸型スポット)のみを示した。改変Chu13培地で継代された炭化水素高収率性藻体ではないB. brauniiからは、炭化水素はわずか3.1%しか回収できなかった。この結果から、B. brauniiを1/4希釈人工海水で培養することにより、藻体からの炭化水素の抽出はヘキサンと混合して撹拌するだけでよくなり、また炭化水素の培養期間の長さに応じて回収率が劇的に上昇し、培養70日付近では85%以上に達することが明らかとなった。
(3) Relationship between osmotic pressure and hydrocarbon recovery rate Fig. 5 shows the results. As described above, in the 1/2 dilution artificial seawater with an osmotic pressure of 385.74 mOsm, B. braunii died, so here, only the results of the modified Chu13 medium and 1/4 dilution artificial seawater are shown. When B. braunii was subcultured in 1/4 dilution artificial seawater, the recovery rate (diamond spot) reached 85% or more after 35 to 74 days corresponding to the second passage. On the other hand, in the culture using the modified Chu13 medium of B. braunii, the recovery rate was 5% or less (specifically, 3.1%) in the recovery method using only mixing with organic solvent and stirring. On the other hand, the modified Chu13 medium showed only the recovery rate (round spot) on the 19th day. Only 3.1% of hydrocarbons could be recovered from B. braunii, which is not a hydrocarbon high-yield alga body passaged on modified Chu13 medium. From this result, by culturing B. braunii in 1/4 dilution artificial seawater, extraction of hydrocarbons from algal cells only requires mixing with hexane and stirring, and the length of the incubation period of hydrocarbons As a result, the recovery rate dramatically increased, reaching 85% or more around 70 days of culture.

<実施例2:炭化水素高収率性藻体製造用培地での連続培養と炭化水素回収率の関係>
(目的)
実施例1では、1/4希釈人工海水を用いた際に徐々に浸透圧が高まる培地に植え継いで培養することで、培養時間経過と共に炭化水素の高い回収率を達成することができた。そこで、同一浸透圧下で長期間、連続培養を行った場合でも同様の効果が得られるかを検証した。
<Example 2: Relationship between continuous culture and hydrocarbon recovery rate in medium for producing hydrocarbon high-yield alga bodies>
(the purpose)
In Example 1, when a 1/4 diluted artificial seawater was used, it was possible to achieve a high hydrocarbon recovery rate with the passage of culture time by culturing by culturing in a medium in which the osmotic pressure gradually increased. Therefore, it was verified whether the same effect can be obtained even when continuous culture is performed for a long time under the same osmotic pressure.

(方法)
基本的な方法は、実施例1の方法に準じて行った。ただし、本実施例では、前培養として改変Chu13培地で19日間培養したB. braunii Showa株の培養液を1/4希釈人工海水に1/4希釈人工海水:培養液=1:0.4となるように植種し、植え継ぎなしに連続培養を行った。植種後34日目と81日目に培養液を回収した後、各培養液中の藻体から実施例1と同様の方法で炭化水素回収率を算出した。
(Method)
The basic method was performed according to the method of Example 1. However, in this example, the culture solution of B. braunii Showa strain cultured for 19 days in a modified Chu13 medium as a preculture was added to 1/4 diluted artificial seawater to 1/4 diluted artificial seawater: culture solution = 1: 0.4. The seedlings were inoculated and continuously cultured without grafting. After recovering the culture solution on the 34th and 81st days after seeding, the hydrocarbon recovery rate was calculated in the same manner as in Example 1 from the algae in each culture solution.

(結果)
図6に結果を示す。この図が示すように、同一浸透圧(ここでは192.87mOsm)下で連続培養した場合であっても、培養時間の経過と共に藻体からの炭化水素の回収率は増加し、植種後約30日で、改変Chu13培地の約10倍に相当する30%以上、植種後約80日では改変Chu13培地の約32倍に相当する95%以上に達した。この結果から、本発明の炭化水素高収率性藻体製造用培地及び炭化水素高収率性藻体製造方法によれば、藻体の植え継ぎや、植え継ぎ毎に使用する培地の浸透圧増加とは無関係に、炭化水素高収率性藻体を製造できることが明らかとなった。
(result)
The results are shown in FIG. As shown in this figure, even in the case of continuous culture under the same osmotic pressure (here, 192.87 mOsm), the recovery rate of hydrocarbons from algal bodies increased with the passage of culture time, and about 30 after planting. On day, 30% or more equivalent to about 10 times that of the modified Chu13 medium reached 95% or more about 32 times that of the modified Chu13 medium about 80 days after seeding. From this result, according to the medium for producing hydrocarbon high-yield alga bodies and the method for producing hydrocarbon high-yield alga bodies according to the present invention, the osmotic pressure of the culture medium used for each planting of the alga body and each planting joint It became clear that hydrocarbon high-yield alga bodies can be produced regardless of the increase.

<実施例3:炭化水素高収率性藻体製造用培地の調製と炭化水素高収率性藻体の製造(2)>
(目的)
実施例1では、人工海水培地の希釈液を炭化水素高収率性藻体製造用培地としたが、天然海水培地の希釈液であっても同様の効果が得られるかを検証した。
<Example 3: Preparation of medium for producing hydrocarbon high-yield alga bodies and production of hydrocarbon high-yield alga bodies (2)>
(the purpose)
In Example 1, although the dilution liquid of the artificial seawater culture medium was used as a medium for producing hydrocarbon high-yield alga bodies, it was verified whether the same effect could be obtained even with the dilution liquid of the natural seawater culture medium.

(方法)
炭化水素高収率性藻体製造用培地を人工海水希釈液から天然海水希釈液に変更した以外は、実施例1に記載の方法と同様に行った。具体的には以下の通りである。
(Method)
The same procedure as described in Example 1 was performed, except that the medium for producing hydrocarbon high-yield algal bodies was changed from an artificial seawater dilution to a natural seawater dilution. Specifically, it is as follows.

本実施例で使用した1/4希釈天然海水培地は、伊豆七島沖の海水を採取し、純水で1/4に希釈した後、KNO3(600 mg/L)、K2HPO4・3H2O(52 mg/L)、FeNaEDTA(10 mg/L)、を添加し、さらに微量元素としてH3BO3 (572mg/L)、MnSO4・H2O (308mg/L)、ZnSO4・7H2O (44mg/L)、CuSO4・5H2O (16mg/L)、Na2MoO4・2H2O (12mg/L)及びCoSO4・7H2O (18mg/L)を調製した溶液を5mL加えて調製した溶液である。 The 1/4 diluted natural seawater medium used in this example was obtained by collecting seawater off the Izu-Nanashima island and diluting it to 1/4 with pure water, then KNO 3 (600 mg / L), K 2 HPO 4 · 3H 2 O (52 mg / L), FeNaEDTA (10 mg / L), was added, further H 3 BO 3 as a trace element (572mg / L), MnSO 4 · H 2 O (308mg / L), ZnSO 4 · 7H 2 O (44 mg / L), CuSO 4・ 5H 2 O (16 mg / L), Na 2 MoO 4・ 2H 2 O (12 mg / L) and CoSO 4・ 7H 2 O (18 mg / L) were prepared. A solution prepared by adding 5 mL.

培養は、前培養として改変Chu13培地で19日間培養したB. braunii Showa株を前記1/4希釈天然海水:静止期前期に達した培養液=1:0.4となるように植種し、引き続き培養を行った。33日後、各培養液中の藻体増殖速度及び炭化水素回収率を測定すると共に、新たな1/2希釈人工海水又は1/4希釈人工海水、前記培養液の一部を液量比が1:0.4となるように植え継ぎ、再び培養を行った。最初の植種から62日後に同様に培養液中の藻体増殖速度及び炭化水素回収率を測定した。植種後33日及び34〜62日の各培地の実際の浸透圧は、それぞれ240.08mOsm、及び304.62mOsmとなる。   B. braunii Showa strain cultured for 19 days in a modified Chu13 medium as a preculture was inoculated so that the 1/4 diluted natural seawater: the culture solution reached the first period of stationary phase = 1: 0.4, followed by culture Went. After 33 days, while measuring the algal body growth rate and hydrocarbon recovery rate in each culture solution, a new 1 / 2-dilution artificial seawater or 1 / 4-dilution artificial seawater, a part of the culture solution with a liquid volume ratio of 1 : Planted to 0.4, and cultured again. Similarly, the growth rate of algal bodies and the hydrocarbon recovery rate in the culture broth were measured 62 days after the first seeding. The actual osmotic pressure of each medium on the 33rd day and 34-62 days after seeding is 240.08 mOsm and 304.62 mOsm, respectively.

(結果)
結果を図7及び8に示す。図7に示す結果から1/4天然海水培地での継体培養においても1/4人工海水培地と同様に、藻体増殖速度は、改変Chu13培地と比較してやや減少したが、62日間の培養でも生存及び増殖が可能であることが示された。また、図8に示す結果から、1/4天然海水培地でも培養時間の経過と共に藻体からの炭化水素の回収率は増加し、植種後約30日で、改変Chu13培地(3.1%)の5倍以上に相当する16%以上、植種後約62日では改変Chu13培地の25倍以上に相当する80%以上に達した。この結果から、使用する培地の浸透圧を所定の範囲内に調節して炭化水素産生藻類を培養することによって使用する培地が人工海水又は天然海水にかかわらず、本発明の炭化水素高収率性藻体を製造できることが立証された。
(result)
The results are shown in FIGS. From the results shown in FIG. 7, in the subculture in the 1/4 natural seawater medium, the algal growth rate was slightly reduced as compared with the 1/4 artificial seawater medium, but even in the culture for 62 days. Survival and growth have been shown to be possible. In addition, from the results shown in FIG. 8, the recovery rate of hydrocarbons from alga bodies increased with the passage of culture time even in 1/4 natural seawater medium, and about 30 days after seeding, the modified Chu13 medium (3.1%) More than 16%, which is more than 5 times, and more than 80%, which is more than 25 times that of the modified Chu13 medium, reached about 62 days after seeding. From this result, regardless of whether the medium used by adjusting the osmotic pressure of the medium to be used within a predetermined range and culturing the hydrocarbon-producing algae is artificial seawater or natural seawater, the high yield of hydrocarbons of the present invention can be obtained. It was demonstrated that algal bodies can be produced.

<実施例4:炭化水素高収率性藻体製造用培地の調製と炭化水素高収率性藻体の製造(3)>
(目的)
実施例1〜3では、培地が人工又は天然の海水培地をベースとした希釈液であった。そこで合成培地をベースとする培地に浸透圧調整剤で浸透圧が所定の値となるよう調節された合成食塩培地でも海水培地の希釈液と同様の効果が得られるかを検証した。
<Example 4: Preparation of medium for producing hydrocarbon high-yield alga bodies and production of hydrocarbon high-yield algal bodies (3)>
(the purpose)
In Examples 1 to 3, the culture medium was a dilution based on an artificial or natural seawater culture medium. Therefore, it was verified whether a synthetic salt medium in which a osmotic pressure was adjusted to a predetermined value with a osmotic pressure adjusting agent in a medium based on a synthetic medium could obtain the same effect as a diluted solution of a seawater medium.

(方法)
炭化水素高収率性藻体製造用培地を人工海水希釈液から合成食塩培地に変更した以外は、実施例1に記載の方法と同様に行った。具体的には以下の通りである。
(Method)
The same procedure as described in Example 1 was performed, except that the medium for producing hydrocarbon high-yield algal bodies was changed from an artificial seawater dilution to a synthetic saline medium. Specifically, it is as follows.

本実施例で使用した合成食塩培地は、前記実施例1に記載した改変Chu13培地にNaCl (8.80g/L)を添加して、1/4人工海水と同程度の浸透圧に調製した溶液(改変Chu13+NaCl培地)である。   The synthetic saline medium used in this example was a solution prepared by adding NaCl (8.80 g / L) to the modified Chu13 medium described in Example 1 above to an osmotic pressure comparable to 1/4 artificial seawater ( Modified Chu13 + NaCl medium).

培養は、前培養として改変Chu13培地で19日間培養したB. braunii Showa株を前記合成食塩培地:静止期前期に達した培養液=1:0.4となるように植種し、引き続き培養を行った。33日後、各培養液中の藻体増殖速度及び炭化水素回収率を測定すると共に、新たな1/2希釈人工海水又は1/4希釈人工海水、前記培養液の一部を液量比が1:0.4となるように植え継ぎ、再び培養を行った。最初の植種から62日後に同様にして培養液中の藻体増殖速度及び炭化水素回収率を測定した。植種後33日及び34〜62日の各培地の実際の浸透圧は、それぞれ227.61mOsm、及び288.59mOsmとなる。   The culture was carried out by inoculating the B. braunii Showa strain, which had been cultured for 19 days in a modified Chu13 medium as a preculture, so that the above-mentioned synthetic saline medium: the culture solution reached the first period of stationary phase = 1: 0.4, followed by culturing. . After 33 days, while measuring the algal body growth rate and hydrocarbon recovery rate in each culture solution, a new 1 / 2-dilution artificial seawater or 1 / 4-dilution artificial seawater, a part of the culture solution with a liquid volume ratio of 1 : Planted to 0.4, and cultured again. 62 days after the first planting, the algal growth rate and the hydrocarbon recovery rate in the culture were measured in the same manner. The actual osmotic pressure of each medium on the 33rd and 34-62 days after seeding is 227.61 mOsm and 288.59 mOsm, respectively.

(結果)
結果を図9及び10に示す。図9に示す結果から合成食塩培地(改変Chu13+NaCl培地)での継体培養においても1/4人工海水培地と同様に、藻体増殖速度は、改変Chu13培地と比較して減少した。しかし、62日間の培養でも増殖可能であることが示された。また、図10に示す結果から、合成食塩培地(改変Chu13+NaCl培地)でも培養時間の経過と共に藻体からの炭化水素の回収率は増加し、植種後約30日で、改変Chu13培地(3.1%)の20倍以上に相当する71%以上、植種後約62日では改変Chu13培地の32倍以上に相当する98%以上に達した。この結果から、使用する培地の浸透圧を所定の範囲内に調節して炭化水素産生藻類を培養することによって使用する培地が海水ベース又は合成培地ベースにかかわらず、本発明の炭化水素高収率性藻体を製造できることが立証された。
(result)
The results are shown in FIGS. From the results shown in FIG. 9, in the subculture in the synthetic saline medium (modified Chu13 + NaCl medium), the algal body growth rate was decreased as compared with the modified Chu13 medium, similarly to the 1/4 artificial seawater medium. However, it was shown that it can grow even in 62 days of culture. In addition, from the results shown in FIG. 10, the recovery rate of hydrocarbons from algal bodies increased with the passage of culture time even in the synthetic saline medium (modified Chu13 + NaCl medium), and about 30 days after seeding, the modified Chu13 medium ( It reached 71% or more equivalent to 20 times more than 3.1%), and reached 98% or more equivalent to 32 times or more of the modified Chu13 medium about 62 days after seeding. From this result, regardless of whether the medium used by culturing hydrocarbon-producing algae by adjusting the osmotic pressure of the medium to be used within a predetermined range, the high yield of the hydrocarbon of the present invention It has been proved that algae bodies can be produced.

<実施例5:炭化水素高収率性藻体からの樹脂製油脂吸着シートを用いた炭化水素の回収>
(目的)
従来の炭化水素産生藻類の藻体から炭化水素を回収するには、前述のように乾燥処理や加熱処理等の前処理を行った後、有機溶媒により抽出しなければ効率的に回収することができなかった。本実施例では、本発明の炭化水素高収率性藻体が乾燥処理や加熱処理等の前処理を行わず、また有機溶媒を用いることなく、藻体から炭化水素を回収できることを検証した。
<Example 5: Recovery of hydrocarbons using resinous fat and oil adsorption sheet from hydrocarbon high-yield alga bodies>
(the purpose)
In order to recover hydrocarbons from the conventional algal bodies of hydrocarbon-producing algae, after pretreatment such as drying treatment and heat treatment as described above, it can be efficiently recovered unless extracted with an organic solvent. could not. In this example, it was verified that the hydrocarbon high-yield algal bodies of the present invention can recover hydrocarbons from algal bodies without performing a pretreatment such as a drying treatment or a heat treatment, and without using an organic solvent.

(方法)
1/4人工海水で70日間培養した炭化水素高収率性藻体を孔径20μmのメッシュで濾過し、樹脂製油脂吸着シート(GATSBY OIL CLEAR SHEET、株式会社マンダム)間に挟み込み、40〜50kPaの加重でプレスした。プレス後、シート上の藻体を洗浄によって除去し、シートに吸着した炭化水素を目視で観察した。
(Method)
Filtered high yielding algal bodies of hydrocarbons cultured in 1/4 artificial seawater for 70 days through a mesh with a pore size of 20μm, and sandwiched between resin oil and fat adsorption sheets (GATSBY OIL CLEAR SHEET, Mandom Co., Ltd.), 40-50kPa Pressed with weight. After pressing, the algal bodies on the sheet were removed by washing, and the hydrocarbon adsorbed on the sheet was visually observed.

(結果)
図11に結果を示す。Aは、本実施例で使用したプレス前の樹脂製油脂吸着シートを、Bは藻体をプレス後、洗浄した樹脂製油脂吸着シートを、それぞれ示している。Aで示すように、樹脂製油脂吸着シートは、撥水作用があるため水が付着してもシートには浸透せず、水滴状となる。一方、スクアレンは、この樹脂製油脂吸着シートへの吸着性が高い。Botryococcus属はメチルスクアレン等のスクアレンを産生することが知られているが、通常の培地(例えば、Chu13培地)で培養しただけでは、藻体をこの樹脂製油脂吸着シートに挟み込んでプレスしてもほとんど吸着されない(データ示さず)。ところが、本発明の炭化水素高収率性藻体を樹脂製油脂吸着シートに挟み込んでプレスしたときは、Bに示すようにスクアレンと思われる油脂がシートに吸着されていた(黒いシミ状のもの)。この結果から、本発明の炭化水素高収率性藻体は、炭化水素産生藻類を所定の浸透圧を有する培地で培養することによって、藻体そのものが炭化水素を回収しやすい性質に変化し、その結果、乾燥処理や加熱処理等の前処理を行わず、また有機溶媒を用いることなく、炭化水素を回収できることが示された。
(result)
The results are shown in FIG. A shows the resin fat-and-oil adsorbing sheet before pressing used in this example, and B shows the resin-made fat and oil adsorbing sheet washed after pressing the algal bodies. As indicated by A, the resin-made fat-and-oil adsorbing sheet has a water-repellent effect, so even if water adheres, it does not penetrate into the sheet and forms water droplets. On the other hand, squalene has a high adsorptivity to this resinous fat and oil adsorption sheet. The genus Botryococcus is known to produce squalene such as methyl squalene. However, even if it is cultured in a normal medium (for example, Chu13 medium), the alga body is sandwiched between the resin fat and oil adsorption sheet and pressed. Almost no adsorption (data not shown). However, when the hydrocarbon high-yield algal cells of the present invention were sandwiched and pressed between the resin-made fat and oil-absorbing sheets, the fats and oils that seemed to be squalene were adsorbed on the sheets as shown in B (those with black spots) ). From this result, the hydrocarbon high-yield alga body of the present invention is changed to a property in which the alga body itself easily collects hydrocarbons by culturing the hydrocarbon-producing alga in a medium having a predetermined osmotic pressure, As a result, it was shown that hydrocarbons can be recovered without performing pretreatment such as drying treatment and heat treatment, and without using an organic solvent.

Claims (10)

炭化水素高収率性藻体の製造方法であって、
細胞間マトリクスを有するBotryococcus属藻類を、該藻類の主生息水域の浸透圧よりも高く、かつ生存可能な浸透圧を有する培地で38時間以上培養し、該藻類に浸透圧衝撃を付与する工程を含む前記製造方法。
A method for producing a hydrocarbon high-yield algal body,
Culturing Botryococcus genus algae having an intercellular matrix for 38 hours or more in a medium having a viable osmotic pressure higher than the osmotic pressure of the main habitat of the algae, and applying an osmotic shock to the algae. The said manufacturing method containing.
前記藻類の主生息水域が淡水域である、請求項1に記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein a main habitat water area of the algae is a fresh water area. 前記培地の浸透圧が14mOsmよりも大きく、385mOsm以下である、請求項2に記載の製造方法。   The manufacturing method of Claim 2 whose osmotic pressure of the said culture medium is larger than 14mOsm and is 385mOsm or less. 細胞間マトリクスを有するBotryococcus属藻類を用いて炭化水素を製造する方法であって、
前記藻類の主生息水域の浸透圧よりも高く、かつ生存可能な浸透圧を有する培地で38時間以上培養し、該藻類に浸透圧衝撃を付与する培養工程、及び
前記培養工程後の前記藻類の藻体から炭化水素を物理的方法及び/又は化学的方法により抽出する抽出工程
を含む前記炭化水素製造方法。
A method for producing hydrocarbons using Botryococcus algae having an intercellular matrix,
Culturing for 38 hours or more in a medium having an osmotic pressure higher than the osmotic pressure of the main aquatic habitat of the algae, and applying an osmotic shock to the algae, and the algae after the culturing step The said hydrocarbon manufacturing method including the extraction process of extracting a hydrocarbon from an algal body by a physical method and / or a chemical method.
前記培養工程後に培養液中の藻体を濃縮する濃縮工程をさらに含む、請求項に記載の炭化水素製造方法。 The hydrocarbon production method according to claim 4 , further comprising a concentration step of concentrating the algal bodies in the culture solution after the culturing step. 前記培養工程に供するため前記抽出工程後の炭化水素高収率性藻体を回収する藻体回収工程をさらに含む、請求項又はに記載の炭化水素製造方法。 The hydrocarbon production method according to claim 4 or 5 , further comprising an algal body recovery step of recovering the hydrocarbon high-yield alga bodies after the extraction step for use in the culturing step. 前記培地の浸透圧が14mOsmよりも大きく、385mOsm以下である、請求項のいずれか一項に記載の炭化水素製造方法。 The hydrocarbon production method according to any one of claims 4 to 6 , wherein the osmotic pressure of the medium is larger than 14 mOsm and not larger than 385 mOsm. 前記炭化水素が脂肪酸由来の直鎖状アルケン、又はテルペンである、請求項に記載の炭化水素製造方法。 The hydrocarbon production method according to claim 7 , wherein the hydrocarbon is a linear alkene derived from a fatty acid or a terpene. 細胞間マトリクスを有するBotryococcus属藻類を用いた炭化水素製造システムであって、
前記藻類の主生息水域の浸透圧よりも高く、かつ生存可能な浸透圧を有する培地で38時間以上培養し、該藻類に浸透圧衝撃を付与する培養部、及び
培養後の前記藻類の藻体から炭化水素を物理的方法及び/又は化学的方法により抽出する抽出部を含む前記炭化水素製造システム。
A hydrocarbon production system using Botryococcus algae having an intercellular matrix,
Culturing for 38 hours or more in a medium having a viable osmotic pressure higher than the osmotic pressure of the main aquatic habitat of the algae, and a culture part for imparting an osmotic shock to the algae, The said hydrocarbon production system containing the extraction part which extracts a hydrocarbon from a physical method and / or a chemical method.
前記抽出部において炭化水素を抽出した後の炭化水素高収率性藻体を回収し、該藻体を再び前記培養部に供する藻体回収部をさらに含む、請求項に記載の炭化水素製造システム。 The hydrocarbon production according to claim 9 , further comprising an algal body recovery unit that recovers the hydrocarbon high-yield algal bodies after hydrocarbon extraction in the extraction unit, and supplies the algal bodies to the culture unit again. system.
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