JP6528287B2

JP6528287B2 - 微細藻類の培養方法

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Publication number: JP6528287B2
Application number: JP2017124886A
Authority: JP
Inventors: 俊二郎上地; 義一照屋
Original assignee: 有限会社サンおきなわ
Priority date: 2017-06-27
Filing date: 2017-06-27
Publication date: 2019-06-12
Anticipated expiration: 2037-06-27
Also published as: JP2019004807A

Description

本発明は、微細藻類の培養方法に関する。

沖縄県石垣島では、巨大な円形プールを用い、プール内を撹拌することで微細藻類を培養している。
この方法では、温暖で広大なスペースを必要とするため、培養場所が限られてしまう。
ところで、沖縄地域で生産される泡盛は、生産量が増加しており、泡盛製造の蒸留工程において生じる残渣物の処理方法が問題となっている。
残渣物である泡盛蒸留廃液は、養豚飼料や肥料として利用されている他、醪酢原料としても利用されているが、供給が需要を大きく上回っている。
なお、ユーグレナの培養において、エタノールを適宜添加することで細胞体中に各種高機能物質が生産、蓄積されることが知られている（特許文献１）。
また、特許文献２には、微細藻類の培養液に、清酒を含めることで、効率的に微細藻類を培養できることが記載されている。

特許第２９９７７６７号公報特許第６０１４７００号公報

このように、微細藻類の培養にエタノールを用いれば各種高機能物質が生産、蓄積され、また、清酒などの醸造酒や酒粕が微細藻類の栄養素として優れていることが知られているが、発酵可能な泡盛蒸留廃液を用いて微細藻類を培養することは知られていない。
泡盛蒸留廃液の発酵によって、培養液の腐敗を防ぐとともに炭酸ガスが発生するため、微細藻類の増殖を促すことができる。
更に、残渣物である泡盛蒸留廃液を有効に利用できる。

本発明は、泡盛蒸留廃液に含まれる有機物の腐敗を防ぎ、また発酵による炭酸ガスを利用して微細藻類を培養できる微細藻類の培養方法を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明の微細藻類の培養方法は、発酵可能な泡盛蒸留廃液を用いて微細藻類を培養する微細藻類の培養方法であって、前記泡盛蒸留廃液を含む第１培養液を用いて前記微細藻類を培養する第１培養工程と、前記第１培養工程で前記微細藻類を培養した後に、前記第１培養液に対して１〜２倍の液量で、前記泡盛蒸留廃液を含む新たな第２培養液を加えて、更に前記微細藻類を培養する第２培養工程と、前記第２培養工程で前記微細藻類を培養した後に、前記第２培養液に対して１〜２倍の液量で、前記泡盛蒸留廃液を含む新たな第３培養液を加えて、更に前記微細藻類を培養する第３培養工程とを有し、前記第１培養工程から前記第３培養工程までを、一つの培養タンク内にて行い、前記培養タンクとして、透光性を有する密閉式タンクを用い、前記培養タンク内の下方培養液を、前記培養タンク内に沈めたポンプで上方に放出し、前記培養タンク内に、前記泡盛蒸留廃液の発酵によって発生する炭酸ガスを供給することを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の微細藻類の培養方法において、前記泡盛蒸留廃液が、泡盛製造の蒸留工程において減圧蒸留で得られたものであることを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１又は請求項２に記載の微細藻類の培養方法において、前記微細藻類の培養期間中に、酵母菌又は前記酵母菌によって発酵させた醪を添加することを特徴とする。

本発明によれば、泡盛蒸留廃液を、発酵可能な状態で用いることで、泡盛蒸留廃液に含まれる有機物の腐敗を防ぎ、また発酵による炭酸ガスを利用して微細藻類を培養できる。

本発明のユーグレナの培養方法に適した培養装置の一実施例を示す構成図本発明のユーグレナの培養工程を示すフローチャートユーグレナの増殖量を示すグラフ

本発明の第１の実施の形態による微細藻類の培養方法は、泡盛蒸留廃液を含む第１培養液を用いて微細藻類を培養する第１培養工程と、第１培養工程で微細藻類を培養した後に、第１培養液に対して１〜２倍の液量で、泡盛蒸留廃液を含む新たな第２培養液を加えて、更に微細藻類を培養する第２培養工程と、第２培養工程で微細藻類を培養した後に、第２培養液に対して１〜２倍の液量で、泡盛蒸留廃液を含む新たな第３培養液を加えて、更に微細藻類を培養する第３培養工程とを有し、第１培養工程から第３培養工程までを、一つの培養タンク内にて行い、培養タンクとして、透光性を有する密閉式タンクを用い、培養タンク内の下方培養液を、培養タンク内に沈めたポンプで上方に放出し、培養タンク内に、泡盛蒸留廃液の発酵によって発生する炭酸ガスを供給するものである。本実施の形態によれば、泡盛を製造する際に生じる残渣物である泡盛蒸留廃液を、発酵可能な状態で用いることで、泡盛蒸留廃液に含まれる有機物の腐敗を防ぎ、また発酵による炭酸ガスを利用して微細藻類を培養できる。また、微細藻類の増殖に応じて、少なくとも第１培養工程から第３培養工程に分けて新たな培養液を追加することで、短い培養期間で大量の微細藻類を培養できる。また、それぞれの培養タンクで第１培養工程から第３培養工程までを行うため、大規模な設備によることなく比較的狭い空間を利用して培養が行え、透光性を有するとともにポンプを用いて下方の培養液を上方に放出することで、自然光を有効に利用した培養が行え、密閉式であるために雑菌の混入を防ぐことができる。また、炭酸ガスの補給を容易に行える。

本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による微細藻類の培養方法において、泡盛蒸留廃液が、泡盛製造の蒸留工程において減圧蒸留で得られたものである。本実施の形態によれば、減圧蒸留により低温で蒸留するため、酵母菌の生存率が高く、再発酵しやすい。

本発明の第３の実施の形態は、第１又は第２の実施の形態による微細藻類の培養方法において、微細藻類の培養期間中に、酵母菌又は酵母菌によって発酵させた醪を添加するものである。本実施の形態によれば、再発酵を促すことができ、培養液の腐敗を防ぐとともに、微細藻類の培養に必要な炭酸ガスを確実に発生させることができる。

泡盛は、インディカ米（例えば、タイ米）や県内産のジャポニカ米を原料とし、黒麹菌（アワモリコウジカビ）によって発酵させた醪を蒸留処理して仕上げた蒸留酒である。
一般的な泡盛の製造方法は、洗米工程と、蒸米工程と、製麹工程と、発酵工程と、蒸留工程とを有する。
洗米工程では、原料米を水に浸けて適度な水分を吸収させ糠を取り除く。
蒸米工程では、洗米工程の後に原料米を十分に水切りして、蒸気で蒸し上げる。
製麹工程では、蒸米に黒麹菌を加えて２日間程度保温して麹米を作る。
発酵工程では、発酵タンク内に麹米を投入し、これに水と酵母としての黒麹を加え、２週間程度発酵させて醪作りをする。
蒸留工程では、熟成した醪を加熱して蒸留し、アルコールを抽出する。アルコール抽出後には、残渣物が残る。
蒸留工程で生じる残渣物は、水分が９０%以上を占め、BOD値（生物化学的酸素要求量）は３０,０００〜１２０,０００mg/ｌ、SS値（懸濁物質量）は３０,０００〜１２０,０００mg/lと非常に高濃度の有機物である。

泡盛蒸留粕は、通常の泡盛製造工程において醪を蒸留して泡盛を得た後に蒸留釜に残留した蒸留残渣から固液分離して得られる固体部であり、泡盛蒸留廃液は蒸留残渣から固液分離して得られる液体部である。固液分離には、濾過分離や遠心分離を用いる。

泡盛蒸留廃液は、ｐＨ値が３．９〜４．５、ＴＳ値（蒸発残留物）が４．５２〜５．５６％、ＶＴＳ値（蒸発減量物）が９７．５〜９８．４％／ＴＳ、ＣＯＤ_Ｃｒ値（化学的酸素要求量）が７４，０００〜７９，０００ｍｇ／ｋｇ、Ｔ−Ｎ値（トータル窒素）が３，６９０〜４，１５０ｍｇ／ｋｇである。ＴＳ値に対するＶＴＳの割合の平均値は９８．１％／ＴＳであり、泡盛蒸留廃液のＴＳのほとんどが有機物成分である。
泡盛蒸留廃液は、更に濾過されて不純物が除去され、高温殺菌して醪酢が製造される。
本発明の微細藻類の培養方法には、発酵可能な泡盛蒸留廃液を用いる。発酵可能な泡盛蒸留廃液は、高温殺菌されていない泡盛蒸留廃液であり、不純物を沈殿させた上澄み液又は濾過されて不純物が除去された液が好ましく、更には高温殺菌される前の醪酢原料が更に好ましい。
泡盛を製造する際に生じる残渣物である泡盛蒸留廃液を、発酵可能な状態で用いることで、泡盛蒸留廃液に含まれる有機物の腐敗を防ぎ、また発酵による炭酸ガスを利用して微細藻類を培養できる。
泡盛蒸留廃液は、泡盛製造の蒸留工程において減圧蒸留で得られたものが好ましい。減圧蒸留により６０℃以下の低温で蒸留することで、酵母菌の生存率が高く、再発酵しやすい。

図１は、本発明の微細藻類の培養方法に適した培養装置の一実施例を示す構成図である。微細藻類には、ユーグレナ（Euglena）を用いている。
微細藻類の培養装置には、透光性を有する密閉式の培養タンク１０を用いる。培養タンク１０には、例えば乳白色の樹脂製ポリタンクを用いることができる。乳白色の樹脂製ポリタンクを用いることで、特に屋外設置時には、太陽光を光合成に利用することができる。
培養タンク１０の上部には、開閉蓋１１を有する。開閉蓋１１によって密閉性を保つことができ、雑菌の混入を防ぐことができる。
開閉蓋１１の内面には、光源１２を設けることが好ましい。光源１２には、ＬＥＤが適している。ＬＥＤを用いることで、光合成に使われやすい波長を照射することができる。
光源１２の上方には、反射板１３を設ける。反射板１３によって光源１２からの照射光を有効に反射又は拡散して、培養タンク１０内の培養液２０に照射することができる。
培養液２０は、泡盛蒸留廃液３０を２００倍〜８００倍の清浄水で希釈している。
培養タンク１０内には、ポンプ１４を沈めている。ポンプ１４の吐出口にはホース１５を接続し、ホース１５の先端には浮き具１６を設けている。ホース１５の先端は、浮き具１６によって培養液２０の上方に配置される。
培養タンク１０内の下方の培養液２０は、ポンプ１４で吸入され、ホース１５の先端から放出する。
培養タンク１０は、透光性を有するとともにポンプ１４を用いて下方の培養液２０を上方に放出することで、自然光を有効に利用した培養が行えるとともに、光源１２を設けることで屋内での培養や夜間での培養を促進することができる。

本実施例の微細藻類の培養装置には、炭酸ガス発生部１７を備えていることが好ましい。炭酸ガス発生部１７には、泡盛蒸留廃液３０を貯留している。炭酸ガス発生部１７には、ガス導出管１８が接続され、ガス導出管１８は、培養タンク１０内の培養液２０中に開口している。炭酸ガス発生部１７内の泡盛蒸留廃液３０は、発酵によって炭酸ガスを発生させ、発生した炭酸ガスはガス導出管１８を通って培養液２０中に供給される。
本実施例の微細藻類の培養装置は、培養タンク１０内の培養液２０の発酵によっても炭酸ガスが発生するが、炭酸ガス発生部１７を備えることで炭酸ガスの補給を容易に行える。
なお、炭酸ガス発生部１７は、炭酸ガス発生部１７の内部に空気を供給するエアーポンプ（図示せず）を備えていてもよい。エアーポンプによって炭酸ガス発生部１７に送気することで、ガス導出管１８からは炭酸ガスリッチの空気を連続的に吐出させることができる。

図２は、本発明のユーグレナの培養工程を示すフローチャートである。
図１に示す培養タンク１０内に、ユーグレナを十分に増殖したユーグレナ元液１００リットルを入れる（ステップ１）。
ステップ１におけるユーグレナ元液に対して１〜２倍の液量で第１培養液を加える（ステップ２）。ステップ２における第１培養液は、例えば１５０リットルとする。第１培養液は、泡盛蒸留廃液３０を清浄水で希釈したものである。
第１培養液を加えた後は、開閉蓋１１を閉じて密閉状態とし、ポンプ１４を動作させた状態で、ユーグレナを培養する。

第１培養液を加えた後、所定期間が経過してユーグレナが十分に増殖すると、第１培養工程が終了する（ステップ３）。
ステップ３における第１培養工程の後に、ステップ２における第１培養液に対して１〜２倍の液量で第２培養液を加える（ステップ４）。ステップ４における第２培養液は、例えば２５０リットルとする。第２培養液は、泡盛蒸留廃液３０を清浄水で希釈したものである。
第２培養液を加えた後は、開閉蓋１１を閉じて密閉状態とし、ポンプ１４を動作させた状態で、ユーグレナを培養する。

第２培養液を加えた後、所定期間が経過してユーグレナが十分に増殖すると、第２培養工程が終了する（ステップ５）。
ステップ５における第２培養工程の後に、ステップ４における第２培養液に対して１〜２倍の液量で第３培養液を加える（ステップ６）。ステップ６における第３培養液は、例えば２５０リットルとする。第３培養液は、泡盛蒸留廃液３０を清浄水で希釈したものである。
第３培養液を加えた後は、開閉蓋１１を閉じて密閉状態とし、ポンプ１４を動作させた状態で、ユーグレナを培養する。

第３培養液を加えた後、所定期間が経過してユーグレナが十分に増殖すると、第３培養工程が終了する（ステップ７）。
ステップ７における第３培養工程の後に、ユーグレナが十分に増殖した培養済液を抜き取る（ステップ８）。
ステップ８では、ステップ１で用いるユーグレナ元液１００リットルを培養タンク１０内に残して、６５０リットルを抜き取る。
ステップ８における培養済液の抜き取り後は、再びステップ２に戻って第１培養液を加える。

なお、本実施例では、第１培養工程から第３培養工程を有する場合を用いて説明したが、少なくとも２回の培養工程を有すればよく、４回以上の培養工程を有してもよい。
このように、ユーグレナの増殖に応じて、少なくとも第１培養工程から第３培養工程に分けて新たな培養液２０を追加することで、短い培養期間で大量のユーグレナを培養できる。
また、本実施例のユーグレナの培養方法において、ユーグレナの培養期間中、特にステップ２の第１培養液の追加時、ステップ４の第２培養液の追加時、ステップ６の第３培養液の追加時に、酵母菌又は酵母菌によって発酵させた醪を添加することが好ましい。酵母菌又は酵母菌によって発酵させた醪を添加することで、再発酵を促すことができ、培養液２０の腐敗を防ぐとともに、ユーグレナの培養に必要な炭酸ガスを確実に発生させることができる。

図３はユーグレナの増殖量を示すグラフである。
本実施例は泡盛蒸留廃液３０を５００倍の清浄水で希釈した培養液２０を用い、比較例は泡盛蒸留廃液３０の代わりに観葉植物用液肥を用いた。
図３に示すように、本実施例は、２５日経過時点で比較例に対して２倍以上の増殖を示した。
本実施例の培養装置では、微細藻類としてユーグレナ（Euglena）を用いたが、ユーグレナとともに、又はユーグレナに代えて、クロレラ（Chlorella）、オーランチオキトリウム（Aurantiochytrium）、オーキセノクロレラ（Auxenochlorella）、ボツリオコッカス（Botryococcus）、ナンノクロリス（Nannochloris）、ナンノクロロプシス（Nannochloropsis）、ネオクロリス（Neochloris）、シュードコリシスチス（Pseudochoricystis）、セネデスムス（Scenedesmus）、シゾキトリウム（Schizochytorium）を培養することができる。

本発明の微細藻類の培養方法によれば、ユーグレナ、クロレラ、オーランチオキトリウム、オーキセノクロレラ、ボツリオコッカス、ナンノクロリス、ナンノクロロプシス、ネオクロリス、シュードコリシスチス、セネデスムス、シゾキトリウムを培養できる。

１０培養タンク
１１開閉蓋
１２光源
１３反射板
１４ポンプ
１５ホース
１６浮き具
１７炭酸ガス発生部
１８ガス導出管
２０培養液
Ｓ３第１培養工程
Ｓ５第２培養工程
Ｓ７第３培養工程

Claims

発酵可能な泡盛蒸留廃液を用いて微細藻類を培養する微細藻類の培養方法であって、
前記泡盛蒸留廃液を含む第１培養液を用いて前記微細藻類を培養する第１培養工程と、
前記第１培養工程で前記微細藻類を培養した後に、前記第１培養液に対して１〜２倍の液量で、前記泡盛蒸留廃液を含む新たな第２培養液を加えて、更に前記微細藻類を培養する第２培養工程と、
前記第２培養工程で前記微細藻類を培養した後に、前記第２培養液に対して１〜２倍の液量で、前記泡盛蒸留廃液を含む新たな第３培養液を加えて、更に前記微細藻類を培養する第３培養工程と
を有し、
前記第１培養工程から前記第３培養工程までを、一つの培養タンク内にて行い、
前記培養タンクとして、透光性を有する密閉式タンクを用い、
前記培養タンク内の下方培養液を、前記培養タンク内に沈めたポンプで上方に放出し、
前記培養タンク内に、前記泡盛蒸留廃液の発酵によって発生する炭酸ガスを供給する
ことを特徴とする微細藻類の培養方法。
前記泡盛蒸留廃液が、泡盛製造の蒸留工程において減圧蒸留で得られたものであることを特徴とする請求項１に記載の微細藻類の培養方法。
前記微細藻類の培養期間中に、酵母菌又は前記酵母菌によって発酵させた醪を添加することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の微細藻類の培養方法。