JP6906225B2 - 魚類の生産方法および魚類の飼料利用効率向上方法および魚類のプラズマ活性化飼料の製造方法 - Google Patents

Description

本明細書の技術分野は、魚類の生産方法および魚類の飼料利用効率向上方法および魚類のプラズマ活性化飼料とその製造方法に関する。

プラズマ技術は、電気、化学、材料の各分野に応用されている。プラズマの内部では、電子やイオン等の荷電粒子の他に、紫外線やラジカルが発生する。これらには、生体組織の殺菌をはじめとして、生体組織に対する種々の効果があることが分かってきている。

例えば、特許文献１には、酵母に大量の大気圧プラズマを照射した場合には酵母の生菌数は減少するが、酵母に少量の大気圧プラズマを照射した場合に酵母の生菌数は増加することが記載されている。このように、プラズマを照射することにより酵母を活性化する可能性および死滅させる可能性について研究されてきている。しかし、その他の生物へのプラズマの影響については必ずしも明らかではない。

特開２０１４−１９５４５０号公報 特開２０１７−０２９１１７号公報

特許文献２には、乳酸リンゲル液にプラズマを照射した溶液を育成水に混ぜることにより魚類の成長を促進することが記載されている。この結果は３０ｍＬという非常に小さい容積の水量についての結果である。実験系では、数百Ｌ程度の水が使用される。また、実際の魚類の養殖においては、数十トン程度の水が使用される。

このように大量の水の中で魚類を成長させる場合には、多くの問題がある。まず、特許文献２の技術では、実際に、大量の水を要する養殖魚における成長促進効果は確認されていない。また、特許文献２の技術を魚類の養殖に応用しようとすると、大規模なプラズマ照射装置が必要となる。さらに、特許文献２の技術を水系が開放されている養殖形態に実施することは非常に困難である。水系が開放されている養殖形態として、例えば、掛け流し式陸上養殖と、築堤式養殖と、網生簀式海面養殖と、が挙げられる。

本明細書の技術は、前述した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは、水量の多い環境下で魚類の成長を促進させる魚類の生産方法および魚類の飼料利用効率向上方法および魚類のプラズマ活性化飼料とその製造方法を提供することである。

第１の態様における魚類の生産方法は、第１の飼料を含有する第１の飼料水溶液を準備する工程と、第１の飼料水溶液に大気圧プラズマを照射して第２の飼料水溶液を製造する工程と、第２の飼料水溶液の成分を含有する固形飼料を製造する工程と、固形飼料を魚類に供給する工程と、を有する。

この魚類の生産方法は、第１の飼料水溶液に大気圧プラズマを照射したプラズマ活性化飼料水溶液（Ｐｌａｓｍａ Ａｃｔｉｖａｔｅｄ Ｄｉｅｔａｒｙ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ：ＰＡＤｓ）の成分（プラズマ活性化飼料（ＰＡＤ））を魚類に供給する。これにより、魚類の成育を促進する。ここで、プラズマ活性化飼料水溶液（ＰＡＤｓ）またはプラズマ活性化飼料（ＰＡＤ）は、飼料の利用効率を向上させる効果を有する。この方法では、プラズマ活性化飼料水溶液（ＰＡＤｓ）の成分を含有する固形飼料を魚類に直接食べさせることができるため、効率よく魚類の成長を促進することができる。また、陸上養殖と海面養殖とを問わず、プラズマ活性化飼料（ＰＡＤ）を魚類の養殖に適用することができる。

本明細書では、水量の多い環境下で魚類の成長を促進させる魚類の生産方法および魚類の飼料利用効率向上方法および魚類のプラズマ活性化飼料とその製造方法が提供されている。

実施形態のプラズマ発生装置のガス噴出口を走査するロボットアームの構成を説明するための概念図である。 図２．Ａは第１のプラズマ発生装置の構成を示す断面図であり、図２．Ｂは電極の形状を示す図である。 図３．Ａは第２のプラズマ発生装置の構成を示す断面図であり、図３．Ｂはプラズマ領域の長手方向に垂直な断面における部分断面図である。 実施形態における第３のプラズマ発生装置の概略構成を示す図である。 実施形態における第３のプラズマ発生装置の上部構造を示す概略構成図である。 実施形態における第３のプラズマ発生装置の下部構造を示す概略構成図である。 実施形態において第３のプラズマ発生装置がプラズマを照射している場合を説明するための図である。 実施形態におけるプラズマ活性化飼料の製造方法を説明するための図（その１）である。 実施形態におけるプラズマ活性化飼料の製造方法を説明するための図（その２）である。 実施形態におけるプラズマ活性化飼料の製造方法を説明するための図（その３）である。 実施形態におけるプラズマ活性化飼料の製造方法を説明するための図（その４）である。 実施形態におけるプラズマ活性化飼料の製造方法を説明するための図（その５）である。 実施形態におけるプラズマ活性化飼料の製造方法を説明するための図（その６）である。

以下、具体的な実施形態について、魚類の生産方法および魚類の飼料利用効率向上方法および魚類のプラズマ活性化飼料とその製造方法を例に挙げて図を参照しつつ説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態について説明する。第１の実施形態の魚類の生産方法および魚類の飼料利用効率向上方法に用いられる魚類のプラズマ活性化飼料は、後述するように、飼料成分を含有する水溶液に大気圧プラズマを照射したものである。そのため、まず、プラズマを照射するプラズマ照射装置について説明する。

１．プラズマ活性化飼料製造装置
１−１．プラズマ活性化飼料製造装置の構成
本実施形態のプラズマ活性化飼料製造装置ＰＭは、図１に示すように、プラズマ照射装置Ｐ１と、アームロボットＭ１とを有している。プラズマ照射装置Ｐ１は、プラズマを発生させるとともに、そのプラズマを溶液に向けて照射するためのものである。

アームロボットＭ１は、図１に示すように、プラズマ照射装置Ｐ１の位置をｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向のそれぞれの方向に移動させることができるようになっている。なお、説明の便宜上、プラズマを照射する向きを−ｚ軸方向としている。これにより、溶液の液面と、プラズマ照射装置Ｐ１との間の距離を調整することができる。また、このプラズマ活性化飼料製造装置ＰＭは、予めプラズマ照射時間を設定することにより、その時間だけプラズマを照射することができるものである。

プラズマ照射装置Ｐ１には、後述するように、３種類の方式（第１のプラズマ発生装置Ｐ１０および第２のプラズマ発生装置Ｐ２０および第３のプラズマ発生装置Ｐ３０）がある。そして、いずれの方式を用いてもよい。なお、第３のプラズマ発生装置Ｐ３０は、図１に示すロボットアームＭ１等を有していない。

１−２．第１のプラズマ発生装置
図２．Ａはプラズマ発生装置Ｐ１０の概略構成を示す断面図である。ここで、プラズマ発生装置Ｐ１０は、プラズマを点状に噴出する第１のプラズマ発生装置である。図２．Ｂは、図２．Ａのプラズマ発生装置Ｐ１０の電極２ａ、２ｂの形状の詳細を示す図である。

プラズマ発生装置Ｐ１０は、筐体部１０と、電極２ａ、２ｂと、電圧印加部３と、を有している。筐体部１０は、アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）を原料とする焼結体から成るものである。そして、筐体部１０の形状は、筒形状である。筐体部１０の内径は２ｍｍ以上３ｍｍ以下である。筐体部１０の厚みは０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である。筐体部１０の長さは１０ｃｍ以上３０ｃｍ以下である。筐体部１０の両端には、ガス導入口１０ｉと、ガス噴出口１０ｏとが形成されている。ガス導入口１０ｉは、プラズマを発生させるためのガスを導入するためのものである。ガス噴出口１０ｏは、プラズマを筐体部１０の外部に照射するための照射部である。なお、ガスの移動する向きは、図中の矢印の向きである。

電極２ａ、２ｂは、対向して配置されている対向電極対である。電極２ａ、２ｂの対向面方向の長さは、筐体部１０の内径より小さい。例えば１ｍｍ程度である。電極２ａ、２ｂには、図２．Ｂに示すように、対向面のそれぞれに凹部（ホロー）Ｈが多数形成されている。そのため、電極２ａ、２ｂの対向面は、微細な凹凸形状となっている。なお、この凹部Ｈの深さは、０．５ｍｍ程度である。

電極２ａは、筐体部１０の内部であってガス導入口１０ｉの近傍に配置されている。電極２ｂは、筐体部１０の内部であってガス噴出口１０ｏの近傍に配置されている。そのため、プラズマ発生装置Ｐ１０では、電極２ａの対向面の反対側からガスを導入するとともに、電極２ｂの対向面の反対側にガスを噴出するようになっている。そして、電極２ａ、２ｂ間の距離は、例えば、２４ｃｍである。電極２ａ、２ｂ間の距離は、これより小さい距離であってもよい。

電圧印加部３は、電極２ａ、２ｂ間に交流電圧を印加するためのものである。電圧印加部３は、商用交流電圧である、６０Ｈｚ、１００Ｖを用いて９ｋＶに昇圧するとともに、電極２ａ、２ｂ間に電圧を印加する。

ガス導入口１０ｉからアルゴンを導入するとともに、電圧印加部３により、電極２ａ、２ｂ間に電圧を印加すると、筐体部１０の内部にプラズマが発生する。図２．Ａの斜線で示すように、プラズマが発生する領域をプラズマ発生領域Ｐとする。プラズマ発生領域Ｐは、筐体部１０に覆われている。

１−３．第２のプラズマ発生装置
図３．Ａはプラズマ発生装置Ｐ２０の概略構成を示す断面図である。ここで、プラズマ発生装置Ｐ２０は、プラズマを線状に噴出する第２のプラズマ発生装置である。図３．Ｂは、図３．Ａのプラズマ発生装置Ｐ２０のプラズマ領域Ｐの長手方向に垂直な断面における部分断面図である。

プラズマ発生装置Ｐ２０は、筐体部１１と、電極２ａ、２ｂと、電圧印加部３と、を有している。筐体部１１は、アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）を原料とする焼結体から成るものである。筐体部１１の両端には、ガス導入口１１ｉと、多数のガス噴出口１１ｏとが形成されている。ガス導入口１１ｉは、図３．Ａの左右方向を長手方向とするスリット形状をしている。ガス導入口１１ｉからプラズマ領域Ｐの直上までのスリット幅（図３．Ｂの左右方向の幅）は例えば１ｍｍである。

ガス噴出口１１ｏは、プラズマを筐体部１１の外部に照射するための照射部である。ガス噴出口１１ｏは、円筒形状もしくはスリット形状である。円筒形状の場合のガス噴出口１１ｏは、プラズマ領域の長手方向に沿って一直線状に形成されている。ガス噴出口１１ｏの内径は１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲内である。また、スリット形状の場合には、ガス噴出口１１ｏのスリット幅を１ｍｍ以下とすることが好ましい。これにより、安定したプラズマが形成される。また、ガス導入口１１ｉは、電極２ａと電極２ｂとを結ぶ線と交差する向きにガスを導入するようになっている。

電極２ａ、２ｂおよび電圧印加部３については、図１に示したプラズマ発生装置Ｐ１０と同じものである。そして、同様に、商用交流電圧を用いて、電極２ａ、２ｂ間に電圧を印加する。これにより、プラズマを一直線状に噴出することができる。

また、この一直線状にプラズマを噴出するプラズマ発生装置Ｐ２０を図３．Ｂの左右方向に列状に並べて配置すれば、プラズマをある長方形の領域にわたって平面的に噴出することができる。

１−４．第３のプラズマ発生装置
図４は、第３のプラズマ発生装置Ｐ３０の概略構成を示す概念図である。プラズマ発生装置Ｐ３０は、収容している溶液にプラズマを照射するためのものである。

図４に示すように、プラズマ発生装置Ｐ３０は、第１電極１１０と、第２電極２１０と、第１の電位付与部１２０と、第２の電位付与部２２０と、第１のリード線１３０と、第２のリード線２３０と、ガス供給部１４０と、ガス管結合コネクター１５０と、ガス管１６０と、第１電極保護部材１７０と、第２電極保護部材２４０と、第１電極支持部材１８０と、密閉部材１９１と、結合部材１９２と、容器２５０と、封止部材２６０と、架台２７０と、を有している。

１−４−１．電極の概略構成
第１電極１１０は、筒形状部１１０ａを有している。そして、その筒形状部１１０ａの内部にプラズマガスを供給することができるようになっている。つまり、第１電極１１０の内部は、ガス供給部１４０と連通している。第１電極１１０は、筒形状部１１０ａから第２電極２１０に向けてガスを吹き出すようになっている。そして、第１電極１１０の先端部は、注射針形状をしている。つまり、第１電極１１０の先端部は、第１電極１１０の軸方向に垂直な方向に対して傾斜する傾斜面を有している。そして、第１電極１１０の先端部には、マイクロホローが形成されている。

第２電極２１０は、第１電極１１０と対向する電極である。第２電極２１０は、棒状電極である。第２電極２１０は、円柱形状である。もしくは、多角柱形状であってもよい。もしくは、先端の尖った針形状であってもよい。ここで、第２電極２１０は、先端部２１１を有している。第２電極２１０の先端部２１１は、イリジウムを含有するイリジウム合金でできている。例えば、イリジウムと白金との合金である。または、イリジウムと白金とオスミウムとの合金である。イリジウム合金は、硬度が高く、耐熱性に優れている。そのため、イリジウム合金は、第２電極２１０の先端部２１１に好適である。また、イリジウムの代わりに、白金を用いてもよい。もしくは、パラジウムであってもよい。または、イリジウムと白金とパラジウムとのうちの少なくとも一種類以上を含む金属もしくは合金であるとよい。また、第２電極２１０の先端部２１１は金であってもよい。また、放電時には、第２電極２１０は、容器２５０に収容されている溶液に浸かっている。

第１の電位付与部１２０は、第１電極１１０に周期的に変化する電位を付与するためのものである。第２の電位付与部２２０は、第２電極２１０に周期的に変化する電位を付与するためのものである。ここで、第１の電位付与部１２０と第２の電位付与部２２０とのうちのどちらか一方は、接地されていてもよい。第１のリード線１３０は、第１電極１１０と第１の電位付与部１２０とを電気的に接続するためのものである。第１のリード線１３０は、ニッケル合金もしくはステンレスであるとよい。第２のリード線２３０は、第２電極２１０と第２の電位付与部２２０とを電気的に接続するためのものである。第２のリード線２３０は、ニッケル合金もしくはステンレスであるとよい。これにより、第１電極１１０と第２電極２１０との間に高周波の電圧が印加されることとなる。つまり、第１の電位付与部１２０および第２の電位付与部２２０は、第１電極１１０と第２電極２１０との間に電圧を印加するための電圧印加部である。

１−４−２．ガス供給経路
プラズマ発生装置Ｐ３０は、前述したように、ガス供給部１４０と、ガス管結合コネクター１５０と、ガス管１６０と、を有している。そのため、ガス供給部１４０は、ガス管１６０およびガス管結合コネクター１５０を介して、第１電極１１０の筒形状部の内部にプラズマガスを供給する。ここで、ガス供給部１６０は、例えば、Ａｒガスを供給する。もしくは、その他の希ガスを供給してもよい。もしくは、酸素ガス等その他の微量のガスを含んでいてもよい。そのため、プラズマガスは、第１電極１１０から溶液２５０に収容されている溶液に向けて吹き付けられることとなる。

１−４−３．上部構造の構成
図５は、プラズマ発生装置Ｐ３０の上部構造を示す図である。図５に示すように、第１電極１１０は、先端部１１１を有している。先端部１１１は、図４に示すように、第２電極２１０に対面する位置に配置されている。第１電極１１０の先端部１１１は、傾斜面１１１ａを有している。傾斜面１１１ａは、第１電極１１０の軸方向に垂直な面に対して傾斜している面である。また、先端部１１１には、マイクロホロー１１１ｂが形成されている。マイクロホロー１１１ｂは、長さ０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下、幅０．３ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の微小な凹部である。

また、前述したように、プラズマ発生装置Ｐ３０は、密閉部材１９１と、結合部材１９２と、を有している。密閉部材１９１は、図４に示す容器２５０に取り付けるとともに容器２５０の内部を密閉するためのものである。結合部材１９２は、第１電極１１０とガス管結合コネクター１５０とを、密閉部材１９１等を介して連結するための部材である。

１−４−４．下部構造の構成
図６は、プラズマ発生装置Ｐ３０の下部構造を示す図である。前述したように、プラズマ発生装置Ｐ３０は、容器２５０と、封止部材２６０と、架台２７０と、を有している。容器２５０は、内部に溶液を収容することができるようになっている。ここで、溶液とは、水溶液や有機溶剤をも含むこととする。また、容器２５０は、第１電極１１０および第２電極２１０を内部に収容している。また、容器２５０は、目盛を有しているとよい。容器２５０の内部に収容されている溶液の量を計量するためである。

封止部材２６０は、第２電極保護部材２４０と、容器２５０との間の隙間を塞ぐためのものである。封止部材２６０として、例えば、オーリングが挙げられる。容器２５０の密閉性を確保し、溶液が容器２５０の底部に漏れ出すのを防止するものであれば、これ以外の部材を適用してもよい。架台２７０は、容器２５０その他の各部材を支持するためのものである。

２．プラズマ発生装置により発生されるプラズマ
２−１．第１のプラズマ発生装置および第２のプラズマ発生装置
プラズマ発生装置Ｐ１０、Ｐ２０により発生されるプラズマは、非平衡大気圧プラズマである。ここで、大気圧プラズマとは、０．５気圧以上２．０気圧以下の範囲内の圧力であるプラズマをいう。

本実施の形態では、プラズマ発生ガスとして、主にＡｒガスを用いる。プラズマ発生装置Ｐ１０、Ｐ２０により発生されるプラズマの内部では、もちろん、電子と、Ａｒイオンとが生成されている。そして、Ａｒイオンは、紫外線を発生させる。また、このプラズマは大気中に放出されているため、酸素ラジカルや窒素ラジカル等を発生させる。

このプラズマのプラズマ密度は、１×１０¹⁴ｃｍ^-3以上１×１０¹⁷ｃｍ^-3以下の範囲内である。なお、誘電体バリア放電により発生されるプラズマにおけるプラズマ密度は、１×１０¹¹ｃｍ^-3〜１×１０¹³ｃｍ^-3程度である。したがって、プラズマ発生装置Ｐ１０、Ｐ２０により発生されるプラズマのプラズマ密度は、誘電体バリア放電により発生されるプラズマのプラズマ密度に比べて、３桁程度大きい。したがって、このプラズマの内部では、より多くのＡｒイオンが生成する。そのため、ラジカルや、紫外線の発生量も多い。なお、このプラズマ密度は、プラズマ内部の電子密度にほぼ等しい。

そして、このプラズマ発生時におけるプラズマ温度は、およそ１０００Ｋ以上２５００Ｋ以下の範囲内である。また、このプラズマにおける電子温度は、ガスの温度に比べて大きい。しかも、電子の密度が１×１０¹⁴ｃｍ^-3以上１×１０¹⁷ｃｍ^-3以下の範囲内の程度であるにもかかわらず、ガスの温度はおよそ１０００Ｋ以上２５００Ｋ以下の範囲内である。このプラズマの温度は、プラズマの発生しているプラズマ発生領域Ｐでの温度である。したがって、プラズマの条件や、ガス噴出口から水面までの距離を異なる条件とすることにより、液面の位置でのプラズマ温度を室温程度とすることができる。

また、三重項酸素原子の密度（ラジカル密度）は、２×１０¹⁴ｃｍ^-3以上１．６×１０¹⁵ｃｍ^-3以下の範囲内である。アルゴンガスに対して混入する酸素ガスの量を調整することにより、この三重項酸素原子の密度を調整することができる。

２−２．第３のプラズマ発生装置
図７は、プラズマ発生装置Ｐ３０がプラズマを発生させている様子を模式的に示す図である。プラズマ発生装置Ｐ３０により発生されるプラズマは、非平衡大気圧プラズマである。

図７に示すように、ガス供給部１４０から供給されるプラズマガスは、第１電極１１０から矢印Ｋ１の向きに放出される。そして、第１電極１１０と第２電極２１０との間に高周波の電圧を印加すると、第１電極１１０と第２電極２１０との間にプラズマ発生領域ＰＧ１が形成される。図７のプラズマ発生領域ＰＧ１は、概念的に描かれている。

第１の電位付与部１２０および第２の電位付与部２２０が、第１電極１１０と第２電極２１０との間に電圧を印加する電圧印加時には、第２電極２１０は、液体の内部に配置されている。このように、第１電極１１０と第２電極２１０との間には、容器２５０に収容されている液体と大気とがある。そして、第１電極と第２電極とを結ぶ線が、液体の液面ＬＬ１と交差している。

そのため、液体の液面ＬＬ１と第１電極１１０との間にプラズマが発生する。このとき、液体の液面ＬＬ１は、第１電極１１０から矢印Ｋ１の向きに放出されるプラズマガスの風圧を受けて、液体の側に向かって凹んでいる。そして、液体の内部では溶液が部分的に電気分解し、気化する。その気化したガスの内部でもプラズマが発生する。また、プラズマ発生領域ＰＧ１は、液体の液面ＬＬ１に接触している。

以上により、大気もしくは水に由来するラジカルが発生する。そして、溶液にラジカルが照射されることとなる。これにより、ラジカルは、水分子もしくは溶液中の溶質と反応する。

３．プラズマ活性化飼料の製造方法
３−１．飼料浸漬工程（第１の飼料水溶液準備工程）
第１の飼料を準備する。第１の飼料は、粗蛋白質と、粗脂肪と、粗灰分と、を含有する。第１の飼料は、乾物換算値として０％以上１００％以下の粗蛋白質と、０％以上１００％以下の粗脂質と、０％以上１００％以下の粗灰分と、を含有する。望ましくは、第１の飼料は、乾物換算値として１０％以上９０％以下の粗蛋白質と、１％以上５０％以下の粗脂質と、１％以上５０％以下の粗灰分と、を含有する。実際には、第１の飼料は、魚粉と魚油と澱粉とを含む。また、第１の飼料は、粗蛋白質と粗脂質と粗灰分の他に、粗繊維と、カルシウムと、りんと、動物性飼料と、を含んでもよい。このように第１の飼料は、養魚用配合飼料であってもよい。

図８に示すように、第１の飼料を第１の水溶液に浸漬させることにより第１の飼料水溶液を製造する。ここで、第１の水溶液は生理食塩水である。第１の飼料は、第１の水溶液に溶解する。このように静置することにより、図９に示すように、第１の飼料が溶けている状態にある第１の飼料水溶液が得られる。

３−２．プラズマ照射工程（第２の飼料水溶液製造工程）
次に、図１０に示すように、プラズマ活性化飼料製造装置ＰＭによりプラズマ発生領域に発生させた大気圧プラズマを第１の飼料水溶液に照射する。プラズマの照射により第１の飼料水溶液の成分が局所的に変性するおそれがある。そのため、第１の飼料水溶液に大気圧プラズマを照射している期間内に、第１の飼料水溶液を撹拌する。第１の飼料水溶液の全体にプラズマ生成物を供給するためである。また、プラズマの照射により第１の飼料水溶液の温度がある程度上昇する。そのため、第１の飼料水溶液に大気圧プラズマを照射している期間内に、第１の飼料水溶液を冷却する。第１の飼料水溶液に含まれている蛋白質等が熱により変性することを抑制するためである。これにより、第２の飼料水溶液が製造される。第２の飼料水溶液は、プラズマ活性化飼料水溶液（Ｐｌａｓｍａ Ａｃｔｉｖａｔｅｄ Ｄｉｅｔａｒｙ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ：ＰＡＤｓ）である。

プラズマを照射する際における液面とプラズマ噴出口との間の距離は、例えば、３ｍｍである。また、この距離は、例えば、０．１ｃｍ以上３ｃｍ以下の範囲内で変えてもよい。プラズマ発生領域におけるプラズマ密度は、１×１０¹⁴ｃｍ^-3以上１×１０¹⁷ｃｍ^-3以下の範囲内である。そして、このプラズマにおけるプラズマ温度は、およそ１０００Ｋ以上２５００Ｋ以下の範囲内である。ただし、このプラズマ温度は、液面では、室温程度（３００Ｋ程度）まで下げることもできる。これらのプラズマ条件を表１に示す。これらの条件は、あくまで一例である。

［表１］
条件 数値範囲
液面−噴出口距離 ０．１ｃｍ以上 ３ｃｍ以下
プラズマ密度 １×１０¹⁴ｃｍ^-3以上 １×１０¹⁷ｃｍ^-3以下
プラズマ温度 １０００Ｋ以上 ２５００Ｋ以下

第１の飼料水溶液に含まれる第１の飼料は、プラズマから供給されるプラズマ生成物と反応する。プラズマ生成物は、大気中の窒素原子および酸素原子等に由来するラジカルと、窒素および酸素に由来する分子と、光等を含む。第１の飼料水溶液に含まれる第１の飼料の成分は、１００種類以上に及ぶ。これらの成分が、上記のラジカルや分子等と反応する。このような反応が生じるため、第２の飼料水溶液の成分は、第１の飼料水溶液の成分とは若干異なっている。前述した第１の飼料の成分（原料となる組成物）の数が多いため、その変化後の成分（効果を奏する組成物）を特定することは、決して容易ではない。

大気圧プラズマを第１の飼料水溶液に照射する照射時間は、例えば、３０秒以上１８００秒以下である。そのため、プラズマ密度が２×１０¹⁶ｃｍ^-3であり、第１の飼料水溶液の体積が８ｍｌであるとすると、単位体積あたりに照射するプラズマ照射量は、７．５×１０¹⁶ｓ・ｃｍ^-3ｍｌ^-1以上４．５×１０¹⁸ｓ・ｃｍ^-3ｍｌ^-1以下である。

３−３．混合工程（固形飼料製造工程）
次に、図１１に示すように、プラズマを照射された第２の飼料水溶液と第２の飼料とを混合する。第２の飼料は、固形の配合飼料である。第２の飼料は、粗蛋白質と、粗脂肪と、粗灰分と、を含有する。また、第２の飼料は、粗繊維と、カルシウムと、りんと、動物性飼料と、を含有するとよい。第２の飼料の成分比は、第１の飼料の成分比と同じである。つまり、第２の飼料は、第１の飼料と同じ種類のものである。ここで、第２の飼料の重量と、第２の飼料水溶液に含まれていた第１の飼料の重量とは、同じである。この状態で静置することにより、図１２に示すように、第２の飼料は、第２の飼料水溶液の水分を吸収するとともに固化する。これにより、魚類に餌として与えることできる第３の飼料（固形飼料）が得られる。第３の飼料は、プラズマ活性化飼料（ＰＡＤ）である。プラズマ活性化飼料（ＰＡＤ）は、プラズマ活性化飼料水溶液（ＰＡＤｓ）の成分を含有する。

４．プラズマ活性化飼料を用いた魚類の生産方法（魚類の飼料利用効率向上方法）
４−１．飼料浸漬工程（第１の飼料水溶液準備工程）
前述したように、飼料浸漬工程では、第１の飼料を第１の水溶液に浸漬させて第１の飼料水溶液を製造する。

４−２．プラズマ照射工程（第２の飼料水溶液製造工程）
次に、前述したようにプラズマ照射工程を実施する。第１の飼料水溶液に大気圧プラズマを照射して第２の飼料水溶液を製造する。第２の飼料水溶液は、プラズマ活性化飼料水溶液（ＰＡＤｓ）である。

４−３．混合工程（固形飼料製造工程）
次に、第２の飼料と第２の飼料水溶液とを混合して第３の飼料を製造する。第３の飼料は、固形飼料である。また、第３の飼料は、プラズマ活性化飼料水溶液（ＰＡＤｓ）の成分を含有する。

４−４．魚類育成工程
次に、魚類育成工程を実施する。図１３に示すように、プラズマ活性化飼料である第３の飼料を魚類に供給する。魚類は、この第３の飼料を食べて成長する。

５．プラズマ活性化飼料の効果
本実施形態のプラズマ活性化飼料は、養魚用配合飼料を溶かした飼料水溶液にプラズマを照射したものである。このプラズマ活性化飼料は、魚類の成長を促進する成長促進剤である。つまり、生育期間が同じであれば、このプラズマ活性化飼料を与えた魚類は、通常の配合飼料を与えた魚類よりも大きい。

一般に、成長促進剤には２つの種類がある。第１の種類の成長促進剤は、餌が肉に変換される効率（利用効率）を向上させる利用効率向上剤である。第２の種類の成長促進剤は、餌の嗜好性を高めることにより魚類がより多くの餌を摂取することを促進する。既存の成長促進剤の多くは、餌の嗜好性を高める第２の種類の成長促進剤である。本実施形態の成長促進剤は、餌の利用効率を高める第１の種類の成長促進剤である。つまり、本実施形態の成長促進剤（プラズマ活性化飼料）は、餌が肉に変換される利用効率を高めるという稀な性質を備えている。

前述のように、本実施形態の成長促進剤は、餌が肉に変換される利用効率を高めるものである。したがって、魚類の糞の量が相対的に減少すると考えられる。このため、養殖に用いる水が汚染されることを抑制することができる。海面養殖の場合には、この魚類の糞の抑制効果は、自家環境汚染の防止効果を奏する。陸上養殖の場合には、この魚類の糞の抑制効果は、水の浄化コストを削減する効果を奏する。

６．変形例
６−１．第１の飼料水溶液準備工程
本実施形態では、第１の飼料を第１の水溶液に浸漬させることにより第１の飼料水溶液を製造する。第１の飼料水溶液が第１の飼料の成分を含有していれば、プラズマ活性化飼料を製造することができる。そのため、第１の飼料を第１の水溶液に浸漬させることなく、第１の飼料を含む第１の飼料水溶液を準備してもよい。

６−２．固形飼料製造工程
本実施形態では、第２の飼料と第２の飼料水溶液とを混合することにより固形の第３の飼料を製造する。第２の飼料水溶液（プラズマ活性化飼料水溶液（ＰＡＤｓ））を固形飼料にすることができれば、その他の方法であってもよい。第２の飼料水溶液がプラズマ活性化飼料水溶液（ＰＡＤｓ）であるためである。そのため、生体に悪影響を及ぼさない固化材料を用いて第２の飼料水溶液を固化してもよい。例えば、カルボキシメチルセルロースを第２の飼料水溶液に添加した後にその水溶液を乾燥させればよい。また、その他の造粒方法を用いてもよい。

６−３．２種類の成長促進剤の使用
餌が肉に変換される利用効率を高める本実施形態のプラズマ活性化飼料（第１の種類の成長促進剤）と、餌の嗜好性を高めることにより魚類がより多くの餌を摂取することを促進する成長促進剤（第２の種類の成長促進剤）と、の両方を用いて魚類を成長させてもよい。

６−４．冷凍工程
また、第２の飼料水溶液（プラズマ活性化飼料水溶液（ＰＡＤｓ））を保存するために冷凍工程を実施してもよい。冷凍工程は、あくまで第２の飼料水溶液を保存するためのものである。したがって、この冷凍工程については実施しなくともよい。また、第２の飼料水溶液の代わりに固形飼料であるプラズマ活性化飼料（ＰＡＤ）を冷凍してもよい。

冷凍工程は、プラズマ照射工程の後であって混合工程の前に実施する。冷凍工程では、第２の飼料水溶液を−１９６℃以上０℃以下の範囲内で冷凍する。具体的には、冷凍庫に保存する。冷凍庫として例えば、生物実験用冷蔵庫（例えば、日本フリーザー株式会社製のバイオフリーザーＧＳ−５２０３ＫＨＣ）を用いることができる。

第２の飼料水溶液の保存温度は、例えば、−１９６℃以上０℃以下の範囲内である。好ましくは、−１９６℃以上−１０°以下である。より好ましくは、−１５０℃以上−２０℃以下である。さらに好ましくは、−１００℃以上―３０℃以下である。この冷凍工程を実施することにより、第２の飼料水溶液を保存することができる。そのため、混合工程の前に冷凍状態の第２の飼料水溶液を解凍すればよい。

６−５．増粘剤添加工程
冷凍工程の前に、第２の飼料水溶液に増粘剤を添加してもよい。増粘剤として例えば、カルボキシメチルセルロースが挙げられる。

６−６．飼料の種類
第１の飼料と第２の飼料とは異なる種類であってもよい。また、第１の飼料および第２の飼料は、養魚用の配合飼料であればよい。第１の飼料および第２の飼料は、前述した成分を必ずしも含有していなくともよい。

６−７．第１の水溶液
第１の水溶液は、生理食塩水である。しかし、生理食塩水以外の水または水溶液であってもよい。ただし、養魚用配合飼料が容易に溶解するものであるとよい。

６−８．組み合わせ
上記の変形例を自由に組み合わせてもよい。

７．本実施形態のまとめ
以上詳細に説明したように、本実施形態の魚類の生産方法は、第１の飼料を含有する第１の飼料水溶液を準備する工程と、第１の飼料水溶液に大気圧プラズマを照射して第２の飼料水溶液を製造する工程と、第２の飼料水溶液の成分を含有する固形飼料を製造する工程と、固形飼料を魚類に供給する工程と、を有する。この第２の飼料水溶液は、魚類の成長を促進させる成長促進剤である。

１．実験方法
１−１．魚類
本実験において育成する魚類はチョウザメの稚魚である。チョウザメを第１グループ（実施例）と第２グループ（比較例）とに分けて飼育した。第１グループのチョウザメの尾数は５尾である。第２グループのチョウザメの尾数は５尾である。

１−２．飼育環境
第１グループと第２グループとで異なる点は与えるエサのみである。それ以外の飼育環境は、第１グループと第２グループとで共通である。飼育槽の水量は１６０Ｌである。濾過槽の水量は６５Ｌである。そのため、チョウザメを飼育するために用いた水量は２２５Ｌである。なお、飼育槽の大きさは９００ｍｍ×４５０ｍｍ×４５０ｍｍである。

１−３．プラズマ活性化飼料の製造
本実験で用いた配合飼料は、日清丸紅飼料株式会社製のオトヒメＥＰ２である。この飼料が対応する魚種はまだい等である。飼料の形態は、エクストルーダーにより処理されたペレットである（ＥＰ沈降）。飼料の粒径は２．３ｍｍである。オトヒメＥＰ２の原材料は、動物質性飼料と、穀類と、その他の成分である。魚粉、オキアミミール等の動物質性飼料が７４％である。小麦粉、馬鈴薯澱粉等の穀類が１６％である。精製魚油等のその他の成分が１０％である。上記の原材料を元に製造されたオトヒメＥＰ２は、粗蛋白質と、粗脂肪と、粗繊維と、粗灰分と、カルシウムと、りんと、を含有する。粗蛋白質の含有量は４８％である。粗脂肪の含有量は１２％である。粗繊維の含有量は２％である。粗灰分の含有量は１７％である。カルシウムの含有量は２．２％である。りんの含有量は１．７％である。この飼料の組成は、標準的なものである。他のメーカーの飼料における原材料および組成は、オトヒメＥＰ２における原材料および組成とほとんど変わらない。

実施形態の第１の飼料および第２の飼料としてこのオトヒメＥＰ２を用いた。また、実施形態の第１の水溶液としてＤ−ＰＢＳ（−）を用いた。

まず、５００ｍｌビーカーに３００ｍｌのＤ−ＰＢＳ（−）を供給した。そして、５００ｍｌビーカーのＤ−ＰＢＳ（−）にオトヒメＥＰ２を３０ｇだけ浸漬させた。そして、オトヒメＥＰ２を浸漬させたＤ−ＰＢＳ（−）を４℃で３時間静置した。オトヒメＥＰ２に含まれる成分をＤ−ＰＢＳ（−）に溶出させるためである。その後、浸漬液上清を分取した。

次に、８ｍｌの浸漬液上清をシャーレに入れた。そして、プラズマ発生装置Ｐ２０を用いて浸漬液上清に大気圧プラズマを照射した。プラズマの照射時間は８分であった。プラズマガスの種類はアルゴンガスであった。プラズマ生成領域と浸漬液上清との間の距離は２ｍｍであった。プラズマ発生装置Ｐ２０におけるプラズマ密度は、２×１０¹⁶ｃｍ^-3であった。プラズマを照射するにあたって、シャーレの下に−３０℃に冷却したアルミ板を配置し、浸漬液上清を冷却した。また、プラズマを照射している間、浸漬液上清を撹拌した。このようにして、プラズマ活性化飼料水溶液（ＰＡＤｓ）を製造した。

次に、プラズマ活性化飼料水溶液（ＰＡＤｓ）にカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を添加してプラズマ活性化飼料水溶液（ＰＡＤｓ）に粘性を付与した。そして、プラズマ活性化飼料水溶液（ＰＡＤｓ）を冷凍用容器に入れて−８０℃で保存した。

そして、冷凍したプラズマ活性化飼料水溶液（ＰＡＤｓ）を適宜解凍した。そして、オトヒメＥＰ２を１０ｇに対してプラズマ活性化飼料水溶液（ＰＡＤｓ）を１０ｇだけ加えた。そして、オトヒメＥＰ２がプラズマ活性化飼料水溶液（ＰＡＤｓ）を吸収しきるまで静置した。これにより、固形状態の第１のエサが製造された。第１のエサは、第１グループのチョウザメに与えるエサである。

なお、第２のエサは、上記のうちプラズマを照射する工程のみを省略して製造されたものである。第２のエサは、第２グループのチョウザメに与えるエサである。

１−４．給餌
そして、第１グループに第１のエサを与えた。第２グループに第２のエサを与えた。飼育開始から２８日目までの給餌量（合計）は４６．５ｇ程度であった。２９日目から５６日目までの給餌量（合計）は８７ｇ程度であった。そのため、１尾あたりの給餌量（合計）は、これらの数値の１／５である。

［表２］
第１グループ 第２グループ
（プラズマ有り） （プラズマ無し）
給餌量
０−２８日目 ４６．５ｇ ４６．７ｇ
２９−５６日目 ８６．５ｇ ８７．３ｇ

２．実験結果
表３は、チョウザメの平均体重を示す表である。表３に示すように、第１グループのチョウザメは、第２のグループのチョウザメに比べて、大きく成長している。なお、５６日経過後においても、第１グループおよび第２グループのチョウザメは全て生存している。

［表３］
第１グループ 第２グループ
（プラズマ有り） （プラズマ無し）
平均体重
０日目 １８．７ｇ １８．４ｇ
２８日目 ３４．８ｇ ３０．４ｇ
５６日目 ６２．９ｇ ５６．１ｇ

表４は、チョウザメの増重率を示す表である。増重率は、（終了時体重／開始時体重）−１００により得られる。表４に示すように、０日目から２８日目においては、第１グループの増重率が第２グループの増重率より高い。２９日目から５６日目においては、第２グループの増重率が第１グループの増重率よりもやや高い。０日目から５６日目においては、第１グループの増重率が第２グループの増重率よりも十分に高い。０日目から５６日目においては、第１グループの増重率が第２グループの増重率よりも１５％程度高い。

［表４］
第１グループ 第２グループ
（プラズマ有り） （プラズマ無し）
増重率
０−２８日目 ８６．６％ ６５．０％
２９−５６日目 ８０．７％ ８４．９％
０−５６日目 ２３７．１％ ２０５．１％

表５は、チョウザメの飼料効率を示す表である。飼料効率は、（ある期間の１尾の体重の増加量／ある期間に１尾に与えた飼料の総量）により得られる。表５に示すように、いずれの期間でみても、第１グループの飼料効率が第２グループの飼料効率よりも高い。０日目から５６日目においては、第１グループの飼料効率が第２グループの飼料効率よりも１８％程度高い。

［表５］
第１グループ 第２グループ
（プラズマ有り） （プラズマ無し）
飼料効率
０−２８日目 １７３．７％ １２８．２％
２９−５６日目 １６２．５％ １４７．６％
０−５６日目 １６６．４％ １４０．９％

表６は、チョウザメの増肉係数を示す表である。増肉係数は、（ある期間に１尾に与えた飼料の総量／ある期間の１尾の体重の増加量）により得られる。表６に示すように、いずれの期間でみても、第１グループの増肉係数が第２グループの増肉係数よりも低い。

［表６］
第１グループ 第２グループ
（プラズマ有り） （プラズマ無し）
増肉係数
０−２８日目 ０．５８ ０．７８
２９−５６日目 ０．６２ ０．６８
０−５６日目 ０．６０ ０．７１

表７は、チョウザメの肥満度および比肝重および比腸長を示す表である。表７に示すように、肥満度および比肝重および比腸長について、誤差の範囲内で第１グループと第２グループとの間に差異はない。例えば、飼料の消化が悪いと、腸の長さが長くなる。しかし、そのような傾向はみられなかった。つまり、プラズマ活性化飼料（ＰＡＤ）をチョウザメに与えることによるデメリットは特にみられなかった。

［表７］
第１グループ 第２グループ
（プラズマ有り） （プラズマ無し）
肥満度 ４２．２±８．４ ４１．２±８．２
比肝重（％） ４．８±０．２ ５．２±０．７
比腸長（％） ７５．０±１．５ ７９．４±５．０

３．実験のまとめ
以上説明したように、本実験では、プラズマ活性化飼料（ＰＡＤ）を与えたチョウザメは、プラズマ活性化飼料（ＰＡＤ）を与えなかったチョウザメよりも良く成長した。市販の飼料は、十分に最適化されたものである。そのため、本実験の結果は、非常に好ましい結果であると評価できる。また、プラズマ活性化飼料（ＰＡＤ）をチョウザメに与えることによるデメリットはみあたらなかった。

本実験では、チョウザメを飼育した。しかし、プラズマ活性化飼料（ＰＡＤ）をタイ、ヒラメ等のその他の魚類に対して用いてもよい。

Ａ．付記
第１の態様における魚類の生産方法は、第１の飼料を含有する第１の飼料水溶液を準備する工程と、第１の飼料水溶液に大気圧プラズマを照射して第２の飼料水溶液を製造する工程と、第２の飼料水溶液の成分を含有する固形飼料を製造する工程と、固形飼料を魚類に供給する工程と、を有する。

第２の態様における魚類の生産方法においては、第１の飼料水溶液を準備する工程では、第１の飼料を第１の水溶液に浸漬させることにより第１の飼料水溶液を製造する。

第３の態様における魚類の生産方法においては、固形飼料を製造する工程では、第２の飼料と第２の飼料水溶液とを混合することにより固形飼料を製造する。

第４の態様における魚類の生産方法においては、第１の飼料は、粗蛋白質と粗脂質と粗灰分との少なくとも一つを含有する。

第５の態様における魚類の生産方法においては、第１の飼料は、魚粉と魚油と澱粉との少なくとも１つを含む。

第６の態様における魚類の生産方法は、第２の飼料水溶液を冷凍する冷凍工程を有する。冷凍工程では、第２の飼料水溶液を−１９６℃以上０℃以下の範囲内で冷凍する。

第７の態様における飼料利用効率向上方法は、第１の飼料を含有する第１の飼料水溶液を準備する工程と、第１の飼料水溶液に大気圧プラズマを照射して第２の飼料水溶液を製造する工程と、第２の飼料水溶液の成分を含有する固形飼料を製造する工程と、固形飼料を魚類に供給する工程と、を有する。

第８の態様における魚類のプラズマ活性化飼料は、第１の飼料を含有する第１の飼料水溶液を準備する工程と、第１の飼料水溶液に大気圧プラズマを照射して第２の飼料水溶液を製造する工程と、第２の飼料水溶液の成分を含有する固形飼料を製造する工程と、を経ることにより得られるものである。

第９の態様における魚類のプラズマ活性化飼料においては、第１の飼料は、粗蛋白質と粗脂質と粗灰分との少なくとも一つを含有する。

第１０の態様における魚類のプラズマ活性化飼料においては、第１の飼料は、魚粉と魚油と澱粉との少なくとも１つを含む。

第１１の態様における魚類のプラズマ活性化飼料の製造方法は、第１の飼料を含有する第１の飼料水溶液を準備する工程と、第１の飼料水溶液に大気圧プラズマを照射して第２の飼料水溶液を製造する工程と、を有する。

第１２の態様における魚類のプラズマ活性化飼料の製造方法は、第２の飼料水溶液の成分を含有する固形飼料を製造する工程を有する。

Ｐ１…プラズマ照射装置
Ｍ１…ロボットアーム
ＰＭ…プラズマ活性化飼料製造装置
Ｐ１０、Ｐ２０、Ｐ３０…プラズマ発生装置
１０、１１…筐体部
１０ｉ、１１ｉ…ガス導入口
１０ｏ、１１ｏ…ガス噴出口
２ａ、２ｂ…電極
Ｐ…プラズマ領域
Ｈ…凹部（ホロー）
１１０…第１電極
１２０…第１の電位付与部
１３０…第１のリード線
１４０…ガス供給部
１５０…ガス管結合コネクター
１６０…ガス管
１７０…第１電極保護部材
２１０…第２電極
２２０…第２の電位付与部
２３０…第２のリード線
２４０…第２電極保護部材
２５０…容器
２６０…封止部材
２７０…架台

Claims (9)

1. 第１の飼料を含有する第１の飼料水溶液を準備する工程と、
   前記第１の飼料水溶液に大気圧プラズマを照射して第２の飼料水溶液を製造する工程と、
   前記第２の飼料水溶液の成分を含有する固形飼料を製造する工程と、
   前記固形飼料を魚類に供給する工程と、
   を有すること
   を特徴とする魚類の生産方法。
2. 請求項１に記載の魚類の生産方法において、
   前記第１の飼料水溶液を準備する工程では、
   前記第１の飼料を第１の水溶液に浸漬させることにより前記第１の飼料水溶液を製造すること
   を特徴とする魚類の生産方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の魚類の生産方法において、
   前記固形飼料を製造する工程では、
   第２の飼料と前記第２の飼料水溶液とを混合することにより前記固形飼料を製造すること
   を特徴とする魚類の生産方法。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の魚類の生産方法において、
   前記第１の飼料は、
   粗蛋白質と粗脂質と粗灰分との少なくとも一つを含有すること
   を特徴とする魚類の生産方法。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の魚類の生産方法において、
   前記第１の飼料は、
   魚粉と魚油と澱粉との少なくとも１つを含むこと
   を特徴とする魚類の生産方法。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の魚類の生産方法において、
   前記第２の飼料水溶液を冷凍する冷凍工程を有し、
   前記冷凍工程では、
   前記第２の飼料水溶液を−１９６℃以上０℃以下の範囲内で冷凍すること
   を特徴とする魚類の生産方法。
7. 第１の飼料を含有する第１の飼料水溶液を準備する工程と、
   前記第１の飼料水溶液に大気圧プラズマを照射して第２の飼料水溶液を製造する工程と、
   前記第２の飼料水溶液の成分を含有する固形飼料を製造する工程と、
   前記固形飼料を魚類に供給する工程と、
   を有すること
   を特徴とする魚類の飼料利用効率向上方法。
8. 第１の飼料を含有する第１の飼料水溶液を準備する工程と、
   前記第１の飼料水溶液に大気圧プラズマを照射して第２の飼料水溶液を製造する工程と、
   を有すること
   を特徴とする魚類のプラズマ活性化飼料の製造方法。
9. 請求項８に記載の魚類のプラズマ活性化飼料の製造方法において、
   前記第２の飼料水溶液の成分を含有する固形飼料を製造する工程を有すること
   を特徴とする魚類のプラズマ活性化飼料の製造方法。

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