JP7178008B2

JP7178008B2 - ユーグレナの養殖プラント

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Publication number: JP7178008B2
Application number: JP2020539952A
Authority: JP
Inventors: 嗣光松井
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Current assignee: Individual
Priority date: 2018-08-30
Filing date: 2018-08-30
Publication date: 2022-11-25
Anticipated expiration: 2038-08-30
Also published as: JPWO2020044499A1; WO2020044499A1

Description

本発明は、ユーグレナの養殖プラントに関するものであり、特に、ユーグレナが存在する貯水や供給水を磁化すると共に曝気することにより、ユーグレナを効率よく増産できる養殖プラントに関するものである。

ユーグレナは、ミドリムシ植物門に分類される植物であり、また、原生動物門、植物鞭毛虫亜目に属する動物でもあり、動物と植物の両方に属する原生生物である。ユーグレナは、単細胞の真核生物であり、生物分類学上では、植物及び動物の両部門に分類され、植物部門では、ミドリムシ植物部門のミドリムシ藻類に、動物部門では、原生動物部門の鞭毛虫類に属する。ユーグレナは、優れた動物性タンパク質で構成され、アミノ酸バランスが乳タンパク質のカゼインに近く、またビタミン、無機塩を適度に含むため、藻類であるクロレラ、スピルリナよりも栄養価が高いことが報告されている。

ユーグレナは多様な生育条件で生育し、その成分に含まれる多種の有用物質は人体内で合成されない高度不飽和脂肪酸を含むなど、従来からその有用成分の利用を目的とした培養が試みられている。例えば、培養フラスコ、培養槽等を用いて、回分培養法により培養されるが、一般に温度と初発ｐＨのみを制御し、溶存酸素、光照射強度、撹拌等の制御を行わずに増殖されている。
このため、生産性や品質が不十分であり、優れた食品価値や医薬品素材、曳いては燃料製造素材としての潜在価値を有しながら、有効利用されるに至っていない。

例えば、特許文献１には、ユーグレナの培養に当たり、高濃度の酸素を通気することにより、ロウ物質、粘質物などの生成、分泌を抑制し、不飽和脂肪酸、ビタミンＥなどの栄養成分の合成を促進せしめることを目的としたユーグレナの培養法が示されている。また、特許文献２には、炭素濃度と窒素濃度を調整して供給し、ユーグレナ細胞を連続培養することにより、従来の回分式培養法により培養した場合と比較して、同一培養時間で１．５～１０倍のユーグレナ細胞が得られ、また、ユーグレナ細胞の細胞内タンパク質含有率が従来のものと同程度のものが得られることが示されている。

さらにまた、特許文献３（特開昭６１－４０７８５号公報）には、閉鎖系暗黒下での培養と開放系光照射下での培養とを組み合わせたユーグレナ細胞の培養方法が示されている。特許文献４には、培養槽の下方において、培養槽底面周囲に向かって培養に必要な気体成分を噴出供給するとともに、培養液が培養槽内壁に沿って回転するよう、回転軸から放射方向に突出した放射羽根と、該放射羽根よりも面積が大きく、かつ該放射羽根に対して３５～５５°の角度を設けて傾斜した傾斜羽根とで構成された撹拌用回転羽根によって撹拌するようにしたユーグレナの培養方法並びに培養装置が示されている。
そして、当該装置によれば、撹拌用回転羽根によって増殖液の流れが培養槽の内壁面を旋回するように上昇し、回転軸の周囲に沿って下降するという上下の撹拌が自然に構成される。また、培養槽底面周囲に集中しがちな藻体を気体の噴出力によって分散させるため、機械的なシュアストレスを与えることなく分散できる。そして、気体噴出力によって分散した藻体は回転羽根によって旋回し、かつ槽内壁に沿って上昇し、軸近くにおいて下降するという槽全体への拡散は滑らかに行われ、栄養分の偏重消費は避けられることが示されている。

特許文献５には、ｐＨ１．８～６．５、溶存酸素濃度１～１０ｐｐｍの培地を用いて、光照射強度を１０００～１００００ルクスとし、ユーグレナ細胞の培養及び細胞中のタンパク含有率を効率良く高めることができるユーグレナ細胞の培養方法が示されている。特許文献６には、ミドリムシ（ユーグレナ）が光合成を行うに適する光が照射される水槽内に、少なくとも放射性炭素同位体を含まない水を収容し、該水中に放射性炭素同位体を含まない二酸化炭素を供給し、ミドリムシを生育する炭素同位体を含まない実験用のミドリムシの製造方法が示されている。

一方、飲水に永久磁石の磁界を作用させて、健康増進に役立てるといったことは、古来より行われていた。例えば天然の磁鉄鉱の塊を井戸水に入れ、暫く放置した後にその水を飲み、病気の治療に役立てるといったことが行われていた。水の構造は、水分子が水素によって互いに引きつけあった結合体（クラスター）から成っており、水道水のクラスターは、例えば、平均１２個の水分子からできている。水は、磁気（磁力）の影響を受けると活性化するという性質を有しており、このため、水道水を磁力が働いている磁場を通過させると、例えば平均６個の水分子クラスターからなる磁化水が生成されるといった報告がある。

本発明者は、地球自体が磁性体であり、その自転と共に宇宙空間を磁界が転動し、それらの環境下で生物は地磁気に反応する羅針盤的機能を持ち合わせていることに着目した。例えば、１９６０年に磁気感知細菌が発見されているように、磁気細菌はマグネタイト微粒子を体内に保持している。そして、北半球に生息する磁気細菌はＳ極を指標として、南半球に生息する磁気細菌はＮ極を指標として行動することが判明している。そして、人や動物などの生体機能も内在する磁気物質が関与しているものと考察できる。

水に磁気を作用させて磁化水を製造する装置は公知である。例えば、流体が流れる配管を挿通可能な挿通孔を有するホルダ部材と、このホルダ部材に組み込まれる複数の磁界発生器とからなる磁化水器（特許文献７参照。）、磁化室を複数個具備するとともに、それら複数の磁化室を通路により連通することによって内側磁化流路をなす内部ケーシングを形成し、磁化室に永久磁石とそれに磁気吸着するヨーク板とを組み合わせた磁化器を配置し、内部ケーシングの外側を外部ケーシングにより覆うことによって、内部ケーシングから流出した磁化水を履行させるとともに、その間に再度磁化作用を受ける外部磁化流路を形成して、管路を流れる水に磁気を作用させる水の磁化装置（特許文献８参照。）、水道管や供給管の通水路のまわりに磁力を着磁した磁気ブロックを水の流れ方向に位置と角度をずらして配設し、通過する水を磁気ブロックの磁力で旋回運動させて磁化水にするもの（特許文献９参照。）、右側半体と左側半体とを開閉すべくそれらを略枢着回転自在に連結する連結部と、右側半体に対し摺動自在に内設された左側超強力磁石とを備えた磁化水製造器（特許文献１０参照。）等が提案されている。

特開６０－１９６１８４号公報特開昭６１－３７０９１号公報特開昭６１－４０７８５号公報特許第２７７７４１８号公報特公平５－３２０２０号公報特開２０１２－４４９６９号公報特開２００５－１６９３５８号公報特開２００５－４０６９４号公報特開平１１－１６５２７８号公報特開２００３－２４９４９号公報特開２０１５－１９５７９３号公報

しかしながら、上記従来の磁化水器は、永久磁石は固定された状態であり、発生する磁界は弱く、しかも配管として鉄管のような磁性体が使用される場合、磁力線は磁気抵抗の小さい配管のほうに作用しがちで、水に作用する磁界は弱くなり、水の磁化処理効果は十分なものではなかった。

水に磁界を作用させた場合の水の物理的変化だけでなく、水に含まれる活性水素といった化学的変化にも着目すると、永久磁石のＳ極とＳ極を対向させた環境下で活性水素が安定に存在しやすい。ここで、活性水素とは原子状水素原子のことで、活性酸素と容易に結合して水に変わることから、活性酸素の除去に効果があり、そのことが結果として、健康増進に働くことが報告されている。

磁化水を飲料水として使用すると、一般に腸の吸収率が高まり、粘性が上がるため、バクテリア等の悪性細菌の活動性を低下させるといった効果や、野菜等の洗浄に磁化水を使用すると、保水効果が高まって、野菜の鮮度が高まる等の効果を併せ持つ。

水の中には水素イオン（Ｈ^＋）、水酸イオン（ＯＨ^－）が含まれていて、水素イオンは水酸イオンから電子を受け取り容易に原子状水素を生成するが、生成した活性水素は水中の溶存酸素及びカルシウム、ナトリウム、マグネシウムなどの陽イオンと接触することにより水や水素イオンになってしまうため非常に不安定である。しかし、原子状水素が生成したときにＳ極とＳ極を対向させた環境下にあると、原子状水素は磁気モーメントの方向が定まらない磁性原子と言っても良いため、本発明装置のＳ極とＳ極を対向させた環境下では活性水素は磁気モーメントの方向が定まらずに、水中をフラフラ動くことになるが、結果的には活性水素にとっては安定した環境であり、このことが磁化水中に活性水素が多く存在する結果となり磁化水の健康増進効果が発揮される旨の報告がある。

そこで、本発明者は上記のような従来技術の課題に鑑み、磁化水の貯水あるいは磁化水を供給水として使用し、ユーグレナを増殖する方法及び装置を先に提案している（特許文献１１参照。）。すなわち、ユーグレナ細胞に直接又は貯留水や供給水に対して交番磁界（交互磁束）を透過させることにより、ユーグレナの生体の機能に良い効能を発揮する磁界を付与し、その増殖を図るものである。本発明は、さらにユーグレナの養殖貯水槽に酸素及び二酸化炭素ガスを供給しかつ交番磁界を養殖プラントの随所に設けることで、ユーグレナのさらなる増産性向上を図ることを目的とする。

このため本発明のユーグレナの養殖プラントは、ユーグレナ細胞が投入された養殖貯水槽と、源水又は液肥が貯留される供給水貯水槽と、当該供給水貯水槽内に設けられた吸気及び吐水用のモーターを備えた曝気装置と、前記供給水貯水槽で曝気された水又は液肥を供給する給水管と、給水又は給液に交番磁界・パルス磁界及び振動を付与する磁化装置とを備えたユーグレナの養殖プラントであって、前記磁化装置は、磁石のＮ極とＳ極の磁場を交互に反復して発生させるための複数の永久磁石をＮ極、Ｓ極が同位相又は交互位相になるように配置してなる平盤状回転体と、この回転体の上下を挟むように延出配置してなる一対の電磁誘導体と当該回転体を回動するモーターとを備え、前記一対の電磁誘導体に電気的に接続される一対の金属製導電帯で上下あるいは左右を挟持された前記給液管及び左右側面を挟持された養殖貯水槽に、導線を介して前記回転体から発生する交番磁界及び波動を伝達させて交番磁界・パルス磁界及び振動付与水を生成すると共に、前記給水管の先端に、複数の永久磁石と曝気手段を付した気泡生成器を設けると共に、複数の攪拌羽根を備えた水車を取り付け、前記気泡生成器から吐出される給水によって回転する水車と前記養殖貯水槽に酸素ガスを供給する酸素ガス混入手段と二酸化炭素ガスを供給する二酸化炭素ガス混入手段を設け、磁化された曝気水を発生させ前記養殖貯水槽に投入することを第１の特徴とする。

また、磁化装置の駆動エネルギーが、商用電源又は太陽光発電、水力発電、風力発電の自然エネルギー利用電源であることを第２の特徴とする。

さらに、気泡生成器が複数の永久磁石とスタティックミキサーを付した曝気水噴出ノズルであることを第３の特徴とする。

以上の構成により、ユーグレナ細胞に直接又はその貯留水や供給水に対して交番磁界（交互磁束）を透過させることにより、ユーグレナの生体機能に良い効能を発揮する磁界を付与し、また、酸素ガス及び二酸化炭素ガスを付与することによりユーグレナの光合成を促進すると共に溶存酸素を増加させて嫌気微生物の生育環境を阻害してユーグレナの生育環境を良好にすることができる。

本発明は、ユーグレナ・グラシリス、ユーグレナ・ビリデ、ユーグレナ・インタミディア等のユーグレナ属のいかなる種にも適用される。また、本発明においては、これらのユーグレナ細胞を純粋に増殖したものを種細胞として用いることもできる。

本発明に係るユーグレナ養殖プラントの基本構成を模式的に示す一部斜視側面図である。本発明で使用する磁化装置の基本構成を示す斜視図である。本発明で使用する磁化装置の斜視図である。図３の装置の回転体内の永久磁石の配置例を示す（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。本発明に係るユーグレナ増殖プラントの養殖貯水槽の一実施形態を模式的に示す側面図である。本発明に係るユーグレナ養殖プラントの通水管と金属製導磁帯の構成を示す模式図である。供給水貯水槽内の曝気装置の吸気管を示す縦断面図である。本発明で使用する曝気水噴出ノズルを示す斜視図である。（ａ）は曝気水噴出ノズルの縦断面図、（ｂ）は横断面図である。

本発明では、強力な磁力を有する永久磁石を配置した平盤状回転体を高速回転させることによって、原水内（例えば、水道水や井戸水）にＮ、Ｓの交番磁界を造り出し付与することができる。

永久磁石としては、例えば、ネオジウム系磁石、サマリウム系磁石などの表面３０００ガウス以上を基準に使用するのが好ましい。また磁化装置の回転体は数１００ｒｐｍ以上で回転させる。

［実施例］
図１に本発明に係るユーグレナ養殖プラントの一実施例を示す。図２には磁化装置の基本的な原理構成を示し、図３及び図４に具体的な実施態様を示す。

図１は、ユーグレナの養殖プラントを示す。源水Ｗが貯水された養殖貯水槽１９には、ユーグレナ細胞投入される。そして、供給水貯水槽１１から給水管１１ａを介して水又は液肥が養殖貯水槽１９に供給できるようにされている。この給水管１１ａの途中及び養殖貯水槽１９の左右側面には、後述する磁化装置１０の一対の電磁誘導体（金属棒）４に導線７で電磁的に接続された一対の金属製導電帯８が上下あるいは左右を挟持するように配置され、交番磁界・パルス磁界及び振動付与水が生成できるようにされている。また、給水管１１ａの先端には曝気水噴出ノズル９が取り付けられ、養殖貯水槽１９に微細気泡を含有した磁化水ＡＷを投入することができるようにされている。尚、図１中、１３は任意の曝気装置、１４は吸気及び吐水用のモーター、１５は吸気管である。

本発明で使用する磁化装置１０は、平盤状の回転体１と、この回転体１に回転軸２ａを介して連結されたモーター２とから成り、回転体１の内部には、複数の永久磁石１ａを任意の間隔をおいて固定されている。そして、この回転体１の上下を挟むように一対の電磁誘導体（金属棒）４が延出され、回転体１から発生する交番磁界・パルス磁界及び波動を対象物（例えば貯水）に対して伝達できるようにされている。

永久磁石１ａは回転体１の円周に沿って等間隔に配置する。磁石１ａは、それぞれＮ極とＳ極とが交互に位置するように配置しても良いし、同極同士が隣接するように配置しても良い。配置する個数も任意である。回転体１は、モーター２に連結された回転軸２ａにより高速回転する。尚、本実施例においてモーター２の電源は商用電源３としたが、太陽光、水力、風力等の自然界のエネルギーを用いて電源とすることが有益なことは言うまでもない。

図３は、磁化装置１０をコンパクトに具現化したものを示し、パンチングメタル板で作製した筒本体５ｂ内にモーター２と回転体１を収納し、上蓋５ａを被せた本体カバー５を備え、コ字型架台６に傾動自在に取り付けた磁化装置１０である。そして、図４及び図６に示すように、この磁化装置１０の一対の一対の電磁誘導体（金属棒）４から一対の金属製導電帯８で周囲を挟持された給水管１１ａに導線７を介して伝達させて交番磁界・パルス磁界及び波動付与水を得る。

図５に示すように、養殖貯水槽１９には前述した一対の金属製導電帯８が、その長さ方向に沿って配置されて、貯水に交番磁界を付与すると共に、複数の撹拌羽根１７を備えた水車１６を取り付け、曝気水噴出ノズル９から吐出される給水によって回転させることで養殖貯水槽１９内を撹拌してさらに曝気し、且つ流水を発生させる。また、養殖貯水槽１９の底部には、酸素ガス混入管２０と二酸化炭素ガス混入管２１が配設され、それぞれの噴気孔２０ａ及び２１ａから酸素ガスと二酸化炭素ガスを貯水内にバブリングして供給し、ユーグレナの光合成を促進すると共に、溶存酸素濃度を高め、嫌気性微生物の増殖を抑制する。

ここで、使用する二酸化炭素ガスは工場、車両等から排出されたものを使用することが自然環境上好ましい。尚、水車１６の駆動源としてはモーターを使用するものでもよい。また、ユーグレナの生育水温は１６℃～３０℃が好ましく、その温度管理は放熱器や磁気給湯装置で行うことが好ましい。また、四季ごとに変動する日照率に応じて、寒冷紗等を用いてユーグレナの受光率を適宜調整することも肝要である。

供給水貯水槽１１の吸気管１５には、図７に示すように、両端部の吸気口１５ａの周囲に永久磁石１ａを複数個配置されており、吸入した大気Ａを曝気装置１３に送出する。曝気装置１３は、吸気部５から吸入した大気Ａを取り込んで気泡が混合され磁化された気液混合水ＡＷを生成する。

曝気装置１３では、とくに図示しないが、流水中に発生した気泡がテーパ状管内を通過する際に流速が速くなると共に減圧されて膨張し、その後は断面積が増加するにしたがって加圧されて収縮し、この時に生じるせん断力によって気泡が細分化され微細気泡が発生する構造とされている。

尚、大気の吸気部としてはスタティックなインペラーに発生する負圧に向って空気が吸込まれる方式のものも利用でき、上記実施例のほか、インペラーに沿う円筒パイプの孔から空気が吸込まれるもの、パイプの通気口と通気可能に固定した中空箱型のインペラーの背面に気体噴出孔を穿設したもの、パイプに螺旋状に取付けたインペラーの回転方向の背面に沿う円筒パイプに螺旋状に気体噴出口を取付けたもの等も利用できる。

このような自吸式の吸気部は、多量の大気Ａを極微細気泡として流水中に発生させることができる。すなわち、流水中に強力な真空圧を発生させ、小さなエネルギーで大気を流水中に吸引させることができる。また、空気が極微細化されるため酸素の溶解効率を高めることができる。

また、図８乃至図９に示すように、供給水にＮ、Ｓの交番磁界を創出するための複数の永久磁石１ａとスタティックミキサー１３を付し、吸気孔９ａから大気を吸入して、そのキャビテーション作用により微細気泡を発生させる曝気水噴出ノズル９を貯水外部に取り付ける形式のものでもよい。この場合、水の磁化と同時に曝気を行って溶存酸素を補うことができ、とくに養殖貯水槽への供給水ノズルとして使用して有益である。尚、スタティックミキサー１３に換えてプロペラ（図示せず）を使用して曝気を行ってもよく、微細気泡含水流を吐出させるという所期の効果を得ることができる。

本発明プラントは、とくに、ユーグレナ増殖生産において実用性が高く極めて有用である。

１回転体
１ａ永久磁石
２モーター
２ａモーターの回転軸
３商用電源又は自然エネルギー利用電源
４電磁誘導体（金属棒）
５本体カバー
５ａ蓋
５ｂ筒体
６架台
７導線
８導磁帯（金属帯）
９曝気水噴出ノズル
９ａ吸気孔
１０磁化装置
１１供給水貯水槽
１１ａ給水管
１２スタティックミキサー
１３曝気装置
１４吸気及び吐水用のモーター
１５吸気管
１５ａ吸気口
１６水車
１７撹拌羽根
１８ユーグレナ収穫ノズル
１９養殖貯水槽
２０酸素ガス混入管
２０ａ酸素ガス噴気孔
２１二酸化炭素ガス混入管
２１ａ二酸化炭素ガス噴気孔
Ｗ源水（供給水）
Ａ空気（大気）
ＡＷ曝気磁化水
Ｕユーグレナ

Claims

ユーグレナ細胞が投入された養殖貯水槽と、源水又は液肥が貯留される供給水貯水槽と、当該供給水貯水槽内に設けられた吸気及び吐水用のモーターを備えた曝気装置と、前記供給水貯水槽で曝気された水又は液肥を供給する給水管と、給水又は給液に交番磁界・パルス磁界及び振動を付与する磁化装置とを備えたユーグレナの養殖プラントであって、前記磁化装置は、磁石のＮ極とＳ極の磁場を交互に反復して発生させるための複数の永久磁石をＮ極、Ｓ極が同位相又は交互位相になるように配置してなる平盤状回転体と、この回転体の上下を挟むように延出配置してなる一対の電磁誘導体と当該回転体を回動するモーターとを備え、前記一対の電磁誘導体に電気的に接続される一対の金属製導電帯で上下あるいは左右を挟持された前記給液管及び左右側面を挟持された養殖貯水槽に、導線を介して前記回転体から発生する交番磁界及び波動を伝達させて交番磁界・パルス磁界及び振動付与水を生成すると共に、前記給水管の先端に、複数の永久磁石と曝気手段を付した気泡生成器を設けると共に、複数の攪拌羽根を備えた水車を取り付け、前記気泡生成器から吐出される給水によって回転する水車と前記養殖貯水槽に酸素ガスを供給する酸素ガス混入手段と二酸化炭素ガスを供給する二酸化炭素ガス混入手段を設け、磁化された曝気水を発生させ前記養殖貯水槽に投入することを特徴とするユーグレナの養殖プラント。
磁化装置の駆動エネルギーが、商用電源又は太陽光発電、水力発電、風力発電の自然エネルギー利用電源であることを特徴とする請求項１記載のユーグレナの養殖プラント。
気泡生成器が複数の永久磁石とスタティックミキサーを付した曝気水噴出ノズルであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のユーグレナの養殖プラント。