JPH01153080A

JPH01153080A - けい藻培養方法および装置

Info

Publication number: JPH01153080A
Application number: JP62311078A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Tamura; 田村　孝章; Naoki Negishi; 根岸　直毅
Original assignee: IND RES INST JAPAN
Current assignee: IND RES INST JAPAN
Priority date: 1987-12-10
Filing date: 1987-12-10
Publication date: 1989-06-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、付着性調伏けい藻（Ｐｈａｅｏｄａｃｔｙ
ｌｕｍｔｒｉｃｏｒｎｕｔｕｍ　）で代表される種々の
けい藻を工業的な規模で培養する方法およびその装置に
関する。

けい藻類は、他のバイオマスに比して増殖速度が非常に
大きく、しかも脂質として脂肪酸を多量に含んでいるこ
とから、自然食品として、あるいは脂質を抽出して栄養
補給食品として利用することが検討されている。さらに
けい藻の脂肪酸には、きわめて高い含有率（全脂肪酸の
約１５重量％）で、一般にＥＰＡと呼ばれているω−３
エイコサペンタエン酸が含まれていることが知られてい
るほか、アラキドン酸のようなブロクタグランジン前駆
物質などの生理活性物質が含まれている。とくにけい藻
から抽出したＥＰＡは、一般に魚肉から抽出されている
通常のＥＰＡに比べて酸化分解しにくいことが分かつて
いる。このようにけい藻は広い分野で有用な資源として
注目されている。

従来、けい藻の培養は、上面が開放された培養槽内で、
けい藻を含む培養液を太陽光のもとで攪拌することによ
って行われている。しかしながら通常のたとえば１ｍ深
さのプール形の培養槽では、攪拌形態をどのように工夫
しても、単位体積当りの収量は低い値に止まる。その理
由の一つは、けい藻を含む培養液において、けい藻が増
殖に必要な太陽エネルギーを受けることができる深さの
限界が約３００１であシ、それよりも深い領域ではけい
藻の増殖速度がきわめて低い、ということにある。培養
槽の深さを３０鋤程度にすれば単位体積当シの増殖速度
は上昇するが、このように浅い槽では、広大な開放され
た面積を必要とし、そのために系外（外部の空気中等）
に存在する他の生物により汚染されやすい。また、炭酸
ガスの補給を行うための炭酸ガス含有ガスの吹き込みも
きわめて難しくなるほか、太陽エネルギーの吸収にもと
づく培養液の温度上昇を制御することがさらに困難にな
る。

この発明の目的は、単位体積当シの収量が高いけい藻培
養方法を提供することである。この発明方法においては
、比較的薄い層の形態で培養液を収容するほぼＵ字形の
流路を備えた、外部の系（外部海水等および外部空気等
）に対して完全に閉鎖された系の培養槽が使用され、こ
の培養槽は、海洋、河川、湖沼あるいは人工のプールな
どの水の表面領域に設置される。けい藻を含有する培養
液はこの培養槽の内部の流路を通して連続的に流され、
その間にけい藻は太陽光を受けて増殖を行う。培養槽の
垂直方向における厚さを約３００１１もしくはそれ以下
に設定すれば、垂直方向における攪拌を行うことなしに
、すべての藻体に充分な太陽エネルギーを供給すること
が可能である。また培養槽はその少なくとも一面で系外
の海水等の水と接触しているので、この培養槽外部の水
と培養槽内部の培養液との間に行われる培養槽壁面を介
しての液は接触による熱交換により、培養槽内の培養液
の温度を好ましい範囲に容易に維持できる。

培養槽内での液体の流動は、この液体中に吹込まれた炭
酸ガス含有ガスによって与えられた湧昇力によって行わ
れる。すなわち、上記流路の両端をつなぐ連絡通路内に
ガスを吹込み、このガスの上昇力を液の上昇力に利用し
て液体の循環を行わせる。

この発明はまた、上に述べた培養方法を実施するのに適
した装置を提供する。この発明による培養装置は、基本
的には、けい藻を含有する培養液を比較的薄い層の形態
で収容するほぼＵ字形のトンネル状流路を形成している
培養槽と、この流路の両端を相互に接続している循環装
置とを備える。

この循環装置は、培養槽の流路の一端の培養液とけい藻
との混合物中に炭酸ガス含有ガスを吹き込んだのち、流
路の他端に送るように動作する。これによって培養液と
けい藻との混合物は、流路の一端から他端に向けてゆる
やかに流動し、この間にけい藻が太陽光？受けて増殖し
、ついで流路の他端から循環装置に導かれ、ここで炭酸
ガスの供給を受けたのちに流路の一端に戻される、とい
う経路で連続的に循環する。培養槽の流路の垂直方向に
おける厚さを３ＱＯｓ程度、好ましくは１００１程度に
選べば、流路の底部に位置するけい藻にも充分な太陽光
が到達するので、強制的な攪拌は必要とされない。また
循環装置内で充分な量の炭酸ガスが供給され、その後に
太陽光の照射が行われるので、けい藻の増殖は高い効率
で行われる。

この発明の一つの態様において、培養槽は、軟質の透明
なポリ塩化ビニルあるいはポリエチレンのようなフレキ
シブルなシート材料から構成されたほぼＵ字形の扁平な
チューブの形態をなし、このチューブの内部空間は培養
液とけい藻との混合物を収容する流路を形成する。この
形態の培養槽は、内部の培養液とけい藻との混合物の比
重が海水よりもわずかに小さいので、海水などの水中で
自刃で浮くことができる。この状態では、培養槽の下側
面は海水等に接しているが、上側面は海面上に露出して
おシ、したがって太陽光が内部のけい藻に到達するのに
何らの支障はなく、しかも下側面に接している海水等と
の熱交換を行わせて培養液の温度を好適範囲に維持する
のを可能にする。

好ましい循環装置は、はぼ垂直な面に沿って延びるほぼ
Ｕ字形のパイプを備え、このパイプの一端は培養槽の流
路の一端に、他端はこの流路の他端にそれぞれ接続され
る。Ｕ字形のパイプの一方の脚部内には、空気のような
炭酸ガス含有ガスを吹込むためのバブラーが配置される
。このバブラーから吹込まれたガスは、パイプの垂直な
脚部内を上昇する間に、その周囲に存在する液体を上昇
させる湧昇力を発揮し、この湧昇力によって、−方の脚
部内の液体が培養槽の流路の一端に向けて移動し、他方
の脚部内には流路の他端から液体を吸引する吸引力を生
じセトラーとなる。この湧昇力と吸引力、すなわちバブ
ラー部とセトラー部の働きによって液体の循環か行われ
る。

以下に実施例について図面を参照して説明する。

第１図および第２図において、符号１０は培養槽、２０
は循環装置をそれぞれ示す。培養槽１０は、軟質ポリ塩
化ビニルからなる透明なシート１１および１２を重ねて
その周囲を一辺を残してヒートシールによって接合した
細長い扁平な袋状の形態をなし、その長さ方向に沿って
、シート１１および１２にそれぞれ接合された隔壁１３
によって２つの部分に分離されて通路１４および１５を
形成している。隔壁１３は、培養槽１０の開放端の側で
は端部まで延びているが、閉止端の側では端部から所定
の距離だけ離れた位置で終っている。この結果、閉止端
の側には、流路１４および１５を相互に連通させる流路
１６が形成される。すなわち流路１４．１５．１６は全
体としてほぼＵ字形の流路を形成する。一方、培養槽１
０の開放端の側には、常時は流路１４，１５の各一端を
閉じているが、内部に培養液とけい藻との混合物を注入
し、あるいは培養後にこの混合物を取出すときには開か
れる開閉機構を備えた端部ユニット１７が設けられてい
る。

培養槽１０の寸法にとくに制限はないが、けい藻の増殖
に必要な太陽光が到達し得る深さの限界を考慮すれば、
約３（１ｍ以下、好ましくはｌＯ−の厚さであることが
望ましく、この程度の厚さの場合、流路１４，１５，１
６の幅は５０１〜３７７１が好ましく、１〜２ｍ前後が
最適である。なお第２図は、作図の都合上、幅に比して
厚さを大きくして示している。

循環装置２０は、たとえば硬質ポリ塩化ビニルのような
適度な剛性を有する材料で構成されたほぼＵ字形のパイ
プ２１を備えている。このパイプ２１は、２つの互いに
平行な脚部２１ａ　、２１ｂがほぼ垂直に向き、そして
各々の下端が水平な部分２１Ｃで連結されるような向き
に配置されていて、一方の脚部２１ａの上端は連結口１
８を介して流路１４の一端に、また他方の脚部２１ｂの
上端は連結口１９を介して流路１５の一端にそれぞれ接
続されている。さらに、一方の脚部２１ａの下端部には
、この部分の液体中に炭酸ガス含有ガス、たとえば空気
を吹込むためのバブラー２２が配置されている。

このように構成された培養槽１０および循環装置２０か
らなる培養装置は、第２図に示すように、海水等の水の
表面領域に、循環装置２０が培養槽１０の下側になるよ
うな状態で配置される。第２図に示した使用例では、培
養槽１０の上面の大部分が水面３０上に露出し、残シの
部分はすべて水面３０下に沈んだ状態となっている。工
業的規模で培養する場合には、同じ構造の培養装置が多
数用意され、互いに隣接した状態で配置される。

培養作業は、培養槽１０および循環装置２０内に、所定
量の培養液とけい藻との混合物を入れ、バブラー２２を
通して炭酸ガス含有ガスを吹込むことによって行われる
。吹込まれたガスは、脚部２１ａ内を気泡となって上昇
し、周囲に存在する液体に湧昇力を与える。脚部２１ａ
内を上昇した混合物は、連結口１８を通って流路１４内
に入シ、ついで流路１６および流路１５を通って連結口
１９から脚部２１ｂおよび水平部分２１Ｃを、経て再び
脚部２１ａに達するという経路を通って循環し、この間
にけい藻は、培養液中の栄養成分と、吹込まれたガス中
の炭酸ガスと、シート１１全透過して入射した太陽エネ
ルギーとを吸収して成長、増殖する。通常の条件のもと
では、約１０−１５日間でけい藻の増殖は飽和点に達し
、この時点で内部の混合物が抜き出され、代シに培養液
とけい藻とからなる新たな混合物が注入され、同様の培
養作業が繰返される。

培養作業中に、バブラーから吹込まれたガスは、連結口
１８の上部にもうけられたガス廃出口１８ａを経由して
、外部に放出されるが、この一部葦たは相当部分をポン
プでバブラー２２に循環使用することも可能である。ま
た一部の未放出ガスが系内に徐々に蓄積され、培養槽１
０内の圧力が上昇してくることがある。この圧力上昇は
、たとえば端部ユニットに定圧逃し弁を設けておくこと
によって容易に回避することが可能である。また夏季な
どには培養槽１０内の混合物の温度がけい藻の増殖に適
した温度範囲を越えて上昇することがある。この場合に
は、培養槽１０に取付けたロープ等の適宜の手段を使っ
て、その上面が水面３０よりも下になるように沈める。

これによって培養槽１０の上面上にも海水等の層が形成
され、海水等による冷却効果が大きくなって、培養槽１
０内の混合物の温度は低下する。この混合物の温度の検
出は、たとえば循環装置２０の適所にサーミスタのよう
な温度検出器を設けることによって容易に行うことがで
きる。

この発明によるけい藻の培養において、公知のいかなる
培地も使用可能である。たとえば、下記の組成を有する
公知のノ・クソスイニー（Ｈａｘｏ−８ｗｅｅｎｙ　）
培地は好ましい培地の一つである。

ハクソスイニー培地の組成ＫＮＯ３２０，２Ｉｎ９に２ＨＰＯ４３，５ダＦｅＣ−ｅＢ　　　　　　　０．０９７　ｍ９ＭｎＣ４
２０，００７５’９ＥＤ　Ｔ　Ａ　　　　　　　１．０ダ土壌浸出液（８，Ｅ、）　　　２．０Ｍ海　　水　　　
　　　　　　　７５　Ｍ純　　水　　　　　　　　　　
２５　属また上記組成のうち、土壌浸出液の代υに堆肥
浸出液を用いた培地も好適である。これらの培地の組成
ならびに培養条件は、たとえば特公昭５７−４４３１７
号公報および特公昭５８−３２５９０号公報に詳細に記
載されているものをそのまま適用できる。

第３図は、培地調整から培養を経てけい藻を収穫する壕
での工程を示している。回収分離工程は、培養槽１０か
ら取出した培養液とけＡ藻との混合物からけい藻のみを
分離する工程で、回収されたけい藻は、つぎの工程で脱
水および乾燥される。

乾燥されたけい藻は、そのままの形態で健康食品として
利用することができ、また種々の加工食品原料としても
使用できる。

さらに乾燥されたけい藻から脂質（けい藻油）を抽出す
る工程を第４図に示す。脂質は、任意の有機溶剤によっ
て藻体から抽出されたのち、固液分離工程および溶剤回
収工程を経て取出される。

取出された脂質は、すでによく知られているように、Ｅ
ＰＡ、アラキドン酸等の生理活性物質を高い濃度で含有
しているとともに、天然の抗酸化剤を含有していてＥＰ
Ａの変質がきわめて少ないことから、医薬品の原料とし
て高い利用価値を有する。さらに抽出した脂質を製剤工
程でカプセル化したいわゆるけい藻油カプセルは、イワ
シ、サバ等を原料とする肝油（内臓油）カプセルに比べ
て著しく栄養価の高い、しかも上質な栄養補給食品であ
る。

本発明における培養装置は、第５図のように、第１のＵ
字形流路のセトラー部分１１９と第２のＵ字形流路のバ
ブラー部分１１８とを接続して連絡通路１２１を形成さ
せ、連続的に培養を行うことができる。また、第６図の
ように、直線状の流路を組み合せてＶ字形とすることも
出来、またＵ字形流路の任意の直線部分に補助的なセト
ラーとバブラーを備えて、その流動と炭酸ガス補給を行
うことができる。

以上に説明したように、この発明によれば、培養槽は太
陽光が底部まで到達し得る程度の厚さの扁平な形態をな
し、海水などの水面の表面領域に配置される。水面とし
ては、利用価値の低い海域。

湖沼、河川等を利用できるので、高騰の著しい土地を使
用する場合と比較して経済性が高く、したがってけい藻
およびこれから得られる二次製品を安価に提供すること
ができる。

さらに、培養槽はこれに接している海水等との間の熱交
換によって常にけい藻の増殖に適した温度範囲に培養液
の温度を維持することが容易であり、常に高い増殖効率
を維持することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による培養装置の一部切欠
平面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線における断面図、第
３図はこの発明方法による培養から乾燥けい藻の収穫ま
での工程を示す工程系統図、第４図は乾燥けい藻からけ
い藻油カプセルを得るまでの工程を示す工程系統図、第
５図、第６図は本発明における培養装置の種々の形態を
示した説明図である。１０・・・培養槽、１１．１２・・・シート、１３・・
・隔壁、１４，１５．１６・・・流路、１７・・・端ユ
ニット、１８．１９・・・連結口、１８ａ・・・ガス廃
出口、２０・・・循環装置、２１・・・パイプ、２１ａ
、２１ｂ・・・脚部、２２・・・バブラー、３０・・・
水面、１１９・・・セトラー部分、１１８・・・バブラ
ー部分、１２１・・・連絡通路。特許出願人　財団法人工業開発研究所第１０第２図第３図第４図第５図　第６面手続補正書（自発）６番１・１８昭和　　　　　月　　日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）上下方向が３０ｃｍ以下の薄い層の形態で培養液
とけい藻との混合物を収容し得るほぼＵ字の流路を備え
、且つ少なくとも上面が太陽光に透明な材料より作られ
た培養槽と、上記流路の両端をつなぐ連絡通路とからな
る培養装置を、海水等の水面領域に配置し、上記流路お
よび連絡通路内に培養液とけい藻との混合物の所定量を
注入し、上記連絡通路内に炭酸ガス含有ガスを吹込み、
この吹込まれたガスから与えられる湧昇力によつて上記
混合物を上記流路および連絡通路を通して循環させなが
ら光合成を行わせて培養を行うことを特徴とするけい藻
培養方法。
（２）３０ｃｍ以下の薄い層の形態で培養液とけい藻と
の混合物を収容し得るほぼＵ字形の流路を備えた培養槽
と、上記流路の両端をつなぐ連絡通路を形成するように
上記培養槽に接続された循環装置とを備え、上記循環装
置は、互いに平行な一対の脚部と、両脚部を各々の下端
で接続する部分とからなるパイプと、上記脚部の一方の
下端部内に配置され、この部分に存在する上記混合物中
に炭酸ガス含有ガスを吹込むためのバブラーとからなり
、上記脚部の一方の上端は上記流路の一端に接続されて
おり、また上記脚部の他方の上端は上記流路の他端に接
続されてセトラーを形成していることを特徴とするけい
藻培養装置。
（３）上記培養槽が、２枚の長方形をなすシートを重ね
てその周縁に沿つて互いに接合するような扁平な袋の形
態をなし、この袋の内部をその長辺と平行に延びる隔壁
によつて互いに平行な２つの流路に分割し、上記隔壁と
上記袋の一方の短辺との間には間隔を設け、この間隔を
介して上記流路の各々の一端を互いに連通させてＵ字形
の流路を形成するような形態とすることを特徴とする特
許請求の範囲第２項記載の装置。
（４）上記培養装置が、複数のＵ字形流路を備え、第１
のＵ字形流路のセトラー部分と第２のＵ字形流路のバブ
ラー部分とを接続して連絡通路を形成させ、以後同様に
接続することを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
装置。
（５）第１の直線状の流路の一端にバブラー部分を、他
端にセトラー部分を備え、第２の直線状の流路の他端に
バブラー部分を、一端にセトラー部分を備え、第１の他
端のセトラー部分と第２の他端のバブラー部分とを接続
して連絡通路を形成させることによりＵ字形となすこと
を特徴とする特許請求の範囲第２項または第４項記載の
装置。
（６）Ｕ字形流路の直線部分に補助的なセトラーとバブ
ラーとを備えることを特徴とする特許請求の範囲第２項
、第４項、第５項のいずれかに記載の装置。