JPS6020990B2 - 単細胞藻類の生産法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はクロレラ、セネデスムス、スピルリナ等の単
細胞藻類の生産法、特に葉緑素等の色素類、蛋白質、脂
質、生理活性物質等の含量の高い単細胞藻類を効率よく
生産する方法に関するものである。

クロレラ、セネデスムス、スピルリナ等の単細胞藻類は
葉緑素等の色素類、蛋白質、脂質、ビタミン類、特殊生
理活性物質等の有用物質を豊富に含んでいるため、工業
的に培養し生産されている。

従釆の培養法としては、屋外のプールにおし、て太陽光
線を利用した混合栄養培養法があるが、この方法では長
い培養時間を必要とするため生産性等に問題があった。
また８Ｕの培養法として、タンク内で従属栄養培養を行
う方法もあるが、この方法では色素類、蛋白質、生理活
性物質等の含有量の低い藻体しか得られなかった。この
ような方法の欠点を解決するために、炭素源および無機
塩類を含む培地中で、階所かつ好気性下に培養したのち
、太陽光線照射下に光合成培養を行う方法が提案されて
いる（椿関昭５２一７９０７８号）。

この方法は階所、従属栄養培養（タンク培養）により藻
類を生長させたのち、太陽光を利用した独立または混合
栄養培養により、色素類、生理活性物質等の含量を増加
させ収穫する方法であるが、次のような欠点がある。■
従属栄養条件で生長した藻類細胞内に大量の高分子炭
素化合物、例えば殿粉粒を含んでいるため内性呼吸値が
高く、この細胞を屋外の人工池に移すと、細胞の呼吸に
より培養液が嫌気性状態になり、色素類、生理活性物質
等の合成が著しく阻害される。

■ 屋外人工池の培養液が嫌気性状態になると、細胞内
に蓄積された炭素化合物の代謝が異常になり、代謝産物
として有機酸が多量に産出され、培養液のｐＨが低下す
るとともに、雑菌の増殖が著しくなる。

■ 上記■，■が同時に起り、色素類、生理活性物質の
含量が増加せず、雑菌の増殖が著しく効率のよい培養は
行えない。

この発明は以上のような従来法の欠点を改善するもので
、従釆法の１次培養のあと、炭素源を含まない無機塩塔
地中で階培養することにより、色素類、蛋白質、脂質、
生理活性物質等の合量の高い単細胞藻類を効率よく培養
するとともに、内性呼吸値を下げ、光合成活性を上げて
太陽光下での独立あるいは混合栄養培養にそのまま移行
できるようにした単細胞藻類の生産法を提供することを
目的としている。

この発明は単細胞藻類を、炭素源および無機塩を含む渚
地中で、膳所かつ好気性下に無菌培養する１次培養と、
１次培養を行った藻類を炭素源を含まない無機塩培地中
で、暗所かつ好気性下に培養する２次培養により培養す
ることを特徴とする単細胞藻類の生産法である。

この発明において培養対象となる単細胞藻類は、クロレ
ラ、セネデスムス、スピルリナ等の淡水産または海産単
細胞藻類であり、培養方法の異なった２段階または３段
階培養により生産される。

１次培養は炭素源および無機塩を含む培地中で、階所か
つ好気性下に培養を行う。

炭素源としては有機炭素源を使用し、例えばグルコース
、フラクトース、シュークローズ、デキストリン等の樽
類や、酢酸あるいはその塩等の有機酸などが使用可能で
ある。無機塩として通常藻類の培養に使用される無機塩
培地が使用できる。このため無機塩培地に炭素源を添加
して培地として使用する。炭素源の濃度は培養する藻類
の種類その他の培養条件によって異なるが、糖類の場合
、通常４〜１０％がよく、また有機酸を使用する場合は
、添加濃度が高すぎると増殖阻害を引起すため、初期濃
度として０．１〜０．２％添加し、その後消費にみあっ
た量を軸‐スタットにより与えるのがよい。窒素源とし
ては尿素、アンモニアが良く、尿素を使用する場合は基
本塔地とは別に滅菌し、冷却後混合する。アンモニアを
使用する場合は、ＰＨースタツトにより添加するとよい
。培養方法は、無機塔地に有機炭素源を添加した培地を
滅菌後、クロレラ、セネデスムス、スピルリナ等の藻類
を接種し、屋内に設けられた通気培養槽に入れて、実質
的に光照射のない晴所で通気し、好気性下に培養する。

培養中のｐＨは中性付近（６．５〜７．５）、温度は藻
種により異なるが、２４〜３９℃に保持する。このよう
な実質的に光を与えない従属栄養培養を行うと、藻類が
急激に増殖し、培養開始後約２０〜３凪時間で藻体濃度
は５０〜６０夕／そに達し、この時点で与えられた炭素
源はすべて資化し尽されている。この段階における藻類
は色素類、蛋白質、生理活性物質の含量は低く、内性呼
吸値は高く、光合成活性は低い。０ 以上の１次培養を
行った藻類は引続いて２次培養に移る。

２次培養は炭素源を含まない無機塩塔地中で、膳所かつ
好気性下に培養を行うものである。

無機塩塔地としては通常の藻類培養用の渚地が使用でき
るが、２次培養は栄養を断った状態で夕通気培養を行う
ため、塩類濃度は低くてもよい。このため１次培養の培
養液を希釈してそのまま２次培養の培地としてもよいが
、１次培養における生成物あるいは残留炭素源を除去す
るため、１次培養液から湊体を遠心分離機等により集め
、新し０い無機塩塔地に懸濁させるのが望ましい。この
ような希釈、懸濁に用いる無機塩培地は滅菌する必要は
ないが、生菌類の少ない水道水あるいは化学的に処理さ
れた水道水を使用するのが望ましい。培養方法は、屋内
に設けられた円筒型の上部がタ開□した通気培養槽に、
藻体を懸濁した培養液を入れ、実質的に光照射のない膳
所で、空気をブロワー、コンブレッサー等で通気し、炭
素源を与えない条件下で培養を行う。この場合酸素の供
孫合能を増すために培養槽に鷹梓機を備えるのが望まし
０い。２次培養時の薮体濃度は、装置の酸素供Ｖ給能力
によっても異なるが、１０夕／そ前後とし、培養温度は
１６〜３０ｑｏである。

このように炭素源を断つた状態で２次培養を６〜１幼時
間行うと、粗蛋白質含量は３０％から６０％夕に、ビタ
ミン類、生理活性物質含量は約２倍に増加し、またクロ
ロフィルも０．８％から３％に増加する。

このため２次培養を終った段階で、高菜養価の藻体を収
穫することができるが、得られる藻体は内性呼吸値が１
′処〆下に下り、光合成活性が０高くなっているから、
そのまま屋外の太陽光下の３次培養に移すこともできる
。このように２次培養により色素類等が増加する理由は
、栄養を断った状況下では、自ら栄養源をつくり出すた
め、光合成に適した体質に改めるためと推測されるが明
らかではない。３次培養は必要に応じて行うもので、太
陽光の照射下の屋外の人工池において独立栄養培養また
は混合栄養培養を行う。

独立栄養培養の場合は炭酸ガスを炭素源として、また混
合栄養培養の場合はさらに炭素源として酢酸等の有機酸
を使用して２〜５日培養し光合成を行わせる。このよう
な３次培養を行うことにより、クロロフィル含量はさら
に増加し、クロロプラストの分裂の際大量に生じる未知
の生理活性物質含量が増加する。なお２次培養を終った
漠体をそのまま３次培養に移しても従来法のような阻害
は全くなく、順調に光合成を行うことができる。以下本
発明の実施例について説明する。

実施例 ４００そ客ジャーフアメンターに表１に示す培地１を３
００そ仕込んだ。

培地１のうち尿素は別滅菌を行い、冷却後あわせた。Ｐ
Ｈ調節は鮒−ＮａＯＨにて行い、ｐＨ７．０±０．５と
なるよう制御した。培地を１２ぴ０で１５〜２０分間加
熱滅菌したのち、培養温度を３６午０に調節し、クロレ
ラ培養液を１５そ接種した。通気燈梓条件は１５０夕／
ｍｉｎの無菌空気を通気し、３００〜６０仇ｐｍの濃伴
で、実質摘に光の照射なしに１次培養を行った。培養２
０〜３畑時間でグルコースはほぼ質化し尽された。次い
でこの培養液から連続遠Ｄ分離機によりクロレラを分離
し１メタンクに仕込んだ０．７５あの培地２（表１に示
す）に上記の分離したクロレラ藻体を懸濁して、アンモ
ニアガスまたはアンモニア水を用いてｐＨ７．０に調節
しながら、２０〜３００○で１６時間、通気縄拝を行っ
て２次培養した。

通気燈拝は培養初期の２時間は培養液の溶存酸素が０を
示すが、それ以後は３〜５ｐｐｍになるように調節した
。その後、培養液を遠心分離し、直径５仇の人工池に仕
込んだ１．５あの培地３４表１に示す）に懸濁し、太陽
光の照射下に緩やかな鰯拝を行い、酢酸を間欠点に補給
しながら、５日間３次培養を行ったのち連続遠心分離に
よりクロレラ藻体を分離、水洗、乾燥した。

このようにして得られたクロレラ藤体は１５ｋ９あり、
濃緑色を呈していた。培養の各段階におけるデータを表
２に示す。表Ｉ 表 ２ ※Ｉ Ｐａｃｋｅｄ ＣｅｌｌＶｏｌｕｍｅ※２ ０ｐ
ｔｉｃａＩ Ｄｅｎｓｉｔｙ（生理活性物質含量に対応
）このほか２次培養を行った藻体は１次培養を行つたも
のに比べて、粗脂肪が１．９３倍、糖質が０．５５倍、
生理活性物質が２．３針音であった。

以上の結果から、２次培養により組蛋白質、クロロフィ
ル、生理活性物質等の含量の高い簾体が得られ、そのま
ま栄養価の高い藻体を収穫できることがわかる。

また内性呼吸値が下り、光合成活性が上って、そのまま
３次培養に移行しても全く阻害が起らず、３次培養によ
りクロロフィルおよび生理活性物質等の含量がさらに上
昇することがわかる。なお以上の実施例はクロレラに関
するものであるが、セネデスムス、スピルリナその他の
単細胞藻類についても同様に実施可能である。

また培養方法は１次，２次，３次の培養をそれぞれ回分
式、半回分式、半連続式、または連続式あるいはそれら
の組合せ方式とすることができる。さらに培地、通気蝿
梓等の培養条件は必要に応じて適宜変更可能である。上
記説明中、階所とは、実質的に光合成に必要な光照射の
ない状態を意味し、屋内照明用等の若干の光が入り込む
のは差支えない。以上の通り、本発明によれば、炭素源
を含む培地で１次培養した簾体を、炭素源を含まない培
地で２次培養することにより、色素類、蛋白質、脂質、
生理活性物質等の含量の高い単細胞藻類を効率よく生産
することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 単細胞藻類を、炭素源および無機塩を含む培地中で
   、暗所かつ好気性下に無菌培養する１次培養と、１次培
   養を行つた藻類を炭素源を含まない無機塩培地中で、暗
   所かつ好気性下に培養する２次培養により培養すること
   を特徴とする単細胞藻類の生産法。 ２ ２次培養を行つた藻類を光照射下に３次培養する特
   許請求の範囲第１項記載の単細胞藻類の生産法。 ３ １次培養を行つた藻類を新鮮な無機塩培地により２
   次培養する特許請求の範囲第１項または第２項記載の単
   細胞藻類の生産法。 ４ １次培養を行つた培養液を希釈して２次培養を行う
   特許請求の範囲第１項または第２項記載の単細胞藻類の
   生産法。