JPS61192281A - 海洋深層水利用による植物プランクトン培養方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、海洋深層水を利用して植物プランクトンを培
養する方法、さらに詳しくは、海洋深層水を利用し連続
培養手法により植物プランクトンの収量と細胞粒径を制
御しつつ植物プランクトンを培養する方法に関する。

〔従来技術〕　　　　　゛ 植物プランクトンの生産培養は、主に水産分野での飼料
生産として実施されており、主要な飼料植物プランクト
ンである海洋珪藻の大量培養技術を例にとると、従来は
、沿岸の海洋表層水を取水して濾過し、硝酸塩、燐酸塩
、珪酸塩、アンモニウム塩等の無機栄養塩類およびその
他の微量栄養素を添加、滅菌処理を施した後、植物プラ
ンクトンを接種し、静置培養を行っていた。このため、
無機栄養塩類と微量栄養素の添加および濾過処理と滅菌
処理に多大な労力と経費を投入する必要があり、加えて
静置培養のため能率が低いという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は、これらの欠点を解決するためのもので、無機
栄養塩類に冨み、病原菌や人工汚染物が少ないという特
性を有する海洋深層水を植物プランクトンの培養に利用
し、連続培養手法に基づいて、植物プランクトンの収量
と細胞粒径を制御できる省力化かつ能率化された植物プ
ランクトンの培養方法を提供することを目的としている
。

〔発明の構成および作用〕

本発明は、無機栄養塩類に冨み、病原菌や人工汚染物等
が少ないという特性を有する海洋深層水に水溶性キレー
ト剤または海洋表層水を添加したものを植物プランクト
ンの培養液とし、かつ連続培養手法を用い、連続培養の
培養液の希釈速度と無機栄養塩類濃度を操作することに
より、植物プランクトンの収量と細胞粒径を制御しつつ
植物プランクトンを培養することを特徴とする海洋深層
水利用による植物プランクトンの培養方法である。

以下、本発明の構成および作用を比較実験例、実施例を
示す図面、表等の資料に基づいてさらに詳細に説明する
。

まず、第１図〜第４図と表−１を用いて、海洋深層水の
富栄養特性について説明する。第１図に表した日本周辺
海域の各採水点において採水した深層水（深度約５００
　ｍ　）と表層水（深度０〜３ｍ＞に含まれる無機栄養
塩類（硝酸態窒素、亜硝酸態窒素、アンモニア熊窒素、
燐酸熊燐、珪酸態珪素）の測定結果を表−１に示す。

（本頁以下余白） 表において、Ｎ０３−Ｎ　、　Ｎ０ｘ−Ｎ　、　Ｎｔ１
４−Ｎ　、ＰＯ４−ＰおよびＳｉＯ□−３ｉ　はそれぞ
れ硝酸態窒素、亜硝酸態窒素、アンモニア態窒素、燐酸
Ｂ燐および珪酸前珪素を表わす。そして、硝酸態窒素は
、表層水中では平均１．４３μｇａｔ−ρ−１であり、
深層水中では平均２８．２５μｇ　ａｔ　−１，−’で
あるので、深層水中の方が濃度が約２０倍高い。亜硝酸
態窒素は、表層水中では平均０．２２μｇ　ａｔ−１２
−’、深層水中では平均０，１５μｇａｉｎ’であり、
両者共に低濃度である。アンモニア態窒素は、表層水中
では平均１゜２μｇａｉｊ！−’、深層水中では平均０
．８μｇａｔ−ｊ！−’であり、両者ともに低濃度であ
る。燐酸６６は、表層水中では平均０．２１メｔｇ　ａ
ｔ−ｊ！−’であり、深層水中では平均２．１５μｇａ
ｔ−４！−’であるので、深層水中の方が濃度が約１０
倍高い。珪酸前珪素は、表層水中では平均６．３μｇａ
ｔ−β−１であり、深層水中では平均７６．４μｇａｔ
−β−１であるので、深層水中の方が濃度が約１２倍高
い。以上述べたように、硝酸態窒素、燐酸煎焼、珪酸前
珪素は深層水中には豊富であり、表層水中には稀少であ
る。また、亜硝酸態窒素、アンモニア態窒素は、深層水
中および表層水中には共に低濃度である。この特性は、
第１図に表したいずれの採水点についても共通している
。

深層水中で豊富な硝酸態窒素、燐酸煎焼、および珪酸前
珪素の海洋における鉛直分布を第２図〜第４図に示す。

第２図の横軸は硝酸態窒素濃度を示し、縦軸は採水深度
を示す。図中に示した７例の硝酸態窒素濃度の鉛直分布
をみると、表層では低濃度であり、下層に行くに従って
高濃度となっている。第３図および第４図は、それぞれ
燐酸煎焼および珪酸前珪素についての鉛直分布を示して
いるが、同様に表層では低濃度であり、下層に行くに従
って高濃度となっている。これらの無機栄養塩類の鉛直
分布の特徴は、従来から知られていたことである。

また植物プランクトンの培養に関連して、深層水と表層
水の性質の違いを第９図と第１０図を用いて説明する。

第９図は、深層水にエチレンジアミン四酢酸を添加した
ものを培養液として用いて植物プランクトンの静置培養
を行った際の、植物プランクトンの増殖に対するエチレ
ンジアミン四酢酸添加の効果を調べた実験結果である。

第９図の横軸は深層水へのエチレンジアミン四酢酸の添
加濃度（μｇ、４−１）、縦軸は静置培養における植物
プランクー・ン細胞数（ｍβ−１）を示ず。第９図をみ
ると、エチレンジアミン四酢酸を添加しないとき、すな
わち深層水のみのときには、植物プランクトンの増殖は
緩慢であるが、エチレンジアミン四酢酸を１００〜６０
０μｇ・＃−’（１，４〜８．４μ当量）添加したとき
には、植物プランクトンの増殖が促進されたことがわか
る。このことは、深層水は無機栄養塩類には冨むが、植
物プランクトンの培養液としては十分ではなく、水溶性
キレート剤の一種であるエチレンジアミン四酢酸を添加
することにより、植物プランクトンの増殖にとって十分
なものとなったことを示す。第１０図は、深層水に表層
水を混合したものを培養液として用いて植物プランクト
ンの静置培養を行った際の植物プランクトンの増殖に対
する表層水混合の効果を調べた実験結果である。第１０
図の横軸は深層水への表層水の混合率（％）、縦軸は静
置培養における植物プランクトン細胞数（ｍβ−１）を
示す。図を見ると、表層水１００％および深層水１００
％の場合には植物プランクトンの増殖は緩慢であり、表
層水の混合率が３０〜８０％の場合には植物プランクト
ンの増殖が促進された。表層水１００％の場合には無機
栄養塩類の不足によって植物プランクトンの増殖が頭打
ちになっている。深層水１００％の場合には、水溶性キ
レート剤と同様の機能を持つ物質が不足しているために
植物プランクトンの増殖が緩慢になっていることは第９
図によって説明した。深層水に表層水を混合した場合に
植物プランクトンが活発に増殖したことは、表層水中に
水溶性キレート剤と同様の機能を持つ物質が含有されて
いることを意味する。

以上をまとめると、深層水は無機栄養塩類に富むが水溶
性キレート剤と同様の機能を持つ物質をほとんど含まな
いのに対して、表層水は無機栄養塩類をほとんど含まな
いが水溶性キレート剤と同様の機能を持つ物質を豊富に
含んでいる。

ここでは、海洋で太陽光が到達して光合成が行われる有
光層を表層と定義し、それ以深を深層と定義している。

本実験で用いた試水の採水点である三宅島海域では、表
層は約８０ｍ以浅、深層は約８０ｍ以深である。また三
宅島海域から南下するほど太陽高度が高くなるために太
陽光の到達深度が深くなっており、例えば赤道海域では
通常表層は約１５０ｍ以浅、深層はそれ以深となってい
る。

次に第５図を用いて、深層水利用により植物プランクト
ンを培養する深層水連続流水式植物プランクトン培養装
置について説明する。この装置は、本発明の実施例に用
いたものであり、通常の植物プランクトン連続培養手法
に基づくものである。作動方法は、採水した深層水を深
層水貯蔵庫１（実施例では容量が約３００β）に入れ、
流水速度制御部２のポンプによって植物ブランクトン増
殖制御水槽３　（実施例では容量が各々１．５７りに深
層水を導いて満たし、最初は止水状態にして試験種の植
物プランクトン（実施例ではＣｈａｅｔｏｃｅｒｏｓ　
　ｃｅｒａｔｏｓｐｏｒｕｍ）を植物プランクトン増殖
制御水槽３に接種して、光制御部４から光を供給しく実
施例では８０００ルツクス）、かつ水温制御部５によっ
て植物プランクトン増殖制御水槽３の水温を一定に保ち
（実施例では２５°Ｃ）、３の植物ブランク［・ン増殖
制御水槽中の植物プランクトンを高濃度に増殖させたの
ち、２の流水速度制御部を作動させて１の深層水貯蔵部
から３の植物プランクトン増殖制御水槽に深層水を連続
的に供給しく実施例では希釈速度を０．２５〜１．５日
刊の範囲に設定）、同時にエアレーション制御部６より
３の植物プランクトン増殖制御水槽中に送気し、植物プ
ランクトン増殖制御水槽３から試水がオーバーフローし
て７のオーバーフロー・サンプルビン中に入る。このオ
ーバーフローした試水中に生産された植物プランクトン
が含まれている。

このような装置を用いて植物プランクトンの連続培養を
行う場合に、植物プランクトンの増殖を式で説明すると
次のようになる。第５図中３の植物プランクトンの増殖
制御水槽中の植物プランクトン細胞数をＮ　（ｍβ−１
）、植物プランクトンの増殖速度をμ、植物プランクト
ン増殖制御水槽中の容量をＶ　（ｍｊり　、深層水連続
流水供給速度をｖ（ｍ７！・日−Ｉ）、希釈速度をＤ（
日−′）、経過時間をｔ（日）とすると、静置培養（止
水系）では ｄ　（ＩｌｏＮ） −μ　　　（１） ｔ と表されるが、連続培養（流水系）ではｄ　（ｎ？？、
Ｎ） −μｍＤ（２） ｔ と表される。ただし希釈速度りは Ｄ　＝−（３１ ■ と定義される。（２）式において左辺がＯとなればμ−
りとなる。すなわち、連続培養においては、希釈速度り
を設定した後に植物プランクトン細胞数が一定の値に落
ち着いたとすれば、このとき植物プランクトンの増殖速
度７１は希釈速度りに等しくなっている。従って、この
状態によって安定した連続培養の成立を判定することが
できる。

本実験に用いた深層水は、１９８４年６月２８日に三宅
島沖北緯３３°４２．９　’東経１３９　’　２４．０
　’において採水したもので、各層の試水の無機栄養塩
類測定結果を表−２に示す。

（本頁以下余白） 深層水を植物プランクトンの培養液として利用する場合
に水溶性キレート剤の添加を必要とする理由について、
第６図〜第８ｅ図を用いて説明する。第６図は深層水連
続流水系における植物プランクトン細胞数の経口変化を
示したものであり、横軸は経過時間（日）、縦軸は植物
プランクトン細胞数（ＸＩＯ’・ｍＡ−Ｉ）を示す。図
中の破線は静置培養、実線は連続培養を示す。

第５図に示した５系統の流水系の深層水供給速度を５通
りに設定し、希釈速度としてはそれぞれ０．５１．０．
７７．０．９９．１．２２．１．４７　（日″′）であ
った。まず最初は、６００ｍ深層水に水溶性キレート剤
を添加しない試水について連続培養を行ったところ、当
初（３白目）、植物プランクトンの細胞数は１０．４Ｘ
１０’　ｍ７！−’であったものが、いずれの希釈速度
でも植物プランクトン細胞数が減少の一途をたどり、安
定した連続培養は成立しなかった。これに比較して、次
には６００ｍ深層水に水溶性キレート剤の一種であるエ
チレンジアミン四酢酸二ナトリムを深層水中で５００μ
ｇ−β−（５，４μ当量）になるように添加した試水に
ついて、他の条件は前者と同様にして連続培養を行った
ところ、当初（１１〜１２日目）、白目プランクトンの
細胞数は１３．３　Ｘ　１０’〜１８．５　Ｘ　１０’
ｍｊ！−’であったものが、希釈速度力月、４７（日−
′）の場合を除いて植物プランクトン細胞数が一定の値
に落ち着き（例えば希釈速度が０．５１日４では３１．
ｌＸ１０’　ｍＩ！−’、希釈速度が０．７７日−１で
は２６．２ＸＩＯ’ｍ　７！−’、希釈速度が０．９９
日−１では１８．６ｘｉｏ’　ｍｎ−１、希釈速度が１
．２２日−１では１４．４　Ｘ１０’ｍｊ！−’）安定
した連続培養が成立した。なお、希釈速度力月、４７（
４伺）の場合は植物プランクトン細胞数が減少し続け、
この理由として（２）式から植物プランクトンの増殖速
度μが希釈速度りより小さいためであると考えられたの
で、第６図中の１５日日目希釈速度を０．２５　（日−
′）に変更したところ植物プランクトン細胞数が一定の
値に落ち着き（３６，１ｘｌＯ’　ｍＡ−’）　、安定
した連続培養が成立した。

本連続培養実験において、第５図中の７の第一バーフロ
ー・サンプルビン中に流出した試水に残留していた硝酸
態窒素と燐酸煎焼の濃度を測定し、希釈速度が０．５１
　（日−１）のものをそれぞれ第７ａ図と第８ａ図に、
希釈速度が０．７７（日−′）のものをそれぞれ第７ｂ
図と第８ｂ図に、希釈速度がＯ；９９　（日−′）のも
のをそれぞれ第７Ｃ図と第８Ｃ図に、希釈速度が１．２
２　（日−１）のものをそれぞれ第７ｄ図と第８ｄ図に
、希釈速度が当初１．４７（日−１）であり途中で０．
２５（日−′）に変更したものをそれぞれ第７ｅ図と第
８ｅ図に示した。第７ａ図〜第７ｅ図の横軸は第６図と
同様に時間（日）、縦軸は硝酸態窒素の濃度を示す。第
８ａ図〜第８ｅ図の横軸は第６図と同様に時間（日）、
縦軸は燐酸煎焼の濃度を示す。第７ａ図〜第８ｅ図に共
通して、破線は植物プランクトン増殖制御水槽へ流入す
る試水中の無機栄養塩類濃度、実線は植物プランクトン
増殖制御水槽から流出する試水中の無機栄養塩類濃度を
示す。第７ａ図〜第８ｅ図を見ると、無添加の６００　
ｍ深層水を培養液として用いた場合には、流入試水中の
硝酸態窒素の１９〜３７％および燐酸煎焼の１７〜７１
％が使用されずに流出試水中に残留したが、水溶性キレ
ート剤を添加した６００ｍ深層水を培養液として用いた
場合には、流入試水中の硝酸態窒素の平均１％および燐
酸態燐の２％しか残留せず、高い歩留まりで植物プラン
クトン体に転換したことがわかる。

以上の説明で明らかなように、無添加の深層水は植物プ
ランクトンの連続培養に利用できないが、本発明の深層
水に水溶性キレート剤を添加したものを培養液とするこ
とにより、無機栄養塩類に富む海洋深層水を植物プラン
クトンの連続培養に利用することが可能となる。

この結論を得るために、以上に説明した本発明の実施例
の他に合計１５例の植物プランクトン連続培養実験を行
い、本発明の深層水に水溶性キレート剤を添加すること
の効果を再確認した。

これらの実験結果について、第６図〜第８ｅ図を用いて
説明する。第６図に示したように、６００ｍ深層水に水
溶性キレート剤を添加したものを培養液として用いた植
物プランクトン連続培養実験に引き続き、４００ｍ深層
水に水溶性キレート剤を同濃度で添加した実験、２００
ｍ深層水に水溶性キレート剤を同濃度で添加した実験、
および１００ｍ深層水に水溶性キレート剤を同濃度で添
加した実験を連続して行った結果、いずれの希釈速度の
場合にも植物プランクトン細胞数が一定の値に落ち着き
、安定した連続培養が成立した。各層試水の無機栄養塩
類および各希釈速度の条件下で得られた植物プランクト
ンの培養液１　ｍ　ｌｌ当たりの細胞数（収量という）
を第１１図に示し、個々の数値については後で述べる。

また、第７ａ［ｉＪ〜第８ｅ図に示したように、無機栄
養塩類については、４００ｍ深層水に水溶性キレート剤
を添加した実験、２００ｍ深層水に水溶性キレート剤を
添加した実験、およびＬｏｏｍ深層水に水溶性キレート
剤を添加した実験のいずれの希釈速度の場合にも、流入
試水中の硝酸態窒素の平均２％および燐酸煎焼の平均１
％しか流出試水中に残留せず、高い歩留まりで植物プラ
ンクトン体に転換されたことがわかる。このように、深
層水中の無機栄養塩類濃度および希釈速度の変化に関係
なく、本発明の深層水に水溶性キレート剤を添加したも
のを培養液とすることにより、無機栄養塩類に富む海洋
深層水を植物プランクトンの連続培養に利用可能である
ことが再確認された。

第９図を用いて、本発明の深層水に水溶性キレート剤を
添加したものを植物プランクトンの培養液とすることに
関して、添加する水溶性キレート剤の有効濃度範囲につ
いて説明する。第９図の横軸は深層水に添加したエチレ
ンジアミン四酢酸の濃度（μｇ−４２−’）　、縦軸は
静置培養における植物プランクトン（Ｓｋｅｌｅｔｏｎ
ｅｍａｃｏｓｔａｔｕｍ）の細胞数（ＸＩＯ’　　・ｍ
　＃−’）を示す。

接種した後４日目には、エチレンジアミン四酢酸の濃度
が１００〜６００μｇ　−Ｉ！−’（１，４〜８．４μ
当量）の範囲で植物プランクトンの増殖が活発になって
いることから、エチレンジアミン四酢酸添加の有効濃度
範囲は１．４〜８．４　μ当量であると結論づけられる
。

エチレンジアミン四酢酸二ナトリウムまたはエチレンジ
アミン四酢酸は、それ自体が植物プランクトンの増殖を
促す栄養素として作用するものではなく、エチレンジア
ミン四酢酸二ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸等の
持つ水溶性キレート剤としての作用が微量金属類の細胞
内への取り込みに関連して植物プランクトンの増殖を活
発化させるものである。従って、エチレンジアミン四酢
酸二ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸に限らず、エ
チレンジアミン四酢酸の金属塩、ニトリロ三酢酸の金属
塩等の水溶性キレート剤は、海洋深層水を植物プランク
トンの培養液として利用する場合に植物プランクトン増
殖促進効果を持つものである。このような機能を持つ水
溶性キレートとしては、グリコール酸、シクロへキシル
ニニトリロ四酢酸金属塩、イミノニ酢酸、ジエチレン三
アミン五酢酸、エチレンジアミン・ジ（０−ヒドロキシ
フェニル酢酸）、８−ビトロキシキノリン、グリシン、
アラニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ロイシン、
グリシルグリシン、グリシルグリシルグリジン等があげ
られる。

また、海洋表層水を深層水に添加した場合も、植物プラ
ンクトンの増殖を促進させることができたので、表層水
中にも天然のキレート物質がふくまれていると考えられ
る。第１０図は表層水の植物プランクトン増殖促進効果
についての実験結果である。図中の横軸は深層水に表層
水を添加混合した割合（％）、縦軸は静置培養における
植物プランクトン（Ｓｋｅｌｅｔｏｎｅｍａ　　ｃｏｓ
ｔａｔ＋＋ｍ）細胞数（ＸＩＯ’　　・ｍＡ！−’）を
示す。深層水のみでは植物プランクトンの増殖は遅いが
、表層水を３０〜８０％混合することにより植物プラン
クトンの増殖が促進された。このことから、深層水を植
物プランクトンの培養液として使用するに当り、植物プ
ランクトンの増殖を促進するための表層水の有効混合率
範囲は３０〜８０％であることがわかった。

第１１図は植物プランクトンの連続培養における植物プ
ランクトンの収量に与える流入試水中の無機栄養塩類濃
度と希釈速度の影響を表したもので、第６図に示した植
物プランクトン連続培養実験結果に・ついて、水溶性キ
レート剤を添加した場合の各層状水の最終実験日におけ
る植物プランクトン細胞数（Ｘ　１０’・ｍｌ１−’）
をＺ軸に、各層流水拭水中の硝酸態窒素濃度（μｇａｔ
・７！−１）をＹ軸に、希釈速度（日−１）をＸ軸にと
った図である。第１１図を見ると、流入試水中の硝酸態
窒素濃度が高いほど、また希釈速度が小さいほど植物プ
ランクトンの収量が高くなることがわかる。各実験条件
に対応する植物プランクトンの収量は、次表−３の通り
である。

（本頁以下余白） ただし１００ｍ深層水を用いた実験の内希釈速度が０．
２５　（日″１）のときの植物プランクトン収量は、上
で述べた傾向から予測される値よりかなり小さいので、
このときの硝酸態窒素濃度と希釈速度の組合わせは、植
物プランクトンの収量を制御できる範囲外であると考え
られる。また、第６図の６００ｍ深層水に水溶性キレー
ト剤を加えたものを培養液として用いた実験において、
希釈速度を１．４７　（日−′）に設定した場合に植物
プランクトン細胞数が減少しつづけたが、この例から希
釈速度を植物プランクトンの最大増殖速度以下に設定す
る必要があることがわかる。希釈速度の設定は、第５図
の２の流水速度制御部において容易に行うことができる
。また深層水中に含まれる無機栄養塩類濃度の操作は、
海洋における無機栄養塩類が表層には少なく深層に行く
ほど多いという特徴的な鉛直分布を利用して、本実施例
と同様に取水深度を変えることによる方法、および深層
水と貧栄養表層水との混合割合を変えることによる方法
の２通りが現実的である。

第１２図は植物プランクトンの連続培養における細胞粒
径分布に与える流入試水中の無機栄養塩類濃度と希釈速
度の影響を表わしたもので、第６図に示した植物プラン
クトン連続培養実験の際に、水溶性キレート剤を添加し
た場合の各層状水の最終実験日において、収穫植物プラ
ンクトンの細胞粒径分布を測定した例である。細胞粒径
を３．１７〜４．００のグループ、４．００〜５．０４
のグループ、５．０４〜６．３５のグループ、６．３５
〜８．００のグループ、および８．００〜１０．０８の
グループに分類して表し、第１２図の最上段は６００ｍ
深層水、２段目は４００ｍ深層水、３段目は２００ｍ深
層水、最下段は１００ｍ深層水における場合であり、最
左列は希釈速度が０．２５日−１、左から２番目の列は
希釈速度が０．５１日−１，３番目の列は希釈速度が０
．７７日−１，４番目の列は希釈速度が０．９９日−１
、最古列は希釈速度が１．２２日１の場合である。第１
２図を見ると、流入試水の採水深度が深くなるほど、す
なわち流入試水中の無機栄養塩類濃度が高いほど、また
希釈速度が大きいほど植物プランクトンの細胞粒径分布
のピークが大きい方に移行することがわかる。植物プラ
ンクトンの細胞粒径を制御するための培養液の希釈速度
と無機栄養塩類濃度を操作する方法は、植物プランクト
ンの収量の制御に用いた方法と同様である。

〔発明の効果〕

海洋深層水は、無機栄養塩類に冨み、病原菌や人工汚染
物等が少なく、また自然界で再生産が可能という特性を
有する将来有望な資源と考えられる。この深層水を、本
発明の深層水に水溶性キレート剤を添加することによっ
て植物プランクトンの培養液として利用することが可能
となった。さらに植物プランクトンの連続培養において
、細胞収量と細胞粒径の制御が可能となったばかりでな
く、従来の静置培養に比較して省力化および能率化を図
ることが可能となった。そして、植物プランクトンの収
量と細胞粒径の制御が必要とされる一例としては、水産
種苗生産において、濾過食性の貝類、ウニ類等の幼生の
生長段階により飼料要求量が異なり、また幼生の口の大
きさに′より摂餌可能な餌の大きさが制限されるため、
これに対応した植物プランクトンの細胞数と細胞粒径が
必要となることがあげられ、本発明は、この要求を満た
すことができる。本発明の応用分野としては、有用水産
動物飼育のための飼料生産、食料、医薬品製造のための
工業原料生産等があげられる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は、海洋深層水の特性を説明するもので
、第１図は深層水と表層水の採水点、第２図は海洋にお
ける硝酸態窒素の鉛直分布、第３図は同様に燐酸煎焼の
鉛直分布、第４図は同様に珪酸態珪素の鉛直分布を示す
ものである。 第５図は、深層水連続流水式植物プランクトン培養装置
の概要図である。第６図〜第８ｅ図は、深層水連続流水
系による植物プランクトン培養実験結果の説明図で、第
６図は連続培養における植物プランクトン細胞数の経口
変化、第７ａ図〜第７ｅ図および第８ａ図〜第８ｅ図は
流入試水中と流出試水中の硝酸態窒素濃度および燐酸態
ｆｉ？１度を示したものであり、第７ａ図と第８ａ図は
希釈速度が０．５１日−１、第７ｂ図と第８ｂ図は希釈
速度が０．７７日−５、第７Ｃ図と第８Ｃ図は希釈速度
が０．９９日−１、第７ｄ図と第８ｄ図は希釈速度が１
．２２日１、第７ｅ図と第８ｅ図は希釈速度が当初１．
４２日−１であって途中で０．２５日−１に変更したも
のを示す。第９図は深層水に添加する水溶性キレート剤
の有効濃度範囲に関する実験結果を示し、第１０は深層
水に添加する海洋表層水の有効混合率範囲に関する実験
結果を示す。第１１図は植物プランクトンの収量に与え
る流入試水中の硝酸態窒素濃度と試水の希釈速度の影響
に関する実験結果を示し、第１２図は植物プランクトン
の細胞粒径に与える流入試水中の無機栄養塩類濃度（採
水深度）と試水の希釈速度の影響に関する実験結果を示
す。第５図中１は深層水貯蔵庫、２は流水速度制御部、
３は植物プランクトン増殖制御水槽、４は光制御部、５
は水温制御部、６はエアレーション制御部、７はオーバ
ーフロー・サンプルビンである。 代理人　弁理士　平　木　祐　輔 面頂 １３５°　　　　　１３６°　　　　　＋３７’Ｅの浄
書（内容に変更なし） 昏１１！Ｉ 危穴　　　　　　　　　　　　　　−８−７一第２１刀 ５９４　！ｌ誕’＠、　ｔ　４ミｆ１．１ｇ　　ａ言−
Ｉ力￥３）：２１ ’４＠東祷［ｌＪｇ　ａｌｌ−’１ 区　　　　　　　　　殴　　　　　　　　　区痘　　　
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朗手続補正書 昭和６０年３月２８日 特許庁長官　　志　賀　　学　　殿 １、事件の表示　　特願昭６０−２９４０１号２、発明
の名称　　海洋深層水利用による植物プランクトン培養
方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　　　所　　　神奈川県横須賀市夏島町２−１５名　
　　称　　　海洋科学技術センター代表者　梅澤邦臣 ４、代理人 住　　　所　　　東京都港区西新橋三丁目１９番１２号
６、補正の対象　　　　明細書の発明の詳細な説明の欄
明細書 １、発明の名称 海洋深層水利用による植物プランクトン培養方法 ２、特許請求の範囲 （１）無機栄養塩類に富み、病原菌や人工汚染物等が少
ないという特性を有する海洋深層水に水溶性キレート剤
または海洋表層水を添加したものを植物プランクトンの
培養液とし、かつ連続培養手法を用い、連続培養の培養
液の希釈速度と無機栄養塩類濃度を操作することにより
、植物プランクトンの収量と細胞粒径を制御しつつ植物
プランクトンを培養することを特徴とする海洋深層水利
用による植物プランクトンの培養方法。 （２）水溶性キレート剤の濃度が、培養液中で１．４〜
８．４μ当量である特許請求の範囲第１項記載の方法 （３）水溶性キレート剤がエチレンジアミン四酢酸金属
塩またはニトリロ三酢酸金属塩である特許請求の範囲第
１項または第２項記載の方法。 （４）海洋表層水の添加混合比が３０〜８０％である特
許請求の範囲第１項記載の方法。 （５）連続培養の培養液の希釈速度を収穫を目的とする
植物プランクトンの最大増殖速度以下に設定する特許請
求の範囲第１項記載の方法。 （６）連続培養の培養液の無機栄養塩類濃度を海洋深層
水の取水深度の選択または貧栄養の海洋表層水との混合
割合により設定する特許請求の範囲第１項記載の方法。 （７）植物プランクトンが海産珪藻である特許請求の範
囲第１項記載の方法。 （８）海産珪藻がＣｈａｅｔｏｃｅｒｏｓ　　ｃｅｒａ
ｔｏｓ　ｏｒｕｍ又はＳｋｅｌｅｔｏｎｅｍａ　　ｃｏ
ｓｔａｔｕｍである特許請求の範囲第７項記載の方法。 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、海洋深層水を利用して植物プランクトンを培
養する方法、さらに詳しくは、海洋深層水を利用し連続
培養手法により植物プランクトンの収量と細胞粒径を制
御しつつ植物プランクトンを培養する方法に関する。 〔従来技術〕 植物プランクトンの生産培養は、主に水産分野での飼料
生産として実施されており、主要な飼料植物プランクト
ンである海洋珪藻の大量培養技術を例にとると、従来は
、沿岸の海洋表層水を取水して濾過し、硝酸塩、燐酸塩
、珪酸塩、アンモニウム塩等の無機栄養塩類およびその
他の微量栄養素を添加、滅菌処理を施した後、植物プラ
ンクトンを接種し、静置培養を行っていた。このため、
無機栄養塩類と微量栄養素の添加および濾過処理と滅菌
処理に多大な労力と経費を投入する必要があり、加えて
静置培養のため能率が低いという欠点があった。 〔発明の目的〕 本発明は、これらの欠点を解決するためのもので、無機
栄養塩類に冨み、病原菌や人工汚染物が少ないという特
性を有する海洋深層水を植物プランクトンの培養に利用
し、連続培養手法に基づいて、植物プランクトンの収量
と細胞粒径を制御できる省力化かつ能率化された植物プ
ランクトンの培養方法を提供することを目的としている
。 〔発明の構成および作用〕 本発明は、無機栄養塩類に冨み、病原菌や人工汚染物等
が少ないという特性を有する海洋深層水に水溶性キレー
ト剤または海洋表層水を添加したものを植物プランクト
ンの培養液とし、かつ連続培養手法を用い、連続培養の
培養液の希釈速度と無機栄養塩類濃度を操作することに
より、植物プランクトンの収量と細胞粒径を制御しつつ
植物プランクトンを培養することを特徴とする海洋深層
水利用による植物プランクトンの培養方法である。 まず、第１図〜第４図と表−１を用いて、海洋深層水の
特性、特に富栄養特性について説明する。第１図に表し
た日本周辺海域の各採水点において採水した深層水（深
度約５００ｍ）と表層水（深度０〜３ｍ）に含まれる無
機栄養塩類（硝酸態窒素、亜硝酸態窒素、アンモニア態
窒素、燐酸煎焼、珪酸前珪素）の測定結果を表−１に示
す。 （本頁以下余白） 表において、Ｎ０３−Ｎ　、、Ｎ０ｚ−Ｎ　、　ＮＨｔ
−Ｎ　、ＰＯｔ−Ｐおよび５ｉ０２−３ｉ　はそれぞれ
硝酸態窒素、亜硝酸態窒素、アンモニア態窒素、燐酸Ｂ
燐および珪酸前珪素を表わす。そして、硝酸態窒素は、
表層水中では平均１．４３μｇａｔ−４！’であり、深
層水中では平均２８．２５　、ｌｊｇ　ａｔ　−ＩＩ−
’であるので、深層水中の方が濃度が約２０倍高い。亜
硝酸態窒素は、表層水中では平均０−２２＋’ｇ　ａｔ
−Ｉｌ−’、深層水中では平均０．１５μｇａｔ−１−
’であり、両者共に低濃度である。アンモニア態窒素は
、表層水中では平均１．２μｇａｔ−Ａ−’、深層水中
では平均０．８μｇａｔｌ！−’であり、両者ともに低
濃度である。燐酸他項は、表層水中では平均０．２１μ
ｇａｔ・１−１であり、深層水中では平均２．１５μｇ
ａｔ−ｊ！柵であるので、深層水中の方が濃度が、約１
０倍高い。 珪酸前珪素は、表層水中では平均６．３μｇ’ａｔｌ！
−’あり、深層水中では平均７Ｇ、４μｇａｔ−１１−
’であるので、深層水中の方が濃度が約１２倍高い。以
上述べたように、硝酸態窒素、燐酸Ｂ燐、珪酸前珪素は
深層水中には豊富であり、表層水中には稀少である。ま
た、亜硝酸態窒素、アンモニア態窒素は、深層水中およ
び表層水中には共に低濃度である。この特性は、第１図
に表したいずれの採水点についても共通している。 深層水中で豊富な硝酸態窒素、燐酸他項、および珪酸前
珪素の海洋における鉛直分布を第２図〜第４図に示す。 第２図の横軸は硝酸態窒素濃度を示し、縦軸は採水深度
を示す。図中に示した７例の硝酸態窒素濃度の鉛直分布
をみると、表層では低濃度であり、下層に行くに従って
高濃度となっている。第３図および第４図は、それぞれ
燐酸他項および珪酸前珪素についての鉛直分布を示して
いるが、同様に表層では低濃度であり、下層に行くに従
って高濃度となっている。これらの無機栄養塩類の鉛直
分布の特徴は、従来から知られていたことである。 また植物プランクトンの培養に関連して、深層水と表層
水の性質の違いを第９図と第１０図を用いて説明する。 第９図は、深層水にエチレンジアミン四酢酸を添加した
ものを培養液とじて用いて植物プランクトンの静置培養
を行った際の、植物プランクトンの増殖に対するエチレ
ンジアミン四酢酸添加の効果を調べた実験結果である。 第９図の横軸は深層水へのエチレンジアミン四酢酸の添
加濃度（μｇ−４−’）、縦軸は静置培養における植物
プランクトン（Ｓｋｅｌｅｔｏｎｅｍａｃｏｓｔａｔｕ
ｍ）細胞数（ＸＩＯ’−ｍｎ−’）を示す。 第９図をみると、エチレンジアミン四酢酸を添加しない
とき、すなわち深層水のみのときには、植物プランクト
ンの増殖は緩慢であるが、エチレンジアミン四酢酸を１
００〜６００．ｃｒｇ−Ａ　−’　（１，４〜８．４μ
当量）添加したときには、植物プランクトンの増殖が促
進されたことがわかる。このことは、深層水は無機栄養
塩類には冨むが、植物プランクトンの培養液としては十
分ではなく、水溶性キレート剤の一種であるエチレンジ
アミ、ン四酢酸を添加することにより、植物プランクト
ンの増殖にとって十分なものとなったことを示す。第１
０図は、深層水に表層水を混合したちのを培養液として
用いて植物プランクトンの静置培養を行った際の植物プ
ランクトンの増殖に対する表層水混合の効果を調べた実
験結果である。第１０図の横軸は深層−水への表層水の
混合率（％）、縦軸は静置培養における植物プランクト
ン（Ｓｋｅｌｅｔｏｎｅｍａ　ｃｏｓｔａｔｕｍ）細胞
数（ＸＩＯ’・ｍＡ’−’）を示す。図を見ると、表層
水１００％および深層水１００％の場合には植物プラン
クトンの増殖は緩慢であり、表層水の混合率が３０〜８
０％の場合には植物プランクトンの増殖が促進された。 表層水１００％の場合には無機栄養塩類の不足によって
植物プランクトンの増殖が頭打ちになっている。深層水
１００％の場合には、水溶性キレート剤と同様の機能を
持つ物質が不足しているために植物プランクトンの増殖
が緩慢になっていることは第９図によって説明した。 深層水に表層水を混合した場合に植物プランクトンが活
発に増殖したことは、表層水中に水溶性キレート剖と同
様の機能を持つ物質が含有されていることを意味する。 以上をまとめると、深層水は無機栄養塩類に富むが水溶
性キレート剤と同様の機能を持つ物質をほとんど含まな
いのに対して、表層水は無機栄養塩類をほとんど含まな
いが水溶性キレート剤と同様の機能を持つ物質を豊富に
含んでいる。 本発明で使用する植物プランクトンは海産珪藻類であっ
て、例えばＣｈａｅｔｏｃｅｒｏｓ　ｃｅｒａｔｏｓｐ
ｏｒｕｍ。 である。 本発明で使用する水溶性キレート化合物としてはエチレ
ンジアミン四酢酸二すトリウムのようなエチレンジアミ
ン四酢酸金属塩、エチレンジアミン四酢酸、ニトリロ三
酢酸の金属塩が用いられ、更に同様の効果を持つ水溶性
キレート化合物としてグリコール酸、シクロヘキシルニ
ニトリロ四酢酸金属塩、イミノニ酢酸、ジエチレン三ア
ミン五酢酸、エチレンジアミン・ジ（０−ヒドロキシフ
ェニル酸！＞、８−ビトロキシキノリン、グリシン、ア
ラニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ロイシン、グ
リシルグリジン、グリシルグリシルグリシン等が用いら
れる。 エチレンジアミンジアミン四酢酸二ナトリウムまたはエ
チレンジアミン四酢酸は、それ自体が植物プランクトン
の増殖を促す栄養素として作用するものでなく、エチレ
ンジアミン四酢酸二ナトリウム、エチレンジアミン四酢
酸等の持つ水溶性キレート剤としての作用が微量金属類
の細胞内への取り込みに関連して植物プランクトンの増
殖を活発化させるものである。従って、エチレンジアミ
ン四酢酸二ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸に限ら
ず、エチレンジチミン四酢酸の金属塩、二）　ＩＪ口三
酢酸の金属塩等の水溶性キレート剤は、海洋深層水を植
物プランクトンの培養液として利用する場合に植物プラ
ンクトン増殖促進効果を持つものである。 添加する水溶性キレート剤の有効濃度範囲は前記第９図
の試験結果から１．４〜８．４μ当量である。即ち、本
発明の深層水に水溶性キレート剤としてエチレンジアミ
ン四酢酸を添加し植物プランクトンを接種培養した結果
、植物プランクトンを接種した後４日目には、エチレン
ジアミン四酢酸の濃度が１００〜６００μｇ、ｐ伺（１
，４〜８．４μ当Ｎ）の範囲で植物プランクトンの増殖
が活発になっていることから上記範囲を決定した。 本発明で使用する海洋表層水とは海洋で太陽光が到達し
て光合成が行われる有光層の海水である。なお、これに
対し太陽光の達しない層の海水を深層水とした。 本発明で用いた試水の採水点である三宅島海域では、表
層は約８０ｍ以浅、深層は約８０ｍ以深である。また、
三宅島海域から南下するほど太陽高度が高くなるために
太陽光の到達深度が深くなっており、例えば赤道海域で
は通常の表層は約１５０ｍ以浅、深層はそれ以深となっ
ている。 海洋表層水の有効混合率範囲は前記第１０図の試験結果
から３０〜８０％である。即ち、深層水に表層水を添加
し、植物プランクトンを接種して植物プランクトン増殖
促進効果を調べた結果、４日目には表層水の混合率が３
０〜８０％の範囲で植物プランクトンの増殖が活発にな
っていることから上記範囲を決定した。 本発明の植物プランクトンの連続培養において培養液の
希釈速度は、第６図の結果（詳細は後記実験例−１参照
）から接種した植物プランクトンの最大増殖速度以下に
設定することが必要である。即ち、第６図の深層水連続
流水系による植物プランクトン培養試験において培養液
の希釈速度を０．５１．０．７７．０．９９．１，２２
．１．４７（日−′）として連続培養を行った結果、希
釈速度が１．４７　（日−１）の場合は植物プランクト
ン細胞数が減少し続けた。この理由として、後述の（２
）式から植物プランクトンの増殖速度μが希釈速度りよ
り小さいためであると考えて、第６図中の１５５日目希
釈速度を０．２５　（日−′）に変更したところ植物プ
ランクトン細胞数が一定の値に落ち着き（３６，Ｉ　Ｘ
ＩＯ’細胞−ｍｌＬ−１）、安定した連続培養が行われ
たので上記範囲とした。 本発明の植物プランクトンの連続培養法において、植物
プランクトンの収量及び細胞粒径は、第１１図及び第１
２図の結果（詳細は後記実験例−３及び実験例−４参照
）から希釈速度と無機栄養塩類濃度を操作することによ
り制御できることが判った。即ち、植物プランクトンの
収量は第１１図から無機栄養塩類濃度が高いほど、また
希釈速度が小さいほど高くなる。細胞粒径は第１２図か
ら流水試水の採水深度が深くなるほど、即ち流水試水中
の無機栄養塩類濃度が高いほど、また希釈速度が大きい
ほど試水の細胞粒径分布のピークが大きい方に移行する
。 〈実験例−１〉 深層水を植物プランクトンの培養液として利用する場合
に水溶性キレ−１・剤の添加を必要とする理由について
、第６図〜第８ｅ図に示す実験結果に基づいて説明する
。第６図は深層水連続流水系における植物プランクトン
細胞数の経口変化を示したものであり、横軸は経過時間
（日）、縦軸は植物プランクトン細胞数（ＸＩＯ’・ｍ
ｊ！−’）を示す。図中の破線は静置培養、実線は連続
培養を示す。後述の第５図に示す５系統の流水系の深層
水供給速度を５通りに設定し、希釈速度としてはそれぞ
れ０．５１．’０．７７．０．９９．１．２２．１，４
７（日−っであった。まず最初は、６００　ｍ深層水に
水溶性キレート剤を添加しない試水について連続培養を
行ったところ、当初（３日目）、植物プランクトンの細
胞数は１０．４　Ｘ　１０’　ｍβ−１であったものが
、いずれの希釈速度でも植物プランクトン細胞数が減少
の一途をたどり、安定した連続培養は成立しなかった。 これに比較して、次には６００ｍ深層水に水溶性キレー
ト剤の一種であるエチレンジアミン四酢酸二ナトリムを
深層水中で５００μｇ１２−’（５，４μ当量）になる
ように添加した試水について、他の条件は前者と同様に
して連続培養を行ったところ、当初（１１〜１２日目）
、白目ブランクＩ・ンの細胞数は１３．３Ｘ】０４〜１
Ｂ、５Ｘ１０’　ｍｌ！−’であったもツカ、希釈速度
が１．４７　（日−′）の場合を除いて植物プランクト
ン細胞数が一定の値に落ち着き（例えば希釈速度が０．
５１日日刊は３１．ｌＸｌ０’　ｍ７！−’、希釈速度
が０．７７日−１では　２６．２Ｘ　１０’　ｍ　ｊ！
−’、希釈速度が０．９９日−１では１８．６Ｘ１０’
ｍ　ｊ！−’、希釈速度が１．２２日ロアは１４．４Ｘ
１０’ｍ　！！、−’）安定した連続培養が成立した。 なお、希釈速度が１．４７（日刊）の場合は植物プラン
クトン細胞数が減少し続け、この理由として後述の（２
）式から植物プランクトンの増殖速度μが希釈速度りよ
り小さいためであると考えられたので、第６図中の１５
５日目希釈速度を０．２５　（日刊）に変更したところ
植物プランクトン細胞数が一定の値に落ち着き（３６，
１×１０４細胞・ｍＩＶ、−’）　、安定した連続培養
が成立した。 本連続培養実験において、第５図中の７のオーバーフロ
ー・サンプルビン中に流出した試水に残留していた硝酸
態窒素と燐酸煎焼の濃度を測定し、希釈速度が０．５Ｈ
日−１）のものをそれぞれ第７ａ図と第８ａ図に、希釈
速度が０．７７（日−１）のものをそれぞれ第７ｂ図と
第８ｂ図に、希釈速度が０．９９　（日−１）のものを
それぞれ第７ｃ図と第８Ｃ図に、希釈速度力月、２２（
日−′）のものをそれぞれ第７ｄ図と第８ｄ図に、希釈
速度が当初１．４７　（日−１）であり途中で０．２５
（日−１）に変更、しものをそれぞれ第７ｅ図と第８ｅ
図に示した。 第７ａ図〜第７ｅ図の横軸は第６図と同様に時間（日）
、縦軸は硝酸態窒素の濃度を示す。第８ａ図〜第８ｅ図
の横軸は第６図と同様に時間（日）、縦軸は燐酸煎焼の
濃度を示す。第７ａ図〜第８ｅ図に共通して、破線は植
物プランクトン増殖制御水槽へ流入する試水中の無機栄
養塩類濃度、実線は植物プランクトン増殖制御水槽から
流出する試水中の無機栄養塩類濃度を示す。 第７ａ図〜第８ｅ図を見ると、無添加の６００ｍ深層水
を培養液として用いた場合には、流入試水中の硝酸態窒
素の１９〜３７％および燐酸態燐の１７〜７１％が使用
されずに流出試水中に残留したが、水溶性キレート剤を
添加した６００ｍ深層水を培養液として用いた場合には
、流入試水中の硝酸態窒素の平均１％および燐酸煎焼の
２％しか残留せず、高い歩留まりで植物プランクトン体
に転換したことがわかる。 以上の説明で明らかなように、無添加の深層水は植物プ
ランクトンの連続培養に利用できないが、本発明の深層
水に水溶性キレート剤を添加したものを培養液とするこ
とにより、無機栄養塩類に冨む海洋深層水を植物プラン
クトンの連続培養に利用することが可能となる。 く実験例−２〉 以上に説明した実験例の他に合計１５例の植物プランク
トン連続培養実験を行い、本発明の深層水に水溶性キレ
−１・剤を添加することの効果を再確認した。これらの
実験結果について、第６図〜第８ｅ図を用いて説明する
。第６図に示したように、６００　ｍ深層水に水溶性キ
レート剤を添加したものを培養液として用いた植物プラ
ンクトン連続培養実験に引き続き、４００ｍ深層水に水
溶性キレート剤を同濃度で添加した実験、２００ｍ深層
水に水溶性キレート剤を同濃度で添加した実験、および
１００ｍ深層水に水溶性キレート剤を同濃度で添加した
実験を連続して行った結果、いずれの希釈速度の場合に
も植物プランクトン細胞数が一定の値に落ち着き、安定
した連続培養が成立した。各層状水の無機栄養塩類およ
び各希釈速度の条件下で得られた植物プランクトンの培
養液１ｍ７！当たりの細胞数（収量という）を第１１図
に示し、個々の数値については後で述べる。また、第７
ａ図〜第８ｅ図に示したように、無機栄養塩類について
は、４００ｍ深層水に水溶性キレート剤を添加した実験
、２００ｍ深層水に水溶性キレート剤を添加した実験、
および１００ｍ深層水に水溶性キレート剤を添加した実
験のいずれの希釈速度の場合にも、流入試水中の硝酸態
窒素の平均２％および燐酸煎焼の平均１％しか流出試水
中に残留せず、高い歩留まりで植物プランクトン体に転
換されたことがわかる。このように、深層水中の無機栄
養塩類濃度および希釈速度の変化に関係なく、本発明の
深層水に水溶性キレート剤を添加したものを培養液とす
ることにより、無機栄養塩類に富む海洋深層水を植物ブ
ランク！・ンの連続培養に利用可能であることが再確認
された。 く実験例−３〉 植物プランクトンの連続培養における植物プランクトン
の収量に与える流入試水中の無機栄養塩類濃度と希釈速
度の影響を調べ第１１図に表した。この図は、第６図に
示した植物プランクトン連続培養実験結果について、水
溶性キレート剤を添加した場合の各層状水の最終実験日
における植物プランクトン細胞数（Ｘ　１０’・ｍＩ！
−’）をＺ軸に、各層流水拭水中の硝酸態窒素濃度（μ
ｇａｌｊ！す）をＹ軸に、希釈速度（日−１）をＸ軸に
とった図である。第１１図を見ると、流入試水中の硝酸
態窒素濃度が高いほど、また希釈速度が小さいほど植物
プランクトンの収量が高くなることがわかる。各実験条
件に対応する植物プランクトンの収量は、次表−２の通
りである。 （本頁以下余白） ただし１００ｍ深層水を用いた実験の内希釈速度が０．
２５　（日−′）のときの植物プランクトン収量は、上
で述べた傾向から予測される値よりかなり小さいので、
このときの硝酸態窒素濃度と希釈速度の組合わせは、植
物プランクトンの収量を制御できる範囲外であると考え
られる。また、第６図の６００　ｍ深層水に水溶性キレ
ート剤を加えたものを培養液として用いた実験において
、希釈速度を１．４７　（日−１）に設定した場合に植
物プランクトン細胞数が減少しつづけたが、この例から
希釈速度を植物プランクトンの最大増殖速度以下に設定
する必要があることがわかる。希釈速度の設定は、第５
図の２の流水速度制御部において容易に行うことができ
る。また深層水中に含まれる無機栄養塩類濃度の操作は
、海洋における無機栄養塩類が表層には少なく深層に行
くほど多いという特徴的な鉛直分布を利用して、本実験
例と同様に取水深度を変えることによる方法、および深
層水と貧栄養表層水との混合割合を変えることによる方
法の２通りが現実的である。 く実験例−４〉 植物プランクトンの連続培養における細胞粒径分布に与
える流入試水中の無機栄養塩類濃度と希釈速度の影響を
調べ第１２図に表した。この図は第６図に示した植物プ
ランクトン連続培養実験の際に、水溶性キレート剤を添
加した場合の各層状水の最終実験日において、収穫植物
プランクトンの細胞粒径分布を測定した例である。 細胞粒径を３．１７〜４．００のグループ、４．００〜
５．０４のグループ、５．０４〜６．３５のグループ、
６．３５〜８．００のグループ、および８．００〜１０
．０８のグループに分類して表し、第１２図の最上段は
６００ｍ深層水、２段目は４００ｍ深層水、３段目は２
００ｍ深層水、最下段は１００ｍ深層水における場合で
あり、最左列は希釈速度が０．２５日−１、左から２番
目の列は希釈速度が０．５１日−１，３番目の列は希釈
速度が０．７７日−１，４番目の列は希釈速度が０．９
９日−１、最右列は希釈速度が１．２２日−１の場合で
ある。第１２図を見ると、流入試水の採水深度が深くな
るはど、すなわち流入試水中の無機栄養塩類濃度が高い
ほど、また希釈速度が大きいほど植物プランクトンの細
胞粒径分布のピークが大きい方に移行することがわかる
。植物プランクトンの細胞粒径を制御するための培養液
の希釈速度と無機栄養塩類濃度を操作する方法は、植物
プランクトンの収量の制御に用いた方法と同様である。 次に第５図を用いて、深層水利用により植物プランクト
ンを培養する深層水連続流水式植物プランクトン培養装
置について説明する。この装置は、通常の植物プランク
トン連続培養手法に基づくものである。作動方法は、採
水した深層水を深層水貯蔵庫１　（容量は約３００　ｍ
ｌ！　）に入れ、流水速度制御部２のポンプによって植
物プランクトン増殖制御水槽３（容量は各々１．！Ｍり
に深層水を導いて満たし、最初は止水状態にして試験種
の植物プランクトン（Ｃｈａｅｔｏｃｅｒｏｓ姐組圏且
匹凹）を植物プランクトン増殖制御水槽３に接種して、
光制御部４から光（８０００ルソクス）を供給し、かつ
水温制御部５によって植物プランクトン増殖制御水槽３
の水温（２５℃）を一定に保ち、３の植物プランクトン
増殖制御水槽中の植物プランクトンを高濃度に増殖させ
たのち、２の流水速度制御部を作動させて１の深層水貯
蔵部から３の植物プランクトン増殖制御水槽に深層水を
連続的に供給し、（希釈速度は０．２５〜１．５日−１
の範囲に設定）、同時にエアレーション制御部６より３
の深層水増殖制御水槽中に送気し、植物プランクトン増
殖制御水槽から試水がオーバーフローして７のオーバー
フロー・サンプルビン中に入る。このオーバーフローし
た試水中に生産された植物プランクトンが含まれている
。なお、括弧内は前記培養装置使用の１例を示す。 このような装置を用いて植物プランクトンの連続培養を
行う場合に、植物プランクトンの増殖を式で説明すると
次のようになる。第５図中３の植物プランクトン増殖制
御水槽中の植物プランクトン細胞数をＮ　（ｍ！−１）
、植物プランクトンの増殖速度をμ、植物プランクトン
増殖制御水槽の容量をＶ（ｍｎ）、深層水連続流水供給
速度をｖ（ｍｆｆ・ロア）、希釈速度をＤ（日−１）、
経過時間をｔ（日）とすると、静置培養（止水系）では ｔ と表されるが、連続培養（流水系）では□　−μ＝Ｄ（
２） ｔ と表される。ただし希釈速度りは Ｄ　＝　　−−ｆ３） ■ と定義される。（２）式において左辺が０となればμ−
りとなる。すなわち、連続培養においては、希釈速度り
を設定した後に植物プランクトン細胞数が一定の値に落
ち着いたとすれば、このとき植物ブランク１ヘンの増殖
速度μは希釈速度りに等しくなっている。従って、この
状態によって安定した連続培養の成立を判定することが
できる。 本実験に用いた深層水は、１９８４年６月２８日に三宅
島沖北緯３３°４２．９　’東経１３９°２４．０　’
において採水したもので、各層の試水の無機栄養塩類測
定結果を表−３に示す。 （本頁以下余白） 〔発明の効果〕 海洋深層水は、無機栄養塩類に冨み、病原菌や人工汚染
物等が少なく、また自然界で再生産が可能という特性を
有する将来有望な資源と考えられる。この深層水を、本
発明の深層水に水溶性キレート剤を添加することによっ
て植物プランクトンの培養液として利用することが可能
となった。さらに植物プランクトンの連続培養において
、細胞収量と細胞粒径の制御が可能となったばかりでな
く、従来の静置培養に比較して省力化および能率化を図
ることが可能となった。そして、植物プランクトンの収
量と細胞粒径の制御が必要とされる一例としては、水産
種苗生産において、濾過食性の貝類、ウニ類等の幼生の
成長段階により飼料要求量が異なり、また幼生の口の大
きさにより摂餌可能な餌の大きさが制限されるため、こ
れに対応した植物プランクトンの細胞数と細胞粒径が必
要となることがあげられ、本発明は、この要求を満たす
ことができる。本発明の応用分野としては、有用水産動
物飼育のための餌料生産、食料、医薬品製造のための工
業原料生産等があげられる。 ４、図面の簡単な説明 第１図〜第４図は、海洋深層水の特性を説明するもので
、第１図は深層水と表層水の採水点、第２図は海洋にお
ける硝酸態窒素の鉛直分布、第３図は同様に燐酸煎焼の
鉛直分布、第４図は同様に珪酸態珪素の鉛直分布を示す
ものである。 第５図は、深層水連続流水式植物プランクトン培養装置
の概要図である。第６図〜第８ｅ図は、深層水連続流水
系による植物プランクトン培養実験結果の説明図で、第
６図は連続培養における植物プランクトン細胞数の°経
日変化、第７ａ図〜第７ｅ図および第８ａ図〜第８ｅ図
は流入試水中と流出試水中の硝酸態窒素濃度および燐酸
前ｅｉ　？？Ａ度を示したものであり、第７ａ図と第８
ａ図は希釈速度が０．５１日−１、第７ｂ図と第８ｂ図
は希釈速度が０．７７日−１、第７Ｃ図と第８Ｃ図は希
釈速度が０．９９日−１、第７ｄ図と第８ｄ図は希釈速
度が１．２２日−１、第７ｅ図と第８ｅ図は希釈速度が
当初１．４２日−１であって途中で０．２５日−１に変
更したものを示す。第９図は深層水に添加する水溶性キ
レ−１〜剤の有効濃度範囲に関する実験結果を示し、第
１０は深層水に添加する海洋表層水の有効混合率範囲に
関する実験結果を示す。第１１図は植物プランクトンの
収量に与える流入試水中の硝酸態窒素濃度と試水の希釈
速度の影響に関する実験結果を示し、第１２図は植物プ
ランクトンの細胞粒径に与える流入試水中の無機栄養塩
類濃度（採水深度）と試水の希釈速度の影響に関する実
験結果を示す。第５図中１は深層水貯蔵庫、２ば流水速
度制御部、３は植物プランクトン増殖制御水槽、４は光
制御部、５は水温制御部、６はエアレーション制御部、
７はオーバーフロー・サンプルビンである。 手続補正書 昭和６０年５月２２日 特許庁長官　　志　賀　　学　　殿 １、事件の表示　　特願昭６０−２９４０１号２、発明
の名称　　海洋深層水利用による植物プランクトン培養
方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　　　所　　　神奈川県横須賀市夏島町２−１５名　
　　称　　　海洋科学技術センター代表者　梅澤邦臣 ４、代理人 住　　　所　　　東京都港区西新橋三丁目１９番１２号
６、補正の対象　　　　明細書の発明の詳細な説明の欄
４、図面の簡単な説明 ７、補正の内容　　　　別紙の通り ７−１　　明細書第３頁第５行目に「飼料生産」とある
を「餌料生産」と補正する。 ７−２　　同書第３頁第６行目に１飼料植物」とあるを
「餌料植物」と補正する。 ７−３　　同書第１２頁第４行目に「エチレンジアミン
ジアミン」とあるを「エチレンジアミン」と補正する。 ７−４　　同書第１５頁第８行目に１流水試水」とある
を「流入試水」と補正する。 ７−５　　同書第１５頁第９行目に「流水試水中」とあ
るを「流入試水中」と補正する。 ７−６　　同書第２１頁第９行目に１流水試水中」とあ
るを「流入試水中」と補正する。 ７−７　　同書第３０頁第１５行目に「飼料要求量」と
あるを「餌料要求量」と補正する。 ７−８　　同書第３２頁第４行目に「第１０は」とある
を「第１０図は」と補正する。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）無機栄養塩類に富み、病原菌や人工汚染物等が少
   ないという特性を有する海洋深層水に水溶性キレート剤
   または海洋表層水を添加したものを植物プランクトンの
   培養液とし、かつ連続培養手法を用い、連続培養の培養
   液の希釈速度と無機栄養塩類濃度を操作することにより
   、植物プランクトンの収量と細胞粒径を制御しつつ植物
   プランクトンを培養することを特徴とする海洋深層水利
   用による植物プランクトンの培養方法。
2. （２）水溶性キレート剤の濃度が、培養液中で１．４〜
   ８．４μ当量である特許請求の範囲第１項記載の方法
3. （３）水溶性キレート剤がエチレンジアミン四酢酸金属
   塩またはニトリロ三酢酸金属塩である特許請求の範囲第
   １項または第２項記載の方法。
4. （４）海洋表層水の添加混合比が３０〜８０％である特
   許請求の範囲第１項記載の方法。
5. （５）連続培養の培養液の希釈速度を収穫を目的とする
   植物プランクトンの最大増殖速度以下に設定する特許請
   求の範囲第１項記載の方法。
6. （６）連続培養の培養液の無機栄養塩類濃度を海洋深層
   水の取水深度の選択または貧栄養の海洋表層水との混合
   割合により設定する特許請求の範囲第１項記載の方法。
7. （７）植物プランクトンが海産珪藻である特許請求の範
   囲第１項記載の方法。
8. （８）海産珪藻が￥Ｃｈａｅｔｏｃｅｒｏｓ￥　￥ｃｅ
   ｒａｔｏｓｐｏｒｕｍ￥又は￥Ｓｋｅｌｅｔｏｎｅｍａ
   ￥　￥ｃｏｓｔａｔｕｍ￥である特許請求の範囲第７項
   記載の方法。