TW201920646A - 微生物培養系統 - Google Patents

Abstract

本發明之微生物培養系統(1)具備：附著微生物之平板狀載體(2)、自載體(2)之上方將培養液供給至載體(2)之培養液供給部(3)、及貯存自載體(2)流出之含上述微生物之培養液的流出液槽(5)。以載體(2)之表面彼此正對之方式，或以形成角度地互為斜向之方式配置有多個載體(2)。於載體(2)彼此之間且從向載體(2)之排列方向來看位於載體(2)之左右方向之外側及上下方向之外側的至少一部分設置有光照射部(4)。

Description

微生物培養系統

本發明係關於一種微生物培養系統。

本申請基於2017年8月16日於日本所申請之日本專利特願2017-157237號主張優先權，並將其內容應用於此處。

作為因應地球暖化之對策，強烈要求各國產業界儘可能抑制溫室氣體排放之配合措施等。綠球藻等微藻類或光合成細菌等微生物非常有希望成為能夠生產能源且不會排出CO₂之資源，期望商業程度上之活用及有效率之製造。

為了將綠球藻等微藻類供於能源資源其他產業上之運用，要求以儘可能低之成本進行生產，但於水中大量培養微藻類之情形時需要大規模之池或槽。因此，存在由獲取用地或設備大規模化所導致之費用增加等問題。

於專利文獻1中，為了實現有效地利用土地，以簡便之設備提高每單位面積之生產量，提出有一種培養系統，其使培養液沿鉛直豎立之載體表面自然流下，使微藻類等微生物於該載體表面不斷增殖，並從自然流下之培養液中連續回收微生物。於該系統中，載體表面之較薄水膜相當於以往方法之水池面，獲取光(人工光)、二氧化碳、營養素而進行光合成。於收納該系統之單元中，一片載體可獲得與相同面積之水面同等或以上之培養量，藉由載體之多層並列裝備，於相同之單位占地面積可期待較池等以往方法多10倍~20倍之 收穫。

進而，藉由將上述單元上下積層，於單位占地面積亦可期待確保以往方法之100倍之培養量。此種培養系統亦可克服限於太陽光豐富之地域之選址限制，即便是極地或地下甚至宇宙空間亦能夠培養。

然而，專利文獻1所記載之培養系統存在光能源之傳遞效率較差，微生物之培養效率較低之問題。

針對該問題，於專利文獻2中提出有一種裝置，其將多個板狀載體及板狀光源相互平行地設置而培養光合成微生物。於該裝置中，於氣相中交替配置有載體與光源，自各載體之上方將培養液供給至各載體。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2013-153744號公報

[專利文獻2]日本特開平6-23389號公報

然而，於專利文獻2所記載之裝置中，由於為於板狀載體之間交替配置板狀光源之構成，故而將載體與光源設為一組之單位培養裝置(亦存在稱為「單元」之情形)之間隔受到物理限制，儘管想要藉由並列多個單元確保單位占地面積之生產能力，但安裝密度之提高有限。

又，存在配置於載體之間之光源成為阻礙，難以自載體回收微生物之課題。進而，由於使用與載體之大致全表面相對之較大光源，故而存在所使用能源變得過大之問題。

本發明提供一種培養系統，其中載體及光照射部之設置效率良好，容易自載體回收微生物，並且能夠利用能耗更少之光源來高效率地生產微生物。

本發明人等為了解決上述課題進行了努力研究，結果完成了具有下述構成之發明。

(1)本發明之第1態樣之微生物培養系統具備：平板狀載體，其附著微生物；培養液供給部，係自上述載體之上方供給培養液；及流出液槽，其貯存自上述載體流出之含上述微生物之培養液，該微生物培養系統以上述載體之表面彼此正對之方式，或以形成角度地互為斜向之方式配置有多個上述載體，並且於所配置之上述多個載體彼此之間且從上述載體之排列方向來看位於上述載體之左右之外側及/或上下方向之外側設置有光照射部。即，相鄰之上述載體之附著微生物之培養面可以對向狀態相互平行地配置，或相互成一定角度地配置。一定角度可為例如0°以上且120°以下之角度。於成一定角度配置之情形時，相鄰之上述載體之相互接近之側緣彼此可接觸或空出一定間隙配置。於該情形時，相鄰之上述載體可配置成於俯視(從上方看)下呈大致L字狀，上述載體亦可配置成於俯視下整體呈鋸齒狀。

(2)如(1)記載之微生物培養系統，其中，上述光照射部以正對上述載體之表面之方式配置。

(3)如(1)或(2)記載之微生物培養系統，其中，上述載體之表面中微生物可吸收之波長範圍之光量子束密度為50μmolm^-2s^-1以上。光量子束密度係單位時間通過單位面積之光量子之數量，於沒有指定微生物之情形時，可使用例如一般對光合成有效之400nm至700nm之波長之光量子束密度(光合成有效光量子束密度：PPFD)作為上述值。

(4)如(1)至(3)中任一項記載之微生物培養系統，其中， 上述光照射部具有排列成一行之多個LED燈泡(或LED，以下相同)，並且具有能夠以將光量均勻地供給至上述載體之表面整體之方式進行調整之多個透鏡，各透鏡相對於各LED燈泡對向配置。

(5)如(1)至(4)中任一項記載之微生物培養系統，其中，上述光照射部被配置於：從上述排列方向看上述載體之情形時，於相互對向之左右至少一側緣所夾持之位置。可於相鄰之上述載體之相互對向之側緣之間，與上述側緣大致平行地配置直線狀之光照射部。於相鄰之上述載體於俯視下配置為大致L字狀之情形時，可於與L字之凹部對向之位置，與上述側緣大致平行地配置直線狀之光照射部。

(6)如(1)至(5)中任一項記載之微生物培養系統，其中，微生物為微藻類。

本發明之微生物培養系統發揮如下效果，即，能夠提高占地面積之載體及光源之設置效率。又，本發明之微生物培養系統發揮容易自載體回收微生物，能夠利用能耗更少之光照射部高效率地生產微生物之效果。

1‧‧‧微生物培養系統

2‧‧‧載體

S‧‧‧片材

H‧‧‧吊架

3‧‧‧培養液供給部

3a‧‧‧供給孔

4‧‧‧光照射部

5‧‧‧流出液槽

6‧‧‧收穫容器

7‧‧‧循環流路

P‧‧‧泵

8‧‧‧殼體

圖1係將本發明之實施形態之微生物培養系統以示意的方式表示之立體圖。

圖2係將圖1以A-A線剖開後沿箭頭方向觀察之剖面圖。

圖3係將本發明之實施形態之微生物培養系統之載體與光照射部之排列狀態示意性地表示之立體圖。

圖4係將本發明之實施形態之微生物培養系統之載體與光照射部之排列狀態示意性地表示之立體圖。

圖5係將本發明之實施形態之微生物培養系統之載體與光照射部之排列狀態之變形例示意性地表示之俯視圖。

以下，關於本發明之微生物培養系統之實施形態，參照圖式進行說明。

本實施形態之培養系統如圖1或圖2以示意的方式所示，為用於氣相中培養微生物之系統，其具備：配置於大致鉛直方向之載體2、將培養液供給至載體2之培養液供給部3、對載體2照射光之光照射部4、貯存自載體2流出之含微生物之培養液的流出液槽5、收容自貯存於流出液槽5之培養液分離之微生物的收穫容器6、使自貯存於流出液槽5之培養液分離之培養液循環之循環流路7、以及覆蓋載體2、培養液供給部3、流出液槽5及循環流路7之殼體8。

於該實施形態中，將矩形狀之柔軟之片材S於長度方向之中央彎曲成倒U字狀而平行垂下之一對矩形狀之部分，藉此形成一對平板狀載體2，片材S之內側或外側之面作為培養面。載體2能夠附著微生物，並且能夠使自上供給之培養液一面浸透至內部一面流下，並且較佳為每單位面積之保水量為0.2g/cm²以上。於本說明書中，上述「保水量」意指藉由下述實施例中記載之保水性試驗所測定之值。載體2之每單位面積之保水量更佳為0.25g/cm²以上，進而較佳為0.3g/cm²以上。載體2之每單位面積之保水量之上限不受特別限定，可以選擇10g/cm²以下、8g/cm²以下、5g/cm²以下、3g/cm²以下、1g/cm²以下等。

載體2只要為能夠保持微生物及培養液之材質即可，可以使用布、不織布、毛氈、海綿狀材質、其他多孔質材料，作為較佳之具體例，可列舉撚紗或無撚紗之毛絨織料等。特佳為無撚紗之毛絨織料。毛絨織料之素材不 受特別限定，具體而言，可列舉：棉、蠶絲、毛、羊毛及麻等天然纖維(植物質纖維或動物質纖維)，丙烯酸、聚酯、尼龍、維尼綸、聚烯烴及聚胺酯等合成纖維。毛絨(pile)係指一種環狀之纖維(線圈/loop of thread)自織物之底組織每隔一定間隔縱橫頂出而覆蓋底組織之表面之織法，上述線圈具有彈力。毛絨織料係指由毛絨織成之布料。

該實施形態之載體2係將長方形之片材S彎曲成倒U字狀所形成，載體2之形態亦可為連結長度方向或寬度方向之兩端的圓筒狀或角形柱狀。又，構成載體2之片材S之數量並不限定於1個，亦可平行並列設為2個以上。

構成載體2之片材S係以彎折成倒U字狀，即自中央對折之狀態掛於吊架H之上端之水平部。亦可使用夾具或掛鉤等卡子，將載體2之端部固定於吊架H而懸吊設置。吊架H上端之水平部其水平方向之寬度決定了由一片片材S所構成之一對載體2之培養面(相對之內面)彼此之相隔距離。

吊架H係以至距離吊架下端所需高度(例如1m左右)地將載體2懸吊之方式構成之構件，具備：為了懸掛或固定載體2而配置於水平方向之棒狀固定用構件10、及支持固定用構件10之兩端之腳構件11。吊架H亦可多個平行地具有多個固定用構件10。

載體2除了上述方法以外，亦可藉由安裝豎立於具有硬度之框體等支持構件之方法，或於下述培養液供給部3之下方直接設置卡子等而懸吊於該卡子之方法等進行設置。

於下述培養液供給部3之下方直接設置卡子等而藉由該卡子懸吊載體2之情形時，由於培養液沿著卡子流向載體，故而能夠將卡子變為向載體2供給培養液之流路，並且能夠將載體2確實地設置於培養液供給部3之正下方，因此無需培養液供給部3與吊架之位置對準。

該實施形態之培養液供給部3為用於放出培養液並供給至載體2 的水平配置之管狀構件，其一部分經由循環流路7連接於未圖示之培養液貯存槽及養分補充槽。於培養液供給部3之與載體2之上端對向之中央部之周壁，沿軸線方向一定間隔地形成有多個用於放出培養液之供給孔3a。供給孔3a朝著下方配置，以使整個載體2之寬度方向區域具有大致均等之含水量之方式向載體2之上端供給培養液。培養液供給部3根據載體2之數量或配置而亦可配置有多個。

培養液供給部3之培養液之供給能力較理想的是可藉由下述控制裝置將培養液於載體2中之流下速度調整為5mL/h/m²以上至30000mL/h/m²以下。該變動幅度對應於微生物之增殖。例如，綠球藻一個體生長分裂成4個，經過16小時每個會生長成分裂前之大小。分裂初期少量養分即足夠，但生長期需要充分給予養分。藉此，可使微生物之周圍總是充滿新鮮之培養液以維持增殖，並且可使微生物與培養液一起連續自然流下。又，不時改變培養液之流速或給予載體2振動等衝擊，藉此使附著於載體2之微生物層之表層部強制落下，如此能夠使下層部之光合成變得活躍，增殖而增加回收量。

為了給予用於維持微藻類等微生物穩定之細胞增殖，易進行氣體(CO₂)交換所需之最小限度之水分及/或養分，亦需要考慮培植量，例如當載體2係由0.5m²以上之非毛絨織料之片材體構成之情形時，起初設為1000mL/h/m²以上，其後逐漸增加，以5000mL/h/m²之流速流淌培養液。因此，於培養液之流速達到1500mL/h/m²之前，伴隨流速之增加，微生物之流出量亦上升，但若達6000mL/h/m²以上，則流出量之增長變慢。較佳為1500mL/h/m²以上。培養液之流速可藉由以下之方法算出。培養中測定10秒，期間測定自載體流出之培養液之量。重複3次該操作，算出每小時之培養液量之平均值(mL/h)。可藉由將該值除以載體面之面積算出(mL/h/m²)。

若流速過大，則會產生如下等問題：微藻類等微生物難以固定於載體2，增殖率降低，培養液相變厚難以進行CO₂之交換，或物理刺激對微藻類 等微生物施加壓力。

於載體2係由0.5m²以上之撚紗或無撚紗之毛絨織料構成之情形時，於載體2之表面流淌之培養液之流速設為超過1200mL/h/m²，較佳為5400mL/h/m²以上，更佳為9000mL/h/m²以上。上述流速之上限較佳為30000mL/h/m²以下，更佳為27000mL/h/m²以下，進而較佳為24000mL/h/m²以下。

作為培養液，只要為能夠藉由通常之方法培養微生物而提高微生物濃度之培養基之稀釋液，則無特別限制。作為培養基，能夠使用例如CHU培養基、JM培養基、MDM培養基等一般之無機培養基。進而，作為培養基，較佳為甘博格(Gamborg)B5培養基、BG11培養基、HSM培養基之各種培養基之稀釋液。於無機培養基中，包含Ca(NO₃)₂-4H₂O或KNO₃、NH₄Cl作為氮源，包含KH₂PO₄或MgSO₄-7H₂O、FeSO₄-7H₂O等作為其他主要營養成分。於培養基中，亦可添加不影響微生物生長之抗生素等。培養基之pH較佳為4~10。於可能之情況下，亦可利用自各種產業排出之廢水等。

該實施形態之光照射部4係一種如下述般之直線狀裝置：LED燈泡(或LED)排列成一行，並且透鏡相對於各LED燈泡對向配置，該透鏡會給予適當照射角度以對作為光照射對象之載體2之表面大致均勻地供給光量，且上述LED燈泡及上述透鏡固定於棒狀支持體；適當地向對向之載體2之大致表面整體區域照射具有適於增殖之波長或光量之光。

光照射部4照射之光之波長為例如380~780nm之範圍即可。對於僅利用紅色光即能夠增殖之微藻類等微生物，光照射部4只要僅照射適於光合成之紅色光即可。綠球藻等微藻類僅利用紅色光即能夠良好地增殖。利用光照射部4所進行之光照射可不為連續照射，而為100~10,000Hz之間歇照射光即可。

如圖2所示，光照射部4從側面看載體2，即從與載體2之排列方向 (箭頭L方向)正交之方向來看，配置於正對之2片載體2、2之表面間且載體2之寬度方向(即左右方向)之外側。光照射部4與相鄰之一對載體2之距離較佳為大致相等。光照射部4亦可以如下方式設置，即，於從載體2之寬度方向之外側即多個載體2之排列方向(箭頭L方向)來看之情形時，若以不與載體2之側緣重合之方式，並且於儘可能靠近載體2之側緣之位置，與上述側緣平行地進行設置則為佳。從載體2之排列方向來看，光照射部4位於相較載體2之側緣更外側，藉此能夠提高自載體2回收微生物時之作業效率。又，光照射部4位於儘可能靠近載體2之側緣之位置，藉此能夠提高照射至載體2之光量之均勻性。

流出液槽5為自載體2流出之含微生物之培養液之貯存槽，並具有上端開口之一定深度之箱形狀，以接受自載體2流下之培養液。自載體2流出之含微生物之培養液於重力作用下於流出液槽5內分離成高濃度地含有微生物之沈澱、及幾乎不含微生物之上清液的培養液。

收穫容器6為收容自流出液槽5底部打開閥6A所回收之流出液槽5內所分離之高濃度地含有微生物之沈澱的容器。

循環流路7用於回收流出液槽5內所分離之培養液(上清液)並再次供給至載體2。於循環流路7上設置有泵P，藉此將所回收之培養液抽吸至載體2之上方。所抽吸之培養液再次自載體2之上方連續地供給。再次供給至載體2之培養液為流出液槽5內所分離之上清液，可能含有微生物。可於泵P之前方設置濾器，利用濾器過濾回收上清液所含之微生物之至少一部分。泵P連接於未圖示之控制裝置，進行人工手動控制或由規定程式自動流量控制。

該實施形態之殼體8呈箱型，覆蓋載體2、培養液供給部3、流出液槽5及循環流路7整體。藉由利用殼體8覆蓋載體2，保溫力進一步提高，容易保持載體2之表面溫度恆定。

殼體8之材質並無特別限定，可列舉玻璃、丙烯酸、聚苯乙烯、 氯乙烯等透明材質。於使用培養系統1培養不進行光合成即能夠增殖之微生物之情形時，殼體8之材質無需透明。

殼體8內填充有含1~40%左右之CO₂之混合空氣，較佳為能夠進一步適當輸送補充CO₂，多數微藻類等微生物只要於含1~10%左右之CO₂之混合空氣中即能夠良好地進行光合成。再者，於通入大氣之情形時微生物亦可增殖但速度變慢。

[培養對象]

本發明之培養系統中作為培養對象之微生物並無特別限定，不僅包含綠球藻或集胞藻、螺旋藻之類之無運動性或缺乏運動性之光合成微生物，亦包含藉由鞭毛於水中運動之浮游生物性之裸藻或衣藻、顆石藻。成為培養系統1之培養對象之微生物極其多樣。作為成為培養系統1之培養對象的主要微生物群，可列舉例如以下之A類、B類、C類。

作為A類，可列舉原核生物之真細菌及古細菌。

於真細菌中，可列舉：非產氧型之光合成細菌或進行產氧型光合成之藍菌、利用有機物質之兼性厭氧性醱酵性細菌與非醱酵性細菌、進而無機營養細菌、放線菌及棒狀桿菌、產孢菌。於光合成細菌中，可列舉：紅桿菌(Rhodobacter)、紅螺菌、綠菌、綠曲撓菌。於藍藻中，可列舉：聚球藻、集胞藻、螺旋藻、節旋藻(Arthrospira)、念珠藻、魚腥藻、顫藻、旋藻、普通念珠藻、水前寺藍藻(Aphanothece sacrum)。

作為兼性厭氧性醱酵性細菌，可列舉大腸桿菌、乳酸菌。作為非醱酵性細菌，可列舉假單胞菌。作為無機營養細菌，可列舉氫氧化細菌。作為放線菌，可列舉鏈黴菌，作為產孢菌，可列舉枯草桿菌。作為古細菌，可列舉嗜熱菌或高度嗜鹽菌。作為嗜熱菌，可列舉棲熱球菌，作為高度嗜鹽菌，可列舉鹽桿菌(Halobacterium)。此外，亦可列舉麩胺酸生產菌、離胺酸生產菌、 纖維素生產菌等。

作為B類，可列舉真核光合成微生物之微藻類。

於微藻類中，可列舉：綠藻、共球藻、紅藻、矽藻、定鞭藻、真眼點藻、裸藻、蟲黃藻。

於綠藻中，可列舉：綠球藻、月形藻(Scenedesmus)、單胞藻、葡萄藻(Botryococcus)、紅球藻、微球藻、微綠球藻，作為共球藻，可列舉擬綠球藻(Parachlorella)或膠球藻。作為紅藻，可列舉：原始紅藻(Cyanidioschyzon)、高溫紅藻(Cyanidium)、單細胞紅藻(Galdieria)、紫球藻(Porphyridium)，作為矽藻，可列舉：菱形藻(Nitzschia)、三角褐指藻(Phaeodactylum)、角毛藻(Chaetoceros)、海鏈藻(Thalassiosira)、骨條藻(Skeletonema)、羽狀矽藻(Fistulifera)。作為定鞭藻，可列舉：顆石藻、橋石藻(Gephyrocapsa)、赫氏圓石藻(Emiliania)、等鞭金藻(Isochrysis)、巴夫藻(Pavlova)。作為真眼點藻，可列舉微擬球藻，作為裸藻，可列舉裸藻，作為綠枝藻，可列舉扁藻。進而，作為珊瑚之共生藻之蟲黃藻，可列舉共生甲藻(Symbiodinium)。

作為C類，可列舉非光合成真核生物之菌類。於菌類中，可列舉酵母菌及曲黴菌。又，擔子菌類之菌絲培養成為培養對象。

並非微生物之多細胞性海藻之中，為綠藻之石蓴或青海苔、為紅藻之甘紫菜、紫菜、條斑紫菜、岩海苔、其他食用海苔亦成為培養對象。進而，為綠色植物之苔蘚類亦成為培養對象。又，共生生物之地衣類亦成為培養對象。微藻類設為包含藍藻者。亦可使用本發明之培養系統，使用有機廢液培養例如破囊壺菌(Aurantiochytrium)等不進行光合成之卵菌類。

於本發明中，作為培養對象之微生物較佳為光合成微生物，於該情形時，培養系統1須有光照射部4，於使用培養系統1培養不進行光合成即能夠增殖之微生物之情形時，亦可不使用光照射部4。

其次，對培養系統1之使用方法及作用進行說明。

於開始使用培養系統1時，預先使微生物附著於載體2之上所載置之脫脂棉等，將該端部掛於或吊於吊架H等而固定懸吊。微生物之附著方法可為包含微生物之水直接滴於或塗於載體2。向殼體8內自下而上輸送含1~40%左右之CO₂之空氣。

其後，自培養液供給部3以於載體2中以5mL/h/m²以上之速度流下之方式連續供給培養液，並且藉由光照射部4照射380~780nm之波長之紅色光及/或白色光。該光照射於微生物之培植起初設為50μmolm^-2s^-1左右之較弱光量(光量子束密度)，隨著微生物之生長而增量至400μmolm^-2s^-1左右。又，根據光合成生物於夜間進行分裂之特性，亦較佳為於增殖初期設置熄燈時間。此時，載體表面之液溫及氣溫較佳設定為33~37℃。

經過一定時間後，培養液遍及載體2，由於自培養液供給部3進一步供給培養液，故而培養液自載體2之下端流下至流出液槽5。此時，載體2上附著之或載體2中培養之微生物隨著培養液之流動而逐漸自載體2流出，與培養液一起流下至流出液槽5中。

自載體2流下之微生物於流出液槽5之培養液中沈澱，打開流出液槽5之下方所設置之閥6A而引入至收穫容器6。

另一方面，藉由泵P抽吸儲存於流出液槽5內的含一部分微生物之培養液之上清液，經由循環流路7再供給至培養液供給部3，反覆向載體2上供給。

根據再供給至培養液供給部3之含微生物之培養液之量，調整來自未圖示之培養液貯存槽的新培養液之供給量，自未圖示之養分補充槽適當地向培養液供給部3供給所需養分，與培養液一起放出至載體2。

如上所述微生物之一部分自載體2自然流下，但於該實施形態中，根據微生物之分裂生長，亦可削取固定於載體2上之微生物層之表層。藉此，下層部之微 生物其光合成亦被活化，開始分裂增殖。反覆進行以上之操作，藉此連續培養微生物，並且收穫所培養之微生物。

根據本實施形態之培養系統1，由於能夠減小所排列之多個載體2之設置間隔，故而能夠提高“相對於設置微生物培養系統1之占地面積的多個載體2及光照射部4之設置密度”。

又，微生物培養系統1於以相互對向之方式配置之載體2彼此之間且載體2之寬度方向兩外側，配置有棒狀光照射部4，因此於清理於載體2之表面所培養之微生物等之情形時，光照射部4亦不會成為阻礙，能夠容易地回收微生物。

又，由於只要於載體2之側部配置光照射部4，就能夠向附著於載體2之培養面之微生物充分地照射光，故而能夠高能源效率地培養微生物。

又，微生物培養系統1使用如下所述之光照射部4，即，多個LED燈泡配置成一行，於各LED燈泡之前配置有調整用透鏡，該透鏡不論載體2之表面大小如何均能夠向載體2之表面整體均勻地供給光量。因此，微生物培養系統1即便自載體2之斜方向照射光，亦能夠供給充足之光量，確實地培養微生物。

於上述實施形態中，如圖3所示，表示對應於構成正對之一對載體2之片材S之內面(培養面)而分別設置有光照射部4之例，但由於在載體2之朝向外側之表面亦能夠培養微生物，故而光照射部4如圖1中假想線所示，於自相鄰之另一片材S垂下之各載體2之間亦可進一步配置有光照射部4。

又，於配置有3片以上之載體2之情形時，可如圖3所示交替配置光照射部4與載體2。

於配置有3片以上之載體2之情形時，如圖4所示，光照射部4亦可配置於載體2之上下方向之外側之任一側或兩側。光照射部4亦可設為結合圖3所示之態樣與圖4所示之態樣而成的態樣。即，可於載體2之左邊緣及右邊緣之一外側或兩外側、以及上邊緣及下邊緣之一外側或兩外側分別配置光照射部4。

上述實施形態及其變形例中揭示的是以相鄰之載體2之表面全部平行之方式，即，使之正對地排列多個載體2之例，但載體2亦可不相互正對。

例如，於圖5所示之實施形態中，相鄰之載體2之表面不平行，於俯視下以一定角度配置為L字狀或鋸齒狀。於圖5所示之實施形態中，相鄰之載體2以俯視下成大致90°之方式配置。相鄰之載體2之側端部P1、P2空出較小間隔、或相互接觸而配置。

於與由相鄰之載體2之側端部P1、P2所形成之L形的凹部對向之位置，設置有光照射部4。即，於凹部之角之二等分線與從載體2之排列方向來看連接載體2之左右邊緣之假想面(圖5中用單點鏈線表示)交叉的位置之外側附近，設置有光照射部4。除了圖5之位置或代替圖5之位置，於凹部之角之二等分線與從載體2之排列方向來看連接載體2之上下邊緣之假想面交叉的位置之外側，亦可設置有光照射部4。

若以此方式排列多個載體2及光照射部4，則發揮上述作用、功能及效果，並且使光照射部4正對載體2之表面，而發揮能夠更有效地照射光、能夠提高微生物之培養效率之效果。「使光照射部4正對載體2之表面」意指以使光照射部4之至少一部分光垂直照射於載體2之表面之方式配置光照射部4。如圖5中假想線所示，亦可於上述位置配置多個光照射部4。

對於其他構成要素，本發明不限制於上述實施形態之構成，例如自貯存於流出液槽5內之培養液回收微生物可藉由過濾、離心處理或自然沈澱之任一方式進行。於收穫微生物向細胞外排出之物質之情形時，應用吸附或濃縮等其他方法。

關於載體2，亦可將載體2與培養液供給部3一起利用能夠適當保溫之片材進行覆蓋。於該情形時，片材體適合使用由乙烯、聚乙烯、聚酯等合成樹脂所形成之具有透光性之片材狀構件。

於上述實施形態中設置的是縱向載體，亦可使用橫向載體。另外，只要不脫離本發明之主旨，亦可適當組合上述各種構成之一部分或全部而構成。

[實施例]

以下列舉實施例，進一步詳細說明本發明，本發明並不因該等實施例而受到任何限定。

[保水性試驗]

於本說明書中，載體之「保水量」藉由下述方法進行測定。

[1]準備3cm×26cm之大小之測定保水量之樣品，測定乾燥重量。

[2]於裝有足夠量之室溫(例如23℃)自來水之容器中放入樣品，靜置3分鐘，使樣品充分含水。

[3]使用鑷子捏著樣品之長度方向之一端，自容器沿鉛直方向拉直取出樣品，提昇至水面上，於此狀態下靜置5秒，等待水滴落。

[4]測定含水之樣品之重量。於此時刻，若水滴落，亦測定包含滴落之水在內之重量。

[5]自[4]所測定之重量減去樣品之乾燥重量，算出1cm²樣品所含之水之量。

各樣品分別進行5次測定，將平均值設為「保水量(g/cm²)」。

[實施例1]

使用如圖1所示之培養系統1培養綠球藻(Chlorella kessleri 11h)。

使用如下者作為載體2，即，將寬50cm×長120cm之由無撚紗織成之毛絨織料(保水量：0.395g/cm²)之片材對折使兩部分正對，並呈倒U字狀懸吊於吊架H之構件10的載體2。於循環流路7之下游側設置泵P(EHEIM公司製造，商品名「1046」)。作為殼體8，使用市售之玻璃殼體(玻璃之厚度3mm)。作為光照射部4，使用紅色燈型LED模組(EFFECT股份有限公司製造)。

使用本培養系統1，將含10體積%之CO₂之空氣自下向上以1.0L/分種左右之速度導入至殼體8內，使該等自上向下流動，同時，使流出液槽5內之培養基起泡。作為培養液，使用於經50倍稀釋之植物組織培養基甘博格B5中以成為150mg/L之濃度之方式添加KNO₃而獲得之溶液，以1000mL/h之速度供給培養液，並且如圖3所示般自左右方向照射50μmolm^-2s^-1之強度之紅色光，於33~37℃進行綠球藻之培養。於培養開始時，使乾燥重量15g之綠球藻附著於載體2之上載置之脫脂棉後，開始培養。

培養基之濃度係於培養開始2小時後調整至10倍稀釋甘博格B5培養基，並自第二日起，於10倍稀釋甘博格B5培養基中每1L培養基添加有KNO₃：750mg、營養增強劑(用於恢復10倍稀釋甘博格B5培養基之組成，包含NaH₂PO₄：17g/l、MgSO₄：15g/l、(NH₄)₂SO₄：13g/l，不包葡萄糖)：5ml及NH₄Cl：50μl的培養液，利用該培養液每日更換一次流出液槽5之培養基。光量係自開始培養之第二日起設為100μmolm^-2s^-1。載體2之表面溫度於培養中恆定為33~35℃。

自載體2流出之包含綠球藻之培養液收集於流出液槽5。為了防止綠球藻於流出液槽5內增殖，利用黑布覆蓋流出液槽5。綠球藻之回收係自培養開始第3日起每天清理載體2表面1~3次，對流出液槽5中之培養液實施離心處理而進行。使所回收之綠球藻再次懸浮於培養液，根據利用分光光度計(貝克曼公司製造，DU700)所測定之730nm之濁度而算出乾燥重量(730nm之濁度0.35=1gDW(乾燥重量)/L)。又，亦自於80℃乾燥2小時以上之綠球藻求出乾燥重量並加以確認。培養之結果係於自培養開始起第5日能夠收穫乾燥重量169.56g/m²之綠球藻(以載體2每1m²之算出)。

[實施例2]

作為載體2，使用寬50cm×長120cm之由撚紗織成之毛絨織料(保水量：0.267 g/cm²)，光源係自圖3及圖4之橫方向及上下方向進行光照射，除此以外，與實施例1相同地培養綠球藻，算出乾燥重量。培養之結果係於培養第5日能夠收穫乾燥重量157.07g/m²之綠球藻。

[產業上之可利用性]

本發明之微生物培養系統能夠提高單位占地面積之載體及光源之設置效率，容易自載體回收微生物，並且能夠利用能耗較少之光照射部高效率地生產微生物，故而能夠實現產業上之利用。

Claims (8)

1. 一種微生物培養系統，其具備：平板狀載體，其附著微生物；培養液供給部，係將培養液自上述載體之上方供給至上述載體；及流出液槽，其貯存自上述載體流出之含上述微生物之培養液，以上述載體之表面彼此正對之方式，或以形成角度地互為斜向之方式配置有多個上述載體，並且於所配置之上述多個載體彼此之間且從上述載體之排列方向來看位於上述載體之左右方向之外側及上下方向之外側之至少一部分設置有光照射部。
2. 如請求項1所述之微生物培養系統，其中，上述光照射部以正對上述載體之表面之方式配置。
3. 如請求項1或2所述之微生物培養系統，其中，上述載體之表面中微生物可吸收之波長範圍之光量子束密度為50μmolm ^-2s ^-1以上。
4. 如請求項1至3中任一項所述之微生物培養系統，其中，作為上述光照射部，多個LED燈泡配置成一行並且相對於各燈泡對向配置有透鏡，該透鏡能夠以將光量均勻地供給至上述載體之表面整體之方式進行調整。
5. 如請求項1至4中任一項所述之微生物培養系統，其中，上述光照射部被配置於：相鄰之2個載體於上述排列方向上相對向之側緣彼此之間。
6. 如請求項1至5中任一項所述之微生物培養系統，其中，微生物為微藻類。
7. 如請求項1至6中任一項所述之微生物培養系統，其中，藉由將片材彎曲成倒U字狀懸掛而形成一對平板狀之上述載體，於該等載體之相互對向之兩側緣之間且從上述載體之排列方向來看位於上述載體之左右方向之外側及上下方向之外側之至少一部分設置有上述光照射部。
8. 如請求項1至6中任一項所述之微生物培養系統，其中，上述載體係以分別形成沿上下方向延伸之矩形狀，且上述載體於俯視下形成鋸齒形狀之方式配置有多個，上述光照射部分別被配置在：與上述鋸齒之凹部對向之位置且相較於連接上述鋸齒之凸部彼此之假想面之更外側。