TW202045712A - 定鞭藻之培養方法、及定鞭藻之培養裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之定鞭藻之培養方法具有對包含定鞭藻之培養液同時照射黃色光與黃色以外之可見光的步驟。

Description

定鞭藻之培養方法、及定鞭藻之培養裝置
本發明係關於一種定鞭藻之培養方法、及定鞭藻之培養裝置。
於專利文獻1中，記載有對藻類照射人工光以促進增殖之藻類培養方法。於該藻類培養方法中，在固定期間內進行至少2循環以上之照射循環，該照射循環包括對藻類照射紅色光之紅色光照射步驟、及對藻類照射藍色光之藍色光照射步驟。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2015-128448號公報
[發明所欲解決之問題]
於專利文獻1中記載之藻類培養方法所列舉之對定鞭藻照射紅色光或藍色光進行培養之情形時，確認出定鞭藻增殖，但於短期間內減少。本發明之目的在於提供一種能夠謀求定鞭藻之長壽命化之培養方法及培養裝置。 [解決問題之技術手段]
本發明者發現，於對定鞭藻同時照射黃色光與黃色以外之可見光之情形時，與僅照射黃色以外之可見光之情形相比，自開始利用光照射進行培養起至個體數減少為止之期間變長。
基於上述見解，本發明之定鞭藻之培養方法具有對包含定鞭藻之培養液同時照射黃色光與黃色以外之可見光的步驟。根據該定鞭藻之培養方法，定鞭藻接收黃色光與黃色以外之可見光而增殖。藉此，與僅照射黃色以外之可見光之情形相比，該培養方法能夠謀求定鞭藻之長壽命化。
於一實施形態中，定鞭藻亦可為路氏巴夫藻(Pavlova lutheri)。於此情形時，能夠謀求路氏巴夫藻之長壽命化。
本發明之另一態樣之定鞭藻之培養裝置具備：培養槽，其貯存包含定鞭藻之培養液；第1光源，其對培養槽內之培養液照射黃色光；及第2光源，其對培養槽內之培養液照射黃色以外之可見光。根據該定鞭藻之培養裝置，定鞭藻於培養槽之培養液內進行培養。定鞭藻同時接收自第1光源照射之黃色光與自第2光源照射之黃色以外之可見光而增殖。藉此，與僅照射黃色以外之可見光之情形相比，該培養裝置能夠謀求定鞭藻之長壽命化。
一實施形態之定鞭藻之培養裝置亦可進而具備控制部，該控制部係以對培養液同時照射黃色光與可見光之方式控制第1光源及第2光源。於此情形時，培養液內之定鞭藻可同時接收基於控制部之控制而照射之來自第1光源之黃色光與來自第2光源之黃色以外的可見光。
於一實施形態中，定鞭藻亦可為路氏巴夫藻。於此情形時，能夠謀求路氏巴夫藻之長壽命化。 [發明之效果]
根據本發明，能夠謀求定鞭藻之長壽命化。
以下，參照圖式對本發明之實施形態進行說明。再者，於以下說明及各圖式中，對相同或相當之要素標註相同之符號，不反覆進行重複之說明。圖式之尺寸比率未必與說明一致。「上」「下」「左」「右」之詞語係基於圖示之狀態者，為便利性詞語。
(定鞭藻) 本實施形態之培養方法係一種有效率地使定鞭藻增殖，並謀求增殖後之定鞭藻之長壽命化之方法。作為培養對象之定鞭藻係成為對蝦或螃蟹等甲殼類、蛤蜊或毛蚶等貝類之種苗而言營養價值較高之飼料的藻類。作為定鞭藻，例如可列舉：路氏巴夫藻(Pavlova lutheri)、球等鞭金藻(Isochrysis galbana)、等鞭金藻(Isochrysis sp.)等。
(定鞭藻之培養裝置) 圖1係表示實施形態之培養裝置之整體立體圖。本實施形態之培養方法例如藉由圖1所示之培養裝置1實施。圖1所示之培養裝置1係培養定鞭藻2之裝置。培養裝置1具備培養槽10、第1照明20、第2照明21、水中照明22、控制部30、及通氣部40。培養槽10係貯存定鞭藻2及培養液3之容器。培養液3係適於作為培養對象之定鞭藻2之生長環境之水。培養液3例如係相較於海水包含更多之氮或磷等營養鹽之水。定鞭藻2於培養液3中進行光合作用而增殖。
培養槽10例如於內部劃分形成上方開放之箱型空間。培養槽10於內部貯存定鞭藻2及培養液3，並形成水面4。培養槽10於內部之下端具有底面11。
第1照明20及第2照明21朝向培養槽10內之定鞭藻2及培養液3照射光。第1照明20及第2照明21例如配置於水面4之上方。第1照明20及第2照明21使發光面朝向培養槽10之底面11照射光。
第1照明20對培養槽10內之培養液3照射黃色光。所謂黃色光係實質上波長區域為500 nm以上620 nm以下之光。波長區域係光之峰值波長所在之波長之範圍。黃色光之波長區域之上限值亦可為600 nm。黃色光之波長區域之下限值亦可為540 nm。黃色光之波長區域之下限值亦可為550 nm。此處，黃色光例如亦可設為峰值波長之半寬值落入上述任一波長區域內之光。第1照明20例如係由固定於基板上之複數個黃色之LED(發光二極體：Light Emitting Diode)構成，且於單面具有發光面之面光源。
第2照明21對培養槽10內之培養液3照射黃色以外之可見光。所謂黃色以外之可見光係實質上波長區域未達500 nm或較620 nm長之可見光。黃色以外之可見光亦可為波長區域較600 nm長之可見光。黃色以外之可見光亦可為波長區域未達540 nm之可見光。黃色以外之可見光亦可為波長區域未達550 nm之可見光。此處，黃色以外之可見光例如亦可設為峰值波長之半寬值落入上述任一波長區域內之光。第2照明21例如係由固定於基板上之複數個LED構成，且於單面具有發光面之面光源。
水中照明22配置於培養槽10內，朝向培養槽10內之定鞭藻2及培養液3照射光。水中照明22例如配置於自底面11向上方延伸之支架23之上端。水中照明22與水面4及底面11相隔地配置於培養液3中。水中照明22沿著與底面11平行之平面配置。水中照明22使兩面之發光面朝向水面4及底面11配置。
水中照明22照射黃色光或黃色以外之可見光。水中照明22中之黃色光之波長區域與第1照明20中之黃色光的波長區域相同。水中照明22中之黃色以外之可見光的波長區域與第2照明21中之黃色以外之可見光的波長區域相同。水中照明22例如係將由固定於基板上之複數個LED構成之2個LED板之基板彼此貼合而構成，且於兩面具有發光面之面光源。
水中照明22例如由具有透光性之樹脂構件被覆。水中照明22由於配置在培養液3內，故而被實施防水處理。第1照明20、第2照明21或水中照明22於內部具有電源。第1照明20、第2照明21或水中照明22之電力亦可藉由配線等由外部電源供給。
控制部30以對培養液3同時照射黃色光與黃色以外之可見光之方式控制第1照明20、第2照明21及水中照明22。控制部30例如係CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)。控制部30與第1照明20、第2照明21及水中照明22連接。控制部30對第1照明20、第2照明21及水中照明22分別照射光之時點進行控制。
控制部30例如以第1照明20(第1光源之一例)之黃色光與第2照明21(第2光源之一例)之黃色以外之可見光分別同時照射至培養槽10內的方式進行控制。控制部30亦能以水中照明22(第1光源之一例)之黃色光與第2照明21(第2光源之一例)之黃色以外之可見光分別同時照射至培養槽10內的方式進行控制。控制部30亦能以第1照明20(第1光源之一例)之黃色光與水中照明22(第2光源之一例)之黃色以外之可見光分別同時照射至培養槽10內的方式進行控制。
控制部30亦能以第1照明20及水中照明22之組合(第1光源之一例)之黃色光與第2照明21(第2光源之一例)之黃色以外之可見光分別同時照射至培養槽10內的方式進行控制。控制部30亦能以第1照明20(第1光源之一例)之黃色光與第2照明21及水中照明22之組合(第2光源之一例)之黃色以外之可見光分別同時照射至培養槽10內的方式進行控制。
控制部30亦可對第1照明20、第2照明21或水中照明22之波長及強度進行控制。於控制部30中被控制之波長及強度係基於培養槽10內之定鞭藻2之密度、增殖速度或培養天數等設定。控制部30基於所設定之波長及強度控制第1照明20、第2照明21或水中照明22。
通氣部40使包含二氧化碳及氧氣之氣體41自底面11朝向水面4流通。氣體41包含二氧化碳及氧氣。定鞭藻2利用於培養液3內流通之二氧化碳進行光合作用，並利用氧氣進行呼吸。通氣部40具有儲氣罐42、供給管43、及釋放管44。儲氣罐42儲存包含二氧化碳及氧氣之氣體41。儲氣罐42亦可為空氣泵。供給管43將一端與儲氣罐42連接，將另一端與釋放管44連接。供給管43例如由矽管構成。供給管43自儲氣罐42獲取特定量之氣體41。供給管43將所獲取之氣體41供給至釋放管44。
釋放管44配置於底面11上。釋放管44係長條狀之管構件。釋放管44例如由氯乙烯管構成。釋放管44於內部劃分形成管路45，於上部以特定間隔具有複數個小孔46。複數個小孔46將培養槽10內與管路45連通。於釋放管44中，自供給管43供給至釋放管44之氣體41通過管路45自複數個小孔46釋放至培養槽10內。
供給管43自儲氣罐42獲取之氣體41之量、釋放管44之大小、管路45及小孔46之截面之形狀及大小、以及釋放管44中之小孔46之配置間隔係根據定鞭藻2之密度、增殖速度或培養天數等適當設定。控制部30亦可控制通氣部40。控制部30例如對在培養液3內流通之氣體41之量及供給速度進行控制。藉由利用通氣部40使氣體41於培養液3內流通，而產生於培養槽10內循環之水流。藉此，定鞭藻2沿著水流移動，以抑制個體間之受光量之偏差。
(定鞭藻之培養方法) 繼而，對定鞭藻2之培養方法進行說明。於培養槽10內貯存定鞭藻2及培養液3。基於控制部30之控制，通氣部40使氣體41於培養液3內流通。利用通氣部40產生於培養槽10內循環之水流，定鞭藻2沿著水流於培養槽10內移動。基於控制部30之控制，第1照明20或水中照明22之黃色光與第2照明21或水中照明22之黃色以外之可見光同時照射至貯存於培養槽10之培養液3內的定鞭藻2。藉此，定鞭藻2藉由同時接收黃色光與黃色以外之可見光，進行光合作用而增殖。
(實施形態之總結) 即便對定鞭藻2僅照射黃色光進行培養，亦無法使定鞭藻2增殖。藉由對定鞭藻2照射黃色以外之可見光，能夠使定鞭藻2增殖，但定鞭藻2於短期間內減少。藉由組合黃色以外之可見光與無助於定鞭藻2之增殖之黃色光進行培養，能夠使定鞭藻2增殖，並改善定鞭藻2於短期間內減少之現象。根據本實施形態之定鞭藻2之培養方法及培養裝置1，藉由同時照射黃色光與黃色以外之可見光，能夠謀求定鞭藻2之長壽命化。
(變化例) 以上，對各種例示性實施形態進行了說明，但並不限定於上述例示性實施形態，亦可進行各種省略、替換及變更。例如，培養槽10之側面及底面11例如亦可具有遮擋來自外部之光之構造，使得第1照明20、第2照明21或水中照明22以外之光不會入射至培養液3。
又，培養裝置1亦可不具備第1照明20。於此情形時，使用水中照明22作為照射黃色光之光源。培養裝置1亦可不具備第2照明21。於此情形時，使用水中照明22作為照射黃色以外之可見光之光源。培養裝置1亦可不具備第1照明20及第2照明21。於此情形時，水中照明22同時照射黃色光及黃色以外之可見光。培養裝置1亦可不具備水中照明22。於此情形時，使用第1照明20作為照射黃色光之光源，使用第2照明21作為照射黃色以外之可見光之光源。第1照明20或第2照明21亦能以自培養槽10之側面或底面11照射光之方式配置。
培養裝置1亦可不具備控制部30。於此情形時，第1照明20、第2照明21或水中照明22之光照射之控制、或通氣部40中之氣體41之通氣量或供給速度之控制亦可由作業人員進行。本發明之培養方法亦可應用於具有與定鞭藻2類似之吸光度之特徵之其他植物浮游生物。其他植物浮游生物例如為於黃色光之波長區域吸光度較低之浮游生物。培養方法亦可為於定鞭藻藉由黃色以外之可見光之照射而增殖之後照射黃色光。 [實施例]
以下，對為了驗證本發明之方法及裝置之效果而實施之各種實驗進行說明。再者，本發明並不限定於以下實驗。以下實驗中，作為定鞭藻2之一例，使用路氏巴夫藻。
(路氏巴夫藻之吸收光譜) 藉由吸光光度分析測定路氏巴夫藻之吸收光譜。使用將光源、乳白玻璃、試樣槽、及分光檢測器依序排列成一直線之裝置。將路氏巴夫藻及水儲存於試樣槽中，對試樣槽照射散射光，針對各波長檢測透過試樣槽之光，藉此獲得路氏巴夫藻之吸收光譜。測定條件如下。 試樣：路氏巴夫藻及水 1500×104 Cells/ml 光源：鎢絲燈光源(波長區域：350 nm以上3000 nm以下(連續發光)) 試樣槽之光路長：1 cm 分光檢測器：Hamamatsu Photonics公司製造多通道分光測定器(PMA)、線性CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合元件)陣列方式 作為比較對象，僅將水儲存於試樣槽，於上述測定條件下獲得水之吸收光譜。將結果示於圖2。
圖2係表示路氏巴夫藻之吸收光譜之曲線圖。圖2之橫軸為波長(nm)，縱軸為吸光度。圖2表示自下述實施例中使用之光源照射之紅色光、黃色光、綠色光、藍色光、及白色光之峰值波長之半寬值。紅色光之峰值波長為655 nm，半寬值為645 nm以上670 nm以下之範圍。黃色光之峰值波長為568 nm，半寬值為510 nm以上620 nm以下之範圍。綠色光之峰值波長為530 nm，半寬值為515 nm以上545 nm以下之範圍。藍色光之峰值波長為447.5 nm，半寬值為440 nm以上460 nm以下之範圍。白色光之峰值波長為440 nm及570 nm，短波長側波峰之半寬值為430 nm以上460 nm以下之範圍，長波長側波峰之半寬值為520 nm以上650 nm以下之範圍。
如圖2所示，水之吸光度於350 nm以上800 nm以下之波長之範圍內於0附近推移。藉此，確認出水對吸收光譜帶來之影響較小。結果為，路氏巴夫藻之吸光度於藍色光或紅色光之波長區域周邊具有峰值。即，確認出路氏巴夫藻易吸收藍色光或紅色光之波長區域周邊之光。該結果暗示，相較於使用黃色光或綠色光，使用藍色光或紅色光之波長區域周邊之光可效率更佳地進行路氏巴夫藻之光合作用。
(黃色光對路氏巴夫藻之增殖抑制效果之確認) 針對各顏色之照射光測定路氏巴夫藻之細胞密度之時間變化。照射光使用紅色光、黃色光、綠色光及藍色光。紅色光、黃色光、綠色光及藍色光之峰值波長及半寬值如上所述。針對各顏色之照射光準備培養裝置1。不使用第1照明20及第2照明21，僅使用水中照明22照射光。培養條件如下。 培養槽10之大小(內部尺寸)：寬度309 mm、深度439 mm、高度300 mm 培養液3之水深：180 mm 通氣部40之氣體41之通氣量：每分鐘8 L 照射光之強度：100 μmolm-2 s-1 (培養天數0～7天)、330 μmol/m-2 s-1 (培養天數第8天以後)
針對各培養天數測定於上述培養條件下培養之路氏巴夫藻之細胞密度。路氏巴夫藻之細胞密度係自培養槽10內採取10 μL之培養液3，並藉由細胞計數盤(一次性血細胞計數版)進行測定。反覆進行4次該測定，並算出其平均值，作為該日之培養液3中之路氏巴夫藻之細胞密度。將結果示於圖3。
圖3係表示利用波長區域不同之光培養時之路氏巴夫藻之細胞密度的時間變化之曲線圖。圖3之橫軸為培養天數(天)，縱軸為路氏巴夫藻之細胞密度(×104 Cells/ml)。將開始培養之日作為第0天。圖3所示之各曲線圖係於路氏巴夫藻接收紅色光、黃色光、綠色光或藍色光中任一種光進行培養之情形時，繪製各光下之路氏巴夫藻之細胞密度，並由近似線表示各資料點間之推定之細胞密度。
如圖3所示，確認出紅色光、黃色光、綠色光或藍色光中之最能使路氏巴夫藻之個體數增加之光為紅色光。如圖2所示，紅色光為路氏巴夫藻易吸收之光。即，預想到藉由使用紅色光，路氏巴夫藻吸收較多之光而活躍地進行光合作用，結果個體數增加。
然而，於利用路氏巴夫藻易吸收之光即藍色光進行培養之情形時，個體數與其說比不上紅色光般增殖，不如說相較於吸光度更低之綠色光更不增殖。該結果暗示，除吸光度以外亦存在路氏巴夫藻之增殖之因素。想到之1個因素為透光率。存在路氏巴夫藻之培養槽10之透光率按黃色光、紅色光、綠色光、藍色光依序變高。藍色光與其他顏色之光相比，透過率極小。即，推測出藍色光雖為路氏巴夫藻易吸收之光，但如本實驗環境般於大規模之培養槽中為難以到達路氏巴夫藻之光，因此，相較於綠色光更無助於個體數之增殖。
而且，如圖3所示，確認出黃色光儘管進行照射，但基本上無助於路氏巴夫藻之增殖。如上所述，黃色光雖並非路氏巴夫藻易吸收之光，但為透過率最高之光。因此，難以認為黃色光因未到達路氏巴夫藻而無助於路氏巴夫藻之增殖。利用顯微鏡進行確認，結果暗示，路氏巴夫藻活躍地活動，進行光合作用。如此，可以說路氏巴夫藻為進行光合作用但不增殖之狀況。即，確認出黃色光發揮其他光不存在的不同性質之效果，即，雖賦予路氏巴夫藻之活動所需之能量但無助於增殖(抑制增殖)。
由於僅黃色光具有增殖抑制效果，故而可以說為了使路氏巴夫藻增殖，必須照射黃色以外之可見光(例如紅色光、綠色光、藍色光或白色光等)。但是，確認出利用紅色光、綠色光或藍色光增殖後之路氏巴夫藻均隨著培養天數之經過而減少。路氏巴夫藻之個體數於利用藍色光增殖之情形時，在第17天變為0，於利用綠色光增殖之情形時，在第20天變為0。路氏巴夫藻之個體數於利用紅色光增殖之情形時，在第23天個體數亦大幅減少，預計在數天以內變為0。如此確認出，紅色光、綠色光及藍色光雖能使路氏巴夫藻增殖，但只能使增殖後之路氏巴夫藻之個體數維持一週左右，其後，個體數急遽減少。
(黃色光及黃色以外之可見光對路氏巴夫藻之長壽命化效果之確認) 作為實施例，使用培養裝置1利用黃色光及黃色以外之可見光培養路氏巴夫藻，測定細胞密度之時間變化。作為黃色以外之可見光之一例，使用白色光。黃色光及白色光之峰值波長及半寬值如上所述。使用水中照明22照射黃色光，使用第2照明21照射白色光。培養條件如下。 培養槽10之大小：寬度309 mm、深度439 mm、高度300 mm 培養液3之水深：180 mm 通氣部40之氣體41之通氣量：每分鐘8 L 黃色光之強度：80 μmolm-2 s-1 (於水中照明22之上方60 mm處測定來自水中照明22之黃色光) 白色光之強度：200 μmolm-2 s-1 (於水面上測定來自第2照明21之白色光) 利用上述方法針對各培養天數測定於上述培養條件下培養之路氏巴夫藻之細胞密度。
作為比較例，使用另一培養裝置1僅利用白色光培養路氏巴夫藻，測定細胞密度之時間變化。使用第2照明21照射白色光。於比較例中，除了未照射之黃色光以外之培養條件及細胞密度之測定方法設為與實施例相同。將結果示於圖4。
圖4係表示實施例及比較例之路氏巴夫藻之細胞密度的時間變化之曲線圖。圖3之橫軸為培養天數(天)，縱軸為路氏巴夫藻之細胞密度(×104 Cells/ml)。將開始培養之日作為第0天。圖4所示之各曲線圖係繪製實施例及比較例之路氏巴夫藻之細胞密度，並由近似線表示各資料點間之推定之細胞密度。
如圖4所示，比較例之路氏巴夫藻之細胞密度與圖3所示之黃色以外之其他可見光同樣地，自開始培養起於短期間內增加，但自第7天起隨著培養天數之經過而減少。具體而言，自第7天起細胞密度之增加放緩，細胞密度自第7天至第19天維持800～1000(×104 Cells/ml)。當經過第19天時，細胞密度減少。路氏巴夫藻之個體數為800(×104 Cells/ml)以上之期間為12天。
與此相對，確認出實施例之路氏巴夫藻與比較例相比，自開始培養起之增殖速度稍小，但穩定增殖。具體而言，細胞密度於第22天之前增加。自第22天起細胞密度之增加放緩，細胞密度自第22天至第39天維持1100～1500(×104 Cells/ml)。當經過第39天時，細胞密度減少。路氏巴夫藻之個體數為800(×104 Cells/ml)以上之期間為28天。
如此確認出，於實施例中，自開始利用光照射進行培養起至個體數急遽減少為止之期間為39天，與比較例之19天相比變長。於實施例中，維持細胞密度之最大值之期間為17天，與比較例之12天相比變長。確認出，於實施例中，達到800(×104 Cells/ml)以上之期間為28天，與比較例之12天相比變長。如此確認出，根據實施例之培養方法，與比較例之方法相比，進行評價之所有期間變長。由此確認出，根據實施例之培養方法，與比較例之方法相比，能夠謀求路氏巴夫藻等定鞭藻之長壽命化。
進而於實施例中，細胞密度之最大值為1100～1500(×104 Cells/ml)，與比較例之800～1000(×104 Cells/ml)相比增加。如此確認出，根據實施例之培養方法，與比較例之方法相比，能夠使路氏巴夫藻之細胞密度之最大值增加。
1:培養裝置 2:定鞭藻 3:培養液 4:水面 10:培養槽 11:底面 20:第1照明 21:第2照明 22:水中照明 23:支架 30:控制部 40:通氣部 41:氣體 42:儲氣罐 43:供給管 44:釋放管 45:管路 46:小孔
圖1係表示實施形態之培養裝置之整體立體圖。 圖2係表示路氏巴夫藻之吸收光譜之曲線圖。 圖3係表示利用波長區域不同之光培養時之路氏巴夫藻之細胞密度的時間變化之曲線圖。 圖4係表示實施例及比較例之路氏巴夫藻之細胞密度的時間變化之曲線圖。

Claims (5)

  1. 一種定鞭藻之培養方法，其具有對包含定鞭藻之培養液同時照射黃色光與黃色以外之可見光之步驟。
  2. 如請求項1之定鞭藻之培養方法，其中上述定鞭藻為路氏巴夫藻(Pavlova lutheri)。
  3. 一種定鞭藻之培養裝置，其具備： 培養槽，其貯存包含定鞭藻之培養液； 第1光源，其對上述培養槽內之上述培養液照射黃色光；及 第2光源，其對上述培養槽內之上述培養液照射黃色以外之可見光。
  4. 如請求項3之定鞭藻之培養裝置，其進而具備控制部，該控制部係以對上述培養液同時照射上述黃色光與上述可見光之方式控制上述第1光源及上述第2光源。
  5. 如請求項3或4之定鞭藻之培養裝置，其中上述定鞭藻為路氏巴夫藻(Pavlova lutheri)。
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