JPH07155167A - 微細藻類の培養装置 - Google Patents
微細藻類の培養装置Info
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- JPH07155167A JPH07155167A JP34507793A JP34507793A JPH07155167A JP H07155167 A JPH07155167 A JP H07155167A JP 34507793 A JP34507793 A JP 34507793A JP 34507793 A JP34507793 A JP 34507793A JP H07155167 A JPH07155167 A JP H07155167A
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- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 微細藻類培養液中の細胞密度に関係なく、必
要最小限の光供給により効率よく細胞の生産量を増大さ
せ、また同時に微細藻類の代謝産物の生産量を増大させ
る培養装置を提供する。 【構成】 微細藻類細胞密度の変化を測定する装置とそ
の変化に応じて光量を可変する装置とを設けたことを特
徴とする微細藻類の培養装置。
要最小限の光供給により効率よく細胞の生産量を増大さ
せ、また同時に微細藻類の代謝産物の生産量を増大させ
る培養装置を提供する。 【構成】 微細藻類細胞密度の変化を測定する装置とそ
の変化に応じて光量を可変する装置とを設けたことを特
徴とする微細藻類の培養装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、微細藻類培養液中の細
胞密度に関係なく、必要最小限の光供給により効率よく
微細藻類の細胞の生産量を増大させる微細藻類の培養装
置に関する。
胞密度に関係なく、必要最小限の光供給により効率よく
微細藻類の細胞の生産量を増大させる微細藻類の培養装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、クロレラやスピルリナなどに代表
される微細藻類の工業的な培養は、池（プール）を使っ
て行われている。この培養方法では、光供給源が太陽光
に限定されるため、池の深さが５０ｃｍ以下と非常に浅
いものとなり、細胞または代謝産物の生産量を増大させ
るためには広大な敷地が必要となる。また、この培養方
法では開放系であるために、バクテリアまたは他の藻類
の混入が起こる危険が高いという欠点があった。
される微細藻類の工業的な培養は、池（プール）を使っ
て行われている。この培養方法では、光供給源が太陽光
に限定されるため、池の深さが５０ｃｍ以下と非常に浅
いものとなり、細胞または代謝産物の生産量を増大させ
るためには広大な敷地が必要となる。また、この培養方
法では開放系であるために、バクテリアまたは他の藻類
の混入が起こる危険が高いという欠点があった。
【０００３】これらの欠点を改善するため、様々な人工
光源を用いた閉鎖系での光合成バイオリアクターである
微細藻類の培養装置の開発が行われている。一般的に、
微細藻類を効率的に培養生産するためには、微細藻類を
高密度で生育させる必要がある。従って、用いる光合成
バイオリアクターにおいては細胞の生育に必要な光量
が、リアクター内の細胞に対してできるだけ均一に供給
されることが必要である。しかし、多くの微細藻類は供
給される光の量と波長に極めて敏感であり、過度の光量
と生育を阻害する波長により細胞が損傷を受けたり死滅
したりすることがある。
光源を用いた閉鎖系での光合成バイオリアクターである
微細藻類の培養装置の開発が行われている。一般的に、
微細藻類を効率的に培養生産するためには、微細藻類を
高密度で生育させる必要がある。従って、用いる光合成
バイオリアクターにおいては細胞の生育に必要な光量
が、リアクター内の細胞に対してできるだけ均一に供給
されることが必要である。しかし、多くの微細藻類は供
給される光の量と波長に極めて敏感であり、過度の光量
と生育を阻害する波長により細胞が損傷を受けたり死滅
したりすることがある。
【０００４】そこで、光源から細胞までの光路長および
細胞密度を考慮して、細胞に対し一定で、かつ、どの細
胞に対しても光量と生育に必要な波長の光を均一にする
ことが重要な要因となる。微細藻類の培養生産において
も在来の発酵生産と同様に、到達細胞密度は可能な限り
高いことが望ましい。しかし、細胞密度が高まるにつれ
て光路長は短くなるので、細胞に、より近接した位置か
ら光を照射する必要がある。これらの要求を満たすもの
として、光源から細胞までの光路長を短くし、同時に培
養液容量当たりの光照射面を多くした光供給方法が用い
られている。
細胞密度を考慮して、細胞に対し一定で、かつ、どの細
胞に対しても光量と生育に必要な波長の光を均一にする
ことが重要な要因となる。微細藻類の培養生産において
も在来の発酵生産と同様に、到達細胞密度は可能な限り
高いことが望ましい。しかし、細胞密度が高まるにつれ
て光路長は短くなるので、細胞に、より近接した位置か
ら光を照射する必要がある。これらの要求を満たすもの
として、光源から細胞までの光路長を短くし、同時に培
養液容量当たりの光照射面を多くした光供給方法が用い
られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】微細藻類培養時の光供
給量の調節を考える場合、例えば、リアクター内に発光
体を挿入したタイプの光合成バイオリアクターにおいて
は、発光体の灯数を制御することがある。しかし、この
場合、たとえ発光体の取付位量が均一であり、発光体灯
数を均一にしても、光源から細胞までの光路長にばらつ
きが生じ、また、光供給量の切り替えも発光体１本単位
での作業になるためばらつきが生じ、細かい制御が難し
い。
給量の調節を考える場合、例えば、リアクター内に発光
体を挿入したタイプの光合成バイオリアクターにおいて
は、発光体の灯数を制御することがある。しかし、この
場合、たとえ発光体の取付位量が均一であり、発光体灯
数を均一にしても、光源から細胞までの光路長にばらつ
きが生じ、また、光供給量の切り替えも発光体１本単位
での作業になるためばらつきが生じ、細かい制御が難し
い。
【０００６】また、微細藻類の培養生産においてその培
養形式は、在来の発酵生産と同様に、通常回分培養であ
る。回分培養においては、培養開始から終了までの間に
培養液中の細胞密度は１０倍以上変化するが、細胞密度
の上昇とともに細胞が受け取る平均光量は減少し、培養
液中の全ての細胞に供給される平均光量は減少する。そ
の影響は細胞密度０．５ｇ／１以上の高密度培養でより
顕著となり、光量の設定をどの細胞密度で行うかが大き
な問題である。
養形式は、在来の発酵生産と同様に、通常回分培養であ
る。回分培養においては、培養開始から終了までの間に
培養液中の細胞密度は１０倍以上変化するが、細胞密度
の上昇とともに細胞が受け取る平均光量は減少し、培養
液中の全ての細胞に供給される平均光量は減少する。そ
の影響は細胞密度０．５ｇ／１以上の高密度培養でより
顕著となり、光量の設定をどの細胞密度で行うかが大き
な問題である。
【０００７】例えば、培養開始段階の細胞密度（Ｃ１）
において光量を設定した場合、細胞密度の上昇とともに
細胞が受け取る平均光量は減少してしまい生育速度が低
下して、その結果、藻体生産量が低下する。一方、培養
終了段階の細胞密度（Ｃ２）において光量を設定した場
合、培養開始段階で光が過供給となり細胞が損傷を受
け、藻体生産量が低下する。さらに、培養液中の任意の
段階の細胞密度（Ｃｎ）において光量を設定した場合
も、Ｃｎより低い細胞密度では光過供給、高い密度では
光量が不足することになる。
において光量を設定した場合、細胞密度の上昇とともに
細胞が受け取る平均光量は減少してしまい生育速度が低
下して、その結果、藻体生産量が低下する。一方、培養
終了段階の細胞密度（Ｃ２）において光量を設定した場
合、培養開始段階で光が過供給となり細胞が損傷を受
け、藻体生産量が低下する。さらに、培養液中の任意の
段階の細胞密度（Ｃｎ）において光量を設定した場合
も、Ｃｎより低い細胞密度では光過供給、高い密度では
光量が不足することになる。
【０００８】従って、本発明の目的は、培養液中の細胞
密度に合わせて供給光量を調節することにより、細胞の
活性を最大限に維持し、藻体生産性を増大させる微細藻
類の培養装置を提供するものである。
密度に合わせて供給光量を調節することにより、細胞の
活性を最大限に維持し、藻体生産性を増大させる微細藻
類の培養装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、細胞密度
に関係なく細胞に適度な光を供給する方法について研究
した結果、光源から細胞までの光路長を短くし、同時に
培養液容量当たりの光照射面を多くした光供給方法と光
量可変型の光源を組み合わせることによって、細胞の増
殖能力、代謝産物生成能力を維持できること、その結
果、藻体の生産量、代謝産物生産量が増大することを見
いだし、本発明を完成した。
に関係なく細胞に適度な光を供給する方法について研究
した結果、光源から細胞までの光路長を短くし、同時に
培養液容量当たりの光照射面を多くした光供給方法と光
量可変型の光源を組み合わせることによって、細胞の増
殖能力、代謝産物生成能力を維持できること、その結
果、藻体の生産量、代謝産物生産量が増大することを見
いだし、本発明を完成した。
【００１０】すなわち、本発明は、微細藻類の細胞密度
の変化を測定する装置とその変化に応じて光量を可変す
る装置とを設けたことを特徴とする微細藻類の培養装置
である。
の変化を測定する装置とその変化に応じて光量を可変す
る装置とを設けたことを特徴とする微細藻類の培養装置
である。
【００１１】本発明において、細胞密度の変化を測定す
る装置としては照度計または濁度計を用い、これにより
光供給量を随時計測し、その計測値により光量を調節す
る。微細藻類の培養時、細胞密度の上昇にともない照度
計または濁度計により計測される計測値は低下してい
く。すなわち、照度計または濁度計により計測される計
測値が一定になるように供給光量を増加させていくよう
にする。例えば、培養液中に照度計または濁度計を設置
し、その計測値から光量を調節する。
る装置としては照度計または濁度計を用い、これにより
光供給量を随時計測し、その計測値により光量を調節す
る。微細藻類の培養時、細胞密度の上昇にともない照度
計または濁度計により計測される計測値は低下してい
く。すなわち、照度計または濁度計により計測される計
測値が一定になるように供給光量を増加させていくよう
にする。例えば、培養液中に照度計または濁度計を設置
し、その計測値から光量を調節する。
【００１２】また、本発明において、細胞に光を供給す
る光源としては、光量可変型の光源を用い、光源から細
胞までの光路長が短く、同時に培養液容量当たりの光照
射面を多くするのが好ましい。例えば、筒状の発光体を
培養液内に均一な間隔で挿入し、細胞密度の上昇に従っ
て発光体から照射される光量を調節するものが挙げられ
る。
る光源としては、光量可変型の光源を用い、光源から細
胞までの光路長が短く、同時に培養液容量当たりの光照
射面を多くするのが好ましい。例えば、筒状の発光体を
培養液内に均一な間隔で挿入し、細胞密度の上昇に従っ
て発光体から照射される光量を調節するものが挙げられ
る。
【００１３】通常、微細藻類の生育曲線は図１に示され
るようなカーブを描く。培養開始後数時間はタイムラグ
（ａ）を生じ、その後数時間は対数増殖期（ｂ）を示
し、培養液中の細胞密度が高くなるにつれて直線増殖期
（ｃ）になり、供給光量の不足または培地中の栄養塩の
不足等により定常期（ｄ）になる。直線増殖期（ｃ）で
は時間当たりの細胞増殖量は一定になってしまうため、
微細藻類の効率的な培養を行うためには対数増殖期
（ｂ）をなるべく長い時間維持することが必要になる。
るようなカーブを描く。培養開始後数時間はタイムラグ
（ａ）を生じ、その後数時間は対数増殖期（ｂ）を示
し、培養液中の細胞密度が高くなるにつれて直線増殖期
（ｃ）になり、供給光量の不足または培地中の栄養塩の
不足等により定常期（ｄ）になる。直線増殖期（ｃ）で
は時間当たりの細胞増殖量は一定になってしまうため、
微細藻類の効率的な培養を行うためには対数増殖期
（ｂ）をなるべく長い時間維持することが必要になる。
【００１４】対数増殖期（ｂ）から直線増殖期（ｃ）に
移行する原因は、供給光量の不足が大きな要因である。
そこで、対数増殖期（ｂ）を長時間維持するためには供
給光量が不足する直前において、供給光量を増加させる
ことが必要になる。
移行する原因は、供給光量の不足が大きな要因である。
そこで、対数増殖期（ｂ）を長時間維持するためには供
給光量が不足する直前において、供給光量を増加させる
ことが必要になる。
【００１５】
【図１】
【００１６】
【作用】したがって、本発明の微細藻類の培養装置を用
いると、細胞密度が高くなるにしたがい供給光量を増加
させることができ、対数増殖期（ｂ）を長時間維持する
ことが可能になる。その結果、細胞の活性が良好に維持
され、効率的な微細藻類の培養が行えることになる。
いると、細胞密度が高くなるにしたがい供給光量を増加
させることができ、対数増殖期（ｂ）を長時間維持する
ことが可能になる。その結果、細胞の活性が良好に維持
され、効率的な微細藻類の培養が行えることになる。
【００１７】
【実施例】次に実施例を挙げて本発明を詳細に説明する
が、本発明はこの実施例に限定されるものではない。 実施例
が、本発明はこの実施例に限定されるものではない。 実施例
【００１８】図２に本実施例に用いた微細藻類の培養装
置の概略図を示す。（１）は内径が８５ｍｍ、高さ２５
０ｍｍのガラス製の円筒容器であり、円筒容器（１）の
天板から内径５ｍｍ、外径７ｍｍ、長さ２３０ｍｍのガ
ラス管（２）が３ｍｍ間隔で４６本配置されている（な
お図中では、本数を３本として図示している）。このガ
ラス管（２）の中に光源として、ガラス管表面照度にし
て３ｋｌｘから３０ｋｌｘの範囲で調光可能な光量可変
型蛍光灯（３）（外径３ｍｍ、発光部長さ１５ｍｍ）が
それぞれ挿入されている。また、内径３ｍｍ、外径５ｍ
ｍ、長さ２００ｍｍのガラス管（２）１本を円筒容器
（１）の天板から任意の場所に配置し、その中に外径１
ｍｍ、長さ１８０ｍｍの照度計（４）が挿入してある。
培養液量は１リットルとし、円筒容器（１）の天板の中
心から挿入した通気管（５）から空気を３００ｍｌ／ｍ
ｉｎの速度で通気した。培養液（６）の攪拌はスターラ
ー（図示省略）を用い、長さ２ｃｍの攪拌子（７）で１
５０ｒｐｍで攪拌した。培養液（６）の温度は、円筒容
器（１）を温度調節可能な水槽（図示省略）に置くこと
によって２２〜２３度に制御した。（８）は照度モニタ
ー、（９）は光量コントローラーである。
置の概略図を示す。（１）は内径が８５ｍｍ、高さ２５
０ｍｍのガラス製の円筒容器であり、円筒容器（１）の
天板から内径５ｍｍ、外径７ｍｍ、長さ２３０ｍｍのガ
ラス管（２）が３ｍｍ間隔で４６本配置されている（な
お図中では、本数を３本として図示している）。このガ
ラス管（２）の中に光源として、ガラス管表面照度にし
て３ｋｌｘから３０ｋｌｘの範囲で調光可能な光量可変
型蛍光灯（３）（外径３ｍｍ、発光部長さ１５ｍｍ）が
それぞれ挿入されている。また、内径３ｍｍ、外径５ｍ
ｍ、長さ２００ｍｍのガラス管（２）１本を円筒容器
（１）の天板から任意の場所に配置し、その中に外径１
ｍｍ、長さ１８０ｍｍの照度計（４）が挿入してある。
培養液量は１リットルとし、円筒容器（１）の天板の中
心から挿入した通気管（５）から空気を３００ｍｌ／ｍ
ｉｎの速度で通気した。培養液（６）の攪拌はスターラ
ー（図示省略）を用い、長さ２ｃｍの攪拌子（７）で１
５０ｒｐｍで攪拌した。培養液（６）の温度は、円筒容
器（１）を温度調節可能な水槽（図示省略）に置くこと
によって２２〜２３度に制御した。（８）は照度モニタ
ー、（９）は光量コントローラーである。
【００１９】
【図２】
【００２０】本実施例に用いた微細藻類は、ハプト植物
門に属する円石藻プレウロクリシス・カルテレ（Ｐｌｅ
ｕｒｏｃｈｒｙｓｉｓ ｃａｒｔｅｒａｅ）を使用し
た。培地として、天然海水に硝酸塩やリン酸塩等の無機
塩類および種々の微量金属を補足したエプレイ（Ｅｐｐ
ｌｅｙ’ｓ）の培地を使用した。
門に属する円石藻プレウロクリシス・カルテレ（Ｐｌｅ
ｕｒｏｃｈｒｙｓｉｓ ｃａｒｔｅｒａｅ）を使用し
た。培地として、天然海水に硝酸塩やリン酸塩等の無機
塩類および種々の微量金属を補足したエプレイ（Ｅｐｐ
ｌｅｙ’ｓ）の培地を使用した。
【００２１】円筒容器（１）にエプレイの培地１リット
ルを入れ、プレウロクリシス・カルテレの培養液を初期
細胞密度がＯ．Ｄ．（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｅｎｓｉｔ
ｙ）＝０．０５となるように１００ｍｌ植菌した。供給
光量の調節は培養液のＯ．Ｄ．を照度計（４）の照度を
照度モニター（８）により計測し、光量コントローラー
（９）で光量調節を手動で行った。発光体からの発光量
の初期値は３ｋｌｘとし、Ｏ．Ｄ．が０．０５〜０．２
までは３ｋｌｘ、０．２〜０．５までは６ｋｌｘ、０．
５〜０．７までは９ｋｌｘ、０．７〜１．０までは１２
ｋｌｘとして培養を行った。その結果、培養６日目で藻
体生産量は５８５ｍｇ／ｌに達した。
ルを入れ、プレウロクリシス・カルテレの培養液を初期
細胞密度がＯ．Ｄ．（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｅｎｓｉｔ
ｙ）＝０．０５となるように１００ｍｌ植菌した。供給
光量の調節は培養液のＯ．Ｄ．を照度計（４）の照度を
照度モニター（８）により計測し、光量コントローラー
（９）で光量調節を手動で行った。発光体からの発光量
の初期値は３ｋｌｘとし、Ｏ．Ｄ．が０．０５〜０．２
までは３ｋｌｘ、０．２〜０．５までは６ｋｌｘ、０．
５〜０．７までは９ｋｌｘ、０．７〜１．０までは１２
ｋｌｘとして培養を行った。その結果、培養６日目で藻
体生産量は５８５ｍｇ／ｌに達した。
【００２２】比較例 比較として、光量を調節せず、発光量を６ｋｌｘで一定
としてプレウロクリシス・カルテレを培養した。この場
合の藻体生産量は６日目で３２０ｍｇ／ｌであった。
としてプレウロクリシス・カルテレを培養した。この場
合の藻体生産量は６日目で３２０ｍｇ／ｌであった。
【００２３】以上のことから、本発明の培養装置を用い
て、藻体密度に合わせて発光量を調節して培養すれば、
細胞の活性が良好に維持され、藻体生産量が比較例の
１．８倍に増大せしめることができた。
て、藻体密度に合わせて発光量を調節して培養すれば、
細胞の活性が良好に維持され、藻体生産量が比較例の
１．８倍に増大せしめることができた。
【００２４】
【発明の効果】本発明の微細藻類の培養装置を用いれ
ば、培養期間を通じて細胞の増殖能力、代謝産物生成能
力を維持できるので藻体生産量および代謝産物生産量を
増大することができる。
ば、培養期間を通じて細胞の増殖能力、代謝産物生成能
力を維持できるので藻体生産量および代謝産物生産量を
増大することができる。
【図１】微細藻類の培養時間と藻体収量との関係を示す
グラフ
グラフ
【図２】本実施例に使用した微細藻類の培養装置
ａ タイムラグ ｂ 対数増殖期 ｃ 直線増殖期 ｄ 定常期 １ 円筒容器 ２ ガラス管 ３ 光量可変型蛍光灯 ４ 照度計 ５ 通気管 ６ 培養液 ７ 攪拌子 ８ 照度モニター ９ 光量コントローラー
Claims (3)
- 【請求項１】 微細藻類の細胞密度の変化を測定する装
置とその変化に応じて光量を可変する装置とを設けたこ
とを特徴とする微細藻類の培養装置。 - 【請求項２】 微細藻類の細胞密度の変化を測定する装
置が、照度計または濁度計である請求項１記載の微細藻
類の培養装置。 - 【請求項３】 光量を可変する装置が光量可変型蛍光灯
である請求項１記載の微細藻類の培養装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34507793A JPH07155167A (ja) | 1993-12-09 | 1993-12-09 | 微細藻類の培養装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34507793A JPH07155167A (ja) | 1993-12-09 | 1993-12-09 | 微細藻類の培養装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07155167A true JPH07155167A (ja) | 1995-06-20 |
Family
ID=18374131
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34507793A Pending JPH07155167A (ja) | 1993-12-09 | 1993-12-09 | 微細藻類の培養装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07155167A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100392914B1 (ko) * | 2001-03-19 | 2003-07-28 | 라파즈 한라 시멘트 주식회사 | 생물학적 이산화탄소 고정화를 위한 내부조사형광생물반응기 |
| KR20030079379A (ko) * | 2002-04-03 | 2003-10-10 | 썬테크 주식회사 | 미생물 간이 대량 배양 장치 |
| KR100415150B1 (ko) * | 2001-08-27 | 2004-01-16 | 학교법인 인하학원 | 미세조류의 대량배양을 위한 발광 터빈 장치가 설치된교반형 광생물 반응기 |
| KR100439971B1 (ko) * | 2002-09-18 | 2004-07-12 | 학교법인 인하학원 | 기포탑 광생물반응기 및 이를 이용한 광합성 미생물의배양방법 |
| JP2009195163A (ja) * | 2008-02-21 | 2009-09-03 | Ccs Inc | 藻類培養装置 |
| CN101906380A (zh) * | 2010-08-11 | 2010-12-08 | 孙以川 | 饵料微藻的封闭式管道培养装置及微藻管道培养方法 |
| JP2012034609A (ja) * | 2010-08-05 | 2012-02-23 | Shimizu Corp | チューブ式藻類培養装置 |
| DE102010043586A1 (de) * | 2010-11-08 | 2012-05-10 | Christoph Peppmeier | Zuchtvorrichtung für phototrophe Kulturen |
| EP3788133A4 (en) * | 2018-05-03 | 2022-01-19 | Vaxa Technologies Ltd. | DEVICE AND METHOD FOR STORING LIVE MICROALGAE |
-
1993
- 1993-12-09 JP JP34507793A patent/JPH07155167A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE102010043586A1 (de) * | 2010-11-08 | 2012-05-10 | Christoph Peppmeier | Zuchtvorrichtung für phototrophe Kulturen |
| DE102010043586B4 (de) * | 2010-11-08 | 2012-06-14 | Christoph Peppmeier | Zuchtvorrichtung für phototrophe Kulturen |
| EP3788133A4 (en) * | 2018-05-03 | 2022-01-19 | Vaxa Technologies Ltd. | DEVICE AND METHOD FOR STORING LIVE MICROALGAE |
| JP2022514721A (ja) * | 2018-05-03 | 2022-02-15 | バクサ テクノロジーズ リミテッド | 生存微細藻類を貯蔵するための装置および方法 |
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