TWI551216B - Algae culture method and algae culture device - Google Patents

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TWI551216B
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Masayoshi Shigyo
Hiroshi Suzuki
Naoki Yamauchi
Hironori ARA
Akihiro Shimokawa
Misato Matsumoto
Yuki TONOOKA
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Showa Denko Kk
Univ Yamaguchi
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Description

藻類培養方法及藻類培養裝置
本發明係關於藻類培養方法及藻類培養裝置。更詳細而言，係關於照射人工光於藻類，促進增殖之藻類培養方法等。
傳統上，於植物栽培採用照射人工光於植物苗，促進育苗的技術。藉由促進植物生長，可縮短栽培期間，增加於同一地點的收穫次數。另外，即使相同的栽培期間，若可使植物更大幅生長，即可增加收穫量。
作為利用照射人工光之植物栽培方法，例如於專利文獻1係揭示構成交互照射綠色光及白色光於植物之植物照射裝置。此照射裝置係藉由交互照射波長500~570nm之綠色光及300~800nm之白色光以構成日夜變化，使植物之轉移作用順利，達到植物培育成長者。
另外，例如專利文獻2中揭示藉由同時或交互點亮放射藍色光(400~480nm)之發光二極體及放射紅色光(620~700nm)之發光二極體，照射植物之培養、生長發育、栽培及組織培養用之光能量之植物栽培用光源。此植物栽培用光源係藉由僅照射波長與葉綠素之光吸收峰(450nm附近及660nm附近)一致的光，有效率地栽培植物者。
專利文獻2係規定可將藍色光及紅色光，同時照射， 亦可交互照射(參考該文獻「申請專利第1項」)。然而，專利文獻2係對單獨照射藍色光、單獨照射紅色光、同時照射藍色光及紅色光進行比較，確認同時照射下係與日光下栽培同樣地健全地生長者(與單獨照射時徒長等之不健全生長比較)(參考該文獻段落「0011」)，未確認交互照射藍色光及紅色光時之生長促進效果。因此，專利文獻2係實質上未揭示藉由交互照射藍色光及紅色光之植物栽培方法者。
另一方面，作為進行光合作用的生物，除了棲息於地上之所謂高等植物以外，還有藻類。一般藻類係包含屬於原核生物及真核生物之單細胞或多細胞之許多生物種，屬於矽藻類、渦鞭毛藻類及綠藻類等。其中，綠藻類係包含藉由光合作用固定二氧化碳，可期待作為產生烴以取代石油用之生化燃料者，或產生豐富的營養素或抗氧化物質用之健康食品或醫藥品之原料者等。
例如專利文獻3係記載自所培養的綠藻類取出烴之方法。另外，專利文獻4係揭示產生一種紅色類胡蘿蔔素之具有強力抗氧化作用之蝦紅素之綠藻類。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開平6-276858號公報
專利文獻2：日本特開平8-103167號公報
專利文獻3：日本特開2010-252700號公報
專利文獻4：日本特開2007-097584號公報
作為生化燃料、健康食品及醫藥品等之原料，進行工業上大量培養藻類(參考前述專利文獻3、4)。藻類之工業上培養係要求促進藻類增殖，縮短培養期間，提升生產性。因此，本發明係以提供作為促進藻類增殖用之簡便方法為主要目的。
本發明者等對藉由照射人工光以促進藻類增殖之效果，進行努力檢討的結果，令人驚訝係發現藉由交互照射紅色光及藍色光之簡便方法，可得到非常顯著的效果。
基於此發現，本發明係提供藉由於一定期間內分別獨立進行對藻類照射紅色光照明光之步驟及對藻類照射藍色光照明光之步驟，促進藻類增殖之藻類培養方法。
此藻類培養方法(執行法(Shigyo Method))係交互連續地進行照射紅色光照明光之步驟及照射藍色光照明光之步驟作為具體例者。
另外，本發明係提供具備對藻類照射紅色光照明光及藍色光照明光之光照射部、及控制光照射部，於一定期間內分別獨立實行對藻類照射紅色光照明光之步驟、及對藻類照射藍色光照明光之步驟之控制部之藻類培養裝置。
於此藻類培養裝置，前述控制部係使自前述光照射部 所放射之前述紅色光照明光及前述藍色光照明光之光量、波長及/或照射時間維持在指定值或使其以指定之模式變化。另外，前述光照射部係以含放射紅色光或藍色光之發光二極體所構成為宜。
本發明中，「藻類」係不論原核生物或真核生物，廣泛地包含綠藻類、褐藻類、藍藻類、紅色光合作用細菌等之單細胞生物、水草等之水生之具有光合作用能力之多細胞生物等者。
藉由本發明，提供簡便且可得到優異的促進增殖效果之藻類培養方法。
用以實施發明之最佳型態
以下係對於用以實施本發明之最佳型態，參考圖式下進行說明。另外，以下說明之實施型態係表示本發明代表的實施型態之一例者，不因此而狹義解釋本發明之範圍。說明係以後述順序進行。
1、藻類培養方法
(1)關於第一實施型態之藻類培養方法
(2)關於第二實施型態之藻類培養方法
(3)關於第三實施型態之藻類培養方法
(4)波長
(5)光量
(6)照射時間
2、藻類培養裝置
(1)關於第一實施型態之藻類培養裝置
(1-1)光照射部
(1-2)控制部
3、培養藻類 1、藻類培養方法 (1)關於第一實施型態之藻類培養方法
關於本發明之藻類培養方法係藉由於一定期間內分別獨立進行對藻類照射紅色光照明光之步驟(以下亦稱為「照射紅色光步驟」)、及對藻類照射藍色光照明光之步驟(以下亦稱為「照射藍色光步驟」)，促進藻類增殖之方法。
紅色光照明光係實質上波長區域為570~730nm的紅色光。紅色光照明光雖亦可含與前述紅色光不同波長區域的光，但以不含後述的藍色光為佳。紅色光照明光係以僅含前述紅色光尤佳。藍色光照明光係實質上含波長區域為400~515nm之藍色光之照明光。藍色光照明光雖亦可含與前述藍色光不同波長區域的光，但以不含前述的紅色光為宜。藍色光照明光係以僅含前述藍色光尤佳。進而，紅色光照明光不含前述藍色光，藍色光照明光不含前述紅色光時為宜，紅色光照明光僅為前述紅色光，藍色光照明光僅為前述藍色光時尤佳。
在此，所謂「一定期間」係指藻類培養中之任意時間長度的期間。此期間最長是培養全部期間。另外，最短期間係只要可達到本發明之功效，可任意設定。此期間係例如以時間(hr)為時間長度單位，亦可為較長時間長度單位(例如天(day))或較短時間長度單位(例如分(minutes))者。
關於本發明之藻類培養方法係於藻類的培養期間，於任意的時間點開始或結束，得以適用任意時間長度者。
另外，所謂「分別獨立」係指於前述期間內，分別存在照射紅色光步驟及照射藍色光步驟。照射紅色光步驟及照射藍色光步驟係於前述期間內含至少各一個步驟即可。
照射紅色光步驟及照射藍色光步驟係可交互連續地進行，亦可於兩個步驟間夾著同時對藻類照射紅色光照明光及藍色光照明光的步驟或對藻類停止光照射的步驟之不連續地反覆進行。但是，為提高促進藻類增殖的效果，以交互連續進行為宜。對於此等關於本發明之藻類培養方法之實施型態，參考圖1~圖3下具體地說明。另外，關於本發明之植物栽培方法，當然亦可適當組合圖1~圖3說明之各實施型態而實施。
圖1係關於本發明之第一實施型態之藻類培養方法步驟之說明圖。此實施型態係交互連續地進行照射紅色光步驟及照射藍色光步驟者。
圖中，符號S1係表示照射紅色光步驟、符號S2係表示照射藍色光步驟。本實施型態係交互連續地進行照射紅 色光步驟S1及照射藍色光步驟S2，反覆進行由照射紅色光步驟S1及照射藍色光步驟S2而成之照射循環。
如此藉由對藻類交互地照射紅色光照明光及藍色光照明光，可明顯地促進***(參考後述實施例)。
在此，第1次的照射循環C1中，以自照射紅色光步驟S1，開始步驟的情況為例，進行說明，但於各照射循環中先進行照射紅色光步驟S1及照射藍色光步驟S2中任一種係任意的。
(2)關於第二實施型態之藻類培養方法
圖2係關於本發明之第二實施型態之藻類培養方法步驟之說明圖。此實施型態係不連續地反覆進行照射紅色光步驟及照射藍色光步驟，及於兩步驟之間夾著同時照射紅色光照明光及藍色光照明光藻類之步驟(以下亦稱為「同時照射步驟」)者。
圖中，符號S3係表示同時照射步驟。本實施型態中，照射紅色光步驟S1及照射藍色光步驟S2係夾著同時照射步驟S3，不連續進行，反覆進行由照射紅色光步驟S1、同時照射步驟S3及照射藍色光步驟S2而成之照射循環。
在此，第1次的照射循環C1中，以自同時照射步驟S3，開始步驟的情況為例，進行說明，但於各照射循環中先進行照射紅色光步驟S1、同時照射步驟S3及照射藍色光步驟S2中任一種係任意的。
(3)關於第三實施型態之藻類培養方法
圖3係關於本發明之第三實施型態之藻類培養方法步驟之說明圖。此實施型態係不連續地反覆進行照射紅色光步驟及照射藍色光步驟，及於兩步驟之間夾著停止對藻類光照射之步驟(以下亦稱為「停止步驟」)者。
圖中，符號S4係表示停止步驟。本實施型態中，照射紅色光步驟S1及照射藍色光步驟S2係夾著停止步驟S4，不連續進行，反覆進行由照射紅色光步驟S1、停止步驟S4及照射藍色光步驟S2而成之照射循環。
在此，第1次的照射循環C1中，以自停止照射步驟S4，開始步驟的情況為例，進行說明，但於各照射循環中先進行照射紅色光步驟S1、停止步驟S4及照射藍色光步驟S2中任一種係任意的。
(4)波長
關於前述各實施型態之藻類培養方法，紅色光係稱波長為570~730nm的光，適合使用以635~660nm之波長為中心波長的光。另外，藍色光係稱波長為400~515nm的光，適合使用以450nm之波長為中心波長的光。紅色光及藍色光係只要以前述波長為中心波長，具有規定的波長區域者即可。作為波長區域，例如藍色光時，可為450±30nm，以450±20nm為宜，進而以450±10nm尤佳。
另外，可於前述波長區域之範圍內改變紅色光及藍色 光之波長，亦可於例如第N次(N為1以上之整數)之照射循環CN改變波長。另外，第N次之照射循環CN與第M次(M與N為不同之1以上之整數)之照射循環CM之波長於前述波長區域之範圍內亦可不同。
另外，於前述之照射紅色光步驟S1、同時照射步驟S3及照射藍色光步驟S2中，除了紅色光及藍色光，亦可組合其他波長區域的光，藉由多數波長區域的光進行照射。
(5)光量(強度)
照射紅色光步驟S1、照射藍色光步驟S2及同時照射步驟S3中，紅色光及藍色光之光量(強度)並無特別的限制，例如光合作用光子通量密度(Photosynthetic Photon Flux Density：PPFD)，程度分別為1~1000μmol/m2s，以10~500μmol/m2s為宜，以50~250μmol/m2s尤佳。
另外，前述各步驟中紅色光照明光及藍色光照明光之光量(強度)比係可任意設定，例如「紅：藍」或「藍：紅」為1：1、5：3、2：1、3：1、4：1、10：1、20：1等。
另外，可於前述範圍內改變紅色光照明光及藍色光照明光之光量，亦可於例如第N次(N為1以上之整數)之照射循環CN改變強度。另外，第N次之照射循環CN與第M次(M與N為不同之1以上之整數)之照射循環CM， 亦可於前述範圍內改變光強度。
(6)照射時間
於前述有關各實施型態之藻類培養方法中，一個照射循環的期間最長是培養全期間。另外，最短期間係只要可達到本發明之功效，可任意設定。一個照射循環係例如以時間(hr)為時間長度單位，進而亦可為較長時間長度單位(例如天(day))或較短時間長度單位(例如分(minutes))者。
例如，交互連續地進行照射紅色光步驟S1及照射藍色光步驟S2之第一實施型態之藻類培養方法中，以一個照射循環為一天時，可使照射紅色光步驟S1為12小時，照射藍色光步驟S2為12小時。另外，例如一天反覆進行照射循環4次時，一個照射循環為6小時，可使照射紅色光步驟S1為3小時，照射藍色光步驟S2為3小時。
一個照射循環的時間係可使第N次之照射循環CN與第M次(M與N為不同之1以上之整數)之照射循環CM改變。例如，亦可使照射循環CN為12小時，接著，照射循環CN+1為6小時。
另外，一個照射循環內之照射紅色光步驟S1、照射藍色光步驟S2、同時照射步驟S3及停止步驟S4之時間比係可任意的。例如前述第一實施型態之藻類培養方法中，以一個照射循環為一天時，可任意設定「照射紅色光步驟S1、照射藍色光步驟S2」為「12小時、12小時 (1：1)」、「16小時、8小時(2：1)」、「21小時、3小時(7：1)」等。
尤其適合於交互連續地進行照射紅色光步驟S1及照射藍色光步驟S2之第一實施型態之藻類培養方法中，因應藻類之細胞***周期之時間間隔切換照射紅色光步驟S1及照射藍色光步驟S2。
(7)其他
關於本發明之藻類培養方法中，照明條件以外之培養條件係可與傳統已知之培養方法相同。例如培養基係可使用淡水產藻類用培養基(例如AF6培養基、C培養基、URO培養基等)、海產藻類用培養基(例如ESM培養基、f/2培養基、IMR培養基、MNK培養基等)。
關於本發明之藻類培養方法，認為係藉由使紅色光與藍色光照射對應藻類光合作用機制，產生明顯的促進***的效果者。關於本發明之藻類培養方法，藉由併用二氧化碳或已知具有促進光合作用效果之藥劑等，可再提高促進增殖效果。
2、藻類培養裝置 (1)關於第一實施型態之藻類培養裝置 (1-1)光照射部
關於本發明之藻類培養裝置係可實施前述藻類培養方法之各步驟者，具備對藻類照射紅色光照明光及藍色光照 明光之光照射部、及控制光照射部，於一定期間內分別獨立實行對藻類照射紅色光照明光之步驟、及對藻類照射藍色光照明光之步驟之控制部。
光照射部係包含放射紅色光或藍色光之光源。紅色光及藍色光之光源係可使用傳統已知之光源。光源係以使用容易選擇波長，放射有效波長區域之光能量所佔比率大的光之發光二極體(LED)或雷射二極體(LD)等之光半導體元件為宜。使用電致發光(EL)時，EL可為有機，亦可為無機。
光半導體元件係小型且壽命長，依材料而以特定波長發光，因為無不必要的熱放射，所以能量效率佳，即使接近照射藻類，亦不容易傷害細胞。因此，使用光半導體元件作為光源，與其他光源相比較，可以電力成本更低，空間更省，進行栽培。
光源係可使用將組合1個紅色光半導體元件及1個藍色光半導體元件而組裝之SMD(2 Chips Surface Mount Device)，配列成線狀之SMD線光源、或僅將紅色光半導體元件或藍色光半導體元件中任一種，配列成線狀或面狀之單色線光源或單色平板光源等。
半導體元件係原理上可以數兆赫(MHz)以上非常高的頻率進行點燈熄燈驅動。因此，使用光半導體元件為光源，亦可極高速地進行切換照射紅色光步驟S1、照射藍色光步驟S2、同時照射步驟S3及停止步驟S4之各步驟。
作為前述放射波長區域的光之LED，例如紅色LED 係有由昭和電工股份有限公司所銷售之製品號碼HRP-350F之鋁．鎵．銦．磷系發光二極體(鎵．磷系基板，紅色波長為660nm)等，藍色LED係有同公司製品號碼GM2LR450G之發光二極體等。
作為發光二極體以外的光源，可舉例如直管形及壓縮形螢光燈及燈泡形螢光燈、高壓放電燈、金屬鹵化燈、雷射二極體等。組合此等光源，亦可使用用以選擇性地利用前述波長區域的光之光學過濾器。
(1-2)控制部
控制部係將光照射部所放射的紅色光照明光及藍色光照光的光量(強度)、波長及/或照射時間，維持成規定值，或使以規定的模式變化。
控制部係可使用泛用的電腦構成。例如使用LED為光源時，控制部係依據記憶體或硬碟預先保持、記憶之控制模式，調整LED的驅動電流大小，改變紅色光照明光及藍色光照明光之強度及照射時間。另外，控制部係依據控制模式，切換、驅動放射不同波長區域的光之複數個LED，改變所照射光的波長區域。
3、培養藻類
關於本發明之藻類培養方法等，作為對象之藻類係不論原核生物或真核生物，廣泛地包含綠藻類、褐藻類、藍藻類、紅色光合作用細菌等之單細胞生物、水草等之水生 具有光合作用能力之多細胞生物等。作為藻類，具體上可列舉藍藻類、原核綠藻類、紅藻類、灰色藻類、隱藻類、渦鞭毛藻類、黃金藻類、矽藻類、褐藻類、黃綠藻類、定鞭藻類、針胞藻類(綠色鞭毛藻類)、Chlorarachniophytes類、雙鞭藻類、綠色鞭毛藻類(Prasinophyceae)、綠藻類、車軸藻類等。
藻類，尤其是可稱為微細藻類之綠藻類。作為微細藻類，包含屬於綠藻綱(Class Chlorophyceae)或四胞藻綱(Class Trebouxiophyceae)之綠藻類。綠藻綱係可舉例如葡萄藻屬(Botryococcus)、紅球藻屬(Haematococcus)、綠球藻屬(Chlorella)之綠藻類，四胞藻綱係可舉例如Pseudochoricystis屬之藻類。
葡萄藻屬中一種之叢粒藻(Botryococcus braunii)或Pseudochoricystis屬中一種之Pseudochoricystis ellipsoidea係藉由光合作用以固定二氧化碳，生成可取代石油(重油或輕油)之烴。另外，紅球藻屬中一種之雨生紅球藻(Haematococcus pluvialis)或湖泊紅球藻(Haematococcus lacustris)係產生抗氧化作用物質之蝦紅素。
如前所述，關於本發明之藻類培養方法中，以因應作為對象之藻類之細胞***周期之時間間隔切換照射紅色光之步驟、及照射藍色光之步驟為宜。具體上，細胞***周期長的叢粒藻係一個照射循環例如照射紅色光步驟為12小時、及照射藍色光步驟為12小時。另外，細胞***周 期短之綠球屬之綠藻類，例如以照射紅色光之步驟及照射藍色光之步驟各為0.1~3小時，構成一個照射循環。
實施例 <試驗例1：叢粒藻之促進增殖試驗>
本試驗例係對產生烴之藻類，綠藻類中一種之叢粒藻，藉由交互照射紅色光及藍色光，檢討促進增殖效果。
將從國立環境研究所分得的Botryococcus braunii N-2199株以瓊脂培養基(Hyponex，1000倍稀釋，1%之agarose)，使初期增殖。初期增殖係於螢光燈照明環境下進行。自瓊脂培養基挑取菌落，懸濁於70μl之蒸餾水，各接種30μl於瓊脂培養基。
光源係使用紅色LED(中心波長：660nm，昭和電工股份有限公司製)、藍色LED(中心波長：480nm，昭和電工股份有限公司製)及螢光燈。各LED之1組安裝數量係紅色LED及藍色LED皆為240個。
製成如後所示之照明環境之實驗區，進行培養3週，使形成菌落。
「對照區」
光源：螢光燈，照明光之光合作用光子通量密度：140μmol/m2s，12小時明亮期/12小時黑暗期 「LED區」
光源：紅色LED及藍色LED，照明光之光合作用光子通量密度：紅87.5，藍52.5μmol/m2s(紅藍比為5：3)，12小時紅/12小時藍(紅藍交互照射)
結果如圖4所示。表示隨機選自圖上方之對照區，下方之LED區培養之平板培養基之10個菌落之照片。為比較菌落尺寸，照片中放入200μm之刻度尺。
LED區的菌落尺寸比對照區大。由各個細胞之觀察，認為菌落尺寸增大並非細胞本身大小增大，而是因細胞數增加。
使用Lenaraf 202b software(Atelier M & M)，測量菌落面積之結果如圖5及表1所示。圖5係將10個菌落面積之平均值進行圖表化者，縱軸係表示菌落面積(μm2)之平均值及標準偏差。LED區與對照區相比較，菌落增殖良好，3週的培養期間內，與對照區相比較，促進增殖了3倍程度。
(表中，標準偏差以外的值係表示菌落面積(μm2))
接著，製成如後所示之照明環境之實驗區，進行培養 2週，使形成菌落。培養係除了改變期間之外，以如前述之方法進行。
「對照區」
光源：螢光燈，照明光之光合作用光子通量密度：140μmol/m2s，12小時明亮期/12小時黑暗期
「LED區A」
光源：紅色LED及藍色LED，照明光之光合作用光子通量密度：紅87.5，藍52.5μmol/m2s(紅藍比為5：3)，12小時紅/12小時藍(紅藍交互照射)
「LED區B」
光源：紅色LED及藍色LED，照明光之光合作用光子通量密度：紅87.5，藍52.5μmol/m2s(紅藍比為5：3)，12小時明亮期/12小時黑暗期(紅藍同時照射)
結果如圖6及表1所示。圖係將10個菌落面積之平均值進行圖表化者，縱軸係表示菌落面積(μm2)之平均值及標準偏差。LED區A(紅藍交互照射)與對照區及LED區B(紅藍同時照射)相比較，菌落增殖良好，顯示最快的增殖。
(表中，標準偏差以外的值係表示菌落面積(μm2))
以上，由本試驗例之結果可知，與螢光燈照明環境(對照區)及反覆紅色光及藍色光之同時照射12小時，黑暗期12小時之同時照明環境(LED區B)相比較，交互照射各12小時之紅色光及藍色光之交互照射環境(LED區A)明顯地促進細胞增殖。另外，圖4係可確定於交互照射環境(LED區A)有油滴，顯示藉由交互照射除了細胞***以外，亦促進烴產生。
<試驗例2：凱氏小球藻之促進增殖試驗>
本試驗例係對泛用為實驗用藻類，亦應用於營養補充食品等之綠球藻屬綠藻類中一種之凱氏小球藻，藉由交互照射紅色光及藍色光，檢討促進增殖效果。
將Chlorella kessleri C531株(與國立環境研究所所收藏之Chlorella kessleri NIES-2160株相同)，以瓊脂培養基(Hyponex，1000倍稀釋，1%之agarose)，使初期增殖。初期增殖係於螢光燈照明環境下進行。自瓊脂培養基挑取菌落，懸濁於50μl之蒸餾水，各接種9μl於10ml之液體培養基(Hyponex，稀釋1000倍)。
光源係使用紅色LED(中心波長：660nm，昭和電工股份有限公司製)、藍色LED(中心波長：480nm，昭和電工股份有限公司製)及螢光燈。各LED之1組安裝數量係紅色LED及藍色LED皆為240個。
製成如後所示之照明環境之實驗區，進行靜置培養6天，使形成菌落。
「對照區」
光源：螢光燈，照明光之光合作用光子通量密度：140μmol/m2s，12小時明亮期/12小時黑暗期
「LED區A」
光源：紅色LED及藍色LED，照明光之光合作用光子通量密度：紅105，藍35μmol/m2s(紅藍比為3：1)，12小時明亮期/12小時黑暗期(紅藍同時照射)
「LED區B」
光源：紅色LED及藍色LED，照明光之光合作用光子通量密度：紅105，藍35μmol/m2s(紅藍比為3：1)，12小時紅/12小時藍(紅藍交互照射)
「LED區C」
光源：紅色LED及藍色LED，照明光之光合作用光子通量密度：紅105，藍35μmol/m2s(紅藍比為3：1)， 3小時紅/3小時藍(紅藍交互照射)
「LED區D」
光源：紅色LED及藍色LED，照明光之光合作用光子通量密度：紅105，藍35μmol/m2s(紅藍比為3：1)，0.1小時紅/0.1小時藍(紅藍交互照射)
自培養開始之3天後及6天後，自培養液取出5μl，使用Thoma血球計算盤，測定細胞密度(cells/μl)。結果如圖7所示。縱軸係表示細胞密度(cells/μl)，橫軸係表示實驗區。細胞密度係與於血球計算盤4區之平均值之標準偏差同時表示。
3天後未見對照區之細胞密度與LED區A~D之細胞密度之間有有意義差。然而，6天後，相對於對照區之125 cells/μl，進行交互照射12小時之LED區B為280 cells/μl，進行交互照射3小時之LED區C為370 cells/μl，進行交互照射0.1小時之LED區D為365 cells/μl，觀察出進行紅藍交互照射之實驗區比對照區增殖2倍~3倍。
由事先的培養實驗，凱氏小球藻於液體培養基(Hyponex，稀釋1000倍)的增殖極為良好，預測凱氏小球藻之細胞***周期係比叢粒藻之細胞***周期短。於本試驗中，增殖效果係對凱氏小球藻進行交互照射3小時之LED區C比進行交互照射12小時之LED區B高，顯示建構因應細胞***周期之交互照射循環的重要性。
<試驗例3：叢粒藻之促進增殖試驗>
本試驗例係對魚類顯色或化妝品及具有抗氧化效果之營養補充劑等所使用之產生蝦紅素之綠藻類中一種之湖泊紅球藻(Haematococcus lacustris)，藉由交互照射紅色光及藍色光，檢討促進增殖效果。
將從國立環境研究所分得的Haematococcus lacustris NIES-144株，以瓊脂培養基(Hyponex，1000倍稀釋，1%之agarose)，使初期增殖。初期增殖係於螢光燈照明環境下進行。自瓊脂培養基挑取菌落，懸濁於600μl之液體培養基(Hyponex，1000倍稀釋)，於螢光燈照明環境下進行培養。之後，接種各200μl之培養液於瓊脂培養基。
光源係使用紅色LED(中心波長：660nm，昭和電工股份有限公司製)、藍色LED(中心波長：480nm，昭和電工股份有限公司製)及螢光燈。各LED之1組安裝數量係紅色LED及藍色LED皆為240個。
製成如後所示之照明環境之實驗區，進行培養1週，使形成菌落。
「對照區」
光源：螢光燈，照明光之光合作用光子通量密度：140μmol/m2s，12小時明亮期/12小時黑暗期
「LED區A」
光源：紅色LED及藍色LED，照明光之光合作用光子通量密度：紅105，藍35μmol/m2s(紅藍比為3：1)，12小時明亮期/12小時黑暗期
「LED區B」
光源：紅色LED及藍色LED，照明光之光合作用光子通量密度：紅105，藍35μmol/m2s(紅藍比為3：1)，12小時紅/12小時藍(紅藍交互照射)
與試驗例1同樣地測量菌落面積之結果如圖8及表3所示。圖係將20個菌落面積之平均值及中間值進行圖表化者，縱軸係表示菌落面積(μm2)之平均值及其標準偏差、及中間值。LED區B與對照區相比較，促進菌落增殖。
(表中，標準偏差以外的值係表示菌落面積(μm2))
進而，各實驗區中菌落面積之度數分佈如圖9所示。圖係將所測量的菌落面積值區分為未達20,000、20,000~60,000、60,000~120,000、120,000~180,000、180,000以 上(單位係μm2)，以比率表示各區間所含菌落數者。縱軸係表示比率(%)。
對照區係未達20,000者為31.6%、20,000~60,000者為36.8%，未達60,000者佔7成程度。相對於此，進行紅藍交互照射之LED區B係60,000~120,000者為3成程度，120,000~180,000者為1成程度，180,000以上者為1成程度，60,000以上者佔5成程度。
以上，由本試驗例之結果，對湖泊紅球藻交互照射紅色光及藍色光，顯示可明顯促進細胞之增殖。
產業上利用性
依據關於本發明之藻類培養方法等，藉由簡便的方法促進藻類增殖，可縮短培養期間，提升生產性。因此，關於本發明之藻類培養方法等，可適合使用於以生化燃料、健康食品及醫藥品等之原料為目的之藻類培養。
S1‧‧‧照射紅色光步驟
S2‧‧‧照射藍色光步驟
S3‧‧‧同時照射步驟
S4‧‧‧停止步驟
C1、C2‧‧‧循環
[圖1]關於本發明之第一實施型態之藻類培養方法步驟之說明圖。
[圖2]關於本發明之第二實施型態之藻類培養方法步驟之說明圖。
[圖3]關於本發明之第三實施型態之藻類培養方法步驟之說明圖。
[圖4]表示藉由交互照射紅色光及藍色光於叢粒藻 (Botryococcus braunii)，檢討促進增殖效果之結果之圖式代用照片(試驗例1)。
[圖5]表示藉由交互照射紅色光及藍色光於叢粒藻(Botryococcus braunii)，檢討促進增殖效果之結果之圖式代用直線圖(試驗例1)。
[圖6]表示藉由交互照射紅色光及藍色光於叢粒藻(Botryococcus braunii)，檢討促進增殖效果之結果之圖式代用直線圖(試驗例1)。
[圖7]表示藉由交互照射紅色光及藍色光於凱氏小球藻(Chlorella kessleri)，檢討增殖促進效果之結果之圖式代用直線圖(試驗例2)。
[圖8]表示藉由交互照射紅色光及藍色光於湖泊紅球藻(Haematococcus lacustris)，檢討增殖促進效果之結果之圖式代用直線圖(試驗例3)。
[圖9]表示藉由交互照射紅色光及藍色光於湖泊紅球藻(Haematococcus lacustris)，檢討增殖促進效果之結果之圖式代用直線圖(試驗例3)。
S1‧‧‧照射紅色光步驟
S2‧‧‧照射藍色光步驟
C1、C2‧‧‧循環

Claims (6)

  1. 一種藻類培養方法，其藉由交互連續地進行對藻類照射紅色光照明光之步驟及對前述藻類照射藍色光照明光之步驟，以促進前述藻類增殖，其中因應前述藻類之細胞***周期，設定前述照明光的照射時間成0.1~21小時之範圍內的間隔。
  2. 如申請專利範圍第1項之藻類培養方法，其中前述藻類係葡萄藻(Botryococcus)屬或綠球藻(Chlorella)屬之綠藻類。
  3. 如申請專利範圍第1項之藻類培養方法，其中前述藻類係紅球藻(Haematococcus)屬之綠藻類。
  4. 一種藻類培養裝置，其特徵係具備對藻類照射紅色光照明光及藍色光照明光之光照射部、控制光照射部，交互連續地實行對前述藻類照射前述紅色光照明光之步驟及對前述藻類照射前述藍色光照明光之步驟，且因應前述藻類之細胞***周期，設定前述照明光的照射時間成0.1~21小時之範圍內的間隔的控制部。
  5. 如申請專利範圍第4項之藻類培養裝置，其中前述控制部係使自前述光照射部所放射之前述紅色光照明光及前述藍色光照明光之光量、波長及/或照射時間維持在指定值或使其以指定之模式變化。
  6. 如申請專利範圍第4項或第5項之藻類培養裝置，其係於前述光照射部中含放射紅色光或藍色光之發光二極體。
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