JP2018102158A - Methods for collecting halophilic microalgae - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微細藻類の回収方法に関し、特に、好塩性微細藻類の回収方法に関する。 The present invention relates to a method for collecting microalgae, and more particularly, to a method for collecting halophilic microalgae.
従来より、ユーグレナ、ボトリオコッカス等の微細藻類を回収する技術として、例えば、特開2012‐179578号公報(特許文献1)及び特開2014‐168409号公報(特許文献2)等が知られている。 Conventionally, as a technique for recovering microalgae such as Euglena and Botryococcus, for example, JP 2012-179578 A (Patent Document 1) and JP 2014-168409 A (Patent Document 2) are known. Yes.
特許文献1においては、凝集沈殿剤を用いて、微細藻類を含有する原水から微細藻類の沈殿を分離回収する方法が開示されている。より具体的には、特許文献1に記載の微細藻類の分離回収方法では、原水の塩類濃度を、微細藻類が凝集しやすい表面ゼータ電位となるように調整し、微細藻類を含む原水に無機凝集剤を添加して凝集反応を行わせ、凝集反応で生成した凝集フロックを固液分離するようにしている。 In patent document 1, the method of isolate | separating and collect | recovering the precipitation of a micro algae from the raw | natural water containing a micro algae using a coagulant precipitation agent is disclosed. More specifically, in the method for separating and recovering microalgae described in Patent Document 1, the salt concentration of raw water is adjusted so as to have a surface zeta potential at which microalgae tend to aggregate, and inorganic agglomeration is performed on the raw water containing microalgae. An aggregating reaction is performed by adding an agent, and the agglomerated flocs generated by the aggregating reaction are separated into solid and liquid.
また、特許文献2においては、微細藻類を光で誘引して濃縮、回収する方法が開示されている。より具体的には、特許文献2に記載の微細藻類培養液の濃縮方法では、微細藻類を含有する微細藻類培養液に、微細藻類を誘引する波長の光を照射し、微細藻類培養液のうち、光照射により微細藻類の濃度が高くなった部分を取り出すようにしている。 Patent Document 2 discloses a method for attracting and concentrating and recovering microalgae with light. More specifically, in the method of concentrating the microalgae culture solution described in Patent Document 2, the microalgae culture solution containing microalgae is irradiated with light having a wavelength that attracts microalgae, The portion where the concentration of microalgae is increased by light irradiation is taken out.
特許文献1に記載の微細藻類の分離回収方法では、凝集沈殿剤を用いて沈殿を分離回収するため、投入する薬剤のコストの問題や、沈殿を分離、回収した後の薬剤の分離等の問題があった。 In the method for separating and recovering microalgae described in Patent Document 1, since the precipitate is separated and recovered using an aggregating precipitant, the problem of the cost of the drug to be added, the problem of separation of the drug after separating and recovering the precipitate, etc. was there.
また、特許文献2に記載の微細藻類培養液の濃縮方法では、多少の濃縮はできるものの、微細藻類の回収効率が不十分であるという問題があった。 Further, the method for concentrating the microalgae culture solution described in Patent Document 2 has a problem that the microalgae recovery efficiency is insufficient, although it can be somewhat concentrated.
また、微細藻類を物理的方法によって回収する技術として、例えば、特開2013‐85488号公報(特許文献3)、特開2015‐57990号公報(特許文献4)及び特開2016‐082910号公報(特許文献5)が知られている。 Moreover, as a technique for recovering microalgae by a physical method, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-85488 (Patent Document 3), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-57990 (Patent Document 4) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-082910 ( Patent document 5) is known.
特許文献3においては、バブリングによって微細藻類を浮上させて回収する装置が開示されている。より具体的には、特許文献3に記載の微細藻類培養回収装置では、有機物を含む所定量の液体を満たした培養液中で、微細藻類を培養して成長させる。そして、培養液中に配設されたエアレーションノズルに加圧空気を供給し、微細気泡を発生させるエアレーションを行って、循環対流を発生させ、微細藻類を浮上させて回収するようにしている。 In patent document 3, the apparatus which floats and collect | recovers micro algae by bubbling is disclosed. More specifically, in the microalgae culture recovery apparatus described in Patent Document 3, the microalgae are cultured and grown in a culture solution filled with a predetermined amount of liquid containing organic matter. Then, pressurized air is supplied to an aeration nozzle disposed in the culture solution, and aeration for generating fine bubbles is performed to generate circulatory convection and to float and collect microalgae.
また、特許文献4においては、微細藻類のバイオフィルムを形成し、浮上、沈殿したものを板に押し当てて回収する多段培養方法が開示されている。より具体的には、特許文献4に記載の微細藻類の多段培養方法では、少なくとも2台の培養器を重ねて配置し、各培養器内の培地中で微細藻類を培養し、培地の液面にバイオフィルムを形成させ、液面に浮遊したバイオフィルムから微細藻類を取得、回収するようにしている。 Patent Document 4 discloses a multistage culture method in which a microalgae biofilm is formed, and the floated and precipitated materials are pressed against a plate and collected. More specifically, in the multi-stage culture method for microalgae described in Patent Document 4, at least two incubators are arranged in a stacked manner, the microalgae are cultured in the medium in each incubator, and the liquid level of the medium A biofilm is formed on the surface, and microalgae are obtained and collected from the biofilm floating on the liquid surface.
また、特許文献5においては、培養槽に収容された液の上層を、掻き寄せ部で掻き寄せて、液の上層に含まれる藻類を集約、回収する培養システムが開示されている。より具体的には、特許文献5に記載の培養システムでは、藻類を培養液中で培養する培養槽の液面の上層を、掻き寄せ部で掻き寄せて培養槽の越流部から越流させ、越流部から越流された液を滞留させて滞留部に貯留し、取出部によって滞留部に滞留される藻類を取り出すようにしている。 Moreover, in patent document 5, the culture system which collects the algae contained in the upper layer of a liquid by scraping the upper layer of the liquid accommodated in the culture tank in a scraping part is collect | recovered. More specifically, in the culture system described in Patent Document 5, the upper layer of the culture tank in which the algae is cultured in the culture solution is raked up by the scraping section to overflow from the overflow section of the culture tank. The liquid overflowed from the overflow section is retained and stored in the retention section, and the algae retained in the retention section is taken out by the extraction section.
上述のように、上記特許文献1及び特許文献2では、使用する薬剤のコスト等の問題及び微細藻類の回収効率における問題があった。 As described above, Patent Document 1 and Patent Document 2 have problems such as the cost of the drug used and problems in the recovery efficiency of microalgae.
また、上記特許文献3〜特許文献5では、上述のように、物理的方法によって、微細藻類を回収していた。これらの物理的方法によっても、微細藻類をある程度回収することは可能である。 Moreover, in the said patent document 3-patent document 5, as mentioned above, the micro algae were collect | recovered with the physical method. Even by these physical methods, it is possible to recover microalgae to some extent.
ところで、例えば、好塩性微細藻類に属する微細藻類として、ドナリエラが知られている。ドナリエラは、細胞の再生を助ける抗酸化作用、抗炎症作用に優れており、例えば、食品として、或いは、化粧品、薬剤などの有効成分として利用されている。また、近年、ドナリエラは、有価物を体内に多く蓄積することから、新たなバイオマス資源として期待されている。 By the way, for example, Donariella is known as a microalga belonging to halophilic microalgae. Donariella is excellent in an antioxidant action and an anti-inflammatory action that assists cell regeneration, and is used, for example, as a food or as an active ingredient in cosmetics, drugs, and the like. In recent years, Donariella is expected as a new biomass resource because it accumulates a lot of valuable materials in the body.
また、ドナリエラは、増殖速度が非常に速く、耐塩性も高いため、屋外のオープンな環境で培養しても、他の雑多な微生物のコンタミを抑制できるという特徴がある。 In addition, Donariella is characterized by its extremely high growth rate and high salt tolerance, so that it can suppress contamination of other miscellaneous microorganisms even when cultured in an open outdoor environment.
しかしながら、ドナリエラは、細胞壁をもたないことから、細胞が壊れやすく、上述のような物理的方法では回収が困難である、という問題があった。 However, since Donariella has no cell wall, there is a problem that the cells are fragile and are difficult to recover by the physical method described above.
また、ドナリエラは、好塩性であり、塩分濃度の高い場所で繁殖する。ドナリエラは、コンタミ防止の観点からも、海水の4〜5倍程度の塩濃度で培養することから、塩類を再利用するために、培養液から、藻体とともに塩類も分離、回収する必要があった。 Donariella is halophilic and breeds in places with high salinity. From the viewpoint of preventing contamination, Donariella is cultured at a salt concentration about 4 to 5 times that of seawater. Therefore, in order to reuse the salt, it is necessary to separate and recover the salt together with the alga body from the culture solution. It was.
このような理由から、ドナリエラ等の好塩性微細藻類を回収する場合、従来の方法では、コスト、回収効率、作業効率等の問題に対応できていなかった。したがって、従来のような物理的回収方法ではなく、ドナリエラ等の好塩性微細藻類を効率的に回収可能な回収方法の開発が望まれる。 For these reasons, when recovering halophilic microalgae such as Donariella, conventional methods have not been able to cope with problems such as cost, recovery efficiency, and work efficiency. Therefore, development of a recovery method capable of efficiently recovering halophilic microalgae such as Donariella is desired instead of a conventional physical recovery method.
そこで、発明者らは、従来のような物理的回収方法ではなく、簡便かつ温和な条件(静かな状態)で、好塩性微細藻類を効率的に回収すべく、アルコール沈殿による塩析を利用して、ドナリエラ等の好塩性微細藻類を回収する方法を考えた。 Therefore, the inventors use salting out by alcohol precipitation in order to efficiently recover halophilic microalgae in a simple and mild condition (quiet state), instead of the conventional physical recovery method. Then, the method of collect | recovering halophilic microalgae, such as Donariella, was considered.
より具体的には、市販の人工海水(粉末)に純水を加えて、約15重量%の塩濃度の培養液を作製した。ドナリエラを培養液中で14日間培養し、培養液をチューブに分注した。次に、各チューブに、種々のアルコールを添加、混合して10分間静置し、混合溶液を、上澄液と沈殿物とに分離した。そして、上澄液と沈殿物とを、それぞれ、光学顕微鏡により観察した。 More specifically, pure water was added to commercially available artificial seawater (powder) to prepare a culture solution having a salt concentration of about 15% by weight. Donariella was cultured in a culture solution for 14 days, and the culture solution was dispensed into tubes. Next, various alcohols were added to each tube, mixed and allowed to stand for 10 minutes, and the mixed solution was separated into a supernatant and a precipitate. The supernatant and the precipitate were each observed with an optical microscope.
上記の試験例では、アルコール以外の薬剤は添加しておらず、遠心分離も行っていない。また、種々のアルコール添加時は、強撹拌はせず、温和な条件で混和した。そして、沈殿までに必要な時間は、実質1〜2分程度であった。アルコール沈殿による塩析の観察結果を、図1(a)〜(e)に示す。 In the above test examples, no drug other than alcohol is added, and no centrifugation is performed. In addition, when various alcohols were added, they were mixed under mild conditions without strong stirring. And the time required for precipitation was substantially 1-2 minutes. The observation results of salting out by alcohol precipitation are shown in FIGS.
アルコール沈殿による塩析では、塩の分解により、塩のイオンとアルコールのイオンとがイオン結合する。そして、藻類が、塩の結晶に電気的に引っ張られて沈殿されるようになる。 In salting out by alcohol precipitation, salt ions and alcohol ions are ionically bonded due to decomposition of the salt. Then, the algae are precipitated by being pulled electrically by the salt crystals.
図1(a)に示すように、コントロールとして培養液(Cul.)を使用した。また、種々のアルコールとして、エタノール(EtOH)及び2‐プロパノール(2‐propanol)を使用した。 As shown in FIG. 1 (a), a culture solution (Cul.) Was used as a control. Further, ethanol (EtOH) and 2-propanol (2-propanol) were used as various alcohols.
図1(b),(c)に示すように、コントロールでは、培養液中にドナリエラの藻体のみが観察された。 As shown in FIGS. 1B and 1C, in the control, only Donariella alga bodies were observed in the culture solution.
図1(d),(e)に示すように、エタノールによる塩析では、混合溶液が、上澄液と沈殿物とに分離された。上澄液には、培養液(液体)のみが含まれ、ドナリエラ、塩分は観察されなかった。沈殿物には、エタノール沈殿によって、ドナリエラの藻体及び塩の結晶が観察された。 As shown in FIGS. 1D and 1E, in the salting out with ethanol, the mixed solution was separated into a supernatant and a precipitate. The supernatant contained only the culture solution (liquid), and Donariella and salinity were not observed. In the precipitate, crystals of Donariella algae and salts were observed by ethanol precipitation.
図1(b)に示すように、2‐プロパノールによる塩析では、混合溶液が、上澄液と沈殿物とに分離された。しかしながら、エタノールによる塩析に比し、沈殿物の量は、有意に少なかった。 As shown in FIG. 1B, in the salting out with 2-propanol, the mixed solution was separated into a supernatant and a precipitate. However, the amount of precipitate was significantly less than salting out with ethanol.
光学顕微鏡による観察の結果、回収されたドナリエラの藻体(細胞)は壊れておらず、エタノールを添加した場合に、ドナリエラの藻体(細胞)とともに、培養に必要な塩類も十分に回収できていることが分かった。 As a result of observation with an optical microscope, the collected Donariella alga bodies (cells) were not broken, and when ethanol was added, the Donaliella alga bodies (cells) and salts necessary for culture could be recovered sufficiently. I found out.
しかしながら、アルコール沈殿による塩析では、エタノール(液体)を添加するため、液分が増加し、液分は塩分を含まないため、塩分を再利用できない。その結果、排液(上澄液)の処理量が多くなるという問題があった。 However, in salting out by alcohol precipitation, since ethanol (liquid) is added, the liquid content increases, and since the liquid content does not contain salt, the salinity cannot be reused. As a result, there has been a problem that the amount of drainage (supernatant) is increased.
また、2‐プロパノールによる塩析では、2‐プロパノール(液体)の増量をある程度抑制できる。しかしながら、沈殿物が少なく、ドナリエラの藻体(細胞)とともに、培養に必要な塩類も十分に回収できていない。 In salting out with 2-propanol, the increase in 2-propanol (liquid) can be suppressed to some extent. However, there are few precipitates, and the salt required for culture | cultivation cannot fully be collect | recovered with the algal body (cell) of Donariella.
そこで、発明者らは、斯かる実情に鑑み、鋭意検討を重ねた結果、アルコール以外の資材による塩析、特に、タンパク質の変性による沈殿を利用した好塩性微細藻類の効率的な回収方法に関する新たな知見を得た。 Accordingly, the inventors have conducted extensive studies in view of such a situation, and as a result, have a salting out with materials other than alcohol, and in particular, an efficient method for recovering halophilic microalgae using precipitation due to protein denaturation. I got new knowledge.
本発明は、タンパク質の変性による沈殿を利用して、好塩性微細藻類を効率的に分離、回収することのできる好塩性微細藻類の回収方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for recovering halophilic microalgae that can efficiently separate and recover halophilic microalgae using precipitation due to protein denaturation.
本発明の好塩性微細藻類の回収方法は、好塩性微細藻類に属する藻類の藻体を、タンパク質の変性による沈殿を利用して取得する好塩性微細藻類の回収方法であって、前記好塩性微細藻類を、塩を含む培養液中で培養する工程と、前記培養液中に、タンパク質を含む有機物溶液を添加、混合して静置し、混合溶液を、沈殿物と上澄液とに分離する工程と、前記沈殿物に含まれる前記藻体を回収する工程と、を含む、ことを特徴とする。 The method for recovering halophilic microalgae of the present invention is a method for recovering halophilic microalgae that obtains algal bodies of algae belonging to halophilic microalgae using precipitation due to protein denaturation, A step of culturing halophilic microalgae in a culture solution containing salt, and an organic solution containing protein is added to the culture solution, mixed and allowed to stand, and the mixed solution is made into a precipitate and a supernatant. And a step of recovering the algal bodies contained in the precipitate.
上記好塩性微細藻類の回収方法によれば、塩性微細藻類を、塩を含む培養液中で培養する工程と、培養液中に、タンパク質を含む有機物溶液を添加、混合して静置し、混合溶液を、沈殿物と上澄液とに分離する工程と、沈殿物に含まれる前記藻体を回収する工程と、を含むため、有機物溶液中のタンパク質成分が塩の存在によって変性し、タンパク質の分子構造が変わることで、好塩性微細藻類がタンパク質成分とともに沈殿する。また、培養液中の塩分は、上澄液中に含まれるようになる。 According to the above method for recovering halophilic microalgae, the step of culturing the salty microalgae in a culture solution containing salt, and the organic solution containing protein is added to the culture solution, mixed and allowed to stand. And the step of separating the mixed solution into a precipitate and a supernatant and the step of recovering the alga bodies contained in the precipitate, so that the protein component in the organic solution is denatured by the presence of a salt, As the molecular structure of the protein changes, halophilic microalgae precipitate with the protein components. Further, the salt content in the culture solution is contained in the supernatant.
その結果、好塩性微細藻類がタンパク質成分ともに沈殿物中に存在し、塩分は上澄液中に含まれるため、塩析(タンパク質の変性)による沈殿を利用して、好塩性微細藻類を効率的に分離、回収することができる。また、添加する有機物溶液の液量の増分が少ないため、上澄液(排液)の処理量の負担が抑えられる。 As a result, halophilic microalgae are present in the precipitate together with protein components, and the salt content is contained in the supernatant. It can be separated and recovered efficiently. Moreover, since there is little increment of the liquid amount of the organic substance solution to add, the burden of the processing amount of a supernatant liquid (drainage) is suppressed.
本発明の一態様として、前記好塩性微細藻類は、ドナリエラ属種、Nostoc属種、Symploca属種、Prochloron属種、Skeletonema属種、Thalassiosira属種、Chaetoceros属種、Isochrysis属、Tetraselmis属種、Monochrysis属種、Chlorella属種、Spirulina属種、Synechococcus属種、Phaeodactylum属種、Bangia属種からなる群より選択される微細藻類である、のが好ましい。 In one aspect of the present invention, the halophilic microalgae are Donariella spp., Nostoc spp., Symploca spp., Prochloron spp., Skeletonema spp., Thalassosiera spp., Chaetoceros spp. It is preferably a microalga selected from the group consisting of Monochrysis genus, Chlorella genus, Spirulina genus, Synechococcus genus, Phaeodactylum genus, and Bangia genus.
上記好塩性微細藻類の回収方法によれば、好塩性微細藻類は、ドナリエラ属種、Nostoc属種、Symploca属種、Prochloron属種、Skeletonema属種、Thalassiosira属種、Chaetoceros属種、Isochrysis属、Tetraselmis属種、Monochrysis属種、Chlorella属種、Spirulina属種、Synechococcus属種、Phaeodactylum属種、Bangia属種からなる群より選択される微細藻類であるため、ドナリエラ属種のみならず、ドナリエラ以外の種々の好塩性微細藻類を、タンパク質の変性による沈殿を利用して、効率的に分離、回収することができる。 According to the method for recovering halophilic microalgae, the halophilic microalgae are Donariella spp., Nostoc spp., Symploca spp, Prochloron spp, Skeletonema spp, Thalassiosira spp, Chaetoceros spp , A microalga selected from the group consisting of Tetraselmis genus, Monochrysis genus, Chlorella genus, Spirulina genus, Synechococcus genus, Phaeodactylum genus, Bangia genus, The various halophilic microalgae can be efficiently separated and recovered using precipitation due to protein denaturation.
本発明の他態様として、前記培養液は、3.5%〜20%の塩濃度を有する、のが好ましい。上記好塩性微細藻類の回収方法によれば、培養液が、3.5%〜20%の塩濃度を有する場合、タンパク質の変性による沈殿を利用して、好塩性微細藻類をより効率的に分離、回収することができる。 As another aspect of the present invention, the culture solution preferably has a salt concentration of 3.5% to 20%. According to the method for recovering halophilic microalgae, when the culture solution has a salt concentration of 3.5% to 20%, the halophilic microalgae is more efficiently utilized by using precipitation due to protein denaturation. Can be separated and recovered.
本発明のさらに他の態様として、前記混合溶液の温度は、10℃〜30℃の範囲である、のが好ましい。上記好塩性微細藻類の回収方法によれば、混合溶液の温度が、10℃〜30℃の範囲であれば、タンパク質の変性による沈殿を利用して、好塩性微細藻類をさらにより効率的に分離、回収することができる。 As still another embodiment of the present invention, the temperature of the mixed solution is preferably in the range of 10 ° C to 30 ° C. According to the method for recovering halophilic microalgae, if the temperature of the mixed solution is in the range of 10 ° C. to 30 ° C., the halophilic microalgae can be more efficiently utilized by utilizing precipitation due to protein denaturation. Can be separated and recovered.
本発明の別の態様として、前記培養液中の藻体濃度は、106個/mlである、のが好ましい。上記好塩性微細藻類の回収方法によれば、培養液中の藻体濃度が、106個/mlであれば、タンパク質の変性による沈殿を利用して、十分に沈殿物を生成することができ、好塩性微細藻類をさらにより効率的に分離、回収することができる。 As another embodiment of the present invention, the algal body concentration in the culture solution is preferably 10 6 cells / ml. According to the method for recovering halophilic microalgae, if the algal body concentration in the culture solution is 10 6 cells / ml, a precipitate can be sufficiently generated using precipitation due to protein denaturation. And halophilic microalgae can be separated and recovered even more efficiently.
本発明のさらに別の態様として、前記培養液に対して、5〜10重量%の前記タンパク質を含む有機物溶液を添加する、のが好ましい。上記好塩性微細藻類の回収方法によれば、培養液に対して、5〜10重量%のタンパク質を含む有機物溶液を添加する場合、タンパク質の変性による沈殿を利用して、好塩性微細藻類をさらにより効率的に分離、回収することができる。 As still another embodiment of the present invention, it is preferable to add an organic substance solution containing 5 to 10% by weight of the protein to the culture solution. According to the method for recovering halophilic microalgae, when an organic substance solution containing 5 to 10% by weight of protein is added to the culture solution, halophilic microalgae are utilized by utilizing precipitation due to protein denaturation. Can be separated and recovered even more efficiently.
本発明のさらに別の態様として、前記培養液への前記タンパク質を含む有機物溶液の添加後に、緩衝液流で混合、均一化する工程をさらに含む、のが好ましい。上記好塩性微細藻類の回収方法によれば、培養液へのタンパク質を含む有機物溶液の添加後に、緩衝液流で混合、均一化する工程をさらに含むため、緩衝液流によって、培養液とタンパク質を含む有機物溶液とを、さらに均一に混合することができ、タンパク質の変性による沈殿を利用して、好塩性微細藻類をさらにより効率的に分離、回収することができる。 As yet another aspect of the present invention, it is preferable that the method further includes a step of mixing and homogenizing with a buffer flow after the addition of the organic solution containing the protein to the culture solution. According to the method for recovering halophilic microalgae, the method further includes a step of mixing and homogenizing with a buffer flow after the addition of the organic solution containing the protein to the culture solution. The organic matter solution containing can be further uniformly mixed, and halophilic microalgae can be separated and recovered more efficiently by utilizing precipitation due to protein denaturation.
本発明のさらに別の態様として、前記上澄液に含まれる前記塩を回収する工程をさらに含む、のが好ましい。上記好塩性微細藻類の回収方法によれば、上澄液に含まれる塩を回収する工程をさらに含むため、好塩性微細藻類を培養液中で培養するために必要な塩分として、上澄液に含まれる塩を回収して、再利用することができる。 As still another aspect of the present invention, it is preferable that the method further includes a step of recovering the salt contained in the supernatant. According to the above method for recovering halophilic microalgae, the method further includes the step of recovering the salt contained in the supernatant, and therefore, as a salt necessary for culturing the halophilic microalgae in the culture solution, The salt contained in the liquid can be recovered and reused.
本発明のさらに別の態様として、回収された前記塩を、前記培養液中に再び戻して再利用する工程をさらに含む、のが好ましい。上記好塩性微細藻類の回収方法によれば、回収された塩を、培養液中に再び戻して再利用する工程をさらに含むため、好塩性微細藻類を培養液中で培養するために必要な塩分として、回収された塩を、培養液中に再び戻して、より効率的に再利用することができる。 As still another aspect of the present invention, it is preferable that the method further includes a step of returning the recovered salt to the culture broth and reusing it. According to the above method for recovering halophilic microalgae, the method further includes a step of returning the recovered salt back to the culture solution and reusing it, and is necessary for culturing the halophilic microalgae in the culture solution. As a salinity, the recovered salt can be returned to the culture medium again and reused more efficiently.
本発明のさらに別の態様として、前記タンパク質を含む有機物溶液は、スキムミルク、牛乳、豆乳又は卵を含む、のが好ましい。上記好塩性微細藻類の回収方法によれば、タンパク質を含む有機物溶液は、スキムミルク(脱脂粉乳)、牛乳、豆乳又は卵を含むため、タンパク質成分を安価でかつ調達しやすく、例えば、飲食用に用いられるような、タンパク質成分を含む有機物溶液であれば、タンパク質の変性による沈殿を利用して、好塩性微細藻類をより効率的に分離、回収することができる。 As still another embodiment of the present invention, the organic solution containing the protein preferably contains skim milk, milk, soy milk or egg. According to the method for recovering halophilic microalgae, the organic substance solution containing protein contains skim milk (fat dry milk), milk, soy milk, or egg, so that the protein component is inexpensive and easy to procure, for example, for food and drink If it is an organic solution containing a protein component as used, halophilic microalgae can be more efficiently separated and recovered by utilizing precipitation due to protein denaturation.
以上のように、本発明の好塩性微細藻類の回収方法によれば、タンパク質の変性による沈殿を利用して、好塩性微細藻類を効率的に分離、回収することができる、といった優れた効果を奏し得る。 As described above, according to the method for recovering halophilic microalgae of the present invention, it is possible to efficiently separate and recover halophilic microalgae using precipitation due to protein denaturation. Can have an effect.
以下、本発明の一実施形態に係る好塩性微細藻類の回収方法について、詳細に説明する。 Hereinafter, a method for recovering halophilic microalgae according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
発明者らは、上述のように、アルコール以外の資材による塩析(タンパク質の変性による沈殿)を利用した好塩性微細藻類の回収方法に関する新たな知見を得た。本実施形態に係る好塩性微細藻類の回収方法は、好塩性微細藻類に属する藻類の藻体を、タンパク質の変性による沈殿を利用して取得する好塩性微細藻類の回収方法である。 As described above, the inventors have obtained new knowledge regarding a method for recovering halophilic microalgae using salting out by materials other than alcohol (precipitation due to protein denaturation). The method for recovering halophilic microalgae according to the present embodiment is a method for recovering halophilic microalgae that obtains algal bodies of algae belonging to halophilic microalgae using precipitation due to protein denaturation.
本実施形態に係る好塩性微細藻類の回収方法は、好塩性微細藻類を、塩を含む培養液中で培養する工程と、培養液中に、タンパク質を含む有機物溶液を添加、混合して静置し、混合溶液を、沈殿物と上澄液とに分離する工程と、沈殿物に含まれる前記藻体を回収する工程と、を含むことを特徴とする。 The method for recovering halophilic microalgae according to the present embodiment includes a step of culturing halophilic microalgae in a culture solution containing salt, and adding and mixing an organic substance solution containing protein in the culture solution. It is characterized by including the process of standing still and isolate | separating a mixed solution into a precipitate and a supernatant liquid, and the process of collect | recovering the said algal bodies contained in a precipitate.
本実施形態において、好塩性微細藻類は、ドナリエラ属種、海洋性シアノバクテリアとして、Nostoc属種、Symploca属種、Prochloron属種、養殖産業で使われている微細藻類として、Skeletonema属種、Thalassiosira属種、Chaetoceros属種、Isochrysis属、Tetraselmis属種、Monochrysis属種、Chlorella属種、その他、耐塩性が知られているものとして、Spirulina属種、Synechococcus属種、Phaeodactylum属種、Bangia属種、からなる群より選択される微細藻類である。 In this embodiment, halophilic microalgae are Donariella spp., Marine cyanobacteria, Nostoc spp., Symploca spp., Prochloron spp., Microalgae used in the aquaculture industry, Skeletonema spp., Thalassiosira Genus species, Chaetoceros species, Isochrysis genus, Tetraselmis genus species, Monochrysis genus species, Chlorella genus species, and others with known salt tolerance include Spirulina genus, Synechococcus genus, Phaeodacty species A microalgae selected from the group consisting of
ドナリエラ属種は、真核藻類である緑藻の一種である。ドナリエラ属種は、好塩性微細藻類に属し、耐塩性の単細胞緑藻であるため、塩分濃度の高い場所で繁殖する。ドナリエラは、細胞壁を持たない。ドナリエラの作るカロテノイドは、細胞の再生を助ける抗酸化作用に優れるとされ、例えば、食品として、或いは、化粧品、薬剤などの有効成分として利用されている。 The species of the genus Donariella is a kind of green algae that are eukaryotic algae. The species of the genus Donariella belongs to halophilic microalgae and is a salt-tolerant unicellular green algae, so it breeds in places with high salinity. Donariella does not have a cell wall. Carotenoids made by Donariella are considered to be excellent in antioxidant action that assists cell regeneration, and are used as, for example, foods or active ingredients such as cosmetics and drugs.
ドナリエラ属種等の好塩性微細藻類は、比較的高濃度の塩の存在が生育に必要である。本実施形態において、培養液は、3.5%〜20%の塩濃度を有する。培養液が、3.5%〜20%の塩濃度を有する場合、タンパク質の変性による沈殿を利用して、好塩性微細藻類をより効率的に分離、回収することができる。好ましくは、培養液は、15%から16%の塩濃度を有する。 The presence of a relatively high concentration of salt is necessary for growth of halophilic microalgae such as Donariella species. In the present embodiment, the culture solution has a salt concentration of 3.5% to 20%. When the culture solution has a salt concentration of 3.5% to 20%, halophilic microalgae can be more efficiently separated and recovered using precipitation due to protein denaturation. Preferably, the culture medium has a salt concentration of 15% to 16%.
本実施形態において、混合溶液の温度は、10℃〜30℃の範囲である。混合溶液の温度が、10℃〜30℃の範囲であれば、タンパク質の変性による沈殿を利用して、好塩性微細藻類をさらにより効率的に分離、回収することができる。好ましくは、混合溶液の温度は、25℃であり、室温で沈殿可能である。 In this embodiment, the temperature of the mixed solution is in the range of 10 ° C to 30 ° C. If the temperature of the mixed solution is in the range of 10 ° C. to 30 ° C., halophilic microalgae can be separated and recovered more efficiently using precipitation due to protein denaturation. Preferably, the temperature of the mixed solution is 25 ° C. and can be precipitated at room temperature.
本実施形態において、培養液中の藻体濃度は、106個/mlである。培養液中の藻体濃度が、106個/mlであれば、塩析によって十分に沈殿物を生成することができ、好塩性微細藻類をさらにより効率的に分離、回収することができる。 In the present embodiment, algal cell concentration in the culture medium is 10 6 / ml. When the concentration of algal bodies in the culture solution is 10 6 cells / ml, it is possible to sufficiently generate precipitates by salting out, and it is possible to separate and collect halophilic microalgae more efficiently. .
本実施形態において、培養液に対して、5〜10重量%のタンパク質を含む有機物溶液を添加する。培養液に対して、5〜10重量%のタンパク質を含む有機物溶液を添加する場合、塩析によって十分に沈殿物を生成することができ、好塩性微細藻類をさらにより効率的に分離、回収することができる。 In the present embodiment, an organic solution containing 5 to 10% by weight of protein is added to the culture solution. When an organic solution containing 5 to 10% by weight of protein is added to the culture solution, a precipitate can be generated sufficiently by salting out, and halophilic microalgae can be separated and recovered more efficiently. can do.
本実施形態において、タンパク質を含む有機物溶液は、スキムミルク(脱脂粉乳)、牛乳、豆乳又は卵を含む。スキムミルク、牛乳、豆乳又は卵は、タンパク質成分を安価でかつ調達しやすく、タンパク質の変性による沈殿を利用して、塩析によって十分に沈殿物を生成することができる。 In this embodiment, the organic substance solution containing protein contains skim milk (skim milk powder), milk, soy milk or eggs. Skimmed milk, cow's milk, soy milk, or egg can produce a sufficient amount of salt by salting out by utilizing precipitation due to protein denaturation because the protein component is inexpensive and easy to procure.
また、エタノールによる塩析の場合、混合溶液を冷却することで、沈殿効率が高まるが、スキムミルク等のタンパク質を含む有機物溶液による塩析の場合、室温でも沈殿を十分に生成することができる。 In the case of salting out with ethanol, the precipitation efficiency is increased by cooling the mixed solution. However, in the case of salting out with an organic solution containing proteins such as skim milk, precipitation can be sufficiently generated even at room temperature.
また、スキムミルクの場合、廃乳等からスキムミルクを調達すれば、好塩性微細藻類を安価で効率よく回収する手段として期待できる。 In the case of skim milk, if skim milk is procured from waste milk or the like, it can be expected as a means for efficiently collecting halophilic microalgae at a low cost.
次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Next, although an Example is given and this invention is demonstrated in more detail, this invention is not limited to these.
(アルコール以外の資材による塩析を利用した好塩性微細藻類の回収方法)
発明者らは、市販の人工海水(粉末)に純水を加えて、約15重量%の塩濃度の培養液を作製した。ドナリエラを培養液中で14日間培養し、培養液をチューブに分注した。次に、各チューブに、種々の資材を添加、混合して10分間静置し、混合溶液を、上澄液と沈殿物とに分離した。そして、上澄液と沈殿物とを、それぞれ、光学顕微鏡により観察した。
(Recovery method of halophilic microalgae using salting-out with materials other than alcohol)
The inventors added pure water to commercially available artificial seawater (powder) to prepare a culture solution having a salt concentration of about 15% by weight. Donariella was cultured in a culture solution for 14 days, and the culture solution was dispensed into tubes. Next, various materials were added to each tube, mixed, and allowed to stand for 10 minutes to separate the mixed solution into a supernatant and a precipitate. The supernatant and the precipitate were each observed with an optical microscope.
(試験結果)
上記実施例では、各チューブに、種々の資材以外の資材は添加しておらず、遠心分離も行っていない。また、種々の資材添加時は、強撹拌はせず、温和な条件で混和した。そして、沈殿までに必要な時間は、実質10分程度であった。種々の資材による塩析の観察結果を、図2(a),(b)に示す。
(Test results)
In the said Example, materials other than various materials are not added to each tube, and the centrifugation is not performed. In addition, when various materials were added, strong stirring was not performed and mixing was performed under mild conditions. The time required for precipitation was substantially about 10 minutes. The observation results of salting out with various materials are shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b).
図2(a),(b)に示すように、コントロールとして培養液(Cul.)を使用した。また、種々の資材として、6種類の有機物系資材(図2(a))及び5種類の無機物系資材(図2(b))を使用した。 As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), a culture solution (Cul.) Was used as a control. Moreover, six types of organic material (FIG. 2 (a)) and five types of inorganic material (FIG. 2 (b)) were used as various materials.
図2(a),(b)に示すように、コントロールでは、培養液中にドナリエラの藻体のみが観察された。 As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), in the control, only Donariella alga bodies were observed in the culture solution.
図2(a)に示すように、6種類の有機物系資材において、エタノール、アセトン、グリセリン、ポリビニルアルコールでは、混合溶液は、塩析によって、上澄と沈殿物とに分離されている。しかしながら、塩析による液体の増加量が大きいため、排液(上澄液)の処理量の問題が残る。 As shown in FIG. 2A, in six types of organic materials, in ethanol, acetone, glycerin, and polyvinyl alcohol, the mixed solution is separated into a supernatant and a precipitate by salting out. However, since the amount of increase in liquid due to salting out is large, there remains a problem of the processing amount of drainage (supernatant).
図2(a),図3及び図4に示すように、スキムミルクでは、10分程度で沈殿し、藻体の回収効率も高いことが確認された。また、スキムミルクでは、液量の増分が少ないため、排水処理の負担が抑えられる。 As shown in FIG. 2 (a), FIG. 3 and FIG. 4, it was confirmed that skim milk precipitated in about 10 minutes and the collection efficiency of alga bodies was high. Moreover, in skim milk, since the increment of a liquid quantity is small, the burden of waste water treatment is suppressed.
タンパク質の変性による沈殿では、有機物溶液中のタンパク質成分が塩の存在によって変性し、タンパク質の分子構造が変わることで、好塩性微細藻類がタンパク質成分とともに沈殿する。培養液中の塩分は、上澄液中に含まれるようになる。 In precipitation due to protein denaturation, protein components in the organic solution are denatured by the presence of salt, and the molecular structure of the protein changes, so that halophilic microalgae are precipitated together with the protein components. The salt content in the culture solution is contained in the supernatant.
また、図2(b)に示すように、5種類の全ての無機物系資材において、藻体は若干回収されているものの、回収効率が悪く、かつ液面付近に沈殿していない藻体が確認された。 In addition, as shown in FIG. 2 (b), although all the five types of inorganic materials have algal bodies recovered slightly, recovery efficiency is poor and algal bodies that are not precipitated near the liquid surface are confirmed. It was done.
以上のように、本実施形態に係る好塩性微細藻類の回収方法によれば、有機物溶液中のタンパク質成分が塩の存在によって変性し、タンパク質の分子構造が変わることで、好塩性微細藻類がタンパク質成分とともに沈殿する。また、培養液中の塩分は、上澄液中に含まれるようになる。 As described above, according to the method for recovering halophilic microalgae according to the present embodiment, the protein component in the organic solution is denatured by the presence of salt, and the molecular structure of the protein is changed. Precipitates with the protein component. Further, the salt content in the culture solution is contained in the supernatant.
その結果、好塩性微細藻類がタンパク質成分ともに沈殿物中に存在し、塩分は上澄液中に含まれるため、タンパク質の変性による沈殿を利用して、好塩性微細藻類を効率的に分離、回収することができる。また、添加する有機物溶液の液量の増分が少ないため、上澄液(排液)の処理量の負担が抑えられる。 As a result, halophilic microalgae are present in the precipitate together with the protein components, and the salt content is contained in the supernatant. Therefore, halophilic microalgae can be separated efficiently using precipitation due to protein denaturation. Can be recovered. Moreover, since there is little increment of the liquid amount of the organic substance solution to add, the burden of the processing amount of a supernatant liquid (drainage) is suppressed.
また、ドナリエラ属種のみならず、ドナリエラ以外の種々の好塩性微細藻類を、タンパク質の変性による沈殿を利用して、効率的に分離、回収することができる。 Moreover, not only Donariella species but also various halophilic microalgae other than Donariella can be efficiently separated and recovered using precipitation due to protein denaturation.
また、培養液が、3.5%〜20%の塩濃度を有する場合、タンパク質の変性による沈殿を利用して、好塩性微細藻類をより効率的に分離、回収することができる。 In addition, when the culture solution has a salt concentration of 3.5% to 20%, halophilic microalgae can be more efficiently separated and recovered using precipitation due to protein denaturation.
また、混合溶液の温度が、10℃〜30℃の範囲であれば、タンパク質の変性による沈殿を利用して、好塩性微細藻類をさらにより効率的に分離、回収することができる。 Moreover, if the temperature of a mixed solution is the range of 10 to 30 degreeC, a halophilic microalgae can be isolate | separated and collect | recovered still more efficiently using precipitation by protein denaturation.
また、培養液中の藻体濃度が、106個/mlであれば、タンパク質の変性による沈殿を利用して、十分に沈殿物を生成することができ、好塩性微細藻類をさらにより効率的に分離、回収することができる。 Moreover, if the algal body concentration in the culture solution is 10 6 cells / ml, it is possible to sufficiently generate precipitates by utilizing precipitation due to protein denaturation, and to make halophilic microalgae even more efficient. Can be separated and recovered.
また、培養液に対して、5〜10重量%のタンパク質を含む有機物溶液を添加する場合、タンパク質の変性による沈殿を利用して、好塩性微細藻類をさらにより効率的に分離、回収することができる。 In addition, when an organic solution containing 5 to 10% by weight of protein is added to the culture solution, halophilic microalgae can be separated and recovered more efficiently using precipitation due to protein denaturation. Can do.
また、スキムミルクを使用できるため、タンパク質成分を安価でかつ調達しやすく、例えば、飲食用に用いられるような、タンパク質成分を含む有機物溶液であれば、タンパク質の変性による沈殿を利用して、好塩性微細藻類をより効率的に分離、回収することができる。 In addition, since skim milk can be used, protein components are inexpensive and easy to procure. For example, in the case of an organic solution containing protein components, such as those used for eating and drinking, halophilic salts are obtained by utilizing precipitation due to protein denaturation. The microalgae can be separated and recovered more efficiently.
また、エタノールによる塩析の場合、混合溶液を冷却することで、沈殿効率が高まるが、スキムミルクによる沈殿の場合、室温でも沈殿を十分に生成することができる。 In addition, in the case of salting out with ethanol, the precipitation efficiency is increased by cooling the mixed solution. However, in the case of precipitation with skim milk, a precipitate can be sufficiently generated even at room temperature.
また、スキムミルクの場合、排乳等からスキムミルクを調達すれば、好塩性微細藻類を安価で効率よく回収する手段として期待できる。 Further, in the case of skim milk, if skim milk is procured from milk discharge or the like, it can be expected as a means for efficiently collecting halophilic microalgae at a low cost.
なお、本発明の好塩性微細藻類の回収方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更し得ることは勿論のことである。 It should be noted that the method for recovering halophilic microalgae of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can of course be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention.
上記実施形態において、好塩性微細藻類は、ドナリエラ属種、Nostoc属種、Symploca属種、Prochloron属種、Skeletonema属種、Thalassiosira属種、Chaetoceros属種、Isochrysis属、Tetraselmis属種、Monochrysis属種、Chlorella属種、Spirulina属種、Synechococcus属種、Phaeodactylum属種、Bangia属種からなる群より選択される微細藻類であるが、これに限定されるものではない。ドナリエラ属種等の好塩性微細藻類であれば、塩析(タンパク質の変性による沈殿)による沈殿を利用して、効率的に回収することができる。 In the above embodiment, the halophilic microalgae are Donariella spp., Nostoc spp., Symploca spp, Prochloron spp, Skeletonema spp., Thalassiosira spp., Chaetoceros spp., Isochrysis spp, Tetraselmis spp. , A microalga selected from the group consisting of Chlorella genus, Spirulina genus, Synechococcus genus, Phaeodactylum genus, Bangia genus, but is not limited thereto. If it is a halophilic microalga such as Donariella sp., It can be efficiently recovered using precipitation by salting out (precipitation due to protein denaturation).
上記実施形態において、培養液は、3.5%〜20%の塩濃度を有するが、これに限定されるものではない。使用される好塩性微細藻に応じて、適切な塩濃度を有する培養液を使用することが可能である。 In the said embodiment, although a culture solution has a salt concentration of 3.5%-20%, it is not limited to this. Depending on the halophilic microalga used, it is possible to use a culture solution having an appropriate salt concentration.
上記実施形態において、混合溶液の温度は、10℃〜30℃の範囲であるが、これに限定されるものではない。使用される好塩性微細藻に応じて、適切な温度を使用することが可能である。 In the said embodiment, although the temperature of a mixed solution is the range of 10 to 30 degreeC, it is not limited to this. Depending on the halophilic microalga used, it is possible to use an appropriate temperature.
上記実施形態において、培養液中の藻体濃度は、106個/mlであるが、これに限定されるものではない。使用される好塩性微細藻に応じて、適切な藻体濃度を使用することが可能である。 In the above embodiments, algal cell concentration in the culture medium is a 10 6 / ml, but is not limited thereto. Depending on the halophilic microalgae used, it is possible to use an appropriate algal body concentration.
上記実施形態において、培養液に対して、5〜10重量%のタンパク質を含む有機物溶液を添加するが、これに限定されるものではない。使用される好塩性微細藻に応じて、適切なタンパク質を含む有機物溶液を使用することが可能である。 In the said embodiment, although the organic substance solution containing 5-10 weight% protein is added with respect to a culture solution, it is not limited to this. Depending on the halophilic microalgae used, it is possible to use organic solutions containing suitable proteins.
上記実施形態において、タンパク質を含む有機物溶液として、スキムミルクを使用したが、これに限定されるものではない。使用される好塩性微細藻に応じて、適切なタンパク質、例えば、牛乳、豆乳又は卵を含む有機物溶液を使用することが可能である。 In the said embodiment, skim milk was used as an organic substance solution containing protein, However, It is not limited to this. Depending on the halophilic microalga used, it is possible to use organic solutions containing suitable proteins such as milk, soy milk or eggs.
上記実施形態において、培養液へのタンパク質を含む有機物溶液の添加後に、緩衝液流で混合、均一化する工程をさらに含んでもよい。緩衝液流によって、培養液とタンパク質を含む有機物溶液とを、さらに均一に混合することができるようになる。 In the above-described embodiment, a step of mixing and homogenizing with a buffer flow may be further included after the addition of the organic solution containing the protein to the culture solution. The buffer solution stream allows the culture solution and the organic solution containing the protein to be mixed more uniformly.
上記実施形態において、上澄液に含まれる塩を回収する工程をさらに含んでもよい。また、上記実施形態において、回収された塩を、培養液中に再び戻して再利用する工程をさらに含んでもよい。そうすることで、好塩性微細藻類を培養液中で培養するために必要な塩分として、回収された塩を、培養液中に再び戻して、より効率的に再利用することができる。 In the said embodiment, you may further include the process of collect | recovering the salt contained in a supernatant liquid. Moreover, in the said embodiment, you may further include the process of returning the collect | recovered salt in a culture solution again and reusing. By doing so, as the salt content necessary for culturing halophilic microalgae in the culture solution, the recovered salt can be returned to the culture solution again and reused more efficiently.
本発明の好塩性微細藻類の回収方法は、塩析(タンパク質の変性)による沈殿を利用して、効率的に分離、回収することのできる好塩性微細藻類の回収方法に有効に利用される。 The method for recovering halophilic microalgae of the present invention is effectively used in a method for recovering halophilic microalgae that can be efficiently separated and recovered using precipitation by salting out (denaturation of protein). The
Claims (10)
前記好塩性微細藻類を、塩を含む培養液中で培養する工程と、
前記培養液中に、タンパク質を含む有機物溶液を添加、混合して静置し、混合溶液を、沈殿物と上澄液とに分離する工程と、
前記沈殿物に含まれる前記藻体を回収する工程と、を含む、好塩性微細藻類の回収方法。 A method for recovering halophilic microalgae, which obtains algal bodies of algae belonging to halophilic microalgae using precipitation due to protein denaturation,
Culturing the halophilic microalgae in a culture medium containing salt;
Adding an organic solution containing protein to the culture solution, mixing and allowing to stand, and separating the mixed solution into a precipitate and a supernatant;
A step of recovering the algal bodies contained in the precipitate, and a method for recovering halophilic microalgae.
The method for recovering halophilic microalgae according to any one of claims 1 to 9, wherein the organic solution containing protein comprises skim milk, milk, soy milk, or egg.
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