JP5481876B2 - Microalgae belonging to the genus Seddesmus, a method for producing an oil having a step of culturing the microalgae, and an oil collected from the microalgae - Google Patents
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Description
本発明は、セネデスムス(Scenedesmus)属に属する微細藻類、該微細藻類を培養する工程を有する油分の製造方法、および該微細藻類から採取した油分に関する。より詳細には、炭素数14〜22の脂肪族炭化水素の産生能を有するセネデスムス(Scenedesmus)属に属する微細藻類、該微細藻類を培養する工程を有する油分の製造方法、該微細藻類から採取した油分、該微細藻類を乾燥して得られる乾燥藻体、該微細藻類から得られる燃料、および該微細藻類を培養する工程を有する二酸化炭素固定方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a microalga belonging to the genus Scenedesmus, a method for producing an oil having a step of culturing the microalga, and an oil collected from the microalgae. More specifically, a microalga belonging to the genus Senedesmus having an ability to produce an aliphatic hydrocarbon having 14 to 22 carbon atoms, a method for producing an oil having a step of culturing the microalga, and a sample collected from the microalgae The present invention relates to an oil component, a dry alga body obtained by drying the microalgae, a fuel obtained from the microalgae, and a carbon dioxide fixing method including a step of culturing the microalgae.
バイオ燃料と呼称される重質油系または軽質油系の炭化水素を、微細藻類の培養によって製造する方法がいくつか報告されている。
重質油系炭化水素の産生能を有する藻類としては、炭素数36の炭化水素の産生能をもつ微細藻類ボツリオコッカス ブラウニー(非特許文献1参照。)や炭素数33の炭化水素の産生能をもつ微細藻類ボツリオコッカス・ブラウニーAレース(特許文献1参照。)が知られる。
また、軽質油系炭化水素の産生能を有する藻類としては、炭素数17の炭化水素の産生能をもつ微細藻類Nostoc muscorum、Trichodesmium erythaeum、Plectonema terebrans等(非特許文献1参照。)、炭素数19の炭化水素の産生能をもつ微細藻類Coccochloris elabens等(非特許文献1参照。)、炭素数17、18、19、および20の炭化水素の産生能をもつ微細藻類シュードコリシスチス エリプソイディア MBIC11204株(特許文献2参照。)、炭素数17、19、21、および23の炭化水素の産生能をもつ微細藻類コリシスチス マイナー SAG17.98株(特許文献2参照。)が知られる。
Several methods for producing heavy or light oil hydrocarbons called biofuels by culturing microalgae have been reported.
Examples of algae having the ability to produce heavy oil-based hydrocarbons include the microalga Botriococcus brownie (see Non-Patent Document 1) capable of producing hydrocarbons having 36 carbon atoms and the ability to produce hydrocarbons having 33 carbon atoms. There is known a microalga Botriococcus brownie A race (see Patent Document 1).
As the algae having the ability to produce light oil-based hydrocarbons, the microalgae Nostocc muscorum, Trichodesmium erythaeum, Plectonema terebran et al. Microalgae Coccochoris elabens et al. (See Non-Patent Document 1) having the ability to produce various hydrocarbons, Microalgae Pseudocollistis ellipsoidia MBIC11204 strain having the ability to produce hydrocarbons having 17, 18, 19, and 20 carbon atoms (See Patent Document 2), a microalgae colitissis minor SAG17.98 strain (see Patent Document 2) having the ability to produce hydrocarbons having 17, 19, 21, and 23 carbon atoms is known.
微細藻類の産生しうる軽質油系炭化水素はディーゼル燃料として産業上有用であり、地球温暖化防止を志向したカーボンニュートラルな燃料としても期待されている。
しかしながら、前記微細藻類を乾燥して得られる乾燥藻体において、軽質油系炭化水素の含有率は通常0.025〜0.12質量%程度であり(非特許文献1参照。)、その炭化水素産生能は必ずしも十分ではない。
Light oil-based hydrocarbons that can be produced by microalgae are industrially useful as diesel fuel, and are also expected as carbon-neutral fuels aimed at preventing global warming.
However, in the dry algae obtained by drying the microalgae, the light oil-based hydrocarbon content is usually about 0.025 to 0.12% by mass (see Non-Patent Document 1), and the hydrocarbons. Productivity is not always sufficient.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、炭素数14〜22の脂肪族炭化水素の産生能の高い微細藻類、該微細藻類を培養する工程を有する油分の製造方法、該微細藻類から採取した油分、該微細藻類を乾燥して得られる乾燥藻体、該微細藻類から得られる燃料、および該微細藻類を培養する工程を有する二酸化炭素固定方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a microalgae having high productivity of aliphatic hydrocarbons having 14 to 22 carbon atoms, a method for producing an oil component having a step of culturing the microalgae, and the microalgae. It is an object of the present invention to provide a method for fixing carbon dioxide having a collected oil, a dried algal body obtained by drying the microalgae, a fuel obtained from the microalgae, and a step of culturing the microalgae.
上記課題を解決するため、本発明は次の構成を採用した。
請求項1記載の発明は、微細藻類セネデスムス(Scenedesmus)属 ルベッセンス(rubescens)種 JPCC GA0024株(FERM P−2174
9)である。
請求項2記載の発明は、請求項1に記載の微細藻類を培養する工程を有する油分の製造方法である。
請求項3記載の発明は、前記油分が炭素数14〜22の脂肪族炭化水素を含むことを特徴とする請求項2記載の油分の製造方法である。
請求項4記載の発明は、請求項1に記載の微細藻類を乾燥して得られる乾燥藻体である。
請求項5記載の発明は、請求項1に記載の微細藻類を培養する工程を有する二酸化炭素固定方法である。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following configuration.
The invention described in
9).
Invention of
The invention according to
請 Motomeko 4 invention described is a dry algal cells obtained by drying the microalgae according to
請 Motomeko 5 the described invention, is carbon dioxide fixing method having a step of culturing a microalgae according to
なお、本特許請求の範囲および明細書中において、「炭素数14〜22の脂肪族炭化水素の産生能を有する」とは、主に炭素数14、16、20、および22の脂肪族炭化水素の産生能を有するという意である。また、「油分」とは、疎水性有機化合物からなる液体成分をいう。該疎水性有機化合物としては、脂肪族炭化水素、中性脂肪等が挙げられる。 In the claims and the specification, “having the ability to produce an aliphatic hydrocarbon having 14 to 22 carbon atoms” mainly means an aliphatic hydrocarbon having 14, 16, 20, and 22 carbon atoms. It has the ability to produce The “oil” refers to a liquid component composed of a hydrophobic organic compound. Examples of the hydrophobic organic compound include aliphatic hydrocarbons and neutral fats.
本発明によれば、炭素数14〜22の脂肪族炭化水素の産生能の高い微細藻類、該微細藻類を培養する工程を有する油分の製造方法、該微細藻類から採取した油分、該微細藻類を乾燥して得られる乾燥藻体、該微細藻類から得られる燃料、および該微細藻類を培養する工程を有する二酸化炭素固定方法を提供できる。 According to the present invention, a microalgae having high ability to produce aliphatic hydrocarbons having 14 to 22 carbon atoms, a method for producing oil having a step of culturing the microalgae, an oil collected from the microalgae, and the microalgae It is possible to provide a carbon dioxide fixing method including a dry alga body obtained by drying, a fuel obtained from the microalgae, and a step of culturing the microalgae.
以下、本発明について詳しく説明する。
<セネデスムス属に属する微細藻類>
本発明におけるセネデスムス(Scenedesmus)属に属する微細藻類は、炭素数14〜22の脂肪族炭化水素の産生能を有するものである。
該微細藻類としては、微細藻類セネデスムス属 ルベッセンス種(Scenedesmus rubescens)が好ましく、特に、炭素数14〜22の脂肪族炭化水素の藻体中における含有率が高く、容易に培養できる観点から、微細藻類セネデスムス属 ルベッセンス種(Scenedesmus rubescens) JPCC GA0024株(FERM P−21749)(以下、JPCC GA0024株と略称する。)がより好ましい。
The present invention will be described in detail below.
<Microalgae belonging to the genus Senedesmus>
The microalgae belonging to the genus Scenedesmus in the present invention has an ability to produce aliphatic hydrocarbons having 14 to 22 carbon atoms.
As the microalgae, the microalga Senedesmus rubescens is preferable. Particularly, the content of the aliphatic hydrocarbons having 14 to 22 carbon atoms in the algal body is high, and the microalgae can be easily cultured. Senedesmus rubescens JPCC GA0024 strain (FERM P-21749) (hereinafter abbreviated as JPCC GA0024 strain) is more preferred.
JPCC GA0024株は、発明者が汽水域の海水から単離した緑藻綱クロロコッカム目セネデスムス属ルベッセンス種に属する海洋微細藻類の新規株である。
以下に、該微細藻類の単離方法および該微細藻類のJPCC GA0024株を新規株と判定するに至った経緯を説明する。
The JPCC GA0024 strain is a novel strain of marine microalgae belonging to the chlorococcum saccharides rubescens species isolated from brackish water by the inventors.
Hereinafter, the method for isolating the microalgae and the background of determining the JPCC GA0024 strain of the microalgae as a new strain will be described.
(単離方法)
ビタミン等を含む栄養塩類{硝酸ナトリウム200mg/l、リン酸水素二ナトリウム1.4mg/l、リン酸二水素ナトリウム5.0mg/l、塩化アンモニウム68mg/l、チアミン0.2mg/l、ビオチン0.0015mg/l、ビタミン(B12)0.0015mg/l、Na2EDTA37.2mg/l、FeEDTA5.2mg/l、MnEDTA0.3332mg/l、塩化マンガン(II)四水和物0.18mg/l、硫酸亜鉛七水和物0.024mg/l、塩化コバルト(II)六水和物0.014mg/l、モリブテン(VI)酸二ナトリウム二水和物0.0072mg/l、硫酸銅(II)五水和物0.0024mg/l、亜セレン酸五水和物0.0016mg/l}、および人工海水(千寿製薬(株)製マリンアート・SF−1)37g/lを蒸留水に上記所定の濃度で溶解した液体培地を作製した。また、ビタミン等を含む栄養塩類および人工海水を前記液体培地と同一の組成で含み、さらに寒天を1.2%(w/v)の濃度となるように添加した寒天培地を作成した。
前記液体培地2mlを含む24穴のマイクロタイタープレートに、2002年11月福岡県遠賀郡芦屋町遠賀川河口干潟より採取した砂を適量添加した。つづいて、1000ルクス(lx)の光照射下で静置培養を行い、微細藻類の生育が確認できたウェル中の培養液の一部を分取した。その分取した培養液を前記寒天培地上に接種して、前記光照射条件下で培養することによって、緑色の単細胞藻類JPCC GA0024株が、単菌化(単離)された微細藻類のコロニーとして得られた。
(Isolation method)
Nutrients containing vitamins {sodium nitrate 200 mg / l, disodium hydrogen phosphate 1.4 mg / l, sodium dihydrogen phosphate 5.0 mg / l, ammonium chloride 68 mg / l, thiamine 0.2 mg / l,
To a 24-well microtiter plate containing 2 ml of the liquid medium, an appropriate amount of sand collected from the Onagagawa Kawaguchi tidal flat in Ashiya-gun, Fukuoka Prefecture in November 2002 was added. Subsequently, stationary culture was performed under light irradiation of 1000 lux (lx), and a part of the culture solution in the well in which the growth of microalgae was confirmed was collected. By inoculating the sorted culture solution on the agar medium and culturing under the light irradiation conditions, the green unicellular alga JPCC GA0024 strain becomes a unicellular (isolated) microalgae colony. Obtained.
(形態学的性質)
前記寒天培地上で、25℃、14日間培養した結果、直径2.0〜5.0mm程度の緑色のJPCC GA0024株のコロニーが得られた。コロニーの形状は点状で、隆起の無い半レンズ状であった。周縁は全縁であり、表面はスムーズな形状であった。また、変異によるコロニーの形態の変化は見られず、培養条件や生理的状態によるコロニー形態の変化も見られなかった。培養日数が延びるとともにコロニー色が緑色から茶色へと変化することが確認された。
前記コロニー中の海洋微細藻類は、大きさが平均して10〜20μm程度、中には100μmを超す細胞もある緑色の単細胞藻類で、群体を形成せず、栄養細胞には点眼や収縮胞は無く、細胞形は円形であった。浮遊性は無く、細胞表面は滑らかである。栄養細胞は鞭毛を持たず運動性を示さない。また外囲を細胞壁で囲まれ、内部に核が1個、葉緑体が複数存在し、その他ミトコンドリア、ゴルジ体、液胞、油滴等が観察される。葉緑体内にピレノイドが確認される。
(Morphological properties)
As a result of culturing on the agar medium at 25 ° C. for 14 days, green JPCCC GA0024 strain colonies having a diameter of about 2.0 to 5.0 mm were obtained. The shape of the colony was punctiform and a semi-lens shape with no bulge. The peripheral edge was the whole edge, and the surface was a smooth shape. Moreover, the change of the colony form by a mutation was not seen, and the change of the colony form by a culture condition or a physiological state was not seen. It was confirmed that the colony color changed from green to brown as the culture days increased.
The marine microalgae in the colony are green unicellular algae with an average size of about 10-20 μm, some of which are over 100 μm, do not form colonies, and vegetative cells do not have eye drops or contractile vesicles The cell shape was circular. There is no buoyancy and the cell surface is smooth. Vegetative cells do not have flagella and do not show motility. In addition, the outer wall is surrounded by a cell wall, one nucleus and a plurality of chloroplasts are present inside, and other mitochondria, Golgi apparatus, vacuole, oil droplets and the like are observed. Pyrenoids are found in chloroplasts.
(生殖様式)
JPCC GA0024株は、内細胞を形成せず、2分裂による増殖を行なう。
(Reproductive style)
The JPCC GA0024 strain does not form an inner cell and proliferates by two divisions.
(生理学・生化学的性状)
・ 培養液:海水を基調とする公知の培養液中で生育する。淡水では極度に生育が鈍い。
・ 光合成:光合成による光独立栄養生育ができる。従属栄養生育は確認されない。
・ 含有色素:クロロフィルa、クロロフィルb、およびその他カロテノイド色素類
・ 貯蔵物質:デンプン、および炭素数14〜22の脂肪族炭化水素を含む油分
・ 生育温度:20℃〜35℃(至適温度25℃)
・ 生育pH:7.0〜9.0(至適pH8.0)
・ 細胞内にNile redで染色される油分を蓄積する。
(Physiological and biochemical properties)
Culture medium: Grows in a known culture medium based on seawater. In fresh water, the growth is extremely slow.
・ Photosynthesis: Photoautotrophic growth is possible by photosynthesis. Heterotrophic growth is not confirmed.
-Contained pigment: Chlorophyll a, chlorophyll b, and other carotenoid pigments-Storage material: Oil containing starch and aliphatic hydrocarbons having 14 to 22 carbon atoms-Growth temperature: 20 ° C to 35 ° C (optimum temperature 25 ° C) )
-Growth pH: 7.0-9.0 (optimum pH 8.0)
Accumulate oil that is stained with Nile red in the cells.
Nile red染色したJPCC GA0024株を蛍光顕微鏡で観察すると、蛍光視野中の藻体において、明るい蛍光発色の領域としてNile redで発色した油分の存在が確認される。該油分は藻体細胞内の広い領域に蓄積されうる。また、該油分は炭素数14〜22の脂肪族炭化水素を含む。 When the JPCC GA0024 strain stained with Nile red is observed with a fluorescence microscope, the presence of oil colored with Nile red is confirmed as a bright fluorescent color development region in the algal cells in the fluorescence field. The oil can accumulate in a wide area within algal cells. Moreover, this oil component contains a C14-C22 aliphatic hydrocarbon.
前述の形態学的性質、生殖様式、および生理学・生化学的性状の点からJPCC GA0024株は、既存の緑藻網クロロコッカム目に属する藻類であると推定された。さらに、従来公知の方法に従って、QIAamp DNAブロードミニキット50(株式会社キアゲン社製)を用いて、該JPCC GA0024株からDNAを抽出し、PCR法により、18S rDNAの領域を増幅させてシークエンス解析を行い、18S rDNA領域の塩基配列を決定した。得られた18S rDNAの塩基配列を配列表の配列番号1に示す。得られた18S rDNAの塩基配列を公共のデータベースである日本DNAデータバンク(DDBJ)と照合して相同性を検索(Blast検索)し、解析ソフトClustalWおよび表示ソフトTreeviewを用いて系統解析を行なった。その結果得られた系統図を図1に示す。 The JPCC GA0024 strain was presumed to be an algae belonging to the existing green algae chlorococcum from the above-mentioned morphological characteristics, reproductive mode, and physiological and biochemical properties. Furthermore, in accordance with a conventionally known method, DNA is extracted from the JPCC GA0024 strain using QIAamp DNA Broad Mini Kit 50 (Qiagen Co., Ltd.), and the 18S rDNA region is amplified by PCR to perform sequence analysis. And the base sequence of the 18S rDNA region was determined. The base sequence of the obtained 18S rDNA is shown in SEQ ID NO: 1 in the sequence listing. The obtained 18S rDNA base sequence was collated with the public DNA database Japan DNA Data Bank (DDBJ) to search for homology (Blast search), and phylogenetic analysis was performed using analysis software ClustalW and display software Treeview. . The system diagram obtained as a result is shown in FIG.
単離したJPCC GA0024株は、前記系統樹において、クロロコッカム目に分類され、Scenedesmus属rubescens種とクラスターを形成した。rubescens種との細胞形態も類似していることから、JPCC GA0024株はセネデスムス属ルベッセンス種(Scenedesmus rubescens)の藻類であると判断された。
また、JPCC GA0024株は藻体中に炭素数14〜22の脂肪族炭化水素を含む油分を蓄積しうる。さらに、JPCC GA0024株の乾燥藻体における該炭素数14〜22の脂肪族炭化水素の含有率は、0.6質量%以上に達しうる。
一方、セネデスムス属ルベッセンス種において、該脂肪族炭化水素を含む油分を蓄積する株は、今日まで知られていない。
したがって、JPCC GA0024株は、セネデスムス属ルベッセンス種の新規株であると判断された。
The isolated JPCC GA0024 strain was classified as Chlorococcum in the phylogenetic tree and formed a cluster with the Scenedesmus rubescens species. Since the cell morphology with the rubescens species is also similar, the JPCC GA0024 strain was determined to be an algae of the Scenedesmus rubescens species.
The JPCC GA0024 strain can accumulate an oil component containing an aliphatic hydrocarbon having 14 to 22 carbon atoms in the algal cells. Furthermore, the content of the aliphatic hydrocarbon having 14 to 22 carbon atoms in the dry alga body of JPCC GA0024 can reach 0.6% by mass or more.
On the other hand, a strain that accumulates oil containing the aliphatic hydrocarbon in the Senedesmus rubescens has not been known to date.
Therefore, the JPCC GA0024 strain was determined to be a new strain of the Senedesmus rubescens species.
前記JPCC GA0024株は、受託番号FERM P−21749として、独立行政法人産業技術総合研究所 特許微生物寄託センターに寄託された。 The JPCC GA0024 strain was deposited at the Patent Microorganism Depositary, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology under the deposit number FERM P-21749.
<油分の製造方法>
本発明における油分の製造方法は、本発明にかかる前記セネデスムス属に属する微細藻類を培養する工程を有するものである。本発明にかかる微細藻類を培養し、当該培養工程によって生育させた当該微細藻類を培地中から回収し、得られた微細藻類中に含まれる油分を採取することによって、当該油分を製造することができる。
<Oil content production method>
The method for producing oil according to the present invention includes a step of culturing the microalgae belonging to the genus Senedesmus according to the present invention. It is possible to produce the oil by culturing the microalgae according to the present invention, collecting the microalgae grown in the culture step from the medium, and collecting the oil contained in the obtained microalgae. it can.
当該セネデスムス属に属する微細藻類としては、微細藻類セネデスムス属ルベッセンス種が好ましく、特に、炭素数14〜22の脂肪族炭化水素の藻体中における含有率が高く、容易に培養できる観点から、微細藻類セネデスムス属ルベッセンス種JPCC GA0024株がより好ましい。 The microalga belonging to the genus Seddesmus is preferably the microalga Senedesmus rubescens, especially from the viewpoint that the content of aliphatic hydrocarbons having 14 to 22 carbon atoms in the algal body is high and can be easily cultured. Senedesmus rubescens type JPCC GA0024 strain is more preferred.
当該微細藻類を培養する工程としては、セネデスムス属に属する微細藻類を培養できる公知の方法が適用できる。例えば、液体培地を入れた偏平フラスコ等の培養容器に該微細藻類を接種して、藻体が沈殿しない程度に緩やかに攪拌しながら光照射下で通気培養すればよい。 As the step of culturing the microalgae, a known method capable of culturing microalgae belonging to the genus Senedesmus can be applied. For example, the microalgae may be inoculated into a culture vessel such as a flat flask containing a liquid medium, and aeration culture may be performed under light irradiation while gently stirring to such an extent that algal bodies do not precipitate.
前記液体培地としては当該微細藻類を培養できる液体培地であれば特に制限されず、公知のものが使用できる。例えば、前述のJPCC GA0024株を単離する際に用いた、ビタミン等を含む栄養塩類および人工海水(千寿製薬(株)製マリンアート・SF−1)を含む液体培地が好ましいものとして挙げられる。該人工海水は、天然海水に含まれる塩類を模した塩類である。該人口海水の所定量を蒸留水に溶解することで、天然海水を模した海水成分をもつ水溶液を作製することができる。 The liquid medium is not particularly limited as long as it can cultivate the microalgae, and a known medium can be used. For example, a liquid medium containing nutrient salts containing vitamins and artificial seawater (Marine Art SF-1 manufactured by Senju Pharmaceutical Co., Ltd.) used when isolating the aforementioned JPCC GA0024 strain is preferable. The artificial seawater is a salt imitating the salt contained in natural seawater. By dissolving a predetermined amount of artificial seawater in distilled water, an aqueous solution having seawater components simulating natural seawater can be produced.
前記液体培地における人工海水(千寿製薬(株)製マリンアート・SF−1)の濃度としては、37g/lを添加した場合を100%(w/v)(天然海水の塩濃度とほぼ等しい)とした時、10〜100%(w/v)が好ましく、30〜100%(w/v)がより好ましく、50〜100%(w/v)がさらに好ましく、80〜100%(w/v)が最も好ましい。 The concentration of artificial seawater (Marin Art SF-1 manufactured by Senju Pharmaceutical Co., Ltd.) in the liquid medium is 100% (w / v) when 37 g / l is added (substantially equal to the salt concentration of natural seawater). 10 to 100% (w / v) is preferable, 30 to 100% (w / v) is more preferable, 50 to 100% (w / v) is more preferable, and 80 to 100% (w / v) ) Is most preferred.
前記光照射条件としては、培養液中の藻体濃度によって適宜調節すればよく、例えば500ルクス以上(lx)が好ましく、1000〜30000ルクス(lx)がより好ましく、1000〜10000ルクス(lx)がさらに好ましく、1000〜6000ルクス(lx)が特に好ましく、1000〜3000ルクス(lx)が最も好ましい。
前記通気培養における通気量としては、当該微細藻類が生育するのに適した公知の通気量が適用でき、例えば、好ましくは1〜5vvm、より好ましくは2〜4vvm、さらに好ましくは2.5〜3.5vvmで通気培養することができる。
前記通気培養における培養温度としては、当該微細藻類が生育するのに適した公知の培養温度でよく、通常、20〜35℃で行うことが好ましく、25〜30℃で行うことがより好ましい。
前記通気培養の期間としては、当該微細藻類が生育する限り培養を継続することができ、通常、1〜4週間で行うことが好ましく、1〜3週間で行うことがより好ましく、1〜2週間で行うことがさらに好ましい。
What is necessary is just to adjust suitably according to the algal body density | concentration in a culture solution as said light irradiation conditions, For example, 500 lux or more (lx) is preferable, 1000-30000 lux (lx) is more preferable, 1000-10000 lux (lx) is preferable. More preferably, 1000 to 6000 lux (lx) is particularly preferable, and 1000 to 3000 lux (lx) is most preferable.
As the aeration amount in the aeration culture, a known aeration amount suitable for growing the microalgae can be applied, and for example, preferably 1 to 5 vvm, more preferably 2 to 4 vvm, and still more preferably 2.5 to 3 Aeration culture can be performed at .5 vvm.
The culture temperature in the aeration culture may be a known culture temperature suitable for growing the microalgae, and is usually preferably 20 to 35 ° C, more preferably 25 to 30 ° C.
As the period of the aeration culture, the culture can be continued as long as the microalgae grow, and it is usually preferably 1 to 4 weeks, more preferably 1 to 3 weeks, and more preferably 1 to 2 weeks. More preferably,
本発明における油分の製造方法において、当該微細藻類の前記通気培養期間の後に、栄養制限下でさらに培養することが好ましい。該栄養制限下で培養することにより、藻体中に含まれる油分の含有率(乾燥藻体中に含まれる油分の質量%)を高めることができる。したがって、前記通気培養期間に、栄養制限のない培地(栄養培地)で当該微細藻類を生育させて、所望の量まで培養した後に、栄養制限下での培養に切り換えることによって藻体中に含まれる油分の含有率を高めて、当該油分の製造効率を高めることが好ましい。 In the method for producing oil according to the present invention, after the aeration culture period of the microalgae, it is preferable to further culture under nutrient limitation. By culturing under the restriction of nutrition, the content of oil contained in the algal bodies (mass% of oil contained in the dried alga bodies) can be increased. Therefore, during the aeration culture period, the microalgae are grown in a medium without nutrient restriction (nutrient medium), cultured to a desired amount, and then switched to culture under nutrition restriction to be contained in the alga body. It is preferable to increase the oil content to increase the production efficiency of the oil.
ここで、前記栄養制限下での培養とは、培地に含まれるビタミン等を含む栄養塩類を通常よりも少なくした培地(栄養制限培地)で培養を行うことである。例えば、前述のJPCC GA0024株を単離する際に用いた、ビタミン等を含む栄養塩類および人工海水(千寿製薬(株)製マリンアート・SF−1)を含む液体培地(栄養液体培地)における該ビタミン等を含む栄養塩類の含有率を100%(w/v)とした場合、該含有率が100%(w/v)未満である液体培地(栄養制限液体培地)を用いて培養することが、栄養制限下で培養することにあたる。 Here, the culture under nutrient restriction means that the culture is carried out in a medium (nutrient restricted medium) in which nutrient salts containing vitamins and the like contained in the medium are less than usual. For example, in the liquid medium (nutrient liquid medium) containing nutrient salts containing vitamins and artificial seawater (Marine Art SF-1 manufactured by Senju Pharmaceutical Co., Ltd.) used when isolating the aforementioned JPCC GA0024 strain When the content of nutrient salts including vitamins and the like is 100% (w / v), culturing using a liquid medium (nutrient-restricted liquid medium) having the content of less than 100% (w / v) It is equivalent to culturing under nutritional restrictions.
前記栄養制限液体培地に含まれるビタミン等を含む栄養塩類の含有率としては、当該微細藻類中の油分の含有率を高める観点から、0〜60%(w/v)が好ましく、0〜30%(w/v)がより好ましく、0〜20%(w/v)がさらに好ましく、0〜10%(w/v)が特に好ましく、0%(w/v)が最も好ましい。 The content of nutrient salts containing vitamins and the like contained in the nutrient-restricted liquid medium is preferably 0 to 60% (w / v), and preferably 0 to 30% from the viewpoint of increasing the content of oil in the microalgae. (W / v) is more preferable, 0 to 20% (w / v) is further preferable, 0 to 10% (w / v) is particularly preferable, and 0% (w / v) is most preferable.
前述の、栄養液体培地から栄養制限液体培地へ切り換える方法としては、特に制限されず、一度に栄養制限培地に切り換えてもよく、漸次切り換えてもよい。前記一度に切り換える方法としては、例えば遠心によって藻体を沈殿させて、上澄み液である栄養液体培地を除去し、つぎに栄養制限液体培地を投入する方法が挙げられる。また、漸次切り換える方法としては、例えば半透膜で隔てた一方の側に藻体を含む栄養液体培地を入れ、他方の側に栄養制限液体培地を入れることで、浸透圧の原理によって藻体を含む液体培地のビタミン等を含む栄養塩類の含有濃度を漸次低下させ、栄養制限液体培地にする方法が挙げられる。 The method for switching from the nutrient liquid medium to the nutrient-restricted liquid medium is not particularly limited, and may be switched to the nutrient-restricted medium at a time or may be gradually switched. Examples of the method of switching at once include a method of precipitating algal bodies by centrifugation, removing the nutrient liquid medium that is a supernatant, and then adding a nutrient-restricted liquid medium. In addition, as a method of gradually switching, for example, a nutrient liquid medium containing algal bodies is placed on one side separated by a semipermeable membrane, and a nutrient-restricted liquid medium is placed on the other side. Examples include a method of gradually reducing the content of nutrient salts containing vitamins and the like in the liquid medium to make a nutrient-restricted liquid medium.
前記栄養制限下での培養の期間は、本発明の効果を損なわない範囲であれば特に制限されず、当該微細藻類の油分含有率を高められる期間であればよい。該期間としては、好ましくは3〜30日、より好ましくは3〜20日、さらに好ましくは3〜7日で行うことができる。 The period of the culture under the nutrition limitation is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired, and may be a period in which the oil content of the microalgae can be increased. The period is preferably 3 to 30 days, more preferably 3 to 20 days, and even more preferably 3 to 7 days.
培養した微細藻類の回収方法としては、公知の方法で行うことができ、例えば培養液を遠心することによって藻体を沈殿させてペレットとして回収する方法、当該微細藻類が通過できない孔をもつフィルターに培養液を通過させてフィルターに残った藻体を回収する方法等が挙げられる。 As a method for collecting the cultured microalgae, it can be performed by a known method, for example, a method of precipitating algal bodies by centrifuging the culture solution and collecting them as pellets, or a filter having pores through which the microalgae cannot pass. Examples include a method of allowing the culture medium to pass through and collecting algal bodies remaining on the filter.
前記培養方法および回収方法で得られた藻体中に含まれる油分を採取する方法としては、本発明の効果を損なうものでなければ特に制限されない。例えば回収した藻体を有機溶媒中に懸濁することで藻体中に含まれる油分を、該有機溶媒中へ抽出することができる。
該有機溶媒としては、本発明の効果を損なわず、藻体中に含まれる油分を溶解できるものであれば特に制限されず、例えば、n−ヘキサン(以下では、ヘキサンという。)、アセトン、アセトニトリル、メタノール、エタノール、ブタノール、クロロホルム等が挙げられる。これらのなかでも、油分の抽出効率の観点から、ヘキサンが好ましい。また、これらの有機溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、該油分の抽出効率を高めるために、該藻体を懸濁した有機溶媒を超音波ホモジナイザー等にかけて、該藻体を物理的に破壊することが好ましい。
The method for collecting the oil contained in the algal bodies obtained by the culture method and the recovery method is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired. For example, the oil contained in the alga can be extracted into the organic solvent by suspending the collected alga in the organic solvent.
The organic solvent is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention and can dissolve the oil contained in the algal cells. For example, n-hexane (hereinafter referred to as hexane), acetone, acetonitrile , Methanol, ethanol, butanol, chloroform and the like. Among these, hexane is preferable from the viewpoint of oil extraction efficiency. Moreover, these organic solvents may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
Further, in order to increase the extraction efficiency of the oil, it is preferable to physically destroy the alga body by applying an organic solvent in which the alga body is suspended to an ultrasonic homogenizer or the like.
前記有機溶媒は、当該油分よりも沸点が低いので、窒素気流の吹きつけ、減圧留去等によって除くことができる。また、再利用も可能である。
また、前記有機溶媒によって抽出した油分は、必要に応じてさらに精製することができる。該精製方法としては、公知の方法で行えばよく、例えばシリカゲルを用いた固相抽出、液体クロマトグラフィー、蒸留等によって、当該油分に含まれる成分ごとに分取する方法が挙げられる。
Since the organic solvent has a boiling point lower than that of the oil, it can be removed by blowing a nitrogen stream, distilling off under reduced pressure, or the like. It can also be reused.
The oil extracted with the organic solvent can be further purified as necessary. The purification method may be carried out by a known method, for example, a method of fractionating each component contained in the oil component by solid phase extraction using silica gel, liquid chromatography, distillation or the like.
前記方法によって製造された油分は、当該微細藻類をNile redで染色した際に観察される油分を含む。該油分は、炭素数14〜22の脂肪族炭化水素を含むものである。また、該油分は前記炭素数14〜22の脂肪族炭化水素の他に、トリグリセリド等の中性脂質、リン脂質、遊離脂肪酸、ステロイド化合物、カロテノイド等の光合成色素等も含みうる。
前記炭素数14〜22の脂肪族炭化水素は、主に炭素数14、16、20、および22の直鎖状脂肪族炭化水素であり、より具体的には、テトラデカン、ヘキサデカン、イコサン、およびドコサンである。なお、前記直鎖状脂肪族炭化水素は不飽和結合を含みうる。
The oil produced by the method includes an oil observed when the microalgae are stained with Nile red. The oil contains an aliphatic hydrocarbon having 14 to 22 carbon atoms. In addition to the aliphatic hydrocarbons having 14 to 22 carbon atoms, the oil component can also contain neutral lipids such as triglycerides, phospholipids, free fatty acids, photosynthetic pigments such as steroid compounds and carotenoids.
The aliphatic hydrocarbon having 14 to 22 carbon atoms is mainly a linear aliphatic hydrocarbon having 14, 16, 20, and 22 carbon atoms, and more specifically, tetradecane, hexadecane, icosane, and docosane. It is. The linear aliphatic hydrocarbon may contain an unsaturated bond.
<油分>
本発明における油分は、本発明にかかる油分の製造方法によって製造されたものである。
当該油分の説明は、前述の油分の製造方法における油分の説明と同様である。
また、当該油分から炭素数14〜22の脂肪族炭化水素を精製することもできる。
該精製方法としては、特に制限されず、公知の方法で行うことができる。例えば、当該微細藻類からヘキサン抽出した油分をヘキサン等の有機溶媒に溶解し、該溶液にシリカゲルを投入することにより、該炭素数14〜22の脂肪族炭化水素以外の物質をシリカゲルに吸着させ、該炭素数14〜22の脂肪族炭化水素のみを溶出させることができる。
なお、当該油分を溶解する有機溶媒としては、前述の油分の製造方法における有機溶媒の説明で挙げたものと同様のものが挙げられる。
<Oil content>
The oil in the present invention is produced by the oil production method according to the present invention.
The description of the oil content is the same as the description of the oil content in the above-described oil content manufacturing method.
In addition, an aliphatic hydrocarbon having 14 to 22 carbon atoms can be purified from the oil.
The purification method is not particularly limited and can be performed by a known method. For example, an oil component extracted from hexane from the microalgae is dissolved in an organic solvent such as hexane, and by introducing silica gel into the solution, a substance other than the aliphatic hydrocarbon having 14 to 22 carbon atoms is adsorbed on the silica gel, Only the aliphatic hydrocarbon having 14 to 22 carbon atoms can be eluted.
In addition, as an organic solvent which melt | dissolves the said oil component, the thing similar to what was mentioned by description of the organic solvent in the above-mentioned manufacturing method of an oil component is mentioned.
<乾燥藻体>
本発明における乾燥藻体は、本発明にかかる前記セネデスムス属に属する微細藻類を乾燥させたものである。
当該微細藻類としては、本発明にかかる前記セネデスムス属に属する微細藻類の説明で挙げたものと同様のものが挙げられる。
当該微細藻類を乾燥させる方法としては、藻体中の水分を除去できる方法であれば特に制限されない。例えば、藻体を天日干しにする方法、藻体に乾燥空気を吹き付ける方法、藻体を凍結乾燥(フリーズドライ)する方法等が挙げられる。これらのうち、藻体に含まれる成分の分解を抑制できる観点から、凍結乾燥による乾燥方法が好ましい。
<Dried algae>
The dry alga body in the present invention is obtained by drying the microalga belonging to the genus Senedesmus according to the present invention.
Examples of the microalgae include the same microalgae as those described in the description of the microalgae belonging to the genus Senedesmus according to the present invention.
The method for drying the microalgae is not particularly limited as long as it is a method capable of removing moisture in the algal bodies. For example, there are a method of drying the algae in the sun, a method of blowing dry air on the algae, a method of freeze-drying (freeze drying) the algae. Among these, the drying method by freeze-drying is preferable from the viewpoint of suppressing the decomposition of the components contained in the algal cells.
<燃料>
本発明における燃料は、本発明にかかる前記セネデスムス属に属する微細藻類から得られたものである。
当該微細藻類としては、本発明にかかる前記セネデスムス属に属する微細藻類の説明で挙げたものと同様のものが挙げられる。
当該微細藻類を燃料として用いる方法としては、当該微細藻類を燃焼させる方法、当該微細藻類から採取した油分を燃焼させる方法、当該微細藻類から採取した油分から精製した炭化水素14〜22の脂肪族炭化水素を燃焼させる方法等が例示できる。
<Fuel>
The fuel in the present invention is obtained from the microalga belonging to the genus Senedesmus according to the present invention.
Examples of the microalgae include the same microalgae as those described in the description of the microalgae belonging to the genus Senedesmus according to the present invention.
As a method of using the microalgae as a fuel, a method of burning the microalgae, a method of burning oil collected from the microalgae, aliphatic carbonization of
当該微細藻類を燃焼させる場合、燃焼効率を高める観点から、当該微細藻類を乾燥して得られる乾燥藻体を用いることが好ましい。該乾燥藻体は、本発明にかかる前記乾燥藻体と同様である。当該微細藻類がJPCC GA0024株である場合には、その乾燥藻体の有する熱量は、石炭の有する熱量(約6000kcal/kg)と同等以上に達しうる。 When burning the microalgae, it is preferable to use a dried alga body obtained by drying the microalgae from the viewpoint of increasing the combustion efficiency. The dry algal bodies are the same as the dry algal bodies according to the present invention. When the microalgae is JPCC GA0024 strain, the calorific value of the dried alga body can reach the same or more than the calorific value of coal (approximately 6000 kcal / kg).
当該微細藻類から採取した油分を燃焼させる場合、該油分は、本発明にかかる前記油分と同様である。当該微細藻類から採取した油分は可燃性であり、例えばボイラー等の燃料として使用することができる。当該微細藻類がJPCC GA0024株である場合には、そのヘキサン抽出物(油分)の有する熱量は、8400kcal/kg以上に達しうる。 When burning the oil collected from the microalgae, the oil is the same as the oil according to the present invention. Oil collected from the microalgae is flammable and can be used as fuel for boilers, for example. When the microalgae is JPCC GA0024 strain, the amount of heat of the hexane extract (oil) can reach 8400 kcal / kg or more.
当該微細藻類から採取した油分から精製した炭素数14〜22の脂肪族炭化水素を燃焼させる場合、該炭素数14〜22の脂肪族炭化水素は、本発明にかかる前記油分における該炭素数14〜22の脂肪族炭化水素と同様である。該炭素数14〜22の脂肪族炭化水素はディーゼルエンジンの燃料として用いることができる。 When combusting an aliphatic hydrocarbon having 14 to 22 carbon atoms refined from an oil collected from the microalgae, the aliphatic hydrocarbon having 14 to 22 carbon atoms is the 14 to 22 carbon atom in the oil according to the present invention. Similar to 22 aliphatic hydrocarbons. The aliphatic hydrocarbon having 14 to 22 carbon atoms can be used as a fuel for a diesel engine.
<二酸化炭素固定方法>
本発明における二酸化炭素固定方法は、本発明にかかる前記セネデスムス属に属する微細藻類を培養する工程を有するものである。
当該微細藻類が生育する際に行う光合成は、培養液中(大気中)の二酸化炭素を同化する作用がある。すなわち、当該微細藻類を培養することによって、二酸化炭素を固定することができる。
当該微細藻類としては、本発明にかかる前記セネデスムス属に属する微細藻類の説明で挙げたものと同様のものが挙げられる。
当該微細藻類を培養する工程は、本発明にかかる前記油分の製造方法における当該微細藻類の培養方法と同様である。
<CO2 fixation method>
The carbon dioxide fixing method in the present invention includes a step of culturing the microalgae belonging to the genus Senedesmus according to the present invention.
The photosynthesis performed when the microalgae grow has the effect of assimilating carbon dioxide in the culture solution (in the atmosphere). That is, carbon dioxide can be fixed by culturing the microalgae.
Examples of the microalgae include the same microalgae as those described in the description of the microalgae belonging to the genus Senedesmus according to the present invention.
The step of culturing the microalgae is the same as the method for culturing the microalgae in the oil production method according to the present invention.
次に実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Next, although an Example is shown and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited to a following example.
[実施例1]
<JPCC GA0024株の炭化水素産生能>
JPCC GA0024株を24穴ウェルで12週間培養した後、その藻体をNile redで染色することにより、藻体中に油分が産生および蓄積されていることを確認した。
[Example 1]
<Hydrocarbon production ability of JPCC GA0024>
After culturing JPCC GA0024 strain in a 24-well well for 12 weeks, the algal cells were stained with Nile red to confirm that oil was produced and accumulated in the algal cells.
具体的には、ビタミン等を含む栄養塩類{硝酸ナトリウム200mg/l、リン酸水素二ナトリウム1.4mg/l、リン酸二水素ナトリウム5.0mg/l、塩化アンモニウム68mg/l、チアミン0.2mg/l、ビオチン0.0015mg/l、ビタミン(B12)0.0015mg/l、Na2EDTA37.2mg/l、FeEDTA5.2mg/l、MnEDTA0.3332mg/l、塩化マンガン(II)四水和物0.18mg/l、硫酸亜鉛七水和物0.024mg/l、塩化コバルト(II)六水和物0.014mg/l、モリブテン(VI)酸二ナトリウム二水和物0.0072mg/l、硫酸銅(II)五水和物0.0024mg/l、亜セレン酸五水和物0.0016mg/l}、および人工海水(千寿製薬(株)製マリンアート・SF−1)37g/lを蒸留水に上記所定の濃度で溶解した栄養液体培地を作製した。次に、該培地2mlを含む24穴のマイクロタイタープレートに、該JPCC GA0024株を接種して、1000ルクス(lx)の光照射下で、12週間静置培養した。つづいて、培養液を1.5ml容のマイクロチューブに移して、13000rpmで遠心することにより藻体をペレットとして回収した。該ペレットに含まれる培地を除くために0.5mlの生理食塩水に懸濁した後、13000rpmの遠心を5分行い、藻体をペレットとして回収した。
つぎに、そのペレットを450μlの生理食塩水に再懸濁して、さらに50μlのNile red溶液を加えて混合した後、室温で10分間のインキュベーションを行った。その後、13000rpmの遠心を5分行ってペレットを回収し、余分なNile red溶液を洗い流すために該ペレットを1.0mlの生理食塩水へ懸濁してから再度遠心してペレットとして藻体を回収した。得られた藻体を50μlの生理食塩水へ懸濁したものを、蛍光顕微鏡によって観察した。その結果、藻体中にNile redで染色された油分の存在領域を示す黄色の蛍光を発する領域を確認することができた。該蛍光顕微鏡像では、藻体全体に油分が蓄積されている様子が確認された。
なお、前記Nile red溶液は、1mgのNile redを10mlのアセトンに溶解し、さらに生理食塩水で4倍に希釈した溶液である。
Specifically, nutrient salts containing vitamins and the like {sodium nitrate 200 mg / l, disodium hydrogen phosphate 1.4 mg / l, sodium dihydrogen phosphate 5.0 mg / l, ammonium chloride 68 mg / l, thiamine 0.2 mg / L, biotin 0.0015 mg / l, vitamin (B12) 0.0015 mg / l, Na 2 EDTA 37.2 mg / l, FeEDTA 5.2 mg / l, MnEDTA 0.3332 mg / l, manganese (II)
Next, the pellet was resuspended in 450 μl of physiological saline, further mixed with 50 μl of Nile red solution, and then incubated at room temperature for 10 minutes. Thereafter, the pellet was collected by centrifuging at 13,000 rpm for 5 minutes. In order to wash away the excess Nile red solution, the pellet was suspended in 1.0 ml of physiological saline and centrifuged again to collect alga bodies as a pellet. A suspension of the obtained algal bodies in 50 μl of physiological saline was observed with a fluorescence microscope. As a result, it was possible to confirm a region emitting yellow fluorescence indicating an oil existing region stained with Nile red in the algal cells. In the fluorescence microscope image, it was confirmed that oil was accumulated throughout the algal cells.
The Nile red solution is a solution prepared by dissolving 1 mg of Nile red in 10 ml of acetone and further diluting it four times with physiological saline.
[実施例2]
<JPCC GA0024株に蓄積される炭化水素の同定>
実施例1で作製した液体培地と同じ組成の液体培地500mlを入れた500ml容の偏平フラスコにJPCC GA0024株を接種して、3000ルクス(lx)の光照射下、通気量3vvmで3週間、通気培養を行った。その後、遠心で回収した藻体ペレットを、一晩凍結乾燥した。
得られた乾燥藻体0.1gにヘキサン6mlを加えて懸濁し、超音波ホモジナイザーを用いて室温で藻体を破砕しながら30分間の抽出を行った。これを3回行いった。つぎに、該ヘキサン抽出液を遠心し、藻体の残渣を除いたヘキサン抽出溶液約18mlをSep−pak cartridge(6 cc/1g)(Waters Corporation社製)シリカゲルカラムを用いて、極性物質(遊離脂肪酸、色素を含む)を除去し、脂肪族炭化水素画分を含む16ml得た。窒素気流によって乾燥させ、ヘキサン0.5mlに再溶解させたものを試料とした。その試料をガスクロマトグラフ質量分析(GCMS)によって分析し、試料に含まれる炭化水素を同定した。
[Example 2]
<Identification of hydrocarbons accumulated in JPCC GA0024>
The JPCC GA0024 strain was inoculated into a 500 ml flat flask containing 500 ml of the liquid medium having the same composition as the liquid medium prepared in Example 1, and irradiated with light at 3000 lux (lx) for 3 weeks at an aeration rate of 3 vvm. Culture was performed. Thereafter, the algal body pellet collected by centrifugation was freeze-dried overnight.
6 ml of hexane was added to and suspended in 0.1 g of the obtained dry alga bodies, and extraction was performed for 30 minutes while crushing the alga bodies at room temperature using an ultrasonic homogenizer. This was done three times. Next, the hexane extract is centrifuged, and about 18 ml of the hexane extract solution from which the algal cell residue is removed is separated using a Sep-pak cartridge (6 cc / 1 g) (Waters Corporation) silica gel column. (Including fatty acid and pigment) was removed, and 16 ml containing an aliphatic hydrocarbon fraction was obtained. The sample was dried in a nitrogen stream and redissolved in 0.5 ml of hexane. The sample was analyzed by gas chromatograph mass spectrometry (GCMS) to identify hydrocarbons contained in the sample.
使用したガスクロマトグラフ機器は株式会社島津製作所製のGC2010であり、使用したカラムはDB−1(カラム長:30m、カラム内径:0.25mm)であり、測定条件(昇温:100℃(0分)〜330℃(10℃/分、hold)、注入温度:300℃、注入モード:スプリットレス、キャリアガス:He、注入量:1.0μl)で行った。
質量分析機器は、電子衝撃(EI)法によるイオン化を行う、株式会社島津製作所製のGCMS−QP5050Aを使用した。
The gas chromatograph apparatus used was GC2010 manufactured by Shimadzu Corporation, the column used was DB-1 (column length: 30 m, column inner diameter: 0.25 mm), and the measurement conditions (temperature increase: 100 ° C. (0 min) ) To 330 ° C. (10 ° C./min, hold), injection temperature: 300 ° C., injection mode: splitless, carrier gas: He, injection amount: 1.0 μl).
As the mass spectrometer, GCMS-QP5050A manufactured by Shimadzu Corporation that performs ionization by an electron impact (EI) method was used.
GCMS分析の結果、JPCC GA0024株は、炭素数14〜22の脂肪族炭化水素を産生していることが明らかとなった。より具体的には、炭素数14、16、20および22の直鎖状脂肪族炭化水素が主な成分として確認された。なお、該直鎖状脂肪族炭化水素のなかには、不飽和結合を有するものも含まれることが示唆されたが、その不飽和結合の分子中における位置を特定するには至らなかった。
また、軽油0.1%をヘキサンに溶解した試料を定量用の試料として、GCMSチャートにおける当該炭化水素を示す面積比からJPCC GA0024株が産生する炭化水素量を定量したところ、JPCC GA0024株の乾燥藻体における当該炭素数14〜22の脂肪族炭化水素の含有率は0.6質量%であった。この含有率は、これまでに公知の、軽質油系の脂肪族炭化水素を産生する藻類の含有率(乾燥藻体において、0.025〜0.12質量%;非特許文献1のTABLE2を参照。)よりも突出して高いものであった。
As a result of GCMS analysis, it was revealed that JPCC GA0024 strain produced an aliphatic hydrocarbon having 14 to 22 carbon atoms. More specifically, linear aliphatic hydrocarbons having 14, 16, 20, and 22 carbon atoms were identified as the main components. In addition, although it was suggested that what has an unsaturated bond is contained in this linear aliphatic hydrocarbon, it did not come to pinpoint the position in the molecule | numerator of the unsaturated bond.
Moreover, when the amount of hydrocarbons produced by the JPCC GA0024 strain was determined from the area ratio of the hydrocarbons on the GCMS chart using a sample obtained by dissolving 0.1% light oil in hexane as a sample for quantification, drying of the JPCC GA0024 strain The content rate of the said C14-C22 aliphatic hydrocarbon in an algal body was 0.6 mass%. This content is the content of algae producing light oil-based aliphatic hydrocarbons known so far (in the dry alga body, 0.025 to 0.12% by mass; see TABLE 2 in
[実施例3]
<JPCC GA0024株の生育速度>
実施例2と同様にJPCC GA0024株を培養し、生育を評価するために培養液の濁度(OD750)を経時的に測定した。その結果を図2に示す。
得られた結果から、JPCC GA0024株は約2週間の培養期間で、その生育が定常に達することが確認された。また、培養開始後2週間経過した時の藻体を回収して乾燥凍結し、その乾燥藻体の回収量を調べたところ、培養液1lあたり0.96gであった。
[Example 3]
<Growth rate of JPCC GA0024>
JPCC GA0024 strain was cultured in the same manner as in Example 2, and the turbidity (OD750) of the culture solution was measured over time in order to evaluate the growth. The result is shown in FIG.
From the obtained results, it was confirmed that the JPCC GA0024 strain reached a steady growth in a culture period of about 2 weeks. In addition, the algal bodies were collected after 2 weeks from the start of the culture, dried and frozen, and the recovered amount of the dried algal bodies was examined.
[実施例4]
<JPCC GA0024株の海水要求性>
実施例1で作製した液体培地の組成のうち、ビタミン等を含む栄養塩類の組成は同一とし、人工海水(千寿製薬(株)製マリンアート・SF−1)の濃度を変化させた栄養液体培地を5種類作製した。該人口海水の濃度は、0g/lで添加した場合を0%とし、以下同様に、11.1g/l(30%)、18.5g/l(50%)、29.8g/l(80%)、37g/l(100%)とした。
これらの栄養液体培地500mlを入れた500ml容の偏平フラスコにJPCC GA0024株を接種して、3000ルクス(lx)の光照射下、通気量3vvmで2週間の通気培養を行った。生育を評価するために培養液の濁度(OD750)を経時的に測定した。その結果を図3に示す。
得られた結果から、2週間の生育期間中、JPCC GA0024株は、人工海水(海水成分)を80〜100%含む条件において最も生育が良いことが確認された。また、人工海水(海水成分)濃度が減少するにつれて、生育が減少することが確認された。
このことから、JPCC GA0024株は、海洋性の微細藻類であることが確認された。
[Example 4]
<Seawater requirement of JPCC GA0024>
Of the composition of the liquid medium prepared in Example 1, the composition of nutrient salts containing vitamins and the like is the same, and the concentration of artificial seawater (Marine Art SF-1 manufactured by Senju Pharmaceutical Co., Ltd.) is changed. 5 types were produced. The concentration of the artificial seawater is 0% when added at 0 g / l, and similarly, 11.1 g / l (30%), 18.5 g / l (50%), 29.8 g / l (80 %) And 37 g / l (100%).
The JPCC GA0024 strain was inoculated into a 500 ml flat flask containing 500 ml of these nutrient liquid media, and aerated culture was performed for 2 weeks under an irradiation of 3000 lux (lx) at an aeration rate of 3 vvm. In order to evaluate the growth, the turbidity (OD750) of the culture solution was measured over time. The result is shown in FIG.
From the obtained results, it was confirmed that the JPCC GA0024 strain grew best under the condition containing 80 to 100% artificial seawater (seawater component) during the growth period of 2 weeks. It was also confirmed that the growth decreased as the artificial seawater (seawater component) concentration decreased.
From this, it was confirmed that JPCC GA0024 strain is a marine microalgae.
[実施例5]
<JPCC GA0024株の栄養制限培養によるヘキサン抽出物の量変化>
実施例1で作製した液体培地の組成のうち、人工海水(千寿製薬(株)製マリンアート・SF−1)の濃度は同一とし、ビタミン等を含む栄養塩類の組成比は同一のままで、その添加濃度を変化させた栄養制限液体培地を5種類作成した。該ビタミン等を含む栄養塩類の濃度は、{硝酸ナトリウム200mg/l、リン酸水素二ナトリウム1.4mg/l、リン酸二水素ナトリウム5.0mg/l、塩化アンモニウム68mg/l、チアミン0.2mg/l、ビオチン0.0015mg/l、ビタミン(B12)0.0015mg/l、Na2EDTA37.2mg/l、FeEDTA5.2mg/l、MnEDTA0.3332mg/l、塩化マンガン(II)四水和物0.18mg/l、硫酸亜鉛七水和物0.024mg/l、塩化コバルト(II)六水和物0.014mg/l、モリブテン(VI)酸二ナトリウム二水和物0.0072mg/l、硫酸銅(II)五水和物0.0024mg/l、亜セレン酸五水和物0.0016mg/l}で添加した場合を100%とし、その0.2倍量を添加した場合を20%、その0.1倍量を添加した場合を10%、添加しなかった場合を0%とした。
これらの栄養制限液体培地500mlを入れた500ml容の偏平フラスコのそれぞれにJPCC GA0024株を接種して、3000ルクス(lx)の光照射下、通気量3vvmで11日間の通気培養を行った。生育を評価するために培養液の濁度(OD750)を経時的に測定した。その結果を図4に示す。
[Example 5]
<Change in amount of hexane extract by nutrient-limited culture of JPCC GA0024>
Among the composition of the liquid medium prepared in Example 1, the concentration of artificial seawater (Marin Art SF-1 manufactured by Senju Pharmaceutical Co., Ltd.) is the same, and the composition ratio of nutrient salts containing vitamins and the like remains the same. Five types of nutrient-restricted liquid media with different addition concentrations were prepared. Concentrations of the nutrients containing the vitamins are {sodium nitrate 200 mg / l, disodium hydrogen phosphate 1.4 mg / l, sodium dihydrogen phosphate 5.0 mg / l, ammonium chloride 68 mg / l, thiamine 0.2 mg / L, biotin 0.0015 mg / l, vitamin (B12) 0.0015 mg / l, Na 2 EDTA 37.2 mg / l, FeEDTA 5.2 mg / l, MnEDTA 0.3332 mg / l, manganese (II)
The JPCC GA0024 strain was inoculated into each of 500 ml flat flasks containing 500 ml of these nutrient-restricted liquid media, and aerated culture was performed for 11 days with an aeration rate of 3 vvm under irradiation of 3000 lux (lx). In order to evaluate the growth, the turbidity (OD750) of the culture solution was measured over time. The result is shown in FIG.
培養期間経過後に、表1に示す量の培養液をそれぞれ回収し、遠心して藻体を回収した。その藻体を凍結乾燥して得られた乾燥藻体の質量を測定した。得られた乾燥藻体0.1gあたりヘキサン6.0mlを加えて懸濁し、超音波ホモジナイザーを用いて室温で藻体を破砕しながら30分間の抽出を行った。つぎに、該ヘキサン抽出液を遠心し、藻体の残渣を除いたヘキサン抽出溶液を回収した後、溶媒であるヘキサンを減圧留去し、残ったヘキサン抽出物(油分)の質量を測定した。これらの結果を表1に示す。 After the culturing period, the amounts of the culture solutions shown in Table 1 were collected and centrifuged to collect algal bodies. The mass of the dried alga body obtained by freeze-drying the alga body was measured. 6.0 ml of hexane was added to 0.1 g of the obtained dry algal cells, suspended, and extraction was performed for 30 minutes while crushing the algal cells at room temperature using an ultrasonic homogenizer. Next, the hexane extract was centrifuged to recover a hexane extract solution from which the algal residue was removed, and then the solvent hexane was distilled off under reduced pressure, and the mass of the remaining hexane extract (oil) was measured. These results are shown in Table 1.
得られた結果から、11日間の生育期間中、JPCC GA0024株は、ビタミン等を含む栄養塩類を100%含む条件において最も生育が良いことが確認された。また、ビタミン等を含む栄養塩類濃度が減少するにつれて、生育が減少することが確認された。藻体の回収量(乾燥藻体の質量)も当然に同様の傾向を示した。
一方、回収した乾燥藻体の単位質量あたりのヘキサン抽出物(油分)の量(乾燥藻体の油分含有率)は、ビタミン等を含む栄養塩類の濃度が0%の時に最も多く、その濃度が高くなるにつれて該ヘキサン抽出物(油分)の量が少なくなることが確認された。その結果を表1に示す。
From the obtained results, it was confirmed that the JPCC GA0024 strain grew best under the condition containing 100% of nutrient salts containing vitamins and the like during the growth period of 11 days. It was also confirmed that growth decreased as the concentration of nutrients including vitamins decreased. Naturally, the recovered amount of alga bodies (mass of dry alga bodies) also showed a similar tendency.
On the other hand, the amount of hexane extract (oil content) per unit mass of the recovered dry alga body (oil content of dry alga body) is the highest when the concentration of nutrients including vitamins is 0%, and the concentration is It was confirmed that the amount of the hexane extract (oil) decreased as the value increased. The results are shown in Table 1.
[実施例6]
<JPCC GA0024株の乾燥藻体の発熱量>
実施例1で作製した液体培地と同じ組成の液体培地500mlを入れた500ml容の偏平フラスコにJPCC GA0024株を接種して、3000ルクス(lx)の光照射下、通気量3vvmで3週間の通気培養を行った。その後、遠心で回収した藻体ペレットを一晩凍結乾燥して、0.8gの乾燥藻体を得た。
得られた乾燥藻体を試料として、ボンベ型熱量計(株式会社吉田製作所製、型式:1013−J、熱量の計測範囲:4000〜33500J)で発熱量を測定したところ、6160kcal/kgであった。すなわち、JPCC GA0024株の乾燥藻体は、石炭と同等の発熱量をもつことが確認された。
[Example 6]
<The calorific value of the dried alga body of JPCC GA0024>
The JPCC GA0024 strain was inoculated into a 500 ml flat flask containing 500 ml of a liquid medium having the same composition as the liquid medium prepared in Example 1, and aerated for 3 weeks under an irradiation of 3000 lux (lx) with an aeration rate of 3 vvm. Culture was performed. Thereafter, the algal pellet recovered by centrifugation was freeze-dried overnight to obtain 0.8 g of dried algal bodies.
When the calorific value was measured with a cylinder-type calorimeter (manufactured by Yoshida Seisakusho Co., Ltd., model: 1013-J, measurement range of calorific value: 4000 to 33500J) using the obtained dry algal body as a sample, it was 6160 kcal / kg. . That is, it was confirmed that the dry alga body of JPCC GA0024 strain has a calorific value equivalent to that of coal.
<JPCC GA0024株から採取した油分の発熱量>
実施例6と同様の方法で、JPCC GA0024株の乾燥藻体4.0gを得た。該得られた乾燥藻体0.1gあたりヘキサン6.0mlを加えて懸濁し、超音波ホモジナイザーを用いて室温で藻体を破砕しながら30分間の抽出を行った。つぎに、該ヘキサン抽出液を遠心し、藻体の残渣を除いたヘキサン抽出溶液を回収した後、溶媒であるヘキサンを減圧留去して、ヘキサン抽出物(油分)0.360gを得た。
得られたヘキサン抽出物(油分)を試料として、ボンベ型熱量計(株式会社吉田製作所製、型式:1013−J、熱量の計測範囲:4000〜33500J)で発熱量を測定したところ、8420kcal/kgであった。
<The calorific value of oil collected from JPCC GA0024>
In the same manner as in Example 6, 4.0 g of dried alga bodies of JPCC GA0024 strain was obtained. 6.0 ml of hexane was added to 0.1 g of the obtained dry alga body to suspend it, and extraction was performed for 30 minutes while crushing the alga body at room temperature using an ultrasonic homogenizer. Next, the hexane extract was centrifuged to recover a hexane extract solution from which algal residue was removed, and then hexane as a solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 0.360 g of a hexane extract (oil).
When the obtained hexane extract (oil content) was used as a sample and the calorific value was measured with a cylinder-type calorimeter (manufactured by Yoshida Seisakusho Co., Ltd., model: 1013-J, calorie measurement range: 4000 to 33500 J), 8420 kcal / kg. Met.
本発明にかかる微細藻類は、炭素数14〜22の脂肪族炭化水素の産生能が高いために、ディーゼル燃料の生産に利用可能であり、地球温暖化防止を志向したカーボンニュートラルな燃料としても期待できる。 Since the microalgae according to the present invention has a high productivity for producing aliphatic hydrocarbons having 14 to 22 carbon atoms, it can be used for the production of diesel fuel and is expected to be a carbon neutral fuel aimed at preventing global warming. it can.
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