エレクトロルミネッセンス光を利用するクロレラの光培養

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03453120
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 只木 てい力 東北大学, 工学部, 教授 (20005226)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 和久 東北大学, 工学部, 助手 (30215769) ; 鄭 双寧 東北大学, 工学部, 助手 (60227486) ; 米本 年邦 東北大学, 工学部, 助教授 (40125688)
• Keywords: クロレラ / バイオリアクタ- / 光増殖 / 光合成 / エレクトロルミネッセンス

Research Abstract

本研究では、火力発電所などから大気中に排出される二酸化炭素の固定化および有効利用法の一つとして、高い光合成能を持つ微細藻類に着目し、太陽光を利用する光バイオリアクタ-による藻類の光増殖に関する基礎的知見を得るために、太陽光のモデル光源としてエレクトロルミネッセンス(EL)を用いて緑藻クロレラの回分培養実験を行った。
まず培養器として、直径12cm、深さ10cmのガラス製回分培養器を設計・試作した。この装置の底面に光源を密着させ上向きに光を照射することにより、培養器内における光強度の一次元的な解析を可能とした。また、バイオマス量の定量に当たり、積分球を組み込んだ分光光度計を用いて680nmにおける細胞培養液の濁度を測定し、乾燥重量との相関を求めることによって、濁度による細胞濃度測定を可能とした。
操作因子として光強度を700luxまで種々変化させ光培養を行い、光強度と増殖速度との関係を考察した。この結果、培養の初期においては光強度が大きいほど増殖速度も大きいが、定常期に至るまでの培養期間が短くなり、その時の細胞濃度も小さくなる傾向が観察された。また光源として液晶文字表示用バックライト蛍光燈を使用した同様の実験を行い、EL光源を用いた場合との比較検討を行った。
従来提案されている増殖モデルは、培養の初期(対数増殖期)および中期(直線増殖期)までにしか対応していなかったが、本研究では、実験結果を基に、増殖速度に加えて誘導期および細胞死滅速度を考慮することにより増殖後期(定常期以降)までを的確に表す統一した増殖モデルの構築に成功した。また、このモデルに従い、光強度および培養器深度がクロレラの増殖速度に及ぼす影響をシミュレ-ションによって求めた。この結果より、実際の培養においては目的に応じた適切な光強度および深度が存在することがわかった。