2021 Fiscal Year Research-status Report
Circular protein production via microalgae cultured with digestate derived from methane fermentation
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20K06350
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
遠藤 良輔 大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 講師 (10409146)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | メタン発酵 / 生物環境調節 / 微細藻類 / タンパク質 / 資源循環 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，メタン発酵技術・生物酸化技術・微細藻類培養技術を組み合わせた，有機性廃棄物からのタンパク質生産技術の確立を目的として，メタン発酵消化液を改質した培養液を用いて微細藻類スピルリナを培養し，含有成分のタンパク質を回収する。このとき，生物酸化による改質あるいは培養環境の制御が，有機性廃棄物からのタンパク質資源転換効率の向上に及ぼす寄与について明らかにする。これらの知見を用いて，有機性廃棄物の資源循環効率を最大化させられるような資源循環的生産システムのありかたについて検討する。
当該年度では，メタン発酵消化液に由来する培養液に不足する成分の添加がスピルリナの増殖速度に及ぼす影響について検討した。昨年度において，無機窒素形態がアンモニウム態のみのメタン発酵消化液を濾過して得た培養液では，スピルリナ培養で要求される高pH環境で増殖阻害が引き起こされること，また，メタン発酵消化液を生物酸化するとこの阻害を回避できることを明らかにしている。そのため，培養液にはメタン発酵消化液生物酸化ろ過液を用いて，不足しうる栄養分としてFe，リン酸，さらにMn・Zn・Mo等の微量金属群を個別に添加して回分スピルリナ培養実験を行った。その結果，リン酸を添加した試験区で最も増殖速度が向上した。微量金属の添加では対照区と差がなく，また，鉄の添加は対照区よりも増殖速度が低下した。ろ過液に鉄を添加すると沈澱が見られたことから，高pH環境で鉄と他の溶存成分が結合して培養液の利用性が低下したことが示唆された。
加えて，原料となる食品残渣ならびにスピルリナの窒素量を求めて，資源循環的生産プロセスにおける窒素収支を求めた。その結果，窒素の45％が資源として再生されてスピルリナに用いられていることがわかった。残る55％は資源再生の過程における脱窒や微生物利用によって失われたことがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究は概ね順調に進んでいる。特にメタン発酵・生物酸化ならびにろ過を介した培養液のベース作りのプロセスが良好に構築されており，研究の遂行に支障はない。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画通りに，スピルリナ培養の物質収支データと，申請者が既に過去に求めたレタスやトマトの物質収支データから，資源転換効率に関するメタン発酵資源循環生産モデルを構築する。これにより，原料となる有機性廃棄物に含まれる元素組成の資源転換効率を最大化させる，植物生産量とタンパク質生産量の比率について，様々な有機性廃棄物を対象にシミュレートする。
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