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2021 年度 実施状況報告書

微細藻類を介して行うメタン発酵消化液を用いた資源循環的タンパク質生産

研究課題

研究課題/領域番号 20K06350
研究機関大阪府立大学

研究代表者

遠藤 良輔  大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 講師 (10409146)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワードメタン発酵 / 生物環境調節 / 微細藻類 / タンパク質 / 資源循環
研究実績の概要

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。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

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。

今後の研究の推進方策

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。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 その他

すべて 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [学会発表] 有機性廃棄物からの再生資源を用いたスピルリナ培養2021

    • 著者名/発表者名
      里井誉, 遠藤良輔, 渋谷俊夫 (大阪府立大)
    • 学会等名
      2021日本生物環境工学会 オンライン次世代研究発表会
  • [学会発表] 宇宙居住での物質循環において求められる微生物機能2021

    • 著者名/発表者名
      遠藤良輔
    • 学会等名
      第65回宇宙科学技術連合講演会
  • [学会発表] Development of circular bio-based hydroponics for space and urban agriculture2021

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke ENDO
    • 学会等名
      Eco-Engineering International ONLINE-symposium 2021
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] アグリバイオ 2021年9月号2021

    • 著者名/発表者名
      河野 重行ら
    • 総ページ数
      102
    • 出版者
      北隆館
  • [備考] 生物環境調節学研究グループ

    • URL

      https://www.omu.ac.jp/agri/bioenv/

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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