微細藻類の産業利用 | 最先端技術書・専門書のシーエムシー出版

第1章　微細藻類の産業利用
1　微細藻類の産業利用
　1.1　はじめに
　1.2　各種微細藻類の特徴
　　1.2.1　ユーグレナ
　　1.2.2　クロレラ
　　1.2.3　ナンノクロロプシス
　　1.2.4　ヘマトコッカス
　　1.2.5　ラビリンチュラ
　1.3　微細藻類ビジネスについて
2　微細藻類ユーグレナの産業利用
　2.1　はじめに
　2.2　ヘルスケア領域における産業利用
　　2.2.1　ヘルスケア領域での製品化戦略
　　2.2.2　ユーグレナの食品機能性
　　2.2.3　用途別ラインナップと製造プロセスの多様化
　2.3　農業資材(飼料・肥料)領域における産業利用
　　2.3.1　飼料分野への応用と実証
　　2.3.2　肥料分野における生理活性効果
　　2.3.3　社会実装に向けた課題と展望
　2.4　エネルギー(バイオ燃料)領域における産業利用
　　2.4.1　日本におけるバイオ燃料の需要と導入事例
　　2.4.2　ユーグレナ由来藻油の技術的優位性
　　2.4.3　商業化への移行と将来展望
　2.5　まとめ

第2章　微細藻類ライブラリの構築とその活用
1　はじめに
2　微細藻類株の基礎的知見
　2.1　培養株の作出意義
　2.2　基本的な作出方法
　2.3　保存方法
　2.4　培養株の提供施設と微細藻類種
3　新たな培養株の作出方法
　3.1　微細藻類の休眠期細胞
　3.2　休眠期細胞からの培養株の作成方法とそのメリット
4　SeedBank株ライブラリ
　4.1　ライブラリの分類群
　4.2　単離・選抜方法
　4.3　微細藻類ライブラリ提供サービス
5　大量培養装置開発に必要な生物学とエンジニアリングの融合
6　終わりに　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

第3章　培養・生産設備
1　微細藻類の培養および設備設計技術
　1.1　はじめに
　1.2　微細藻類培養装置開発に関する基礎的知見
　　1.2.1　培養槽における環境制御項目
　　1.2.2　光環境
　　1.2.3　溶存ガス環境
　1.3　設計における環境因子の定量方法
　　1.3.1　培養槽外郭周辺の光環境設計計算
　　1.3.2　培養槽内の光環境計測と培養器形状
　　1.3.3　培養内におけるガス挙動
　1.4　実用プラントにおける餌料用微細藻類培養システム開発
　　1.4.1　培養槽条件と設計と性能
　　1.4.2　実用プラントシステム
　1.5　おわりに
2　微細藻類の大規模生産施設構築とその用途開発
　2.1　はじめに
　2.2　大規模微細藻類生産と用途多様化の必要性
　2.3　大規模生産施設の構築
　2.4　大規模生産におけるメトリクス
　2.5　微細藻類由来バイオマスの用途多様化とその必要性―PET 樹脂を例に
　2.6　まとめ
3　微細藻類生産設備の要素技術開発
～ガラス管型フォトバイオリアクターと微細藻類用遠心分離機～
　3.1　はじめに
　3.2　ガラス管型フォトバイオリアクターの構成と要素技術開発
　　3.2.1　ガラス管型フォトバイオリアクターの構成と要素技術開発
　　3.2.2　微細藻類の培養評価
　3.3　微細藻類用遠心分離機の要素技術開発
　　3.3.1　本項における微細藻類用遠心分離機の適用範囲
　　3.3.2　竪型遠心分離機を微細藻類用途へ使用する際の課題
　　3.3.3　微細藻類用遠心分離機の要素技術開発
4　微細藻類の大規模培養での課題解決に向けた菌叢解析
　4.1　概要
　4.2　序文
　4.3　はじめに:大規模培養の安定化を阻むコンタミネーション問題とその克服
　4.4　解析手法の詳述:ナノポアシーケンシングによる多層的モニタリング技術
　　4.4.1　16S rRNA解析の限界とショットガンメタゲノム解析の優位性
　　4.4.2　具体的な解析ワークフローと情報解析パイプライン
　4.5　解析事例:Chlamydomonas pitschmanniiにおける培養破綻因子の探索
　　4.5.1　課題設定とサンプリング戦略
　　4.5.2　菌叢組成の遷移とpH による多様性の格差
　　4.5.3　ネットワーク解析による相互作用の可視化
　4.6　考察と今後の展望:バイオDXによる産業革新
　　4.6.1　早期警戒システム(EWS)の構築
　　4.6.2　微生物共生系の設計とプロバイオティクス
　　4.6.3　産業実装への課題と展望
　4.7　結び:カーボンリサイクル社会の確固たる一翼を担うために

第4章　食品・サプリメント・医薬品
1　微細藻類を活用した食品業界課題の解決
　1.1　はじめに:食品業界が直面する複合的な課題
　1.2　食料生産における微細藻類の優位性とレジリエンス
　1.3　食品および食品包材用途としての微細藻類の多角展開
　　1.3.1　微細藻類スピルリナの食品用途としての安全性
　　1.3.2　微細藻類を活用した食品開発
　　1.3.3　食品包材への展開とバイオマスの循環経済
　1.4　微細藻類の社会実装における循環型消費活動と市場開拓戦略
　　1.4.1　技術駆動型開発の課題と「循環消費」の重要性
　　1.4.2　産業横断型プラットフォームにおける二面市場の形成
　　1.4.3　科学的根拠のあるコミュニケーションの体系化と「ちとせアカデミー」の発足
　1.5　おわりに
2　魚油代替を目指したEPA 高含有TAG 生産ナンノクロロプシスの開発
　2.1　背景
　2.2　油糧藻類ナンノクロロプシスの分子育種
　　2.2.1　ナンノクロロプシス野生株のEPA生産挙動の解析およびEPA生産経路の同定
　　2.2.2　EPA割合・生産性向上技術の開発
　　2.2.3　セルフクローニング(SC)技術の概要とSC EPA高生産株の開発
　2.3　SC EPA高生産株のプラスチックバッグ培養
　2.4　総括と今後の展望
3　微細藻類由来オメガ3について
　3.1　はじめに
　3.2　オメガ3脂肪酸とEPA・DHAの基礎
　3.3　微細藻類由来オメガ3とは
　3.4　バリューチェーンと川上・川下プレーヤー
　3.5　市場規模と成長予測
　3.6　主要グローバルプレーヤー概観
　　3.6.1　dsm‒firmenich(スイスKaiseraugst,上場)
　　3.6.2　Corbion(オランダAmsterdam,上場)
　　3.6.3　Veramaris(米国Nebraska州Blair,DSM-Evonik合弁)
　　3.6.4　CABIO(嘉必优生物,中国武漢,STAR Market上場)
　　3.6.5　ADM(米国Chicago,NYSE上場)
　　3.6.6　Qualitas Health(米国Texas州,非上場)
　3.7　日本の戦い方
　3.8　課題と将来展望
　3.9　まとめ
4　微細藻類から血圧降下薬への展開
　4.1　はじめに
　4.2　佐賀市微細藻類ライブラリーの構築
　4.3　微細藻類が生産する有用物質
　4.4　微細藻類ライブラリーを用いた生理活性物質スクリーニング
　4.5　Haematococcusを原料とした血圧降下候補物質の探索
　4.6　サガンヘマテノン類の特性
　4.7　今後の展望
5　食用微細藻類による血糖値上昇抑制
　5.1　はじめに:食後血糖値の管理と微細藻類への期待
　5.2　血糖値上昇抑制のメカニズムとDPP-4阻害
　　5.2.1　食品由来成分におけるマルチターゲット性の特徴
　　5.2.2　DPP-4阻害による血糖値上昇抑制メカニズム
　5.3　スピルリナ由来ペプチドの研究動向と課題
　　5.3.1　機能性バイオマスとしてのスピルリナの優位性
　　5.3.2　スピルリナを用いた血糖調節研究の変遷
　　5.3.3　実用化に向けた技術的課題
　5.4　スピルリナ由来DPP-4阻害ペプチドの戦略的同定フロー
　　5.4.1　実験的スクリーニングと質量分析による配列推定
　　5.4.2　計算科学的予測による候補ペプチドの絞り込み
　5.5　機能性ペプチドの加工・消化安定性と膜透過性
　　5.5.1　食品製造プロセスにおける加熱安定性
　　5.5.2　消化酵素耐性と小腸上皮モデル細胞の透過性
　　5.5.3　日常食への社会実装と製造プロセスの最適化
　5.6　おわりに:今後の課題と研究展望

第5章　化粧品・化成品
1　微細藻類によるCO2固定化と有⽤化学品⽣産
　1.1　はじめに
　1.2　CO2の利用と出口戦略
　1.3　培養装置・通気法
　1.4　有用化学品の生産
　1.5　物質生産のための藻類種の選択・スクリーニング
　1.6　まとめ
2　シアノバクテリア由来の天然サンスクリーン剤
　2.1　はじめに
　2.2　マイコスポリン様アミノ酸(MAA)
　2.3　シトネミン
　2.4　サクリピン
　2.5　おわりに
3　ミドリムシ由来多糖(パラミロン)を出発原料とする有機材料素材の創成
―ナノファイバーから接着剤まで―
　3.1　有機材料素材としてのミドリムシバイオマス
　3.2　ミドリムシとは
　3.3　ミドリムシの2つの培養方法
　3.4　パラミロンについて
　3.5　パラミロンベースの有機材料素材
　　3.5.1　パラミロン繊維
　　3.5.2　ビーズ,ウェブ,ペーパー
　　3.5.3　ミドリムシプラスチック
　　3.5.4　ミドリムシ粘着剤
　　3.5.5　ミドリムシ接着剤
　3.6　今後の展望

第6章　燃料生産
1　油糧藻類ナンノクロロプシスにおけるバイオ燃料開発のためのゲノム編集技術
　1.1　はじめに
　1.2　ゲノム編集について
　1.3　ナンノクロロプシスにおける外来遺伝子フリーゲノム編集
　1.4　ナンノクロロプシスにおける外来遺伝子フリーゲノム編集の実際
　1.5　おわりに
2　持続可能な航空燃料生産に果たす微細藻類の役割と社会実装に向けた技術開発の現状
　2.1　はじめに
　2.2　SAFの生産に向けた陸上/海洋バイオマスの利活用
　2.3　海洋微細藻類の商業利用へ向けた大量培養システムの構築
　2.4　F. solarisの迅速なオイル蓄積機構の理解に向けたオミクス解析
　2.5　微細藻類の代謝改変による生産性の向上
　2.6　SAFの認証制度と藻類SAF の認証に向けた制度設計と取り組み
　2.7　おわりに
3　ユーグレナによるバイオ燃料生産
　3.1　はじめに
　3.2　ユーグレナの脂質代謝
　3.3　培養・生産プロセスの実際
　3.4　油脂抽出・精製と燃料化技術
　3.5　国内における実証開発と事業化
　3.6　ユーグレナによるバイオ燃料生産の商業化に向けた課題
　3.7　今後の展望

第7章　環境浄化
1　微細藻ガルディエリアを用いた貴金属回収
　1.1　はじめに
　1.2　貴金属吸着メカニズム
　1.3　既存技術に対する優位性
　1.4　産業分野での実施例
　1.5　大量培養の現状・今後の展望
　1.6　おわりに
2　微細藻類を用いた廃水処理
　2.1　はじめに
　2.2　微細藻類による廃水浄化機能
　　2.2.1　有機物・栄養塩
　　2.2.2　重金属
　　2.2.3　病原性微生物
　2.3　処理対象となる廃水
　　2.3.1　都市下水
　　2.3.2　畜産排水
　　2.3.3　食品産業排水
　　2.3.4　農業排水
　　2.3.5　その他産業排水
　2.4　微細藻類培養システム
　　2.4.1　オープンポンド
　　2.4.2　閉鎖型フォトバイオリアクター
　　2.4.3　固定化藻類システムおよび膜型フォトバイオリアクター
　2.5　廃水処理と資源回収
　2.6　新たな応用展開
　　2.6.1　微細藻類を利用したバイオガスアップグレード
　　2.6.2　新興汚染物質の除去
　2.7　おわりに

第8章　飼料
1　海洋性微細藻類の餌料としての利用
　1.1　はじめに
　1.2　餌料として利用される主な海洋性微細藻類
　　1.2.1　Nannochloropsis spp.
　　1.2.2　Tetraselmis spp.
　　1.2.3　Chaetoceros spp.
　　1.2.4　Diacronema lutheri(旧称Pavlova lutheri)
　　1.2.5　Tisochrysis lutea(旧称Isochrysis affinis galbana,Tahiti strain)
　　1.2.6　Phaeodactylum tricornutum
　　1.2.7　Navicula ramosissima
　1.3　種苗生産現場における餌料用微細藻類の培養方法
　　1.3.1　培養の基本条件
　　1.3.2　培養方式
　1.4　近年の技術動向と今後の展望
2　水産餌料用微細藻類の高効率培養
　2.1　はじめに
　2.2　微細藻類の継代維持と拡大培養
　2.3　培養方式(回分培養と半連続培養)と生産計画
　2.4　高密度培養のための環境条件の最適化
　　2.4.1　光環境の制御
　　2.4.2　水温の管理
　　2.4.3　pHの制御
　2.5　フォトバイオリアクター[Photobioreactor(PBR)]
　2.6　微細藻類株の使い分け
　　2.6.1　増殖速度
　　2.6.2　高温耐性
　　2.6.3　海水の質
　　2.6.4　複数株の運用
　2.7　種苗生産現場におけるPBRの導入事例
　　2.7.1　公益財団法人海洋生物環境研究所(海生研)
　　2.7.2　上磯郡漁業協同組合ウニ種苗センター

第9章　ビジネス動向
1　微細藻類の分野別利用とビジネス動向
　1.1　はじめに
　1.2　微細藻類の分野別利用
　　1.2.1　ホワイトバイオ:工業・エネルギー分野
　　1.2.2　グリーンバイオ:食料・植物分野
　　1.2.3　レッドバイオ:健康・医療分野
　　1.2.4　ブルーバイオ:海洋分野
　　1.2.5　グレーバイオ:環境分野
　　1.2.6　宇宙ビジネス
　1.3　今後の展望
　　1.3.1　JST/OPERA機能性バイオ共創コンソーシアム
　　1.3.2　一般社団法人日本微細藻類技術協会
　　1.3.3　一般社団法人バイオサーキュラーエコノミー協議会(旧さが藻類バイオマス協議会)
　1.4　おわりに
2　微細藻類をビジネスとして成り立たせるための要点
　2.1　はじめに
　2.2　企業は最初に何を選ぶべきか
　2.3　実例1市場を先に設計した企業
　2.4　実例2製造条件から勝ち筋を作った企業
　2.5　実例既存販路に組み込んで価値化した企業
　2.6　企業の藻類ビジネス立ち上げで共通して現れる論点
　　2.6.1　藻類を使う理由が立つか
　　2.6.2　作り続けられるか
　　2.6.3　売り続けられるか
　2.7　おわりに