水産業におけるオゾンの利用

 

私たちが毎日食べている魚の多くが養殖魚ということをご存知ですか?天然魚と養殖魚の違いを見分けることのできる人はほとんどいませんね。それほどまでに、日本の養殖技術は進んでいます。日本沿岸に生息する食用魚は約500種類で、そのうちの約1割が養殖されています。

でも、養殖ならではの大きな問題もあります。それは、養殖場での感染症の発生です。閉鎖空間になっている養殖場では、一度病気が発生すると、一気に大量斃死につながる危険性をはらんでいるのです。

ここでは、魚介類の養殖における感染症の問題と、それに対抗する手段としてのオゾン水殺菌について紹介します。

1.陸上養殖における魚介類の感染症対策

1. 陸上養殖における魚介類の感染症対策

出典:一般社団法人マリノフォーラム21次世代型陸上養殖の技術開発事業

1.1. 陸上養殖での殺菌の重要性

以前は、漁業と言えば、海や川での天然の漁法が主でしたが、近年では、養殖が盛んに行われるようになっています。養殖魚の中には「近大マグロ」のように、天然物を超える品質で、ブランド化している養殖魚もあるほどです。

養殖には、海の中に網で囲いを作って天然海水を使って養殖する天然養殖と、陸上に大きな生け簀(生け簀)を用意して、その中に海水や淡水を入れて養殖する陸上養殖とがあります。陸上養殖は天候に左右されずに養殖でき、作業もやりやすくて安全なのですが、狭い生け簀の中で大量の魚介類を養殖する弊害も出てきます。

その最大の問題が魚病の発生で、生け簀内で細菌やウイルスが増殖しやすいことや、一度、感染個体が出ると短時間に一気に感染が広がって大量斃死につながる危険性があります。感染症発生は、養殖業者が、飼育用水、餌の種類や量、配管を含めた飼育施設の管理にいかに注意を払っても、完全に防ぐことはできません。

魚病への対策として、魚卵、飼育用水、配管を含む施設全体の消毒・殺菌が行われています。そのうちで最も重要とされるのが、飼育用水の殺菌です。現在、主に、塩素消毒や紫外線殺菌によって行われていますが、有毒物質の残留性や効果などの点で理想的な殺菌方法とは言えません。

1.2. 陸上養殖でのオゾンの利用状況

これに対して、強力な殺菌作用を持つオゾンに注目が集まるようになっています。現在、水産業分野でのオゾンの利用で最も重視されているのは、生け簀で魚介類を養殖する際の養殖用水(淡水あるいは海水)の殺菌です。

養殖場での効果的なオゾン殺菌は、オゾン発生器から発生する高濃度のオゾンガスを飼育用前水に吹き込んで、細菌類を殺菌する方法です。ただし、オゾンの毒性を和らげるために、オゾン処理後に、残存するオゾンの除去処理を行ってから飼育用水として使います。

とくに海水中では、オゾンが海水中に含まれる多量の微量成分と反応して有害なオキシダントに変わり、それが長時間残留するため、オキシダントの除去が重要になります。オキシダント量が微量でも魚介類に致命的な影響を及ぼすため、オゾン処理後のオキシダントの除去・無害化は必須の作業と言えます。

日本の養殖現場では、高濃度のオゾンを使わずに、低濃度のオゾンを飼育用水に直接吹き込んで使う方法が一般的です。この方法は安全ですが、オゾン濃度が低すぎて十分な効果が得られていれません。

魚類養殖および栽培漁業でのオゾンの利用
https://eprints.lib.hokudai.ac.jp/dspace/bitstream/2115/39526/4/yoshimizu-111.pdf

2.魚介類の感染症原因菌のオゾンによる殺菌

魚介類の感染症原因菌のオゾンによる殺菌

2.1. 魚介類の感染症とその原因菌

では、まず、代表的な魚病とその原因菌を紹介します。

パスチュレラ菌感染症

パスチュレラ菌による海産養殖魚に発生する感染症で、ブリ、タイ、ハタ、アジ類など多くの魚種で発生しています。1990年代に大分県や愛媛県で発生した養殖ヒラメのパスチュレラ菌感染症では、死亡率が0.6~4.8%に達しました。抗生物質が効く病気です。

養殖ヒラメ稚魚に発生したPasteurella piscicida感染症
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsfp1966/31/1/31_1_33/_pdf

ビブリオ病

魚類の感染症として古くから知られたビブリオ病菌を原因菌とする、サケ・マス・鮎に特有の死亡率の高い病気です。飼育環境の悪化に伴って発生するとされています。人にも感染する食中毒菌で、死者まで出ることがあります。除菌には、抗生物質が使われます。

エンテロコッカス菌(連鎖球菌)感染症

魚の連鎖球菌症は、養殖ブリの最も重要な細菌性魚病です。ブリ以外にも、カンパチ、タイ、アジ、ウナギ、ニジマス、鮎など海生・淡水生を問わず、多くの魚種が感染します。抗生物質による治療が行われます。

このほか。淡水魚に特有の感染症として、せっそう病、口赤病、冷水病、伝染性の膵臓や造血器の壊死性ウイルスなどがあります。

2.2. 魚介類の感染症原因菌に対するオゾンの殺菌作用

オゾンを使った、パスチュレラ菌、ビブリオ病菌、エンテロコッカス菌の不活化作用を調べた結果があります。

菌の不活性化ポイントは、1分以内に、パスチュレラ菌とビブリオ病菌では0.063 mg/ℓで、エンテロコッカス菌では0.111mg/ℓでした。それよりも低いオゾン濃度では効果が小さくなり、0.018~0.028mg/ℓ以下の濃度ではこれら全ての病原菌に効果がなく、 0.04~0.06mg/ℓで細菌数の減少が認められる程度でした。

Application of ozone disinfection to remove Enterococcus seriolicida, Pasteurella piscicida, and Vibrio anguillarum from seawater.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1476447

また、別のデータでは、最も低濃度で効果があったのがマスのせっそう病で、オゾン濃度0.04ppmで30S秒間の処理、次に、ウナギの鮨赤病とニジマスのレッドマス病で、0.1ppmで1分間の処理で不活化できました。これに対して、ブリのビブリオ病では0.6ppmで60分、クルマエビの真菌症では3ppm以下で15分、コイのカラムナリス病では120ppmで5分の処理が必要でした。

さらに、魚病の原因菌であるビブリオ病菌、せっそう病菌、シュードモナス病菌、冷水病菌に対するオゾンの殺菌作用を調べたところ、水中オゾン濃度2ppmで5分間の処理で、全ての細菌が100%殺菌され、オゾン水の殺菌効果が確認されたという報告もあります。

栃木県水産試験場研究報告 魚類感染症対策試験
https://agriknowledge.affrc.go.jp/RN/2010834496.pdf

このように、オゾンは魚病原因菌に対して強い殺菌効果を持ちますが、魚種や実験条件によって効果の程は大きく違っています。

では、オゾンは魚の病原ウイルスには効果があるのでしょうか?それを調べた結果があります。

ブリ膵肝壊死症ウイルス、伝染性造血器壊死性ウイルス、ヒラメやサケのラブドウイルスやChumウイルスなどに対して、0.5mg/ℓのオゾン濃度での処理を行ったところ、15~60秒以内に、99.99%の殺菌効果が認められました。

また、シマアジ神経壊死症ウイルスについて、他の殺菌剤との比較を行ったところ、代表的な殺菌剤である次亜塩素酸ナトリウムでは、このウイルスの不活化までに50mg/ℓで600秒の処理が必要であったのに対して、オゾンは0.1mg/ℓで150秒で効果を示し、そのパワーが実証されました。

以上のように、魚病の原因となる細菌やウイルスに対して、既存の殺菌剤に比べて、オゾンは高い殺菌効果を持つことが実証されています。

このため、養殖場へのオゾン殺菌システムの導入がはじまっています。例えば、忍沢養殖場(下記アンカーテキストとURLでこの文字列から直接リンク/別窓)では、平成9年より”オゾン殺菌システム”を取り入れていて、オゾンの作用によって、清潔な環境で魚を育てることができているとして、その効果を報告しています。
忍沢養殖場
http://www.ninzawa.jp/important

一方、魚介類の養殖にとって、卵表面に付着した魚病原因菌の殺菌を通じた健全な受精卵の作成が必要です。このために、海水をオゾン処理したオゾン海水で受精卵を洗浄するとともに、飼育器具、水槽、配管系の殺菌を行うことが有効であるとの指摘もされています。

2.3. 養殖現場でのオゾン殺菌の方法

2段階システム(高濃度オゾンの反応タンク内投入―フィルターろ過後に飼育水として利用)

魚介類の養殖用水のオゾン殺菌に際して、いくつかの工夫が行われているので紹介します。

まず、一般的に行われているように、オゾンを直接、養殖用水中に吹き込むのではなく、発生させたオゾンを反応タンク内で養殖用水と混合してオゾン水による殺菌を行い、その後、活性炭フィルターに残留オゾンや発生したオキシダントを吸着させて取り除き、クリーンになった水を生け簀に戻すという、前述の方法です。

このようにすることにより、殺菌効果による養殖魚の斃死防止や水の腐敗防止が行われるだけでなく、オゾンの脱色効果による水の透明度アップと脱臭効果が期待できます。さらに、カキなどの内臓内に雑菌を持つ貝類体内の除菌効果も見込めます。

ちなみに、このようなシステムには、オゾン発生量が5~1000mg/ℓのハイパワーな装置が使われますが、これですとかなりの大きさの生け簀にも対応可能です。

先に紹介した「オゾンによる魚類飼育用水の殺菌法 : 特に海水への応用」からヒラメの養殖での実例を紹介します。

ヒラメ飼育用海水を1.0mg/ℓで8.5分処理し、活性炭で残留オキシダントを除去した結果、海水中の細菌数が、処理前と比べて1万分の1にまで減少しました。この処理海水中でヒラメ稚魚を飼育したところ、体長・体重ともに、未処理海水中での養殖魚を上回っていました。これは、オゾンによる細菌除去が良い影響を与えたためです。

マイクロバブルの利用

次に、マイクロバブルを利用した装置を紹介します。

「カキにあたって大変な思いをした」という人は少なくないと思います。カキによる中毒の代表的なものはノロウイルスで、生ガキを食べた人に急性の胃腸炎症状を現します。ノロウイルスは熱や乾燥に強く、感染力の強い、たちの悪いものです。

このノロウイルスに感染したカキの殺菌にオゾン水を用いる試みが行われています。オゾンを水に溶かしただけのオゾン水は、オゾンが抜けやすく、オゾン濃度を長時間高濃度に保つことが難しい難点があります。そこで、オゾン発生装置とナノ・マイクロバブル発生装置を合体させて作るマイクロバブルオゾン水が使われます。

この水を使った場合、細かいオゾンの泡が長時間水中に留まり、オゾンがカキの鰓から下記の体内にまで浸透してウイルスや雑菌を完全に制圧できます。また、このシステムでは、従来から使われている、塩素や紫外線殺菌よりも短時間に強力に殺菌できるため、カキへのダメージも軽減されるため、消費者に安心・安全な商品を提供できます。

マイクロバブルオゾンの感染症に対する効果を、養殖ヒラメで実験した報告もあります。

ウナギの鮨赤病として知られているエドワジエラ症は、エドワジエラ菌が原因菌で、養殖ウナギ、マダイ、ヒラメで大きな問題となっています。このエドワジエラ菌に対して、オゾンマイクロバブルを使った試験が行われました。感染ヒラメ個体を、オゾン濃度が0.15mg/ℓで60分間暴露した結果、オゾン濃度が0.15mg/ℓで菌は消滅し、0.11mg/ℓでも菌数が1/10程度まで減少することが分かりました。

宮崎県水産試験場研究報告 オゾン微細気泡を用いた防疫対策技術の開発
https://agriknowledge.affrc.go.jp/RN/2010852213.pdf

魚の病気としては、感染症のほかにも寄生虫病があります。サケやサバの寄生虫アニサキス、サケ・マスや海産魚に寄生する条虫、ホタルイカの線虫などが良く知られています。これら寄生虫の感染予防法としては、加熱調理で死滅するものが多く、冷凍処理も条虫に対して効果的です。

大阪市立大学大学院医学研究科・医学部医学科 医動物学入門
http://www.med.osaka-cu.ac.jp/med2001/uni/uni-2/unino2.htm

殺虫剤はアニサキスにはほとんど効きません。また、オゾン処理が寄生虫の殺虫に有効とのデータも公表されていません。

一方、ギロダクチルスという小さな寄生虫は、鯉や金魚に好んで寄生し、吸虫病を引き起こして爆発的な感染につながることもあります。

このギロダクチルス感染アユ(吸虫病アユ)を、1時間当たり180mgの濃度のマイクロバブルオゾンを導入した池で6時間飼育したところ、アユを弱らせずにギロダクチルス駆除に成功したという報告があります。これは、内部寄生虫と違って、鰓や体表に寄生する外部寄生虫であるため、オゾンのパワーがもろに寄生虫に届いたためであると思われます。

オゾンマイクロバブルを用いた寄生虫症等治療技術の開発研究
https://www.pref.shiga.lg.jp/file/attachment/2009874.pdf

オゾンマイクロバブルシステムではないものの、似たような仕組みの装置を利用した事例として、熊本県のフグ養殖場でのオゾン発生装置導入例があります。

10m四方、水深7mのフグ養殖用海洋生け簀の底部に細かい穴の開いたパイプを設置して、このパイプに圧縮空気と混合したオゾンを導入し、養殖用水を循環させています。この仕組みがマイクロバブルと同じような働きをして、赤潮発生時にも斃死は起きず、夏場の高水温でも病原菌の繁殖が起きず、フグの生存率向上・生産性の向上に寄与していると言います。

2.4. 飼育排水のオゾンによる殺菌

魚類養殖施設では、飼育用水の殺菌と同様に飼育排水の殺菌も重要な課題となっています。これには、病原体の拡散防止と環境汚染の防止という2つの目的があります。

魚の生育には、事前に殺菌された飼育用水を準備することが重要ですが、せっかく完全に殺菌したとしても、飼育期間中に、魚の餌や糞などからの有機物や腸内細菌が飼育用水中に増え、飼育水はだんだんに汚れていきます。この汚れた飼育水を、そのまま環境中に排出することに対する批判的な意見が増え、排水対策が重要な課題になってきています。

オゾンを使って飼育排水を殺菌する試みが、網走市水産科学センターや島根県及び三重県の栽培漁業センターで行われ、飼育排水中の細菌の99.99%を除去できるという優れた結果を示しました。

種苗生産施設における用水及び排水の殺菌
https://eprints.lib.hokudai.ac.jp/dspace/bitstream/2115/39499/4/yoshimizu-160.pdf

3.真珠養殖でのオゾンの利用

真珠養殖でのオゾンの利用

魚に続いて、次は、真珠養殖に際してオゾンが使われている例を紹介します。

真珠養殖には2種類の貝が必要です。一つ目は、真珠層を分泌する細胞を採取するための貝(ピース貝という)であり、もう一つは、体内で真珠を作る真珠の親になる貝(母貝という)です。母貝の殻を広げ、むき出しになった卵巣の中に、ピース貝から採取した細胞と真珠の芯になるピース片(他の貝殻をくりぬいて丸く加工したもの)を合わせて挿入します(この過程を核入れと言います)。核入れを終えた貝の口を閉じて、1年近く海の中で養殖すると、だんだんにピース片の周りを真珠層が巻いていき、真珠が形成されます。この母貝を海から引き揚げて美しい真珠を回収します。

アコヤガイの呼吸に及ぼすオゾン処理海水の影響
https://www.jstage.jst.go.jp/article/aquaculturesci1953/47/2/47_2_241/_pdf

卵巣の中に卵が入っていると出来上がった真珠の品質が落ちるため、通常は放卵と言って、核入れ作業前に卵を吐き出させます。以前は、小さな籠に多くのアコヤガイを詰め込んで貝にストレスを当てて排卵させる方法が取られていました。しかし、この方法を用いた貝が大量斃死する事故が相次いだため、新しい方法が模索されていました。

愛媛県水産試験場などでは、オゾン処理した海水を使った放卵促進を試みて良い結果が得られたため、今日ではこの方法が広く使われるようになっています。

作業はまず、貝を海から上げて陸上のタンクに入れ、ここにオゾン発生器からパイプを通してオゾンを海水中に導入します。1~2時間すると、貝が放卵を始めて水がみるみる濁っていきます。産卵開始後に水温を3℃高くして産卵を終わらせるという一連の作業です。

この方法には、貝の衰弱が抑えられ、真珠品質の向上や、放卵のタイミングを作業者の都合に合わせて自由にできるという大きなメリットがあります。しかし、貝をオゾン水に暴露する時間やオゾンの濃度などに関しては正確なデータがありませんでした。

水産大学校などの調査では、残留オゾン濃度が0.42mg/ℓで23日以内に回復したものの、0.58~0.7mg/ℓの濃度では、回復に最長80日もかかり、2割の個体が死亡したとされています。この結果から、排卵処理に際しては、過度のオゾン浸漬は避けて、残留オゾン濃度が最大でも0.42mg/ℓ以下に抑えた方が良いことが分かりました。

また、アコヤガイ組織のオゾンへの耐久性を調べるために、鰓の運動状態を観察しました。貝殻の片側を取り外し、残った貝殻に付着している体組織をオゾン水に2時間漬けると、鰓の運動はほとんど停止してしまいます。残留オキシダント濃度5.80mg/ℓでは、正常な海水に戻しても動きを止めたままで、オゾンが貝の体組織に影響を及ぼすことが分かりました。

しかし、殻を除去していない完全な貝では、6.12mg/ℓでも酸素摂取量などの生理活性に大きな障害は認められませんでした。このことから、オゾン処理水を利用する放卵処理は、貝の体組織に大きなダメージを与えない6.12mg/ℓ以下で行うことが望ましいとされました。

アコヤガイの鰓換水に及ぼすオゾン処理海水の影響
https://www.jstage.jst.go.jp/article/aquaculturesci1953/48/3/48_3_509/_pdf

4.水産養殖関連施設でのオゾンの利用

水産養殖関連施設でのオゾンの利用

魚介類の輸送過程での鮮度低下をオゾンで防ぐ試みが行われています。マイクロバブルオゾン水を凍らせたオゾン氷中ではオゾンが長期間残留する特性を生かして、水産物をオゾン氷に漬けて輸送する技術が開発されています。これにより、従来の氷漬けコンテナ輸送よりも数日鮮度を長持ちさせることができるとされています。

生鮮食品の鮮度を長持ちさせるオゾン氷連続製氷システム
https://www.open-innovation-portal.com/university/manufacture/ozone.html

実際に、カツオ釣り漁船でイワシの生餌の長時間保存用にオゾンが使われています。

養殖場での水槽や飼育関連器具の殺菌も重要な課題です。オゾン処理海水による飼育器具類の消毒効果を調べた報告があります。

網、ホース、バケツ、長靴などの飼育用器具を0.5mg/ℓの濃度のオゾン処理海水で30分間処理したところ、99.9%の殺菌率が得られました。

オゾンによる魚類飼育用水の殺菌法 : 特に海水への応用
https://eprints.lib.hokudai.ac.jp/dspace/bitstream/2115/39508/1/yoshimizu-143.pdf

水族館でも水槽の掃除用にオゾンが使われています。

アドベンチャーワールド

一例として、和歌山県のアドベンチャーワールドでは、飼育水槽からのろ過海水にオゾンガスを吹き込んで、飼育生物の排泄物等の有機物を分解し、水槽の水の透明度を上げることに成功しています。

5.魚介類養殖でのオゾン利用のメリットとデメリット

魚介類養殖でのオゾン利用のメリットとデメリット

5.1.メリット

メリット

・一度、オゾン発生器を購入すれば、ランニングコストがかからない
・養殖に際して、殺菌効果が見込める上に、脱臭効果も期待できる
・殺菌効果が非常に強い
・殺菌可能範囲が、生体、飼育器具、水槽、排水管など広い範囲に及ぶ
・毒性が残存しない

5.2.デメリット

デメリット

・生け簀を浄化するのに十分量のオゾンを発生させるためのオゾン発生器は、大型でハイパワーになり、購入コストがかさむ
・魚種、菌の種類、水槽のサイズ、養殖用水の種類などでオゾン効果が大きく違うため、細かい条件設定を行ってから、最適なオゾン使用条件を決める必要がある
・水族館やなどの室内飼育施設でオゾンを用いる際には、人体への毒性に十分に注意を払う必要がある
・オゾン水ではオゾンが抜けやすい

6.まとめ

魚介類の感染症については、家畜の感染症と比べて解明が遅れています。その経済的な価値から、魚類についてはある程度の研究が進んでいますが、エビ、カニ、ウニ、貝類、さらには海藻類などの病気については、ほとんど手つかずの状態です。

近い将来、魚類以外の海の生物へのオゾン利用が期待されます。

さて、オゾン水で飼育した金魚が1mにも巨大化したなどという話がネットに上がったことがあります。これは、明らかにフェイクニュースだとしても、オゾンの生物生育促進効果についてはあまり詳しく調べられていません。今後、オゾンの生物生育に関する研究から、何か面白い事実が出てくるかもしれませんね。

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