JP2007089430A - 植物のポリフェノール増収方法及び増収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】植物のポリフェノール増収方法及び増収装置において、ポリフェノールの合成を十分促進することができ、着色不良や抗酸化成分の不足を防止する。
【解決手段】ポリフェノール増収装置１は、可視光を照射する白色ランプ２と、ＵＶ−Ｂ光を照射する蛍光灯３とを備えている。蛍光灯３は、２８０〜３００ｎｍの波長と３４０〜５５０ｎｍの波長とを除去するホウケイ酸ガラスシリンダ６を有している。白色ランプ２及び蛍光灯３の直下には、Ｕ字状の栽培容器５が配置されている。栽培容器５の内部には、培地７が充填され、培地７には、ベビーリーフ４が植えられている。ベビーリーフ４に対し、１５０〜６００μｍｏｌ／ｍ^２／ｓｅｃである白色ランプ２、及び１００μＷ／ｃｍ^２以上である蛍光灯３を照射する。また、蛍光灯３に含まれる２８０〜３００ｎｍ及び３４０〜５５０ｎｍの波長を除去したものを用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、植物のポリフェノールの合成を促進させるポリフェノール増収方法及び増収装置に関するものである。

従来から、植物のポリフェノール増収方法としては、例えば特許文献１に示すような、栽培中のサニーレタスの葉中に含まれるポリフェノールの一種であるアントシアニンの合成を促進させる方法が知られている。

この方法は、栽培中のサニーレタスに対し、アントシアニンの合成に有効とされる波長４００〜５００ｎｍの青色成分を含む可視光を、アントシアニンが分解されやすい夜間に照射して、葉中のアントシアニンの合成を促進させるものであり、アントシアニンの不足に基づくサニーレタスの着色不良や、葉内の抗酸化成分の不足を防止するものである。しかし、このポリフェノール増収方法では、ポリフェノールの合成が必ずしも十分促進されるとはいえない可能性がある。
特開２００３−２０４７１８号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ポリフェノールの合成を十分促進することができ、着色不良や抗酸化成分の不足を防止することができるポリフェノール増収方法及び増収装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、栽培中のベビーリーフに、１５０〜６００μｍｏｌ／ｍ^２／ｓｅｃである可視光、及び１００μＷ／ｃｍ^２以上であるＵＶ−Ｂ光を照射する植物のポリフェノール増収方法である。

ここでベビーリーフとは、発芽後１０〜３０日程度の若い葉菜の総称を意味し，具体的には、例えば、レタス（ロロロッサ，デトロイト、レッドロメイン、レッドオーク等），ミズナ，ホウレンソウ，ビート，カラシナなどがある。ただし、上記野菜を使用しなければベビーリーフではないとするような規定はなく、若い葉を使用していればベビーリーフとみなされている。また、ＵＶ−Ｂ光とは、一般的に波長域が２８０〜３２０ｎｍの光を意味する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のポリフェノール増収方法において、２８０〜３００ｎｍの波長を除去した前記ＵＶ−Ｂ光を照射するものである。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のポリフェノール増収方法において、３４０〜５５０ｎｍの波長を除去した前記ＵＶ−Ｂ光を照射するものである。

請求項４の発明は、前記可視光を照射する可視光源と、前記ＵＶ−Ｂ光を照射するＵＶ−Ｂ光源と、を備え、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のポリフェノール増収方法により、ベビーリーフを栽培する植物のポリフェノール増収装置である。

請求項５の発明は、栽培中のスプラウト、イチゴ又はバラのいずれかに、１００〜６００μＷ／ｃｍ^２であるＵＶ−Ｂ光を照射する植物のポリフェノール増収方法である。ここで、スプラウトとは、発芽後１０日程度の植物新芽の総称を意味し、具体的には、例えば、ソバスプラウト、タデ、ベニバナ、ダイコン、ブロッコリー、キャベツ、ハクサイなどがあり、その他にも多数が食用として栽培されている。

請求項６の発明は、１０〜４０μｍｏｌ／ｍ^２／ｓｅｃである可視光を照射する植物のポリフェノール増収方法である。

請求項７の発明は、請求項５又は請求項６に記載の植物のポリフェノール増収方法において、７００〜８００ｎｍの波長の光であるＦＲ光を含む光を照射するものである。ここで、ＦＲ光とは、遠赤色光（Ｆａｒ-Ｒｅｄ）を意味する。

請求項８の発明は、請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の植物のポリフェノール増収方法において、２８０〜３００ｎｍの波長を除去した前記ＵＶ−Ｂ光を照射するものである。

請求項９の発明は、前記ＵＶ−Ｂ光を照射するＵＶ−Ｂ光源と、前記可視光を照射する可視光源と、前記ＦＲ光を照射するＦＲ光源と、を備え、請求項５乃至請求項８のいずれかに記載のポリフェノール増収方法により、植物を栽培する植物のポリフェノール増収装置である。

請求項１の発明によれば、光量を限定した可視光、及び光量を限定したＵＶ−Ｂ光を照射するので、従来技術に比べてより発色の良い収穫物を得ることができる。

請求項２の発明によれば、２８０〜３００ｎｍの波長を除去したＵＶ−Ｂ光を照射するので、従来技術に比べて、植物の枯死やわい化などの生育障害を防止することができる。

請求項３の発明によれば、ＵＶ−Ｂ光源に含まれる３４０〜５５０ｎｍの波長を除去した光を照射するので、従来技術に比べて、植物の栽培中の虫の誘引を抑制することができる。

請求項４の発明によれば、各種光源を一体化したので、光源から出力される光の均斉度の調節が容易に実施できる。

請求項５の発明によれば、光量を限定したＵＶ−Ｂ光を照射するので、従来技術に比べてよりポリフェノール含有量の多い収穫物を得ることができる。

請求項６の発明によれば、ＵＶ−Ｂと同時に光合成に必要な可視光を同時に照射することで、ポリフェノールの生成に必要な栄養成分を光合成により補うことで栄養成分を消失させることがないので、ポリフェノール含有量の多い収穫物を得ることができる。

請求項７の発明によれば、ＵＶ-Ｂと同時に、又はＵＶ-Ｂ照射後にさらにＦＲを含む光を照射することで緑の発色が良く、葉形が良く、種子皮離れの良い収穫物を得ることができる。

請求項８の発明によれば、２８０〜３００ｎｍの波長を除去したＵＶ−Ｂ光を照射するので、従来技術に比べて、植物の枯死やわい化などの生育障害を防止することができる。

請求項９の発明によれば、各種光源を一体化したので、各光源から出力される光の均斉度の調節が容易に実施できる。

以下、本発明の第１の実施形態に係る植物のポリフェノール増収方法及び増収装置について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るポリフェノール増収装置の構成を示す。このポリフェノール増収装置１は、可視光を照射する白色ランプ２（可視光源）と、ＵＶ−Ｂ光を照射する蛍光灯３（ＵＶ−Ｂ光源）と、を備えている。蛍光灯３は、２８０〜３００ｎｍの波長と３４０〜５５０ｎｍの波長とを除去するホウケイ酸ガラスシリンダ６を有している。白色ランプ２及び蛍光灯３の直下には、Ｕ字状の栽培容器５が配置されている。栽培容器５の内部には、培地７が充填されており、培地７には、ベビーリーフ４が植えられている。ベビーリーフ４とは、発芽後１０〜３０日程度の若い葉菜の総称を意味し，具体的には、例えば、レタス（ロロロッサ，デトロイト、レッドロメイン、レッドオーク等），ミズナ，ホウレンソウ，ビート，カラシナなどがある。ただし、上記野菜を使用しなければベビーリーフではないとするような規定はなく、若い葉を使用していればベビーリーフとみなされている。

白色ランプ２と蛍光灯３とから出力される光は、照射強度測定機などの照射強度手段（図示せず）を用いて照射強度が測定される。白色ランプ２と蛍光灯３とは、この測定結果をフィードバックすることにより、所望の照射強度の光を出力するように制御されている。なお、ポリフェノール増収装置１は、各光源を一体化しているため、各光源から出力される光の均斉度の調節が容易に行える。また、栽培容器５と白色ランプ２又は蛍光灯３との間に、光の均斉度を向上させるためのフレネルレンズ等の光学部材を設けることにより、光の均斉度の調節を行うことができる。

白色ランプ２は、照射強度が１５０〜６００μｍｏｌ／ｍ^２／ｓｅｃである、例えば、松下電器産業株式会社製ＦＬ２０ＳＳ・ＥＸ-Ｎを用いている。図２は、白色ランプ２に松下電器産業株式会社製ＦＬ２０ＳＳ・ＥＸ-Ｎを用いた場合の出力波長域の分布を示している。白色ランプ２の出力波長域は、図２に示すように、主に４００〜７８０ｎｍである。

蛍光灯３は、ＵＶ-Ｂ光が１００μＷ／ｃｍ^２以上得られる、例えば、株式会社三共製ＧＬ２０ＳＥ、又は、フィリップス株式会社製ＴＬ２０Ｗ／０１ＲＳの蛍光灯を用いている。図３は、蛍光灯３に株式会社三共製ＧＬ２０ＳＥを用いた場合の出力波長域の分布を示し、図４は、蛍光灯３にフィリップス株式会社製ＴＬ２０Ｗ／０１ＲＳを用いた場合の出力波長域の分布を示している。株式会社三共製ＧＬ２０ＳＥの出力波長域は、図３に示すように、２８０〜５８０ｎｍの範囲であり、ピーク波長は３１０ｎｍである。

ホウケイ酸ガラスシリンダ６は、２８０〜３００ｎｍの波長を除去する例えば、コーニング社製パイレックス（登録商標）ガラスのシリンダから形成される。また、上記のコーニング社製パイレックスガラスを用いて光学多層膜を形成することにより、３４０〜５５０ｎｍの波長も除去している。なお、コーニング社製パイレックスガラスを用いて、さらに光学多層膜を形成することにより３４０ｎｍ以上の波長を除去することや、コーニング社製パイレックスガラスを用いて、バンドパスフィルタを形成することにより、３００〜３４０ｎｍの波長だけを透過させることもできる。

本実施形態に係るベビーリーフ４のポリフェノール増収方法では、ベビーリーフ４に対し、１５０〜６００μｍｏｌ／ｍ２／ｓｅｃである可視光、及び１００μＷ／ｃｍ２以上であるＵＶ−Ｂ光を照射する。また、ＵＶ−Ｂ光源に含まれる２８０〜３００ｎｍの波長を除去したものを用いる。さらに、ＵＶ−Ｂ光源に含まれる３４０〜５５０ｎｍの波長を除去したものを用いる。

次に、ベビーリーフ４の栽培条件を示す。ポリフェノール増収装置１の培地７に、ベビーリーフ４の一種であるレッドロメインとレッドオークに植え、１日の内の１４時間を明期、残りの１０時間を暗期をとし、かつ、明期の間は３０℃、暗期の間は２５℃という条件の下、合計２０日間栽培を行った。

上述した条件によるベビーリーフの育成状況及びアントシアニンの生成量についての検証結果を表１に示す。なお、各ベビーリーフの育成状況は、目視で観察した。各ベビーリーフのアントシアニンの生成量は、採取した試料を５％ギ酸で４８時間浸漬抽出後、抽出液を、測定波長を５４０ｎｍとした吸光分析にて評価し、シアニジン相当量で得られたものを相対値で表示した。

表１より、１５０〜６００μｍｏｌ／ｍ^２／ｓｅｃである可視光、及び１００μＷ／ｃｍ^２以上であり、２８０〜３００ｎｍの波長を除去したＵＶ-Ｂ光を照射することにより、ベビーリーフ４のアントシアニンの合成が促進されることが分かる。また、２８０〜３００ｎｍの波長を除去したＵＶ−Ｂ光を照射することにより、ベビーリーフ４の枯死やわい化などの生育障害を防止できることが分かる。また、３４０〜５５０ｎｍの波長を除去したＵＶ−Ｂ光を照射することにより、特に夜間にＵＶ−Ｂを照射する場合、虫の誘引を抑制できることが分かる。なお、この検証では、ＵＶ-Ｂ光を明期時間のみ点灯させたが、暗期に点灯しても同様に効果が得られる。

なお、上記実施形態では、可視光を照射する光源として、白色ランプ２を単独で用いているが、白色ランプ２と自然光と併用するものであってもよい。この場合は、自然光の照射強度を測定する測定手段を備え、この測定結果と目標照射強度との差分だけ白色ランプ２が可視光を照射すればよく、白色ランプ２を単独で用いる場合に比べてコストの低減を図ることができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る植物のポリフェノール増収方法及び増収装置について図面を参照して説明する。図５は、本実施形態に係るポリフェノール増収装置の構成を示す。このポリフェノール増収装置１は、遠赤色光（Ｆａｒ-Ｒｅｄ）を意味し、７００〜８００ｎｍの波長の光であるＦＲ光を照射する蛍光ランプ８と、各光源から照射した光を反射する反射板１０を備え、蛍光灯３が、２８０〜３００ｎｍの波長を除去するホウケイ酸ガラスシリンダ１１を有している以外は、第１の実施形態に係るポリフェノール増収装置と同様である。また、栽培容器５の培地７には、スプラウト９が植えられている。白色ランプ２と、蛍光灯３と、蛍光ランプ８とから出力される光は、第１の実施形態に係るポリフェノール増収装置と同様に、照射強度測定機などの照射強度手段（図示せず）を用いて照射強度が測定され、所望の照射強度の光を出力するように制御されている。スプラウト９とは、発芽後１０日程度の植物新芽の総称を意味し、具体的には、例えば、ソバスプラウト、タデ、ベニバナ、ダイコン、ブロッコリー、キャベツ、ハクサイなどがあり、その他にも多数が食用として栽培されている。

蛍光ランプ８は、汎用的な蛍光ランプである、例えば、松下電器産業株式会社製ＦＬ２０Ｓ・ＦＲ・Ｐを用いている。蛍光ランプ８は、ＦＲ光と可視光成分とを同時に出光し、照射強度は可視光換算で１０〜４０μｍｏｌ／ｍ^２／ｓｅｃの範囲で任意のものを選択できる。図６は、蛍光ランプ８に松下電器産業株式会社製ＦＬ２０Ｓ・ＦＲ・Ｐを用いた場合の出力波長域の分布を示し、出力波長域は、主に４００〜７８０ｎｍである。

ホウケイ酸ガラスシリンダ１１は、第１の実施形態と同様に、ホウケイ酸ガラス（コーニング社製パイレックスガラス）シリンダに光学多層膜を形成したものである。

本実施形態に係る植物のポリフェノール増収方法では、スプラウト９に対し、１００〜６００μＷ／ｃｍ^２であるＵＶ−Ｂ光を照射する。また、１０〜４０μｍｏｌ／ｍ^２／ｓｅｃである可視光を照射する。また、可視光換算で１０〜４０μｍｏｌ／ｍ^２／ｓｅｃのＦＲ光を照射する。また、ＵＶ−Ｂ光源に含まれる２８０〜３００ｎｍの波長を除去したものを用いる。

次に、スプラウト９の栽培条件を示す。ここでは、例えば、スプラウト９の一種であるソバスプラウトを用いる。まず、種子重量の２倍重量の水道水に８時間種子を２５℃で浸漬する。そして、ウレタンマットに播種した後、散水栽培装置（図示せず）にセットし、１時間に１０秒間散水させる環境の下、２５℃で７日間暗黒の中で栽培する。この時点のソバスプラウトは、白色でアントシアニンの発色はほとんどない。その後、ソバスプラウトを、ポリフェノール増収装置１の培地７にセットし、温度２５℃の下、０〜７２時間連続で光照射を行ない、ポリフェノール成分を増加させる。

従来は、施設内で太陽光を照射するが、夏場は太陽光が強すぎて、ポリフェノールは増加するが、子葉が黄化して商品価値を損なう。また、場合によっては枯死に至ることもある。一方、冬場や曇天時には、ポリフェノールが充分に形成されないなど、安定的な生産が困難である。

上述した条件によるソバスプラウトの育成状況及びアントシアニンの生成量について、検証結果を表２に示す。なお、ソバスプラウトの育成状況は、目視で観察した。各ソバスプラウトのアントシアニンの生成量は、採取した試料を５％ギ酸で４８時間浸漬抽出後、抽出液を、測定波長を５４０ｎｍとした吸光分析にて評価し、シアニジン相当量で得られたもので表示した。

表２により、ソバスプラウトにそれぞれ光量を限定したＵＶ−Ｂ光、可視光、及びＦＲ光を照射するので、従来技術に比べてよりポリフェノール含有量の多く、また、発色の良い収穫物を得ることができるが分かる。

次に、イチゴ果実表皮の着色について、ポリフェノール増収装置１を用いて検証を行った。検証結果を表３に示す。本検証は、ハウス栽培時に曇天が続き、やや着色不足なイチゴを用いて行った。

表３より、２５℃で４８時間、ＵＶ-Ｂ光を３６０μＷ／ｃｍ^２ 、可視光を２３μｍｏｌ／ｍ^２／ｓｅｃ照射することで、イチゴ果実の表皮が充分な赤色に着色することが分かる。

また、バラ花びらの着色についても、ポリフェノール増収装置１を用いて検証を行った。検証結果を表４に示す。本検証は、上述したイチゴと同様な処理をやや着色不足のバラを用いて行った。

表４より、バラは、２５℃、４８時間で鮮やかな赤色に着色することが分かる。

また、上記の本実施形態に係るポリフェノール増収方法によれば、２８０〜３００ｎｍの波長を除去したＵＶ−Ｂ光を照射するので、従来技術に比べて、植物の枯死やわい化などの生育障害を防止することができる。

なお、本発明は上記各実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を変更しない範囲で適宜に種々の変形が可能である。

本発明の第１の実施形態に係る植物のポリフェノール増収装置の構成図。 上記装置における可視光源の出力波長域を示す分布図。 上記装置におけるＵＶ−Ｂ光源の出力波長域を示す分布図。 上記装置における上記とは別のＵＶ−Ｂ光源の出力波長域を示す分布図。 本発明の第２の実施形態に係る植物のポリフェノール増収装置の構成図。 上記装置におけるＦＲ光源の出力波長域を示す分布図。

符号の説明

１ ポリフェノール増収装置
２ 白色ランプ（可視光源）
３ 蛍光灯（ＵＶ−Ｂ光源）
４ ベビーリーフ
５ 栽培容器
６ ホウケイ酸ガラスシリンダ
７ 培地
８ 蛍光ランプ（ＦＲ光源）
９ スプラウト
１０ 反射板
１１ ホウケイ酸ガラスシリンダ

Claims (9)

1. 栽培中のベビーリーフに、１５０〜６００μｍｏｌ／ｍ^２／ｓｅｃである可視光、及び１００μＷ／ｃｍ^２以上であるＵＶ−Ｂ光を照射することを特徴とする植物のポリフェノール増収方法。
2. ２８０〜３００ｎｍの波長を除去した前記ＵＶ−Ｂ光を照射することを特徴とする請求項１に記載の植物のポリフェノール増収方法。
3. ３４０〜５５０ｎｍの波長を除去した前記ＵＶ−Ｂ光を照射することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の植物のポリフェノール増収方法。
4. 前記可視光を照射する可視光源と、前記ＵＶ−Ｂ光を照射するＵＶ−Ｂ光源と、を備え、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のポリフェノール増収方法により、ベビーリーフを栽培することを特徴とする植物のポリフェノール増収装置。
5. 栽培中のスプラウト、イチゴ又はバラのいずれかに、１００〜６００μＷ／ｃｍ^２であるＵＶ−Ｂ光を照射することを特徴とする植物のポリフェノール増収方法。
6. １０〜４０μｍｏｌ／ｍ^２／ｓｅｃである可視光を照射することを特徴とする請求項５に記載の植物のポリフェノール増収方法。
7. ７００〜８００ｎｍの波長の光であるＦＲ光を含む光を照射することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の植物のポリフェノール増収方法。
8. ２８０〜３００ｎｍの波長を除去した前記ＵＶ−Ｂ光を照射することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の植物のポリフェノール増収方法。
9. 前記ＵＶ−Ｂ光を照射するＵＶ−Ｂ光源と、前記可視光を照射する可視光源と、前記ＦＲ光を照射するＦＲ光源と、を備え、請求項５乃至請求項８のいずれかに記載のポリフェノール増収方法により、植物を栽培することを特徴とする植物のポリフェノール増収装置。
   

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