JP2021533752A - 植物栽培装置及びこれを用いた栽培方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、植物に光を印加し、機能性物質の含量を増大させる植物栽培装置に関するものであって、前記植物栽培装置は、前記光を前記植物の収穫直前に前記植物に印加し、前記光は、約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長で約１時間〜約３０時間にわたって約１μＷ／ｃｍ２〜約５００μＷ／ｃｍ２のエネルギーで植物に照射されることによって、前記植物内のフェノール性化合物の総量及び抗酸化活性のうち少なくとも一つが増加する。【選択図】図１

Description

本発明は、植物栽培装置及びこれを用いた栽培方法に関する。

近年、健康に対する関心が高まるにつれ、有機農業を始めとした安全な食材に対する需要が増加している。一般消費者の場合、有機農業の食材をマートや市場で購買して食べることが普通であるが、最近は、有機農業の食材を消費者が直接生産して消費しようとする欲求も強い。特に、野菜の場合は、他の食材と比べて消費者が直接栽培することが相対的に容易であるので、植物栽培装置に対する需要が大きい。

併せて、健康に対する関心はアンチエイジング（Ａｎｔｉ−ａｇｉｎｇ）の側面で強くなっているが、最近は、医学的施術及び処方などの人為的な方法を通じたアンチエイジングよりも、食品内に存在する抗酸化物質の摂取を通じた自然親和的なアンチエイジング方法に対する関心が高い。活性酸素は、細胞及び組織の破壊を起こし、皮膚を含む身体の全ての組織の老化を促進させることで知られているが、抗酸化物質は、このような活性酸素を除去し、身体の老化を遅延させる。抗酸化活性が高い物質には、ビタミン類、フェノール類物質、カロチン系物質などがある。特に、フェノール類物質は、植物界に広く分布しており、抗酸化活性が高く、また、皮膚の老化を促進させる紫外線を直接遮断することもある。抗酸化物質が多いとして知られている植物は、豆類、ベリー類、野菜類などである。安全且つ健康に良い食材に対する需要に対応するために、家庭で日常的に栽培しやすい植物のフェノール性化合物の総量を高めるための方法に対する開発が要求されている。

本発明は、抗酸化活性或いはフェノール性化合物の含量が高い植物を提供することを目的とする。

本発明の一実施例は、植物を製造するための装置を含み、植物栽培装置は、前記光を前記植物の収穫直前に前記植物に印加する。ここで、前記光は、約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長で約１時間〜約３０時間にわたって約１μＷ／ｃｍ^２〜約５００μＷ／ｃｍ^２のエネルギーで植物に照射されることによって、前記植物内のフェノール性化合物の総量及び抗酸化活性のうち少なくとも一つが増加する。

本発明の一実施例において、前記植物栽培装置は、光が遮断された環境で前記植物の種子に第１時間のあいだ水分を供給し、前記種子から生長した前記植物に収穫直前に第２時間のあいだ光を照射することができる。

本発明の一実施例において、前記第２時間は、前記第１時間より短くてもよい。

本発明の一実施例において、前記植物栽培装置は、前記光を出射する光源部と、前記植物が提供される本体部とを含み、前記本体部は、前記種子及び前記植物に水分を供給するための水分供給装置を含んでもよい。

本発明の一実施例によると、植物に光を印加し、機能性物質の含量を増大させる植物栽培方法において、前記光を前記植物の収穫直前に前記植物に印加する段階を含み、前記光は、約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長で約１時間〜約４８時間にわたって約１μＷ／ｃｍ^２〜約５００μＷ／ｃｍ^２のエネルギーで植物に照射されることによって、前記植物内のフェノール性化合物の総量及び抗酸化活性のうち少なくとも一つが増加する植物栽培方法が提供される。

本発明の一実施例において、植物栽培方法は、前記植物の種子を発芽させた後で生長させる段階と、前記生長植物の収穫直前に前記植物に前記光を照射する段階と、前記種子から生長した前記植物を収穫する段階とを含んでもよい。

本発明の一実施例において、前記光は、約２７０ｎｍ〜約３１５ｎｍの波長の光を含んでもよい。

本発明の一実施例において、前記光が照射される時間は、約６時間以上約３０時間以下であってもよい。

本発明の一実施例において、前記種子は、緑豆又は大豆であってもよい。

本発明の一実施例において、前記種子及び前記植物は、可視光線が排除された環境で生長してもよい。

本発明の一実施例において、前記光は、約５μＷ／ｃｍ^２〜約１５μＷ／ｃｍ^２のエネルギーで照射されてもよい。

本発明の一実施例において、前記抗酸化活性は、フェノール性化合物（Ｐｈｅｎｏｌｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）、ビタミン類（Ｖｉｔａｍｉｎ）、及びカロテノイド（Ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ）を含む抗酸化物質による抗酸化活性である植物が栽培されてもよい。

本発明の一実施例において、フェノール性化合物は、フラボノイド（Ｆｌａｖｏｎｏｉｄ）、フェノール酸（Ｐｈｅｎｏｌｉｃ ａｃｉｄ）、ポリフェノール（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌ）、スチルベノイド（Ｓｔｉｌｂｅｎｏｉｄ）、ヒドロケイ皮酸（Ｈｙｄｒｏｃｉｎｎａｍｉｃ ａｃｉｄ）、又はクマル酸（Ｃｏｕｍａｒｉｃ ａｃｉｄ）を含んでもよい。

本発明の一実施例によると、商品性が高く、フェノール性化合物の総量及び抗酸化活性が高い植物を提供することができる。

特に、本発明の一実施例によると、栽培しようとする種子から生長した植物の色が光の照射後に緑色に変化しないので、栽培した植物の商品性が低下しない。

本発明の一実施例に係る植物栽培装置の断面図である。 本発明の一実施例に係る発光ダイオードを概略的に示した図である。 本発明の一実施例に係る植物栽培方法を示したフローチャートである。 本発明の一実施例に係る植物栽培方法を示したフローチャートである。 本発明の実施例及び比較例によって栽培した植物のフェノール性化合物の総量を示したグラフである。 本発明の実施例及び比較例によって栽培した植物のフェノール性化合物の総量を示したグラフである。 本発明の実施例及び比較例によって栽培した植物の抗酸化活性を示したグラフである。 本発明の実施例及び比較例によって栽培した植物の抗酸化活性を示したグラフである。 本発明の実施例及び比較例によって栽培した植物の乾燥重量を示したグラフである。 本発明の実施例及び比較例によって栽培した植物のフェノール性化合物の総量を示したグラフである。 本発明の実施例及び比較例によって栽培した植物のフェノール性化合物の総量を示したグラフである。 本発明の実施例及び比較例によって栽培した植物の抗酸化活性を示したグラフである。 本発明の実施例及び比較例によって栽培した植物の抗酸化活性を示したグラフである。 本発明の実施例及び比較例によって栽培した植物の乾燥重量を示したグラフである。 本発明の実施例及び比較例によって栽培した植物を撮影した写真である。 本発明の実施例及び比較例によって栽培した植物を撮影した写真である。 本発明の実施例及び比較例によって栽培した植物を撮影した写真である。 本発明の実施例及び比較例によって栽培した植物を撮影した写真である。 本発明の実施例及び比較例によって栽培した植物を撮影した写真である。 本発明の実施例及び比較例によって栽培した植物を撮影した写真である。 波長別の光照射による大豆もやしの色変化を示した写真である。 波長別の光照射による大豆もやしの色変化を示した写真である。 波長別の光照射による大豆もやしの色変化を示した写真である。 波長別の光照射による大豆もやしの色変化を示した写真である。

本発明は、多様な変更を加えることができ、様々な形態を有し得るので、特定の実施例を図面に例示し、これを本文で詳細に説明する。しかし、これは、本発明を特定の開示形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物及び代替物を含むものと理解しなければならない。

各図面を説明しながら、類似する参照符号を類似する構成要素に対して使用した。添付の図面において、各構造物の寸法は、本発明の明確性のために実際より拡大して示したものである。「第１」、「第２」などの用語は、多様な構成要素の説明に使用可能であるが、前記各構成要素は前記各用語によって限定してはならない。前記各用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ使用される。例えば、本発明の権利範囲を逸脱しない限り、第１構成要素は第２構成要素と命名することができ、同様に、第２構成要素も第１構成要素と命名することができる。単数の表現は、文脈上、明白に異なる意味を有していない限り、複数の表現を含む。

本出願において、「含む」又は「有する」などの用語は、明細書上に記載の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらの組み合わせの存在を指定しようとするものであって、一つ又はそれ以上の他の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品又はこれらの組み合わせなどの存在又は付加可能性を予め排除しないものと理解しなければならない。また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるとした場合、これは、他の部分の「直上に」ある場合のみならず、その中間に更に他の部分がある場合も含む。また、本明細書において、いずれかの層、膜、領域、板などの部分が他の部分の上（ｏｎ）に形成されたとした場合、前記形成された方向は、上部方向のみに限定されなく、側面や下部方向に形成されたことを含む。その一方で、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「下に」あるとした場合、これは、他の部分の「直下に」ある場合のみならず、その中間に更に他の部分がある場合も含む。

以下、添付の各図面を参照して本発明の好適な実施例をより詳細に説明する。

本発明の一実施例に係る植物栽培方法を用いて植物を栽培すると、フェノール性化合物の総量が高く、且つ抗酸化活性（Ａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔ ｃａｐａｃｉｔｙ）が高い植物を生産することができる。

具体的に、本発明の一実施例によると、第１時間の間、暗室内で種子を育て、続いて、収穫直前に約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長の光を第２時間のあいだ種子又は種子から生長した植物に照射することによって、植物の抗酸化活性及びフェノール性化合物の総量を大きく高めることができる。以下では、まず、本発明の一実施例に係る植物栽培方法によって植物を育てるのに利用可能な植物栽培装置に対して説明する。

図１は、本発明の一実施例に係る植物栽培装置の断面図である。

図１を参考にすると、本発明の一実施例に係る植物栽培装置１０は、本体部１００及び光源部２００を含み、本体部１００内には種子３００が提供される。

本体部１００は、内部に種子３００が蒔かれ得る空きスペースを含み、外部の光を遮断できるボックス状に提供されてもよい。

本体部１００は、内部に蒔かれた種子３００が生長できる環境を提供する。本体部１００は、複数個の種子３００が蒔かれ、生長できる大きさを有し得る。併せて、本体部１００の大きさは、植物栽培装置１０の用途によって変わり得る。例えば、植物栽培装置１０が家庭で使用する小規模の植物栽培に用いられる場合、本体部１００の大きさは相対的に小さくてもよい。その一方で、植物栽培装置１０が商業的に植物を栽培・販売するのに使用される場合、本体部１００の大きさは相対的に大きくてもよい。

本体部１００は、本体部１００の外側の光が本体部１００の内部に入り込まないように光を遮断することができる。よって、本体部１００の内部には、外部と隔離された暗室環境が提供され得る。これによって、外部の光が不必要に本体部１００の内部に蒔かれた種子３００に照射されることを防止することができる。特に、本体部１００は、外部の可視光線が種子３００に照射されることを防止することができる。

本体部１００の内部表面には光触媒が塗布されてもよい。光触媒は、光源部２００から照射される光を浴びて、光触媒反応を活性化させることができる。これによって、本体部１００の内部が湿気の多い暗室環境に維持される場合にも、本体部１００の内部で細菌又はカビが増殖することを防止することができる。このような機能を行うための光触媒物質は、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、タングステン酸化物（ＷＯ_３）、及び酸化スズ（ＳｎＯ_２）から選ばれた少なくとも一つであってもよい。

本体部１００は、水分供給装置及び栽培台１３０を含んでもよい。

水分供給装置は、本体部１００の内部に蒔かれた各種子３００及び各種子３００から生長した植物に水分を供給するための部材である。水分供給装置は、水分供給部１１０及び水分排出部１２０を含んでもよい。

水分供給部１１０は、各種子３００及び各種子３００から生長した植物に水分を供給し、水分排出部１２０は、供給後に残った余分の水を本体部１００の外側に排出する。

水分供給部１１０は、シャワーヘッドの形態で設けられてもよく、本体部１００の上端で各種子３００及び各種子３００から生長した植物に向けて水を噴射することができる。但し、水分供給部１１０の形態がシャワーヘッドの形態に制限されるのではなく、通常の技術者は、各種子３００の種類及び本体部１００の形態に合わせて多様な形態の水分供給部１１０を設けることができる。例えば、水分供給部１１０は、回転するスプリンクラー、ミストノズル噴射、煙霧機などの形態で設けられてもよい。

水分供給部１１０は、一つ又は複数個で設けられてもよい。水分供給部１１０の個数は本体部１００の大きさによって変わり得るが、相対的に小さい家庭用植物栽培装置１０の場合は、本体部１００が小さいので、一つの水分供給部１１０が設けられてもよい。その一方で、相対的に大きい商業用植物栽培装置１０の場合は、本体部１００が大きいので、複数個の水分供給部１１０が設けられてもよい。

水分供給部１１０は、本体部１００に設けられた水槽又は本体部１００の外部の水栓に連結されてもよい。併せて、水分供給部１１０は、水中に浮遊する汚染物質が各種子３００及び各種子３００から生長した植物に付着しないようにろ過装置をさらに含んでもよい。ろ過装置は、活性炭、不織布などのフィルターを含んでもよく、これによって、ろ過装置を経た水は浄水され得る。ろ過装置は、場合によって光照射フィルターをさらに含んでもよいが、光照射フィルターは、紫外線などを水に照射し、水中に存在する細菌、バクテリア、カビ胞子などを除去することができる。水分供給部１１０が上述した各ろ過装置を含むことによって、水分排出部１２０を介して出た水を再活用したり、雨水などを直ぐ栽培に使用したりする場合にも、本体部１００の内部、各種子３００及び各種子３００から生長した植物が汚染するおそれがない。

水分供給部１１０はタイマーを含んでもよい。これによって、ユーザーが操作しなくても、水分供給部１１０は、既に設定された時間間隔で種子３００及び種子３００から生長した植物に水分を供給することができる。水分を供給する間隔は、種子３００の種類によって変わり得る。生長に多くの水を必要とする植物の場合は、相対的に短い間隔で水分を供給することができ、生長に少ない水を必要とする植物の場合は、相対的に長い間隔で水分を供給することができる。

水分排出部１２０は、水分供給部１１０から供給された水のうち、各種子３００及び各種子３００から生長した植物が吸収してから残った水を本体部１００の外側に排出する。水分排出部１２０は、例えば、漏斗状の部材を含む筒であってもよい。この場合、水分供給部１１０から供給された水のうち余分の水は、漏斗状の部材を介して筒に集まるようになる。ユーザーは、水分排出部１２０に設けられた筒に水が一杯になったとき、水分排出部１２０を本体部１００から分離し、水を空にすることができる。但し、水分排出部１２０の形態が上述したものに制限されるのではなく、水分排出部１２０に溜まった水は、ユーザーが操作することなく自動で本体部１００の外側に排出されてもよい。例えば、水分排出部１２０は、本体部１００の底面と連結された配管の形態で設けられ、本体部１００の底面に充填された水を外部に排出することができる。

水分排出部１２０に集まった水は、場合によって、再び水分供給部１１０に供給されてもよい。水分排出部１２０に集まった水に存在し得る異物などは、各種子３００及び各種子３００から生長した植物に供給される前に水分供給部１１０でろ過・浄水されるので、再活用した水が各種子３００及び各種子３００から生長した植物を汚染させるおそれはない。

水分排出部１２０には殺菌装置がさらに設けられてもよい。殺菌装置は、水分排出部１２０に集まった水を殺菌することができる。殺菌装置は、水分排出部１２０に集まった水に紫外線を含む光を照射することができる。これによって、水分排出部１２０に水が溜まっていても、溜まった水から細菌及びカビが増殖するおそれがない。併せて、殺菌装置は、水分排出部１２０に集まる水によって故障しないように防水構造を有してもよい。

栽培台１３０は、各種子３００及び各種子３００から生長した植物を支持する。このために、栽培台１３０は、板（Ｓｌａｔｅ）の形態で設けられてもよい。栽培台１３０の大きさは、本体部１００の断面の大きさと同一であってもよく、栽培台１３０の形態も本体部１００の断面の形態に対応し得る。

各種子３００は、栽培台１３０上で生長することができる。栽培台１３０は、本体部１００の内部に嵌められる形態で提供されてもよい。本体部１００内で栽培台１３０が設けられる位置は、栽培しようとする種子３００の種類によって変わり得る。例えば、高く育つ植物の種子３００の場合は、栽培台１３０を相対的に本体部１００の下端の近くに配置してもよい。その一方で、低く育つ植物の種子３００の場合は、栽培台を相対的に本体部１００の上端の近くに配置してもよい。

栽培台１３０は、複数個の開口を含む多孔性板（Ｐｏｒｏｕｓ Ｓｌａｔｅ）であってもよい。これによって、栽培台１３０上に噴射された水のうち、各種子３００及び各種子３００から生長した植物によって吸収されてから残った余分の水は、栽培台１３０に設けられた開口を介して流れ出ることができる。よって、栽培台１３０上に持続的に水を噴射する場合にも、栽培台１３０上に水が溜まり、各種子３００が水に浸るおそれがない。栽培台１３０に設けられた各開口の大きさは、各種子３００の大きさより小さくてもよい。これによって、各種子３００が栽培台１３０に設けられた開口を介して流れ出るおそれがない。

栽培台１３０の一面、特に、各種子３００が蒔かれる面は、吸湿性素材で製作されてもよい。これによって、栽培台１３０上に噴射された水のうち少なくとも一部は、各種子３００と当接する栽培台１３０の一面上に残存し得る。よって、連続して水分を供給しなくても、各種子３００は継続して湿った状態で残存することができ、その結果、各種子３００の生長が促進され得る。

図面には示していないが、本体部１００内には、酸素発生器及び気体交換装置がさらに設けられてもよい。これによって、本体部１００が、種子３００及び種子３００から生長した植物が提供される内部を密閉する場合にも、種子３００の生長に必要な酸素が持続的に供給され得る。

併せて、本体部１００は収穫装置をさらに含んでもよい。収穫装置は、種子３００の生長が完了した後、種子及び種子から生長した植物を水分から隔離することによって、植物が目標よりさらに生長することを防止する。

光源部２００は、種子３００から生長した植物に向けて光を出射する。

光源部２００が出射する光は、約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長の光を含んでもよい。本発明の一実施例において、光源部２００が出射する光は、例えば、約２５０ｎｍ〜約３５０ｎｍの波長帯域の光であってもよく、約２７０ｎｍ〜約３１５ｎｍの波長帯域の光であってもよく、２９５ｎｍの波長を有する光であってもよい。

本発明の一実施例によると、光源部２００が出射する光は、約２７５ｎｍの波長の光及び約２９５ｎｍの波長の光を含んでもよい。

光源部２００が出射する光は、植物に所定の機能性物質が生成されるように所定時間にわたって印加されてもよい。例えば、前記光は、約１時間〜約４８時間、約６時間〜約４８時間、約１時間〜約３０時間、又は約２４時間にわたって植物に照射されてもよい。また、光源部２００が出射する光は、植物に所定の機能性物質が生成されるように所定のエネルギーで植物に印加されてもよい。例えば、前記光は、約１μＷ／ｃｍ^２〜約５００μＷ／ｃｍ^２のエネルギー、約５μＷ／ｃｍ^２〜１００μＷ／ｃｍ^２のエネルギー、又は約１０μＷ／ｃｍ^２のエネルギーで植物に照射されてもよい。

上述した波長の光を種子３００から生長した植物に照射することによって、植物の抗酸化活性及びフェノール性化合物の総量が増加し得る。上述した光を種子３００から生長した植物に照射することによって、植物の生長に影響することなくフェノール性化合物の総量及び抗酸化活性を向上させることができる。

光源部２００は、光を照射するために発光ダイオードを含んでもよい。光源部２００又は光源部２００に含まれた発光ダイオードは、それぞれ複数個設けられてもよい。この場合、複数個の発光ダイオードは、互いに異なる波長の光を出射することができる。例えば、一部の光源部２００又は発光ダイオードは約２７５ｎｍの波長の光を出射し、他の光源部２００又は発光ダイオードは約２９５ｎｍの波長の光を出射するように光源部２００を構成することができる。

光源部２００が多様な波長帯域の光を出射するとき、光源部２００は、可視光線帯域の光を出射しない場合がある。これは、前記可視光線帯域の光が種子３００及び種子３００から生長した植物に照射されたとき、葉緑素の生成が促進され得るためである。光源部２００が可視光線帯域の光を出射することなく、本体部１００が外部の光を遮断するので、種子３００は、可視光線が排除された環境で生長し得る。これによって、種子３００の生長過程で葉緑素が生成されることを防止することができる。

図２は、本発明の一実施例に係る発光ダイオードを概略的に示した図である。

図２を参照すると、発光ダイオードは、第１半導体層２２３、活性層２２５、及び第２半導体層２２７を含む発光構造体と、発光構造体に連結された第１電極２２１及び第２電極２２９とを含んでもよい。

第１半導体層２２３は、第１導電型ドーパントがドーピングされた半導体層である。第１導電型ドーパントはｐ型ドーパントであってもよい。第１導電型ドーパントは、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどであってもよい。本発明の一実施例において、第１半導体層２２３は窒化物系半導体材料を含んでもよい。本発明の一実施例において、第１半導体層２２３の材料としては、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮなどを挙げることができる。

活性層２２５は、第１半導体層２２３上に設けられ、発光層に該当する。活性層２２５は、第１半導体層２２３を介して注入される電子（又は正孔）と、第２半導体層２２７を介して注入される正孔（又は電子）とが互いに出合い、活性層２２５の形成物質によるエネルギーバンドのバンドギャップの差によって光を放出する層である。

活性層２２５は、化合物半導体で具現され得る。活性層２２５は、例として、ＩＩＩ族−Ｖ族及びＩＩ族−ＶＩ族の化合物半導体のうち少なくとも一つで具現され得る。

第２半導体層２２７は活性層２２５上に設けられる。第２半導体層２２７は、第１導電型ドーパントと反対の極性を有する第２導電型ドーパントを有する半導体層である。第２導電型ドーパントはｎ型ドーパントであってもよいので、第２導電型ドーパントは、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｏ、Ｃなどを含んでもよい。

本発明の一実施例において、第２半導体層２２７は窒化物系半導体材料を含んでもよい。第２半導体層２２７の材料としては、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮなどを挙げることができる。

第１電極２２１及び第２電極２２９は、それぞれ第１半導体層２２３及び第２半導体層２２７と連結されるように多様な形態で設けられ得る。本実施例では、第１半導体層２２３の下部に第１電極２２１が設けられ、第２半導体層２２７の上部に第２電極２２９が設けられたことを示したが、これに限定されるのではない。本発明の一実施例において、第１電極２２１及び第２電極２２９は、例えば、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｕなどの多様な金属又はこれらの合金からなってもよい。第１電極２２１及び第２電極２２９は、単一層又は多重層に形成されてもよい。

本発明の一実施例において、発光ダイオードがバーチカルタイプで設けられたことを説明したが、発光ダイオードが必ずしもバーチカルタイプである必要はなく、本発明の概念に符合する限り、他のタイプで設けられてもよい。

本発明の一実施例によると、試料に光を印加するために、光源として、既存の一般ランプでない発光ダイオードを使用することによって、次のような効果を得ることができる。

本発明の一実施例によって発光ダイオードを光源として使用する場合、既存の一般ランプ（例えば、既存のＵＶランプ）から出射された光と比べて特定波長の光を植物に出射することができる。既存のランプから出射された光は、発光ダイオードから出射された光と比べて広い領域でブロードなスペクトルを有する。これによって、既存のＵＶランプの場合、出射された光の波長帯域のうち一部の帯域の光のみを分離することが容易でない。その一方で、発光ダイオードから出射された光は、特定波長でのシャープなピークを有し、既存のランプからの光と比べて半値幅が非常に狭い特定波長の光を出射する。これによって、特定波長の光を選択することが容易になり、その選択された特定波長の光のみを試料に出射することができる。

また、既存のランプの場合は、試料に光を出射するため光量の正確な限定が難しくなり得るが、発光ダイオードの場合は、光量を明確に限定して出射することができる。また、既存のランプの場合は、光量の正確な限定が難しくなり得るので、照射時間も広い範囲に設定され得るが、発光ダイオードの場合は、相対的に短い時間にわたって明確な時間内に試料に必要な光を出射することができる。

上述したように、既存のランプの場合、相対的に広い範囲の波長、広い範囲の光量、及び広い範囲の照射時間によって光照射量の明確な判断が難しい。その一方で、発光ダイオードの場合は、相対的に狭い範囲の波長、狭い範囲の光量、及び狭い範囲の照射時間によって明確な光照射量を出射することができる。

これに加えて、既存のランプの場合は、電源をオンにした後、最大光量まで到逹するのに相当な時間がかかった。その一方で、発光ダイオードの場合は、電源をオンにした後、ウォーミングアップ時間が実質的にほとんどなく、直ぐに最大光量まで到逹する。よって、発光ダイオードの場合は、植物に特定波長の光を照射するとき、光の照射時間を明確に制御することができる。

光源部２００は防水構造を有してもよい。これによって、光源部２００に水が飛散した場合にも光源部２００が故障するおそれがない。

種子３００は、本体部１００の内部に設けられ、水分の供給を受けて本体部１００内で生長する。種子３００は、水耕栽培（Ｈｙｄｒｏｐｏｎｉｃ Ｃｕｌｔｕｒｅ）に適した種類であり得る。これによって、植物が生長するための土壌がなくても、種子３００を栽培台１３０上に蒔き、植物が生長することができる。例えば、種子３００は緑豆又は大豆であってもよく、種子３００から生長する植物は緑豆もやし又は大豆もやしであってもよい。

種子３００は、本体部１００内で可視光線が排除された環境で成長することができる。これによって、種子３００から栽培された植物は、葉緑素が実質的に生成されていないものであり得る。例えば、種子３００が緑豆又は大豆である場合、種子３００から生長した緑豆もやし又は大豆もやしは、葉緑素が実質的に生成されないので黄色光を帯びることができる。

種子３００から生長した植物は、光源部２００から照射された光を受ける。光源部２００から照射された光は、種子３００から生長した植物の抗酸化活性及びフェノール性化合物の総量を増加させる。具体的に、光源部２００から照射された約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長の光は、種子３００から生長した植物の二次代謝物質の生合成を活性化させ、これによって、抗酸化活性及びフェノール性化合物の総量が増加し得る。

種子３００から生長した植物に約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長の光が照射されたとき、上述した波長の光は、植物細胞にＤＮＡ−損傷効果を与えて、活性酸素を発生させるなどのメカニズムを誘発し、これによって、細胞及び組織に深刻な損傷が発生する。植物は、組織細胞を保護するために、上述した光を吸収したり、活性酸素を消去できる二次代謝産物の生成を促進したりするようになる。

例えば、上述した光が、発芽された種子３００から生長した植物に与えられたとき、上述した活性を有する二次代謝産物の生合成に関与するフェニルアラニンアンモニア−リアーゼ（Ｐｈｅｎｙｌａｌａｎｉｎｅ ａｍｍｏｎｉａ−ｌｙａｓｅ）などの酵素が活性化される。これによって、フェノール性化合物の生合成が促進され、その結果、植物の抗酸化活性が増進し、上述した光による組織損傷が緩和される。

上述した方法によって生長した植物が含む抗酸化物質は、フェノール性化合物、ビタミン類、カロテノイドなどであってもよい。併せて、フェノール性化合物は、フラボノイド、フェノール酸、ポリフェノール、スチルベノイド、ヒドロケイ皮酸、クマル酸などを含んでもよい。種子３００から生長した植物が含むフラボノイドは、例えば、フラボノール（ｆｌａｖｏｎｏｌ）、フラボン（Ｆｌａｖｏｎｅ）、イソフラボン（ｉｓｏｆｌａｖｏｎｅ）、フラバノン（Ｆｌａｖａｎｏｎｅ）、フラバノノール（Ｆｌａｖａｎｏｎｏｌ）、フラバン（Ｆｌａｖａｎ）、アントシアニン（ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎ）、アピゲニン−７−モノグルコシド（ａｐｉｇｅｎｉｎ−７−ｍｏｎｏｇｌｕｃｏｓｉｄｅ）などであってもよい。

本発明の一実施例によると、約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長の光を用いて種子３００を栽培することによって、種子３００から生長した植物内の抗酸化活性及びフェノール性化合物の総量を増加させることができる。併せて、種子３００は、生長中に可視光線に出合わないので、種子３００から葉緑素が生成され、植物が緑色を帯びることを防止することができる。これによって、抗酸化活性及びフェノール性化合物の総量が高いと共に、食べやすい黄色を帯びる植物を生産することができる。

以下では、上述した長所を有する植物を生産するための方法に対してさらに詳細に説明する。

図３ａは、本発明の一実施例に係る植物栽培方法を示したフローチャートである。

図３ａによると、本体部内に種子を蒔いた後、種子に第１時間Ｐ１のあいだ水分を供給する（Ｓ１００）。種子は、第１時間Ｐ１のあいだ水分の供給を受けて、光が遮断された環境で生長することができる。第１時間Ｐ１のあいだ、連続して種子に水分を供給しなければならないのではない。第１時間Ｐ１のあいだ一定間隔で種子に水分を供給することもできる。

次に、種子に第２時間Ｐ２のあいだ光を照射する（Ｓ２００）。第２時間Ｐ２のあいだ種子に水分が供給されてもよい。これによって、種子は、第２時間Ｐ２のあいだ同時に光と水分の供給を受けることができる。第２時間Ｐ２のあいだ供給される光は、波長が約２００ｎｍ〜約４００ｎｍであってもよい。

第２時間Ｐ２は、第１時間Ｐ１より短くてもよい。よって、光を照射する時間は、光を照射しない時間と比べて相対的に短くてもよい。例えば、光を照射しない第１時間Ｐ１は、種子が緑豆や大豆である場合、約４８時間〜約７２時間であってもよい一方で、光を照射する第２時間Ｐ２は、約６時間〜約４８時間であってもよい。

併せて、第２時間Ｐ２は、種子から生長した植物の収穫直前に提供されてもよい。よって、植物は、収穫時点から逆算し、第２時間Ｐ２のあいだ光を受けることができ、これによって、植物内の二次代謝産物の生合成が促進され、抗酸化活性及びフェノール性化合物の総量が増加し得る。

光源部は、第２時間Ｐ２のあいだ種子又は植物に約５μＷ／ｃｍ^２〜１５μＷ／ｃｍ^２の量の光を照射することができる。上述した範囲の光量を受けることによって、植物細胞の損傷／変形なしで抗酸化活性及びフェノール性化合物の総量のみを高めることができる。例えば、種子又は植物に約５μＷ／ｃｍ^２未満の光量の光が照射される場合、植物細胞に加えられるストレスが微弱になり、抗酸化物質の生産のための反応が十分に起こらなくなり得る。その一方で、種子又は植物に約１５μＷ／ｃｍ^２を超える光量の光が照射される場合、植物細胞が損傷／変形し得る。

第２時間Ｐ２のあいだに光源部が出射する光の強さは、全ての波長帯域で同一ではない。種子の種類によって、前記約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長の光のうち特定波長帯域の光の強さを高めることができる。例えば、種子が緑豆である場合、約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長帯域のうち、特に約２９５ｎｍの波長の光の強さを高めることができる。これによって、種子又は種子から生長した植物の種類別にオーダーメイド型の光照射が可能であり、種子又は種子から生長した植物内の抗酸化活性及びフェノール性化合物の総量が最大になり得る。

第２時間Ｐ２の光照射及び水分供給が終了した後、種子から生長した植物が収穫され得る（Ｓ３００）。このとき、収穫装置が用いられてもよいが、収穫装置は、第１時間Ｐ１及び第２時間Ｐ２が経過した後、種子及び植物を水分から隔離する。これによって、植物が目標より過度に生長することを防止することができる。

本発明の一実施例によると、収穫直前に第２時間Ｐ２のあいだ種子に光を照射することによって、植物の抗酸化活性及びフェノール性化合物の総量を高めることができる。併せて、光を照射する第２時間Ｐ２は、光を照射しない第１時間Ｐ１より短いので、過度な光照射によって植物が損傷することを防止することができる。

以上では、本発明の一実施例によって植物を栽培する方法を簡略に説明した。本発明の一実施例によると、植物は、ユーザーが操作することなく自動で栽培され得るが、以下では、ユーザーが操作することなく植物を栽培するための方法に対してさらに詳細に説明する。

図３ｂは、本発明の一実施例に係る植物栽培方法を示したフローチャートである。

図３ｂによると、まず、種子に第１時点Ｔ１から水分を供給しはじめる（Ｓ１０１）。第１時点Ｔ１は、本発明の一実施例に係る植物栽培装置に種子を入れて、ユーザーが栽培を開始するための動作を実施した時点であってもよい。例えば、栽培を開始するための動作とは、植物栽培装置の電源をオンにし、栽培開始ボタンを押す行為などであってもよい。

次に、植物栽培装置は、現在の時刻Ｔ１と第１時点Ｔ１との差、すなわち、第１時点Ｔ１から現在まで経過した時間を算出する（Ｓ１０２）。そして、植物栽培装置は、現在まで経過した時間（Ｔ−Ｔ１）が、既に設定された総栽培時間Ｐｔと、同様に既に設定された第２時間Ｐ２との差（Ｐｔ−Ｐ２）以上であるかどうかを判断する。第２時間Ｐ２は、以上で説明したように、種子から生長した植物に光を照射する時間であるので、総栽培時間Ｐｔと第２時間Ｐ２との差（Ｐｔ−Ｐ２）は、総栽培時間Ｐｔのうち光を照射せずに栽培する時間を意味する。

総栽培時間Ｐｔ及び第２時間Ｐ２は、植物栽培装置の動作前にユーザーが設定することができる。よって、ユーザーは、嗜好及び植物の種類に合わせて総栽培時間Ｐｔ及び第２時間Ｐ２を設定することができる。また、場合によって、植物栽培装置は、植物又は種子の種類別に最適化された総栽培時間Ｐｔ及び第２時間Ｐ２のデータを格納しておき、ユーザーが栽培しようとする植物又は種子の種類を選択すると、これに合わせて総栽培時間Ｐｔ及び第２時間Ｐ２を設定することもできる。

第１時点Ｔ１から現在の時刻Ｔまで経過した時間（Ｔ−Ｔ１）が総栽培時間Ｐｔと第２時間Ｐ２との差（Ｐｔ−Ｐ２）以上であるとき、植物栽培装置は、種子から生長した植物に光を照射する（Ｓ２０１）。その一方で、第１時点Ｔ１から現在の時刻Ｔまで経過した時間（Ｔ−Ｔ１）が総栽培時間Ｐｔと第２時間Ｐ２との差（Ｐｔ−Ｐ２）未満の場合、植物栽培装置は、種子から生長した植物に光を照射することはまだ早いと判断し、継続して水分のみを供給する。

種子から生長した植物に照射される光は、約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長の光である。上述した光が照射されることによって、種子から生長した植物の二次代謝物質の生合成が活性化され、種子から生長した植物内の抗酸化活性及びフェノール性化合物の総量が増加し得る。植物内の抗酸化活性及びフェノール性化合物の総量は、照射される光の波長、エネルギー量、照射時間に影響を受けることができ、所定条件で増加する。例えば、細胞内のＵＶＲ８受容体は、ＵＶ波長帯域の光を吸収することによって、フェノール性物質などの機能性物質を生成することができる。ＵＶＲ８受容体を刺激するＨＹ５は、所定波長以下、例えば、３１５ｎｍ以下のＵＶ−Ｂ波長で活性化され得る。

次に、植物栽培装置は、現在の時刻Ｔと第１時点Ｔ１との差（Ｔ−Ｔ１）、すなわち、第１時点Ｔ１から現在Ｔまで経過した時間が総栽培時間Ｐｔ以上であるかどうかを判断する（Ｓ２０２）。第１時点Ｔ１から現在Ｔまで経過した時間が総栽培時間Ｐｔ未満である場合、植物栽培装置は、種子から生長した植物に継続して光を照射する。

その一方で、第１時点Ｔ１から現在Ｔまで経過した時間が総栽培時間Ｐｔ以上である場合、植物栽培装置は、水分供給及び光照射を中断する（Ｓ３０１）。水分供給が中断されることによって、種子から生長した植物はこれ以上生長しなくなり得る。

次に、植物栽培装置に残っている水分によって種子から生長した植物が計画以上に生長することを防止するために、種子から生長した植物を収穫する（Ｓ３０２）。植物を収穫することは、植物を水分から完全に隔離することを意味し得る。このために、植物栽培装置は、水分供給部から分離された別途の収穫装置内に収穫された植物を移すことができる。ユーザーは、収穫装置内に提供された植物を容易に取得することができる。

本発明の一実施例によると、ユーザーが栽培過程に関与しなくても、既に設定された基準によって抗酸化活性及びフェノール性化合物の総量が高い植物が栽培され得る。これによって、植物栽培に対する知識がないユーザーも、抗酸化活性及びフェノール性化合物の総量が高い植物を容易に栽培・収穫することができる。

これに加えて、本発明の一実施例によると、抗酸化活性及びフェノール性化合物の総量が高いと共に、緑変が最小化されることによって、商品性が高い野菜（特に、大豆もやし及び緑豆もやし）を提供することができる。特に、大豆もやしの場合は、緑変が起こって緑色を帯びる場合、食品の味感を低下させ、商品性が低下するという問題がある。しかし、本発明の一実施例によると、緑変が起こらないか、緑変が起こったとしても最小化されることによって、機能性に加えて商品性が高い野菜を提供することができる。

以上では、抗酸化活性及びフェノール性化合物の総量が高い植物を栽培するための植物栽培装置及び植物栽培方法に対して説明した。以下では、本発明の一実施例に係る植物栽培装置及び植物栽培方法を通じて得ることができる植物のフェノール性化合物の総量及び抗酸化活性に対してデータを通じてさらに詳細に説明する。

１．光照射による大豆もやしのフェノール性化合物の総量

図４ａ及び図４ｂは、実施例及び比較例に係る植物栽培方法を用いて栽培した大豆もやしのフェノール性化合物の総量を比較した図である。

実施例１及び実施例３に係る大豆もやしの場合は、栽培過程中に約２９５ｎｍの波長の光が照射され、実施例２及び実施例４に係る大豆もやしの場合は、栽培過程中に約２７５ｎｍの波長の光が照射された。実施例１乃至実施例４の大豆もやしの場合は、いずれも収穫直前に２４時間にわたって各波長帯域の光が照射された。

比較例１及び比較例２の大豆もやしの場合は、栽培過程で約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長の光が照射されなかった。

約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長の光の照射有無の他に、実施例１乃至実施例４と比較例１及び比較例２の大豆もやしは、いずれも同一の環境で生長した。前記実施例及び比較例の大豆もやしは、いずれも約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長の光以外の光に露出しない植物栽培装置内で約９６時間にわたって栽培された。

図４ａを参考にすると、比較例１の大豆もやしと実施例１及び実施例２の大豆もやしとを比較したとき、実施例１及び実施例２の大豆もやしは、比較例１の大豆もやしと比べてフェノール性化合物の総量が有意味に高いことを確認することができた。

具体的に、実施例１の大豆もやしは、比較例１の大豆もやしよりフェノール性化合物の総量が約２０．９％だけ高く、実施例２の大豆もやしは、比較例１の大豆もやしよりフェノール性化合物の総量が約１４．１％だけ高かった。

図４ｂを参考にすると、比較例２の大豆もやしと実施例３及び実施例４の大豆もやしとを比較したとき、実施例３及び実施例４の大豆もやしは、比較例２の大豆もやしと比べてフェノール性化合物の総量が有意に高いことを確認することができた。

具体的に、実施例３の大豆もやしは、比較例２の大豆もやしよりフェノール性化合物の総量が約１４．６％だけ高く、実施例４の大豆もやしは、比較例２の大豆もやしよりフェノール性化合物の総量が約２３．７％だけ高かった。

したがって、実施例１乃至実施例４と比較例１及び比較例２とを比較すると、大豆から生長した大豆もやしの場合、約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長の光が照射されるかどうかによって大豆もやし内のフェノール性化合物の総量が大きく変わり得ることを確認した。

次に、フェノール性化合物の総量の差が実際の抗酸化活性の差で表れるかどうかを確認するために、図５ａ及び図５ｂに示した抗酸化活性測定試験を行った。

２．光照射による大豆もやしの抗酸化活性

図５ａ及び図５ｂは、実施例１乃至実施例４と比較例１及び比較例２の抗酸化活性を測定して示した図である。

抗酸化活性は、実施例及び比較例の大豆もやしに含有された全ての抗酸化物質の活性酸素消去能力を測定することによって確認した。

抗酸化活性は、ＡＢＴＳ［２，２’−ａｚｉｎｏ−ｂｉｓ（３−ｅｔｈｙｌｂｅｎｚｏｔｈｉａｚｏｌｉｎｅ−６−ｓｕｌｐｈｏｎｉｃ ａｃｉｄ］を用いるＡＢＴＳ検出法を用いて測定した。青色を帯びるＡＢＴＳラジカルカチオンは、抗酸化物質と出合って無色の中性形態に還元されるが、抗酸化物質が多いほど、ＡＢＴＳラジカルカチオンが無色の中性形態に還元される量が増加し、ＡＢＴＳが帯びる青色が薄くなる。よって、実施例及び比較例の大豆もやし抽出液をＡＢＴＳ溶液と反応させた後、ＡＢＴＳ溶液の色変化を分光光度法的（Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｒｉｃ）に分析し、抗酸化物質であるトロロックス（Ｔｒｏｌｏｘ）の抗酸化活性と比べた抗酸化活性を測定した。

図５ａを参考にすると、比較例１の大豆もやしと実施例１及び実施例２の大豆もやしとを比較したとき、実施例１及び実施例２の大豆もやしは、比較例１の大豆もやしと比べて抗酸化活性が有意に高いことを確認することができた。

具体的に、実施例１の大豆もやしは、比較例１の大豆もやしより抗酸化活性が約１９．７％だけ高く、実施例２の大豆もやしは、比較例１の大豆もやしより抗酸化活性が約１９．８％だけ高かった。

図５ｂを参考にすると、比較例２の大豆もやしと実施例３及び実施例４の大豆もやしとを比較したとき、実施例３及び実施例４の大豆もやしは、比較例２の大豆もやしと比べて抗酸化活性が有意に高いことを確認することができた。

具体的に、実施例３の大豆もやしは、比較例２の大豆もやしより抗酸化活性が約８．４％だけ高く、実施例４の大豆もやしは、比較例２の大豆もやしより抗酸化活性が約１４．３％だけ高かった。

これによって、約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長の光が照射されるかどうかによって大豆もやし内のフェノール性化合物の総量が大きく変わり、これは、有意な抗酸化活性の差につながり得ることを確認することができた。

３．光照射による大豆もやしの乾燥重量

次に、約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長の光が照射されることによって大豆もやしの生長が阻害され得るかどうかを確認するために、比較例及び実施例の大豆もやしの乾燥重量を測定した。

図６は、比較例及び実施例の大豆もやしの乾燥重量を示した図である。

図６を参考にすると、比較例１に係る大豆もやしの乾燥重量を１００％としたとき、実施例１に係る大豆もやしの乾燥重量は９７．２％で、実施例２に係る大豆もやしの乾燥重量は９６．１％であることを確認することができた。

比較例及び実施例に係る大豆もやしの乾燥重量は、４％未満の範囲で差を有することを確認することができ、測定誤差を考慮したとき、実施例及び比較例に係る大豆もやしの重量は実質的に同一であることが確認された。これによって、約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長の光を照射すると、大豆もやしの生長を阻害することなく、大豆もやし内のフェノール性化合物の総量のみを高めることができることを確認することができた。

４．光照射による緑豆のフェノール性化合物の総量

図７ａ、図７ｂ、図８ａ、図８ｂ、及び図９に開示されたデータを測定するにおいて、大豆を緑豆に変更したこと以外の他の事項は、図４ａ、図４ｂ、図５ａ、図５ｂ、及び図６に開示された事項と同一である。

まず、図７ａ及び図７ｂは、実施例及び比較例に係る植物栽培方法を用いて栽培した緑豆もやしのフェノール性化合物の総量を比較した図である。

実施例５及び実施例７に係る緑豆もやしの場合は、栽培過程中に約２９５ｎｍの波長の光が照射されており、実施例６及び実施例８に係る緑豆もやしの場合は、栽培過程中に約２７５ｎｍの波長の光が照射された。実施例５乃至実施例８の緑豆もやしの場合は、いずれも収穫直前に２４時間にわたって各波長帯域の光が照射された。

比較例３及び比較例４の緑豆もやしの場合は、栽培過程で約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長の光が照射されなかった。

約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長の光の照射有無の他に、実施例５乃至実施例８と比較例３及び比較例４の緑豆もやしは、いずれも同一の環境で生長した。前記実施例及び比較例の緑豆もやしは、いずれも約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長の光以外の光に露出しない植物栽培装置内で約９６時間にわたって栽培された。

図７ａを参考にすると、比較例３の緑豆もやしと実施例５及び実施例６の緑豆もやしとを比較したとき、実施例５及び実施例６の緑豆もやしは、比較例３の緑豆もやしと比べてフェノール性化合物の総量が有意に高いことを確認することができた。

具体的に、実施例５の緑豆もやしは、比較例３の緑豆もやしよりフェノール性化合物の総量が約２５．８％だけ高く、実施例６の緑豆もやしは、比較例３の緑豆もやしよりフェノール性化合物の総量が約２２．５％だけ高かった。

図７ｂを参考にすると、比較例４の緑豆もやしと実施例７及び実施例８の緑豆もやしとを比較したとき、実施例７及び実施例８の緑豆もやしは、比較例４の緑豆もやしと比べてフェノール性化合物の総量が有意に高いことを確認することができた。

具体的に、実施例７の緑豆もやしは、比較例４の緑豆もやしよりフェノール性化合物の総量が約２９．３％だけ高く、実施例８の緑豆もやしは、比較例４の緑豆もやしよりフェノール性化合物の総量が約５３．５％だけ高かった。

したがって、実施例５乃至実施例８と比較例３及び比較例４とを比較すると、緑豆から生長した緑豆もやしの場合、約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長の光が照射されるかどうかによって緑豆もやし内のフェノール性化合物の総量が大きく変わり得ることを確認した。

５．光照射による緑豆の抗酸化活性

次に、フェノール性化合物の総量の差が実際の抗酸化活性の差として表れるかどうかを確認するために、図８ａ及び図８ｂに示した抗酸化活性測定試験を行った。

図８ａ及び図８ｂは、実施例５乃至実施例８と比較例３及び比較例４の抗酸化活性を測定して示した図である。

図８ａを参考にすると、比較例３の緑豆もやしと実施例５及び実施例６の緑豆もやしとを比較したとき、実施例５及び実施例６の緑豆もやしは、比較例３の緑豆もやしと比べて抗酸化活性が有意に高いことを確認することができた。

具体的に、実施例５の緑豆もやしは、比較例３の緑豆もやしより抗酸化活性が約５９．６％だけ高く、実施例６の緑豆もやしは、比較例３の緑豆もやしより抗酸化活性が約６７．８％だけ高かった。

図８ｂを参考にすると、比較例４の緑豆もやしと実施例７及び実施例８の緑豆もやしとを比較したとき、実施例７及び実施例８の緑豆もやしは、比較例４の緑豆もやしと比べて抗酸化活性が有意に高いことを確認することができた。

具体的に、実施例７の緑豆もやしは、比較例４の緑豆もやしより抗酸化活性が約３６．５％だけ高く、実施例８の緑豆もやしは、比較例４の緑豆もやしより抗酸化活性が約６７．５％だけ高かった。

これによって、約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長の光が照射されるかどうかによって緑豆もやし内のフェノール性化合物の総量が大きく変わり、これは、有意な抗酸化活性の差につながり得ることを確認することができた。

６．光照射による緑豆の乾燥重量

次に、約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長の光が照射されることによって緑豆もやしの生長が阻害され得るかどうかを確認するために、比較例及び実施例の緑豆もやしの乾燥重量を測定した。

図９は、比較例及び実施例の緑豆の乾燥重量を示した図である。

図９を参考にすると、比較例３に係る緑豆もやしの乾燥重量を１００％にしたとき、実施例５に係る緑豆もやしの乾燥重量は１０７．７％で、実施例６に係る大豆もやしの乾燥重量は９９．７％であることを確認することができた。

したがって、約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長の光が照射されたとき、緑豆もやしの生長が増加したり（実施例５）、そのままであったりすること（実施例６）を確認することができ、これによって、約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長の光は、緑豆もやしの生長を妨害しないことを確認することができた。

７．光照射による大豆もやし及び緑豆もやしの色比較

図１０ａ乃至図１０ｃは、本発明の実施例及び比較例によって栽培した植物を撮影した写真である。図１１ａ乃至図１１ｃは、本発明の実施例及び比較例によって栽培した植物を撮影した写真である。

図１０ａ乃至図１０ｃは、実施例及び比較例の方法によって大豆から栽培した大豆もやしの色の差を比較するための図で、図１１ａ〜図１１ｃは、実施例及び比較例の方法によって緑豆から栽培した緑豆もやしの色の差を比較するための図である。

図１０ａ及び図１１ａは、それぞれ比較例の方法で約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの光を照射せずに暗室条件で栽培した大豆もやし及び緑豆もやしを撮影したものである。図１０ｂ及び図１１ｂは、収穫直前に２４時間にわたってそれぞれ約２９５ｎｍの波長の光を照射して栽培した大豆もやし及び緑豆もやしを撮影したものである。図１０ｃ及び図１１ｃは、収穫直前に２４時間にわたってそれぞれ約２７５ｎｍの波長の光を照射して栽培した大豆もやし及び緑豆もやしを撮影したものである。

大豆もやし及び緑豆もやしの場合、通常、黄色を帯びると商品性が高い。よって、フェノール性化合物の総量が高い場合にも、緑色に変わると商品性が低下し得る。これによって、約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの光を照射したとき、大豆もやし及び緑豆もやしの色が変わるかどうかを確認した。

図１０ａ乃至図１１ｃで確認できるように、約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの光を照射したかどうかとは関係なく、大豆もやし及び緑豆もやしは、生長が阻害されることもなく、緑色に変化することもなかった。よって、本発明の一実施例に係る植物栽培装置又は植物栽培方法を用いると、外観上の変化、特に緑色に変わることによって商品性が低下することなく、抗酸化活性及びフェノール性化合物の総量を高めることができることを確認することができた。

８．照射された光の波長による大豆もやしの色比較結果

図１２ａ乃至図１２ｄは、波長別の光照射による大豆もやしの色変化を示した写真で、図１２ａ乃至図１２ｃは、それぞれ対照群、実験例１乃至実験例３の写真である。

本実施例において、対照群は、３日間暗室で大豆もやしの種子を育てた後、４日目に２４時間にわたって暗室状態を維持したものであり、実験例１乃至実験例３は、それぞれ３日間暗室で種子を育てた後、４日目に２９５ｎｍ、３１５ｎｍ、及び３６５ｎｍの光を２４時間にわたって１０μＷ／ｃｍ^２のエネルギー量で照射したものである。

図１２ａ乃至図１２ｄを参照すると、同一のエネルギー量の光を同一の条件で波長のみを変えて大豆もやしに印加したが、大豆もやしの色変化が異なる形に表れた。特に、３６５ｎｍの光を印加した大豆もやしの場合、緑変現象が激しく表れた。

大豆もやしは、緑色を帯びる場合、商品性がないと判断される。

９．照射された光の波長、照射エネルギー、及び照射時間による大豆もやしの機能性物質の比較

表１は、商品性がないと判断された３６５ｎｍの光を除いて、２９５ｎｍ及び３１５ｎｍの光を印加した場合のフェノール性化合物の総量及び抗酸化活性を調査した結果である。表１において、対照群は、３日間暗室で大豆もやしの種子を育てた後、４日目に２４時間にわたって暗室状態を維持したものであり、実験例１及び実験例２は、それぞれ３日間暗室で種子を育てた後、４日目に２９５ｎｍ及び３１５ｎｍの光を２４時間にわたって１０μＷ／ｃｍ^２のエネルギー量で照射したものである。対照群、実験例１乃至実験例２において、それぞれは５回にわたって繰り返し行われ、１回当りに２０個の大豆が使用された。

表２及び表３は、表１の各結果をまとめたものであって、表２は、表１の対照群、実験例１及び実験例２の乾燥重量、総フェノール性物質、及び抗酸化活性の平均値を示したもので、表３は、表２の実験例１及び実験例２の結果値の対照群と比べた増減率を示したものである。

表２及び表３を検討すると、２９５ｎｍ及び３１５ｎｍの光を印加した実験例１及び実験例２において、実験例２の乾燥重量が減少したことが示されたが、その量が少ないので、有意な差異はないと判断された。

総フェノール性物質の場合、２９５ｎｍの光を印加した実験例１において、総フェノール性物質の含量が対照群と比べて約６．７０％だけ増加したことが示されたが、実験例２において、増減率が−３．３４％と大きくはないが、総フェノール性物質の含量が減少したことが示された。

抗酸化活性の場合、３１５ｎｍの光を印加した実験例１において、抗酸化活性が対照群と比べて約１４．４９％だけ増加したことが示され、実験例２においても、抗酸化活性が対照群と比べて約５．９７％だけ増加したことが示された。

これを通じて、２９５ｎｍの光を印加した場合、３１５ｎｍの光を印加した場合より機能性物質であるフェノール性物質の生成が促進されるという点を確認することができ、２９５ｎｍの光を印加した場合、３１５ｎｍの光を印加した場合より抗酸化活性も著しく増加するという点を確認することができた。特に、２９５ｎｍの光を印加した実験例１において、対照群と比べて抗酸化活性が１４．４９％も増加した。

１０．光の照射時間による大豆もやしの機能性物質の比較

２９５ｎｍの光を照射する場合、総フェノール性化合物の含量及び抗酸化活性が増加したので、次に、２９５ｎｍの光を照射するときの照射時間によるフェノール性化合物及び抗酸化活性程度を実験した。

表４は、２９５ｎｍの光を印加した場合のフェノール性化合物の総量及び抗酸化活性を調査した結果であって、対照群は、３日間暗室で大豆もやしの種子を育てた後、４日目に２４時間にわたって暗室状態を維持したものであり、実験例１乃至実験例５は、それぞれ３日間に暗室で種子を育てた後、４日目に収穫直前に１時間、３時間、６時間、１２時間、及び２４時間にわたって照射したものである。実験例１乃至実験例５において、照射された光の総エネルギー量は１０μＷ／ｃｍ^２に設定された。

対照群、実験例１乃至実験例５において、それぞれは５回にわたって繰り返し行われ、１回当りに２０個の大豆が使用された。ここで、０日目は、４日にわたる処理が終了した直後、すなわち、光を照射した直後を意味し、３日目は、４日にわたる処理が終了した後、一般的な大豆もやしの保存過程と類似する形で１℃〜４℃の冷蔵庫で３日間保管した後を意味する。０日目において、直後に各機能性物質の含量を確認できない場合、４日目の処理が終了した後の状態が実質的に同一に維持されるように急冷し、−８０℃の冷凍庫に保管した後で各機能性物質の含量を確認した。

表５及び表６は、表４の各結果をまとめたものであって、表５は、表４の対照群、実験例１乃至実験例５の乾燥重量、総フェノール性物質、及び抗酸化活性の平均値を示したもので、表６は、表４の実験例１乃至実験例５の結果値の対照群と比べた増減率を示したものである。

表５及び表６を検討すると、時間によって光を印加した実験例１乃至実験例５において、０日目及び３日目のいずれも全体的に乾燥重量が減少する傾向性を示したが、その量が少ないので、有意な差異はないと判断された。

総フェノール性物質の場合、０日目及び３日目の光の照射時間が増加するほど、概ね増加する傾向性を有すると見なされるが、減少する実験例もあり、光の照射時間がすなわちフェノール性物質の含量を高めると見なすことは困難であった。

但し、実験例５の場合、すなわち、２４時間にわたって光を照射したとき、他の実験例と比べて著しく高い程度にフェノール性物質が増加することを確認することができた。０日目の場合、実験例５を除いて、対照群と比べて最も高いフェノール性物質の増加量は９．１１％であったが、実験例の場合、増加量が２１．４５％に該当した。３日目の場合も、実験例５を除いて、対照群と比べて最も高いフェノール性物質の増加量は７．１４％であったが、実験例５の場合、増加量が１７．７９％に該当した。

抗酸化活性の場合、０日目及び３日目の光の照射時間が増加するほど、概ね増加する傾向性を有すると見なされるが、減少する実験例もあり、光の照射時間がすなわち抗酸化活性の含量を高めると見なすことは困難であった。

但し、実験例５の場合、すなわち、２４時間にわたって光を照射したとき、他の実験例と比べて著しく高い程度に抗酸化活性が増加することを確認することができた。０日目の場合、実験例５を除いて、対照群と比べて最も高い抗酸化活性の増加量は７．１８％であったが、実験例の場合、増加量が１４．４９％に該当した。３日目の場合も、実験例５を除いて、対照群と比べて最も高い抗酸化活性の増加量は１２．９２％であったが、実験例５の場合、増加量が２０．９０％に該当した。

これを通じて、特定波長、例えば、１９５ｎｍの光を同一の量のエネルギーで印加したとしても、２４時間にわたって印加する場合、著しく高い機能性物質の含量を有する野菜を得ることができることが確認された。

以上では、本発明の好適な実施例を参照して説明したが、該当の技術分野で熟練した当業者又は該当の技術分野で通常の知識を有する者であれば、後述する特許請求の範囲に記載した本発明の思想及び技術領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更可能であることを理解できるだろう。

したがって、本発明の技術的範囲は、明細書の詳細な説明に記載した内容に限定されるのではなく、特許請求の範囲によって定められるべきであろう。

Claims (20)

1. 植物に光を印加し、機能性物質の含量を増大させる植物栽培装置において、
   前記植物栽培装置は、前記光を前記植物の収穫直前に前記植物に印加し、
   前記光は、約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長で約１時間〜約３０時間にわたって約１μＷ／ｃｍ^２〜約５００μＷ／ｃｍ^２のエネルギーで植物に照射されることによって、前記植物内のフェノール性化合物の総量及び抗酸化活性のうち少なくとも一つが増加する植物栽培装置。
2. 前記植物栽培装置は、
   光が遮断された環境で前記植物の種子に第１時間のあいだ水分を供給し、前記種子から生長した前記植物に収穫直前に第２時間のあいだ光を照射する、請求項１に記載の植物栽培装置。
3. 前記第２時間は前記第１時間より短い、請求項２に記載の植物栽培装置。
4. 前記光は約２７０ｎｍ〜約３１５ｎｍの波長の光を含む、請求項２に記載の植物栽培装置。
5. 前記光は２７５ｎｍの波長の光及び２９５ｎｍの波長の光を含む、請求項４に記載の植物栽培装置。
6. 前記光が照射される前記第２時間は、約６時間以上約４８時間以下である、請求項２に記載の植物栽培装置。
7. 前記種子は緑豆又は大豆である、請求項２に記載の植物栽培装置。
8. 前記種子及び前記植物は、可視光線が排除された環境で生長する、請求項２に記載の植物栽培装置。
9. 前記植物栽培装置は、
   前記光を出射する光源部、及び
   前記植物が提供される本体部を含み、
   前記本体部は、前記種子及び前記植物に水分を供給するための水分供給装置を含む、請求項２に記載の植物栽培装置。
10. 前記抗酸化活性は、フェノール性化合物（Ｐｈｅｎｏｌｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）、ビタミン類（Ｖｉｔａｍｉｎ）、及びカロテノイド（Ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄ）を含む抗酸化物質の抗酸化活性の総和である、請求項２に記載の植物栽培装置。
11. フェノール性化合物は、フラボノイド（Ｆｌａｖｏｎｏｉｄ）、フェノール酸（Ｐｈｅｎｏｌｉｃ ａｃｉｄ）、ポリフェノール（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌ）、スチルベノイド（Ｓｔｉｌｂｅｎｏｉｄ）、ヒドロケイ皮酸（Ｈｙｄｒｏｃｉｎｎａｍｉｃ ａｃｉｄ）、又はクマル酸（Ｃｏｕｍａｒｉｃ ａｃｉｄ）を含む、請求項１０に記載の植物栽培装置。
12. 植物に光を印加し、機能性物質の含量を増大させる植物栽培方法において、
    前記光を前記植物の収穫直前に前記植物に印加する段階を含み、
    前記光は、約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの波長で約１時間〜約３０時間にわたって約１μＷ／ｃｍ^２〜約５００μＷ／ｃｍ^２のエネルギーで植物に照射されることによって、前記植物内のフェノール性化合物の総量及び抗酸化活性のうち少なくとも一つが増加する植物栽培方法。
13. 前記植物栽培方法は、
    前記植物の種子を発芽させた後で生長させる段階、
    前記生長植物の収穫直前に前記植物に前記光を照射する段階、及び
    前記種子から生長した前記植物を収穫する段階を含む、請求項１２に記載の植物栽培方法。
14. 前記光は約２７０ｎｍ〜約３１５ｎｍの波長の光を含む、請求項１３に記載の植物栽培方法。
15. 前記光が照射される時間は、約６時間以上約４８時間以下である、請求項１３に記載の植物栽培方法。
16. 前記種子は緑豆又は大豆である、請求項１３に記載の植物栽培方法。
17. 前記種子及び前記植物は、可視光線が排除された環境で生長する、請求項１６に記載の植物栽培方法。
18. 前記光は、約５μＷ／ｃｍ^２〜約１５μＷ／ｃｍ^２のエネルギーで照射される、請求項１３に記載の植物栽培方法。
19. 前記抗酸化活性は、フェノール性化合物、ビタミン類、又はカロテノイドを含む抗酸化物質による抗酸化活性である、請求項１２に記載の植物栽培方法。
20. フェノール性化合物は、フラボノイド、フェノール酸、ポリフェノール、スチルベノイド、ヒドロケイ皮酸、又はクマル酸を含む、請求項１９に記載の植物栽培方法。
    

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