JP2016202079A - 気相制御栽培方法、気相制御栽培システムおよび被栽培物 - Google Patents

Abstract

【課題】 植物工場等で生産される発芽野菜において、高品質な発芽野菜、特に効果的に色変化を抑制することのできる、気相制御栽培システムを提供すること。
【解決手段】 気相制御栽培システム１０は、被栽培物Ｐの栽培がなされる栽培空間１と、被栽培物Ｐに対して供給する気体の種類、濃度ならびに供給方法を制御する気相制御手段２と、および栽培に必要な処理を行うための栽培管理手段３とからなる構成とする。かかる構成により本システム１０では、栽培空間１において栽培される被栽培物Ｐに対して、栽培管理手段３によって被栽培物Ｐの栽培に必要な処理が行われつつ、気相制御手段２によって供給する気体の種類、濃度ならびに供給方法の制御が行われ、それにより被栽培物Ｐの一定の品質を向上させることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は気相制御栽培方法、気相制御栽培システムおよび被栽培物に係り、特に、植物工場等において、高品質な発芽野菜その他の作物を生産することのできる、気相制御栽培方法等物に関する。

東日本大震災被災地では、津波被害を受けた地域や放射線の風評被害が大きい地域での植物工場や施設園芸の建設が増えてきている。植物工場は、気象・気候変動に左右されない安定的生産が可能であり、今回の震災のような災害で露地栽培が不可能となった場所でも植物生産できるのが大きなメリットである。植物工場では葉菜を主とした生産が行われているが、同様に工場生産できる野菜として「発芽野菜（スプラウト）」が知られている。

かいわれ大根、ブロッコリー、アルファルファ、そば等の発芽野菜は、機能性成分を多く含み、生食が可能で、また手軽に食することができることから、近年需要が伸びている。さらに、栽培期間も数日〜１０日間程度と短いことから、非常食としての活用も提案されている。

なお、作物の工場生産、植物工場に関しては従来から、多数の技術的提案がなされているが、たとえば後掲特許文献１には、黄化状態または緑化途上にある植物に対し色素成分の生合成等を効率的に刺激することができる方法として、植物体や植物細胞等に、人工光源として紫外領域の光、クロロフィルの吸収波長であるＢ帯とＱ帯に挟まれた範囲の可視領域の光、および遠赤色領域の光から選ばれる少なくとも一種類を主成分とする光成分を照射するという技術が開示されている。

また特許文献２には、植物工場や施設等での水耕栽培において、植物体中の有用な抗酸化物質の含有量を増加させて特定物質の産生高効率化を図り、かつ植物体の生育促進・増収化を促す方法として、過酸化水素水を適切な濃度範囲で植物体に直接吸収させるという技術が開示されている。

特開２０１３−２３３１１５号公報「植物の脱黄化又は緑化促進方法、及び植物の脱黄化又は緑化促進装置」 特開２０１４−４５６６４号公報「植物体内での特定物質の産生の高効率化と生育促進方法」

さて、上述したように発芽野菜は、機能性成分豊富、生食可能、食べ方も手軽で、栽培期間も短く、利用者（消費者）、提供者（生産者）双方にとって発展の見込める作物である。しかしながら、発芽野菜の工場生産技術は未だ発展途上であり、効率的かつ高品質につながる栽培技術の確立が強く望まれている。かかる植物工場における発芽野菜の栽培技術を高めることは、その他一般野菜の栽培技術を高めることにもつながり、さらに生産コスト低減、付加価値向上、参入意欲を高めることにもつながる。

そこで本発明が解決しようとする課題は、かかる従来技術の状況を踏まえ、植物工場等において、高品質な発芽野菜その他の作物を生産することのできる、気相制御栽培方法、気相制御栽培システムおよび被栽培物を提供することである。

さらに本発明の課題は、工場生産される発芽野菜において、効果的に色変化を抑制することのできる、気相制御栽培方法等を提供することである。

本願発明者は、発芽野菜の工場栽培において、栽培環境に供給する気体の濃度を制御することによって当該課題を解決できることを見出し、これに基づいて本発明を完成するに至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下のとおりである。

〔１〕 供給する一または二以上の気体の種類、濃度および供給方法を制御することによって、該被栽培物の一定の品質を向上させる、気相制御栽培方法。
〔２〕 前記気体として酸素が含まれており、その供給濃度は被栽培物の生長を抑制することのない程度の低濃度に制御されることを特徴とする、〔１〕に記載の気相制御栽培方法。
〔３〕 前記酸素濃度は１５％以下であることを特徴とする、〔２〕に記載の気相制御栽培方法。
〔４〕 被栽培物が新芽作物(以下、「スプラウト」という。）であることを特徴とする、〔１〕ないし〔３〕のいずれかに記載の気相制御栽培方法。

〔５〕 前記品質向上が漂白処理によらない前記スプラウトの根の白色化であることを特徴とする、〔４〕に記載の気相制御栽培方法。
〔６〕 スキャナー型粒状物外観測定装置を用いた測定による白度（入射光のない状態の反射光量を０、斜め４５°から光を当てた時の酸化マグネシウム白色板の反射光量を１００とし、サンプルの反射光量を数値化した尺度。以下同じ。）の根／茎比が０．５以上であることを特徴とする、〔５〕に記載の気相制御栽培方法。
〔７〕 〔１〕ないし〔６〕に記載の気相制御栽培方法により生産される、被栽培物。

〔８〕 被栽培物の栽培がなされる栽培空間と、該被栽培物に対して供給する気体の種類、濃度ならびに供給方法を制御する気相制御手段と、および栽培に必要な処理を行うための栽培管理手段とからなり、該被栽培物の一定の品質を向上させることのできる気相制御栽培システムであって、該気体として酸素が含まれており、その供給濃度は被栽培物の生長を抑制することのない程度の低濃度に制御されることを特徴とする、気相制御栽培システム。
〔９〕 前記酸素濃度は１５％以下であることを特徴とする、〔８〕に記載の気相制御栽培システム。
〔１０〕 被栽培物がスプラウトであることを特徴とする、〔８〕または〔９〕に記載の気相制御栽培システム。

〔１１〕 前記品質向上が漂白処理によらない前記スプラウトの根の白色化であることを特徴とする、〔１０〕に記載の気相制御栽培システム。
〔１２〕 〔８〕ないし〔１１〕に記載の気相制御栽培システムにより生産される、被栽培物。
〔１３〕 〔１０〕または〔１１〕に記載の気相制御栽培システムにより生産される、茎の色と根の色の相違が該システムによらない栽培のものよりも縮小していることを特徴とする、スプラウト。

〔１４〕 〔１０〕または〔１１〕に記載の気相制御栽培システムにより生産されるスプラウトであって、該システムによらない栽培のものと比較して、スキャナー型粒状物外観測定装置による根の測定値が、下記（Ａ）〜（Ｄ）の少なくともいずれかに該当することを特徴とする、スプラウト。
（Ａ）ａ^＊が低い。
（Ｂ）ｂ^＊が低い。
（Ｃ）Ｌ^＊が高い。
（Ｄ）白度が高い。
〔１５〕 〔１０〕または〔１１〕に記載の気相制御栽培システムにより生産されるスプラウトであって、スキャナー型粒状物外観測定装置を用いた測定による白度の根／茎比が０．５以上であることを特徴とする、スプラウト。
〔１６〕 スプラウトの品質を色により評価する方法であって、スキャナー型粒状物外観測定装置により該スプラウトの根と茎の測定による白度を測定し、（根の白度／茎の白度）比によって評価することを特徴とする、スプラウト品質評価方法。

本発明の気相制御栽培方法、気相制御栽培システムおよび被栽培物は上述のように構成されるため、これによれば、植物工場等において、高品質な発芽野菜その他の作物を生産することができる。特に、工場生産される発芽野菜において、効果的に色変化を抑制することができる。

本発明の気相制御栽培システムの基本構成を示す概念図である。 実施例２．−１における酸素濃度の推移を示すグラフである。 実施例２．−１における色彩計評価値の比較を示すグラフである。 実施例２．−２における試験管による１個体栽培の方法を示す説明図である。 実施例２．−２における１個体栽培系（試験管栽培）での生長速度および酸素消費速度を示すグラフである。 実施例２．−２における現場栽培台車での高密度栽培系の生長速度および酸素消費速度を示すグラフである。 実施例２．−２における１個体栽培系での比生長速度と比酸素消費速度を算出したグラフである。 実施例２．−２における生長速度と酸素消費速度の有効係数を算出したグラフである。 実施例４．における試験栽培台車の外観図（正面）である。 実施例４．における試験栽培台車の外観図（背面）である。 図９等の試験栽培台車におけるモニタリング箇所を示す平面視説明図である。 図９等の試験栽培台車における循環ファンの位置付けを示す側面視の説明図である。 実施例４．−２の各栽培方法における台車内雰囲気の各気体濃度測定結果を示すグラフである。 実施例４．−２の各栽培方法におけるもやしの新鮮重量推移を示すグラフである。 実施例４．−２の各栽培方法によるもやしの色調測定結果を示すグラフである。 実施例４．−２におけるグレインスキャナー各測定値から算出した根／茎比を示すテーブルである。 図１６に示した測定結果のグラフである。 実施例４．−３の栽培方法における台車内雰囲気の各気体濃度測定結果を示すグラフである。 実施例４．−３および４．−２の各栽培方法におけるもやしの新鮮重量推移を示すグラフである。 実施例４．−３および４．−２の各栽培方法によるもやしの色調測定結果を示すグラフである。 実施例４．−３および４．−２におけるグレインスキャナー各測定値から算出した根／茎比を示すグラフである。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の気相制御栽培方法は、供給する一または二以上の気体の種類、濃度および供給方法を制御することによって被栽培物の一定の品質を向上させるものであるが、具体的には、供給する気体たる酸素の濃度を被栽培物の生長を抑制することのない程度の低濃度に制御すること、すなわち、被栽培物における酸化反応が抑制される程度に低い酸素濃度にて酸素を供給することによって、被栽培物の生長を抑制することなく被栽培物の一定の品質を向上させる栽培方法である。

換言すれば、通常栽培における濃度よりも低濃度に制御すること、すなわち、被栽培物における酸化反応が抑制される程度の酸素濃度により酸素を供給することによって、被栽培物の生長を抑制することなく被栽培物の一定の品質を向上させる栽培方法である。つまり本発明の気相制御栽培方法は、被栽培物の生長を抑制することなく酸化反応を抑制可能な酸素濃度帯がある、という着眼点に基づいて構成されたものである。

ここで「通常栽培」とは、正に、本発明気相制御栽培方法が技術的貢献をなす対象であるところの、従来技術としての栽培方法のことである。後述する実施例においては、これは、「浸漬処理した被栽培物原料をコンテナに積層し、当該コンテナを密閉した栽培室に納めて、酸素濃度制御をすることなく、室温、散水量、散水温度のみを制御して栽培する」栽培方法、として特定することも可能である。

かかる酸素濃度帯は、具体的には１５％以下であり、さらにこれを低濃度とすることが可能である。本発明の気相制御栽培方法の考え方は、植物工場における栽培を初め工業生産的に栽培可能な被栽培物全般に適用し得るものであるが、実施例に後述するようにもやし等のスプラウトに用いる場合には、酸素濃度は１５％程度あるいはそれ以下、さらには５％程度、あるいはまた２％程度という低濃度にまで供給を制御することによって、スプラウトの色変化抑制という品質向上効果を得ることができる。

もちろん、１４％程度、１３％程度、１２％程度、１１％程度、１０％程度、９％程度、８％程度、７％程度、６％程度、４％程度、３％程度、という各低濃度に制御すること、あるいはこれらの任意の２つの数値を上限や下限とする低濃度範囲に制御することも、本発明の範囲内である。なお、実施例に後述する５％程度、２％程度、あるいは２〜５％程度という酸素濃度は、本発明の効果を得るために好適に用いることができる。

被栽培物、特に青果物の品質としてはその鮮度感が重視され、変色発生の有無・程度が鮮度感の重要な指標である。スプラウト、殊にもやしにおいては、外観的に白いことが良い品質とされており、これには根の部分の着色（褐変）が大きく影響している。本発明の気相制御栽培方法では、もやし等のスプラウトの根の白色化（着色抑制）という品質向上効果を、本気相制御栽培方法によって得ることができる。

なお、スプラウトの根の部分の着色（褐変）を解消する方法として、従来、漂白剤を用いた処理がなされる場合がある。しかし本発明では、一切の漂白処理を行うことなく、もやし等のスプラウトの根の白色化（着色抑制）という品質向上効果を得ることができる。

また、スプラウトの根の白さは、スキャナー型粒状物外観測定装置を用いた測定による白度（入射光のない状態の反射光量を０、斜め４５°から光を当てた時の酸化マグネシウム白色板の反射光量を１００とし、サンプルの反射光量を数値化した尺度。以下同じ。）の根／茎比を用いて評価することができる。この値が０．５以上である場合が、本発明の目的とする白さである。つまり、本発明の気相制御栽培方法によれば、良好な白さであるところの白度０．５以上のスプラウトを得ることができる。

ここで、スキャナー型粒状物外観測定装置とは、たとえばグレインスキャナー（株式会社サタケ製、型式ＲＳＱＩ １０Ａ）のような、穀物等粒状物の外観をスキャンすることによってその色彩や形状を測定する装置である。このグレインスキャナーは、本発明におけるスキャナー型粒状物外観測定装置として、好適に用いることができる。

なお本発明では、スプラウトにおいて連続的に形成されている根と茎を、両者の比較表現を用いて、次のように区別する。
根：栽培経過において先端部に生じる、より細く、かつ、より濃色の部位
茎：根と子葉部分の間の、より太く、かつ、より淡色の部位
たとえば緑豆もやしの場合は、栽培３日目くらいから先端部に生じる細い着色部分が「根」、それより上方の、子葉部分を含まない太く白い部分が「茎」である。

図１は、本発明の気相制御栽培システムの基本構成を示す概念図である。図示するように本気相制御栽培システム１０は、被栽培物Ｐの栽培がなされる栽培空間１と、被栽培物Ｐに対して供給する気体の種類、濃度ならびに供給方法を制御する気相制御手段２と、および栽培に必要な処理を行うための栽培管理手段３とからなることを、主たる構成とする。

かかる構成により本システム１０では、栽培空間１において栽培される被栽培物Ｐに対して、栽培管理手段３によって被栽培物Ｐの栽培に必要な処理が行われつつ、気相制御手段２によって供給する気体の種類、濃度ならびに供給方法の制御が行われ、それにより被栽培物Ｐの一定の品質を向上させることができる。

気相制御栽培方法について述べたとおり具体的には、気相制御手段２による制御対象の気体は酸素であり、被栽培物Ｐの酸化反応が抑制される一定の酸素濃度により酸素が供給され、これによって、被栽培物Ｐの生長を抑制することなく一定の品質を向上させることができる。気相制御手段２によって、酸素の供給濃度は、被栽培物の生長を抑制することのない程度の低濃度に制御される。

そして、酸素濃度は１５％以下とすること、５％程度、２％程度、あるいは２〜５％程度の酸素濃度は好適であること等、被栽培物Ｐがもやし等のスプラウトの場合、その品質向上効果がスプラウトの色変化抑制であること、一切の漂白処理を行うことなくスプラウトの根の白色化（着色抑制）という品質向上効果を得られること等は、上記気相制御栽培方法と同様である。

なお、以上説明した本発明の気相制御栽培方法または気相制御栽培システムによって生産される被栽培物自体もまた、本発明の範囲内である。かかる被栽培物がもやし等のスプラウトの場合、生産日から４日目における茎の色と根の色の相違が縮小しているスプラウトを得ることができる。従来、工場生産（製造）されるもやしにおいては通常、生産日（製造日）から３〜４日目が消費期限日であり、その主要な判断指標は着色（褐変）程度である。本発明方法またはシステムによれば、かかる着色（褐変）を抑制、遅延させたスプラウトを得ることができるため、商品寿命を延長することができる。

また、本発明の気相制御栽培方法または気相制御栽培システムによって生産され得るもやし等のスプラウトは、茎の色と根の色の相違が通常栽培（本発明の気相制御栽培方法または気相制御栽培システムによらない栽培）のものよりも縮小したスプラウトである。すなわち、スキャナー型粒状物外観測定装置測定による白度の根／茎比が０．５以上という、良好な白さのスプラウトを得ることができる。

かかる本発明のスプラウトは、穀物の分析に用いられる機器であるスキャナー型粒状物外観測定装置を特別に用いた色測定によって、通常栽培のスプラウトと識別、差別化することができる。すなわち、スキャナー型粒状物外観測定装置による根の測定値が通常栽培のものと比較して下記（Ａ）〜（Ｄ）の少なくともいずれかに該当するものは、本発明スプラウトの範囲内である。
（Ａ）ａ^＊が低い。
（Ｂ）ｂ^＊が低い。
（Ｃ）Ｌ^＊が高い。
（Ｄ）白度が高い。

また、スキャナー型粒状物外観測定装置を用いた測定による白度の根／茎比が０．５以上であるスプラウトも、本発明スプラウトの範囲内である。なお、このように、スキャナー型粒状物外観測定装置によりスプラウトの根と茎の測定による白度を測定し、（根の白度／茎の白度）比によってスプラウトの品質を色により評価する方法もまた、本発明の範囲内である。

以下、本発明について緑豆もやしを採り上げた実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、本発明が主な適用対象とする発芽野菜その他の作物全般に敷衍できることは、いうまでもない。なお、本発明の完成に至った研究経過概要の説明をもって実施例とする。

研究テーマ
〔スプラウトの品質、生産効率を最適化する生産プロセス研究〕

１．目的
白く鮮度感のあるもやしの生産プロセスの確立
材料として緑豆もやしを選定し、根取り処理および漂白処理を用いず、酸素制御技術により白く鮮度感のあるもやしを生産、流通する技術の確立を、本研究の目的とした。

具体的には、製造日から４日目でも褐変せず白色を維持しているもやしの実現を目指した（通常のもやしの消費期限：製造日から３〜４日）。なお、従来のもやし製造においては、漂白処理を兼ねた殺菌処理がなされる場合がある。しかし次亜塩素酸処理したもやしは、色が白くなる一方で軟化しやすくなり、鮮度保持期間が短くなる傾向がある上に、塩素臭付着や副生物残存の危険性がある。したがって、褐変物質の漂白効果による一時的な外観改善にはなり得るものの、鮮度保持上は好ましくないといえる。

また、根取り処理も多く行われている。これは、着色部分を極力除去して全体を白く見せるための処理である。しかし根取り処理は、一時的に外観の改善をもたらすものの、切断部分の新たな褐変を引き起こす他、離水や軟化も進みやすく、鮮度保持上好ましくない上、廃棄物産出にもなる。本研究の課題は、漂白処理も根取り処理もせずに鮮度保持するための技術開発である。

２．経過
２．−１ 栽培室栽培における酸素濃度の効果
出願人は、もやし製造現場での予備試験において、栽培中の酸素濃度を低く制御することにより根の褐変が抑制されることを見出した。すなわち、密閉度の異なる２つの栽培室で、同一の栽培方法で緑豆もやしを栽培したところ、密閉度を高くして酸素濃度が低くなった状態で栽培したもやしの方が、白度が上がることが観察された。以下に試験概略を記す。

２．−１−（１） 試験方法
ｉ）栽培室
密閉度を特に高めない、従来どおりの栽培を行う栽培室を通常室とした（以下、「２８号室」ともいう）。一方、各所空隙を塞ぎ密閉度を高めた栽培室を「高密閉室」とした（以下、「３５号室」ともいう）。
ii）もやし栽培
それぞれの室で、通常の栽培方法（通常栽培）で、緑豆もやしを栽培した。なお通常栽培とは、「浸漬処理した被栽培物原料をコンテナに積層し、当該コンテナを密閉した栽培室に納めて、酸素濃度制御をすることなく、室温、散水量、散水温度のみを制御して栽培する」栽培方法である。

iii）室中の酸素濃度
３０分毎にモニタリングし、３時間毎の移動平均値を算出した。
iv）栽培後もやしの色調評価
もやしの色調を色彩計で計測し、Ｌ^＊値、ａ^＊値、ｂ^＊値を、出願人が独自に開発した計算式に当てはめ、もやしの白さの指標としての「色彩計評価値」を算出した。なお、この指標では、数値が５に近いほど白く見えるという評価となる。

上記独自の数値化方法は、次のとおりである。すなわち、ハンディ型色彩計によるもやしの測定値（Ｌ^＊値、ａ^＊値、ｂ^＊値）と官能評価結果とを相関づけた回帰式を設定、Ｌ^＊値、ａ^＊値、ｂ^＊値から計算した「色彩計評価値」として数値化する。この方法によると、通常栽培や他社市販品のもやしは、２．８〜３．３の数値を示す。ただし、根取りしたもやしは３．５以上、漂白処理されていると見られるもやしは４．０以上の値を示す場合がある。以上を踏まえ、本研究の数値目標を、「色彩計評価値」として４．０以上（製造日から４日目において）とすることとした。製造日から４日目は、出願人における従来のもやしの消費期限日である。

２．−１−（２） 試験結果
図２は、実施例２．−１における酸素濃度の推移を示すグラフである。また、図３は、実施例２．−１における色彩計評価値の比較を示すグラフである。図示するように、密閉度を高めた３５号室の酸素濃度は、栽培２日目から６日目の間、１６％を下回るほどに低下した。その後は、生長活動が低下したこともあって酸素濃度は次第に上昇した。しかし、色彩計評価値は、通常栽培が３．２だったのに対して、低酸素栽培の３５号室品では３．９であり、白さが強くなった。このことから、活発な生長期間に酸素濃度が制限されることが、白さの改善につながったものと考えられた。

２．−２ 試験管による１個体栽培
２．−２−（１） 試験方法
栽培現場で行われている栽培台車によるもやしの高密度栽培の効率性を評価するため、個体間相互作用を無視することのできる低密度栽培との比較を企図した（なお、栽培台車による試験については、４．でも述べる）。低密度栽培系として、１個体（１粒播種）栽培系（試験管栽培およびポット栽培）を構築し、栽培基礎データ（生長速度、酸素消費速度等）を取得した。

図４は、試験管による１個体栽培の方法を示す説明図である。すなわち、個体間相互作用が無視できる低密度栽培系として、試験管栽培による１個体栽培系を構築した。当栽培系を用いて、栽培基礎データ（生長速度、酸素消費速度）を取得した。一方、高密度栽培系としての現場栽培室の栽培台車内でのもやし栽培基礎データを取得した。

２．−２−（２） 試験結果
図５は、実施例２．−２における１個体栽培系（試験管栽培）での生長速度および酸素消費速度を示すグラフである。また、図６は現場栽培台車での高密度栽培系の生長速度および酸素消費速度を示すグラフ、図７は１個体栽培系での比生長速度と比酸素消費速度を算出したグラフ、図８は生長速度と酸素消費速度の有効係数を算出したグラフである。図７は図５に示した結果に基づき、比生長速度と比酸素消費速度を算出しグラフ化、図８は図７に示した結果に基づき、栽培台車栽培（高密度栽培）の有効係数を算出しグラフ化したものである。

図８に示すように、１個体栽培系試験管栽培実験によって求めた比生長速度、比酸素消費速度をもとに、現場栽培台車でのもやし高密度栽培の効率性を「有効係数」で評価したところ、生長速度の有効係数は１に近い値を示し、一方、酸素消費速度の有効係数は栽培期間中、常に１よりも小さかった。このことから、高密度栽培では酸素消費量は生長の律速要因にならず、生長を阻害しない酸素濃度領域を選択して栽培し得ることが推測された。

２．−２−（３） １粒播種ポット栽培による生長特性解析試験
そこで、低酸素濃度（５％）において、見かけ上酸素濃度一定環境でのもやしの生長特性解析試験を、１粒播種ポット栽培系で実施した。酸素濃度５％栽培と２０％栽培では、５％栽培の方が２０％栽培より最大値が低かったが、もやし重量増加は両者ほぼ同じであり、酸素濃度を変化させても生長挙動の差が小さいことが確認された。

有効係数は一般的に、個体間相互作用により低下するが、生長速度の有効係数が１に近い値となったことから、栽培における散水がもたらす混合効果について検証試験を行った。その結果、散水量を６０％に減らしても有効係数の低下は認められなかった。すなわち、散水によって系内が充分混合されていて、個体間相互作用が生長へ及ぼす影響が顕著ではないことが明らかとなった。

低酸素濃度（５％）での１粒播種ポット栽培試験において栽培されたもやしは、目視による官能評価の結果、明確に、酸素濃度２０％で栽培されたもやしよりも根が白かった。これにより、低酸素濃度での栽培が白いもやしの生産に有効である蓋然性が示された。白さの違いを客観的に数値評価するために、画像処理を組み入れたシステムを検討することとした。これについては後述する。

３．栽培室栽培および試験管による１個体栽培試験の総括
以上述べた研究経過について、まとめる。
３．−１ 酸素制御栽培の可能性について
個体間相互作用のない１個体栽培系を構築したことで、比生長速度、比酸素消費速度を求めることができた。これにより、「有効係数」で現場栽培台車での高密度栽培の効率性を評価することができた。その結果、高密度栽培において生長速度の有効係数はほぼ１を保っているが、酸素消費速度はずっと１を下回っていることが判明した。この結果は、高密度栽培では酸素消費量は生長の律速要因にならず、生長を阻害しない酸素濃度領域を選択して栽培し得るということを示唆している。実際、酸素濃度２０％および５％濃度でのポット栽培試験の結果、生長曲線に大きな差はなく、したがって酸素制御栽培が実際上可能であることを確認することができた。

３．−２ 色品質の向上について
低酸素濃度（５％）でのポット栽培試験により、根が明らかに白いということが官能評価として観察された。１個体ずつの白さを客観的に数値化、評価する方法について、さらに検討することとした。

４．栽培台車による試験
４．−１ 試験栽培台車の製作
気相（酸素）制御栽培の現場レベルでの効果を確認するため、試験栽培台車を製作した。
図９、１０は、試験栽培台車の外観図（それぞれ正面、背面）である。また、図１１は図９等の試験栽培台車におけるモニタリング箇所を示す平面視説明図、図１２は循環ファンの位置付けを示す側面視の説明図である。これらに 図示するように当試験栽培台車は、通常もやしの栽培に使用する栽培台車をもとに、チェーンブロックを使用して脱着が可能な上蓋をかぶせて開閉できる構造とし、側面は取り外し可能な蓋を備えた構造として台車自体を密閉系としたものである。

内部天井には散水用管（塩化ビニール製）を１３本配設し、これに散水配管バルブを接続して外部から給水できるようにした。また、内部温度測定用の温度センサー挿入口、生育状況観察用ののぞき窓、被栽培物をサンプリングするための試料サンプリング口、台車内部の酸素・二酸化炭素・エチレンガスの濃度モニタリング用ソケット、台車内気体の温度・湿度を測定するための温度計・湿度計を設けた。台車内部のガスは、台車背面側に設けた循環配管内のファンを通して循環させ、混合するようにした。そしてフィードバック制御系により、温度、ガス濃度などのプロセス変数をモニタリングするとともに、散水条件（水量、掛け方、タイミング等）を制御できる仕様とした。

４．−２ 酸素濃度５％での酸素制御栽培試験
栽培台車を栽培室に設置し、気相制御しないで８日間栽培した場合と、酸素濃度を５％に制御して栽培した場合とで、栽培挙動を比較した。いずれも、栽培期間は８日間とした。

４．−２−（１） 気相制御しない栽培の栽培方法および試験方法
中国産緑豆１２０ｋｇを浸漬処理して試験栽培台車内に仕込み、室温２３℃の栽培室内に当台車を置いて栽培開始した。１日８回散水により、気相制御しないで栽培した。散水は、３時間おきに、１３本の散水管の両端から内側に向かい２本ずつ時間をずらして行った。１回当りの延べ散水時間は約２０分である。台車内雰囲気の酸素および二酸化炭素濃度は自動モニタリング測定により測定した。また、もやし充填層内の酸素、二酸化炭素およびエチレン濃度は、あらかじめ台車内に差し込んだチューブよりサンプリングして、前二者は酸素／二酸化炭素濃度計（ダンセンサー社製チェックメイト）により、エチレンはガスクロマトグラフィー装置により分析した。

毎日９時〜１２時、および１５時〜１８時に設けた２度の非散水期の間（約２．５時間）、充填層内の酸素、二酸化炭素およびエチレンの各濃度変化を測定するため、循環ファンを停止した。後出図１３のグラフにおけるハンチングのように見える挙動は、散水前後の濃度変化、循環ファン停止時の濃度変化によるものである。もやしの生長程度は、サンプリング品（５本）の個々の重量を測定し、グラフ化した。

４．−２−（２） 酸素濃度５％制御栽培の栽培方法および試験方法
酸素制御栽培は、酸素制御しない栽培と同様に中国産緑豆１２０ｋｇを仕込み、室温２３℃、１日８回散水で栽培開始した。２５時間目以降、酸素濃度を５％に制御して栽培した。酸素濃度の制御は、台車内雰囲気の酸素濃度をモニタリングしながら窒素ガスを導入することにより行った。

４．−２−（３） 試験結果
酸素濃度５％制御栽培（４．−２−（２））の試験結果を示す。気相制御しない栽培（４．−２−（１））をコントロールとし、その試験結果と対比した。
４．−２−（３）−ａ） 気体濃度変化
図１３は、各栽培方法における台車内雰囲気の各気体濃度測定結果を示すグラフである。図示するように、コントロールにおける台車内雰囲気の酸素濃度は、呼吸により栽培時間約１００時間で１５％程度に低下したが、その後徐々に上昇した。また、二酸化炭素濃度は、約１００時間で４％程度まで上昇し、その後徐々に低下した。一方、酸素濃度５％制御栽培における台車内雰囲気の酸素濃度は、平均酸素濃度５．２％で推移した。また、二酸化炭素濃度は、約１００時間で７％前後まで上昇、その後低下した。

図１３に示した充填層内の酸素および二酸化炭素濃度測定結果から呼吸商を算出した。コントロールでは呼吸商は約１．０〜１．４であったところ、酸素濃度５％制御栽培の呼吸商は約０．６〜１．１であった。すなわち、酸素濃度５％制御栽培の呼吸商はコントロールの呼吸商よりも小さい傾向であり、代謝が抑制されている傾向がうかがえた。

４．−２−（３）−ｂ） 被栽培物の重量
図１４は、各栽培方法におけるもやしの新鮮重量推移を示すグラフである。図示するように、重量変化は酸素濃度条件に関わらず同じように増加していた。すなわち、酸素濃度５％制御栽培による特段の収量減少は認められなかった。

４．−２−（３）−ｃ） 被栽培物の色調
酸素濃度５％制御栽培のもやしを７日目に室出しして、コントロールのもやしと色調を比較した。測定したもやしは各５本である。色調測定に用いたスキャナー型粒状物外観測定装置は、グレインスキャナー（株式会社サタケ製、型式ＲＳＱＩ １０Ａ）である。グレインスキャナーは通常、米の白さを白度として測定するために用いられている。ここで「白度」とは、ＪＩＳやＩＳＯのハンター白色度とは異なり、米の白さを表わすために考案された指標である。

すなわち白度とは、入射光の無い状態の反射光量を０とし、斜め４５度から光を当てた時の酸化マグネシウム白色板の反射光量を１００とし、サンプルの反射光量を数値化したものである。ちなみに、玄米の白度は１６〜１９（％）、精白米は３８〜４０が一般的数値であり、白さを誇るためには玄米白度が２０以上、精白米白度が４０以上を目標にする。

図１５は、各栽培方法によるもやしの色調測定結果を示すグラフである。酸素濃度５％制御栽培およびコントロールそれぞれについて、もやしの茎と根の色調を測定し、各グラフとした。なお、根のＬ^＊値以外の測定項目について別グラフに示した。図示するように、 酸素濃度５％制御栽培のもやしはコントロールと比べて、根のａ^＊、ｂ^＊が低く、Ｌ^＊値、白度が高かった。すなわち、酸素濃度５％制御栽培のもやしはコントロールと比べて根の白い傾向が認められた。

図示するように、茎はコントロール、酸素濃度５％制御栽培いずれのもやしにおいてもほぼ同等の白さであり、一方、根の色調（褐変度）は両者間に相違が認められ、酸素濃度５％制御栽培の方が白い傾向であった。そこで、グレインスキャナーでの各測定値（Ｌ^＊、ａ^＊、ｂ^＊、白度）の「根／茎比」を算出して、両栽培方法によるもやしの白さを比較することとした。算出された指標は、「根／茎 Ｌ^＊」、「根／茎 ａ^＊」、「根／茎 ｂ^＊」、および「根／茎 白度」である。このうち、「根／茎 白度」が１に近いほど白く見える。

図１６は、グレインスキャナー各測定値から算出した根／茎比を示すテーブルである。また、図１７は図１６に示した測定結果のグラフである。これらに示すように、Ｌ^＊、ａ^＊、ｂ^＊値、および白度の各「根／茎比」を比較すると、白度の「根／茎比」すなわち「根／茎 白度」において、酸素濃度５％制御栽培のもやしが優っていることが確認できた。

４．−３ 酸素濃度２％での酸素制御栽培試験
４．−３−（１） 試験方法
試験栽培台車を用い、酸素濃度２％にてもやし栽培を行った。栽培期間は１０日間（室だしは栽培９日目）である。栽培条件は、酸素濃度を２％とした他は、酸素濃度５％制御栽培の栽培方法および試験方法（４．−２−（２））と同様である。また、測定項目についても同様である。

４．−３−（２） 試験結果
図１８は、酸素濃度２％制御栽培における台車内雰囲気の各気体濃度測定結果を示すグラフである。また、図１９は酸素濃度２％制御栽培を含む各栽培方法におけるもやしの新鮮重量推移を示すグラフ、図２０は同じくもやしの色調測定結果を示すグラフ、そして図２１はグレインスキャナー各測定値から算出した根／茎比を示すグラフである。

これらに示すように酸素濃度２％制御栽培では、コントロールや酸素濃度５％制御栽培と比べ、生育抑制の傾向であったものの、コントロールと比べて根のａ＊，ｂ＊が低く、一方、Ｌ値，白度が高く、根が白い傾向が見られた。そして図２１に示す根／茎比においても、酸素濃度２％制御栽培は、５％の場合と同様、コントロールよりも根の白い傾向が確認できた。

５．栽培台車試験の総括
製作した試験栽培台車およびグレインスキャナーを用いた検討により、酸素濃度を５％や２％に制御したもやしの栽培方法では、コントロールと比較して、根が白くなることを実証することができた。なお、白さを評価する指標として、今回考案した白度の根／茎比の有効性を確認することができた。

本発明の気相制御栽培方法、気相制御栽培システムおよび被栽培物によれば、植物工場等において、高品質な発芽野菜その他の作物を生産することができる。特に、工場生産される発芽野菜において、効果的に色変化を抑制することができる。したがって、当該産業分野および関連する全分野において産業上利用性が高い発明である。

１…栽培空間
２…気相制御手段
３…栽培管理手段
１０…気相制御栽培システム
Ｐ…被栽培物

Claims (16)

1. 供給する一または二以上の気体の種類、濃度および供給方法を制御することによって、該被栽培物の一定の品質を向上させる、気相制御栽培方法。
2. 前記気体として酸素が含まれており、その供給濃度は被栽培物の生長を抑制することのない程度の低濃度に制御されることを特徴とする、請求項１に記載の気相制御栽培方法。
3. 前記酸素濃度は１５％以下であることを特徴とする、請求項２に記載の気相制御栽培方法。
4. 被栽培物が新芽作物(以下、「スプラウト」という。）であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の気相制御栽培方法。
5. 前記品質向上が漂白処理によらない前記スプラウトの根の白色化であることを特徴とする、請求項４に記載の気相制御栽培方法。
6. スキャナー型粒状物外観測定装置を用いた測定による白度（入射光のない状態の反射光量を０、斜め４５°から光を当てた時の酸化マグネシウム白色板の反射光量を１００とし、サンプルの反射光量を数値化した尺度。以下同じ。）の根／茎比が０．５以上であることを特徴とする、請求項５に記載の気相制御栽培方法。
7. 請求項１ないし６に記載の気相制御栽培方法により生産される、被栽培物。
8. 被栽培物の栽培がなされる栽培空間と、該被栽培物に対して供給する気体の種類、濃度ならびに供給方法を制御する気相制御手段と、および栽培に必要な処理を行うための栽培管理手段とからなり、該被栽培物の一定の品質を向上させることのできる気相制御栽培システムであって、該気体として酸素が含まれており、その供給濃度は被栽培物の生長を抑制することのない程度の低濃度に制御されることを特徴とする、気相制御栽培システム。
9. 前記酸素濃度は１５％以下であることを特徴とする、請求項８に記載の気相制御栽培システム。
10. 被栽培物がスプラウトであることを特徴とする、請求項８または９に記載の気相制御栽培システム。
11. 前記品質向上が漂白処理によらない前記スプラウトの根の白色化であることを特徴とする、請求項１０に記載の気相制御栽培システム。
12. 請求項８ないし１１に記載の気相制御栽培システムにより生産される、被栽培物。
13. 請求項１０または１１に記載の気相制御栽培システムにより生産される、茎の色と根の色の相違が該システムによらない栽培のものよりも縮小していることを特徴とする、スプラウト。
14. 請求項１０または１１に記載の気相制御栽培システムにより生産されるスプラウトであって、該システムによらない栽培のものと比較して、スキャナー型粒状物外観測定装置による根の測定値が、下記（Ａ）〜（Ｄ）の少なくともいずれかに該当することを特徴とする、スプラウト。
    （Ａ）ａ^＊が低い。
    （Ｂ）ｂ^＊が低い。
    （Ｃ）Ｌ^＊が高い。
    （Ｄ）白度が高い。
15. 請求項１０または１１に記載の気相制御栽培システムにより生産されるスプラウトであって、スキャナー型粒状物外観測定装置を用いた測定による白度の根／茎比が０．５以上であることを特徴とする、スプラウト。
16. スプラウトの品質を色により評価する方法であって、スキャナー型粒状物外観測定装置により該スプラウトの根と茎の測定による白度を測定し、（根の白度／茎の白度）比によって評価することを特徴とする、スプラウト品質評価方法。