JP2018058782A - Hot water extract, plant pathogenic microbe inhibitor and soil modifier - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特にバイオマスの熱水抽出物、植物病原菌抑制剤、及び土壌改良剤に関する。 The present invention particularly relates to a hot water extract of biomass, a plant pathogen inhibitor, and a soil improver.
従来から、植物の生育にとって有害な土壌中微生物、土壌中小動物、及び雑草を防除するために、土壌殺菌剤、土壌殺虫剤、及び除草剤等の土壌用改良剤が使用されている。 Conventionally, soil conditioners such as soil fungicides, soil pesticides, and herbicides have been used to control soil microorganisms, soil small animals, and weeds that are harmful to plant growth.
また、特許文献１を参照すると、リグノセルロース材料を原料としてキシロオリゴ糖および酸性キシロオリゴ糖を製造する方法において、リグノセルロース材料をヘミセルラーゼで処理した後のろ液を逆浸透膜で濃縮し、濃縮液を限外ろ過膜で処理後、限外濾過膜で処理したろ液を酸処理することにより糖液の着色を効率的に低減できる技術が開示されている。 Further, referring to Patent Document 1, in the method for producing xylooligosaccharide and acidic xylooligosaccharide using lignocellulosic material as a raw material, the filtrate after treating lignocellulosic material with hemicellulase is concentrated with a reverse osmosis membrane, and concentrated solution The technique which can reduce the coloring of a sugar liquid efficiently by treating the filtrate processed with an ultrafiltration membrane after having processed with an ultrafiltration membrane, and acid-treating.
従来の土壌用改良剤は、人や人以外の動物や植物等に対して有害なものが多かった。また、これらの土壌用改良剤で処理した場合、土壌中の生物相が破壊される環境汚染の問題があり、安全で効果の高い土壌改良剤が求められていた。 Many conventional soil improvers are harmful to humans, non-human animals, plants, and the like. Moreover, when treated with these soil improvers, there is a problem of environmental pollution that destroys the biota in the soil, and a safe and highly effective soil improver has been demanded.
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の問題を解消することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to solve the above-described problems.
本発明の熱水抽出物は、バイオマスの熱水抽出物であって、含まれる糖の合計の質量に対する酢酸の質量の割合が５〜５０％であることを特徴とする。
本発明の熱水抽出物は、含まれる糖におけるグルコースの割合が７．０質量％以下であることを特徴とする。
本発明の熱水抽出物は、含まれる糖の糖濃度が１質量％のときの波長４２０ｎｍにおける吸光度が０．０５以上であることを特徴とする。
本発明の熱水抽出物は、植物病原菌に対して増殖抑制作用を有することを特徴とする。
本発明の熱水抽出物は、前記植物病原菌は、フザリウム属（Ｆｕｓａｒｉｕｍ）に属する微生物であることを特徴とする。
本発明の熱水抽出物は、前記植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物の増殖率は、前記植物病原菌の増殖率よりも高いことを特徴とする。
本発明の熱水抽出物は、前記植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物は、トリコデルマ属（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ）に属する微生物であり、該トリコデルマ属に属する微生物に対して増殖促進作用を有することを特徴とする。
本発明の熱水抽出物は、前記バイオマスが熱水抽出された原液であることを特徴とする。
本発明の熱水抽出物は、前記バイオマスが熱水抽出された原液が１．５〜２０倍に減圧濃縮された濃縮液であることを特徴とする。
本発明の熱水抽出物は、前記バイオマスが熱水抽出された原液が１．５〜２０倍に減圧濃縮され、酸加水分解された酸加水分解抽出液であることを特徴とする。
本発明の植物病原菌抑制剤は、前記熱水抽出物を含むことを特徴とする。
本発明の土壌改良剤は、前記熱水抽出物を含むことを特徴とする。
The hot water extract of the present invention is a biomass hot water extract, characterized in that the ratio of the mass of acetic acid to the total mass of the contained sugars is 5 to 50%.
The hot water extract of the present invention is characterized in that the proportion of glucose in the contained sugar is 7.0% by mass or less.
The hot water extract of the present invention is characterized in that the absorbance at a wavelength of 420 nm when the sugar concentration of the contained sugar is 1% by mass is 0.05 or more.
The hot water extract of the present invention is characterized by having a growth inhibitory action against phytopathogenic fungi.
The hot water extract of the present invention is characterized in that the phytopathogenic fungus is a microorganism belonging to the genus Fusarium.
The hot water extract of the present invention is characterized in that the growth rate of microorganisms having a growth inhibitory action against the plant pathogens is higher than the growth rate of the plant pathogens.
In the hot water extract of the present invention, the microorganism having the growth inhibitory action against the plant pathogen is a microorganism belonging to the genus Trichoderma, and has a growth promoting action against the microorganism belonging to the genus Trichoderma. Features.
The hot water extract of the present invention is a stock solution obtained by extracting the biomass with hot water.
The hot water extract of the present invention is a concentrated solution obtained by concentrating the stock solution obtained by hot water extraction of the biomass 1.5 to 20 times under reduced pressure.
The hot water extract of the present invention is an acid hydrolyzed extract obtained by acid-hydrolyzing an undiluted solution obtained by hot water extraction of the biomass 1.5 to 20 times under reduced pressure.
The plant pathogen inhibitor of the present invention includes the hot water extract.
The soil conditioner of the present invention contains the hot water extract.
本発明によれば、バイオマスの熱水抽出物であって、含まれる糖の合計の質量に対する酢酸の質量の割合が５〜５０％に調整されたものを用いることで、植物病原菌の増殖を抑制し、土壌中で植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物の増殖効率を低下させにくい熱水抽出物を提供することができる。 According to the present invention, by using a hot water extract of biomass, in which the ratio of the mass of acetic acid to the total mass of contained sugars is adjusted to 5 to 50%, the growth of phytopathogenic fungi is suppressed. Thus, it is possible to provide a hot water extract that hardly reduces the growth efficiency of microorganisms that have a growth inhibitory action against phytopathogenic fungi in soil.
＜実施の形態＞
本発明者らは、予備実験により、バイオマスを水に浸漬、加熱して得られる熱水抽出物に、ある程度の抗菌効果があることを見いだし、土壌改良剤の用途で用いる着想を得た。そして、特にパルプ化工程の木材チップ前加水分解工程における熱水抽出物を原料として、精製オリゴ糖類を製造する過程の各組成物について、どの段階のものが好適であるか鋭意実験を繰り返し、本発明を完成させるに至った。
本実施形態の熱水抽出物は、土壌改良剤として用いると、圃場に撒くだけで土壌の有害細菌を抑制し、有用な細菌を増殖させることが期待できる。
<Embodiment>
As a result of preliminary experiments, the present inventors have found that a hot water extract obtained by immersing and heating biomass in water has a certain degree of antibacterial effect, and obtained an idea to use it as a soil improver. And, in particular, for each composition in the process of producing purified oligosaccharides using the hot water extract in the wood chip pre-hydrolysis step of the pulping step as a raw material, the earnest experiment was repeated to determine which step is suitable. The invention has been completed.
When the hot water extract of this embodiment is used as a soil conditioner, it can be expected to suppress harmful bacteria in the soil and grow useful bacteria just by going to the field.
（熱水抽出物の製造方法）
次に、より具体的に、本発明の実施の形態に係る熱水抽出物の製造方法の一例について説明する。本実施形態の熱水抽出物は、加熱加圧装置により、原料となる上述のバイオマスを水の存在下で熱水処理し、これを固液分離して固形分と液体分に分離して、液体分（熱水抽出物の原液、以下、「原液」という。）を得たものである。また、この原液は、後述するように、濃縮されたり、加水分解されたりしてもよい。
なお、本実施形態の熱水抽出物には、木質繊維等の固形分が含まれないことが好ましい。
(Method for producing hot water extract)
Next, more specifically, an example of the manufacturing method of the hot water extract which concerns on embodiment of this invention is demonstrated. The hot water extract of the present embodiment is obtained by subjecting the above-mentioned biomass as a raw material to hot water treatment in the presence of water by a heating and pressurizing device, and separating it into solid and liquid components by solid-liquid separation, A liquid component (stock solution of hot water extract, hereinafter referred to as “stock solution”) was obtained. Further, this stock solution may be concentrated or hydrolyzed as described later.
In addition, it is preferable that solid content, such as a wood fiber, is not contained in the hot water extract of this embodiment.
（原料）
ここで、本実施形態で原料として用いるバイオマスとしては、五炭糖、六炭糖を構成糖として含むものであれば、木本類、草本類由来のいずれであっても、特に制限なく使用することができる。
より具体的に説明すると、本実施形態の木本類由来のバイオマスとしては、広葉樹、針葉樹の木部、樹皮、枝、葉等、林地残材、間伐材、廃材等のチップ又は樹皮、製材工場等から発生するおが屑、街路樹の剪定枝葉、建築廃材等が挙げられる。また、草本類由来のバイオマス原料としては、ケナフ、麻、バガス、イネ等の茎、葉等の部位を、特に限定なく用いることができる。
本実施形態においては、これらのバイオマスの中で木本類由来のバイオマスを用いるのが好ましく、広葉樹、針葉樹の木部等のリグノセルロース系バイオマスを用いるのが特に好ましい。
(material)
Here, as a biomass used as a raw material in the present embodiment, any material derived from woody plants or herbaceous plants can be used without particular limitation as long as it contains pentose and hexose as constituent sugars. be able to.
More specifically, the biomass derived from the wood of this embodiment includes hardwood, conifer xylem, bark, branches, leaves, etc., woodland residual materials, thinned wood, waste wood chips or bark, lumber factory Sawdust, etc., pruned branches and leaves of street trees, construction waste, etc. Moreover, as a biomass raw material derived from herbs, parts, such as stems and leaves, such as kenaf, hemp, bagasse, and rice can be used without particular limitation.
In the present embodiment, it is preferable to use woody biomass among these biomasses, and it is particularly preferable to use lignocellulosic biomass such as broad-leaved trees and coniferous trees.
本実施形態のバイオマスとして用いる木本類としては、広葉樹であっても、針葉樹であってもよい。
具体的に、本実施形態の広葉樹としては、例えば、Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ属（Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ ｇｌｏｂｕｌｕｓ、Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ ｇｒａｎｄｉｓ、Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ ｕｒｏｇｒａｎｄｉｓ、Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ ｐｅｌｌｉｔａ、Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ ｂｒａｓｓｉａｎａ、Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ ｃａｍａｌｄｕｌｅｎｓｉｓ、Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ ｎｉｔｅｎｓ、等）、Ａｃａｃｉａ属（Ａｃａｃｉａ ｍｅｌａｎｏｘｙｌｏｎ、Ａｃａｃｉａ ｍａｎｇｉｕｍ、Ａｃａｃｉａ ｍｅａｒｎｓｉｉ、等）、Ａｃｅа属（Ａｃｅа ｒｕｂｒｕｍ、Ａｃｅа ｓａｃｃｈａｒｕｍ、等）、Ｆａｇｕｓ属（Ｆａｇｕｓ ｓｙｌｖаｔｉｃａ、等）、Ｂｅｔｕｌａ属（Ｂｅｔｕｌａ ｖｅｒｒｕｃｏｓａ、Ｂｅｔｕｌａ ｐａｐｙｒｉｆｅｒａ、等）、Ａｌｎｕｓ属（Ａｌｎｕｓ ｉｎｃａｎａ等）が挙げられるものの、これらに限定されない。
The woody material used as biomass in the present embodiment may be a hardwood or a conifer.
Specifically, the hardwood of the present embodiment, for example, Eucalyptus spp (Eucalyptus globulus, Eucalyptus grandis, Eucalyptus urograndis, Eucalyptus pellita, Eucalyptus brassiana, Eucalyptus camaldulensis, Eucalyptus nitens, etc.), Acacia genus (Acacia melanoxylon, Acacia mangium, Acacia mearnsii, etc.), Aceа genus (Aceа rubrum, Aceа saccharum, etc.), Fagus genus (Fagus sylvicica, etc.), Betula genus (Betula verrucosa, Betula papyrapi ra, etc.), although Alnus spp (Alnus incana, etc.) include, but are not limited to.
また、具体的に、本実施形態の針葉樹としては、例えば、Ｌａｒｉｘ属（Ｌａｒｉｘ ｌｅｐｔｏｌｅｐｉｓ、Ｌａｒｉｘ ｓｉｂｉｒｉｃａ、Ｌａｒｉｘ ｄｅｃｉｄｕａ、等）、Ｐｉｎｕｓ属（Ｐｉｎｕｓ ｒａｄｉａｔａ、Ｐｉｎｕｓ ｓｙｌｔｒｉｓ、等）、Ｐｓｅｕｄｏｔｓｕｇａ属（Ｐｓｅｕｄｏｔｓｕｇａ ｍｅｎｚｉｅｓｉｉ、等）、Ｃｒｙｐｔｏｍｅｒｉａ属（Ｃｒｙｐｔｏｍｅｒｉａ ｊａｐｏｎｉｃａ、等）、Ａｂｉｅｓ属（Ａｂｉｅｓ ｂａｌｓａｍｅа、等）、Ｔｓｕｇａ属（Ｔｓｕｇａ ｃａｎａｄｅｎｓｉｓ、等）、Ｐｉｃｅа属（Ｐｉｃｅа ａｂｉｓ、Ｐｉｃｅа ｇｌａｕｃａ等）が挙げられるものの、これらに限定されない。 Specifically, examples of the conifers of the present embodiment include, for example, the genus Larix (Larix leptolepis, Larix sibirica, Larix decidua, etc.), the genus Pinus (Pinus radiata, Pinus syltis, etc.), and ), Cryptomeria genus (Cryptomeria japonica, etc.), Abies genus (Abies balsameа, etc.), Tsuga genus (Tsuga canadensis, etc.), Picea genus (Picea abis, Picea gla, etc.).
また、本実施形態においては、これらのバイオマスは、単独、あるいは複数を組み合わせて使用してもよい。
また、バイオマスは、乾燥固形物であっても、水分を含んだ固形物であっても、スラリーであっても用いることができる。
ここで、本実施形態におけるバイオマスが乾燥固形物又は水分を含んだ固形物であれば、水と混合させスラリー状態にした後に、加熱加圧装置に供給することが好適である
In the present embodiment, these biomasses may be used alone or in combination.
The biomass can be used as a dry solid, a solid containing water, or a slurry.
Here, if the biomass in the present embodiment is a dry solid or a solid containing water, it is preferable that the biomass is mixed with water to form a slurry and then supplied to the heating and pressurizing apparatus.
また、本実施形態においては、木本類の木部や樹皮の部位、あるいは草本性植物の茎、枝葉等の部位を微細化処理した微細化物を用いることができる。微細化の方法は、ウィレーミルやボールミルによる粉末化や、破砕や爆砕といった手法を用いることができる。 Moreover, in this embodiment, the refined material which refined | miniaturized site | parts, such as a xylem part of a woody tree, a bark part, or a stem, a branch leaf, etc. of a herbaceous plant can be used. As a method for miniaturization, methods such as pulverization with a Willet mill or a ball mill, crushing, and explosion can be used.
〔熱水抽出物の構成〕
次に、以下において、本発明の実施の形態に係る熱水抽出物の構成について説明する。
[Composition of hot water extract]
Next, the configuration of the hot water extract according to the embodiment of the present invention will be described below.
（液比）
本実施形態の加熱加圧装置による熱水抽出処理におけるバイオマスの乾燥重量に対する水の量（液比）は、１．０〜１０．０、好ましくは１．５〜５．０であることが好適である。液比が１．０より少ない場合には、水が不足して加水分解が十分に進まない上に、反応が不均一となるので適さない。また、液比が１０．０より高い場合には、所望の温度まで加熱するのに要する熱量が多くなり、下記で説明する酢酸の濃度が低下するので適さない。
また、熱水処理における水の添加方法は、特に限定されない。たとえば、外部から水を添加してもよく、バイオマスに元々含まれる水を利用してもよい。また、加熱時に蒸気を使用する場合には、蒸気に含まれる水を利用してもよい。
(Liquid ratio)
The amount (liquid ratio) of water with respect to the dry weight of biomass in the hot water extraction process by the heating and pressurizing apparatus of the present embodiment is preferably 1.0 to 10.0, preferably 1.5 to 5.0. It is. If the liquid ratio is less than 1.0, water is insufficient and hydrolysis does not proceed sufficiently, and the reaction becomes non-uniform, which is not suitable. On the other hand, when the liquid ratio is higher than 10.0, the amount of heat required for heating to a desired temperature increases, and the concentration of acetic acid described below is lowered, which is not suitable.
Moreover, the method of adding water in the hot water treatment is not particularly limited. For example, water may be added from the outside, or water originally contained in biomass may be used. Moreover, when using steam at the time of a heating, you may utilize the water contained in steam.
（処理温度）
本実施形態の熱水抽出処理の処理温度は、加圧状態で１４０〜２００℃、好ましくは１６０〜１７０℃であることが好適である。ここで、１４０℃未満であると、十分な糖質濃度が得られない。また、２００℃を超えると、セルロースの加水分解、ヘミセルロースの過分解等が起きるため、好ましくない。
また、本実施形態の熱水処理における処理時間は、処理温度に対応して、加熱後の加水分解液中に含まれる糖の合計の質量に対する酢酸の質量の割合が５〜５０％となる時間であることが好適である。この際、製造された熱水抽出物の糖質の濃度を一般的な方式で分析して、処理時間を調整してもよい。
(Processing temperature)
The treatment temperature of the hot water extraction treatment of the present embodiment is 140 to 200 ° C., preferably 160 to 170 ° C. in a pressurized state. Here, when it is less than 140 ° C., a sufficient sugar concentration cannot be obtained. Moreover, when it exceeds 200 degreeC, since hydrolysis of a cellulose, a hyperdegradation of hemicellulose, etc. occur, it is unpreferable.
In addition, the treatment time in the hydrothermal treatment of this embodiment corresponds to the treatment temperature, and the time during which the ratio of acetic acid mass to the total mass of sugar contained in the hydrolyzed liquid after heating is 5 to 50%. It is preferable that At this time, the processing time may be adjusted by analyzing the sugar concentration of the produced hot water extract by a general method.
（熱水抽出物の加工）
本実施形態の熱水抽出物は、原液、濃縮液、及び酸加水分解抽出液の状態で用いてもよい。しかしながら、本実施形態の熱水抽出物は、活性炭等により精製は行わないことが好適である。
(Processing hot water extract)
You may use the hot-water extract of this embodiment in the state of an undiluted | stock solution, a concentrate, and an acid hydrolysis extract. However, the hot water extract of this embodiment is preferably not purified with activated carbon or the like.
具体的には、本実施形態の熱水抽出物は、上述のように加熱加圧処理により取得した熱水抽出物の原液であってもよい。
また、本実施形態の熱水抽出物は、原液が１．５〜２０倍に減圧濃縮された濃縮液であってもよい。原液の濃度は、濃縮しなくても〜１．５倍程度までは含まれる糖の濃度が変化する。また、２０倍よりも濃縮されると粘度が高すぎるため好ましくない。
なお、この濃縮は、減圧濃縮以外の濃縮方式、例えば、膜による濃縮等の方式を用いてもよい。
Specifically, the hot water extract of the present embodiment may be a stock solution of the hot water extract obtained by the heat and pressure treatment as described above.
Moreover, the hot water extract of this embodiment may be a concentrated solution obtained by concentrating the stock solution under reduced pressure 1.5 to 20 times. Even if the concentration of the stock solution is not concentrated, the concentration of contained sugar changes up to about 1.5 times. Moreover, since the viscosity is too high when concentrated more than 20 times, it is not preferable.
Note that this concentration may be performed by a concentration method other than vacuum concentration, for example, a method such as concentration using a membrane.
また、本実施形態の熱水抽出物は、原液が減圧濃縮された濃縮液が酸加水分解された酸加水分解抽出液であってもよい。
すなわち、例えば、本実施形態の熱水抽出物は、上述の濃縮液を酸の存在下で加水分解した抽出液であってもよい。この酸加水分解処理は、当業者が用いる硫酸や塩酸等の一般的な酸を用いることが可能である。また、酸加水分解処理の酸としては、硝酸やリン酸等の無機酸や、トリフルオロ酢酸やギ酸等の有機酸を用いてもよい。また、この酸加水分解抽出液の反応時間、温度、圧力等は、セルロースやヘミセルロースが加水分解される当業者に一般的なものを用いることが可能である。たとえば、本実施形態の酸加水分解処理として、濃縮液に希硫酸を添加し、ｐＨを１．０程度に調整し、１２０℃程度で６０分間以上反応させ、中和後に沈殿を除去するといった処理であってもよい。
なお、本実施形態の熱水抽出物は、セルラーゼやヘミセルラーゼ等の酵素による糖化された糖化液、亜臨界水による水熱糖化された水熱糖化液等であってもよい。
Further, the hot water extract of the present embodiment may be an acid hydrolysis extract obtained by acid hydrolysis of a concentrate obtained by concentrating a stock solution under reduced pressure.
That is, for example, the hot water extract of the present embodiment may be an extract obtained by hydrolyzing the above concentrated liquid in the presence of an acid. In this acid hydrolysis treatment, it is possible to use a general acid such as sulfuric acid or hydrochloric acid used by those skilled in the art. Further, as the acid for the acid hydrolysis treatment, an inorganic acid such as nitric acid or phosphoric acid, or an organic acid such as trifluoroacetic acid or formic acid may be used. The reaction time, temperature, pressure and the like of this acid hydrolysis extract can be those commonly used by those skilled in the art in which cellulose or hemicellulose is hydrolyzed. For example, as the acid hydrolysis treatment of the present embodiment, a treatment of adding dilute sulfuric acid to the concentrated liquid, adjusting the pH to about 1.0, reacting at about 120 ° C. for 60 minutes or more, and removing the precipitate after neutralization. It may be.
The hot water extract of this embodiment may be a saccharified solution saccharified by an enzyme such as cellulase or hemicellulase, a hydrothermal saccharified solution hydrothermally saccharified by subcritical water, or the like.
（構成糖成分の構成）
また、本実施形態の熱水抽出物に含まれる糖質の構成糖成分のうち、含まれる糖の合計の質量に対する酢酸の質量の割合が５〜５０％であることを特徴とする。
ここで、糖類の合計の質量に対する酢酸の質量の割合が５％未満であると、後述する植物病原菌への増殖抑制効果が減少する。また、糖類の合計の質量に対する酢酸の質量の割合が５０％以上であると、植物病原菌を抑制する抑制微生物の増殖効率が低下する。
また、本実施形態の熱水抽出物は、酢酸が含まれていることにより、後述する土壌改良材として用いる場合、長期保存が可能となる。
(Configuration of constituent sugar components)
Moreover, the ratio of the mass of acetic acid with respect to the total mass of the saccharide | sugar contained among the saccharide | sugar components of the saccharide | sugar contained in the hot water extract of this embodiment is characterized by being 5-50%.
Here, when the ratio of the mass of acetic acid to the total mass of saccharides is less than 5%, the growth inhibitory effect on plant pathogens described later decreases. In addition, when the ratio of the mass of acetic acid to the total mass of saccharides is 50% or more, the growth efficiency of the suppressive microorganism that suppresses phytopathogenic fungi is reduced.
Moreover, when the hot water extract of this embodiment contains acetic acid, when using as a soil improvement material mentioned later, long-term preservation | save becomes possible.
また、本実施形態の熱水抽出物は、含まれる糖におけるグルコースの割合が７．０質量％以下であることを特徴とする。
また、本実施形態の熱水抽出物は、含まれる糖の糖濃度が１質量％のときの波長４２０ｎｍにおける吸光度が０．０５以上であることを特徴とする。
具体的には、本実施形態の熱水抽出物は、加工時に上述の酸加水分解抽出液が精製等されすぎると、下記で説明する植物病原菌の増殖抑制効果を高める物質（以下、「植物病原菌選択抑制組成物」という。）が除去される。すなわち、酸加水分解抽出液が活性炭等による精製で除去される物質に、植物病原菌選択抑制組成物が含まれている可能性が高い。このため、上述のグルコースの割合が７．０質量％以下になる、及び／又は、波長４２０ｎｍにおける吸光度が０．０５以上であるような指標の熱水抽出物を用いることで、下記で説明する、植物病原菌の増殖抑制効果を高めつつ、植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物の増殖を阻害しにくい効果をもつ植物病原菌選択抑制組成物を多く含ませることが可能になる。この、波長４２０ｎｍの吸光度は、国際砂糖分析法統一委員会（ＩＣＵＭＳＡ）色価分析法における糖液の色価を示す値である。すなわち、グルコースの割合が７．０質量％以下であっても、波長４２０ｎｍの吸光度で０．０５以上の淡色〜褐色を呈するように「精製しすぎない」ことで、植物病原菌選択抑制組成物の含有量を高めて、上述の効果を得ることが可能となると考えられる。
なお、このように、グルコースの割合が７．０質量％以下である、及び／又は、波長４２０ｎｍにおける吸光度が０．０５以上であるような指標の熱水抽出物であることで、糖蜜や他の易分解性有機物と区別可能である。また、本実施形態の熱水抽出物の糖質の構成糖成分は、硫酸や塩酸等の酸による全加水分解後、得られた単糖類を定量する一般的な方式で分析可能である。
Moreover, the hot water extract of this embodiment is characterized in that the ratio of glucose in the contained sugar is 7.0% by mass or less.
The hot water extract of the present embodiment is characterized in that the absorbance at a wavelength of 420 nm when the sugar concentration of the contained sugar is 1% by mass is 0.05 or more.
Specifically, the hot water extract of the present embodiment is a substance that enhances the growth inhibitory effect of phytopathogenic fungi described below (hereinafter referred to as “phytopathogenic fungi” when the acid hydrolysis extract described above is excessively purified during processing. "Selection inhibiting composition") is removed. That is, there is a high possibility that the substance from which the acid hydrolyzed extract is removed by purification with activated carbon or the like contains a phytopathogen selection inhibitory composition. For this reason, by using a hot water extract with an index such that the above-mentioned glucose ratio is 7.0% by mass or less and / or the absorbance at a wavelength of 420 nm is 0.05 or more, it will be described below. In addition, it is possible to include a large amount of a plant pathogen selection inhibitory composition having an effect of hardly inhibiting the growth of microorganisms having a growth inhibitory action against plant pathogens while enhancing the effect of suppressing the growth of plant pathogens. The absorbance at a wavelength of 420 nm is a value indicating the color value of the sugar solution in the International Sugar Analysis Method Unified Committee (ICUMSA) color value analysis method. That is, even if the ratio of glucose is 7.0% by mass or less, the composition of the plant pathogen selection inhibitory composition can be obtained by “not purifying too much” so that the absorbance at a wavelength of 420 nm is 0.05 to light brown to brown. It is considered that the above effect can be obtained by increasing the content.
As described above, by using a hot water extract with an index such that the glucose ratio is 7.0% by mass or less and / or the absorbance at a wavelength of 420 nm is 0.05 or more, It can be distinguished from easily degradable organic substances. In addition, the sugar constituent sugar component of the hot water extract of the present embodiment can be analyzed by a general method of quantifying the obtained monosaccharide after total hydrolysis with an acid such as sulfuric acid or hydrochloric acid.
また、本実施形態の熱水抽出物は、植物病原菌に対して増殖抑制作用を有することを特徴とする。
具体的には、後述の実施例で示すように、本実施形態の熱水抽出物は、フザリウム属等の植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する。
また、本実施形態の植物病原菌の一例としては、フザリウム属（Ｆｕｓａｒｉｕｍ）に属する微生物であることを特徴とする。このフザリウム属の植物病原菌は、例えば、フザリウム・オキシスポラム（Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐｏｒｕｍ）のような、各種植物の萎凋性病害、又は組織を壊死させる病害を引き起こす菌類である。
なお、酸加水分解抽出液を活性炭〜混床カラム等で精製した精製糖液は、上述したような植物病原菌に対しての増殖抑制効果が減少するため、好ましくない。
In addition, the hot water extract of the present embodiment is characterized by having a growth inhibitory action against plant pathogens.
Specifically, as shown in the Examples described later, the hot water extract of the present embodiment has a growth inhibitory action against plant pathogens such as Fusarium.
Moreover, as an example of the phytopathogenic fungus of the present embodiment, it is a microorganism belonging to the genus Fusarium. The phytopathogenic fungi of this genus Fusarium are fungi that cause wilt diseases of various plants or diseases that cause necrosis of tissues such as Fusarium oxysporum.
Note that a purified sugar solution obtained by purifying the acid hydrolysis extract with activated carbon to a mixed bed column or the like is not preferable because the growth inhibitory effect against the plant pathogens as described above is reduced.
また、本実施形態の熱水抽出物は、植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物の増殖率は、植物病原菌の増殖率よりも高いことを特徴とする。
具体的には、後述の実施例で示すように、本実施形態の熱水抽出物は、フザリウム属等の植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する。一方、本実施形態の熱水抽出物により植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物は、植物病原菌と比較し増殖が抑制されない。
すなわち、植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物の増殖率は、前記植物病原菌の増殖率よりも高い。この作用により、植物病原菌の増殖を抑えつつ、植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物を相対的に増やして土壌を改善するという効果が得られる。
また、本実施形態の植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物の一例としては、サッカロミケス科（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｔａｃｅａｅ）の病原性でない各種酵母、トリコデルマ属（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ）に属する菌、その他の微生物であることを特徴とする。
また、本実施形態の熱水抽出物は、トリコデルマ属に属する微生物、例えば、トリコデルマ・リーセイ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ ｒｅｅｓｅｉ）に対して特に増殖促進作用を有する。増殖促進作用は、酸加水分解抽出液が最も高く、次に濃縮液が高く、その次に原液が高い。このように、トリコデルマ属に属する微生物を増殖させることで、植物病原菌が土壌中で支配的になるのを防ぐことが可能となる。また、トリコデルマ属に属する微生物を増殖させることで、セルラーゼが分泌され、作土中に残存する植物病原菌に感染した植物残渣を分解する効果も有する。
Moreover, the hot water extract of this embodiment is characterized in that the growth rate of microorganisms having a growth inhibitory action against phytopathogenic fungi is higher than the growth rate of phytopathogenic fungi.
Specifically, as shown in the Examples described later, the hot water extract of the present embodiment has a growth inhibitory action against plant pathogens such as Fusarium. On the other hand, the growth of a microorganism having a growth inhibitory action against a phytopathogenic fungus by the hot water extract of the present embodiment is not suppressed as compared with the phytopathogenic fungus.
That is, the growth rate of microorganisms having a growth inhibitory action against plant pathogens is higher than the growth rate of the plant pathogens. By this action, the effect of improving the soil by relatively increasing the number of microorganisms having a growth inhibitory action against plant pathogens while suppressing the growth of plant pathogens can be obtained.
In addition, examples of microorganisms having an inhibitory effect on the plant pathogenic fungi of the present embodiment include various yeasts that are not pathogenic of Saccharomycesaceae (Saccharomycesaceae), fungi belonging to the genus Trichoderma, and other microorganisms. Features.
In addition, the hot water extract of the present embodiment has a growth promoting action particularly on microorganisms belonging to the genus Trichoderma, for example, Trichoderma reesei. The growth promoting action is highest in the acid hydrolysis extract, next in the concentrate, and then in the stock solution. In this way, it is possible to prevent phytopathogenic fungi from becoming dominant in the soil by growing microorganisms belonging to the genus Trichoderma. In addition, by proliferating microorganisms belonging to the genus Trichoderma, cellulase is secreted and has an effect of decomposing plant residues infected with phytopathogenic fungi remaining in the soil.
本実施形態の植物病原菌抑制剤は、上述の熱水抽出物を含むことを特徴とする。
具体的に、本実施形態の熱水抽出物は、上述のような植物病原菌及び植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物に対する作用により、植物病原菌抑制剤として用いることが可能である。
また、本実施形態の植物病原菌抑制剤は、土壌細菌の栄養となるヘミセルロースの分解物が含まれているため、土壌改良剤として用いることも可能である。
すなわち、本実施形態のように、例えば、バイオマスとして木材チップを用いる場合、製造された熱水抽出物の糖質は、ヘミセルロースを構成する糖のオリゴマーと、その単糖が主成分となる。たとえば、上述のような広葉樹のチップを熱水抽出した場合、熱水抽出物中の糖質はキシロース及びキシロオリゴ糖が主成分で、アラビノース、ガラクトース、マンノース、及びグルコースが含まれるもののその割合は少ない。すなわち、上述のように、構成糖のうちグルコース及びそのオリゴマーの割合が少ない点が特徴となる。
このような糖質の構成成分の熱水抽出物は、土壌還元消毒用の土壌改良剤として用いた場合に、蟻を誘引しないため好適である。
なお、本実施形態の植物病原菌抑制剤は、本実施形態の熱水抽出物から抽出された、上述の植物病原菌選択抑制組成物を含んでいてもよい。また、本実施形態の植物病原菌抑制剤は、植物の肥料、抑制微生物自体、培養土等を含むようにして提供されてもよい。
The plant pathogen inhibitor of this embodiment contains the above-mentioned hot water extract.
Specifically, the hot water extract of the present embodiment can be used as a phytopathogenic fungus inhibitor because of its action on phytopathogenic fungi and microorganisms having a growth inhibitory action on phytopathogenic fungi as described above.
Moreover, since the phytopathogen inhibitor of this embodiment contains the degradation product of hemicellulose used as the nutrient of soil bacteria, it can also be used as a soil improvement agent.
That is, as in this embodiment, for example, when wood chips are used as biomass, the saccharide of the manufactured hot water extract is mainly composed of saccharide oligomers constituting hemicellulose and its monosaccharides. For example, when hardwood chips such as those described above are extracted with hot water, the carbohydrates in the hot water extract are mainly composed of xylose and xylooligosaccharides, and contain a small percentage of arabinose, galactose, mannose, and glucose. . That is, as described above, it is characterized in that the proportion of glucose and its oligomer in the constituent sugar is small.
Such a hot water extract of a saccharide component is suitable because it does not attract ants when used as a soil conditioner for soil reduction and disinfection.
In addition, the plant pathogen control agent of this embodiment may contain the above-mentioned plant pathogen selection suppression composition extracted from the hot water extract of this embodiment. Moreover, the plant pathogen inhibitor of this embodiment may be provided so that a plant fertilizer, suppression microorganism itself, culture soil, etc. may be included.
〔土壌の改良方法（土壌処理）〕
また、本実施形態の熱水抽出物は、圃場に散布することで土壌改良剤として用いることが可能である。
具体的には、本実施形態の熱水抽出物は、土壌改良剤として、直接散布してもよい。
また、下記で説明するように、土壌に散布して、湿潤又は湛水状態でポリシートにて覆って土壌還元消毒を行い、土壌改良を行うことも可能である。
[Soil improvement method (soil treatment)]
Moreover, the hot-water extract of this embodiment can be used as a soil improvement agent by spraying on a farm field.
Specifically, the hot water extract of the present embodiment may be directly sprayed as a soil conditioner.
In addition, as will be described below, it is possible to disperse the soil, cover it with a poly sheet in a wet or flooded state, perform soil reductive disinfection, and improve the soil.
（直接散布）
本実施形態の熱水抽出物は、直接散布を行う場合、糖の合計の終濃度が０．５〜３質量％程度になるように希釈して散布することを特徴とする。
このように散布することで、土壌病原菌及び植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物に対する上述の効果が得られ、土壌を健常な状態にすることが期待できる。
(Direct spraying)
The hot water extract of the present embodiment is characterized by being diluted and sprayed so that the final concentration of the total sugar is about 0.5 to 3% by mass when directly sprayed.
By spraying in this way, it is possible to obtain the above-described effect on microorganisms having a growth-inhibiting action against soil pathogens and plant pathogens, and expect soil to be in a healthy state.
（土壌還元消毒）
本実施形態の熱水抽出物は、土壌還元消毒を行う場合、圃場１平方メートルあたり固形分（糖分）が０．１〜５ｋｇ含まれる量、より好ましくは０．１〜１ｋｇ含まれる量が用いられることが好適である。この場合、固形分が少なすぎると酸化還元電位の低下や発酵熱の発生が不十分となる。また、５ｋｇより多くても、効果があまり変わらず、経済性が悪化する。
(Soil reduction disinfection)
In the case of performing soil reduction disinfection, the hot water extract of this embodiment is used in an amount containing 0.1 to 5 kg, more preferably 0.1 to 1 kg of solid content (sugar content) per square meter of the field. Is preferred. In this case, when there is too little solid content, the fall of oxidation-reduction potential and generation | occurrence | production of heat of fermentation will become inadequate. Moreover, even if it exceeds 5 kg, an effect does not change so much and economical efficiency deteriorates.
また、本実施形態の土壌改良剤は、有害生物の防除効果を高めるため、圃場の土壌に混合する（散布する）直前又は直後に、作土表面を広くポリシートで被覆して、空気を遮断することが好適である。このポリシートは、空気や水等を遮断する各種シート、例えば、ビニールシートや農業用マルチシート等を用いることが可能である。ポリシートの厚さは、空気の透過性を低くして、裂けや穴開きができにくいようにするため、０．０５ｍｍ以上であることが好適である。
また、作土全体に効果を及ぼすため、土壌を湿潤状態又は湛水状態に保つことが好ましい。湛水は、濃縮又は希釈された本実施形態の土壌改良剤を散布した後、合計の水量が例えば、１平方メートルあたり５０リットル乃至２００リットルとなるように、なるべく均一に散布することが好適である。
In addition, the soil conditioner of the present embodiment covers the soil surface widely with a poly sheet immediately before or after being mixed (sprayed) with the soil in the field in order to enhance the pest control effect, thereby blocking the air. It is preferable to do. As this poly sheet, various sheets that block air, water, and the like, such as a vinyl sheet and an agricultural multi-sheet can be used. The thickness of the policy is preferably 0.05 mm or more in order to reduce air permeability so that it is difficult to tear or perforate.
Moreover, in order to exert an effect on the entire soil, it is preferable to keep the soil in a wet state or a flooded state. The sprayed water is preferably sprayed as uniformly as possible so that the total amount of water is, for example, 50 liters to 200 liters per square meter after spraying the concentrated or diluted soil improver of the present embodiment. .
上述のように本実施形態の熱水抽出物又は濃縮液を散布し、ポリシートでの被覆と湛水状態を保つことによって、熱水抽出物中の栄養成分によって作土中の微生物の働きが活発になり、発酵熱によって地温が上昇する。また、ポリシートで被覆し、外気の流入が遮断されることによって、微生物により酸素が消費される結果、作土が還元状態となる。この状態を維持することによって、高温に耐性のない、酸素を必要とする生物の増殖が抑制される。そして、長期間、この還元、高温状態を保持することによって、有害微生物や有害線虫等を含む有害生物、雑草の種等を死滅させることが可能となる。一方、通性嫌気性又は嫌気性微生物で高温耐性の菌は、この条件では死滅せず、むしろ投入した栄養成分によって増殖する。
このように、本実施形態の土壌還元消毒処理では、高温耐性で、嫌気性条件下で増殖できる微生物が繁殖するため、処理後に侵入した病原菌が、これらの残留した微生物との競争により、すぐに繁殖できない。このため、有害微生物の影響を抑えることができる。
By spraying the hot water extract or concentrated liquid of the present embodiment as described above, and maintaining the covering with a poly sheet and the submerged state, the action of microorganisms in the soil by the nutrient components in the hot water extract is achieved. It becomes active and the soil temperature rises due to the heat of fermentation. Moreover, by covering with a poly sheet and blocking the inflow of outside air, oxygen is consumed by microorganisms, so that the soil is reduced. By maintaining this state, the growth of organisms that are not resistant to high temperatures and require oxygen is suppressed. By maintaining this reduced and high temperature state for a long period of time, it becomes possible to kill pests including harmful microorganisms and harmful nematodes, weed species, and the like. On the other hand, facultative anaerobic or anaerobic microorganisms that are resistant to high temperatures do not die under these conditions, but rather proliferate with the nutrients added.
As described above, in the soil reduction disinfection treatment of the present embodiment, microorganisms that are resistant to high temperatures and can grow under anaerobic conditions are propagated, so that pathogens that have invaded after the treatment are immediately affected by competition with these remaining microorganisms. I can't breed. For this reason, the influence of harmful microorganisms can be suppressed.
〔本実施形態の主な効果〕
以上まとめると、上述のように構成することで以下のような効果を得ることができる。
従来、特許文献１のリグノセルロース材料と、これを基にした糖液は、この糖液としての用途以外にどのような用途があるのか知られておらず、土壌用改良剤として使用できるか否かは不明であった。
これに対して、本発明の実施の形態に係る熱水抽出物は、バイオマスの熱水抽出物であって、含まれる糖の合計の質量に対する酢酸の質量の割合が５〜５０％であることを特徴とする。
このように構成することで、フザリウム属等の植物病原菌の増殖を抑制し、サッカロミケス科の病原性でない各種酵母、トリコデルマ属に属する菌等である抑制微生物の増殖効率を低下させにくい熱水抽出物を提供することができる。
[Main effects of this embodiment]
In summary, the following effects can be obtained by configuring as described above.
Conventionally, the lignocellulosic material of Patent Document 1 and a sugar solution based on the material are not known for any use other than the use as the sugar solution, and can be used as a soil conditioner. It was unknown.
On the other hand, the hot water extract according to the embodiment of the present invention is a hot water extract of biomass, and the ratio of the mass of acetic acid to the total mass of the contained sugars is 5 to 50%. It is characterized by.
By comprising in this way, the hot water extract which suppresses the growth efficiency of plant pathogenic bacteria, such as Fusarium genus, is difficult to reduce the growth efficiency of the inhibitory microorganisms which are various pathogenic yeasts of the Saccharomyces family, bacteria belonging to the genus Trichoderma, etc. Can be provided.
また、本発明の実施の形態に係るバイオマスの熱水抽出物は、特にパルプ化工程の木材チップ加水分解工程から得られる抽出液を有効に使用することができ、コストを低減することができる。 Moreover, the hot water extract of biomass which concerns on embodiment of this invention can use effectively the extract obtained from the wood chip hydrolysis process of a pulping process especially, and can reduce cost.
また、従来の土壌殺菌剤や土壌殺虫剤等の薬剤による消毒の場合、ほぼ全ての微生物が殺菌されるため、殺菌処理後に早期に有害微生物が侵入すると、他の微生物が少ないので、かえって病原菌の蔓延が早いということが知られていた。
これに対して、本発明の実施の形態に係る熱水抽出物により土壌を改良すると、植物病原菌の増殖を抑制しつつ、土壌改良の効果が高い抑制微生物は増殖を抑制せず、土壌の微生物のバランスを植物の生育に適した良好な状態に改質できる。
In addition, in the case of disinfection with conventional agents such as soil disinfectants and soil insecticides, almost all microorganisms are sterilized, so if harmful microorganisms invade early after sterilization treatment, there are few other microorganisms. It was known that the spread was fast.
On the other hand, when the soil is improved with the hot water extract according to the embodiment of the present invention, the suppression microorganisms that suppress the growth of phytopathogenic bacteria and have a high effect of soil improvement do not suppress the growth, and the microorganisms in the soil Can be improved to a good state suitable for plant growth.
また、本発明の実施の形態に係るバイオマスの熱水抽出物は、木材チップからの溶解パルプ製造における加水分解における分解液である場合、悪臭がほとんど発生しない。
また、本実施形態のバイオマスの熱水抽出物は、蟻を誘引しないことが予備実験で分かっている。このため、周囲環境に蟻害を生じさせない。
また、本実施形態のバイオマスの熱水抽出物は、窒素分があまり含まれていないので、土壌が窒素過多になることもない。
また、本実施形態のバイオマスの熱水抽出物は、木質バイオマスで製造可能なので、原料の入手性も高い。
また、本実施形態のバイオマスの熱水抽出物は、引火性がなく、容器の蓋が開いていても減容されて濃縮されるだけで品質に変化を生じない。また、本実施形態のバイオマスの熱水抽出物は、ある程度の抗菌性があり、腐敗しにくく、長期保存が可能である。
このため、本実施形態のバイオマスの熱水抽出物は、環境上の問題を生じることがなく、ハンドリング上で容易に用いることができ、土壌改良剤として家庭菜園や都市農地でも利用可能である。
Moreover, when the hot water extract of biomass according to the embodiment of the present invention is a decomposition solution in hydrolysis in the production of dissolving pulp from wood chips, malodor is hardly generated.
Moreover, it has been known by preliminary experiments that the hot water extract of biomass of this embodiment does not attract ants. For this reason, it does not cause ant damage to the surrounding environment.
Moreover, since the hot water extract of biomass of this embodiment does not contain much nitrogen, the soil does not become excessive in nitrogen.
Moreover, since the hot water extract of biomass of this embodiment can be manufactured with woody biomass, the availability of raw materials is also high.
Moreover, the hot water extract of biomass of this embodiment is not flammable, and even if the lid of the container is open, the volume is reduced and concentrated, and the quality does not change. Moreover, the hot water extract of biomass of this embodiment has a certain degree of antibacterial properties, is not easily spoiled, and can be stored for a long period of time.
For this reason, the hot water extract of biomass of this embodiment does not cause an environmental problem, can be easily used for handling, and can be used as a soil conditioner in home gardens and urban farmlands.
なお、本実施形態の熱水抽出物の原料となる草本類由来のバイオマスとして、ケナフ、稲藁、麦わら、コーンコブ、バガス等の農産廃棄物、油用作物やゴム用作物等の工芸作物の残渣及び廃棄物、草本系エネルギー作物のエリアンサス、ミスカンサスやネピアグラス等のバイオマスを用いることも可能である。また、工芸作物の残渣及び廃棄物として、例えば、ＥＦＢ（Ｅｍｐｔｙ Ｆｒｕｉｔ Ｂｕｎｃｈ）等を用いることもできる。
また、上述の実施の形態においては、熱水抽出物を植物病原菌抑制剤及び土壌改良剤として用いる例について説明したものの、これに限られない。本実施形態の熱水抽出物は、バイオマス由来の良質な糖を多く含み、重金属等の有害物質を含まないため、各種医薬品原料、化粧品、香料、甘味料等の食品原料、菌や酵母等の発酵用の培地添加物、バイオエタノールやバイオプラスチックの原料等として幅広く用いることが可能である。
In addition, as biomass derived from herbs used as a raw material for the hot water extract of the present embodiment, residues of industrial crops such as kenaf, rice straw, straw, corn cob, bagasse, and industrial crops such as oil crops and rubber crops It is also possible to use biomass such as waste, herbaceous energy crops Eliansus, Miscanthus and Napiergrass. Further, for example, EFB (Empty Fruit Bunch) can be used as the residue and waste of the craft crop.
Moreover, although the above-mentioned embodiment demonstrated the example which uses a hot-water extract as a plant pathogenic microbe inhibitor and a soil improvement agent, it is not restricted to this. The hot water extract of this embodiment contains a large amount of high-quality sugars derived from biomass and does not contain harmful substances such as heavy metals, so it can be used for various pharmaceutical raw materials, cosmetics, flavors, sweeteners and other food raw materials, fungi and yeast, etc. It can be widely used as a medium additive for fermentation, a raw material for bioethanol and bioplastic, and the like.
次に、図面に基づき本発明を実施例によりさらに説明するが、以下の具体例は本発明を限定するものではない。 EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further based on drawing, the following specific examples do not limit this invention.
＜製造例１＞
（糖液（原液）の調製）
ユーカリチップ（容積重６１８ｋｇ／ｍ3）を絶乾質量で３００ｇ採取し、水道水１０リットルに一晩浸漬した。その後、チップを取り出して４００メッシュの篩に空け濾別した後、チップを卓上プレス機（商品名：ｍｉｎｉ ＴＥＳＴ ＰＲＥＳＳ−１０、ＴＯＹＯＳＥＩＫＩ社製、条件：１ＭＰａ、５秒）で圧搾脱水した。脱水後のチップの含水率は、１０２％であった。この脱水後のチップを２．５リットル容量のオートクレーブに入れ、７Ｋ蒸気を注入して１６５℃まで加温し、１６５℃で９０分間、熱水処理した。７Ｋ蒸気に含まれる水分も加えると、熱水処理時の液比は１．３であった。熱水処理後、処理物（チップ懸濁液）を４００メッシュの篩を通過させてチップと熱水抽出物（原液）に分離した。
<Production Example 1>
(Preparation of sugar solution (stock solution))
Eucalyptus chips (capacity 618 kg / m 3 ) were collected in an absolute dry weight of 300 g and immersed in 10 liters of tap water overnight. Then, after taking out a chip | tip and emptying and separating with a 400 mesh sieve, the chip | tip was press-dehydrated with the desk | table-top press machine (Brand name: mini TEST PRESS-10, the product made by TOYOSEIKI, conditions: 1 MPa, 5 seconds). The water content of the chips after dehydration was 102%. The dehydrated chip was placed in a 2.5 liter autoclave, 7K steam was injected, the temperature was raised to 165 ° C., and hot water treatment was performed at 165 ° C. for 90 minutes. When water contained in the 7K steam was also added, the liquid ratio during the hot water treatment was 1.3. After the hot water treatment, the treated product (chip suspension) was passed through a 400-mesh sieve and separated into chips and a hot water extract (stock solution).
＜製造例２＞
（濃縮液の調製）
製造例１で調製した熱水抽出物（原液）を減圧下で、エバポレーターで２０倍に濃縮し、濃縮液を得た。
<Production Example 2>
(Preparation of concentrate)
The hot water extract (stock solution) prepared in Production Example 1 was concentrated 20 times with an evaporator under reduced pressure to obtain a concentrated solution.
＜製造例３＞
（酸加水分解抽出液の調製）
製造例２で調製した濃縮液に硫酸を添加し、ｐＨを１．０に調整し、１２０℃で６０分間、加水分解処理（以下、「酸加水分解処理」という。）を行った。酸加水分解処理後の処理液に水酸化カルシウムを添加して中和し、生成した沈澱をろ紙で除去し抽出液（以下、「酸加水分解抽出液」という。）を得た。
<Production Example 3>
(Preparation of acid hydrolysis extract)
Sulfuric acid was added to the concentrated solution prepared in Production Example 2, the pH was adjusted to 1.0, and hydrolysis treatment (hereinafter referred to as “acid hydrolysis treatment”) was performed at 120 ° C. for 60 minutes. Calcium hydroxide was added to the treated solution after the acid hydrolysis treatment for neutralization, and the produced precipitate was removed with a filter paper to obtain an extract (hereinafter referred to as “acid hydrolyzed extract”).
＜製造例４＞
（精製糖液の調製）
製造例３で得られた酸加水分解抽出液１００ｍｌを活性炭カラム（クラレケミカル製活性炭、吸着剤量１８０ｍｌ）、Ａｍｂｅｒｌｉｔｅ ＩＲ１２０Ｂカラム（同１８０ｍｌ）、Ａｍｂｅｒｌｉｔｅ ＸＥ５８３カラム（３６０ｍｌ）、最後にＡｍｂｅｒｌｉｔｅ ２００ＣＴ Ｎａ とＡｍｂｅｒｌｉｔｅ ＩＲＡ４１１を１：１で混合した混床カラム（１８０ｍｌ）に順次通し、混床カラムからの溶出液を回収し、精製糖液を得た。
<Production Example 4>
(Preparation of purified sugar solution)
100 ml of the acid hydrolysis extract obtained in Production Example 3 was added to an activated carbon column (activated carbon manufactured by Kuraray Chemical Co., Ltd., adsorbent amount 180 ml), Amberlite IR120B column (180 ml), Amberlite XE583 column (360 ml), and finally Amberlite 200CT Na and Amberlite. Sequentially passed through a mixed bed column (180 ml) in which IRA411 was mixed 1: 1, and the eluate from the mixed bed column was recovered to obtain a purified sugar solution.
〔製造例１〜４の成分の分析〕
製造例１〜４で得られた原液、濃縮液、酸加水分解抽出液、精製糖液（これらについて、以下、単に「試料」という。）の成分を以下の方法で分析した。また、各試料の糖濃度が１質量％のときの波長４２０ｎｍにおける吸光度を測定した。
[Analysis of components of Production Examples 1 to 4]
The components of the undiluted solution, concentrated solution, acid hydrolysis extract, and purified sugar solution obtained in Production Examples 1 to 4 (hereinafter simply referred to as “sample”) were analyzed by the following method. Moreover, the light absorbency in wavelength 420nm when the sugar concentration of each sample was 1 mass% was measured.
（糖の定量）
アジレント社製１１００シリーズＨＰＬＣを使用し、Ａｍｉｎｅｘ ＨＰＸ−８７Ｐカラム（ＢＩＯ−ＲＡＤ社）を用いて試料に含まれる糖を分析した。溶離液として超純水を用い、流速０．６ｍｌ／ｍｉｎ、カラム温度８０℃で分析した。シグナルはＩＲ検出器により検出した。
(Quantification of sugar)
The sugar contained in the sample was analyzed using an Aminex HPX-87P column (BIO-RAD) using an Agilent 1100 series HPLC. Ultrapure water was used as an eluent, and analysis was performed at a flow rate of 0.6 ml / min and a column temperature of 80 ° C. The signal was detected by an IR detector.
（オリゴ糖の定量）
試料に７０質量％硫酸を添加し、硫酸濃度を終濃度で３．５質量％に調製後、１２０℃、４０分間加水分解処理した。加水分解処理前の試料、及び加水分解処理後の処理液に含まれる単糖類を定量した。加水分解処理前の試料、及び加水分解処理後の処理液に含まれる単糖類の含有量の差からオリゴ糖の含有量を算出した。
(Quantification of oligosaccharides)
70% by mass sulfuric acid was added to the sample and the final concentration of sulfuric acid was adjusted to 3.5% by mass, followed by hydrolysis at 120 ° C. for 40 minutes. Monosaccharides contained in the sample before the hydrolysis treatment and the treatment liquid after the hydrolysis treatment were quantified. The oligosaccharide content was calculated from the difference in the monosaccharide content contained in the sample before the hydrolysis treatment and the treatment solution after the hydrolysis treatment.
（ギ酸、酢酸、フルフラール類の定量）
アジレント社製１１００シリーズＨＰＬＣを使用し、Ａｍｉｎｅｘ ＨＰＸ−８７Ｈカラム（ＢＩＯ−ＲＡＤ社）を用いて試料に含まれるギ酸、酢酸、フルフラール類を分析した。溶離液として５ｍＭ硫酸を用い、流速０．６ｍｌ／ｍｉｎ、カラム温度６５℃で分析した。シグナルは２８０ｎｍの紫外吸収およびＩＲにより検出した。
(Quantification of formic acid, acetic acid, furfurals)
Formic acid, acetic acid, and furfural contained in the sample were analyzed using an Aminex HPX-87H column (BIO-RAD) using an Agilent 1100 series HPLC. Analysis was performed using 5 mM sulfuric acid as an eluent, a flow rate of 0.6 ml / min, and a column temperature of 65 ° C. The signal was detected by UV absorption at 280 nm and IR.
（リグニンの定量）
試料に硝酸を終濃度が１質量％になるように添加し、生成した固形分をろ過して回収した。この固形分（リグニン）の絶乾重量を測定し、試料に含まれるリグニン含有量を算出した。
(Quantification of lignin)
Nitric acid was added to the sample so that the final concentration was 1% by mass, and the generated solid was collected by filtration. The absolute dry weight of this solid content (lignin) was measured, and the lignin content contained in the sample was calculated.
〔製造例１〜４の成分の分析結果〕
各試料に含まれる成分の組成、及び吸光度を、下記の表１に示す。
[Analysis results of components of Production Examples 1 to 4]
The composition of the components contained in each sample and the absorbance are shown in Table 1 below.
製造例１〜３は、含まれる糖類（糖）の合計の質量に対する酢酸の質量の割合が９．８〜４３.２％であった。この酢酸の量の割合は、原液（製造例１）、濃縮液（製造例２）、酸加水分解抽出液の順に低くなり、精製液糖（製造例４）ではほぼ０％になった。
また、含まれる糖類（糖）の合計に対するグルコースの割合は、４．１質量％以下になった。
また、含まれる糖類（糖）の糖濃度が１質量％のときの波長４２０ｎｍにおける吸光度は、いずれも５以上であった。
In Production Examples 1 to 3, the ratio of the mass of acetic acid to the total mass of saccharides (sugars) contained was 9.8 to 43.2%. The ratio of the amount of acetic acid decreased in the order of the stock solution (Production Example 1), the concentrated solution (Production Example 2), and the acid hydrolyzed extract, and was almost 0% in the purified liquid sugar (Production Example 4).
Moreover, the ratio of glucose with respect to the sum total of the saccharides (sugar) contained became 4.1 mass% or less.
Further, the absorbance at a wavelength of 420 nm when the sugar concentration of the contained saccharide (sugar) was 1% by mass was 5 or more.
〔微生物の増殖試験〕
次に、１質量％グルコース又は製造例１〜製造例４の各糖液を用いて、植物病原菌であるフザリウム・オキシスポラム（Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐｏｒｕｍ）に対する増殖試験を行った。また、土壌中で植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物として、サッカロミセス・セレビシエ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）、イサチェンキア・オリエンタリス（Ｉｓｓａｔｃｈｅｎｋｉａ ｏｒｉｅｎｔａｌｉｓ）、及びトリコデルマ・リーセイ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ ｒｅｅｓｅｉ）に対する増殖試験も行った。各々の菌の培養に適した液体合成培地または寒天平板合成培地に唯一の炭素源として、原液に含まれる糖の最終濃度が１質量％となるように原液を添加した。
フザリウム・オキシスポラム、及びトリコデルマ・リーセイについては、予め調製した胞子を寒天平板培地に１×１０5／ｍｌの密度となるように添加して前培養した。前培養した寒天平板培地から直径０．８ｍｍの寒天片をコルクボーラーで打ち抜き、新しい寒天平板培地に寒天片を移植し、下記の培養条件で培養した。培養後、形成されたコロニーの直径を測定した。
サッカロミセス・セレビシエ、及びイサチェンキア・オリエンタリスについては、前培養した菌を培地に１×１０5／ｍｌの密度となるように添加し、下記の培養条件で培養した。培養後、形成したコロニー数を測定した。
[Microorganism growth test]
Next, using 1% by mass glucose or each sugar solution of Production Example 1 to Production Example 4, a proliferation test was conducted against Fusarium oxysporum, which is a phytopathogenic fungus. In addition, as microorganisms having a growth-inhibiting action against phytopathogenic fungi in the soil, tests against Saccharomyces cerevisiae, Isachenchia orientalis, and Trichoderma reesei were also conducted. The stock solution was added so that the final concentration of sugar contained in the stock solution was 1% by mass as the sole carbon source in the liquid synthesis medium or agar plate synthesis medium suitable for the culture of each bacterium.
Fusarium oxysporum and Trichoderma reesei were precultured by adding previously prepared spores to an agar plate medium to a density of 1 × 10 5 / ml. An agar piece having a diameter of 0.8 mm was punched out of the pre-cultured agar plate medium with a cork borer, the agar piece was transplanted to a new agar plate medium, and cultured under the following culture conditions. After the culture, the diameter of the formed colony was measured.
For Saccharomyces cerevisiae and Isachenchia orientalis, the precultured bacteria were added to the medium to a density of 1 × 10 5 / ml and cultured under the following culture conditions. After culture, the number of colonies formed was measured.
（各菌の培養条件）
それぞれの菌の培養に適した液体合成培地又は寒天平板合成培地を作成し、唯一の炭素源として、原液、濃縮液、酸加水分解抽出液を糖の終濃度が１質量％となるように加えた。比較例として精製糖液とグルコースを糖濃度が終濃度１質量％となるように加えた。その後、ｐＨを各微生物で最適になるように調整した。
各液体培地又は寒天平板培地に、菌のコロニーを１白金耳分取得したものを植えて、それぞれの微生物に最適な温度で培養し、一定時間おきに増殖を測定した。
(Culture conditions for each bacterium)
Create a liquid synthesis medium or agar plate synthesis medium suitable for the culture of each fungus, and add the stock solution, concentrate, and acid hydrolysis extract as the sole carbon source so that the final concentration of sugar is 1% by mass. It was. As a comparative example, purified sugar solution and glucose were added so that the sugar concentration was 1% by mass. Thereafter, the pH was adjusted to be optimal for each microorganism.
Each liquid medium or agar plate medium was planted with one colony of fungus colonies, cultured at the optimum temperature for each microorganism, and proliferation was measured at regular intervals.
大腸菌ＪＭ１０９株はデイビス液体培地で、３７℃、１８０ｒｐｍ振盪の条件で培養を行った。培地組成は０．７質量％ Ｋ2ＨＰＯ2、０．３質量％ ＫＨ2ＰＯ2、０．０５質量％ クエン酸ソーダ・３Ｈ2Ｏ、０．０１質量％ ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ、０．１質量％ （ＮＨ4）2ＳＯ4、１質量％ グルコース又は各糖液を含む。
ｐＨは各成分を加えた後にｐＨ７．０に調製した。
E. coli strain JM109 was cultured in a Davis liquid medium under conditions of 37 ° C. and shaking at 180 rpm. The composition of the medium was 0.7% by mass K 2 HPO 2 , 0.3% by mass KH 2 PO 2 , 0.05% by mass sodium citrate · 3H 2 O, 0.01% by mass MgSO 4 · 7H 2 O, 0. 1 mass% (NH 4 ) 2 SO 4 , 1 mass% glucose or each sugar solution is contained.
The pH was adjusted to 7.0 after adding each component.
植物病原菌のフザリウム・オキシスポラムとアラゲカワラタケはＹＭＧ寒天培地で、３０℃で７日間、静置の条件で培養を行った。培地組成は０．５質量％ ペプトン、０．３質量％ 酵母エキス、０．３質量％ マルツエキス、１質量％ グルコース又は各糖液を含む。
ｐＨは各成分を加えた後にｐＨ５．６に調製した。
The plant pathogens Fusarium oxysporum and Aragekawaratake were cultured on a YMG agar medium at 30 ° C. for 7 days under static conditions. The medium composition contains 0.5% by mass peptone, 0.3% by mass yeast extract, 0.3% by mass malt extract, 1% by mass glucose or each sugar solution.
The pH was adjusted to 5.6 after adding each component.
抑制微生物であるサッカロミセス・セレビシエとイサチェンキア・オリエンタリスは、ＹＰＤ液体培地で、３０℃、１２０ｒｐｍ振盪の条件で培養を行った。培地組成は１質量％ 酵母エキス、２質量％ ペプトン、１質量％ グルコース又は各糖液を含む。
ｐＨは各成分を加えた後にｐＨ５．６に調製した。
Saccharomyces cerevisiae and Isachenchia orientalis, which are suppressive microorganisms, were cultured in a YPD liquid medium at 30 ° C. and 120 rpm shaking. The medium composition contains 1% by weight yeast extract, 2% by weight peptone, 1% by weight glucose or each sugar solution.
The pH was adjusted to 5.6 after adding each component.
また、抑制微生物であるトリコデルマ・リーセイはマンデルス寒天培地で７日間、３０℃、静置の条件で培養を行った。
培地組成は、０．１４質量％ （ＮＨ4）2ＳＯ4、０．２質量％ ＫＨ2ＰＯ4、０．０３質量％ 尿素、１質量％ ペプトン、０．０４質量％ ＣａＣｌ2・２Ｈ2Ｏ、０．０３質量％ ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ、０．０００５質量％ ＦｅＳＯ4・７Ｈ2Ｏ、０．０００１６質量％ ＭｎＳＯ4・４Ｈ2Ｏ、０．０００１４質量％ ＺｎＳＯ4・７Ｈ2Ｏ、０．０００２質量％ ＣｏＣｌ2・６Ｈ2Ｏ、０．１質量％ トリトンＸ、１質量％ グルコース又は各糖液を含む。
ｐＨは各成分を加えた後にｐＨ５．５に調製した。
In addition, Trichoderma reesei, which is a suppressive microorganism, was cultured on Mandels agar medium for 7 days at 30 ° C. and standing.
Medium composition is 0.14 mass% (NH 4 ) 2 SO 4 , 0.2 mass% KH 2 PO 4 , 0.03 mass% urea, 1 mass% peptone, 0.04 mass% CaCl 2 .2H 2 O 0.03% by mass MgSO 4 .7H 2 O, 0.0005% by mass FeSO 4 .7H 2 O, 0.00016% by mass MnSO 4 .4H 2 O, 0.00014% by mass ZnSO 4 .7H 2 O, 0 .0002 mass% CoCl 2 .6H 2 O, 0.1 mass% Triton X, 1 mass% glucose or each sugar solution.
The pH was adjusted to pH 5.5 after adding each component.
＜実施例１＞
糖液として、製造例１で得られた原液を用いて、上述の微生物の増殖試験を行った。
<Example 1>
Using the stock solution obtained in Production Example 1 as the sugar solution, the above-described microorganism growth test was performed.
＜実施例２＞
実施例１において、原液の代わりに製造例２で得られた濃縮液を用いた以外は、全て実施例１と同様の方法で試験した。
<Example 2>
In Example 1, all the tests were performed in the same manner as in Example 1 except that the concentrate obtained in Production Example 2 was used instead of the stock solution.
＜実施例３＞
実施例１において、原液の代わりに製造例３で得られた酸加水分解抽出液を用いた以外は、全て実施例１と同様の方法で試験した。
<Example 3>
In Example 1, all tests were performed in the same manner as in Example 1 except that the acid hydrolysis extract obtained in Production Example 3 was used instead of the stock solution.
＜比較例１＞
実施例１において、原液の代わりに製造例４で得られた精製糖液を用いた以外は、全て実施例１と同様の方法で試験した。
<Comparative Example 1>
In Example 1, all tests were performed in the same manner as in Example 1 except that the purified sugar solution obtained in Production Example 4 was used instead of the stock solution.
＜比較例２＞
実施例１において、原液の代わりにグルコースを用いた以外は、全て実施例１と同様の方法で試験した。
<Comparative example 2>
In Example 1, all were tested in the same manner as in Example 1 except that glucose was used instead of the stock solution.
〔実施例１〜４の増殖試験結果〕
下記の表２に、典型的な植物病原菌であるフザリウム・オキシスポラム（植物病原菌）に対して増殖抑制作用を有する微生物であるトリコデルマ・リーセイについての増殖試験の結果を示す。
また、下記の表３に、植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物であるサッカロミセス・セレビシエ、及びイサチェンキア・オリエンタリスについての増殖試験の結果を示す。
なお、大腸菌及びアラゲカワラタケの結果については、実施例１〜３、比較例１〜２において同様の増殖結果を示したので省略する。
[Results of proliferation test in Examples 1 to 4]
Table 2 below shows the results of a growth test for Trichoderma reesei, which is a microorganism having a growth inhibitory action against Fusarium oxysporum (phytopathogenic fungus) which is a typical phytopathogenic fungus.
Table 3 below shows the results of growth tests on Saccharomyces cerevisiae and Isachenchia orientalis, which are microorganisms having a growth inhibitory action against plant pathogenic bacteria.
In addition, about the result of colon_bacillus | E._coli and Aragekawaratake, since the same proliferation result was shown in Examples 1-3 and Comparative Examples 1-2, it abbreviate | omits.
実施例１〜３では、植物病原菌であるフザリウム・オキシスポラムの増殖に対する増殖抑制効果が高く、土壌中で植物病原菌に対して増殖抑制作用を有するトリコデルマ・リーセイ、サッカロミセス・セレビシエ、及びイサチェンキア・オリエンタリスに対しては増殖を阻害しなかった。特に、実施例１〜３は、植物病原菌に対して増殖抑制作用を有するトリコデルマ・リーセイについては、グルコースを用いた比較例２よりも良好な増殖促進効果を示した。
これに対して、比較例１〜２では、植物病原菌であるフザリウム・オキシスポラムの増殖を抑制しなかった。
結果として、実施例１〜３の糖液は微生物の培養基質として使用した場合、フザリウム・オキシスポラムの増殖を抑制し、サッカロミセス・セレビシエ、イサチェンキア・オリエンタリス、及びトリコデルマ・リーセイを選択的に生育させることができる。
実施例１〜３の糖液は、サッカロミセス・セレビシエ、イサチェンキア・オリエンタリス、及びトリコデルマ・リーセイの培養基質として適している。また、実施例１〜３の糖液は、土壌改良剤としての効果が期待できる。
In Examples 1 to 3, against Trichoderma reesei, Saccharomyces cerevisiae and Isachenchia orientalis, which have a high growth inhibitory effect on the growth of Fusarium oxysporum, which is a phytopathogenic fungus, and have a growth inhibitory action against phytopathogenic fungi in soil Did not inhibit growth. In particular, Examples 1 to 3 showed a growth promoting effect better than that of Comparative Example 2 using glucose for Trichoderma reesei having a growth inhibitory action against plant pathogens.
On the other hand, in Comparative Examples 1-2, the growth of Fusarium oxysporum, which is a plant pathogen, was not suppressed.
As a result, the sugar solutions of Examples 1 to 3 can suppress the growth of Fusarium oxysporum and selectively grow Saccharomyces cerevisiae, Isachenchia orientalis, and Trichoderma reesei when used as a culture substrate for microorganisms. it can.
The sugar solutions of Examples 1 to 3 are suitable as culture substrates for Saccharomyces cerevisiae, Isachenchia orientalis, and Trichoderma reesei. Moreover, the sugar liquid of Examples 1-3 can anticipate the effect as a soil improvement agent.
なお、上記実施の形態の構成及び動作は例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実行することができることは言うまでもない。 Note that the configuration and operation of the above-described embodiment are examples, and it is needless to say that the configuration and operation can be appropriately changed and executed without departing from the gist of the present invention.
本発明は、バイオマスから、植物病原菌に対して増殖抑制作用を有し、且つ、土壌中で植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物を選択的に生育させることができる熱水抽出物を提供することで、産業上利用することができる。 The present invention provides a hot water extract capable of selectively growing microorganisms having growth inhibitory action against phytopathogenic fungi and having growth inhibitory action against phytopathogenic fungi in soil from biomass. By doing so, it can be used industrially.
Claims (12)
含まれる糖の合計の質量に対する酢酸の質量の割合が５〜５０％である
ことを特徴とする熱水抽出物。 A hot water extract of biomass,
The ratio of the mass of acetic acid with respect to the total mass of the saccharide | sugar contained is 5 to 50%. The hot water extract characterized by the above-mentioned.
Priority Applications (1)
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| JP2016196388A JP2018058782A (en) | 2016-10-04 | 2016-10-04 | Hot water extract, plant pathogenic microbe inhibitor and soil modifier |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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2016
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