今回の発明は、特定の波長の光を茶に与えることにより、植物の生育を促進するだけでなく、植物の代謝機構に影響を与え、有用成分の生産を促すことに関する。
高級茶用茶葉の栽培では、茶園を一定期間葭簀(よしず)や藁(わら)、最近では遮光性に優れた寒冷紗(ポリエチレン、ポリプロピレン等を素材とした黒色のもの。以下、「黒色化繊」という。)等の資材で覆う被覆栽培がおこなわれている。遮光により、茶の色が濃緑となるだけでなく、旨みが増加する。しかし、遮光により、太陽光が減少するため、生育が抑制される、機能性成分であるカテキンが減少する等のデメリットもある。
これまで高級な茶葉を生産するために、葭簀(よしず)や藁(わら)に替わる寒冷紗の研究がされてきた。今までの検討では、波長に注目されることはなく、全波長の光の透過を抑制する黒色の寒冷紗や、全波長の光を反射する白色、銀色のものが一般的であった。特に、太陽光の熱源である赤外線も反射する銀色のものが、茶樹の温度を下げ、タンニン(しぶみや、にがみ)を抑える作用を有しているという理由で使用されている。
また、黄色のフィルムは太陽光の紫青色域や紫外線の除去が新葉の形状の向上やうまみ成分の増加に寄与していることが非特許文献1で報告されていたが、詳細が不明で、効果が実感されないため、現在使用されていない。他に、葭簀(よしず)や藁(わら)等の天然資材で被覆すると、紫外線及び400nm以下の光が完全に遮られることにより、カテキンの減少と旨み成分の増加に効果があるという報告(非特許文献2)があり、紫外線除去の寒冷紗も要望されている。また、蛍光資材により波長を変化させることにより、芽重が増えるという報告(特許文献1)もある。
通常、遮光して育てた場合、茶葉中のクロロフィル濃度は増加し、緑色が強くなっても、生育量が不足することから新芽全体のクロロフィルの総量は大きく減少している。アミノ酸濃度も同様に増加しても、新芽全体のアミノ酸の総量は大きく減少する。同様にカテキン類についても新芽全体では減少しているが、濃度が増加することもある。以上のことから、新芽の伸長とクロロフィルやアミノ酸、カテキン等の成分のコントロールの両立が必要とされている。
植物の研究が進む中で光の波長が注目され、波長ごとの光合成有効光量子束密度(PPFD)が新芽の形成や二次代謝物酵素の誘導、クロロフィルの生成に寄与していることがわかってきた。太陽光は、波長によりPPFDに大きな差がないため、それぞれの波長が種々の酵素誘導等に寄与している。
一例として、レタスで赤色の光でポリフェノールが増加すること(特許文献2)やシソでは青色の光でロズマリン酸が増加すること(特許文献3)が報告されている。最近では、アブラナ科で日没後の補光による栄養成分の増加(特許文献4)や波長コントロールによる無農薬栽培(特許文献5)、秋口の茶の新芽生成期に近赤外を露光することによる新芽増加(特許文献6)等の報告もある。
特開平8−140499
特開2012−055202
特開2007−055202
特開2006−340689
特開2010−279251
特開2012−147908
「施設農業における光質利用の技術化に関する総合研究(1976年)」(農林水産技術会議事務局、研究成果No86)
茶業研究報告 VOL 116(2013)1−13
玉露・抹茶等の品質は、摘採前の一定期間の茶園の被覆遮光によって、色素であるクロロフィル類が増加することによって得られる。遮光により、茶の色が濃緑となるだけでなく、旨みが増加する。しかし、遮光により、太陽光が減少するため、生育が抑制される、機能性成分であるカテキンが減少する等のデメリットもある。
本発明が解決しようとする課題は 茶葉の品質向上と収量増加の両方を訴求することである。つまり、クロロフィルを増やすことにより色を改善することに訴求しながら、新芽の伸長を促し、且つ、アミノ酸やカテキン類等の機能性成分を増やす茶の栽培方法が求められている。
本発明は、特定の波長の光を茶に与えることにより、クロロフィルを増やすことにより色を改善しながら、アミノ酸やカテキン類等の機能性成分を増やす茶の栽培方法である。
本発明において、茶におけるクロロフィル合成や新芽の生成と伸長には、赤色光(600〜700nm)と青色光(430〜530nm)、特にクロロフィルaの合成には青色光が寄与していること、カテキン類の増加には赤色光が、遊離アミノ酸の増加には青色光が寄与していることを明らかにした。それにより、茶葉の品質向上と収量増加の両方に訴求できる栽培方法を提供する。
つまり、青色光を赤色光より多く与えることにより、新芽の生育が良く、クロロフィルを増やし、色を改善しながら、カテキン、アミノ酸のバランスが取れたおいしいお茶を栽培することができる。また、赤色光を青色光より多く与えることにより、新芽の生育が良く、緑色が鮮やかで、かつカテキンの豊富な機能性に特徴のあるお茶を栽培することができる。
本発明は、茶の栽培方法であって、▲1▼430〜530nmのPPFDが400〜700nmの全PPFDの35%以上となるような光を与えること、▲2▼600〜700nmのPPFDが400〜700nmの全PPFDの40%以上となるような光を与えることを特徴とする。青色光と赤色光の比率を変える方法には、特に制約はないが、太陽光にはすべての波長の光が含まれており、その強度も大きいので、太陽光を遮光することが必要である。
太陽の光がない植物工場では430〜530nmの光は青色のLEDに相当し、600〜700nmの光は赤色のLEDに相当するため、LEDの色と量を調整する栽培方法である。
屋外の茶園においては、波長により透過率の異なる被覆資材を使用することにより、430〜530nmのPPFDと600〜700nmのPPFDを調整する栽培方法である。
次に、本発明における実施例として、LED使用のものと、被覆資材使用のものについて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
福寿園CHA研究センターの茶園の小葉種を、4葉期から80cm四方の箱で完全に覆い太陽光から遮光し、赤色LED(波長635〜677nm PPFD 80μmol・m−2・s−1)を1日 14時間、14日間、与えた。14日後、茶葉の生育を調べるため、新芽をすべて採取し、重量と新芽の数を測定し、一芽重も算出した。また、クロロフィルを抽出し測定した。さらに、摘採を行い、一般的な方法で製茶し、アミノ酸量、カテキン量を計測した。
福寿園CHA研究センターの茶園の小葉種を、4葉期から80cm四方の箱で完全に覆い太陽光から遮光し、青色LED(波長435〜480nm PPFD 40μmol・m−2・s−1)を1日 14時間、14日間与えた。14日後、実施例1と同様にサンプルを採取し、計測した。
比較例1
福寿園CHA研究センターの茶園の小葉種を、4葉期から80cm四方の箱で完全に覆い太陽光から遮光し、黄色LED(波長480〜595nm PPFD 80μmol・m−2・s−1)を1日 14時間、14日間与えた。14日後、実施例1と同様にサンプルを採取し、計測した。
比較例2
福寿園CHA研究センターの茶園の小葉種を、4葉期から80cm四方の箱で完全に覆い太陽光から遮光した。14日後、実施例1と同様にサンプルを採取し、計測した。
実施例1,2、比較例1,2の結果(80cm四方の新芽重量、新芽数、茶葉中のクロロフィル濃度、カテキン、カフェイン、アミノ酸濃度、及び80cm四方の新芽中のクロロフィル、カテキン、アミノ酸量を表1に示した。また、官能検査結果を表2に示す。
比較例1や比較例2に比べて、実施例1、実施例2では芽数が増加していることがわかる。さらに、実施例1、実施例2ともにクロロフィル合成が増加しており、さらに、より鮮やかな緑色を呈するクロロフィルaは実施例2で増加していることがわかる。
青色光(実施例2)は実施例1、比較例1,2に比べて、カテキン濃度が少ない。さらに、比較例2の暗黒下には及ばないものの、実施例1、比較例1に比べて遊離アミノ酸も増加している。これが表2の官能検査結果としての高評価につながっている。これらのことは、青色光には、赤色光や黄色光よりも、緑色が鮮やかで、かつカテキン、アミノ酸のバランスが取れたおいしいお茶を生育させる力があることを示している。
さらに、実施例1(赤色光)は、実施例2、比較例1,2に比べて、カテキン濃度が高い。これが表4の官能検査結果としての渋みの増加につながっている。さらに、80cm四方の茶樹で合成されたカテキン量は比較例1の黄色光や実施例2よりも多い。これらのことは、赤色光には、新芽の生育を促進するだけでなく、緑色が鮮やかで、かつカテキンの豊富な機能性に特徴のあるお茶を生育させる力があることを示している。
福寿園CHA研究センターの茶園の小葉種に、1.5葉期からダイオ化成のネオシェード涼紅を2枚に重ねて遮光した。21日後摘採(7月10日)に、実施例1と同様にサンプルを採取し計測した。ネオシェード涼紅は600nm以下の波長の光を主に吸収するため、600〜700nmのPPFDは400〜700nmの全PPFDの47%で平均透過率は30−36%である。
福寿園CHA研究センターの茶園の小葉種に、1.5葉期からダイオ化成のネオシェード蒼快を2枚に重ねて遮光した。21日後摘採(7月10日)に、実施例1と同様にサンプルを採取し計測した。ネオシェード蒼快は550nm以上の波長の光を主に吸収するため、430〜530nmのPPFDは400〜700nmの全PPFDの48%であり、平均透過率は30−36%である。
比較例3
福寿園CHA研究センターの茶園の小葉種に、1.5葉期からダイオ化成のダイオラッセル85を2枚に重ねて遮光した。21日後摘採(7月10日)に、実施例1と同様にサンプルを採取し計測した。430〜530nmのPPFD、600〜700nmのPPFDは400〜700nmの全PPFDのそれぞれ35%、27%で、透過率は4%であった。
比較例4
福寿園CHA研究センターの茶園の小葉種に、1.5葉期からも通常通り太陽光を遮光しない条件で21日間栽培した後、摘採(7月10日)し、実施例1と同様にサンプルを採取し計測した。430〜530nmのPPFD、600〜700nmのPPFDは400〜700nmの全PPFDのそれぞれ32%、39%であった。
実施例3,4、比較例3,4の分析結果を表3に、官能検査結果を表4に示す。太陽光や黒色遮光下に比べて、赤色光(実施例3)、青色光(実施例4)では芽数が増加し、全重量が増加していることから、芽数増により収量が増加していることがわかる。さらに、赤色光、青色光ともにクロロフィル合成が増加している。さらに、より鮮やかな緑色を呈するクロロフィルaは青色光で増加していることがわかる。
青色光(実施例4)は太陽光に比べて、カテキン濃度が少なく、且つアミノ酸濃度が高い。これが表4の官能検査結果としての高評価につながっている。さらに、20cm四方の茶樹で合成されたクロロフィル量、アミノ酸量は赤色光や太陽光よりも多い。これらのことは、青色光を赤色光より多く与えることにより、新芽の生育が良く、緑色がさらに鮮やかで、かつカテキン、アミノ酸のバランスが取れたおいしいお茶を栽培することが可能になることを示している。
さらに、赤色光(実施例3)は太陽光に比べて、カテキン濃度が高い。これが表4の官能検査結果としての渋みの増加につながっている。さらに、20cm四方の茶樹で合成されたクロロフィル量、カテキン量は青色光や太陽光よりも多い。これらのことは、赤色光を青色光より多く与えることにより、新芽の生育が良く、緑色が鮮やかで、かつカテキンの豊富な機能性に特徴のあるお茶を栽培することが可能になることを示している。