JP2553147B2 - 糖類の徐放性粒子、その製造法および利用 - Google Patents

糖類の徐放性粒子、その製造法および利用

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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 （産業上の利用分野） 本発明は、低分子の糖類を環境水の温度条件に応じて
放出する徐放性粒子、特に人工種子中の活性植物組織に
対する養分供給に適した徐放性粒子、に関する。
（従来の技術） 近年、植物体の組織の一部を培養して得られる不定
胚、不定芽、苗条原基、カルス等の活性植物組織を用い
て、均一で優れた形質を有する植物体を得ることができ
るようになったが、これら活性植物組織を効率よく発
芽、発根させて生長させるためには、また工場で大量に
培養した活性植物組織を温室あるいは圃場に運搬・植付
けするためには、活性植物組織を取扱い易く、物理化学
的、生物学的に安定で、かつ外部からの養分の摂取によ
り生長が可能になる迄の間、活性植物組織に栄養分を供
給することのできるような種子の類似物に加工すること
が必要である。このように加工した活性植物組織含有物
を人工種子と称しており、例えば、特開昭59-102308
号、特開昭60-118103号、特開昭60-214811号各公報など
にその具体例のいくつかが開示されている。これらの人
工種子は、活性植物組織をヒドロゲルで包封したもので
ある。
（発明が解決しようとする問題点） しかし、ヒドロゲル中に胚乳に相当する養分を含有さ
せる際に、天然の種子のようにエネルギー源としての炭
水化物を澱粉などの高分子の形態で含有させたのでは、
これを分解すべき酵素が欠如している活性植物組織は、
これを利用して生長することは不可能である。他方、養
分を直ちに利用できるよう、炭水化物を蔗糖やブドウ糖
のような低分子として含有させた場合は、外部の養分を
摂取できるようになる迄に必要な全養分をヒドロゲル中
に添加すると、浸透圧が高くなり、活性植物組織から水
分が奪われて植物組織の生長は停滞し、ときには枯死し
てしまう。このため、低分子の養分を、保存中にはゲル
中に放出せず、播種後２〜４週間中に徐々にゲル中に放
出するような構成が必要であり、さらに、活性植物組織
の生長に応じて、これに見合った量の養分がゲル中に供
給されるような特性を具えた構成が理想的である。人工
種子の養分の放出制御については、特開昭60-214811号
公報にアジュバントをマイクロカプセル化して含有させ
るということが記載されているものの、単に可能性を示
したに止まり、必要な特性や材質に関して具体的なこと
は全く開示されていない。また、Hort.Science 22巻
５号803〜809頁（1987年）には、人工種子のためのマイ
クロカプセルの開発例が２例紹介されているが、２例と
も徐々に養分を放出することが達成されていない。
他方、圃場に散布された肥料から徐々に肥効成分を放
出する緩効性肥料と称するものが実用化されており、例
えば特公昭44-20371号公報には、エチレン−酢酸ビニル
共重合体と、パラフィンとの混合物を肥料粒子に塗布す
ることにより目的を達成しうることが述べられている。
しかし、緩効性肥料は、それを乾燥状態で保存し、散布
して湿潤してから徐々に肥料成分を放出するように意図
されたものである。従って、当初から湿潤状態にあって
保存し、温度により放出制御を行なうということを考え
る余地はなく、また従って果してこのようなことが可能
か否かについて考え及ぶことさえなかった。
〔発明の概要〕
（問題を解決するための手段） 本発明は、糖類の徐放性粒子に関する。
すなわち、本発明による糖類の徐放性粒子は、単糖
類、二糖類もしくは三糖類の１種又は２種以上から主と
してなる芯体を、エチレン−酢酸ビニル共重合体10〜90
重量％とロウ90〜10重量％とを主成分とする皮膜材の被
膜により被覆して成るものである。
また、本発明はこのような糖類の徐放性粒子の製造法
にも関する。
すなわち、本発明による糖類の徐放性粒子の製造法
は、単糖類、二糖類・もしくは三糖類から主としてなる
芯体に、エチレン−酢酸ビニル共重合体10〜90重量％と
ロウ90〜10重量％とを主成分とする皮膜材の溶液を噴霧
しつつ転動被覆または流動被覆すること、を特徴とする
ものである。
本発明は、また、この糖類の徐放性粒子の具体的な用
途に関する。
すなわち、本発明による人工種子は、活性植物組織お
よび請求項１〜５のいずれかの糖類の徐放性粒子がヒド
ロゲルに包封されてなるものである。
（本発明の効果） 本発明者らの発見したところによれば、上記の特定組
成の皮膜材はヒドロゲルと接した状態で蔗糖やブドウ糖
などの低分子養分に対して極めて温度依存性の大きな透
過性を示し、その配合比や膜厚を調節することにより、
０〜４℃の低温では養分が透過せず、20〜30℃の播種時
の温度においては活性植物組織の発芽、発根、生長等に
応じた量の養分を放出する粒子が得られる。従って、活
性植物組織が、ヒドロゲルに包封されてなる人工種子の
このヒドロゲルに、本発明による糖類の徐放性粒子をも
含有させておけば、上記のような温度依存性をもって糖
類がこのヒドロゲル中に放出されるので、前記のような
問題点の解決された人工種子が得られる。
〔発明の具体的説明〕
徐放性粒子 本発明による徐放性粒子は、糖類を含む水溶性物質か
らなる芯体を特定の皮膜材で被覆してなるものである。
皮膜材 本発明による皮膜材は、エチレン−酢酸ビニル共重合
体とロウを主成分とするものである。
本発明に使用されるエチレン−酢酸ビニル共重合体
は、酢酸ビニル含有量20〜35重量％、特に20〜30重量
％、のものが好ましく、また数平均分子量は20,000〜4
0,000、特に25,000〜35,000、のものが好ましい。ま
た、本発明でいう「エチレン−酢酸ビニル共重合体」
は、この必須二成分の外に、共重合可能な第三成分を少
量共重合させてなる三元共重合体を包含するものであ
る。適当な第三単量体は酸、特にカルボン酸、を含むも
のであって、このような酸性単量体成分を含有する三元
共重合体は本発明で特に好適なものである。酸性単量体
の共重合比は、あまり大きい必要はなく、１モル％程度
以下で十分であって、通常のエチレン−酢酸ビニル共重
合体としての性質から逸脱するようなものは好ましくな
い。なお、酸の属性としては、これが塩の形に在るもの
をも本発明は包含するものとする。
本発明による皮膜材の他方の主要成分は、ロウであ
る。本発明にいうロウは、化学的に厳密な意味のそれで
なく、通称「ロウ」と呼ばれる広義の物質を指し、常温
で固体の、脂肪酸の高級１価または２価アルコールのエ
ステル、脂肪、パラフィン、高級アルコール、高級脂肪
酸等、疎水性の脂肪族化合物を総称する。ロウの融点
は、30〜70℃が好ましい。このようなロウとしては、上
記融点を有する市販のパラフィン、セチルアルコール、
ステアリルアルコール、ラウリン酸、木ロウ、ミツロ
ウ、鯨ロウなどが例示される。これら両皮膜成分の混合
比は、エチレン−酢酸ビニル共重合体10〜90％、好まし
くは20〜50％、残りがロウ、とするのが好ましい。この
混合比より共重合体が多いと糖類の溶出が早すぎ、また
製造時に粘着性が強いので好ましくない。一方、共重合
体が少なすぎると皮膜が脆くなって、取扱い中に破損の
おそれがある。本発明による皮膜材は、上記の二成分を
主要成分とするものである。従って、非主要成分として
合目的的な成分を必要に応じてさらに含む皮膜材も本発
明に含まれる。そのような非主要ないし少量成分として
は、可塑剤、樹脂類（特に水溶性のもの）、充填材など
がある。
芯体 上記のような皮膜材で被覆される芯体は、単糖類、二
糖類もしくは三糖類の一種又は二種以上から主としてな
るものである。単糖類としては、グルコース、フルクト
ース、マンノース、ガラクトースなどのヘキソースや、
アラビノース、リボース、キシロースなどのペントース
が、二糖類としてはショ糖、マルトース、ラクトースな
どが、三糖類としてはラフィノース、マルトトリオー
ス、メレチトースなどが例示されるが、これらに限定さ
れるものではない。糖類は１種でもまた２種以上の混合
物でもよい。これら糖類は、結晶をそのまま用いても、
またその粉末や、これに他の成分を加えて顆粒状に造粒
したもの、さらにはこれら糖類を含有する水溶液やゲル
などを粒子状にして前記の皮膜材で被覆してもよい。普
通は、結晶や、球形に近い顆粒に被覆するのが好適であ
る。
本発明による徐放性粒子は、その芯体が上記のような
糖類から主としてなるものである。従って、芯体には、
糖類の他に、その用途なり必要に応じて他の成分を添加
しておくことができる。本発明による徐放性粒子を人工
種子に包封させる場合は、糖類以外の他の栄養分、例え
ば窒素、燐酸、カリウムなどを供給する無機塩類や尿素
など、或は植物ホルモンなどを粒子に添加しておくと、
さらに好結果が得られる。
本発明徐放性粒子の大きさは、特に限定されないが、
たとえば人工種子製造の場合は、これをヒドロゲル中に
含有させるため、直径0.1mm〜2mmとするのがよい。この
場合、直径1mm〜2mm程度の粒子を１個づつ人工種子に含
有するようにするか、0.2mm〜0.7mm程度の粒子をゲルを
形成する液中に分散するように、または、被包封活性植
物組織の近傍に局在するようにしてカプセル中に20個〜
500個含有するのが好適である。
徐放性粒子の製造 本発明による徐放性粒子は、合目的的な任意の方法で
製造することができる。
本発明徐放性粒子の製造に当っては、芯体（必ずしも
固体粒子に限られないことは前記したところから明らか
である）の表面にできるだけ均一な皮膜を形成させるこ
とが望ましく、このため、芯体を、回転皿などを有する
転動造粒コーティング装置に入れて転動させつつ被覆材
溶液を噴霧するか、流動層に仕込んで空気等を吹込み、
流動させつつ被覆材溶液を噴霧することにより皮膜を形
成するのがよい。
徐放性粒子の用途 本発明徐放性粒子は、人工種子の胚乳の役割を果すも
のとしてゲル中に含ませる他、寒天培地や液体培地中に
含有させて、栄養分の温度依存放出制御を行なわしめる
ことができる。
そのような用途の一つの具体例は、人工種子である。
人工種子は既に既知であって、その具体例のいくつかは
前記した通りであるが、これは一般に活性植物組織をヒ
ドロゲルに包封してなるものである。この場合のヒドロ
ゲルは、アルギン酸塩、寒天その他であり、また被包封
活性植物組織の発芽、発根、生長等に必要な養分や植物
ホルモン等を含んでいることが好ましい。
本発明による糖類の徐放性粒子の用途の一つとしての
人工種子は、上記のような公知の人工種子のヒドロゲル
に該徐放性粒子を少なくとも１個含ませてなるものであ
る。本発明による人工種子は、該ヒドロゲルに最初から
あるいは高濃度で存在していてはいけない成分を徐放性
粒子中に、すなわち活性植物組織から隔離して、含んで
いて、その温度依存性によってこれらの成分を徐々に放
出させることができる。
実験例 実施例１ 42〜60メッシュのショ糖球形顆粒500gを遠心転動流動
造粒コーティング装置CF-360（フロイント産業株式会社
製）に仕込み、エチレン−酢酸ビニル−カルボン酸共重
合体「Elvax 4260」（du Pont社製、酢酸ビニル含有量2
8重量％、酸価６、メルトインデックス6g/10分）１重量
部とミツロウ（野田ワックス株式会社製「BWS-30」）３
重量部からなる皮膜材をトリクロロエチレン96重量部に
溶解した溶液を10ml/分で噴霧しつつコーティングを行
った。回転皿の回転数は160r.p.m、空気吹込量350リッ
トル／分、吹込空気温度50℃とした。所要の皮膜材量を
噴霧したら取出して、１夜風乾した。
このようにして皮膜材量をショ糖の５％、８％、10
％、15％としたものを作り、その全量が溶解した時にシ
ョ糖濃度が５％の水溶液となるような量の粒子をとって
25℃および４℃の水中に浸漬し、そのときのショ糖の溶
出量を測定した。ショ糖濃度は屈折計を用いて測定し
た。結果を第１〜第２図に示す。また、これらの粒子を
４℃の水中に20日間浸漬後、水温を25℃に上昇させたと
きのショ糖の溶出量を第３図に示す。
実施例２〜８および比較例１〜６ 実施例１と同じショ糖球形顆粒を用い、種々の皮膜材
でコーティングした粒子を４℃及び25℃水中に浸漬した
時のショ糖の溶出結果を第１表に示す。（註：＊配合比
は固型分中の比率） 実施例９ グラニュー糖を篩分して48〜70メッシュの粒としたも
のを用いたほかは実施例１と同様に操作して、コーティ
ング量12％の被覆粒子を得た。この粒子の水中浸漬４℃
/20日間のショ糖溶出率は2.1％、同じく25℃/10日間の
ショ糖溶出率は78％であった。
実施例10 32〜48メッシュのグルコースの球形顆粒を用いたほか
は実施例１と同様に操作して、コーティング量６％の被
覆粒子を得た。この粒子の水中浸漬４℃/20日間のグル
コース溶出率は1.6％、同じく25℃/10日間のグルコース
溶出率は59％であった。
実施例11 実施例１で用いたショ糖球形顆粒4Kgを流動層造粒コ
ーティング装置FL−５（フロイント産業（株）製）に仕
込み、流動用空気を60℃、３m3／分で吹込んで流動させ
つつ、実施例１と同じ溶液を110ml/分の割合で噴霧し
て、コーティング量10％（対ショ糖顆粒）の被覆粒子を
得た。この粒子の水中浸漬４℃/20日間のショ糖の溶出
率は2.5％、同じく25℃/10日間のショ糖溶出率は87.7％
であった。
実施例12 セロリ（Apium graveoleusL.）の葉切片を70％エタ
ノールと0.5％次亜塩素酸ナトリウム水溶液で殺菌した
後、2.0ppmの2,4−ジクロロフェノキシ酢酸（2,4−Ｄ）
と0.5ppmのカイネチンを含むシェンク−ヒルデブラント
（SH）寒天培地上に置床し、25℃/30日間の培養でカル
スを得た。このカルスをホルモンフリーのSH寒天培地に
移植して、不定胚を得た。実施例１で得られたショ糖の
徐放性粒子（コーティング量がショ糖に対して８％のも
の）を塩素ガスで殺菌した。オートクレーブ殺菌したア
ルギン酸ナトリウム（Protan社製「Protanal LF-60」）
の２％（w/v）水溶液100mlに対して1g、3g、6g及び12g
の前記殺菌済徐放性粒子をほぼ均質に分散させた（この
ようにアルギン酸ナトリウム水溶液100mlに対して、添
加した徐放性粒子のグラム数を、以下、徐放性粒子含有
率（％）として記す）。このものに、さらに上記の不定
胚を分散させた後、これを100mMの塩化カルシウム溶液
に滴下して、球形ビーズを得た。生成ビーズを同溶液中
に20分間放置して硬化させた後、１個の不定胚が含まれ
ているビーズを取り出して、滅菌水中に10分間置くこと
により、セロリ不定胚とともに徐放性粒子が包封された
人工種子を作成した。この人工種子を、オートクレーブ
処理した培養容器「プラントボックス」（（株）ベルデ
ィ製）中の水耕用ポリエステルキューブ（50×50×20m
m、東洋紡製）上に置床し、20℃、13,000lux/12時間日
長にセットした人工気象室で栽培した。栽培にあたって
は、ショ糖を含まないSH液体培地を培養液とし、「プラ
ントボックス」あたり50ml用いた。３週間後の結果を、
第２表中試験番号１〜４に示す。ショ糖の徐放性粒子は
セロリの発芽及び生育に有効であり、特に６％及び12％
の含有率で発芽率がそれぞれ90％及び85％と高率であっ
た。
比較例７ 実施例12においてショ糖の徐放性粒子を含まないアル
ギン酸ナトリウム水溶液を用いてセロリ不定胚の人工種
子を作成した。この人工種子を、ショ糖を含まないSH液
体培地を培養液として、実施例12と同様に栽培した。そ
の結果、発芽率は30％であり、生育も悪かった（第２表
中試験番号５）。
比較例８ 比較例７において、人工種子を３％のショ糖を含むSH
液体培地に浸漬後、ショ糖を含まないSH液体培地を培養
液に用いて栽培した。その結果、発芽率は20％であった
（第２表中試験番号６）。
比較例９ 比較例７においてショ糖をそれぞれ３％、６％及び12
％濃度含むSH液体培地を培養液に用いたところ、発芽率
はそれぞれ70％、50％及び20％であり、実施例12とは異
なって高濃度（６％および12％）のショ糖で顕著な生育
阻害がみられた（第２表中試験番号７〜９）。
実施例13 実施例１において、ショ糖球形顆粒500gを遠心転動流
動造粒コーティング装置CF-360」に仕込み、粉糖（「ア
ンチロック」、フロイント産業株式会社製）250gと「ハ
イポネックス微粉」（米国ハイポネックス社製。さらに
これをフロイント産業株式会社製「ジェットミルTJ-6
0」で粉砕したもの）25gを、60％シロップをバインダー
として噴霧しつつ造粒した。このものをフロイント社製
の流動層造粒コーティング装置「FL-MINI」を用いて乾
燥（吹込空気温度90℃/10分間）後、篩過（32メッシ
ュ）したものを芯体として、実施例１と同じコーティン
グを行なった。コーティング量が10％のものについて４
℃及び25℃におけるショ糖の溶出量を測定した。また、
「ハイポネックス」の溶出をみるため、その代表として
カリウムイオンの溶出量を測定した。ショ糖濃度は屈折
計を、カリウムイオン濃度が原子吸光光度計を、それぞ
れ用いて測定した。結果を第４図に示す。
実施例14 実施例12において、ショ糖の徐放性粒子のかわりに、
実施例13で得られた徐放性粒子を用いて人工種子を作成
した。このものを、ショ糖を含まないSH液体培地の代わ
りに蒸留水を培養液として用いて栽培したところ、１
％、３％、６％及び12％の徐放性粒子の存在でそれぞれ
45％、85％、90％及び80％の発芽率が得られた（第２表
中試験番号10、11、12、13）。
比較例10 実施例14において、徐放性粒子を含まない人工種子を
作成した。このものは、これを蒸留水を培養液として用
いて栽培したところ、セロリは発芽することなく、全て
枯死した（第２表中試験番号14）。
実施例15 実施例12においてセロリ不定胚の代わりにレタス不定
芽を包封した人工種子を作成した。すなわち、レタス
（Lactuca sativaL.）の葉切片を70％エタノールと0.5
％次亜塩素酸ナトリウム水溶液で殺菌した後、1.0ppmの
パラクロルフェノキシ酢酸（PCPA）と0.5ppmのベンジル
アデニン（BA）を含むムラシゲ−スクーグ（MS）寒天培
地に置床し、25℃/30日間の培養でカルスを得た。この
カルスを0.1ppmのPCPAと0.2ppmのBAを含むMS寒天培地に
移植して、不定芽を誘導した。個々の不定芽を取り出
し、ホルモンフリーのMS寒天培地で３から4mmに生長し
たものを内封物とした。実施例12と同様に、徐放性粒子
をそれぞれ１％、３％、６％及び12％を含むアルギン酸
ナトリウム水溶液を用いて人工種子を作成した。培養液
として、ショ糖を含まないSH液体培地の代わりに「ハイ
ポネックス微粉」の1000倍溶液を用いた他は、実施例12
と同様に人工種子を栽培した。その結果、徐放性粒子の
含有量にかかわらず、レタスは全て発芽し、また葉の色
も濃い緑色を示した（第３表中試験番号１〜４）。
比較例11 実施例15において、ショ糖の徐放性粒子を含まないア
ルギン酸ナトリウム水溶液を用いて、レタス不定芽の人
工種子を作成した。この人工種子実施例15と同様に栽培
したところ、実施例15と同等の発芽率を示したが、生育
はやや劣った（第３表中試験番号５）。
実施例16 実施例15において照度を13000luxから2000luxに下げ
て栽培したところ、実施例15と同等の良好な発芽を示し
た（第３表中試験番号６〜９）。
比較例12 比較例11において、照度を13000luxから2000luxに下
げたところ、生育が著しく遅くなった（第３表中試験番
号10）。
実施例17 実施例15で作成したレタス不定芽の人工種子を４℃で
30日間貯蔵した後、実施例15と同様に栽培した。その結
果、発芽率は100％であったが、貯蔵しなかった場合と
比較して、生育速度が少し遅かった（第３表中試験番号
11〜14）。
比較例13 比較例11で作成したレタス不定芽の人工種子を４℃で
30日間貯蔵した後、比較例11と同様に栽培した。その結
果、発芽率は20％と著しく低く、生育も阻害された（第
３表中試験番号15）。
実施例18 実施例15において、ショ糖の徐放性粒子のかわりに実
施例13で作製した徐放性粒子を用いて人工種子を作成し
た。このものを「ハイポネックス」の1000倍溶液の代わ
りに蒸留水を培養液として用いて栽培したところ、生育
はやや悪いものの全て発芽した（第３表中試験番号16〜
19）。
比較例14 比較例11で作成した人工種子を実施例18と同様に栽培し
たところ、レタスは発芽することなく、全て枯死した
（第３表中試験番号20）。
実施例19 実施例12において、セロリ不定胚の代わりにニンジン
の不定胚を包封した人工種子を作成した。すなわちニン
ジン（Daucus carotaL.）の実生の胚軸切片を1ppmの2,
4−Ｄを含むMS寒天培地に置床し、25℃で３週間培養し
て、カルスを得た。このカルスをホルモンフリーMS液体
培地に移して培養することにより、ニンジン不定胚を得
た。このものを内封物として、実施例12と同様の操作に
より人工種子を作成した。SH液体培地の代りに、MS液体
培地を培養液に用いた他は実施例12と同じ栽培試験を行
なった。その結果、徐放性粒子の量が３％、６％及び12
％でそれぞれ100％、90％及び80％の発芽率が得られた
（第４表中試験番号１〜４）。
比較例15 実施例19において、ショ糖の徐放性粒子を含まないニ
ンジン不定胚の人工種子を作成した。このビーズを実施
例19と同様に生育させたところ、発芽率は10％であった
（第４表中試験番号５）。
【図面の簡単な説明】
第１図〜第３図は、所定温度の水中における徐放性粒子
からのショ糖の溶出量を図示したものである。第１図は
４℃、第２図は25℃、の水中におけるショ糖の溶出曲線
である。第３図は４℃の水中に20日間浸漬後、水温を25
℃に上昇させたときのショ糖の溶出曲線である。 第４図は、４℃および25℃の水中における、実施例13で
作製した徐放性粒子からのショ糖およびカリウムイオン
の溶出量を図示したものである。

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】単糖類、二糖類もしくは三糖類の１種又は
    ２種以上から主としてなる芯体をエチレン−酢酸ビニル
    共重合体10〜90重量％とロウ90〜10重量％とを主成分と
    する皮膜材の皮膜により被覆して成る糖類の徐放性粒
    子。
  2. 【請求項２】エチレン−酢酸ビニル共重合体の酢酸ビニ
    ル共重合比が20〜35重量％である、請求項１の糖類の徐
    放性粒子。
  3. 【請求項３】エチレン−酢酸ビニル共重合体の数平均分
    子量が20,000〜40,000である、請求項１または２の糖類
    の徐放性粒子。
  4. 【請求項４】エチレン−酢酸ビニル共重合体が酸を共重
    合成分として含有する三元共重合体である、請求項１〜
    ３のいずれか１項の糖類の徐放性粒子。
  5. 【請求項５】ロウが30〜70℃の融点のロウである、請求
    項１〜４のいずれか１項の糖類の徐放性粒子。
  6. 【請求項６】単糖類、二糖類、もしくは三糖類から主と
    してなる芯体に、エチレン−酢酸ビニル共重合体10〜90
    重量％とロウ90〜10重量％とを主成分とする皮膜材の溶
    液を噴霧しつつ転動被覆または流動被覆することを特徴
    とする、糖類の徐放性粒子の製造法。
  7. 【請求項７】活性植物組織および請求項１〜５のいずれ
    かの糖類の徐放性粒子がヒドロゲルに包封されてなる人
    工種子。
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