JP6974988B2 - 植物収量向上剤 - Google Patents
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Description
本発明は、植物収量向上剤、植物収量向上剤組成物、及び植物の育成方法に関する。
植物が生長するには種々の栄養要素が必要であるが、そのいくつかの要素が不足すると植物の生育に支障を来すことが知られている。例えば、肥料三大要素として窒素は蛋白質の成分元素であり、リンは核酸やリン脂質の構成元素だけでなくエネルギー代謝や物質の合成・分解反応にも重要な役割を果たしており、また、カリウムは物質代謝や物質移動の生理作用がある。これら主要成分の不足により全般的に植物の生育は貧弱になる。カルシウムは、植物体及び細胞を構成する重要な成分であり、また代謝系のバランスを維持する為にも重要な働きをしているため、カルシウムが欠乏すると生理障害をおこす。その他にもＭｇ、Ｆｅ、Ｓ、Ｂ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｃｌ、Ｓｉ、Ｎａ等、植物には種々の栄養素が必要である。
これら窒素、リン、カリウム等の栄養成分は元肥や追肥の形で施肥されたり、液体肥料を希釈して土壌灌注したり葉面散布で与えられたりしている。これらの肥料は、植物の生長に必要な不可欠のものであるが、ある程度の濃度以上に与えても、植物の生長性及び収量の向上には貢献できない。
しかし、農作物の生長を促進し、単位面積当たりの収穫量を増やして増収をはかることは農業生産上重要な課題であり、そのために必要な種々の植物生長調節剤が開発利用されている。ジベレリンやオーキシン等に代表される植物生長調節剤は、発芽、発根、伸長、花成り、着果等生育、形態形成反応の調節のために用いられているが、これらの物質の作用は多面的かつ複雑であり、用途が限定されている。
従来、農作物の生長促進につながると考えられる技術が種々提案されている。
特許文献１には、部分的に腐植化された天然有機物によって特徴付けられる有機物質の農学的に許容される複合混合物を含むリグニン等の成分と接触した粒状形態物を含む肥料組成物が記載されている。
特許文献１には、部分的に腐植化された天然有機物によって特徴付けられる有機物質の農学的に許容される複合混合物を含むリグニン等の成分と接触した粒状形態物を含む肥料組成物が記載されている。
特許文献２には、植物におけるストレス応答を改善する方法であって、種子もしくは植物の一部またはそれらの部位を、部分的に腐植化された天然有機物を特徴とする溶存有機物の農業上許容可能な複合混合物を含む組成物と接触させるステップを含む方法が記載されている。
特許文献３には、植物において少なくとも１つの生物学的作用をもたらす方法であって、（ｉ）所定量の全有機炭素を有し、植物において少なくとも１つの生物学的作用を確実にもたらすことができる農学的有効量の複合高分子ポリヒドロキシ酸と、（ii）（ａ）農学的非有効量の１種又は複数種の遷移金属陽イオンの農学的に許容可能なイオン源、及び／又は、（ｂ）植物有害量のアルカリ（土類）金属陽イオンの少なくとも１種の塩のうちの１種又は複数種との水性混合物を用意するステップを含み、前記水性混合物が、植物、種子、又はその植生場所との接触に適している方法が記載されている。
特許文献４には、リグニン質炭類のアルカリ処理により抽出される腐植物質または該腐植物質含有のリグニン質炭類と、植物性油粕類の発酵処理または加水分解処理により抽出される抽出物あるいは発酵処理または加水分解処理した植物性油粕とからなる植物生育促進剤が記載されている。
特許文献５には、草炭・泥炭・亜炭等の低腐植化度の炭類を約５〜約１０％のアルカリ溶液に浸漬処理し、これに酸を加え処理した後、中和することを特徴とする懸濁液用土壌改良剤の製造法が記載されている。
作物増収を目的に土壌中に多量の肥料が施肥された結果、土壌中の種々の要素が過剰になって肥料の吸収のバランスが悪くなる、植物の生長停滞等が発生して目的の増収を達成できなくなる、糖度（Ｂｒｉｘ．値）等の品質が上がらなくなる等の問題が生じる。また、根にも養分吸収の限界があるため、必要肥料元素の水溶液又は水性懸濁液を散布して直接葉面や果実から吸収させる試みもあるが、単なる必要元素の水溶液を葉面散布しても吸収効率という面からは問題があり、過剰の肥料成分を散布することが、逆に植物に対しストレスを与え薬害が生ずる結果となる。
このような状況から、植物に薬害等をもたらさず、農作物等の植物に対して優れた収量向上を示す植物収量向上剤が望まれている。
本発明は、アルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率が５質量％以上であり、重量平均分子量が３００以上１００，０００以下であり、水に対する接触角が１５°以上であるリグニン分解物を有効成分とする植物収量向上剤に関する。
また、本発明は、アルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率が５質量％以上であり、重量平均分子量が３００以上１００，０００以下であり、水に対する接触角が１５°以上であるリグニン分解物を含有する植物収量向上剤組成物に関する。
また、本発明は、アルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率が５質量％以上であり、重量平均分子量が３００以上１００，０００以下であり、水に対する接触角が１５°以上であるリグニン分解物を植物に適用する、植物の育成方法に関する。
本発明によれば、植物に薬害等をもたらさず、農作物等の植物に対して優れた収量向上を示す植物収量向上剤、植物収量向上剤組成物及び植物の育成方法が提供される。
＜植物収量向上剤＞
本発明の植物収量向上剤は、アルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率が５質量％以上であり、重量平均分子量が３００以上１００，０００以下であり、水に対する接触角が１５°以上であるリグニン分解物（以下、本発明のリグニン分解物という場合もある）を有効成分とする。本発明は、本発明のリグニン分解物からなる植物収量向上剤を包含する。
本発明の植物収量向上剤は、アルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率が５質量％以上であり、重量平均分子量が３００以上１００，０００以下であり、水に対する接触角が１５°以上であるリグニン分解物（以下、本発明のリグニン分解物という場合もある）を有効成分とする。本発明は、本発明のリグニン分解物からなる植物収量向上剤を包含する。
本発明のリグニン分解物のアルデヒド収率は、５質量％以上である。このアルデヒド収率は、植物の収量を向上させる観点から、好ましくは９質量％以上、より好ましくは１０質量％以上、更に好ましくは１５質量％以上、そして、好ましくは５０質量％以下、より好ましくは４０質量％以下、更に好ましくは３０質量％以下、より更に好ましくは２６質量％以下である。
本発明では、リグニン分解物のアルカリニトロベンゼン酸化法は、例えば、「リグニン化学研究法」（ユニ出版株式会社発行、１９９４年７月１０日）に記載のアルカリニトロベンゼン酸化法を参照できる。
本発明では、具体的には、以下の条件で測定したアルデヒド収率を、リグニン分解物のアルデヒド収率として採用する。
本発明では、具体的には、以下の条件で測定したアルデヒド収率を、リグニン分解物のアルデヒド収率として採用する。
〔リグニン分解物のアルデヒド収率の測定方法〕
測定対象のリグニン分解物５０〜２００ｍｇ、２Ｍ水酸化ナトリウム水溶液６〜１０ｍＬ、ニトロベンゼン０．４ｍＬを２０ｍＬのバイアルに入れ、９００ｒｐｍで撹拌しながら１７０℃で２．５時間加熱する。加熱終了後冷却し、５〜１５ｍＬのジエチルエーテルで３回抽出し、ニトロベンゼン還元物と余分なニトロベンゼンを除去する。残った水層側に濃塩酸を加えてｐＨ３〜１に調整し、更に５〜１５ｍＬのジエチルエーテルで３回抽出する。このジエチルエーテル抽出液を減圧下で留去し、酸化混合物を得る。この酸化混合物をジクロロメタン２０ｍＬでメスアップする。そのうち２ｍＬをミリポアＨＶＨＰ膜（日本ミリポア株式会社製、孔径０．４５μｍ）でろ過し、ガスクロマトグラフィ（ＧＣ）に供する。
ガスクロマトグラフィは、ＡｇｉｌｅｎｔＪ＆ＷＧＣカラム ＤＢ−５（アジレント・テクノロジー株式会社製）を装着したＧＣ装置（アジレント・テクノロジー株式会社製）を用いる。ガスクロマトグラフィの条件は、試料量は１．０μＬ、ヘリウム流速は１０ｍＬ／分、抽入口温度２００℃、スプリット比１０：１とする。温度条件は、６０℃で１分間保持した後、６０〜２５０℃まで５℃／分で昇温し、２５０℃で１０分保持する。定量は、バニリン、シリンガアルデヒド、パラヒドロキシベンズアルデヒドの３つのアルデヒドを試薬として用い、含有量に対するピーク面積で検量線を作成し、リグニン分解物中の前記３つのアルデヒド収量をそれぞれ求める。次式でアルデヒド収率（％）を算出する。
アルデヒド収率（％）＝（３つのアルデヒド量を合算したアルデヒド収量／リグニン分解物質量）×１００
測定対象のリグニン分解物５０〜２００ｍｇ、２Ｍ水酸化ナトリウム水溶液６〜１０ｍＬ、ニトロベンゼン０．４ｍＬを２０ｍＬのバイアルに入れ、９００ｒｐｍで撹拌しながら１７０℃で２．５時間加熱する。加熱終了後冷却し、５〜１５ｍＬのジエチルエーテルで３回抽出し、ニトロベンゼン還元物と余分なニトロベンゼンを除去する。残った水層側に濃塩酸を加えてｐＨ３〜１に調整し、更に５〜１５ｍＬのジエチルエーテルで３回抽出する。このジエチルエーテル抽出液を減圧下で留去し、酸化混合物を得る。この酸化混合物をジクロロメタン２０ｍＬでメスアップする。そのうち２ｍＬをミリポアＨＶＨＰ膜（日本ミリポア株式会社製、孔径０．４５μｍ）でろ過し、ガスクロマトグラフィ（ＧＣ）に供する。
ガスクロマトグラフィは、ＡｇｉｌｅｎｔＪ＆ＷＧＣカラム ＤＢ−５（アジレント・テクノロジー株式会社製）を装着したＧＣ装置（アジレント・テクノロジー株式会社製）を用いる。ガスクロマトグラフィの条件は、試料量は１．０μＬ、ヘリウム流速は１０ｍＬ／分、抽入口温度２００℃、スプリット比１０：１とする。温度条件は、６０℃で１分間保持した後、６０〜２５０℃まで５℃／分で昇温し、２５０℃で１０分保持する。定量は、バニリン、シリンガアルデヒド、パラヒドロキシベンズアルデヒドの３つのアルデヒドを試薬として用い、含有量に対するピーク面積で検量線を作成し、リグニン分解物中の前記３つのアルデヒド収量をそれぞれ求める。次式でアルデヒド収率（％）を算出する。
アルデヒド収率（％）＝（３つのアルデヒド量を合算したアルデヒド収量／リグニン分解物質量）×１００
また、本発明のリグニン分解物は、重量平均分子量が３００以上１００，０００以下である。この重量平均分子量は、植物の収量を向上させる観点から、好ましくは１，０００以上、より好ましくは３，０００以上、更に好ましくは４，５００以上、より更に好ましくは５，０００以上、そして、好ましくは５０，０００以下、より好ましくは３０，０００以下、更に好ましくは２６，０００以下、より更に好ましくは２０，０００以下、より更に好ましくは１５，０００以下である。
本発明において、リグニン分解物の重量平均分子量は、以下の条件で測定されたものである。
〔リグニン分解物の重量平均分子量の測定方法〕
リグニン分解物の重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）により下記操作及び条件で測定する。
〔ＧＰＣ操作〕
リグニン分解物を含有する試料溶液（１ｍｇ／ｍＬ）を１００μＬ注入して測定を行う。試料の分子量は、あらかじめ作成した検量線に基づき算出する。
〔ＧＰＣ条件〕
機種：ＨＬＣ−８１２０ＧＰＣ（東ソー株式会社）
検出器：ＲＩ検出器
分離カラム：ＴＳＫ−ＧＥＬ α−Ｍ ２本（東ソー株式会社）
ガードカラム：ＴＳＫｇｅｌ ｇｕａｒｄｃｏｌｕｍｎ α（東ソー株式会社）
カラム温度：４０℃
溶離液：６０ｍｍｏｌ／ＬのＨ３ＰＯ４と５０ｍｍｏｌ／ＬのＬｉＢｒを添加したＮ，Ｎ−ジメチルホムアミド溶液
溶離液流量：１ｍＬ／ｍｉｎ
標準試料：単分散ポリスチレン混合溶液〔東ソー株式会社製のＡ−５００（分子量５．０×１０２）、Ｆ−１０（分子量９．６４×１０４）、Ｆ−８５０（分子量８．４２×１０６）、Pressure Chemical社製（分子量４．０×１０３、３．０×１０４、９．２９×１０５）
〔リグニン分解物の重量平均分子量の測定方法〕
リグニン分解物の重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）により下記操作及び条件で測定する。
〔ＧＰＣ操作〕
リグニン分解物を含有する試料溶液（１ｍｇ／ｍＬ）を１００μＬ注入して測定を行う。試料の分子量は、あらかじめ作成した検量線に基づき算出する。
〔ＧＰＣ条件〕
機種：ＨＬＣ−８１２０ＧＰＣ（東ソー株式会社）
検出器：ＲＩ検出器
分離カラム：ＴＳＫ−ＧＥＬ α−Ｍ ２本（東ソー株式会社）
ガードカラム：ＴＳＫｇｅｌ ｇｕａｒｄｃｏｌｕｍｎ α（東ソー株式会社）
カラム温度：４０℃
溶離液：６０ｍｍｏｌ／ＬのＨ３ＰＯ４と５０ｍｍｏｌ／ＬのＬｉＢｒを添加したＮ，Ｎ−ジメチルホムアミド溶液
溶離液流量：１ｍＬ／ｍｉｎ
標準試料：単分散ポリスチレン混合溶液〔東ソー株式会社製のＡ−５００（分子量５．０×１０２）、Ｆ−１０（分子量９．６４×１０４）、Ｆ−８５０（分子量８．４２×１０６）、Pressure Chemical社製（分子量４．０×１０３、３．０×１０４、９．２９×１０５）
また、本発明のリグニン分解物は、水に対する接触角（以下、水接触角ともいう）が１５°以上である。この水接触角は、植物の収量を向上させる観点から、好ましくは１７．５°以上、より好ましくは２０°以上、更に好ましくは２６°以上、より更に好ましくは３０°以上、そして、好ましくは１００°以下、より好ましくは８０°以下、更に好ましくは６０°以下、より更に好ましくは４５°以下、より更に好ましくは４０°以下である。
本発明において、リグニン分解物の水接触角は、以下の条件で測定されたものである。〔リグニン分解物の水接触角の測定方法〕
測定対象のリグニン分解物が粉体で得られる場合は、その０．１〜０．３ｇを採取し、密度が１．３〜１．７ｇ／ｃｍ３になるように圧力をかけて、平面を有する圧縮物、例えば、円柱、立方体、直方体のような形状を有する圧縮物としたものをサンプルとする。なお、測定対象のリグニン分解物の粒子が大きい場合や形状が不揃いの場合などは、粉砕して粒径や形状を調整した粉体とし、これを前記と同様に圧縮物としてサンプルとしてもよい。また、圧縮によりリグニン分解物の粉体が細粒化されてもよい。
サンプル、例えばリグニン分解物の圧縮物を、その平面が水平となるように設置し、前記平面に、２０℃の純水を粒径５μｍで滴下し、１秒後の接触角を測定する。接触角は、液滴の左右端点と頂点を結ぶ直線の固体表面に対する角度を求め、これを２倍することで求める（θ／２法）。測定は１つのサンプルにつき３回行い、その平均値として得た値を水接触角として採用する。
測定対象のリグニン分解物が粉体で得られる場合は、その０．１〜０．３ｇを採取し、密度が１．３〜１．７ｇ／ｃｍ３になるように圧力をかけて、平面を有する圧縮物、例えば、円柱、立方体、直方体のような形状を有する圧縮物としたものをサンプルとする。なお、測定対象のリグニン分解物の粒子が大きい場合や形状が不揃いの場合などは、粉砕して粒径や形状を調整した粉体とし、これを前記と同様に圧縮物としてサンプルとしてもよい。また、圧縮によりリグニン分解物の粉体が細粒化されてもよい。
サンプル、例えばリグニン分解物の圧縮物を、その平面が水平となるように設置し、前記平面に、２０℃の純水を粒径５μｍで滴下し、１秒後の接触角を測定する。接触角は、液滴の左右端点と頂点を結ぶ直線の固体表面に対する角度を求め、これを２倍することで求める（θ／２法）。測定は１つのサンプルにつき３回行い、その平均値として得た値を水接触角として採用する。
本発明のリグニン分解物は、植物系バイオマスから得られる天然のリグニンを分解して得られるものである。
天然のリグニンの主要結合はβ−Ｏ−４結合であり、巨大高分子を形成している。リグニンは、植物系バイオマスから抽出される過程でβ−Ｏ−４結合の分解と、様々な縮合反応が進行し、リグニン中の結合の組成が変化する。アルカリニトロベンゼン酸化はリグニン中のβ−Ｏ−４結合を分解し、生成するアルデヒドモノマーからβ−Ｏ−４結合の量を定量する手法である。つまり、アルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率は、リグニン変性の程度を示し、その値が高ければ高いほど変性の程度が低いことを示す。リグニンは低変性であるほど、脂肪族ＯＨ基やフェノール性ＯＨ基の含有量が高く、反応性が高い。本発明では、低変性リグニンを用いることで、植物収量が向上できると推測される。
天然のリグニンの主要結合はβ−Ｏ−４結合であり、巨大高分子を形成している。リグニンは、植物系バイオマスから抽出される過程でβ−Ｏ−４結合の分解と、様々な縮合反応が進行し、リグニン中の結合の組成が変化する。アルカリニトロベンゼン酸化はリグニン中のβ−Ｏ−４結合を分解し、生成するアルデヒドモノマーからβ−Ｏ−４結合の量を定量する手法である。つまり、アルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率は、リグニン変性の程度を示し、その値が高ければ高いほど変性の程度が低いことを示す。リグニンは低変性であるほど、脂肪族ＯＨ基やフェノール性ＯＨ基の含有量が高く、反応性が高い。本発明では、低変性リグニンを用いることで、植物収量が向上できると推測される。
本発明のリグニン分解物は、例えば、後述する本発明の植物収量向上剤の製造方法により製造することができる。
本発明のリグニン分解物の形態は、好ましくは固体、より好ましくは粉体である。粉体のリグニン分解物は、平均粒子径が０．１μｍ以上１０ｍｍ以下であってよい。
本発明の植物収量向上剤の形態は、固体、液体、いずれでもよく、固体が好ましい。固体は粉体が好ましい。粉体の植物収量向上剤は、平均粒子径が０．１μｍ以上１０ｍｍ以下であってよい。
本発明の対象とする植物は、好ましくは農作物として利用される植物である。従って、本発明の植物収量向上剤は、農作物用収量向上剤であることが好ましい。本発明の植物収量向上剤を適用できる植物としては、ウリ科、ナス科、トウガラシ科、バラ科、アオイ科、マメ科、イネ科、アブラナ科、ネギ科、ヒガンバナ科、キク科、ヒユ科、セリ科、ショウガ科、シソ科、サトイモ科、ヒルガオ科、ヤマノイモ科、ハス科等が挙げられる。具体的には、果菜類では、キュウリ、カボチャ、スイカ、メロン、トマト、ナス、ピーマン、イチゴ、オクラ、サヤインゲン、ソラマメ、エンドウ、エダマメ、トウモロコシ等が挙げられる。葉菜類では、ハクサイ、ツケナ類、チンゲンサイ、キャベツ、カリフラワー、ブロッコリー、メキャベツ、タマネギ、ネギ、ニンニク、ラッキョウ、ニラ、アスパラガス、レタス、サラダナ、セルリー、ホウレンソウ、シュンギク、パセリ、ミツバ、セリ、ウド、ミョウガ、フキ、シソ等が挙げられる。根菜類としては、ダイコン、カブ、ゴボウ、ニンジン、ジャガイモ、サトイモ、サツマイモ、ヤマイモ、ショウガ、レンコン等が挙げられる。その他に、稲、麦類、花卉類等にも使用が可能であり、大規模で栽培される傾向にあるダイズ、エダマメ等の豆類等の穀物がより好ましい。
＜植物収量向上剤組成物＞
本発明の植物収量向上剤組成物は、アルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率が５質量％以上であり、重量平均分子量が３００以上１００，０００以下であり、水に対する接触角が１５°以上であるリグニン分解物、すなわち本発明のリグニン分解物を含有する。本発明の植物収量向上剤組成物が含有するリグニン分解物の好ましい態様は、本発明の植物収量向上剤と同じである。本発明の植物収量向上剤組成物を適用できる植物は、本発明の植物収量向上剤と同じである。また、本発明の植物収量向上剤組成物は、農作物用収量向上剤組成物であることが好ましい。
本発明の植物収量向上剤組成物は、アルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率が５質量％以上であり、重量平均分子量が３００以上１００，０００以下であり、水に対する接触角が１５°以上であるリグニン分解物、すなわち本発明のリグニン分解物を含有する。本発明の植物収量向上剤組成物が含有するリグニン分解物の好ましい態様は、本発明の植物収量向上剤と同じである。本発明の植物収量向上剤組成物を適用できる植物は、本発明の植物収量向上剤と同じである。また、本発明の植物収量向上剤組成物は、農作物用収量向上剤組成物であることが好ましい。
本発明の植物収量向上剤組成物は、本発明のリグニン分解物を、植物に対する処理時の形態への調製の容易さの観点から、好ましくは５質量％以上、より好ましくは１５質量％以上、更に好ましくは３０質量％以上、そして、好ましくは９０質量％以下、より好ましくは８０質量％以下、更に好ましくは７０質量％以下含有する。
本発明の植物収量向上剤組成物は、本発明のリグニン分解物以外の成分を含有することができる。
本発明の植物収量向上剤組成物は、作用部位へのリグニン分解物の付着及び浸透量増加の観点から、界面活性剤を含有することができる。
界面活性剤としては、非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤及び両性界面活性剤から選ばれる１種以上の界面活性剤が挙げられる。界面活性剤としては、非イオン界面活性剤が好ましい。
界面活性剤としては、非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤及び両性界面活性剤から選ばれる１種以上の界面活性剤が挙げられる。界面活性剤としては、非イオン界面活性剤が好ましい。
非イオン界面活性剤としては、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、ポリオキシアルキレンアリールエーテル、ポリオキシエチレンアルケニルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルポリグリコシドなどが挙げられる。
陰イオン界面活性剤としては、モノ−及びジ−アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルファ−オレフィンスルホン酸塩、アルカンスルホン酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、アルキル硫酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルアリールエーテル硫酸塩、モノ−及びジ−アルキルベンゼンスルホン酸塩、モノ及びジアルキルリン酸塩、ポリオキシアルキレンモノ及びジアルキルリン酸塩、脂肪酸塩、直鎖及び分岐アルキルポリオキシアルキレンエーテル酢酸又はその塩、脂肪酸Ｎ−メチルタウリンなどが挙げられる。塩としては、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｎ等の金属塩、アンモニウム塩、アルカノールアミン塩、脂肪族アミン塩などが挙げられる。
陽イオン界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルアミン塩、ポリオキシプロピレンアルキルアミン塩、ポリオキシエチレンタローアミン塩、ポリオキシエチレンオレイルアミン塩、ジアルキルアミン塩誘導体などが挙げられる。ジアルキルアミン誘導体としては、ジアルキルモノメチルヒドロキシエチルアンモニウムプロピオネート、ジアルキルモノメチルベンザルコニウムクロライド、ジアルキルモノメチルエチルアンモニウムエチルサルフェートなどが挙げられる。
両性界面活性剤としては、アルキルアミノプロピオン酸塩等のアミノ酸系、アルキルアミドプロピルベタイン系、イミダゾリン系、アルキルヒドロキシスルホベタイン系、アルキルジメチルアミンオキサイド、アルキルジエタノールアミンオキサイド、アルキルアミドプロピルアミンオキサイド等のアミンオキサイド系が挙げられる。
本発明の植物収量向上剤組成物が界面活性剤を含有する場合、本発明のリグニン分解物１００質量部に対し、界面活性剤を好ましくは１質量部以上、より好ましくは１０質量部以上、更に好ましくは５０質量部以上、そして、好ましくは１，９００質量部以下、より好ましくは６００質量部以下、更に好ましくは４００質量部以下含有する。
本発明の植物収量向上剤組成物は、作用部位へのリグニン分解物の付着量増加の観点から、水溶性ポリマーを含有することができる。ここで、水溶性ポリマーについての「水溶性」とは、２０℃の水１００ｇに１ｇ以上溶解することをいう。
水溶性ポリマーとしては、天然、半合成及び合成ポリマーが何れも使用でき、その中でも多糖類系水溶性ポリマーが好ましい。多糖類系水溶性ポリマーの具体例としては、グアーガム、キサンタンガム、でんぷん、セルロース、タラガム、ローストビーンガム、カラギーナン、及びこれらの誘導体が挙げられる。グアーガム誘導体としては、例えば、ヒドロキシプロピルグアーガム、カルボキシメチルヒドロキシプロピルグアーガム、カチオン化グアーガム等が挙げられる。キサンタンガム誘導体としては、例えば、ヒドロキシプロピルキサンタンガム等が挙げられる。でんぷん誘導体としては、例えば、カルボキシメチル化でんぷん、ヒドロキシアルキル化でんぷん、ヒドロキシプロピル架橋でんぷん、クラフト化でんぷん、酢酸でんぷん等が挙げられる。セルロース誘導体としては、例えば、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。多糖類系水溶性ポリマーとしては、ヒドキシプロピルメチルセルロースがより好ましい。
本発明の植物収量向上剤組成物が水溶性ポリマーを含有する場合、本発明のリグニン分解物１００質量部に対し、水溶性ポリマーを好ましくは１質量部以上、より好ましくは１０質量部以上、更に好ましくは５０質量部以上、そして、好ましくは１，９００質量部以下、より好ましくは６００質量部以下、更に好ましくは３００質量部以下含有する。
水溶性ポリマーとしては、天然、半合成及び合成ポリマーが何れも使用でき、その中でも多糖類系水溶性ポリマーが好ましい。多糖類系水溶性ポリマーの具体例としては、グアーガム、キサンタンガム、でんぷん、セルロース、タラガム、ローストビーンガム、カラギーナン、及びこれらの誘導体が挙げられる。グアーガム誘導体としては、例えば、ヒドロキシプロピルグアーガム、カルボキシメチルヒドロキシプロピルグアーガム、カチオン化グアーガム等が挙げられる。キサンタンガム誘導体としては、例えば、ヒドロキシプロピルキサンタンガム等が挙げられる。でんぷん誘導体としては、例えば、カルボキシメチル化でんぷん、ヒドロキシアルキル化でんぷん、ヒドロキシプロピル架橋でんぷん、クラフト化でんぷん、酢酸でんぷん等が挙げられる。セルロース誘導体としては、例えば、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。多糖類系水溶性ポリマーとしては、ヒドキシプロピルメチルセルロースがより好ましい。
本発明の植物収量向上剤組成物が水溶性ポリマーを含有する場合、本発明のリグニン分解物１００質量部に対し、水溶性ポリマーを好ましくは１質量部以上、より好ましくは１０質量部以上、更に好ましくは５０質量部以上、そして、好ましくは１，９００質量部以下、より好ましくは６００質量部以下、更に好ましくは３００質量部以下含有する。
これらの他にも、例えば、本発明の植物収量向上剤組成物中に肥料成分などを含有することができる。具体的には、ハイポニカ（協和株式会社）やハイポネックスなどの商品名で入手可能な肥料成分を、本発明のリグニン分解物１００質量部に対し、１質量部以上１，９００質量部以下含有することができる。
本発明の植物収量向上剤組成物の形態は、液体、フロアブル、ペースト、水和剤、粒剤、粉剤、錠剤等、何れでも良い。
＜植物の育成方法＞
本発明の植物の育成方法では、アルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率が５質量％以上であり、重量平均分子量が３００以上１００，０００以下であり、水に対する接触角が１５°以上であるリグニン分解物、すなわち本発明のリグニン分解物を植物に適用する。本発明の植物の育成方法に用いるリグニン分解物の好ましい態様は、本発明の植物収量向上剤と同じである。本発明の植物の育成方法を適用できる植物は、本発明の植物収量向上剤と同じである。また、本発明の植物の育成方法は、農作物の育成方法又は農作物の栽培方法であることが好ましい。
本発明の植物の育成方法では、アルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率が５質量％以上であり、重量平均分子量が３００以上１００，０００以下であり、水に対する接触角が１５°以上であるリグニン分解物、すなわち本発明のリグニン分解物を植物に適用する。本発明の植物の育成方法に用いるリグニン分解物の好ましい態様は、本発明の植物収量向上剤と同じである。本発明の植物の育成方法を適用できる植物は、本発明の植物収量向上剤と同じである。また、本発明の植物の育成方法は、農作物の育成方法又は農作物の栽培方法であることが好ましい。
本発明のリグニン分解物を植物に適用する方法には、色々な手段を使うことができる。例えば、本発明のリグニン分解物を含有する粉剤や粒剤を、一般的な肥料と同様に施肥する方法が挙げられる。また、本発明のリグニン分解物を含有する処理液を、葉面、茎、果実等に、直接散布する方法が挙げられる。また、本発明のリグニン分解物又はこれを含有する処理液を、土壌中に注入する方法が挙げられる。また、本発明のリグニン分解物を含有する処理液を培養液として、養液栽培、例えば水耕栽培やロックウールを用いた栽培で用いる方法が挙げられる。
本発明のリグニン分解物の適用時期、適用回数は、特に制限されない。本発明のリグニン分解物は、播種前の土壌等へ添加して適用してもよい。本発明のリグニン分解物は、播種、植え付け等の栽培開始から、収穫等の栽培終了までの何れかの期間で、植物の生長の度合いに応じて適宜適用してもよい。
本発明の植物の育成方法では、本発明のリグニン分解物と水とを含有する処理液を植物に接触させる工程を有することが好ましい。
本発明の植物の育成方法では、本発明のリグニン分解物と水とを含有する処理液を、植物の地下部又は地上部に接触させることができる。
前記処理液は、植物収量向上剤組成物で述べたリグニン分解物以外の成分、例えば、界面活性剤、水溶性ポリマー、肥料成分などを含有することができる。
本発明の植物の育成方法では、本発明のリグニン分解物と水とを含有する処理液を、植物の地下部又は地上部に接触させることができる。
前記処理液は、植物収量向上剤組成物で述べたリグニン分解物以外の成分、例えば、界面活性剤、水溶性ポリマー、肥料成分などを含有することができる。
本発明の植物の育成方法では、本発明のリグニン分解物と水とを含有する処理液を、葉面散布して本発明のリグニン分解物を植物に接触させる、例えば一時的、又は長期に接触させる工程を有することができる。また、水やりの際の水と混合して、根に接触させても良い。
葉面散布する際、前記処理液中の本発明のリグニン分解物の含有量は、リグニン分解物として好ましくは１ｐｐｍ以上、より好ましくは８ｐｐｍ以上、更に好ましくは２０ｐｐｍ以上、更により好ましくは４０ｐｐｍ以上、そして、好ましくは５，０００ｐｐｍ以下、より好ましくは１，０００ｐｐｍ以下、更に好ましくは５００ｐｐｍ以下、更により好ましくは３００ｐｐｍ以下である。
本発明の植物の育成方法では、本発明のリグニン分解物と水とを含有する処理液を、養液栽培の培養液として植物の地下部に接触させる、例えば一時的、又は長期に接触させる工程を有することができる。
前記培養液中の本発明のリグニン分解物の含有量は、リグニン分解物として好ましくは１ｐｐｍ以上、より好ましくは４ｐｐｍ以上、更に好ましくは８ｐｐｍ以上、より更に好ましくは２０ｐｐｍ以上、そして、好ましくは３，０００ｐｐｍ以下、より好ましくは１，０００ｐｐｍ以下、更に好ましくは１００ｐｐｍ以下、より更に好ましくは８０ｐｐｍ以下である。
前記処理液を植物に適用する場合、前記処理液の適用時期、適用回数は、特に制限されない。前記処理液は、播種前の土壌等へ添加して適用してもよい。前記処理液は、播種、植え付け等の栽培開始から、収穫等の栽培終了までの何れかの期間で、植物の生長の度合いに応じて適宜適用してもよい。
本発明の植物の育成方法では、植物に対し、前記処理液を、好ましくは霧状又は泡状にして、直接散布することができる。本発明のリグニン分解物の効果を有効に発揮させるには、前記処理液を植物の地上部、具体的には、葉面、茎、果実などに散布する方法が好ましい。散布する時期としては、子葉展開期、初生葉展開期、本葉展開期、花芽分化期、着花期、開花盛期、着莢期、結実期、子実及び果実肥大期から選ばれる１つ以上の時期が好ましい。
前記処理液の散布手段としては、噴霧器、噴霧器を擁したセスナやラジコンヘリ等の航空機、トラクター、センターピボットシステム等いずれの手段も用いることができる。
前記処理液を植物に散布する場合、例えば、葉面に散布する場合、該処理液中の本発明のリグニン分解物の含有量が前記範囲にあれば、その散布量は、好ましくは０．３Ｌ／１０ａ以上、より好ましくは１Ｌ／１０ａ以上、更に好ましくは３Ｌ／１０ａ以上、より更に好ましくは５Ｌ／１０ａ以上、より更に好ましくは２０Ｌ／１０ａ以上、より更に好ましくは３０Ｌ／１０ａ以上、より更に好ましくは４０Ｌ／１０ａ以上、より更に好ましくは５０Ｌ／１０ａ以上、そして、好ましくは１，０００Ｌ／１０ａ以下、より好ましくは５００Ｌ／１０ａ以下、更に好ましくは３００Ｌ／１０ａ以下、より更に好ましくは１００Ｌ／１０ａ以下である。散布量が前記範囲であれば、センターピボットシステムなどの高水量条件で散布した場合でも優れた生育促進効果が得られる。
また、本発明の植物の育成方法では、本発明のリグニン分解物を、植物を栽培する土壌に添加して植物に適用することができる。土壌に添加する時期としては、播種前が好ましい。
本発明では、土壌への本発明のリグニン分解物の添加は、土壌に該リグニン分解物を混合する、土壌に該リグニン分解物を散布する、などの方法で行うことができる。
本発明では、固体の本発明のリグニン分解物を土壌と混合する、又は固体の本発明のリグニン分解物と水等の溶媒とを混合した液状物、例えば前記の処理液、を土壌と混合することが好ましい。本発明では、固体の本発明のリグニン分解物を土壌と混合することがより好ましい。本発明のリグニン分解物を固体で使用する場合は粉体が好ましい。
圃場において本発明のリグニン分解物を土壌に添加する具体的な方法としては、耕運機などに散布機を併用し、本発明のリグニン分解物、本発明の植物収量向上剤又は本発明の植物収量向上剤組成物を散布しながら耕す方法が挙げられる。
このように、本発明の植物の育成方法では、本発明のリグニン分解物を、好ましくは播種前に、植物を栽培する土壌に供給して植物に適用することができる。
本発明では、固体の本発明のリグニン分解物を土壌と混合する、又は固体の本発明のリグニン分解物と水等の溶媒とを混合した液状物、例えば前記の処理液、を土壌と混合することが好ましい。本発明では、固体の本発明のリグニン分解物を土壌と混合することがより好ましい。本発明のリグニン分解物を固体で使用する場合は粉体が好ましい。
圃場において本発明のリグニン分解物を土壌に添加する具体的な方法としては、耕運機などに散布機を併用し、本発明のリグニン分解物、本発明の植物収量向上剤又は本発明の植物収量向上剤組成物を散布しながら耕す方法が挙げられる。
このように、本発明の植物の育成方法では、本発明のリグニン分解物を、好ましくは播種前に、植物を栽培する土壌に供給して植物に適用することができる。
本発明では、土壌１００質量部あたり、本発明のリグニン分解物を、好ましくは０．０００１質量部以上、より好ましくは０．０１質量部以上、更に好ましくは０．０５質量部以上、そして、好ましくは１０質量部以下、より好ましくは５質量部以下、更に好ましくは２．５質量部以下添加する。
本発明の植物の育成方法で本発明のリグニン分解物を、例えば散布により、土壌に添加する場合、土壌１０ａあたり、前記リグニン分解物を好ましくは０．２ｋｇ以上、より好ましくは２ｋｇ以上、更に好ましくは２０ｋｇ以上、そして、好ましくは２０，０００ｋｇ以下、より好ましくは５，０００ｋｇ以下、更に好ましくは２，０００ｋｇ以下添加する。本発明のリグニン分解物を散布する場合も、土壌１００質量部あたりの添加量が前記範囲となっていてもよい。
＜植物収量向上剤の製造方法＞
本発明のリグニン分解物は、植物系バイオマスの分解により得ることができる。
本発明の植物収量向上剤を製造する方法として、下記工程１、及び工程２を有する植物収量向上剤の製造方法が挙げられる。この製造方法は、本発明の農作物用収量向上剤の製造方法であってよい。
工程１：植物系バイオマス、該植物系バイオマスの固形分１００質量部に対し８質量部以上７０質量部以下の塩基性化合物、及び前記植物系バイオマスの固形分１００質量部に対し１０質量部以上１０，０００質量部以下の水を混合し、Ｈ−ファクターが２５，０００以下の条件で処理して反応物を得る工程
工程２：工程１で得られた反応物から、アルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率が５質量％以上であり、重量平均分子量が３００以上１００，０００以下であり、水に対する接触角が１５°以上であるリグニン分解物を抽出する工程
本発明のリグニン分解物は、植物系バイオマスの分解により得ることができる。
本発明の植物収量向上剤を製造する方法として、下記工程１、及び工程２を有する植物収量向上剤の製造方法が挙げられる。この製造方法は、本発明の農作物用収量向上剤の製造方法であってよい。
工程１：植物系バイオマス、該植物系バイオマスの固形分１００質量部に対し８質量部以上７０質量部以下の塩基性化合物、及び前記植物系バイオマスの固形分１００質量部に対し１０質量部以上１０，０００質量部以下の水を混合し、Ｈ−ファクターが２５，０００以下の条件で処理して反応物を得る工程
工程２：工程１で得られた反応物から、アルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率が５質量％以上であり、重量平均分子量が３００以上１００，０００以下であり、水に対する接触角が１５°以上であるリグニン分解物を抽出する工程
本発明によれば、植物収量向上剤、好ましくは農作物用収量向上剤として使用できる本発明のリグニン分解物を、効率よく製造できる、植物収量向上剤の製造方法、好ましくは農作物用収量向上剤の製造方法が提供される。
工程１は、植物系バイオマスを、該植物系バイオマスの固形分１００質量部に対し、８質量部以上７０質量部以下の塩基性化合物、及び１０質量部以上１０，０００質量部以下の水により、Ｈ−ファクターが２５，０００以下の範囲で加熱処理する工程である。
工程１では、植物系バイオマスが用いられる。
植物系バイオマスとしては、草本系バイオマス、木質系バイオマスが挙げられる。これらの中でも、好ましくは草本系バイオマスである。
植物系バイオマスとしては、草本系バイオマス、木質系バイオマスが挙げられる。これらの中でも、好ましくは草本系バイオマスである。
草本系バイオマスとは、草地に生育する樹木以外の植物原料、或いは非木質の植物部位を意味する。具体的には、イネ科、アオイ科、マメ科の植物原料、ヤシ科の植物の非木質原料が挙げられる。
イネ科の植物原料としては、例えばサトウキビバガス、ソルガムバガス等のバガス、スイッチグラス、エレファントグラス、コーンストーバー、コーンコブ、イナワラ、ムギワラ、オオムギ、ススキ、芝、ジョンソングラス、エリアンサス、ネピアグラスが挙げられる。アオイ科の植物原料としては、例えばケナフ、ワタが挙げられる。マメ科の植物原料としては、例えばアルファルファが挙げられる。ヤシ科の植物の非木質原料としては、例えばパームヤシ空果房が挙げられる。
これらの中でも、生産性及び取扱い性の観点から、好ましくはイネ科の植物原料であり、より好ましくはサトウキビバガス、コーンコブ、又はイナワラであり、更に好ましくはサトウキビバガスである。
イネ科の植物原料としては、例えばサトウキビバガス、ソルガムバガス等のバガス、スイッチグラス、エレファントグラス、コーンストーバー、コーンコブ、イナワラ、ムギワラ、オオムギ、ススキ、芝、ジョンソングラス、エリアンサス、ネピアグラスが挙げられる。アオイ科の植物原料としては、例えばケナフ、ワタが挙げられる。マメ科の植物原料としては、例えばアルファルファが挙げられる。ヤシ科の植物の非木質原料としては、例えばパームヤシ空果房が挙げられる。
これらの中でも、生産性及び取扱い性の観点から、好ましくはイネ科の植物原料であり、より好ましくはサトウキビバガス、コーンコブ、又はイナワラであり、更に好ましくはサトウキビバガスである。
木質系バイオマスとしては、カラマツやヌクスギなどの針葉樹、アブラヤシ、ヒノキなどの広葉樹から得られる木材チップなどの各種木材；これら木材から製造されるウッドパルプなどが挙げられる。
これらの植物系バイオマスは、１種単独でも、又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの植物系バイオマスは、１種単独でも、又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。
植物系バイオマスは、粉砕処理せずに用いることもできるが、処理効率の観点から、好ましくは、粉砕処理をする。
用いられる粉砕機に特に制限はなく、例えば、高圧圧縮ロールミルや、ロール回転ミル等のロールミル、リングローラーミル、ローラーレースミル又はボールレースミル等の竪型ローラーミル、転動ボールミル、振動ボールミル、振動ロッドミル、振動チューブミル、遊星ボールミル又は遠心流動化ミル等の容器駆動媒体ミル、塔式粉砕機、攪拌槽式ミル、流通槽式ミル又はアニュラー式ミル等の媒体攪拌式ミル、高速遠心ローラーミルやオングミル等の圧密せん断ミル、乳鉢、石臼、マスコロイダー、フレットミル、エッジランナーミル、ナイフミル、ピンミル、カッターミル等が挙げられる。
これらの中では、植物系バイオマスの粉砕効率、及び生産性の観点から、好ましくは、容器駆動式媒体ミル又は媒体攪拌式ミル、より好ましくは、容器駆動式媒体ミル、更に好ましくは、振動ボールミル、振動ロッドミル又は振動チューブミル等の振動ミル、更に好ましくは、振動ロッドミルである。
用いられる粉砕機に特に制限はなく、例えば、高圧圧縮ロールミルや、ロール回転ミル等のロールミル、リングローラーミル、ローラーレースミル又はボールレースミル等の竪型ローラーミル、転動ボールミル、振動ボールミル、振動ロッドミル、振動チューブミル、遊星ボールミル又は遠心流動化ミル等の容器駆動媒体ミル、塔式粉砕機、攪拌槽式ミル、流通槽式ミル又はアニュラー式ミル等の媒体攪拌式ミル、高速遠心ローラーミルやオングミル等の圧密せん断ミル、乳鉢、石臼、マスコロイダー、フレットミル、エッジランナーミル、ナイフミル、ピンミル、カッターミル等が挙げられる。
これらの中では、植物系バイオマスの粉砕効率、及び生産性の観点から、好ましくは、容器駆動式媒体ミル又は媒体攪拌式ミル、より好ましくは、容器駆動式媒体ミル、更に好ましくは、振動ボールミル、振動ロッドミル又は振動チューブミル等の振動ミル、更に好ましくは、振動ロッドミルである。
粉砕方法としては、バッチ式、連続式のどちらでもよい。
粉砕に用いる装置及び／又は媒体の材質としては、特に制限はなく、例えば、鉄、ステンレス、アルミナ、ジルコニア、炭化珪素、チッ化珪素、ガラス等が挙げられるが、セルロース含有原料の粉砕効率の観点から、鉄、ステンレス、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素が好ましく、更に工業的な利用の観点から、鉄又はステンレスがより好ましい。
粉砕に用いる装置及び／又は媒体の材質としては、特に制限はなく、例えば、鉄、ステンレス、アルミナ、ジルコニア、炭化珪素、チッ化珪素、ガラス等が挙げられるが、セルロース含有原料の粉砕効率の観点から、鉄、ステンレス、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素が好ましく、更に工業的な利用の観点から、鉄又はステンレスがより好ましい。
植物系バイオマスの粉砕効率の観点から、用いる装置が振動ミルであって、媒体がロッド又はボールであることが好ましい。
媒体がロッドの場合には、ロッドの外径は、効率的な粉砕の観点から、好ましくは５ｍｍ以上、より好ましくは１０ｍｍ以上、更に好ましくは２０ｍｍ以上であり、そして、同様の観点から、好ましくは１００ｍｍ以下、より好ましくは５０ｍｍ以下、更に好ましくは４０ｍｍ以下である。
媒体がボールの場合は、ボールの外径としては、効率的な粉砕の観点から、好ましくは０．１ｍｍ以上、より好ましくは１ｍｍ以上であり、そして、同様の観点から、好ましくは１００ｍｍ以下、より好ましくは５０ｍｍ以下である。
媒体がロッドの場合には、ロッドの外径は、効率的な粉砕の観点から、好ましくは５ｍｍ以上、より好ましくは１０ｍｍ以上、更に好ましくは２０ｍｍ以上であり、そして、同様の観点から、好ましくは１００ｍｍ以下、より好ましくは５０ｍｍ以下、更に好ましくは４０ｍｍ以下である。
媒体がボールの場合は、ボールの外径としては、効率的な粉砕の観点から、好ましくは０．１ｍｍ以上、より好ましくは１ｍｍ以上であり、そして、同様の観点から、好ましくは１００ｍｍ以下、より好ましくは５０ｍｍ以下である。
媒体の充填率は、振動ミルの機種により好適な範囲が異なるが、効率的な粉砕の観点から、好ましくは１０容量％以上、より好ましくは３０容量％以上、更に好ましくは５０容量％以上であり、そして、好ましくは９５容量％以下、より好ましくは９０容量％以下、更に好ましくは７０容量％以下である。ここで充填率とは、振動ミルの攪拌部の容器の容積に対する媒体の体積をいう。
粉砕の時間は、用いる粉砕機や使用するエネルギー量等によって変わるが、植物系バイオマスの微細化の観点から、通常１分以上、好ましくは３分以上であり、そして、植物系バイオマスの微細化の観点及び経済性の観点から、通常１２時間以下、好ましくは３時間以下、より好ましくは１時間以下、更に好ましくは１２分以下である。
粉砕の時間は、用いる粉砕機や使用するエネルギー量等によって変わるが、植物系バイオマスの微細化の観点から、通常１分以上、好ましくは３分以上であり、そして、植物系バイオマスの微細化の観点及び経済性の観点から、通常１２時間以下、好ましくは３時間以下、より好ましくは１時間以下、更に好ましくは１２分以下である。
また、植物系バイオマスの粉砕効率向上、及び生産効率向上（生産時間の短縮）の観点から、植物系バイオマスを、塩基性化合物の存在下で粉砕処理することが好ましい。当該処理後、好ましくは酸により中和する。
粉砕処理に用いられる塩基性化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどのアルカリ金属水酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなどのアルカリ土類金属水酸化物、酸化ナトリウム、酸化カリウムなどのアルカリ金属酸化物、酸化マグネシウム、酸化カルシウムなどのアルカリ土類金属酸化物、硫化ナトリウム、硫化カリウムなどのアルカリ金属硫化物、硫化マグネシウム、硫化カルシウムなどのアルカリ土類金属硫化物、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウムなどの水酸化四級アンモニウムなどが挙げられる。これらの中でも、酵素糖化率向上の観点から、好ましくは、アルカリ金属水酸化物又はアルカリ土類金属水酸化物であり、より好ましくは、アルカリ金属水酸化物、更に好ましくは、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムである。これらの塩基性化合物は、単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
粉砕処理に用いられる塩基性化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどのアルカリ金属水酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなどのアルカリ土類金属水酸化物、酸化ナトリウム、酸化カリウムなどのアルカリ金属酸化物、酸化マグネシウム、酸化カルシウムなどのアルカリ土類金属酸化物、硫化ナトリウム、硫化カリウムなどのアルカリ金属硫化物、硫化マグネシウム、硫化カルシウムなどのアルカリ土類金属硫化物、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウムなどの水酸化四級アンモニウムなどが挙げられる。これらの中でも、酵素糖化率向上の観点から、好ましくは、アルカリ金属水酸化物又はアルカリ土類金属水酸化物であり、より好ましくは、アルカリ金属水酸化物、更に好ましくは、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムである。これらの塩基性化合物は、単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
粉砕処理で用いられる塩基性化合物の量は、植物系バイオマス中のホロセルロースをすべてセルロースとして仮定した場合に、該セルロースを構成するアンヒドログルコース単位（以下「ＡＧＵ」と称する場合がある。）１モルあたり、好ましくは０．０１倍モル以上、より好ましくは０．０５倍モル以上、更に好ましくは０．１倍モル以上であり、そして、塩基性化合物の中和及び／又は洗浄容易性の観点、及び塩基性化合物のコストの観点から、好ましくは１０倍モル以下、より好ましくは８倍モル以下、更に好ましくは５倍モル以下、更に好ましくは１．５倍モル以下である。
粉砕処理時の水分量は、植物系バイオマスの乾燥質量に対して好ましくは０．１質量％以上、より好ましくは０．５質量％以上、更に好ましくは１質量％以上、更に好ましくは２質量％以上であり、そして、好ましくは４０質量％以下、より好ましくは３０質量％以下、更に好ましくは２０質量％以下である。
粉砕処理時の水分量は、植物系バイオマスの乾燥質量に対する水分量を意味し、乾燥処理などにより植物系バイオマス、塩基性化合物に含まれる水分量を低減することや、粉砕処理時に水を添加して水分量を上げることなどにより、適宜調整することができる。
粉砕処理時の水分量は、植物系バイオマスの乾燥質量に対する水分量を意味し、乾燥処理などにより植物系バイオマス、塩基性化合物に含まれる水分量を低減することや、粉砕処理時に水を添加して水分量を上げることなどにより、適宜調整することができる。
粉砕処理後に得られる植物系バイオマスの平均粒径は、リグニンの収率向上、及び糖化効率向上の観点から、好ましくは１μｍ以上、より好ましくは５μｍ以上であり、そして、好ましくは１５０μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下である。なお、当該植物系バイオマスの平均粒径はレーザー回折／散乱式粒度分布測定装置「ＬＡ−９５０」（株式会社堀場製作所製）を用いて測定する。
工程１では、塩基性化合物が用いられる。塩基性化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどのアルカリ金属水酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなどのアルカリ土類金属水酸化物、酸化ナトリウム、酸化カリウムなどのアルカリ金属酸化物、酸化マグネシウム、酸化カルシウムなどのアルカリ土類金属酸化物、硫化ナトリウム、硫化カリウムなどのアルカリ金属硫化物、硫化マグネシウム、硫化カルシウムなどのアルカリ土類金属硫化物、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウムなどの水酸化四級アンモニウムなどが挙げられる。これらの中でも、本発明のリグニン分解物の回収率を高める観点から、好ましくは、アルカリ金属水酸化物又はアルカリ土類金属水酸化物であり、より好ましくは、アルカリ金属水酸化物、更に好ましくは、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムであり、本発明のリグニン分解物の回収率を高める観点及び常温、常圧で取扱える等の作業性の観点から、好ましくは水酸化ナトリウムである。
工程１の塩基性化合物の量は、本発明のリグニン分解物の回収率を高める観点から、植物系バイオマスの固形分１００質量部に対し、好ましくは７０質量部以下、より好ましくは６０質量部以下、更に好ましくは５５質量部以下、更に好ましくは５０質量部以下、更に好ましくは４０質量部以下、更に好ましくは３０質量部以下、更に好ましくは２０質量部以下であり、そして、好ましくは８質量部以上、より好ましくは１０質量部以上である。
工程１の塩基性化合物の量は、本発明のリグニン分解物の回収率を高める観点から、植物系バイオマスの固形分１００質量部に対し、好ましくは７０質量部以下、より好ましくは６０質量部以下、更に好ましくは５５質量部以下、更に好ましくは５０質量部以下、更に好ましくは４０質量部以下、更に好ましくは３０質量部以下、更に好ましくは２０質量部以下であり、そして、好ましくは８質量部以上、より好ましくは１０質量部以上である。
工程１の水の量は、本発明のリグニン分解物の回収率を高める観点、均一な撹拌混合等の作業性の観点、ならびに設備過大や加熱コスト等の経済性の観点から、植物系バイオマスの固形分１００質量部に対し、好ましくは１０質量部以上、より好ましくは１５０質量部以上、更に好ましくは２５０質量部以上、更に好ましくは３５０質量部以上、更に好ましくは４５０質量部以上、更に好ましくは５５０質量部以上、更に好ましくは６５０質量部以上、更に好ましくは７５０質量部以上であり、そして、好ましくは８，０００質量部以下、より好ましくは５，０００質量部以下、更に好ましくは３，５００質量部以下、更に好ましくは２，５００質量部以下、更に好ましくは１，５００質量部以下である。
工程１の処理では、Ｈ−ファクター（以下、ＨＦともいう）が、本発明のリグニン分解物の回収率を高める観点、経済性の観点から、好ましくは０．０１以上、より好ましくは０．１以上、更に好ましくは１以上、更に好ましくは２以上、更に好ましくは３以上であり、そして２５，０００以下、好ましくは１０，０００以下、より好ましくは５，０００以下、更に好ましくは３，０００以下、更に好ましくは１，５００以下、更に好ましくは１，２００以下、更に好ましくは１，０００以下、更に好ましくは４００以下、更に好ましくは３００以下、更に好ましくは１００以下、更に好ましくは５０以下、更に好ましくは３０以下である。
ＨＦは、パルプの蒸解工程における制御指標として、従来から使用されているもので、温度と時間の効果を一つの変数としたものである。
工程１の処理は温度が高いと反応が促進されるとともに時間も同時に関係するため、１００℃の脱リグニン反応速度を１として、他の温度における相対速度をＡｒｒｈｅｎｉｕｓの式より求め、その温度における時間との積であるＨＦによって算出される。
本発明においては、ＨＦはバイオマスの塩基性化合物を用いた処理で反応系に与えられた熱の総量を表す指標であり、下記式（１）により表される。ＨＦはバイオマスと、塩基性溶液（塩基性化合物及び水を含む水溶液）とが接触している時間ｔを積分することで算出する。
工程１の処理は温度が高いと反応が促進されるとともに時間も同時に関係するため、１００℃の脱リグニン反応速度を１として、他の温度における相対速度をＡｒｒｈｅｎｉｕｓの式より求め、その温度における時間との積であるＨＦによって算出される。
本発明においては、ＨＦはバイオマスの塩基性化合物を用いた処理で反応系に与えられた熱の総量を表す指標であり、下記式（１）により表される。ＨＦはバイオマスと、塩基性溶液（塩基性化合物及び水を含む水溶液）とが接触している時間ｔを積分することで算出する。
例えば、ＨＦとして３以上を満たすために、加熱処理を７０℃で行った場合は、１５０時間程度の処理時間が必要となり、加熱処理を８５℃で行った場合は、２０時間程度の処理時間が必要となり、加熱処理を１００℃で行った場合は、４．５時間程度の処理時間が必要となる。
工程１の処理の温度及び時間は、本発明のリグニン分解物の回収率、及びサイクルタイムの短縮、経済性の観点から、設定されるのが好ましい。
工程１の処理の温度及び時間は、本発明のリグニン分解物の回収率、及びサイクルタイムの短縮、経済性の観点から、設定されるのが好ましい。
よって、工程１の処理の温度は、例えば、１０℃以上、好ましくは２０℃以上、本発明のリグニン分解物の回収率を高める観点、及びサイクルタイムの短縮の観点から、好ましくは７０℃以上、より好ましくは８０℃以上、更に好ましくは９０℃以上、更に好ましくは９５℃以上であり、そして、本発明のリグニン分解物の回収率及び経済性の観点から、好ましくは１８０℃以下、より好ましくは１５０℃以下、更に好ましくは１４０℃以下、更に好ましくは１３０℃以下、更に好ましくは１２０℃以下である。
工程１の処理の時間は、上記の処理の温度範囲内で維持した時間を表し、例えば、１０℃以上１８０℃以下の温度範囲内で維持した時間、好ましくは７０℃以上１５０℃以下の温度範囲内で維持した時間、より好ましくは８０℃以上１４０℃以下の温度範囲内で維持した時間、更に好ましくは９０℃以上１３０℃以下の温度範囲内で維持した時間、更に好ましくは９５℃以上１２０℃以下の温度範囲内で維持した時間である。
工程１の処理の時間は、処理設備のスケールや昇降温速度の違いによって変化するので一概に言えないが、本発明のリグニン分解物の回収率を高める観点から、好ましくは０．１時間以上、より好ましくは０．５時間以上、更に好ましくは１時間以上、更に好ましくは１．５時間以上であり、そして、上限は特に限定されず、例えば１か月以下、好ましくは、１週間以下、本発明のリグニン分解物の回収率、サイクルタイムの短縮及び経済性の観点から、好ましくは５０時間以下、より好ましくは２８時間以下、更に好ましくは２０時間以下、更に好ましくは１５時間以下、更に好ましくは１０時間以下、更に好ましくは８時間以下である。
工程１の処理の時間は、上記の処理の温度範囲内で維持した時間を表し、例えば、１０℃以上１８０℃以下の温度範囲内で維持した時間、好ましくは７０℃以上１５０℃以下の温度範囲内で維持した時間、より好ましくは８０℃以上１４０℃以下の温度範囲内で維持した時間、更に好ましくは９０℃以上１３０℃以下の温度範囲内で維持した時間、更に好ましくは９５℃以上１２０℃以下の温度範囲内で維持した時間である。
工程１の処理の時間は、処理設備のスケールや昇降温速度の違いによって変化するので一概に言えないが、本発明のリグニン分解物の回収率を高める観点から、好ましくは０．１時間以上、より好ましくは０．５時間以上、更に好ましくは１時間以上、更に好ましくは１．５時間以上であり、そして、上限は特に限定されず、例えば１か月以下、好ましくは、１週間以下、本発明のリグニン分解物の回収率、サイクルタイムの短縮及び経済性の観点から、好ましくは５０時間以下、より好ましくは２８時間以下、更に好ましくは２０時間以下、更に好ましくは１５時間以下、更に好ましくは１０時間以下、更に好ましくは８時間以下である。
本発明のリグニン分解物は、通常、工程１の処理で得られた反応物の水相部分に存在している。従って、工程２では、この水相を分離してその中から本発明のリグニン分解物を取り出すことができる。
当該水相は、例えば、工程１の塩基性化合物を用いた処理で得られた反応物の液部を分離することで取り出すことができる。
当該水相は、前記分離に加えて、分離した前記反応物の固形部中（固体相中）に存在するリグニン分解物を水で洗浄し、水中に溶解させて抽出し、取り出すことができる。
具体的には、工程１の反応物から回収した水相及び工程１の前記反応物の固形部から回収した水相に、溶媒、好ましくは炭素数１以上３以下のアルコールから選ばれる少なくとも１種を含む溶媒を混合し、該混合物中で不純物を析出させる工程、析出した不純物を取り除く工程、及び、前記混合物から有機溶媒を取り除く工程、リグニン分解物を析出させる、例えば酸の添加によりリグニン分解物を析出させる工程、により、本発明のリグニン分解物を得ることができる。更に、得られたリグニン分解物は、透析膜等により酸又は塩基性化合物を除いてもよい。
このようにして得られたリグニン分解物は、水やその他の溶剤と共に分散された状態でも良く、また、溶媒を蒸発させて、固体としても良い。
当該水相は、例えば、工程１の塩基性化合物を用いた処理で得られた反応物の液部を分離することで取り出すことができる。
当該水相は、前記分離に加えて、分離した前記反応物の固形部中（固体相中）に存在するリグニン分解物を水で洗浄し、水中に溶解させて抽出し、取り出すことができる。
具体的には、工程１の反応物から回収した水相及び工程１の前記反応物の固形部から回収した水相に、溶媒、好ましくは炭素数１以上３以下のアルコールから選ばれる少なくとも１種を含む溶媒を混合し、該混合物中で不純物を析出させる工程、析出した不純物を取り除く工程、及び、前記混合物から有機溶媒を取り除く工程、リグニン分解物を析出させる、例えば酸の添加によりリグニン分解物を析出させる工程、により、本発明のリグニン分解物を得ることができる。更に、得られたリグニン分解物は、透析膜等により酸又は塩基性化合物を除いてもよい。
このようにして得られたリグニン分解物は、水やその他の溶剤と共に分散された状態でも良く、また、溶媒を蒸発させて、固体としても良い。
本発明では、工程２の後に、以下の工程３を行うこともできる。工程３により、リグニンの変性の程度や分子量を更に調整することができる。
工程３：工程２で得られたリグニン分解物を加熱する工程
工程３は、無溶媒下で行うことが好ましい。
工程３での加熱温度は、好ましくは６０℃以上、より好ましくは１００℃以上、そして、好ましくは１７０℃以下、より好ましくは１４０℃以下である。
また、工程３での加熱時間は、好ましくは１分以上、より好ましくは３分以上、そして、好ましくは３０分以下、より好ましくは１０分以下である。
工程３：工程２で得られたリグニン分解物を加熱する工程
工程３は、無溶媒下で行うことが好ましい。
工程３での加熱温度は、好ましくは６０℃以上、より好ましくは１００℃以上、そして、好ましくは１７０℃以下、より好ましくは１４０℃以下である。
また、工程３での加熱時間は、好ましくは１分以上、より好ましくは３分以上、そして、好ましくは３０分以下、より好ましくは１０分以下である。
また、本発明では、必要に応じて得られたリグニン分解物の分子量を、分画により調整することもできる。
＜本発明の態様等＞
本発明は、アルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率が５質量％以上であり、重量平均分子量が３００以上１００，０００以下であり、水に対する接触角が１５°以上であるリグニン分解物の、植物収量向上剤、好ましくは農作物用収量向上剤としての使用に関する。
また、本発明は、アルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率が５質量％以上であり、重量平均分子量が３００以上１００，０００以下であり、水に対する接触角が１５°以上であるリグニン分解物を含有する組成物の、植物収量向上剤組成物、好ましくは農作物用収量向上剤組成物としての使用に関する。
本発明は、植物収量向上剤、好ましくは農作物用収量向上剤として使用される、アルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率が５質量％以上であり、重量平均分子量が３００以上１００，０００以下であり、水に対する接触角が１５°以上であるリグニン分解物に関する。
また、本発明は、植物収量向上剤組成物、好ましくは農作物用収量向上剤組成物として使用される、アルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率が５質量％以上であり、重量平均分子量が３００以上１００，０００以下であり、水に対する接触角が１５°以上であるリグニン分解物を含有する組成物に関する。
これらで用いるリグニン分解物は、本発明のリグニン分解物であり、その好ましい態様は、本発明の植物収量向上剤や植物収量向上剤組成物と同じである。
本発明は、アルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率が５質量％以上であり、重量平均分子量が３００以上１００，０００以下であり、水に対する接触角が１５°以上であるリグニン分解物の、植物収量向上剤、好ましくは農作物用収量向上剤としての使用に関する。
また、本発明は、アルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率が５質量％以上であり、重量平均分子量が３００以上１００，０００以下であり、水に対する接触角が１５°以上であるリグニン分解物を含有する組成物の、植物収量向上剤組成物、好ましくは農作物用収量向上剤組成物としての使用に関する。
本発明は、植物収量向上剤、好ましくは農作物用収量向上剤として使用される、アルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率が５質量％以上であり、重量平均分子量が３００以上１００，０００以下であり、水に対する接触角が１５°以上であるリグニン分解物に関する。
また、本発明は、植物収量向上剤組成物、好ましくは農作物用収量向上剤組成物として使用される、アルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率が５質量％以上であり、重量平均分子量が３００以上１００，０００以下であり、水に対する接触角が１５°以上であるリグニン分解物を含有する組成物に関する。
これらで用いるリグニン分解物は、本発明のリグニン分解物であり、その好ましい態様は、本発明の植物収量向上剤や植物収量向上剤組成物と同じである。
＜製造例１＞
下記工程１、２ａにより、植物収量向上剤となるリグニン分解物１を製造した。
（工程１）
草本系バイオマスとして、サトウキビバガスを、乾燥質量として３０ｇガラス瓶に入れ、固形分含有量が１０質量％になるように、１．６質量％水酸化ナトリウム水溶液を加えた。ガラス瓶をオートクレーブで、９５℃、６時間加熱して反応物を得た。工程１でのＨＦは３．５であった。
工程１で得られた反応物を、４００メッシュのＳＵＳメッシュとヌッチェを用いて減圧濾過した。残渣を、９０℃のイオン交換水３００ｍＬで洗浄した。ろ液と洗浄液を集め、１．０Ｍ 塩酸でｐＨ４にしてリグニン分解物を含む懸濁液を得た。
下記工程１、２ａにより、植物収量向上剤となるリグニン分解物１を製造した。
（工程１）
草本系バイオマスとして、サトウキビバガスを、乾燥質量として３０ｇガラス瓶に入れ、固形分含有量が１０質量％になるように、１．６質量％水酸化ナトリウム水溶液を加えた。ガラス瓶をオートクレーブで、９５℃、６時間加熱して反応物を得た。工程１でのＨＦは３．５であった。
工程１で得られた反応物を、４００メッシュのＳＵＳメッシュとヌッチェを用いて減圧濾過した。残渣を、９０℃のイオン交換水３００ｍＬで洗浄した。ろ液と洗浄液を集め、１．０Ｍ 塩酸でｐＨ４にしてリグニン分解物を含む懸濁液を得た。
（工程２ａ）
工程１で得られた懸濁液を、遠心分離した。
遠心分離は、日立工機株式会社製「ｈｉｍａｃ ＣＲ ２０Ｇ III」を用いて、１０，０００ｒｐｍ、２０分の条件で行った。
遠心分離後、上澄みを除き、イオン交換水３００ｍＬを加え、撹拌した後、再度、前記と同じ条件で遠心分離し、水洗を行った。水洗を２回行い、得られた沈殿物を凍結乾燥し、粉体状のリグニン分解物１を得た。リグニン分解物１中の有効分含有率は７８質量％であった。該有効分は、クラーソン・リグニン法によって求めた。すなわち、ＴＡＰＰＩ公式分析法Ｔ２２２ｏｍ−８３に従って、酸不溶性リグニン率と酸可溶性リグニン率の和で全体のリグニン含有率を算出した。
リグニン分解物１は、アルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率が２１．９質量％、重量平均分子量が８，４８８、水接触角が３８．２°であった。
工程１で得られた懸濁液を、遠心分離した。
遠心分離は、日立工機株式会社製「ｈｉｍａｃ ＣＲ ２０Ｇ III」を用いて、１０，０００ｒｐｍ、２０分の条件で行った。
遠心分離後、上澄みを除き、イオン交換水３００ｍＬを加え、撹拌した後、再度、前記と同じ条件で遠心分離し、水洗を行った。水洗を２回行い、得られた沈殿物を凍結乾燥し、粉体状のリグニン分解物１を得た。リグニン分解物１中の有効分含有率は７８質量％であった。該有効分は、クラーソン・リグニン法によって求めた。すなわち、ＴＡＰＰＩ公式分析法Ｔ２２２ｏｍ−８３に従って、酸不溶性リグニン率と酸可溶性リグニン率の和で全体のリグニン含有率を算出した。
リグニン分解物１は、アルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率が２１．９質量％、重量平均分子量が８，４８８、水接触角が３８．２°であった。
＜製造例２＞
製造例１と同様に、ただし、工程２ａを下記工程２ｂに変更し、植物収量向上剤となるリグニン分解物２を製造した。
（工程２ｂ）
工程１で得られた懸濁液を、遠心分離した。
遠心分離は、日立工機株式会社製「ｈｉｍａｃ ＣＲ ２０Ｇ III」を用いて、１０，０００ｒｐｍ、２０分の条件で行った。
遠心分離後、上澄みを除き、イオン交換水３００ｍＬを加え、撹拌した後、再度、前記と同じ条件で遠心分離し、水洗を行った。水洗を２回行い、得られた沈殿物に対し１．０Ｍ水酸化ナトリウム水溶液を加え、ｐＨ７とした。続いて透析処理を行い、中和塩を除去し、得られた水溶液を凍結乾燥し、粉体状のリグニン分解物２を得た。透析処理にはＳｐｅｃｔｒｕｍ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ Ｉｎｃ．社製のＳｐｅｃｔｒａ／Ｐｏｒ６標準ＲＣ湿潤処理済透析チューブ（ＭＷＣＯ；１ｋＤ）を用いた。
リグニン分解物２はアルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率が２４．６質量％、重量平均分子量が１２，７００、水接触角が３９．８°であった。アルデヒド収率及び水接触角は以下の方法で測定した。重量平均分子量は前記の方法で測定した。
製造例１と同様に、ただし、工程２ａを下記工程２ｂに変更し、植物収量向上剤となるリグニン分解物２を製造した。
（工程２ｂ）
工程１で得られた懸濁液を、遠心分離した。
遠心分離は、日立工機株式会社製「ｈｉｍａｃ ＣＲ ２０Ｇ III」を用いて、１０，０００ｒｐｍ、２０分の条件で行った。
遠心分離後、上澄みを除き、イオン交換水３００ｍＬを加え、撹拌した後、再度、前記と同じ条件で遠心分離し、水洗を行った。水洗を２回行い、得られた沈殿物に対し１．０Ｍ水酸化ナトリウム水溶液を加え、ｐＨ７とした。続いて透析処理を行い、中和塩を除去し、得られた水溶液を凍結乾燥し、粉体状のリグニン分解物２を得た。透析処理にはＳｐｅｃｔｒｕｍ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ Ｉｎｃ．社製のＳｐｅｃｔｒａ／Ｐｏｒ６標準ＲＣ湿潤処理済透析チューブ（ＭＷＣＯ；１ｋＤ）を用いた。
リグニン分解物２はアルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率が２４．６質量％、重量平均分子量が１２，７００、水接触角が３９．８°であった。アルデヒド収率及び水接触角は以下の方法で測定した。重量平均分子量は前記の方法で測定した。
＜リグニン分解物のアルデヒド収率の測定方法＞
測定対象のリグニン分解物５０ｍｇ、２Ｍ 水酸化ナトリウム水溶液７ｍＬ、ニトロベンゼン０．４ｍＬを２０ｍＬのバイアルに入れ、９００ｒｐｍで撹拌しながら１７０℃で２．５時間加熱した。加熱終了後冷却し、１０ｍＬのジエチルエーテルで３回抽出し、ニトロベンゼン還元物と余分なニトロベンゼンを除去した。残った水層側に濃塩酸を加えてｐＨ１に調整し、更に１０ｍＬのジエチルエーテルで３回抽出した。このジエチルエーテル抽出液を減圧下で留去し、酸化混合物を得る。この酸化混合物をジクロロメタン２０ｍＬでメスアップした。そのうち２ｍＬをミリポアＨＶＨＰ膜（日本ミリポア株式会社製、孔径０．４５μｍ）でろ過し、ガスクロマトグラフィ（ＧＣ）に供した。
ガスクロマトグラフィは、ＡｇｉｌｅｎｔＪ＆Ｗ ＧＣカラム ＤＢ−５（アジレント・テクノロジー株式会社製）を装着したＧＣ装置（アジレント・テクノロジー株式会社製）を用いた。ガスクロマトグラフィの条件は、試料量は１．０μＬ、ヘリウム流速は１０ｍＬ／分、抽入口温度２００℃、スプリット比１０：１とした。温度条件は、６０℃で１分間保持した後、６０〜２５０℃まで５℃／分で昇温し、２５０℃で１０分保持した。定量は、バニリン、シリンガアルデヒド、パラヒドロキシベンズアルデヒドの３つのアルデヒドを試薬として用い、含有量に対するピーク面積で検量線を作成し、リグニン分解物中の前記３つのアルデヒド収量をそれぞれ求めた。次式でアルデヒド収率（％）を算出した。
アルデヒド収率（％）＝（３つのアルデヒド量を合算したアルデヒド収量／リグニン分解物質量）×１００
測定対象のリグニン分解物５０ｍｇ、２Ｍ 水酸化ナトリウム水溶液７ｍＬ、ニトロベンゼン０．４ｍＬを２０ｍＬのバイアルに入れ、９００ｒｐｍで撹拌しながら１７０℃で２．５時間加熱した。加熱終了後冷却し、１０ｍＬのジエチルエーテルで３回抽出し、ニトロベンゼン還元物と余分なニトロベンゼンを除去した。残った水層側に濃塩酸を加えてｐＨ１に調整し、更に１０ｍＬのジエチルエーテルで３回抽出した。このジエチルエーテル抽出液を減圧下で留去し、酸化混合物を得る。この酸化混合物をジクロロメタン２０ｍＬでメスアップした。そのうち２ｍＬをミリポアＨＶＨＰ膜（日本ミリポア株式会社製、孔径０．４５μｍ）でろ過し、ガスクロマトグラフィ（ＧＣ）に供した。
ガスクロマトグラフィは、ＡｇｉｌｅｎｔＪ＆Ｗ ＧＣカラム ＤＢ−５（アジレント・テクノロジー株式会社製）を装着したＧＣ装置（アジレント・テクノロジー株式会社製）を用いた。ガスクロマトグラフィの条件は、試料量は１．０μＬ、ヘリウム流速は１０ｍＬ／分、抽入口温度２００℃、スプリット比１０：１とした。温度条件は、６０℃で１分間保持した後、６０〜２５０℃まで５℃／分で昇温し、２５０℃で１０分保持した。定量は、バニリン、シリンガアルデヒド、パラヒドロキシベンズアルデヒドの３つのアルデヒドを試薬として用い、含有量に対するピーク面積で検量線を作成し、リグニン分解物中の前記３つのアルデヒド収量をそれぞれ求めた。次式でアルデヒド収率（％）を算出した。
アルデヒド収率（％）＝（３つのアルデヒド量を合算したアルデヒド収量／リグニン分解物質量）×１００
＜リグニン分解物の水接触角の測定方法＞
筒状スペーサー（株式会社八幡ねじ製：八幡ねじスペーサー、内径１０．２ｍｍ×長さ３０ｍｍ）内にダボピン（和気産業株式会社製：品番ＤＢ−００３）の太い方（オンダボ面）を内側なるように設置した。次に、スペーサー内に、表１に示す粉体状のリグニン分解物を０．１〜０．３ｇ程度添加した。別のダボピン（和気産業株式会社製：品番ＤＢ−００３）を、その太い方（オンダボ面）がリグニン分解物と当接するようにスペーサー内に設置した。すなわち、スペーサー内でリグニン分解物を、２つのダボピンの太い方（オンダボ面）の面で挟む形に設置した。
次に、上記ダボピンの両端を回転式ベンチバイス（トラスコ中山株式会社製：品番ＢＶ−６５ＳＮ）を用いて挟み、リグニン分解物が粒状となるまで、上下のダボピンに圧力を加えた。この操作で、リグニン分解物に、密度が約１．５ｇ／ｃｍ３になるように圧力をかけてリグニン分解物を天面と底面が平らな粒状物とした。
得られたリグニン分解物の粒状物を平滑な基盤に載せ、前記粒状物の表面（天面）に２０℃の純水を粒径５μｍで滴下し、１秒後の接触角を測定した。接触角は、液滴の左右端点と頂点を結ぶ直線の固体表面に対する角度を求め、これを２倍することで求めた（θ／２法）。測定は１つのサンプルにつき３回行い、その平均値として得た値を水接触角として採用した。
筒状スペーサー（株式会社八幡ねじ製：八幡ねじスペーサー、内径１０．２ｍｍ×長さ３０ｍｍ）内にダボピン（和気産業株式会社製：品番ＤＢ−００３）の太い方（オンダボ面）を内側なるように設置した。次に、スペーサー内に、表１に示す粉体状のリグニン分解物を０．１〜０．３ｇ程度添加した。別のダボピン（和気産業株式会社製：品番ＤＢ−００３）を、その太い方（オンダボ面）がリグニン分解物と当接するようにスペーサー内に設置した。すなわち、スペーサー内でリグニン分解物を、２つのダボピンの太い方（オンダボ面）の面で挟む形に設置した。
次に、上記ダボピンの両端を回転式ベンチバイス（トラスコ中山株式会社製：品番ＢＶ−６５ＳＮ）を用いて挟み、リグニン分解物が粒状となるまで、上下のダボピンに圧力を加えた。この操作で、リグニン分解物に、密度が約１．５ｇ／ｃｍ３になるように圧力をかけてリグニン分解物を天面と底面が平らな粒状物とした。
得られたリグニン分解物の粒状物を平滑な基盤に載せ、前記粒状物の表面（天面）に２０℃の純水を粒径５μｍで滴下し、１秒後の接触角を測定した。接触角は、液滴の左右端点と頂点を結ぶ直線の固体表面に対する角度を求め、これを２倍することで求めた（θ／２法）。測定は１つのサンプルにつき３回行い、その平均値として得た値を水接触角として採用した。
＜実施例１＞
本発明のリグニン分解物１を土壌に添加してダイズに適用した場合の、ダイズの生長促進効果について評価した。
土壌として、佐賀県の田土（沖積土）を採取したものを目開き２ｍｍの篩に通し、粗大な粒子や石、礫を除いたものを使用した。
土壌を１０Ｌ手動式ガーデンミキサーＭ４０（清水工業）に投入し、リグニン分解物１を土壌に対して０．０５質量％となるように投入した。更に土壌に対して３０質量％となるように水を投入し、約５分間撹拌後、得られた混合物を土壌サンプルとした。土壌サンプルを育苗用ポリエチレン製ポット（直径１８ｃｍ）に投入し、１０ａあたりＮ／Ｐ／Ｋ＝６ｋｇ／６ｋｇ／６ｋｇとなるように施肥を行い、ダイズ（品種タイカイミドリ、株式会社アサヒ農園）を播種した。播種から約１か月後にダイズ苗を取出し、地下部の乾燥質量、根粒数、根粒重を測定した。反復数は８個とし、その平均値を求めた。各平均値は、それぞれの対照の値を１００とする相対値で表１に示した。なお、対照は、リグニン分解物を用いずに実施したものである（実施例２も同様）。表１の相対値が大きいことは、収穫までの生育性が良好であることを意味し、植物の収量増加が期待される。なお、表中、添加量は、土壌１００質量部に対する質量部である（以下同様）。
本発明のリグニン分解物１を土壌に添加してダイズに適用した場合の、ダイズの生長促進効果について評価した。
土壌として、佐賀県の田土（沖積土）を採取したものを目開き２ｍｍの篩に通し、粗大な粒子や石、礫を除いたものを使用した。
土壌を１０Ｌ手動式ガーデンミキサーＭ４０（清水工業）に投入し、リグニン分解物１を土壌に対して０．０５質量％となるように投入した。更に土壌に対して３０質量％となるように水を投入し、約５分間撹拌後、得られた混合物を土壌サンプルとした。土壌サンプルを育苗用ポリエチレン製ポット（直径１８ｃｍ）に投入し、１０ａあたりＮ／Ｐ／Ｋ＝６ｋｇ／６ｋｇ／６ｋｇとなるように施肥を行い、ダイズ（品種タイカイミドリ、株式会社アサヒ農園）を播種した。播種から約１か月後にダイズ苗を取出し、地下部の乾燥質量、根粒数、根粒重を測定した。反復数は８個とし、その平均値を求めた。各平均値は、それぞれの対照の値を１００とする相対値で表１に示した。なお、対照は、リグニン分解物を用いずに実施したものである（実施例２も同様）。表１の相対値が大きいことは、収穫までの生育性が良好であることを意味し、植物の収量増加が期待される。なお、表中、添加量は、土壌１００質量部に対する質量部である（以下同様）。
＜実施例２＞
本発明のリグニン分解物１を土壌に添加してダイズに適用した場合の、ダイズの収量向上効果について評価した。
実施例１で調製した土壌サンプルを育苗用ポリエチレン製ポット（直径１８ｃｍ）に投入し、１０ａあたりＮ／Ｐ／Ｋ＝６ｋｇ／６ｋｇ／６ｋｇとなるように施肥を行い、ダイズ（品種タイカイミドリ、株式会社アサヒ農園）を播種した。播種後６０日目と７０日目に２００倍希釈したハイポネックス（株式会社ハイポネックスジャパン）を１００ｍＬずつ土壌灌水し、播種から４か月後収穫し、分枝数、莢数、子実数、一粒の質量、収量を測定した。反復数は８個とし、その平均値を求めた。各平均値は、対照の値を１００とする相対値で表２に示した。
本発明のリグニン分解物１を土壌に添加してダイズに適用した場合の、ダイズの収量向上効果について評価した。
実施例１で調製した土壌サンプルを育苗用ポリエチレン製ポット（直径１８ｃｍ）に投入し、１０ａあたりＮ／Ｐ／Ｋ＝６ｋｇ／６ｋｇ／６ｋｇとなるように施肥を行い、ダイズ（品種タイカイミドリ、株式会社アサヒ農園）を播種した。播種後６０日目と７０日目に２００倍希釈したハイポネックス（株式会社ハイポネックスジャパン）を１００ｍＬずつ土壌灌水し、播種から４か月後収穫し、分枝数、莢数、子実数、一粒の質量、収量を測定した。反復数は８個とし、その平均値を求めた。各平均値は、対照の値を１００とする相対値で表２に示した。
＜実施例３＞
本発明のリグニン分解物２を葉面散布してダイズに適用した場合の、ダイズの収量向上効果を評価した。
ダイズ（品種フクユタカ、岩倉種苗株式会社）を用い、ダイズ圃場（和歌山県和歌山市）に１０ａあたりＮ／Ｐ／Ｋ＝３．５ｋｇ／６ｋｇ／６ｋｇとなるように施肥を行って、播種し、栽培した。その後、分枝発現開始時期（第４〜６本葉展開期）に、１００Ｌ／１０ａの散布量となるように均一に苗の１０〜１５ｃｍ上方から、非イオン界面活性剤(モノオレイン酸ポリオキシソルビタン(エチレンオキシド平均付加モル数２０)、レオドールＴＷ−Ｏ１２０、花王株式会社製)１，０００ｐｐｍ及びリグニン分解物２を表３の濃度で含有する処理液（残部は水）を、散布した。次いで、開花初期時期（第６〜９本葉展開期）に、前記処理液の２回目の散布を、着莢開始時期に、前記処理液の３回目の散布を、１回目の散布と同様に行った。３回目の散布処理後、栽培を継続し、播種から約４か月後に収穫し、分枝数、莢数、子実数、一粒の質量、収量を測定した。反復数は１２とし、平均値を求めた。各平均値を、対照の値を１００とする相対値で表３に示した。なお、対照は、リグニン分解物及び非イオン界面活性剤を用いずに実施したものである。
本発明のリグニン分解物２を葉面散布してダイズに適用した場合の、ダイズの収量向上効果を評価した。
ダイズ（品種フクユタカ、岩倉種苗株式会社）を用い、ダイズ圃場（和歌山県和歌山市）に１０ａあたりＮ／Ｐ／Ｋ＝３．５ｋｇ／６ｋｇ／６ｋｇとなるように施肥を行って、播種し、栽培した。その後、分枝発現開始時期（第４〜６本葉展開期）に、１００Ｌ／１０ａの散布量となるように均一に苗の１０〜１５ｃｍ上方から、非イオン界面活性剤(モノオレイン酸ポリオキシソルビタン(エチレンオキシド平均付加モル数２０)、レオドールＴＷ−Ｏ１２０、花王株式会社製)１，０００ｐｐｍ及びリグニン分解物２を表３の濃度で含有する処理液（残部は水）を、散布した。次いで、開花初期時期（第６〜９本葉展開期）に、前記処理液の２回目の散布を、着莢開始時期に、前記処理液の３回目の散布を、１回目の散布と同様に行った。３回目の散布処理後、栽培を継続し、播種から約４か月後に収穫し、分枝数、莢数、子実数、一粒の質量、収量を測定した。反復数は１２とし、平均値を求めた。各平均値を、対照の値を１００とする相対値で表３に示した。なお、対照は、リグニン分解物及び非イオン界面活性剤を用いずに実施したものである。
Claims (13)
- アルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率が５質量％以上であり、重量平均分子量が３００以上１００，０００以下であり、水に対する接触角が１５°以上であるリグニン分解物を有効成分とする植物収量向上剤。
- 前記リグニン分解物のアルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率が１５質量％以上である、請求項１記載の植物収量向上剤。
- アルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率が５質量％以上であり、重量平均分子量が３００以上１００，０００以下であり、水に対する接触角が１５°以上であるリグニン分解物を含有する植物収量向上剤組成物。
- 前記リグニン分解物のアルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率が１５質量％以上である、請求項３記載の植物収量向上剤組成物。
- アルカリニトロベンゼン酸化によるアルデヒド収率が５質量％以上であり、重量平均分子量が３００以上１００，０００以下であり、水に対する接触角が１５°以上であるリグニン分解物を植物に適用する、農作物の増収をはかるための、植物の育成方法。
- 前記リグニン分解物と水とを含有する処理液を植物に接触させる、請求項５に記載の植物の育成方法。
- 前記処理液中の前記リグニン分解物の含有量が１ｐｐｍ以上５，０００ｐｐｍ以下である、請求項６に記載の植物の育成方法。
- 前記処理液を、養液栽培の培養液として用いて、前記リグニン分解物を植物に接触させる、請求項６又は７に記載の植物の育成方法。
- 前記処理液を、葉面散布して前記リグニン分解物を植物に接触させる、請求項６又は７に記載の植物の育成方法。
- 前記処理液が、請求項１もしくは２記載の植物収量向上剤又は請求項３もしくは４に記載の植物収量向上剤組成物と水とを混合して得られた処理液である、請求項５〜９の何れか１項に記載の植物の育成方法。
- 前記リグニン分解物を、植物を栽培する土壌に添加する、請求項５に記載の植物の育成方法。
- 前記リグニン分解物を、植物を栽培する土壌１００質量部あたり、０．０００１質量部以上１０質量部以下添加する、請求項１１に記載の植物の育成方法。
- 前記リグニン分解物を、植物を栽培する土壌１０ａあたり、０．２ｋｇ以上２０，０００ｋｇ以下添加する、請求項１１又は１２に記載の植物の育成方法。
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