JP6998253B2 - ニンニク中のアリイン増量剤およびニンニクの栽培方法 - Google Patents

ニンニク中のアリイン増量剤およびニンニクの栽培方法 Download PDF

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Description

本発明はニンニク中のアリイン含量を向上する剤、およびアリインの増加したニンニクの栽培方法を提供することに関する。
ニンニクは中央アジアを原産とするユリ科ネギ属の多年草であり、古代エジプト(紀元前3200年頃)から利用されている作物である。
ニンニク中に含まれるアリシンは機能性成分の一つであり、細胞が破壊されると、酵素反応によりアリインからアリシンに変化する。アリシンはニンニクのニオイ成分で、人への効果として疲労回復、滋養強壮作用、血行を良くし血中のコレステロ-ルを下げる作用、成人病などの予防効果がある抗酸化作用などが昔から知られている。また、機能性成分であるアホエンの前駆体でもあり、料理素材、健康食品素材として重要な成分となっている。
ここで、ニンニク中のアリインを含む硫黄化合物を高濃度化させる方法としては、以下の方法が知られている。例えば、特許文献1には、収穫後のニンニクに低温処理を施し、その後45~65℃で1~2週間温蔵することで、ニンニク中のS-2-プロペニルシステインを高濃度に蓄積させる方法が開示されている。特許文献2には、収穫後のニンニクを熱水に入れることでアリナーゼを失活させ、その粗抽出物を分取することで、ニンニク中のアリインを高濃度化させる方法が開示されている。また、非特許文献1には、ニンニク破砕物を低温4℃で数日保管すると、チオスルフィネート類が増加することが開示されている。
特許第4070138号 特開平6-220008号公報
Lawson L.D.,Wang Z.J. and Hughes B.G:γ-Glutamyl-S-alkylcysteines in garlic and other Allium spp.:Precursors of age-dependent trans-1-propenyl thiosulfinates. Journal of Natural Products, 54. 436-444, 1991
ニンニク中の硫黄化合物を高濃度化させるためには、特許文献1,2や非特許文献1に開示されているように、収穫後のニンニクに対して加工処理を施す必要がある。
本発明の課題は、収穫後のニンニクに対して加工処理を行わなくても、ニンニク中のアリイン含量を効率的に増加させる手段を提供することにある。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行い、その結果、ニンニクの生育中に酸化型グルタチオンを施用し栽培することで、ニンニクの球中おいてアリイン含量が増加しているという驚くべき知見を見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本明細書では上記課題を解決するための手段として、以下の発明を開示する。
(1).酸化型グルタチオンを有効成分として含有する、ニンニク球中のアリイン量を増加させるための、アリイン増加剤。
(2).(1)に記載のアリイン増加剤を、ニンニクに施用する工程を含む、アリインの増加したニンニクの栽培方法。
(3).アリイン増加剤を、播種時または鱗片分化期から球肥大期に施用する、(2)に記載の栽培方法。
(4).鱗片分化期と球肥大期にアリイン増加剤を1回ずつ施用する、(3)に記載の栽培方法。
(5).アリイン増加剤を0.01から100kg/ha施用する、(2)~(4)のいずれかに記載の栽培方法。
本発明によれば、収穫後のニンニクに対して加工処理を行わなくても、ニンニク中のアリイン含量を効果的に増加させることが可能である。
本発明の一実施形態について説明すると以下の通りである。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
酸化型グルタチオン 酸化型グルタチオン(GSSG)とは、還元型グルタチオン(GSH、N-(N-γ-L-グルタミル-L-システイニル)グリシン)の2分子がジスルフィド結合を介して結合して形成される物質である。
本発明では、酸化型グルタチオン(GSSG)とは、他の物質と結合しておらずイオン化していないフリー体、GSSGと酸又は塩基とで形成される塩、これらの水和物、これらの混合物等の、各種形態のGSSGを包含し得る。
本発明の方法で植物に施用される成分及び本発明のアリイン増量剤には、GSSGに加えて還元グルタチオン(GSH)が含まれていてもよい。前記成分又は前アリイン増量剤中のGSSGの含有量はGSHの含有量よりも相対的に多いことが好ましい。より好ましくは、前記成分又は前記アリイン増量剤中に含まれGSSGとGSHとの総質量(全てフリー体として換算した質量)に対してGSSGの総質量(フリー体として換算した質量)は、合計で50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは80質量%以上、更に好ましくは90質量%以上、最も好ましくは100質量%である。
GSSGの塩としてはアンモニウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、ナトリウム塩、リチウム塩等の肥料として許容される1種以上の塩であれば特に限定されないが、好ましくはアンモニウム塩、カルシウム塩及びマグネシウム塩から選択される1種以上の塩である。特許文献3に開示されている通り、GSSGの固体状のアンモニウム塩、カルシウム塩及びマグネシウム塩は低潮解性であり取扱いが容易であるとともに高水溶性であることから特に好ましい。このような塩は、特許文献3に記載されている通り、アンモニウムイオン、カルシウムカチオン、及びマグネシウムカチオンから選択される少なくとも1種を生成し得る物質の存在下、GSSGを水及び/又は水可溶性媒体から選択される水性媒体と接触させながら温度30℃以上に加温することにより固体として得ることができる。この方法で得られるGSSG塩としてはGSSGの1アンモニウム塩、GSSGの0.5カルシウム塩又は1カルシウム塩、GSSGの0.5マグネシウム塩又は1マグネシウム塩等が例示できる。
2.GSSGの施用
GSSGの施用は、土壌等の栽培担体の前記植物が生育している領域の面積に対して、0.01~100kg/ha、より好ましくは0.05kg/ha以上、より好ましくは50kg/ha以下、より好ましくは10kg/ha以下の施用量で行うことが好ましい。ここで施用量は、前記面積に対する、GSSGのフリー体として換算した重量として示す。
施用方法としてはGSSGが、前記植物の根、茎、葉等の植物体に接触する方法であれば特に限定されず、前記植物体にGSSGが直接接するように施用してもよいし、土壌等の栽培担体にGSSGを施用してもよい。
GSSGの植物体及び/又は栽培担体への施用は、GSSGが水及び/又は水溶性溶媒に溶解又は分散した、好ましくは溶解した液体の状態で植物体及び/又は栽培担体に施用する方法や、GSSGを含む粉末等の固形物を植物体及び/又は栽培担体に施用する方法等により行うことができる。前記水溶性溶媒としては、エタノール、メタノール等のアルコールが使用できる。これらの方法では、対象植物の植物体1つ(対象植物が株を形成している場合は1株)に対してGSSG(フリー体換算)が0.1~10,000mg、より好ましくは1~500mgとなるように施用することが好ましい。前記液体中でのGSSGを含有量は特に限定されないが、例えば0.1~10,000ppmが挙げられる。前記固形物中でのGSSGの含有量は特に限定されないが、例えば0.01~50質量%が挙げられる。より好ましくは、GSSGを水中で溶出可能な形態で含む固形物を対象植物の根の近傍の栽培担体の表面又は栽培担体中に配置して施用する方法や、GSSGを水及び/又は水溶性溶媒に溶解又は分散した液体の状態で対象植物の植物体の地上部(茎、葉等)に噴霧、塗布等の方法で接触させて施用する方法が挙げられる。
本発明のアリイン増量剤を植物に施用する時期は播種から収穫までのいずれかの時期(ここでは、生育中、又は栽培期間中と言い換える場合がある)であれば特に限定されない。例えば、植物が、本発明のアリイン増量剤を常に吸収し得る条件下で、本発明のアリイン増量剤を施用してもよいし、栽培期間を通して、間欠的にアリイン増量剤を吸収し得る条件でもよい。または、特定の生育時期にのみ、本発明のアリイン増量剤を施用してもよい。本発明のアリイン増量剤を特定の時期に施用することにより、アリイン増量剤の使用量を減少させることができ、栽培にかかるコストを低減することができる。ニンニクの生長段階は、一般的に葉・根が生長する時期である栄養生長期、りん片分化期、球肥大期に大きく区分される。アリイン増量剤の施用時期の例として、萌芽期、りん片分化期、球肥大期初期が好ましい。特に好ましくは、播種時、りん片分化期から球肥大開始3週間以内に施用することが望ましい。ここで述べる萌芽期とは、植付後にニンニクの芽が地表から現れる時期をいう。りん片分化期は、りん片原基である側芽がりん片に分化した時期をいう。球肥大期とは、貯蔵葉であるりん片葉の肥厚が進んでいる時期をいう。
3.GSSG含有アリイン増量剤の形態
本発明のアリイン増量剤は、GSSGを含有し、ニンニクのアリインを増量する用途で用いられるものであれば、GSSG自体であってもよいし、他の成分と組み合わされたGSSG含有組成物の形態であってもよい。
本発明のアリイン増量剤は、対象植物の植物体及び/又は栽培担体に直接施用される液状物;水、水溶性溶媒(メタノール、エタノール、エチレングリコール等)、これらのうち2種以上の混合溶媒等の溶媒により希釈してから対象植物の植物体及び/又は栽培担体に施用される液状物;水、水溶性溶媒(メタノール、エタノール等)、これらのうち2種以上の混合溶媒等の溶媒により溶解又は分散してから対象植物の植物体及び/又は栽培担体に施用される粉末、顆粒等の固形物;対象植物の植物体及び/又は栽培担体に直接散布される粉末(粉剤)等の固形物;クレー、タルク、バーミキュライト、珪藻土、カオリン、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、土壌等の固形物により希釈してから対象植物の植物体及び/又は栽培担体に施用される粉末(粉剤)等の固形物のような任意の形状であることができ、保存安定性を考慮すると固形物の形態が好ましい。
本発明のアリイン増量剤が液状物である場合、GSSG以外に、水、メタノール、エタノール等の水溶性溶媒等の溶媒、界面活性剤(直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩等)、分散安定化剤(カルボキシメチルセルロース、その塩等)、増粘剤、酸化防止剤等の成分を含むことができる。該液状物中でのGSSG濃度は特に限定されないが、対象植物に施用される時点において、例えば1~10,000ppmとなる濃度であることが好ましい。
本発明のアリイン増量剤が固形物である場合、界面活性剤(直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ラウリル硫酸塩、ヒマシ油カリ石けん等)、分散安定化剤(カルボキシメチルセルロース、その塩、等)、賦形剤(乳糖等)、崩壊剤、増粘剤、酸化防止剤等の成分を含むことができる。該固形物中でのGSSG濃度は特に限定されないが、対象植物に施用される時点において、例えば0.01~50質量%となる濃度であることが好ましい。
本発明のアリイン増量剤は、GSSGに加えて、植物に有益な他の成分を更に含んでいてもよい。他の成分としては窒素、リン酸、及びカリウムから選択される1種以上の肥料成分や、GSH等が挙げられる。
本発明に係るアリイン増量剤の製造方法は特に限定されず、各成分を混合したり、固形状組成物であれば必要に応じて粉砕、造粒、乾燥等の操作をして、液体状組成物であれば必要に応じて撹拌、乳化分散等の操作をして製造することができる。
4.対象植物
本発明に係るアリイン増量剤を施用する対象植物はニンニク(Allium sativum L.)に属する植物であれば特に限定されない。ニンニクの品種は特に限定されず、例えば、下記表1に記載の品種を挙げることができる。対象となる植物は野生型の植物には限定されず、変異体や形質転換体等であってもよい。
Figure 0006998253000001
以下、本発明を、具体例を参照して説明する。しかしながら以下の具体例は本発明の特範囲を限定するものではない。
(製造例1)
1.GSSG含有粒剤の調整
クレー(昭和KDE社製、956g)、ポリビニルアルコール(デンカ社製、20g)、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩(ライオン社製、30g)、カルボキシメチルセルロースNa(第一工業製薬社製、10g)、酸化型グルタチオン・アンモニウム塩(11g)、適量の水を混合し湿式押出造粒機(ダルトン社製マルチグラン)を用いて直径1.0mm、長さ約1~20mmの円柱状に湿式押出造粒し、乾燥後の顆粒を篩により分級し、長さ0.7~2mmの円柱状顆粒にしたものを、1%GSSG含有粒剤として下記の実験1に使用した。
2.GSSG含有水和剤の調整
クレー(昭和KDE社製、690g)、酸化型グルタチオン・アンモニウム塩(310g)を混合し、粉砕して、微粉状にした水和剤を、30%GSSG含有水和剤として使用した。
(実施例1)
<実験1>兵庫県内の圃場において、ニンニク(福地ホワイト六片)を栽培し、下記の試験区にて栽培した。
T1区:播種時(0日目:10月7日)に製造例1記載のGSSG含有粒剤をGSSG純分として0.3kg/haにして土壌と混合。
T2区:鱗片分化期(176日目:3月31日)、球肥大開始(191日目:4月15日)、球肥大開始2週間後(205日目)に、製造例1記載のGSSG含有水和剤をGSSG純分として3g、10Lの水に溶解後、噴霧器を用いて、100L/10aになるように、ニンニクの葉面に散布。
無処理区(C区):水を100L/10aになるように、ニンニクの葉面に散布。
栽培は、「野菜栽培指針」(全国農業協同組合連合会岡山県本部、平成24年発刊)に従って行った。肥料としては、牛糞堆肥1t/10a、燐硝安加里S-604(16-10-14)100kg/10a、消石灰100kg/10aを施肥した。栽植距離は畝間140cm×株間10cm、4条植で行った。
アリインの分析は、食品分析センターにてGC法を用いて定量した(N=3)。なお、分析はアリシン含量として測定して、アリイン量に換算している。具体的には、ニンニク球を約10g採取し、20mlの0.1molリン酸バッファ(pH7)中に浸漬し、ホモジナイズする。その後、35℃、5分インキュベーションし、ろ液を10ml採取後、10mlの0.2mol水素化ホウ素ナトリウム溶液、40mlの酢酸エチルを添加および混合して用いてアリシンを抽出する。脱水ろ過後、ガスクロマトグラフィーでアリシンを定量した(機種:GC-14B、カラム:5%PEG-20M on Chromosor WAW DMCS、80℃4分→8℃/分→170℃→30℃/分→220℃(5分)、ガス流量:35ml/min(窒素))。アリシン含量からアリイン含量への換算はアリイン含量=アリシン含量×(アリインの分子量:177.22/アリシンの分子量:162.28)とした。
また、光合成産物である糖(全糖)も上記分析センターにて分析した(N=3)。方法はSomogyi-Nelson法を用いた。ちなみに、ここで言う全糖とは、多糖・デンプンを単糖(グルコース)にして全グルコース量を定量した値である。その結果を下記表2にまとめた。
Figure 0006998253000002
結果、GSSG含有粒剤を施用したT1区及びGSSGを葉面散布したT2区とも、無処理に比べて、アリイン含量が3~4割程度増加した。一方、GSSG含有粒剤を施用したT1区及びT2区において、光合成産物である糖の含量は増えていなかった。従来の知見では、GSSGの施用は植物の光合成活性による生長促進が報告されており、GSSGの施用により植物体において蓄積される糖(全糖)量が増加することが示唆されるが、ニンニクにおいてGSSGを施用しても球中の糖量は増加せず、アリインが増加するという当業者が予測できない意外な効果がある。本発明により、品種改良よりも、労力、時間及びコスト面において容易にニンニクのアリイン含量を増加させることが可能である。
<実験2>岡山県内の圃場において、ニンニク(福地ホワイト六片)を栽培し、下記の試験区にて栽培した。播種は10月14日に行った。
T1区: 鱗片分化期(188日目:4月20日)、球肥大期(217日目:5月19日)に、製造例1記載のGSSG含有水和剤をGSSG純分として3g、10Lの水に溶解後、噴霧器を用いて、100L/10aになるように、ニンニクの葉面に散布。
T2区:栄養生長期(160日目:3月29日)に、製造例1記載のGSSG含有水和剤をGSSG純分として3g、10Lの水に溶解後、噴霧器を用いて、100L/10aになるように、ニンニクの葉面に散布。
無処理区(C区):水を100L/10aになるように、ニンニクの葉面に散布。
栽培は、「野菜栽培指針」(全国農業協同組合連合会岡山県本部、平成24年発刊)に従って行った。肥料としては、牛糞堆肥牛糞堆肥1t/10a、燐硝安加里S-604(16-10-14)100kg/10a、消石灰100kg/10aを施肥した。栽植距離は畝間140cm×株間10cm、4条植で行った。
アリインの分析は、実験1と同様に食品分析センターにてGC法を用いて定量した(N=3)。
Figure 0006998253000003
結果、GSSGを葉面散布したT1区は、無処理に比べて、アリイン含量が約3割程度増加した。一方、栄養生長期に施用したT2区は、顕著なアリイン含量の増加が見られなかった。施用時期としては播種時期、りん片分化期または肥大初期にGSSGを施用することが効果的である。効果を最大限に引き出すには適切な時期に施用することが必要であるということがわかった。
本発明は、ニンニクを生育する農業、園芸の分野において、球中のアリイン量を増加させるために利用することができる。

Claims (5)

  1. 酸化型グルタチオンを含有する、ニンニク球中のアリイン量を増加させるための、アリイン増加剤。
  2. 請求項1に記載のアリイン増加剤を、ニンニクに施用する工程を含む、アリインの増加したニンニクの栽培方法。
  3. アリイン増加剤を、播種時または鱗片分化期から球肥大期に施用する、請求項2に記載の栽培方法。
  4. 鱗片分化期と球肥大期にアリイン増加剤を1回ずつ施用する、請求項3に記載の栽培方法。
  5. アリイン増加剤を0.01から100kg/ha施用する、請求項2~4のいずれかに記載の栽培方法。
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