JP6998253B2

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

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Publication number: JP6998253B2
Application number: JP2018062837A
Authority: JP
Inventors: 拓毛利; 健上北
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 2018-03-28
Filing date: 2018-03-28
Publication date: 2022-02-04
Anticipated expiration: 2038-03-28
Also published as: JP2019170265A

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。

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。

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）。

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

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。
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。
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。
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。
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。