JP7354457B2

JP7354457B2 - ナノ有機ゲルマニウム及びナノ有機セレンを用いた機能性作物の栽培方法

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Publication number: JP7354457B2
Application number: JP2022545894A
Authority: JP
Inventors: ヨンカン、ユン; ウンカン、ファ; ワンジョン、グ
Original assignee: Gang hwa Un; Gang yoon Young; Jung goo Wan
Current assignee: Gang hwa Un; Gang yoon Young; Jung goo Wan
Priority date: 2020-01-28
Filing date: 2021-01-28
Publication date: 2023-10-02
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Description

本発明はナノ有機ゲルマニウム及びナノ有機セレンを用いた機能性作物の栽培方法に関するもので、より詳細には、稲、ジャガイモ、トウモロコシ、白菜のような作物などを栽培する際に、ナノ処理技術で製造された有機ゲルマニウム／有機セレンを植物に１液型で灌注又は葉面施肥を行って、それぞれの物質の成分を稲、ジャガイモ、トウモロコシ、白菜などの作物に含有させることで、それぞれの当該作物の特性に応じた貯蔵安定性を増加させ、糖度を向上させるか、又は収量を増大させることができるナノ有機ゲルマニウム及びナノ有機セレンを用いた機能性作物の栽培方法に関する。

有機ゲルマニウムを用いてがん／糖尿／血圧などの疾患を予防及び治療する臨床試験や論文は既に多く報告されている。この場合、有機ゲルマニウムを作物に適用する多くの事例も報告されている。

セレンもやはり人体内でグルタチオン－ペルオキシダーゼ（ｇｌｕｔａｔｈｉｏｎｅｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ）という酵素を生成し、活性酸素、即ちスーパーオキシド（ｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅ）から細胞を保護して老化を防止する抗酸化機能がビタミンＣより２，０００倍高いと知られている。また、セレンを作物に適用する事例も多く報告されている。しかし、まだナノスケールを有する有機ゲルマニウム／有機セレンを作物に適用した事例は確認されていない。特に、ナノスケールの有機ゲルマニウムと有機セレンを、水を溶媒と用いる一液型の状態で作物の植物に灌注又は葉面施肥を行うと、それぞれの当該作物から有機ゲルマニウムと有機セレンの成分が同時に検出される。また、最小量（５０ｐｐｍ以下）のナノ有機ゲルマニウムと有機セレンを使用する場合でも、作物の貯蔵安定性を増加させ、糖度を向上させ、収量を増大させると共に、作物の成長過程で細菌／真菌類に感染する病害を予防及び治療する効果のある作物栽培方法が必要である。しかし、今までそのような作物栽培方法に関する事例は確認されていない。

韓国特許登録第１０－１５１７０７４号公報（２０１５年４月２７日登録）（発明の名称：有機ゲルマニウム及び有機セレン含有もやしの栽培、及び貯蔵性と利便性に優れた乾燥もやしの製造方法）

前述した従来の問題点に鑑みてなされた本発明は、稲、ジャガイモ、トウモロコシ、白菜のような作物などを栽培する際に、ナノ処理技術で製造された有機ゲルマニウム／有機セレンを植物に１液型で灌注又は葉面施肥を行って、それぞれの物質の成分を稲、ジャガイモ、トウモロコシ、白菜などの作物に含有させることで、それぞれの当該作物の特性に応じた貯蔵安定性を増加させ、糖度を向上させるか、又は収量を増大させることができる栽培方法を提供することにその目的がある。

前述した目的を達成するために、本発明の好ましい実施形態によれば、ナノ有機ゲルマニウム及びナノ有機セレンを用いた機能性作物の栽培方法において、
有機ゲルマニウムと有機セレンに物理的なエネルギー（熱又は圧力）を加える方法、電気的な爆発エネルギーを加える方法、及び化学結合工程の中から選択された１つ又は２つ以上によってナノスケールで製造されたナノスケールの有機ゲルマニウムとナノスケールの有機セレンを、作物の植物が最も旺盛に成長発育する時点と結実を得るために成熟していく時期に少なくとも２回以上灌注又は葉面施肥を行う段階を含み、
製造されたナノスケールの有機ゲルマニウムとナノスケールの有機セレンはナノスケールの状態で溶媒として水に分散された一液型の物質であることを特徴とするナノ有機ゲルマニウム及びナノ有機セレンを用いた機能性作物の栽培方法が提供される。

前述したように、本発明に係るナノ有機ゲルマニウム及びナノ有機セレンを用いた機能性作物の栽培方法によれば次のような長所がある。本発明において、ナノスケールの有機ゲルマニウムと有機セレンを１液型として作物の成長及び結実過程で灌注又は葉面施肥を行う理由は、それぞれの物質を別々に使用する場合、重み付けされる人件費負担を節約する意味もあるが、有機ゲルマニウムのみを単独で灌注又は葉面施肥を行う場合、ゲルマニウムが生命体の細胞を丈夫にする特性があるため、細菌／真菌の細胞増殖にも役に立つことができる。この場合、有機セレンを併用すると、微生物の増殖を抑制することはもちろん、作物にそれぞれの有機ゲルマニウムと有機セレンの機能を付与できる。

本発明に用いた有機ゲルマニウムの電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像を示す図である。本発明に用いた有機セレンの電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像を示す図である。本発明に用いた有機セレンのＦＴ－ＮＭＲ（ＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍＮｕｃｌｅａｒＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅ）分析データを示す図である。

また、前記有機ゲルマニウム（Ｇｅ）は１～１００ｎｍの粒径を有し、灌注又は葉面施肥の最終使用濃度が水重量に対して０．００００１～０．００５重量％（０．１～５０ｐｐｍ）であり、前記有機セレン（Ｓｅ）は１～７０ｎｍの粒径を有し、灌注又は葉面施肥の最終使用濃度が水重量に対して０．００００１～０．００４重量％（０．１～４０ｐｐｍ）であることを特徴とする。

また、前記有機ゲルマニウムは９９％以上の純度を有し、有機ゲルマニウム（ＯｒｇａｎｉｃＧｅｒｍａｎｉｕｍ）として、特に、ビス（２－カルボキシエチルゲルマニウムセスキオキシド）；Ｏ［Ｇｅ（＝Ｏ）ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＯ_２Ｈ］_２）、酵母菌株を用いた有機ゲルマニウム、又はゲルマニウム化合物をそれぞれ基本原料として使用し、物理的なエネルギー（熱又は圧力）を加える方法、電気的な爆発エネルギーを加える方法、及び化学結合工程の中から選択された１つ又は２つ以上を行ってナノスケールで製造されるナノ有機ゲルマニウムを用いることを特徴とする。

なお、前記ゲルマニウム化合物は（塩化ゲルマニウム；ＧｅＣｌ_４、塩化ゲルマニウムジオキサン錯体；Ｃ_４Ｈ_８Ｃｌ_２ＧｅＯ_２、フッ化ゲルマニウム；ＧｅＦ_４、ヨウ化ゲルマニウム；ＧｅＩ_２、ＧｅＩ_４、ゲルマニウムイソプロポキシド；Ｇｅ（ＯＣＨ（ＣＨ_３）_２）_３、ゲルマニウムメトキシド；Ｇｅ（ＯＣＨ_３）_４、窒化ゲルマニウム；Ｇｅ_３Ｎ_４、酸化ゲルマニウム；ＧｅＯ_２、セレン化ゲルマニウム；ＧｅＳｅ、ＧｅＳｅ_２、及び硫化ゲルマニウム；ＧｅＳ）の原料物質の群から選択された１つ又は２つ以上の物質を解離（ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）し、イオンを還元（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）させてゲルマニウム（Ｇｅ）を抽出することによって得られることを特徴とする。

なお、前記有機セレンはセレン化合物からなり、前記セレン化合物は（セレンオキシクロリド；ＳｅＯＣｌ_２、硫化セレン；ＳｅＳ_２、四塩化セレン；ＳｅＣｌ_４、セロノ－Ｌ－シスチン；Ｃ_６Ｈ_１２Ｎ_２Ｏ_４Ｓｅ_２、セレノ‐Ｌ‐シスチン；ＣＨ_３ＳｅＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ（ＮＨ_２）ＣＯ_２Ｈ、セレノフェン；Ｃ_４Ｈ_４Ｓｅ、亜セレン酸；Ｈ_２ＳｅＯ_３、及びセレン化ゲルマニウム；ＧｅＳｅ、ＧｅＳｅ_２）の原料物質の群から選択された１つ又は２つ以上の物質を解離（ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）し、イオンを還元（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）させてセレンを抽出することによって得られたものを含むことを特徴とする。

更に、前記有機ゲルマニウムと有機セレンを製造する工程中に使用される添加剤（又は還元剤）はホルムアルデヒド（ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ）、トコフェロール（ｔｏｃｏｐｈｅｒｏｌ）、有機酸（ｏｒｇａｎｉｃａｃｉｄｓ）［ギ酸（ｆｏｒｍｉｃａｃｉｄ）；クエン酸（ｃｉｔｒｉｃａｃｉｄ）；酢酸（ａｃｅｔｉｃａｃｉｄ）；マレイン酸（ｍａｌｅｉｃａｃｉｄ）；炭素数４以下の有機酸］、及びメチルエタノールアミン[ｍｅｔｈｙｌｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ；ＨＯＣＨ_２ＣＨ_２Ｎ（ＣＨ_３）_２）］の中から選択された１つ又は２つ以上の物質を含むことを特徴とする。

また更に、前記ゲルマニウムとセレンを有機化してナノスケールに製造する過程で、分散安定剤として４０，０００の平均分子量を有するポリビニルピロリドン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）、ポリオキシエチレンステアレート（ｐｏｌｙｏｘｙｅｔｈｙｌｅｎｅｓｔｅａｒａｔｅ）、ポリビニルブチルアル（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｂｕｔｙｌａｌ）、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｂｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）、グルタチオン（ｇｌｕｔａｔｈｉｏｎｅ）、Ｌ－アルジニン（Ｌ－Ａｒｇｉｎｉｎｅ）、Ｌ－スレオニン（Ｌ－Ｔｈｒｅｏｎｉｎｅ）、及びＬ－アラニン（Ｌ－Ａｌａｎｉｎｅ）からなる群から選択される１つ又は２つ以上の物質を混合使用することによって、ナノスケールの有機ゲルマニウムと有機セレンをそれぞれ製造した後、水を溶媒として一定の割合で混合しても安定性が維持されながら１液型で水に分散されることを特徴とする。

以下、本発明に係るナノ有機ゲルマニウム（ＮａｎｏＯｒｇａｎｉｃＧｅｒｍａｎｉｕｍ）／ナノ有機セレン（ＮａｎｏＯｒｇａｎｉｃＳｅｌｅｎｉｕｍ）を用いた機能性作物の栽培方法について添付図面を参照して詳細に説明する。

本発明で用いる物質はナノ処理技術で製造された有機ゲルマニウム、有機セレンからなる物質である。本発明は作物の成長及び生育特性と病害の危険時期に応じてそれぞれの物質が混合された状態で灌注又は葉面施肥を行って、病害を予防／治療することはもちろん、機能性作物を栽培できるように考案した技術である。

灌注施肥（ｉｎｊｅｃｔｅｄｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ）とは、肥料を水に溶かして灌を通して加圧力下に土壌に注入する施肥方法である（出典、［ネイバー知識白科］灌注施肥［ｉｎｊｅｃｔｅｄｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ］（土壌肥料用語辞典、２０１２．１２、韓国土壌肥料学会）。

葉面施肥（ｆｏｌｉａｒｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ）を説明すれば、作物は根を通してだけでなく葉面（葉）を通しても栄養を吸収することができる。従って、必要に応じて肥料を溶液の状態で葉に散布する。これを肥料の葉面施肥又は葉面散布という。

葉面施肥は土壌施肥より肥料成分の吸収が容易で速い長所があり、土壌施肥が困難な場合でも葉面施肥を行うことができる。従って、葉面施肥は以下の場合に限定して用いる：微量元素の供給（例えば、老朽化した水田土壌で稲にＭｎ及びＦｅ、リンゴにＭｇ、柑橘類にＺｎを供給する）；根の吸収力が弱くなった場合（例えば、老朽化した水田土壌の稲、湿疹を受けた脈瘤）；（例えば、傷害、風水害、又は病害虫から）急速な栄養回復；最終結果物（例えば、出芽前の花；収穫前の牧草）の品質向上；（例えば、ポットの花から）肥料分の消失を防ぐ；（例えば、農薬と肥料の混合散布による）労働力の節約；土壌施肥が困難な場合（例えば、果樹園の初生栽培時）など。

葉面施肥は一時に多量の肥料を施用できないため、土壌施肥をすべて置き換えることはできない。窒素は尿素として供給することが最も安全であり、葉が燃えるなどの副作用が少ない。窒素は０．５～１．０％の水溶液で散布する。カリは硫酸カリウム（Ｋ_２ＳＯ_４）の０．５～１．０％液、マグネシウムは硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ_４）の０．５～１．０％液、マンガンはＭｎＳＯ_４の０．２～０．５％液、鉄は硫酸鉄（ＦｅＳＯ_４）の０．２～１．０液、亜鉛は硫酸亜鉛（ＺｎＳＯ_４）の０．２～０．５％液、銅は硫酸銅（ＣｕＳＯ_４）の１％液、ホウ素はホウ砂の０．１～０．３％液、モリブデンはモリブデン酸塩の０．０００５～０．０１％液で散布する。様々な肥料要素を配合したり、副成分を除去して葉面散布用に作った葉面散布剤も開発されている。（出典：［ネイバー知識百科］葉面施肥［ｆｏｌｉａｒｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ］（土壌辞書、２０００．１０．１５、リュスンホ）

一方、本発明で用いる物質はナノスケールの有機ゲルマニウムと有機セレンであり、ナノスケールではない物質又は有機物質ではない無機物質を作物栽培に適用した事例は多く報告されている。しかし、ナノ物質としての有機ゲルマニウムと有機セレンを作物栽培に適用した事例はまだ確認されていない。特に、ゲルマニウムとセレンを有機物質として水を溶媒と用いる１液型（有機ゲルマニウムと有機セレンを同時に投入する）で使用した例は見当たらない。

一液型についてより詳細に説明すると、一般物質は１種の溶媒（水、エタノールなど）に２つ以上の物質（成分）を一緒に混合して使用することはあまり問題にならない。しかし、ナノ処理技術の領域において、１種の溶媒に２種以上の物質（例えば、白金／金、銀／銅、ゲルマニウム／セレンなど）が互いに安定化した状態で相互に反応せずに維持することは容易ではない。従って、本発明において、ナノ有機ゲルマニウムとナノ有機セレンを１液型に製造して貯蔵保存し、希釈して散布する技術は物質自体として１液型の価値も有しており、農作物に散布時ナノ有機ゲルマニウムとナノ有機セレンを逐次別々に葉面施肥又は灌注しなくて一度に処理することにで、労働力を削減する意味もある。ナノ有機ゲルマニウムは抗菌力がなく、微生物の増殖を助ける機能を有する。従って、特に液状状態では必ず抗菌剤と防腐剤を必要とするが、本発明は別個の抗菌／防腐剤を使用せずにナノ有機セレンの抗菌／防腐力を用いる利点がある。

本発明のナノ有機セレンは、抗細菌微生物の最低発育抑制濃度（ＭＩＣｓ）が１ｐｐｍから効能があり、防腐力は５～１０ｐｐｍからその効能がある。

本発明の技術的内容は稲、ジャガイモ、トウモロコシ、白菜のような作物などを栽培する際に、ナノ処理技術で製造されたナノスケールの有機ゲルマニウム／有機セレンを作物の成長及び結実過程で植物に灌注及び葉面施肥を行って、それぞれの有機ゲルマニウム／有機セレンの物質を稲、ジャガイモ、トウモロコシ、白菜など作物の結果物に含有させ、使用されるそれぞれの物質がその固有の機能性を示すことができるようにして機能性作物を得ることができるものである。

本発明者は約１５年の期間にわたって韓国内の各地で数種の作物を対象に実験を複数回行い、試行錯誤を経て繰り返し実験を行った。これらの結果に基づいて、本発明の技術的内容を導き出し、これらの総合的な結論に基づいて本発明を完成して出願した。

本発明で用いる有機ゲルマニウムは９９％以上の純度を有し、有機ゲルマニウム（ＯｒｇａｎｉｃＧｅｒｍａｎｉｕｍ）は特に、ビス（２－カルボキシエチルゲルマニウムセスキオキシド）；Ｏ［Ｇｅ（＝Ｏ）ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＯ_２Ｈ］_２）、酵母菌株を用いた有機ゲルマニウム、又はゲルマニウム化合物をそれぞれ基本原料として使用し、物理的なエネルギー、電気的な爆発エネルギー、化学的結合工程の中から１つ又は２つ以上を行ってナノスケールで製造されるナノ有機ゲルマニウムである。前述の過程は有機化されて塊になっている物質のサイズだけを減らすことであり、分子量を割って物質のサイズをナノスケールに減らすことである。ここで、酵母菌株は無機ゲルマニウムを食べて排泄して有機化させる役割をし、分子塊を割って分散安定させる。

有機ゲルマニウム（Ｇｅ）は１～１００ｎｍの粒径を有し、最終使用濃度は灌注又は葉面施肥の水重量に対して０．００００１～０．００５重量％（０．１～５０ｐｐｍ）である。ゲルマニウム化合物は（塩化ゲルマニウム；ＧｅＣｌ_４、塩化ゲルマニウムジオキサン錯体；Ｃ_４Ｈ_８Ｃｌ_２ＧｅＯ_２、フッ化ゲルマニウム；ＧｅＦ_４、ヨウ化ゲルマニウム；ＧｅＩ_２、ＧｅＩ_４、ゲルマニウムイソプロポキシド；Ｇｅ（ＯＣＨ（ＣＨ_３）_２）_３、ゲルマニウムメトキシド；Ｇｅ（ＯＣＨ_３）_４、窒化ゲルマニウム；Ｇｅ_３Ｎ_４、酸化ゲルマニウム；ＧｅＯ_２、セレン化ゲルマニウム；ＧｅＳｅ、ＧｅＳｅ_２、及び硫化ゲルマニウム；ＧｅＳ）の原料物質の群から選択された１つ又は２つ以上の物質を解離（ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）し、イオンを還元（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）させてゲルマニウム（Ｇｅ）を抽出することによって得られた化合物を含む。

有機セレン（Ｓｅ）は１～７０ｎｍの粒径を有し、その最終使用濃度は灌注又は葉面施肥の水重量に対して０．００００１～０．００４重量％（０．１～４０ｐｐｍ）である。セレン化合物は（セレンオキシクロリド；ＳｅＯＣｌ_２、硫化セレン；ＳｅＳ_２、四塩化セレン；ＳｅＣｌ_４、セロノ－Ｌ－シスチン；Ｃ_６Ｈ_１２Ｎ_２Ｏ_４Ｓｅ_２、セレノ‐Ｌ‐シスチン；ＣＨ_３ＳｅＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ（ＮＨ_２）ＣＯ_２Ｈ、セレノフェン；Ｃ_４Ｈ_４Ｓｅ、亜セレン酸；Ｈ_２ＳｅＯ_３、及びセレン化ゲルマニウム；ＧｅＳｅ、ＧｅＳｅ_２）の原料物質の群から選択された物質を解離し、イオンを還元してセレンを抽出することによって得られた化合物を含む。

ナノスケールの有機物を製造する工程は物理的なエネルギー（熱又は圧力）を加える方法、電気的な爆発エネルギーを加える方法、及び化学結合工程の中から選択された１つ又は２つ以上を行うことを含む。

ナノスケールの有機物を製造する工程中に使用される添加剤（又は還元剤）はホルムアルデヒド（ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ）、トコフェロール（ｔｏｃｏｐｈｅｒｏｌ）、有機酸（ｏｒｇａｎｉｃａｃｉｄｓ）［ギ酸（ｆｏｒｍｉｃａｃｉｄ）；クエン酸（ｃｉｔｒｉｃａｃｉｄ）；酢酸（ａｃｅｔｉｃａｃｉｄ）；マレイン酸（ｍａｌｅｉｃａｃｉｄ）；炭素数４以下の有機酸］、及びメチルエタノールアミン[ｍｅｔｈｙｌｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ；ＨＯＣＨ_２ＣＨ_２Ｎ（ＣＨ_３）_２）］の中から選択された１つ又は２つ以上の物質を含み、（ホルムアルデヒド、トコフェロール、有機酸の全てを含むか、これらの１つ又は２つ以上を選択的に含む。

また、前記有機ゲルマニウムと有機セレンはナノスケールの状態で溶媒として水に分散された一液型の物質で製造される。通常の場合、１種の溶媒中で２種以上のナノ物質のエネルギーが互いに相互作用せず酸化や沈殿されない状態で、相溶的に安定性を備えることは容易ではない。本発明においては、ゲルマニウムとセレンをナノスケールで製造する過程で分散安定剤として、４０，０００の平均分子量を有するポリビニルピロリドン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）、ポリオキシエチレンステアレート（ｐｏｌｙｏｘｙｅｔｈｙｌｅｎｅｓｔｅａｒａｔｅ）、ポリビニルブチルアル（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｂｕｔｙｌａｌ）、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｂｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）、グルタチオン（ｇｌｕｔａｔｈｉｏｎｅ）、Ｌ－アルジニン（Ｌ－Ａｒｇｉｎｉｎｅ）、Ｌ－スレオニン（Ｌ－Ｔｈｒｅｏｎｉｎｅ）、及びＬ－アラニン（Ｌ－Ａｌａｎｉｎｅ）からなる群から選択される１つ又は２つ以上の物質を混合使用する。従って、分散安定剤はそれぞれ製造後に、水を溶媒として一定の割合で混合しても安定性が維持され、有機ゲルマニウムと有機セレンが１液型で水に分散される物質を含む。

灌注又は葉面施肥の回数を最小化し、微生物の増殖を抑制して所望の機能性作物の効果を増大させるために、本発明で用いる物質はそれぞれナノ粒径（１～１００ｎｍ）を有する物質でなければならない。また、溶媒として水に分散された一液型に製造する。更に、無機物質が有する毒性を最小化し、作物に迅速に吸収させるために、本発明で用いる物質は有機物質（ｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒｉａｌ）でなければならない。なお、１回に用いる各物質の濃度は最大値として５０ｐｐｍとする。ここで、５０ｐｐｍ以上の濃度を使用しても作物には影響がないが、作物の成長と糖度の増加、免疫性向上による病害虫の被害を最小化する程度の水準と、その経済性を比較検討した結果、最大効率値としてナノ有機ゲルマニウムの濃度は約５０ｐｐｍ、ナノ有機セレンの濃度は約４０ｐｐｍであることを確認した。この程度であれば十分な濃度であるが、必要に応じて使用時その上限値を増加させることができる。

一般的な自然状態における有機ゲルマニウムは微生物が食べて排泄した状態で存在し、非常に小さな濃度（０．００００００３４５重量％：３．４５μｇ／ｋｇ）である。

従って、無機ゲルマニウムは微生物が食べて排泄しなければ植物が吸収できず、その効果と濃度が非常に小さいため、植物では検出できない。言い換えれば、実際に植物に適用することは難しい。

また、韓国の土壌はセレンが不足しているため、このような土壌の作物から有機セレンを十分に検出することは難しい。

このような問題を解決するために、ナノ処理技術で製造したナノ有機ゲルマニウム（ＮａｎｏＯｒｇａｎｉｃＧｅｒｍａｎｉｕｍ）とナノ有機セレン（ＮａｎｏＯｒｇａｎｉｃＳｅｌｅｎｉｕｍ）で作物の植物に灌注又は葉面施肥を行うようにする。これらの物質の使用濃度と使用時期は作物によって異なるが、最も旺盛に成長発育する時点と結実を得るために作物が成熟していく時期を重点的に灌注及び葉面施肥を行うようにする。葉菜類の場合、使用する濃度を下げて随時葉面施肥を行って、機能性作物を栽培するようにする。例えば、稲の場合、稲の花が落ちた後１回、稲を収穫する時点で１回ずつ、それぞれ灌注又は葉面施肥を行うことができる。

本発明で用いるナノスケールの粒径を有する有機ゲルマニウム（ＯｒｇａｎｉｃＧｅｒｍａｎｉｕｍ）及び有機セレン（ＯｒｇａｎｉｃＳｅｌｅｎｉｕｍ）は（図１）の電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像観察及び（図２）のＦＴ－ＮＭＲ分析データ検討を通じてナノ物質であることが確認される。以下の表１に示すように、これらの物質の使用量を最小化し、その効率を最大化するために、有機ゲルマニウムは９９％の純度、１～１００ｎｍの粒径、及び１００ｐｐｍ～５，０００ｐｐｍの原料物質濃度を有するものを使用し、作物に１回使用する最終使用濃度は０．１～５０ｐｐｍに設定する。有機セレンは９８％以上の純度、１～７０ｎｍの粒径、及び１００ｐｐｍ～５，００００ｐｐｍの原料物質濃度を有するものを使用し、作物に一回に使用する最終使用濃度は０．１～４０ｐｐｍに設定する（下記表１参照）。しかし、それぞれの濃度及び最終使用濃度はこれに限定されず、本発明の目的を達成するための範囲内で勿論様々に変更可能である。

また、有機ゲルマニウムと有機セレンはナノスケールの状態で溶媒として水に分散された一液型の物質で製造される。通常の場合、１種の溶媒中で２種以上のナノ物質が互いにエネルギー衝突せず酸化や沈殿されない状態で、相溶的に安定性を備えることは容易ではない。本発明においては、ゲルマニウムとセレンをナノスケールで製造する過程で分散安定剤として、４０，０００の平均分子量を有するポリビニルピロリドン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）、ポリオキシエチレンステアレート（ｐｏｌｙｏｘｙｅｔｈｙｌｅｎｅｓｔｅａｒａｔｅ）、ポリビニルブチルアル（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｂｕｔｙｌａｌ）、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｂｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）、グルタチオン（ｇｌｕｔａｔｈｉｏｎｅ）、Ｌ－アルジニン（Ｌ－Ａｒｇｉｎｉｎｅ）、Ｌ－スレオニン（Ｌ－Ｔｈｒｅｏｎｉｎｅ）、及びＬ－アラニン（Ｌ－Ａｌａｎｉｎｅ）からなる群から選択される１つ又は２つ以上の物質を混合使用する。従って、それぞれ製造後に、水を溶媒として一定の割合で混合しても安定性が維持され、有機ゲルマニウムと有機セレンが１液型で水に分散される物質を含む。

前述した本発明によれば、水稲作（Ｒｉｃｅ－ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ）はその収量が平均値の３０％まで増大する効果を実証し、トウモロコシの糖度を１９ブリックス（Ｂｒｉｘ）に向上させる効果を検証した。なお、白菜、大根、ナツメを示範的に栽培した結果、細胞組織が硬くなり、保存安定性が５０％以上増加する結果を導出した。
以下の表２は水稲作における収量の増殖の結果を示す。

以下の表３は作物からゲルマニウムとセレンが検出された結果を示すもので、韓国の公認機関研究所で発行した成績書に基づいて結果値をまとめたものである。

無機物はイオン化される前に植物が吸収することができない。ゲルマニウムは微生物によって有機化された自然状態における濃度が３．４５ｐｐｂ（３．４５μｇ／ｋｇ）であるため、これを植物が吸収して作物に機能を付与したり、作物の結果物から検出するには少なすぎる濃度である。前記表３のデータから見ると、米から１３１ｐｐｂの濃度が検出されるが、灌注又は葉面施肥の濃度は７０倍以上の濃度でなければならない。

糖度増加の場合、トウモロコシの種類のうち蒸さずに（生で）食べるトウモロコシ（品種：糖度の高いトウモロコシ）を試験した結果、糖度は平均１６ブリックス（Ｂｒｉｘ）のレベルであったが、本発明の有機ゲルマニウムと有機セレンを灌注及び葉面施肥を行った結果、２１ブリックスが検出され、約３０％程度で糖度が増加する結果を得た。

通常、ビグナツメ（big jujube）とマクワウリの場合、貯蔵及び流通期間が極めて短い作物であるが、本発明によれば、ナツメの場合５日程度水分を含有する期間が増加して商品性が維持された。マクワウリの場合でも、従来と比較して約７日程度貯蔵及び流通期間が長くなることを確認した。

以上のようにナノスケールの有機ゲルマニウムと有機セレンを１液型の状態で作物の植物に灌注又は葉面施肥を行った場合、収量が増大したり糖度が上昇したり、又は貯蔵性が向上して流通期間が増加する効果を確認することができ、それぞれの作物からゲルマニウムとセレン成分が検出されたことを確認することができた。

図１は本発明に用いた有機ゲルマニウムの電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像を示す図である。有機ゲルマニウムは平均２０ｎｍの粒径を有する。有機ゲルマニウム有機物であるため分散安全性が低く、均質なホモジニアス（Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ）状態では観察されないが、ナノ物質であることを確認することができる特徴を有する。

図２は本発明に用いた有機セレンの電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像を示す図である。有機セレンは有機物であるため、輪郭形状の画像は明確ではないが、約１５ｎｍの平均粒径を有することが確認された。

図３は本発明に用いた有機セレンのＦＴ－ＮＭＲ（ＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍＮｕｃｌｅａｒＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅ）分析データを示す。ここで、４～５ｐｐｍのシグナルのうち、中央ピークは水溶性状態の溶媒としてＯＨを示し、左／右ピークは水素（Ｈ）を示す。この水素は炭素（Ｃ）と結合されている可能性が非常に高く、この炭素（Ｃ）が有機物であることを推定できる根拠である一つの特徴となる。

Claims

ナノ有機ゲルマニウム及びナノ有機セレンを用いた機能性作物の栽培方法において、
ナノスケールの有機ゲルマニウムとナノスケールの有機セレンを、作物の植物が最も旺盛に成長発育する時点と結実を得るために成熟していく時期に少なくとも２回以上灌注又は葉面施肥を行う段階を含み、
製造されたナノスケールの有機ゲルマニウムとナノスケールの有機セレンはナノスケールの状態で溶媒として水に分散された一液型の物質であり、
ビス（２－カルボキシエチルゲルマニウムセスキオキシド）；Ｏ［Ｇｅ（＝Ｏ）ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＯ_２Ｈ］_２）、酵母菌株を用いた９９％以上の純度を有する有機ゲルマニウム（ＯｒｇａｎｉｃＧｅｒｍａｎｉｕｍ）、又はゲルマニウム化合物を基本原料として使用し、熱を加えてナノスケールで製造されたナノ有機ゲルマニウムを使用し、
前記ゲルマニウム化合物は（塩化ゲルマニウム；ＧｅＣｌ_４、塩化ゲルマニウムジオキサン錯体；Ｃ_４Ｈ_８Ｃｌ_２ＧｅＯ_２、フッ化ゲルマニウム；ＧｅＦ_４、ヨウ化ゲルマニウム；ＧｅＩ_２、ＧｅＩ_４、ゲルマニウムイソプロポキシド；Ｇｅ（ＯＣＨ（ＣＨ_３）_２）_３、ゲルマニウムメトキシド；Ｇｅ（ＯＣＨ_３）_４、窒化ゲルマニウム；Ｇｅ_３Ｎ_４、酸化ゲルマニウム；ＧｅＯ_２、セレン化ゲルマニウム；ＧｅＳｅ、ＧｅＳｅ_２、及び硫化ゲルマニウム；ＧｅＳ）の原料物質の群から選択された１つ又は２つ以上の物質を解離（ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）し、イオンを還元（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）させてゲルマニウム（Ｇｅ）を抽出することによって得られ、
前記有機ゲルマニウムと有機セレンを製造する工程中に使用される添加剤（又は還元剤）はホルムアルデヒド（ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ）、トコフェロール（ｔｏｃｏｐｈｅｒｏｌ）、炭素数４以下の有機酸、及びメチルエタノールアミン[(ｍｅｔｈｙｌｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ；ＨＯＣＨ_２ＣＨ_２Ｎ（ＣＨ_３）_２）］の中から選択された１つ又は２つ以上の物質を含む
ことを特徴とするナノ有機ゲルマニウム及びナノ有機セレンを用いた機能性作物の栽培方法。
有機ゲルマニウムは１～１００ｎｍの粒径を有し、灌注又は葉面施肥の最終使用濃度が水重量に対して０．００００１～０．００５重量％（０．１～５０ｐｐｍ）であり、有機セレンは１～７０ｎｍの粒径を有し、灌注又は葉面施肥の最終使用濃度が水重量に対して０．００００１～０．００４重量％（０．１～４０ｐｐｍ）である
請求項１に記載のナノ有機ゲルマニウム及びナノ有機セレンを用いた機能性作物の栽培方法。
前記有機セレンはセレン化合物からなり、
前記セレン化合物は（セレンオキシクロリド；ＳｅＯＣｌ_２、硫化セレン；ＳｅＳ_２、四塩化セレン；ＳｅＣｌ_４、セロノ－Ｌ－シスチン；Ｃ_６Ｈ_１２Ｎ_２Ｏ_４Ｓｅ_２、セレノ‐Ｌ‐シスチン；ＣＨ_３ＳｅＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ（ＮＨ_２）ＣＯ_２Ｈ、セレノフェン；Ｃ_４Ｈ_４Ｓｅ、亜セレン酸；Ｈ_２ＳｅＯ_３、及びセレン化ゲルマニウム；ＧｅＳｅ、ＧｅＳｅ_２）の原料物質の群から選択された１つ又は２つ以上の物質を解離（ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）し、イオンを添加剤（又は還元剤）を通じて還元（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）させてセレンを抽出することによって得られる
請求項１に記載のナノ有機ゲルマニウム及びナノ有機セレンを用いた機能性作物の栽培方法。
前記有機ゲルマニウムと有機セレンを有機化してナノスケールに製造する過程で、分散安定剤として４０，０００の平均分子量を有するポリビニルピロリドン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）、ポリオキシエチレンステアレート（ｐｏｌｙｏｘｙｅｔｈｙｌｅｎｅｓｔｅａｒａｔｅ）、ポリビニルブチルアル（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｂｕｔｙｌａｌ）、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｂｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）、グルタチオン（ｇｌｕｔａｔｈｉｏｎｅ）、Ｌ－アルジニン（Ｌ－Ａｒｇｉｎｉｎｅ）、Ｌ－スレオニン（Ｌ－Ｔｈｒｅｏｎｉｎｅ）、及びＬ－アラニン（Ｌ－Ａｌａｎｉｎｅ）からなる群から選択される１つ又は２つ以上の物質を混合使用することによって、ナノスケールの有機ゲルマニウムと有機セレンをそれぞれ製造した後、水を溶媒として一定の割合で混合しても安定性が維持されながら１液型で水に分散される
請求項１に記載のナノ有機ゲルマニウム及びナノ有機セレンを用いた機能性作物の栽培方法。