JPH08283104A - 植物生理活性促進剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 容易かつ低コストで製造でき、かつ安定な水
溶性のキトサンをベースとした植物生理活性剤を提供す
る。 【構成】 キトサンをアスコルビン酸で処理することに
よって得られる水溶性低分子量キトサンを必須成分とし
て含有することを特徴とする植物生理活性促進剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は植物生理活性促進剤に関
するものである。詳細に述べると、野菜、果樹などの農
産物や芝生などの植物の生理活性を促進することによ
り、化学肥料や農薬の使用量を低減させ、またはそれら
を使用せずに栽培を可能にする植物生理活性促進剤に関
するものである。

【０００２】

【従来技術】これまで野菜、果樹などの農産物の栽培や
芝生などの育成において、化学肥料や農薬が多量に使用
されてきており、その結果、土壌の植物育成能力が弱ま
るとともに、土壌中に植物病原性微生物や有害線虫類な
どが増加し、土壌微生物相も病んでおり、さらに土壌に
残留農薬やその分解生成物など毒性がある物質が蓄積さ
れるという問題が起こっている。このため化学肥料や農
薬の使用量を削減した、又はそれらを使用しない農産物
の栽培が強く望まれている。このような背景から、エ
ビ、カニなど甲殻類の殻などに含まれるキチンから得ら
れ、かつ抗カビ性、抗菌性、土壌病害の発生抑制などの
効果を有するキトサンを利用して有機栽培を行い、化学
肥料や農薬の使用量を減らし、土壌微生物相を改善する
方法などが開発されてきた。これらの方法は、例えば、
特開平2-286601号公報、特開平4 -95005号公報、特開平
5-65368 号公報、及び特開平5-213686号公報などに開示
されている。しかし、これらの方法で用いられているキ
トサンは分子量が数１０万にもなる高分子化合物であっ
て、希酸にしか溶解せず、また得られるキトサン水溶液
の粘性も高く、その結果、キトサン及び植物の成育に必
要な養分、例えばアミノ酸、核酸などの有機物、カリウ
ム、鉄、マンガンなどのミネラル類を含有した植物生理
活性促進剤を調製することは困難であった。また、過酸
化水素、次亜塩素酸、塩酸などで低分子化されたキトサ
ンを使用して植物生理活性促進剤を調製することが試み
られたが、このような促進剤は日を経るに連れてキトサ
ンが沈澱してくるといった問題点があった。このような
問題を解決する方法として、例えば、特開平4-77381 号
公報にはキトサンとしてキトサンオリゴ糖を使用するこ
とが、特開平5-65368 号公報には分子量500 〜3000で分
子末端に2,5-アンヒドロマンンースを１分子以上もつ低
分子量キトサンおよびキトサンオリゴ糖を使用すること
が記載されているが、これらの低分子量キトサンおよび
キトサンオリゴ糖を工業的に低コストで製造することは
困難であり、またこれらを使用した植物生理活性促進剤
は効果の点で満足いくものではなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、容易かつ低
いコストで製造でき、かつ安定な水溶性のキトサンをベ
ースとした植物生理活性剤を提供することを目的とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するために研究した結果、アスコルビン酸で処理
して得られた水溶性低分子量キトサンが、優れた植物生
理活性促進作用を有すると同時に、容易かつ低いコスト
で製造でき、かつ安定であるという知見を得た。したが
って、本発明は、キトサンをアスコルビン酸で処理する
ことによって得られる水溶性低分子量キトサンを必須成
分として含有することを特徴とする植物生理活性促進剤
を提供する。さらに、本発明は、キトサンをアスコルビ
ン酸で処理することによって得られる水溶性低分子量キ
トサン、及びケイ酸ゾルを必須成分として含有する植物
生理活性促進剤を提供する。なお、本願明細書中で水溶
性低分子量キトサン又は単に低分子量キトサンというと
きは、特に限定がない限り、アスコルビン酸で処理する
ことによって得られる水溶性低分子量キトサンを意味す
る。

【０００５】本発明の低分子量キトサンの有する機能に
関して研究を行った結果、従来のキトサンと異なって活
性酸素発生能を有し、その結果、抗菌性、抗カビ性など
の効果が従来のキトサンより高く、植物の葉や土壌に水
溶液として散布できる植物生理活性促進剤の主成分とし
て優れていることが判った。この活性酸素発生能は、本
発明の低分子量キトサンが、チトクロームＣの還元力を
有し、かつスーパーオキシドジムスターゼ（ＳＯＤ）を
添加するとチトクロームＣの還元力が低下することから
確認された。すなわち、本発明の低分子量キトサンによ
り、スーパーオキシドアニオンラジカルが生成している
ことが確認されたのである。次に、本発明の低分子量キ
トサンの性質と製造方法をさらに詳細に説明する。本発
明の低分子量キトサンとは、主成分としては2-アミノ-2
- デオキシ-D- グルコース（β-D -グルコサミン）が直
鎖状にβ-1,4- 結合したホモ多糖で、化学的には(1,4)
-2- アミノ−デオキシ−β−Ｄグルカンの構造を有する
ものであるが、等電点を有すること、及び分子内に１，
２−エンジオール基を含有することから、一部アミノ基
とアスコルビン酸との反応生成物が含有されているもの
をいう。コロイド滴定法によるアミノ基当量(m・ eg/g)
は1.０以上、好ましくは1.５以上、特に好ましくは2.０
以上とするのが適当である。その分子量は3,000 〜100,
000 、好ましくは5,000 〜80,000、特に好ましくは、1
0,000〜50,000であるのが適当である。この分子量が3,0
00 未満になると植物生理活性促進剤としての効果が不
十分となり、100,000 を超えると植物の成育に必要な養
分を配合した際に低分子量キトサンが沈殿する。

【０００６】本発明では、原料キトサンの水分散液にア
スコルビン酸を添加して、該原料キトサンを溶解させ、
得られたキトサンのアスコルビン酸塩水溶液を、常温で
の経時的処理又は加温処理することにより、所望の分子
量を有する水溶性低分子量キトサンを得る。本発明にお
いて原料として用いるキトサンは、従来公知のものが使
用でき、例えば、市販されているキチン、又は天然に存
在する、すなわちエビ 、カニなど甲殻類の殻、甲虫の
甲皮など節足動物の外骨格、軟体動物の器官、かび・酵
母・キノコなどの真菌類の細胞壁などに含まれるキチン
を、常法により脱アセチル化して得られるキトサンがあ
る。常法で天然のキチンからキトサンを製造する方法の
例を挙げると、まず、カニ殻を脱灰、脱タンパク質処理
して得られたキチンを、濃度30％〜50％の水酸化ナトリ
ウム水溶液に浸漬し、50℃〜130 ℃で反応させた後、ア
ルカリを除去し、水洗、乾燥してフレーク状、又は粉砕
処理して粉末状にする。なお、この原料キトサンの脱ア
セチル化率を少なくとも70％以上にするのが好ましい。
脱アセチル化率が70％未満では溶解性が低いからであ
る。また、本発明においては、高分子量のキトサンを鉱
酸、酸化剤又は亜硝酸等を作用させて得られる、比較的
低分子量のキトサンを原料として使用することもでき
る。

【０００７】原料として用いるキトサンは、ゲル浸透ク
ロマトグラフィー（ＧＰＣ）で求めた分子量が、100,00
0 〜500,000 、好ましくは150,000 〜400,000 であり、
かつ脱アセチル化率が60％以上、好ましくは70％以上と
するのが適当である。本発明において、処理剤として用
いるアスコルビン酸は、Ｌ−アスコルビン酸及びイソア
スコルビン酸である。アスコルビン酸の使用形態は、特
に制限されないが、粉末状又は水溶液で原料キトサンの
水分散液に添加するのが好ましい。本発明において、水
溶性低分子量キトサンを製造するには、まず、前記原料
キトサンを水に分散させ、該水分散液にアスコルビン酸
の粉末又は水溶液を添加した後、攪拌し、原料キトサン
を溶解して、アスコルビン酸塩水溶液を得る。この塩形
成工程に於ける水分散液のキトサン濃度は、通常、0.5
〜20重量％、好ましくは１〜10重量％とするのが適当で
ある。アスコルビン酸の添加量は、原料キトサンを溶解
させるのに十分な量とする。通常、キトサンのアミノ基
に対し、0.9 倍モル以上、好ましくは1.0 倍モル以上と
する。アスコルビン酸を0.9 倍モル未満にすると、原料
キトサンの溶解度が低下するので好ましくない。

【０００８】このキトサンのアスコルビン酸塩水溶液
を、常温で経時的に処理する場合、通常温度は０℃〜25
℃とし、１〜３ヶ月間放置する。処理温度が０℃未満で
は、キトサンの低分子化反応が遅れ、好ましくない。ま
た加温処理する場合、120 ℃以下の温度で５時間以上、
好ましくは１０〜２４時間加熱する。この処理反応終了
後、該反応液を中和し、水溶液中のアスコルビン酸ナト
リウム塩などの低分子化合物を、イオン交換膜や半透膜
を用いて除去する。このようにして、水溶性低分子量キ
トサンを得ることができるが、反応終了後中和せずに又
は中和後、低分子化合物を除去せずにそのまま使用する
こともできる。

【０００９】本発明の一の態様として、植物のケイ素吸
収を促進する効果を有する、水溶性低分子量キトサン、
及びケイ酸ゾルを必須成分として含有する植物生理活性
促進剤を提供するが、その理由は次の通りである。稲
は、十分なケイ酸を吸収することにより、受光態勢の改
善による全体の光合成効率、倒伏抵抗性及び耐病性が向
上し、また、ケイ酸を積極的に吸収しないイネ科以外の
植物も、ケイ酸肥料を与えると、例えば、トマトでは果
実収量が増加し、キュウリではウドンコ病を防止できる
などの効果がある。このように植物に対するケイ酸の重
要性が認識されているにも係わらず、従来使用されてい
るものは水に難溶性のケイ酸カルシウムのみでケイ酸を
含有した葉面・土壌散布液は知られていない。これに対
し、本発明は、土壌だけでなく、葉面に散布してもケイ
素が有効に吸収される前記植物生理活性促進剤を提供す
るのである。

【００１０】本発明で用いるケイ酸ゾルは、特にその形
成方法を限定する必要はない。例えば、特公昭55-23764
号に開示されているように、合成ウオラストナイト（窯
業製品、小野田セメント株式会社製造販売）の水分散液
に硫酸、塩酸、シュウ酸、酢酸などの酸を添加反応後、
固形物を濾別することによって得られる、ケイ酸ゾル１
〜１０％を含有する水溶液がある。また、好ましい例と
して、特開昭60-255685 号で開示されている方法で製造
する鶏糞発酵物から得たケイ酸ゾル含有水抽出液があ
る。すなわち、鶏糞に合成ウオレストナイトおよび濃硫
酸を添加、混合し、その混合物を粒状化し、水分、ｐ
Ｈ、温度を調節して、該粒状物に潜在する微生物、酵素
によって発酵させた後、水で抽出することによって得
た、ケイ酸ゾル含有水抽出液である。該抽出液中には、
アミノ酸、レブロン酸、乳酸、酪酸、クエン酸などの土
壌有機酸、糖類、ケイ酸、カリウムなど植物の生育にと
って必要な栄養分が豊富に含まれ、さらに表面張力が小
さいので、葉面からのケイ素を含む多様な養分補給に好
適である。

【００１１】本発明の植物生理活性促進剤の調製は次の
ように行う。まず、アスコルビン酸で処理した水溶性低
分子量キトサンで、水を溶媒として、0.1 〜10重量％、
好ましくは0.５〜８重量％、特に好ましくは１〜５重量
％の水溶液を調製する。該低分子量キトサンを0.１重量
％以下にするのは、植物生理活性促進剤としての効果の
点で好ましくないからであり、10重量％以上にするの
は、植物の成育に必要な養分を添加した時、日を経るに
つれて低分子量キトサン或いは他の有効成分が沈殿して
くるからである。また、ケイ酸ゾルを添加する場合、0.
１〜10重量％、好ましくは0.５〜８重量％、特に好まし
くは１〜５重量％の水溶液を調製し、低分子量キトサン
の水溶液を混合することによって、植物生理活性促進剤
を調製する。混合比率は、特に限定するものではないが
一般的には水溶液中の低分子量キトサンとケイ酸ゾルを
重量比で９：１〜１：９の割合とするのが適当である。

【００１２】ここで調製した植物生理活性促進剤に、必
要に応じて、植物の生育に必要なアミノ酸、核酸、ミネ
ラル類などを混合することができる。本発明の植物生理
活性促進剤は、水で 100〜3000倍に希釈し、葉面や土壌
に散布する。例えば、本発明の促進剤を約1000倍に希釈
して葉面散布に散布すると、機能蛋白質被膜効果、病害
抑制、病状拡大阻止、光合成促進、成育と葉の糖度増
加、有機生成物の増加などの効果があり、約1000倍に希
釈して根元に灌注すると、植物の成育時に光合成細菌に
より土壌中の糖が生成されて増加し、また有機物が生成
によりｐＨが調整されて植物の病害が阻止され、約2000
倍に希釈して、植物を定植時に浸漬すると、土壌病害抑
制、発根生育促進ならびに早期活着が達成され、約2000
倍〜3000倍に希釈して芝生に散布するとｐＨ調整、土壌
糖生成、有機物生成、葉の光合成促進、葉の糖増加、有
機物増加、硅酸吸収増加による病害抑制などの効果があ
る。

【００１３】

【本発明の効果】本発明に係る植物生理活性促進剤は、
活性酸素発生能を有する低分子量キトサンを含有するの
で、葉面・土壌散布を行った場合、植物病原菌や土壌病
原菌の発生を抑制するとともに、葉の表面にキトサン被
膜を形成し、病害虫を抑制することができるので、無農
薬の有機農法に好適である。また、本発明の他の一態様
である、ケイ酸ゾル含有植物生理活性促進剤は、そのケ
イ酸ゾルにより、さらに次の効果がある。 ケイ素の作用によって植物の組織の強化が図れると共
に耐病性が増加する。 ケイ素が粘度の団粒化、多孔質化構造を促進し、土壌
の保水性、通気性を改善する。 ケイ素の吸収により根組織の強化、活性化が図られる
結果、根腐れが防止され根群の発達が著しく促進されて
根圏が拡大する。その結果、根の養分吸収が大幅に向上
する また、本発明の植物生理活性促進剤は、表面張力が小
さいので、発酵させた鶏糞から抽出されたケイ酸ゾル含
む場合、発酵鶏糞由来の植物の生育に必要な乳酸、酪
酸、レブロン酸、クエン酸などの有機酸、アミノ酸、糖
類、ミネラル類が、葉面からの効率よく吸収力され、光
合成作用を増大し農産物の収量増加させる。 以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本
発明はこれらの実施例よって何ら限定されるものではな
い。

【００１４】

【実施例】

〔本発明の水溶性低分子量キトサンの製造〕キトサン
（純分96.5%、、脱アセチル化度88モル％）156 ｇを水1
4.95kg に分散させた後、L-アスコルビン酸156ｇを添加
し１時間撹拌してキトサンを溶解させた。25℃における
粘度はＢ型粘度計で480 cpであった。次にこのキトサン
のL-アスコルビン酸塩水溶液を50℃で45日間放置した
後、25℃でＢ型粘度計で粘度を測定したところ８cpであ
った。この水溶液の一部を抜き取り10％カセイソーダ水
溶液でpHを12に調製し一夜放置したところキトサンの析
出は見られなかった。得られた低分子量キトサンの重量
平均分子量を、島津製作所製高速液体クロマトグラフLC
-5A ，FID-2AでカラムTSK G300PWを用いGPC 法（標準物
質としてプルランを使用）を用いて測定したところ73,0
00であった。 〔発酵させた鶏糞から抽出されたケイ酸ゾルの製造〕50
リットルのかき混ぜ槽に生鶏糞25kg（水分含有率90％）
を入れ、硫酸1.5kg（生鶏糞に対して６％）と合成ウオ
レストナイト2.5kg （生鶏糞に対して10％）を添加し、
常温で約20分間撹拌した後かき混ぜ槽から取り出し放冷
した。この生成物を発酵槽に移し、15〜70℃で25日間発
酵を行ったところ、水分40％の発酵物29kgが得られた。
次に、水86kgを添加、撹拌し、濾過後80リットルの鶏糞
発酵物の水抽出液を得た。この抽出液の成分を表１に示
す。

【００１５】

【表１】 表 １（水抽出液の成分） ──────────────────────── 成 分 割 合（％） 全窒素 １ 全リン １．３ カリウム ０．６ アミノ酸 ４ レブロン酸などの有機酸 ３．３ 糖度 ２ ケイ酸ゾル １．３

【００１６】〔実施例１〕前記低分子量キトサンの水溶
液を、50倍に希釈し（キトサン濃度0.02％）、ポテトデ
キストロース培地寒天平板を使用し、植物病原菌に対す
る生育抑制効果を27℃で４日間培養した後に調べた。そ
の結果を表２に示した。

【００１７】

【表２】 表 ２ ───────────────────────────────── 菌 株 作物に引き起こす病気 生育抑制効果 Botrytis cinerea イチゴ灰色カビ病 有 Fusarium oxysporum capae ウリ類 有 Fusarium solani 豆類 有 Pyricularia oryzae IFO 5279 イネいもち病 有 Venturia pirina IFO 6189 ナシ黒星病 有 ─────────────────────────────────

【００１８】〔実施例２〕水1600ml中に小野田セメント
製合成ウオラストナイト100 ｇと濃度95％の硫酸13.2ｇ
を添加、混合し、15分間放置したのち、沈澱物をろ過し
てケイ酸ゾル３％の含有する水溶液1120ｇを得た。この
ケイ酸ゾル含有水溶液に、前記低分子量キトサン水溶液
１リットルを混合した。得られる植物生理活性促進剤を
水で100 倍に希釈し、ゴルフ場で使用される芝に散布し
た。まず、発芽期の芝に、１週間に１回の割合で４回散
布した。芝発芽後２ヶ月目から、月に１回の割合で散布
した。散布する量は100 m²あたり希釈液 200リットルで
あった。その結果、芝の発芽は未使用の芝生に比べて２
〜３日程度、発芽が早まった。また芝の色は未使用と比
べて緑色が濃かった。更に、これを確認するために芝生
の葉50ｇを精製水 200mlとジューサーにかけて粉砕し、
性状の経時変化を調べたところ芝生葉の粉砕液は緑色を
しており、10日間たっても緑色であったが、未使用の芝
粉砕液は黄色で日数と共に褐色化し10日後には黒色にな
った。また、根の発育量が未使用の芝生と比較して２倍
程度大きく良好であり、芝の病気発生も見られなかっ
た。

【００１９】〔実施例３〕前記低分子量キトサン水溶液
10リットルと、前記ケイ酸ゾル溶液10リットルを混合し
て、植物生理活性促進剤20リットルを調製した。この植
物生理活性促進剤をサクランボに使用した。まず、休眠
期に、次いで展葉初期、開花直後、落下直後に、前記植
物生理活性促進剤の1000倍希釈液を10アール当たり150
リットルの割合で散布した。その後、収穫直後まで、10
00倍希釈液を10アール当たり150 リットルの割合で10〜
15日毎に２回散布した。その結果、灰星病、炭そ病、せ
ん孔病などの病気も発生せず、また未使用のサクランボ
に比べて、潤みもなく、色つや、香りもよく糖度も２３
度と４度アップした。

【００２０】〔実施例４〕本発明の植物生理活性促進剤
をハウスメロンの栽培に使用した。実施例３で用いた植
物生理活性促進剤を2000倍に希釈し、苗床で２枚葉頃か
ら定植時までに10アール当たり30リットルの割合で２
回、葉面散布を行った。定植時に同じ植物生理活性促進
剤の1000倍希釈液を土壌に150 リットル／10アールの割
合で十分に散布した。定植後、1000倍希釈液を収穫まで
10〜15日間隔で５回、葉面散布を行った。その結果、斑
点細菌病、つる枯れ病、うどんこ病などによる病気も発
生せず又、油虫による被害も見られなかった。また、未
使用のメロンに比べて苦みもなく、色つや、香りもよく
糖度も２３度と４度アップした。 〔実施例５〕本発明の植物生理活性促進剤をキャベツの
栽培に使用した。実施例３で用いた促進剤を、2000倍に
希釈し、苗床で３枚葉頃から定植時までに10アール当た
り30リットルの割合で２回、葉面散布を行った。定植時
に同じ促進剤の1000倍希釈液を根の廻りに、150 リット
ル／10アールの割合で十分に散布した。定植後、10アー
ル当たり100 リットルの割合で1000倍希釈液を収穫まで
７〜10日間隔で収穫まで４回、葉面散布を行った。その
結果、ベト病、カッパン病、しりぐされ病などによる病
気も発生せず、又、油虫、ヨトウ虫による被害も見られ
なかった。また、未使用のキャベツに比べ玉ぞろいがよ
く重みも20％アップした。

【００２１】〔実施例６〕本発明の植物生理活性促進剤
をトマトの栽培に使用した。実施例３で用いた植物生理
活性促進剤を1000倍に希釈し、苗床で３枚葉から定植時
まで10アール当たり30リットルの割合で２回、葉面散布
を行った。定植時、根の廻りに実施例３の植物生理活性
促進剤の1000倍希釈液を、150 リットル／10アールの割
合で十分に土壌に散布した。定植後、1000倍希釈液を10
アール当たり100 リットルの割合で収穫まで10〜15日間
隔で６回、葉面散布を行った。その結果、灰色カビ、ベ
ト病などによる病気も発生せず、又温室コナジラミ、油
虫による被害も見られなかった。また、未使用のトマト
と比較して色つや、香りがよく、実がしっかりし収穫量
も20％アップした。

フロントページの続き (72)発明者 風間 一喜 東京都東久留米市南沢５−10−８ 有限会 社 日星化学内 (72)発明者 川俣 博 東京都荒川区東尾久６−26−16 サンライ ク株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キトサンをアスコルビン酸で処理するこ
   とによって得られる水溶性低分子量キトサンを必須成分
   として含有することを特徴とする植物生理活性促進剤。
2. 【請求項２】 キトサンをアスコルビン酸で処理するこ
   とによって得られる水溶性低分子量キトサン、及びケイ
   酸ゾルを必須成分として含有する植物生理活性促進剤。
3. 【請求項３】 ケイ酸ゾルが、発酵させた鶏糞から抽出
   されたケイ酸ゾルである請求項２記載の植物生理活性促
   進剤。