TWI843944B - 甲烷生成抑制劑組成物及抑制甲烷生成的方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供可於長時間內抑制甲烷生成之甲烷生成抑制劑及使用其之抑制甲烷生成的方法。甲烷生成抑制劑組成物及使用其之抑制甲烷生成的方法之特徵係含有自以下述式[I]表示之化合物選擇1或2個以上之化合物作為有效成分。
(式中，X表示-OR1
基、羥基或鹵素原子，Y表示-OR2
基或-SO2
R3
基，R1
表示苯甲醯基，R2
表示甲基磺醯基或氯甲基磺醯基，R3
表示氯甲基或羥基甲基)。
Description
本發明有關甲烷生成抑制劑組成物及抑制甲烷生成的方法。尤其有關可於長時間內抑制甲烷生成之甲烷生成抑制劑組成物及使用其之抑制甲烷生成的方法。
甲烷係次於二氧化碳之溫室效應氣體，每年對地球暖化之貢獻度被認為約40%。產生甲烷之主要發生源為稻田、反芻動物、自然濕地等，自稻田土壤之甲烷排放量的推定值係佔總排放量之5~19%。作為用以削減稻田中甲烷排放量之方法，提案有限制土壤浸水期間(盛夏排水)與減少碳投入量。作為其他甲烷削減方法，提案有於水稻栽培時之稻田中以甲烷生成菌之特異抑制劑的2-溴乙烷磺酸酯(BES，80mg/kg)處理之方法，與對照區比較削減了49%之甲烷排放量(參考非專利文獻1)。
且於畜產領域，以甲烷生成抑制劑3-硝氧基丙醇(3-NOP)之40~80mg/kg處理飼料，削減了30%之自乳牛的甲烷排放量(參考專利文獻1、非專利文獻2)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：國際公開公報第2012/84629號公報
[非專利文獻]
非專利文獻1：Waghmode TR et.al. (2015) PLoS ONE 10(11): e0142569
非專利文獻2：Hristov AN et.al.(2015) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 112, 10663-10668
[發明欲解決之課題]
然而，過去以來所知之甲烷生成抑制劑並未實用化，直至今日仍期望優異之甲烷生成抑制劑的開發及實用化。本發明係鑑於此等問題點而完成者，其主要目的係為了削減於稻田及湖泊沼澤等中不期望之甲烷生成而提供以低藥量且具有持續甲烷生成抑制效果之甲烷生成抑制劑組成物及抑制甲烷生成之方法。
[用以解決課題之手段]
亦即，本發明人等為了達成上述目的而重複積極研究之結果，發現藉由對產生甲烷之場所或家畜飼料施用特定化合物，可減少甲烷生成量，其效果亦持續，因而完成本發明。
如以上所完成之本發明具有以下要旨。
(1) 一種甲烷生成抑制劑組成物，其特徵係含有自以下述式[I]表示之化合物選擇之1或2個以上之化合物作為有效成分，
(式中，X表示-OR1
基、羥基或鹵素原子，Y表示-OR2
基或-SO2
R3
基，R1
表示苯甲醯基，R2
表示甲基磺醯基或氯甲基磺醯基，R3
表示氯甲基或羥基甲基)。
(2) 如前述(1)之甲烷生成抑制劑組成物，其中以前述式[I]表示之化合物係以下述式[I-1]~[I-6]表示之化合物之任一者，。
(3) 一種抑制甲烷生成的方法，其特徵係藉由將如前述(1)或(2)之甲烷生成抑制劑組成物施用至產生甲烷之水系或土壤中，而抑制自該水系或土壤之甲烷生成。
(4) 如前述(3)之抑制甲烷生成的方法，其中前述產生甲烷之水系為稻田或湖泊沼澤。
(5) 如前述(3)之抑制甲烷生成的方法，其中前述產生甲烷之土壤為泥炭地。
(6) 如前述(3)至(5)中任一項之抑制甲烷生成的方法，其中前述甲烷生成抑制劑組成物之施用量，係前述產生甲烷之水系或土壤之面積每1ha之以前述式[I]表示之化合物為50~5,000,000g之範圍之量。
(7) 一種抑制甲烷生成的方法，其特徵係藉由將如前述(1)或(2)之甲烷生成抑制劑組成物，混合於飼料並給予至家畜，而抑制源自家畜之呼吸及排泄物之甲烷生成。
(8) 如前述(7)之抑制甲烷生成的方法，其中前述甲烷生成抑制劑組成物之使用量，係前述飼料每1kg之以前述式[I]表示之化合物於0.05~5,000mg之範圍之量。
(9) 一種抑制甲烷生成的方法，其特徵係藉由將如前述(1)或(2)之甲烷生成抑制劑組成物，混合於堆肥或腐葉土之材料中並發酵，而抑制來自堆肥或腐葉土之發酵過程及完熟堆肥或完熟腐葉土之甲烷生成。
(10) 如前述(9)之抑制甲烷生成的方法，其中前述甲烷生成抑制劑組成物之使用量，係前述堆肥或腐葉土之材料每1kg之以前述式[I]表示之化合物於0.05~5,000mg之範圍之量。
[發明效果]
本發明之甲烷生成抑制劑組成物可於長期間內抑制自稻田及湖泊沼澤、家畜生產現場、堆肥或腐敗土之製造現場、泥炭地等之甲烷發生，進而為作為防止地球暖化對策之有用發明。
本發明之甲烷生成抑制劑組成物含有自以下述式[I]表示之化合物選擇1或2個以上之化合物作為有效成分。
(式中，X表示-OR1
基、羥基或鹵素原子，Y表示-OR2
基或-SO2
R3
基，R1
表示苯甲醯基，R2
表示甲基磺醯基或氯甲基磺醯基，R3
表示氯甲基或羥基甲基)。
作為以上述式[I]表示之化合物之較佳化合物的一例，舉例為下述式[I-1]~[I-6]表示之化合物。
上述式[I-1]之化合物(以下稱為「化合物I-1」)係CAS編號為117224-50-7之已知化合物，可藉日本特開昭63-112554號中記載之方法合成。上述式[I-2]之化合物(以下稱為「化合物I-2」)係CAS編號為117224-69-8之已知化合物，可由Chemieliva Pharmaceutical Co., Ltd購入。上述式[I-3]之化合物(以下稱為「化合物I-3」)係CAS編號為54091-06-4之已知化合物，可由Sigma-Aldrich購入。上述式[I-4]之化合物(以下稱為「化合物I-4」)係CAS編號為56773-30-9之已知化合物，可由Sigma-Aldrich購入。上述式[I-5]之化合物(以下稱為「化合物I-5」)係CAS編號為872793-78-7之已知化合物，可由Azepine Ltd.購入。上述式[I-6]之化合物(以下稱為「化合物I-6」)係CAS編號為59722-33-7之已知化合物，可由Chemieliva Pharmaceutical Co., Ltd購入。
本發明之甲烷生成抑制劑組成物可為以上述式[I]表示之化合物本身，亦可根據需要含有添加成分。作為該添加成分舉例為固體載體或液體載體等之載體、界面活性劑、結合劑、黏著賦予劑、增黏劑、著色劑、擴展劑、展黏劑、凍結防止劑、固黏防止劑、崩解劑、分解防止劑、高分子材料等。
而且，本發明之甲烷生成抑制劑組成物可製劑化為液劑、乳劑、水合劑、顆粒水合劑、粉劑、油劑、可流動劑、粒劑、錠劑、Jumbo劑、懸浮乳劑、微膠囊、膏劑、種子用被覆劑、燻蒸劑、燻煙劑、豆粒(豆つぶ)(註冊商標名)劑、凝膠化劑、噴射劑、硫化劑、薄片劑等之任意劑型而使用。該等製劑可藉由製藥、農藥或食品等領域中，使用製劑化通常所用之上述添加成分，以通常使用之習知方法調製。
本發明之甲烷生成抑制劑組成物由於可於長時間內抑制甲烷生成，故可使用於產生甲烷之各種場所，例如如稻田及湖泊沼澤之水系、泥炭地、家畜生產現場、堆肥或腐敗土之製造現場等，對於防止地球暖化之對策為有用，尤其適合使用於甲烷之產生量多的場所例如稻田。
本發明之抑制甲烷生成之方法中，藉由將本發明之甲烷生成抑制劑組成物施用於稻田及湖泊沼澤等之產生甲烷之水系、如泥炭地之產生甲烷之土壤，而可抑制自該水系或土壤之甲烷產生。此處所謂湖泊沼澤係廣泛指為例如湖、池、沼、澤、潟等之水深較淺的區域，例如水深1m以下的水域。所謂泥炭地等之產生甲烷之土壤廣泛指為例如濕地土壤、沼地土壤、稻田土等之因處於包含有機物之還原狀態故而產生甲烷之土壤。
本發明之甲烷生成抑制劑組成物施用於水系之方法並未特別限定，只要以將上述式[I]表示之化合物溶解或分散於欲抑制甲烷產生之水系全域之方式施用即可，通常一般進行之施用方法，亦即以將本發明之甲烷生成抑制劑組成物直接或以懸浮於水或丙酮等之溶劑中之液體，散佈或流入於水系全域等之方法進行即可。
又，本發明之甲烷生成抑制劑組成物施用於泥炭地等之產生甲烷之土壤的方法亦未特別限定，只要將本發明之甲烷生成抑制劑組成物散佈於該土壤之表面全體即可。散佈後，亦可混合該土壤之表層土，成為將本發明之甲烷生成抑制劑組成物混合於土中之狀態。
本發明之甲烷生成抑制劑組成物施用於如稻田及湖泊沼澤之水系或泥炭地時之施用量，期望為乾土每1kg以上述式[I]表示之化合物成為0.05~5,000mg，較佳為0.1~1,000mg，更佳為0.5~500mg，最佳為0.5~100mg之範圍之量。如此施用之本發明之甲烷生成抑制劑組成物若可存在於深達10cm之表層土壤中則可有效抑制甲烷生成。
若以施用上述施用量之水系或土壤面積每1ha之施用量表現，例如於土壤之乾燥比重(假比重)為1.0時，以上述式[I]表示之化合物為50~5,000,000g，較佳為100~1,000,000g，更佳為500~500,000g，最佳為500~100,000g之範圍之量施用即可，相當於上述之每乾土之施用量。然而，已知土壤之乾燥比重(假比重)係隨土質而異，例如砂質土壤為1.1~1.8，火山灰土壤為0.5~0.8，泥炭土壤為0.2~0.6位。施用之場所的土壤之乾燥比重(假比重)與1.0大有差異時，只要將面積每1ha之上述施用量乘以土壤之乾燥比重(假比重)之數值即可。
如稻田或湖泊沼澤之水系，可於其水面施用本發明之甲烷生成抑制劑組成物，將以上述式[I]表示之化合物分配於其多數與水接觸之土壤表層，隨後，可抑制自該土壤中之甲烷生成。該情況，期望水系之水深不會過深，湖泊沼澤中較佳為1m以下之水深，更佳為50cm以下之水深。稻田中，通常水深為3~5cm左右，但亦可使用於15cm左右之深水管裡的稻田中。本發明之甲烷生成抑制劑組成物施用於稻田或湖泊沼澤之水面時，以上述式[I]表示之化合物的水中濃度成為例如0.05~5,000ppm，較佳為0.1~1,000ppm，更佳為0.5~500ppm，最佳為0.5~100ppm之範圍即可。本發明之甲烷生成抑制劑組成物之施用量亦可藉由使以上述式[I]表示之化合物的水中濃度成為上述範圍之方式，自稻田或湖泊沼澤之面積與水深估算之總水量而算出。
又本發明之抑制甲烷生成之方法中，藉由將本發明之甲烷生成抑制劑組成物混合於家畜之飼料中並給予至家畜，可抑制源自家畜之呼吸及排泄物之甲烷生成。將本發明之甲烷生成抑制劑組成物混合於飼料之方法並未特別限定，只要於給予至家畜之前的飼料中混合本發明之甲烷生成抑制劑組成物即可。該情況，本發明之甲烷生成抑制劑組成物之施用量只要算出為飼料每1kg以上述式[I]表示之化合物成為0.05~5,000mg，較佳為0.1~1,000mg，更佳為0.5~500mg，最佳為0.5~100mg之範圍即可。
且再者，本發明之抑制甲烷生成之方法中，藉由將本發明之甲烷生成抑制劑組成物施用於製造堆肥或腐葉土時之其材料，可抑制自堆肥或腐葉土之製造中及所製造之堆肥或腐葉土之甲烷產生。基於該目的而施用本發明之甲烷生成抑制劑組成物之方法亦未特別限定，只要將本發明之甲烷生成抑制劑組成物混合於堆肥或腐葉土之材料使其發酵即可，可抑制自堆肥或腐葉土之發酵過程之甲烷生成及完熟堆肥或完熟腐葉土之甲烷生成。該情況，本發明之甲烷生成抑制劑組成物之施用量，只要算出為堆肥或腐葉土之材料每1kg以上述式[I]表示之化合物成為0.05~5,000mg，較佳為0.1~1,000mg，更佳為0.5~500mg，最佳為0.5~100 mg之範圍即可。
[實施例]
以下針對本發明，對於甲烷生成抑制劑之效果附上試驗例加以說明，但本發明不受該等試驗例之任何限定。
[試驗例1]甲烷生成抑制劑(化合物I-1)之甲烷生成抑制試驗
於頂空分析用之玻璃安瓿(21.5mL容積)中取入4.0g稻田土壤(假比重1.18g/cm3
)，添加蒸餾水8mL。於該湛水土壤中，作為實施例1，設置添加有含10ppm化合物I-1之丙酮溶液40μL之區(0.1mg/kg乾土(相當於118g/ha))，作為實施例2及3，設置添加有含100ppm化合物I-1之丙酮溶液20μL(0.5mg/kg乾土(相當於590g/ha))及40μL(1mg/kg乾土(相當於1180g/ha))之區。又作為比較例1，設置添加丙酮40μL之無處理區。於該等玻璃安瓿中添加稻田土壤微生物之培養液100μL後，使用隔膜及鋁蓋拴緊，於30℃靜置培養。培養處理21天及28天後，由玻璃安瓿試料中之頂空使用氣密針筒採取0.5mL之氣體，以氣體層析儀(GC)分析甲烷生成量。結果示於表1。又每1ha之處理量(g)係基於所用之稻田土壤之假比重，依據2002年發行之OECD基準試驗編號307換算。
試驗例1中，與無處理區(比較例1)相比，0.1mg/kg乾土之化合物I-1處理區(實施例1)係甲烷生成量削減，0.5mg/kg乾土以上(實施例2及3)顯示高的削減效果。
[試驗例2]各種甲烷生成抑制劑之甲烷生成抑制試驗
於頂空分析用之玻璃安瓿(21.5mL容積)中取入4.0g稻田土壤(假比重1.18g/cm3
)，添加蒸餾水8mL。於該湛水土壤中，作為實施例4~9，設置分別添加有含50ppm下述表2所示化合物之丙酮溶液40μL之區(0.5mg/kg乾土(相當於590g/ha))。又作為比較例2，設置添加丙酮40μL之無處理區。於該等玻璃安瓿中添加稻田土壤微生物之培養液100μL後，使用隔膜及鋁蓋拴緊，於30℃靜置培養。培養處理21天及28天後，由玻璃安瓿試料中之頂空使用氣密針筒採取0.5mL之氣體，以氣體層析儀(GC)分析甲烷生成量。結果示於表2。
試驗例2中，與無處理區(比較例2)相比，各種甲烷生成抑制劑處理區(實施例4~9)全部係甲烷生成量削減。以0.5mg/kg乾土處理，化合物I-1及化合物I-2顯示特別高的削減效果(實施例4及5)。
[試驗例3]與既有抑制劑BES(比較化合物)之甲烷生成抑制比較試驗
於頂空分析用之玻璃安瓿(21.5mL容積)中取入4.0g稻田土壤(假比重1.18g/cm3
)，添加蒸餾水8mL。於該湛水土壤中，作為實施例10，設置添加有含100ppm化合物I-1之丙酮溶液20μL之區(0.5mg/kg乾土(相當於590g/ha))，作為比較例3，設置添加含100ppm BES(比較化合物)之水溶液及丙酮20μL之區(0.5mg/kg乾土)，及作為比較例4，設置添加丙酮20μL之無處理區。於該等玻璃安瓿中添加稻田土壤微生物之培養液100μL後，使用隔膜及鋁蓋拴緊，於30℃靜置培養。培養處理21天及28天後，由玻璃安瓿試料中之頂空使用氣密針筒採取0.5mL之氣體，以氣體層析儀(GC)分析甲烷生成量。結果示於表3。又比較化合物的BES(CAS編號：4263-52-9；2-溴乙烷磺酸酯)係既有甲烷生成抑制劑，係使用東京化成工業股份有限公司製之製品。
試驗例3中，與無處理區(比較例4)相比，化合物I-1處理區(實施例10)及比較化合物處理區(比較例3)均係甲烷生成量削減，利用化合物I-1之甲烷削減量大幅高於利用比較化合物之削減量。
Claims (9)
- 一種甲烷生成抑制劑組成物，其特徵係含有自以下述式[I-1]~[I-6]表示之化合物選擇之1或2個以上之化合物作為有效成分，
- 一種抑制甲烷生成的方法，其特徵係藉由將如請求項1之甲烷生成抑制劑組成物施用至產生甲烷之水系或土壤中，而抑制源自該水系或土壤之甲烷生成。
- 如請求項2之抑制甲烷生成的方法，其中前述產生甲烷之水系為稻田或湖泊沼澤。
- 如請求項2之抑制甲烷生成的方法，其中前述產生甲烷之土壤為泥炭地。
- 如請求項2~4中任一項之抑制甲烷生成的方法，其中前述甲烷生成抑制劑組成物之施用量，為前述產生甲烷之水系或土壤之面積每1ha之以前述式[I-1]~[I-6]表示之化合物選擇之1或2個以上之化合物成為 50~5,000,000g之範圍之量。
- 一種抑制甲烷生成的方法，其特徵係藉由將如請求項1之甲烷生成抑制劑組成物，混合於飼料並給予至家畜，而抑制源自家畜之呼吸及排泄物之甲烷生成。
- 如請求項6之抑制甲烷生成的方法，其中前述甲烷生成抑制劑組成物之使用量，為前述飼料每1kg之以前述式[I-1]~[I-6]表示之化合物選擇之1或2個以上之化合物成為0.05~5,000mg之範圍之量。
- 一種抑制甲烷生成的方法，其特徵係藉由將如請求項1之甲烷生成抑制劑組成物，混合於堆肥或腐葉土之材料並使其發酵，而抑制源自堆肥或腐葉土之發酵過程及完熟堆肥或完熟腐葉土之甲烷生成。
- 如請求項8之抑制甲烷生成的方法，其中前述甲烷生成抑制劑組成物之使用量，為前述堆肥或腐葉土之材料每1kg之以前述式[I-1]~[I-6]表示之化合物選擇之1或2個以上之化合物成為0.05~5,000mg之範圍之量。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| JP2020-075593 | 2020-04-21 | ||
| JP2020075593 | 2020-04-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202204315A TW202204315A (zh) | 2022-02-01 |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63104903A (ja) | 1986-10-20 | 1988-05-10 | Kumiai Chem Ind Co Ltd | 除草剤組成物 |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63104903A (ja) | 1986-10-20 | 1988-05-10 | Kumiai Chem Ind Co Ltd | 除草剤組成物 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 期刊 K Mitsumori et al Thirteen-week subacute toxicity study of 4-bromophenyl chloromethyl sulfone (BCS) in rats The journal of toxicological sciences vol. 10(4) PubMed 1985 Nov pages 295-308 |
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