WO2007032101A1 - スプラウトの栽培方法 - Google Patents
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- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G7/00—Botany in general
- A01G7/04—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth
- A01G7/045—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth with electric lighting
Definitions
- the present invention can induce normal growth morphogenesis of a sprout by irradiating visible light of a specific wavelength for each growth stage of the sprout in an environment in which temperature, humidity, and carbon dioxide concentration are controlled.
- the present invention relates to a novel plant cultivation method in which the specific component in the sprout that acts as a functional nutrient component in the human body is increased while at the same time achieving an increase in the edible portion.
- incandescent lamps, fluorescent lamps, high-pressure sodium lamps, metal halide lamps, and the like that have been used as artificial light sources all contain heat rays in the emitted light. There are problems such as the necessity and cost for controlling the temperature inside the facility.
- a plant cultivation method using a light emitting diode has been attracting attention. Since the light-emitting diode does not emit heat rays, it is possible to irradiate the plant with close proximity, and the temperature control in the facility where the amount of heat generated from the lamp is low is efficient. Compared with a light bulb, the power consumption is less than one-fifth and the lifetime is more than ten times, so it is highly economical. In addition, the emission spectrum distribution of red and blue light emitting diodes matches the most important wavelength distribution among the sunlight components required for photosynthesis, so it is more efficient than conventional light sources and has high selectivity. have.
- a method of increasing the functional nutrient component by cultivating a plant with a light-emitting diode has also been proposed, but the presented component range is limited to a narrow range of vitamins, precursors thereof, minerals, and the like. Therefore, the effectiveness of increasing the amount of other functional nutrients such as polyphenola sulforaphane has not been proven. Also, the light irradiation method is clearly different from the present invention.
- Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-230317
- Patent Document 2 JP-A-2005-151850
- Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 8-205677
- Non-Patent Document 1 Hiroyuki Watanabe: Application of LED light source to plant factory, SHITA Report, 31-41 (199 6)
- Non-Patent Document 2 Yasuhiro Mori, Masaki Takatsuki, Takashi Anoka: Effect of white LED pulse light on the growth of Sardana, Journal of the Plant Factory Society, 14,136-140 (2002)
- sprout cultivation the growth stage before the development of cotyledons after the plants have germinated and before the formation of the main leaves is referred to as sprout, shoots, silkworms, etc.
- a white light source such as a fluorescent light
- the present invention in sprout cultivation, irradiates visible light emitting diodes having different emission spectral ranges for each growth stage to induce the optimal morphogenesis of the sprout, and the functional nutrient component contained in the sprout It is characterized by maximizing the amount.
- At least three kinds of different wavelengths of visible light are supplied by using light emitting diodes for each stage of sprout, so that it can be cultivated in a single place or in a single range. It is possible to bring about an effect of suppressing the length in the growth of sprout's morphogenesis that occurs when irradiated with visible light having a wavelength of.
- the production of specific components in the sprout that act as functional nutrients for the human body for example, polyphenols that suppress cancer by having antioxidant activity and are also considered to have blood pressure lowering effects.
- the amount can be increased efficiently by light stimulation.
- This cultivation method is a temporary change by changing environmental factors that do not permanently change the growth form of plants by genetic recombination technology, etc., and it is an effective cultivation method that can ensure food safety It is.
- FIG. 1 is a diagram showing a relationship between an irradiation light source and a polyphenol production amount.
- FIG. 2 is a graph showing changes in the total amount of polyphenol produced when cultivating buckwheat sprout with different light intensities of blue and red light emitting diodes.
- a sprout cultivation method for cultivating sprout by irradiating a light emitting diode with a narrow emission spectrum range the opening and development of cotyledons after germination are promoted by irradiation with a far red light emitting diode, and a light receiving part After expanding the area of the hypocotyl, irradiation with a red light-emitting diode promotes hypocotyl elongation, and then irradiation with blue light increases the strength of the hypocotyl, and the hypocotyl surface becomes red. Prompt.
- the amount of polyphenol contained in the sprout was analyzed after cultivating the sprout of buckwheat.
- the cultivation procedure and analysis method are as follows.
- a seedling cup was installed in a commercially available plant growing device, and sprouts were cultivated under the conditions of a temperature of 20 ° C, a humidity of 80%, and a carbon dioxide concentration of about 1500 ppm with the light blocked.
- the amount of polyphenol was determined using a liquid chromatograph equipped with an ultraviolet spectroscopic detector. The measurement results are shown in the “Grow in the dark” line of the first line in FIG. The amount of polyphenol in Figure 1 is expressed in [ ⁇ mol / lg].
- a light emitting diode having a narrow emission spectrum range and a white fluorescent lamp having a wide spectrum were used as the irradiation light source.
- the light emitting diodes red light emitting diodes, blue light emitting diodes, red light emitting diodes and blue light emitting diodes in a ratio of 4: 1, and far red light emitting diodes were used for cultivation.
- the green light-emitting diodes were turned off and the red light-emitting diodes and blue light-emitting diodes turned on were in a ratio of 4: 1.
- the panel with is used.
- Those using far-red light emitting diodes are 1512 panels using 100% far-red light emitting diodes.
- the lighting duty ratio was 50% in this example, but it is not limited to 50%.
- the frequency of repeated blinking is not limited to 100 Hz.
- the advantage of simplifying the power supply at commercial frequencies is S. Repeat turning on and off, in case of repeating the bright state as the dark, each of the light and dark and the same time, when this is referred to as dark-life time, in terms of the light-dark period time, 10_ 6 -1 sec If it is within the range, the lucid period is 12 hours, that is, compared with the one that imitates the annual average irradiation with sunlight, which is 12 hours irradiation and 12 hours light blocking. OFF will be repeated in a short time, and heating and cooling will be repeated in a short time, Temperature rise can be suppressed.
- sprouts were cultivated by irradiating visible light with a light emitting diode, and then the amount of polyphenol contained in the sprouts was analyzed.
- the cultivation procedure and analysis method are as follows.
- the amount of polyphenol was determined using a liquid chromatograph equipped with an ultraviolet spectroscopic detector.
- Irradiation with a light-emitting diode in the second cultivation method has a photon number of about 85 ⁇ mol / m 2
- the light-emitting diodes used are commercially available light-emitting diodes: far-red light-emitting diodes (Epitex L735-36AU; center wavelength 735 nm), red-light-emitting diodes (Sharp GL3UR8; center wavelength 660 nm), blue light-emitting diodes (NSPA320BS manufactured by Nichia Ngaku; center wavelength: 470 nm).
- 100% of the 1512 light emitting diodes in the above-mentioned panel are light sources that use far red light emitting diodes, and 100% emit red light.
- Light source with diode 100% with blue light emitting diode, 80% with red light emitting diode, 20% with blue light emitting diode (1008 red light emitting because the above panel was used) 252 diodes
- the blue light emitting diode is the light source.
- Four types of light sources were cultivated.
- the cultivation procedure and analysis method when a white fluorescent lamp is used as the irradiation light source are the same as those of the light emitting diode.
- the light irradiation intensity is about 120 x mol / m 2 Zs.
- the duty ratio can be considered to be substantially 100%. Is about 145 molZm 2 .
- the buckwheat sprout cultivated by the second cultivation method grew into large leaves under far-red light, which promoted the opening and development of cotyledons.
- red light we found that the cotyledons were slow to dehull.
- blue light the shelling progressed more than in red light, but the cotyledon development was found to be slower than in far-red light.
- red light and blue light were simultaneously irradiated at a ratio of 4: 1, normal growth morphogenesis could not be induced, and when only blue light was irradiated, a more normal growth form was shown.
- white fluorescent lamps the growth of cotyledons was smaller than that of far-red light, although it was in good growth form.
- the amount of polyphenol produced in the cotyledon part of buckwheat sprout cultivated by the cultivation method using these light sources is shown in the second to sixth lines of FIG.
- the amount increased by about 67% compared to the cultivation in the first row, and far red light emitting diodes also increased by about 34%.
- the white fluorescent lamp in the sixth row it increased by about 48% when using the red light emitting diode and the blue light emitting diode, and increased by about 19% with the far red light emitting diode.
- the cumulative photon number irradiated with a fluorescent lamp is about 2.8 times that when using a light-emitting diode, so the method of cultivation using a monochromatic light-emitting diode is the functional nutrient component polyphenol. This proved to be an effective method for increasing the efficiency of the process.
- the third cultivation method is for examining the dependency of the light source on the light irradiation intensity.
- the light source was a single light with a narrow wavelength band, and oat sprout was cultivated with blue and red light, and the amount of polyphenol produced was measured.
- the cultivation procedure and analysis method are the same as the second method.
- Specific examples of light-emitting diodes include the blue light-emitting diodes (Nichia Chemical N SPB320BS; center wavelength 470 nm) and red light-emitting diodes (Sharp GL3UR8; medium The heart wavelength is 660 nm), and the driving method is also the blinking method described above.
- the photon numbers were 60 ⁇ mol / m 2 / s, 85 ⁇ mol / m 2 / s, and 140 ⁇ mol / m 2 / s, respectively.
- Figure 2 shows the measurement results.
- the amount of polyphenol produced tended to decrease when the light irradiation intensity was too high, and it was found that there was a maximum value.
- the light irradiation intensity that produces the maximum value of the amount of polyphenol produced differs depending on the spectrum distribution of the irradiated light, and the blue light has a maximum value of the amount of polyphenol produced at a light irradiation intensity slightly higher than that of red light. I was also able to gain.
- sprout is cultivated by irradiating visible light of three different ranges of wavelengths for each growth stage with the above-described light-emitting diodes that are driven repeatedly in the blinking state. After that, the amount of polyphenol contained in the sprout was analyzed.
- the cultivation procedure and analysis method are as follows.
- a seedling cup was installed in a commercially available light emitting diode plant growing device, and the inside of the device was set to a temperature of 20 ° C., a humidity of 80%, and a carbon dioxide concentration of about 1500 ppm.
- a red light emitting diode (Sharp GL3UR8; central wavelength 660 nm) was irradiated for 4 days at a light intensity of photon number 85 z molZm 2 Zs to promote the growth of plant height and biosynthesis Increase the amount.
- the light intensity is set to 1 10 ⁇ mol / m 2 / s and irradiated for 3 days. It promoted polyphenol biosynthesis in the cotyledon, promoted an increase in the amount of anthocyanin biosynthesis in the hypocotyl, and caused reddening of the hypocotyl surface.
- NSPA320BS blue light emitting diode
- irradiation with a far-red light emitting diode can promote the opening and development of cotyledons.
- polyphenol a functional nutrient component
- it plays a role as a photoreceptor early opening and promotion of cotyledons are extremely important for increasing the photoreceptor area.
- red light emitting diodes and blue light emitting diodes have the effect of accelerating the formation of polyphenol, so it is essential to irradiate these lights after cotyledon development.
- Red light has the effect of promoting hypocotyl elongation, but as with far-red light, the strength of the hypocotyl is weak and easily tilted. Therefore, in the final stage, it is optimal to irradiate blue light to increase the strength of the hypocotyl part and promote redness of the hypocotyl surface. Germination at a place is advantageous from the viewpoint of reducing power consumption by not requiring a light source between sowing and germination.
- the term “light source” refers to leakage light that is not limited to the dark state that shields light including external light, and illumination light that allows the operator to act for cultivation management. It may be.
- polyphenol which is a functional nutrient component
- the amount of polyphenol increased by about 22% compared to the case of using a white fluorescent lamp. Comparing the total number of lights used in cultivation, it is about 145 mol / m 2 in the case of fluorescent lamps, and is calculated to be about 56 mol / m 2 in this cultivation method. This proved to be an efficient cultivation method.
- light-emitting diodes are not limited to the above-mentioned commercially available products, and appropriate light-emitting diodes can be used. Also, the light irradiation intensity, integrated photon number, Appropriate values are used for the repetition frequency, duty ratio, etc., depending on the plant to be cultivated and the spectral characteristics of the light emitting diode.
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Abstract
植物の形態形成を制御しながら、人体内で機能性栄養成分として作用する特定成分を増量できる植物栽培方法を提供する。 蕎麦の種子を播種して、発芽させた後、遠赤色光発光ダイオードで４日間照射して、子葉の開きと展開を促進させ、続いて、赤色光発光ダイオードで４日間照射し、草丈の伸長を促進させるとともに、ポリフェノール生合成量を増加させた。最終段階では、青色光発光ダイオードで３日間照射し、子葉部のポリフェノール生合成を促進させるとともに、胚軸表面の赤色化を引き起こさせた。
Description
明 細 書
スプラウトの栽培方法
技術分野
[0001] 本発明は、温度、湿度、二酸化炭素濃度を制御した環境下で、スプラウトの生長段 階別に特定波長の可視光を照射することにより、スプラウトの正常な生長形態形成を 誘導して可食部の増量を達成すると同時に、人体内で機能性栄養成分として作用す るスプラウト内の特定成分を増量するようにした新規な植物栽培方法に関するもので ある。
背景技術
[0002] 植物の育成'栽培方法として、太陽光を利用する従来の露地栽培や施設園芸ととも に、近年人工光源を用いて、施設内で高度に環境制御しながら周年栽培するシステ ムが実用化されつつある。また、太陽光と人工光源との併用により、効率よく植物を栽 培する方法も研究されてレヽる。
[0003] 人工光源として、従来白熱電灯、蛍光灯、高圧ナトリウムランプ、メタルハライドラン プ等が利用されている力 いずれも放射光に熱線を含むため、植物への近接照射が できないこと、冷却水を必要とすること、施設内温度制御に経費が掛かること等の問 題を有している。
[0004] 赤色，青色，緑色蛍光灯を用いて植物を効率よく栽培しょうとする研究もあるが、ラ ンプからの放射光スペクトル分布が幅広いため、生長形態形成の制御の程度が不正 確であり、結果の再現性が乏しい。
[0005] この改善策として、発光ダイオードを用レ、る植物栽培法が注目されている。発光ダ ィオードは熱線を放出しないことから、植物への近接照射が可能であり、ランプから の発熱量も低ぐ施設内の温度制御が効率的である。また、電球と比較して、消費電 力は 5分の 1以下、寿命は 10倍以上であることから、経済性が高い。また、赤色光及 び青色光発光ダイオードの放射光スペクトル分布は、光合成に必要な太陽光成分の 中で、最も重要な波長分布と一致するため、従来の光源よりも高効率性'高選択性を 有している。
[0006] 植物に対する光の作用は、光合成に必要なエネルギーを供給することと、植物の 生長 ·形態形成を制御するシグナルを与えることである。したがって、供給される光の 波長とエネルギーの強さ、および、明暗期時間は、植物の生長促進や形態形成に著 しい影響を及ぼす因子であると考えられるため、最適な光照射条件や方法の発見は 重要な栽培技術に繋がるが、生長段階別にどのような光が有効であるかについて明 らかにされていなレ、。
[0007] 可視光発光ダイオードの割合を変えて、植物の正常な生長形態を制御する試みも あるが、植物の光応答性は画一的ではない。しかし、従来の研究結果では、植物の 種類と範囲、ならびに、適用可能な生長段階について明確な基準が示されていない
[0008] 植物の生長形態を制御する光応答物質として、赤色光ならびに遠赤色光ではフイト クロムの光異性化反応が関与し、光周期性を支配することが明らかにされてきた。一 方、青色光に対する応答物質としては、近年フォトトロピンとクリプトクロムが発見され たが、形態形成ならびに運動応答に関する詳細な光情報伝達機構については未だ 不明である。また、形態形成に対しては、従来照射光の波長分布だけが支配的な要 因として考えられている。光合成においては、反応効率に最適な光強度が存在する と考えられる知見が報告されているが、照射光の波長分布が同一でも光強度が異な る場合に、植物の形態形成に対する応答性が同一であるか否かについては、明確な 結果が報告されていない。
[0009] 発光ダイオードで植物を栽培することにより機能性栄養成分を増量させる方法も提 案されているが、提示された含有成分範囲は、ビタミンやその前駆体、ミネラル等の 狭い範囲に限られており、他の機能性栄養成分、例えば、ポリフエノールゃスルフォ ラファンなどといった機能性栄養成分の増量に対する有効性が証明されていない。ま た、本発明とは光照射方法が明らかに異なる。
特許文献 1 :特開 2003— 230317号公報
特許文献 2 :特開 2005— 151850公報
特許文献 3：特開平 8— 205677号公報
非特許文献 1 :渡辺博之： LED光源の植物工場への適用， SHITA Report,31-41(199
6)
非特許文献 2 :森康弘、高辻正基、安丘高志：白色 LEDパルス光がサラダナ生育に 及ぼす影響，植物工場学会誌， 14,136-140(2002)
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0010] スプラウト栽培 (植物が発芽したのち子葉を展開し、本葉を形成する前までの生長 段階を、スプラウト、新芽、カイヮレなどという。 )において、単色光 LEDだけを用いて 栽培した場合には正常な形態形成が達成できない点と、スプラウトに含まれる機能性 栄養成分量を、蛍光灯等の白色光源を用いた場合には、暗所栽培と比べて有意な 程度に増量できない点である。
課題を解決するための手段
[0011] 本発明は、スプラウト栽培において、生長段階別に放射スペクトル範囲の異なる可 視光発光ダイオードを照射して、スプラウトの最適な形態形成を誘導するとともに、ス プラウトに含有される機能性栄養成分量を最大化させることを特徴とするものである。 発明の効果
[0012] 本発明によれば、スプラウトの生育段階別に、少なくとも 3種の異なる範囲の波長の 可視光を、発光ダイオードを用レ、て供給することにより、喑所で栽培した場合や単一 範囲の波長の可視光を照射した場合に生じるスプラウトの生長'形態形成における 徒長を抑制する効果をもたらすことができる。また、同時に、人体に対する機能性栄 養成分として作用するスプラウト内の特定成分 (例えば、抗酸化能を有することにより 癌を抑制し、また、血圧低下作用を有するとされるポリフエノール類）の生成量を、光 刺激により効率よく増加させることができる効果を有する。この栽培方法は、遺伝子組 替え技術等により植物の生長形態を永続的に変化させるものではなぐ環境因子を 変化させることによる一過性の変化であり、食の安全性を担保できる有効な栽培方法 である。
図面の簡単な説明
[0013] [図 1]照射光源とポリフエノール生成量の関係を示す図である。
[図 2]青色光及び赤色光発光ダイオードの光強度を変えて蒲麦のスプラウトを栽培し た場合に生成したポリフエノール総量の変化を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0014] 放射スペクトル範囲の狭レ、発光ダイオードを照射してスプラウトを栽培するスプラウ トの栽培方法において、発芽後子葉の開きと展開を遠赤色光発光ダイオードの照射 によって促進させて、光受容部の面積を拡大させた後、赤色光発光ダイオードで照 射して、胚軸伸長を促進し、ついで、青色光を照射して胚軸部の強度を高めるととも に、胚軸表面の赤色化を促す。
実施例
[0015] 以下に、 [1]喑所 (完全に遮光した条件下）でスプラウトを栽培した場合、 [2]可視 光を照射してスプラウトを栽培した場合、 [3]単一範囲の波長の可視光だけを照射し た場合であって、異なる光の強度でスプラウトを栽培した場合、および、 [4]生長段階 別に 3種の異なる範囲の波長の可視光を照射してスプラウトを栽培した場合、の生長 •形態形成の結果、ならびに、スプラウトに含有される機能性栄養成分の生成量と分 布について、の順で行なった栽培方法を説明しながら本発明の実施例を説明する。
[0016] 第 1の栽培方法では、喑所で、薷麦のスプラウトを栽培した後、スプラウトに含まれる ポリフヱノール量を分析した。栽培手順と分析方法は以下のとおりである。
(1)薷麦の種子を水洗した後、雑菌処理のため、殺菌水に 24時間浸漬した。
(2)殺菌水を除去したのち、再生紙製の育苗カップ（開口部 5cm四方，高さ 5cm)に 播種した。
(3)市販の植物育成装置内に育苗カップを設置し、温度 20°C、湿度 80%、二酸化 炭素濃度約 1500ppmの条件下で、光を遮断してスプラウトを栽培した。
(4)播種後 14日目に、草丈が 14〜18cmとなったスプラウトを収穫した。このスプラウ トは、胚軸は青白ぐ全く赤みをもたなレ、、いわゆる黄化スプラウトと呼ばれるものであ る。
(5)子葉部、胚軸部、根部に分類した後、 60°Cに設定した定温乾燥器内で水分を完 全に除去した。
(6)各部位の乾燥物から lgを計量し、メタノールを溶媒としてポリフエノールを還流抽
出した。
(7)紫外線分光検出器を取り付けた液体クロマトグラフを用いて、ポリフエノール量を 決定した。測定結果を、図 1の第 1行目の「暗所栽培」の行に示す。なお、図 1におけ るポリフエノール量は、 [ μ mol/lg]で示してレヽる。
[0017] 第 2の栽培方法では、照射光源として、放射スぺクトノレ範囲の狭い発光ダイオード、 および、広範囲のスペクトルを有する白色蛍光灯を用いた。発光ダイオードとしては、 赤色光発光ダイオード、青色光発光ダイオード、赤色光発光ダイオードと青色光発 光ダイオードを 4 : 1の割合としたもの、遠赤色光発光ダイオードをそれぞれ用いて栽 培を行なった。
[0018] 発光ダイオードは、 40cm X 40cmのパネルに 36 X 42 = 1512個の発光ダイオード を配置したものであり、赤色光発光ダイオード、青色光発光ダイオードを用いたもの は、それぞれ、 1512個の発光ダイオードの 100。/。が赤色光発光ダイオードであるパ ネル、 1512個の 100%が青色光発光ダイオードであるパネルを用いたものである。 赤色光発光ダイオードと青色光発光ダイオードを 4 : 1の割合で用いたものは、 1008 個の赤色光発光ダイオードと 252個の青色光発光ダイオード（用いたパネルには、 2 52個の緑色光発光ダイオードがさらに加えられて、これらが均一に分散配置された パネルであったので、緑色光発光ダイオードを消灯して、点灯させた赤色光発光ダイ オードと青色光発光ダイオードが 4 : 1の割合となっている。 )が配置されたパネルを用 いたものである。遠赤色光発光ダイオードを用いたものは、 1512個の 100%が遠赤 色光発光ダイオードであるパネルを用いたものである。
[0019] これら発光ダイオードの駆動は、 100Hzで行なった。点灯のデューティ比は、この 例では 50%であったが、 50%に限られるものではなレ、。また、点滅の繰り返しの周波 数は、 100Hzに限られるものではなレ、。商用周波で行なうと電源が簡単になる利点 力 Sある。点灯と消灯を繰り返して、明の状態と暗の状態を繰り返す場合に、明と暗の それぞれを同じ時間とし、これを明暗期時間と呼ぶと、明暗期時間でいえば、 10_6〜 1秒の範囲内であれば、明喑期時間を 12時間、すなわち、 12時間照射して 12時間 光を遮断するという太陽光による年平均的な照射を模したものに比べて、電流の〇N と OFFが短時間で繰り返されることになり、加熱と冷却が短時間で繰り返されるので、
温度上昇を抑えることができる。
[0020] 第 2の栽培方法でも、発光ダイオードで可視光を照射してスプラウトを栽培した後、 スプラウトに含まれるポリフエノール量を分析した。栽培手順と分析方法は、以下のと おりである。
(1)薷麦の種子を水洗した後、雑菌処理のため、殺菌水に 24時間浸漬した。
(2)殺菌水を除去したのち、再生紙製の育苗カップ（開口部 5cm四方，高さ 5cm)に 播種した。
(3)市販の発光ダイオード植物育成装置内に育苗カップを設置し、温度 20°C、湿度 80%、二酸化炭素濃度約 1500ppmの条件下で、後述する 4種類の発光ダイオード を用いて、光強度を制御しながら可視光を照射した。
(4)播種後 14日目に、光の波長範囲とその強度に応じて形態の異なるスプラウトを 収穫した。
(5)子葉部、胚軸部、根部に分類した後、 60°Cに設定した定温乾燥器内で水分を完 全に除去した。
(6)子葉部の乾燥物から lgを計量し、メタノールを溶媒としてポリフエノールを還流抽 出しに。
(7)紫外線分光検出器を取り付けた液体クロマトグラフを用いて、ポリフエノール量を 決定した。
[0021] 第 2の栽培方法における発光ダイオードによる照射は、光量子数約 85 β mol/m2
/sの光照射強度で、上述したように点滅の繰り返し状態で照射をした。 14日間の 積算光量子数は、約 51mol/m2となる。用いた発光ダイオードは、市販の発光ダイ オードであり、遠赤色光発光ダイオード（ェピテックス製 L735— 36AU ;中心波長 73 5nm)、赤色光発光ダイオード（シャープ製 GL3UR8；中心波長 660nm)、青色光 発光ダイオード（日亜ィ匕学製 NSPB320BS；中心波長 470nm)であり、光源としては 、上述したパネルにおける 1512個の発光ダイオードの 100%を遠赤色光発光ダイォ ードとした光源、 100%を赤色光発光ダイオードとした光源、 100%を青色光発光ダ ィオードとした光源、 80%を赤色光発光ダイオード， 20%を青色光発光ダイオードと した光源（上述したパネルを用いたので、 1008個の赤色光発光ダイオードと 252個
の青色光発光ダイオードが光源となっている。）、の 4種類の光源について栽培を行 なった。
[0022] また、白色蛍光灯を照射光源として用いた場合の栽培手順と分析方法は発光ダイ オードと同様であるが、この場合は、光量子数約 120 x mol/m2 Zsの光照射強度 であるが、蛍光灯の交流点灯の場合、放電が反転する間において、蛍光物質の蓄光 効果によって喑状態となることはなぐしたがって、実質的にデューティ比は 100%と 考えてよいので、積算光量子数は約 145molZm2となる。
[0023] 第 2の栽培方法で栽培した薷麦スプラウトは、遠赤色光では、子葉の開葉と展開が 促進され、大きな葉に生長した。赤色光では、脱殻が遅ぐ子葉の小さいことがわか つた。青色光では、赤色光に比べて脱殻はより進行しているが、子葉の展開は遠赤 色光よりも遅いことがわかった。赤色光と青色光を 4 : 1の割合で同時照射した場合に も、正常な生長形態形成を誘起できず、青色光だけを照射した場合の方が、より正 常な生長形態を示した。 白色蛍光灯の場合は、良好な生長形態ではあるが、子葉の 展開は遠赤色光よりも小さいものであった。
[0024] これらの光源による栽培方法で栽培した裔麦スプラウトの子葉部で生成したポリフエ ノール量について図 1の第 2行〜第 6行に示す。赤色光発光ダイオードと青色光発光 ダイオードを用いた場合には、第 1行の暗所栽培と比較して約 67%増量し、遠赤色 光発光ダイオードでも約 34%増加した。また、第 6行の白色蛍光灯を用いた場合と 比較すると、赤色光発光ダイオードと青色光発光ダイオードを用いた場合に約 48% 増加し、遠赤色光発光ダイオードでも約 19%増加した。しかし、蛍光灯で照射された 積算光量子数は、発光ダイオードを用いた場合の約 2. 8倍であることから、単色光 発光ダイオードを用いて栽培する方法が、機能性栄養成分であるポリフエノールを高 効率で増加させるために有効な方法であることが実証された。
[0025] 第 3の栽培方法は、光源の光照射強度依存性について調べるためのものである。
光源を波長帯域の狭い単一光とし、青色光と赤色光で薷麦スプラウトの栽培を行な レ、、生成されたポリフエノール量を測定した。栽培手順と分析方法は第 2の方法と同 様である。発光ダイオードの具体例は、上記の青色光発光ダイオード（日亜化学製 N SPB320BS；中心波長 470nm)と赤色光発光ダイオード（シャープ製 GL3UR8；中
心波長 660nm)であり、駆動方法も上述した点滅させる方法である。光照射強度に ついては、それぞれ、光量子数が 60 μ mo l/m2 /s, 85 μ mol /m2 /s, 140 μ mo l/m2 /sについて行なった。測定結果を図 2に示す。ポリフエノール生成量は、 光照射強度が大き過ぎると減少する傾向が見られ、極大値が存在することがわかつ た。そして、ポリフエノール生成量の極大値をもたらす光照射強度は、照射光のスぺ タトル分布によって相違し、青色光では、赤色光よりもやや大きい光照射強度におい てポリフエノール生成量の極大値を得ることができることもわ力 た。
これらの栽培方法に対して、本発明の実施例では、生長段階別に 3種の異なる範 囲の波長の可視光を、上述した点滅の繰り返し状態で駆動する発光ダイオードで照 射してスプラウトを栽培した後、スプラウトに含まれるポリフエノール量を分析した。栽 培手順と分析方法は以下のとおりである。
( 1 )薷麦の種子を水洗した後、雑菌処理のため、殺菌水に 24時間浸漬した。
(2)殺菌水を除去したのち、再生紙製の育苗カップ（開口部 5cm四方，高さ 5cm)に 播種した。
(3)市販の発光ダイオード植物育成装置内に育苗カップを設置し、装置内を温度 20 °C、湿度 80%、二酸化炭素濃度約 1500ppmの条件に設定した。
(4)発茅するまでの 3日聞は喑所で栽培した。
(5)発芽後は、遠赤色光発光ダイオード（ェピテックス製 L735— 36AU ;中心波長 7 35nm)で 4日間照射して、子葉の開きと展開を促進させた。このとき、光量子数 30 / mol/m2 /s程度の光強度で照射すると、胚軸部の生長がより促進された。一方、 光強度が増加すると、子葉の展開は促進されても胚軸伸長は抑制された。
(6)続いて、赤色光発光ダイオード（シャープ製 GL3UR8 ;中心波長 660nm)を光 量子数 85 z molZm2 Zsの光強度で 4日間照射し、草丈の伸長を促進させるととも に、ポリフヱノール生合成量を増加させる。
(7)最終段階では、青色光発光ダイオード（日亜化学製 NSPB320BS ;中心波長 47 Onm)を用いて、光強度を光量子数 1 10 μ mol/m2 /sに設定して 3日間照射し、 子葉部のポリフエノール生合成を促進させるとともに、胚軸部におけるアントシァニン 生合成量の増加を促し、また、胚軸表面の赤色化を引き起こした。
(8)播種後 14日目に、スプラウトを収穫した。
(9)子葉部、胚軸部、根部に分類した後、 60°Cに設定した定温乾燥器内で水分を完 全に除去した。
(10)子葉部の乾燥物から lgを計量し、メタノールを溶媒としてポリフヱノールを還流 抽出した。
(11)紫外線分光検出器を取り付けた液体クロマトグラフを用いて、ポリフエノール量 を決定した。測定結果を図 1の第 7行に示す。
[0027] この実施例では、喑所での発芽後、遠赤色光発光ダイオードを照射することで、子 葉の開葉と展開を促進させることができる。子葉では機能性栄養成分であるポリフエ ノールがもっとも効率よく生産される部位である。したがって、光受容部としての役割 を担うことから、子葉の早期開葉と展開促進は、光受容面積を増加させるために極め て重要である。また、赤色光発光ダイオードと青色光発光ダイオードは、ポリフエノー ル生成を促進させる効果があることから、子葉展開後はこれらの光を照射することが 不可欠である。赤色光は、胚軸伸長を促進する効果があるが、遠赤色光と同様に胚 軸部の強度は弱く傾倒しやすい。したがって、最終段階では、青色光を照射して胚 軸部の強度を高めるとともに、胚軸表面の赤色化を促すことが最適である。喑所で発 芽させることは、播種から発芽までの間において光源を必要としないことにより、消費 電力を抑える観点から有利である。なお、本明細書でいう喑所とは、外光を含め光を 遮蔽した暗黒状態に限られるものではなぐ漏れ光や、栽培管理等のためにォペレ ータが行動するための照明光等があってもよいものである。
[0028] この実施例では、裔麦スプラウトの正常な生長形態を誘起しながら、機能性栄養成 分であるポリフエノールを喑所栽培の場合よりも 37%増加させることが可能となった。 また、白色蛍光灯を用いた場合と比較しても、ポリフエノール量は約 22%増加した。 栽培で使用した総光量数を比較すると、蛍光灯の場合では約 145mol/m2であり、 本栽培法では約 56mol/m2と算出されることから、消費電力等のコスト計算におい て、極めて効率よい栽培法であることが実証された。
[0029] なお、上述した実施例を含め、発光ダイオードが上記市販品に限られるものではな ぐ適宜の発光ダイオードを用いることができる。また、光照射強度，積算光量子数や
繰り返し周波数，デューティ比等は、栽培する植物や発光ダイオードのスペクトル特 性等によって適宜の値が用いられるものである。
産業上の利用可能性
露地栽培や施設園芸では、季節に応じて環境因子が変動する (太陽光の成分と強 度、温度、湿度、二酸化炭素濃度の変動する)ことにより、品質の安定した (外観がほ ぼ同じで、含有機能性栄養成分量もほぼ均一である)スプラウトを栽培することが困 難である。本栽培方法では、用いる可視光発光ダイオードの作用効果が明瞭である こと力ら、品質の揃ったスプラウトを周年栽培することが可能であり、製品のばらつき を抑制して価格を固定化することが可能であり、市場への安定供給を実現できる点 で利用価値が高い。
Claims
[1] 放射スペクトル範囲の狭レ、発光ダイオードを照射してスプラウトを栽培するスプラウ トの栽培方法において、スプラウトの生長段階に応じて、放射スペクトル範囲の異なる 発光ダイオードで照射してスプラウトの正常な生長形態を誘起しながら、機能性栄養 成分を増加させることを特徴とするスプラウトの栽培方法。
[2] 放射スペクトル範囲の狭レ、発光ダイオードを照射してスプラウトを栽培するスプラウ トの栽培方法において、発芽後子葉の開きと展開を遠赤色光発光ダイオードの照射 によって促進させて、光受容部の面積を拡大させた後、機能性栄養成分の生成を増 カロさせる作用を有する発光ダイオードで照射することを特徴とするスプラウトの栽培方 法。
[3] 発芽するまでは喑所で栽培することを特徴とする請求項 1または 2に記載のスプラウ トの栽培方法。
[4] 前記スプラウトが、食用に供する植物のスプラウトであって、かつ、ポリフエノールを 含む植物のスプラウトであることを特徴とする請求項 1ないし 3のいずれ 1項に記載の スプラウトの栽培方法。
[5] 前記食用に供する植物が、薷麦、レッドキャベツ、紅タデ、大根のいずれかであるこ とを特徴とする請求項 4に記載のスプラウトの栽培方法。
[6] 前記ポリフエノールカ アントシァニン、ノレチン、オリエンチン、ホモオリエンチン、ビ テキシン、イソビテキシンのいずれかであることを特徴とする請求項 4に記載のスプラ ゥトの栽培方法。
[7] 前記スプラウトが、ブロッコリのスプラウトであり、前記機能性栄養成分が、スルフオラ ファンであることを特徴とする請求項 1ないし 3のいずれ 1項に記載のスプラウトの栽 培方法。
[8] 照射光強度を制御して、子葉展開促達、胚軸伸長促進、機能性栄養成分の増量 の最適化を行なうことを特徴とする請求項 1なレ、し 7のレ、ずれ 1項に記載のスプラウト の栽培方法。
[9] 前記発光ダイオードを、点滅の繰り返し状態で照射することを特徴とする請求項 1な レ、し 8のいずれ 1項に記載のスプラウトの栽培方法。
前記点滅が商用周波で行なわれることを特徴とする請求項 9に記載のスプラウトの 栽培方法。
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