(57)【要約】【課題】土壌用改良剤として植物病原菌を抑制可能な熱水抽出物を提供する。【解決手段】  本発明の熱水抽出物は、バイオマスの熱水抽出物であって、含まれる糖の合計の質量に対する酢酸の質量の割合が５〜５０％である。また、含まれる糖におけるグルコースの割合が７．０質量％以下である。また、含まれる糖の糖濃度が１質量％のときの波長４２０ｎｍにおける吸光度が０．０５以上である。また、植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する。この植物病原菌は、フザリウム属（Ｆｕｓａｒｉｕｍ）に属する微生物である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマスの熱水抽出物であって、
含まれる糖の合計の質量に対する酢酸の質量の割合が５〜５０％である
ことを特徴とする熱水抽出物。
【請求項２】
含まれる糖におけるグルコースの割合が７．０質量％以下であることを特徴とする請求項１に記載の熱水抽出物。
【請求項３】
含まれる糖の糖濃度が１質量％のときの波長４２０ｎｍにおける吸光度が０．０５以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱水抽出物。
【請求項４】
植物病原菌に対して増殖抑制作用を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱水抽出物。
【請求項５】
前記植物病原菌は、フザリウム属（Ｆｕｓａｒｉｕｍ）に属する微生物であることを特徴とする請求項４に記載の熱水抽出物。
【請求項６】
前記植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物の増殖率は、前記植物病原菌の増殖率よりも高いことを特徴とする請求項４又は５に記載の熱水抽出物。
【請求項７】
前記植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物が、トリコデルマ属（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ）に属する微生物であり、該トリコデルマ属に属する微生物に対して増殖促進作用を有することを特徴とする請求項６に記載の熱水抽出物。
【請求項８】
前記バイオマスが熱水抽出された原液であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の熱水抽出物。
【請求項９】
前記バイオマスが熱水抽出された原液が１．５〜２０倍に減圧濃縮された濃縮液である  ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の熱水抽出物。
【請求項１０】
前記バイオマスが熱水抽出された原液が１．５〜２０倍に減圧濃縮され、酸加水分解された酸加水分解抽出液であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の熱水抽出物。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の熱水抽出物を含むことを特徴とする植物病原菌抑制剤。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の熱水抽出物を含むことを特徴とする土壌改良剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にバイオマスの熱水抽出物、植物病原菌抑制剤、及び土壌改良剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、植物の生育にとって有害な土壌中微生物、土壌中小動物、及び雑草を防除するために、土壌殺菌剤、土壌殺虫剤、及び除草剤等の土壌用改良剤が使用されている。
【０００３】
また、特許文献１を参照すると、リグノセルロース材料を原料としてキシロオリゴ糖および酸性キシロオリゴ糖を製造する方法において、リグノセルロース材料をヘミセルラーゼで処理した後のろ液を逆浸透膜で濃縮し、濃縮液を限外ろ過膜で処理後、限外濾過膜で処理したろ液を酸処理することにより糖液の着色を効率的に低減できる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１００５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の土壌用改良剤は、人や人以外の動物や植物等に対して有害なものが多かった。また、これらの土壌用改良剤で処理した場合、土壌中の生物相が破壊される環境汚染の問題があり、安全で効果の高い土壌改良剤が求められていた。
【０００６】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の問題を解消することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の熱水抽出物は、バイオマスの熱水抽出物であって、含まれる糖の合計の質量に対する酢酸の質量の割合が５〜５０％であることを特徴とする。
本発明の熱水抽出物は、含まれる糖におけるグルコースの割合が７．０質量％以下であることを特徴とする。
本発明の熱水抽出物は、含まれる糖の糖濃度が１質量％のときの波長４２０ｎｍにおける吸光度が０．０５以上であることを特徴とする。
本発明の熱水抽出物は、植物病原菌に対して増殖抑制作用を有することを特徴とする。
本発明の熱水抽出物は、前記植物病原菌は、フザリウム属（Ｆｕｓａｒｉｕｍ）に属する微生物であることを特徴とする。
本発明の熱水抽出物は、前記植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物の増殖率は、前記植物病原菌の増殖率よりも高いことを特徴とする。
本発明の熱水抽出物は、前記植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物は、トリコデルマ属（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ）に属する微生物であり、該トリコデルマ属に属する微生物に対して増殖促進作用を有することを特徴とする。
本発明の熱水抽出物は、前記バイオマスが熱水抽出された原液であることを特徴とする。
本発明の熱水抽出物は、前記バイオマスが熱水抽出された原液が１．５〜２０倍に減圧濃縮された濃縮液であることを特徴とする。
本発明の熱水抽出物は、前記バイオマスが熱水抽出された原液が１．５〜２０倍に減圧濃縮され、酸加水分解された酸加水分解抽出液であることを特徴とする。
本発明の植物病原菌抑制剤は、前記熱水抽出物を含むことを特徴とする。
本発明の土壌改良剤は、前記熱水抽出物を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、バイオマスの熱水抽出物であって、含まれる糖の合計の質量に対する酢酸の質量の割合が５〜５０％に調整されたものを用いることで、植物病原菌の増殖を抑制し、土壌中で植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物の増殖効率を低下させにくい熱水抽出物を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜実施の形態＞
本発明者らは、予備実験により、バイオマスを水に浸漬、加熱して得られる熱水抽出物に、ある程度の抗菌効果があることを見いだし、土壌改良剤の用途で用いる着想を得た。そして、特にパルプ化工程の木材チップ前加水分解工程における熱水抽出物を原料として、精製オリゴ糖類を製造する過程の各組成物について、どの段階のものが好適であるか鋭意実験を繰り返し、本発明を完成させるに至った。
本実施形態の熱水抽出物は、土壌改良剤として用いると、圃場に撒くだけで土壌の有害細菌を抑制し、有用な細菌を増殖させることが期待できる。
【００１０】
（熱水抽出物の製造方法）
次に、より具体的に、本発明の実施の形態に係る熱水抽出物の製造方法の一例について説明する。本実施形態の熱水抽出物は、加熱加圧装置により、原料となる上述のバイオマスを水の存在下で熱水処理し、これを固液分離して固形分と液体分に分離して、液体分（熱水抽出物の原液、以下、「原液」という。）を得たものである。また、この原液は、後述するように、濃縮されたり、加水分解されたりしてもよい。
なお、本実施形態の熱水抽出物には、木質繊維等の固形分が含まれないことが好ましい。
【００１１】
（原料）
ここで、本実施形態で原料として用いるバイオマスとしては、五炭糖、六炭糖を構成糖として含むものであれば、木本類、草本類由来のいずれであっても、特に制限なく使用することができる。
より具体的に説明すると、本実施形態の木本類由来のバイオマスとしては、広葉樹、針葉樹の木部、樹皮、枝、葉等、林地残材、間伐材、廃材等のチップ又は樹皮、製材工場等から発生するおが屑、街路樹の剪定枝葉、建築廃材等が挙げられる。また、草本類由来のバイオマス原料としては、ケナフ、麻、バガス、イネ等の茎、葉等の部位を、特に限定なく用いることができる。
本実施形態においては、これらのバイオマスの中で木本類由来のバイオマスを用いるのが好ましく、広葉樹、針葉樹の木部等のリグノセルロース系バイオマスを用いるのが特に好ましい。
【００１２】
本実施形態のバイオマスとして用いる木本類としては、広葉樹であっても、針葉樹であってもよい。
具体的に、本実施形態の広葉樹としては、例えば、Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ属（Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ  ｇｌｏｂｕｌｕｓ、Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ  ｇｒａｎｄｉｓ、Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ  ｕｒｏｇｒａｎｄｉｓ、Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ  ｐｅｌｌｉｔａ、Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ  ｂｒａｓｓｉａｎａ、Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ  ｃａｍａｌｄｕｌｅｎｓｉｓ、Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ  ｎｉｔｅｎｓ、等）、Ａｃａｃｉａ属（Ａｃａｃｉａ  ｍｅｌａｎｏｘｙｌｏｎ、Ａｃａｃｉａ  ｍａｎｇｉｕｍ、Ａｃａｃｉａ  ｍｅａｒｎｓｉｉ、等）、Ａｃｅа属（Ａｃｅа  ｒｕｂｒｕｍ、Ａｃｅа  ｓａｃｃｈａｒｕｍ、等）、Ｆａｇｕｓ属（Ｆａｇｕｓ  ｓｙｌｖаｔｉｃａ、等）、Ｂｅｔｕｌａ属（Ｂｅｔｕｌａ  ｖｅｒｒｕｃｏｓａ、Ｂｅｔｕｌａ  ｐａｐｙｒｉｆｅｒａ、等）、Ａｌｎｕｓ属（Ａｌｎｕｓ  ｉｎｃａｎａ等）が挙げられるものの、これらに限定されない。
【００１３】
また、具体的に、本実施形態の針葉樹としては、例えば、Ｌａｒｉｘ属（Ｌａｒｉｘ  ｌｅｐｔｏｌｅｐｉｓ、Ｌａｒｉｘ  ｓｉｂｉｒｉｃａ、Ｌａｒｉｘ  ｄｅｃｉｄｕａ、等）、Ｐｉｎｕｓ属（Ｐｉｎｕｓ  ｒａｄｉａｔａ、Ｐｉｎｕｓ  ｓｙｌｔｒｉｓ、等）、Ｐｓｅｕｄｏｔｓｕｇａ属（Ｐｓｅｕｄｏｔｓｕｇａ  ｍｅｎｚｉｅｓｉｉ、等）、Ｃｒｙｐｔｏｍｅｒｉａ属（Ｃｒｙｐｔｏｍｅｒｉａ  ｊａｐｏｎｉｃａ、等）、Ａｂｉｅｓ属（Ａｂｉｅｓ  ｂａｌｓａｍｅа、等）、Ｔｓｕｇａ属（Ｔｓｕｇａ  ｃａｎａｄｅｎｓｉｓ、等）、Ｐｉｃｅа属（Ｐｉｃｅа  ａｂｉｓ、Ｐｉｃｅа  ｇｌａｕｃａ等）が挙げられるものの、これらに限定されない。
【００１４】
また、本実施形態においては、これらのバイオマスは、単独、あるいは複数を組み合わせて使用してもよい。
また、バイオマスは、乾燥固形物であっても、水分を含んだ固形物であっても、スラリーであっても用いることができる。
ここで、本実施形態におけるバイオマスが乾燥固形物又は水分を含んだ固形物であれば、水と混合させスラリー状態にした後に、加熱加圧装置に供給することが好適である
【００１５】
また、本実施形態においては、木本類の木部や樹皮の部位、あるいは草本性植物の茎、枝葉等の部位を微細化処理した微細化物を用いることができる。微細化の方法は、ウィレーミルやボールミルによる粉末化や、破砕や爆砕といった手法を用いることができる。
【００１６】
〔熱水抽出物の構成〕
次に、以下において、本発明の実施の形態に係る熱水抽出物の構成について説明する。
【００１７】
（液比）
本実施形態の加熱加圧装置による熱水抽出処理におけるバイオマスの乾燥重量に対する水の量（液比）は、１．０〜１０．０、好ましくは１．５〜５．０であることが好適である。液比が１．０より少ない場合には、水が不足して加水分解が十分に進まない上に、反応が不均一となるので適さない。また、液比が１０．０より高い場合には、所望の温度まで加熱するのに要する熱量が多くなり、下記で説明する酢酸の濃度が低下するので適さない。
また、熱水処理における水の添加方法は、特に限定されない。たとえば、外部から水を添加してもよく、バイオマスに元々含まれる水を利用してもよい。また、加熱時に蒸気を使用する場合には、蒸気に含まれる水を利用してもよい。
【００１８】
（処理温度）
本実施形態の熱水抽出処理の処理温度は、加圧状態で１４０〜２００℃、好ましくは１６０〜１７０℃であることが好適である。ここで、１４０℃未満であると、十分な糖質濃度が得られない。また、２００℃を超えると、セルロースの加水分解、ヘミセルロースの過分解等が起きるため、好ましくない。
また、本実施形態の熱水処理における処理時間は、処理温度に対応して、加熱後の加水分解液中に含まれる糖の合計の質量に対する酢酸の質量の割合が５〜５０％となる時間であることが好適である。この際、製造された熱水抽出物の糖質の濃度を一般的な方式で分析して、処理時間を調整してもよい。
【００１９】
（熱水抽出物の加工）
本実施形態の熱水抽出物は、原液、濃縮液、及び酸加水分解抽出液の状態で用いてもよい。しかしながら、本実施形態の熱水抽出物は、活性炭等により精製は行わないことが好適である。
【００２０】
具体的には、本実施形態の熱水抽出物は、上述のように加熱加圧処理により取得した熱水抽出物の原液であってもよい。
また、本実施形態の熱水抽出物は、原液が１．５〜２０倍に減圧濃縮された濃縮液であってもよい。原液の濃度は、濃縮しなくても〜１．５倍程度までは含まれる糖の濃度が変化する。また、２０倍よりも濃縮されると粘度が高すぎるため好ましくない。
なお、この濃縮は、減圧濃縮以外の濃縮方式、例えば、膜による濃縮等の方式を用いてもよい。
【００２１】
また、本実施形態の熱水抽出物は、原液が減圧濃縮された濃縮液が酸加水分解された酸加水分解抽出液であってもよい。
すなわち、例えば、本実施形態の熱水抽出物は、上述の濃縮液を酸の存在下で加水分解した抽出液であってもよい。この酸加水分解処理は、当業者が用いる硫酸や塩酸等の一般的な酸を用いることが可能である。また、酸加水分解処理の酸としては、硝酸やリン酸等の無機酸や、トリフルオロ酢酸やギ酸等の有機酸を用いてもよい。また、この酸加水分解抽出液の反応時間、温度、圧力等は、セルロースやヘミセルロースが加水分解される当業者に一般的なものを用いることが可能である。たとえば、本実施形態の酸加水分解処理として、濃縮液に希硫酸を添加し、ｐＨを１．０程度に調整し、１２０℃程度で６０分間以上反応させ、中和後に沈殿を除去するといった処理であってもよい。
なお、本実施形態の熱水抽出物は、セルラーゼやヘミセルラーゼ等の酵素による糖化された糖化液、亜臨界水による水熱糖化された水熱糖化液等であってもよい。
【００２２】
（構成糖成分の構成）
また、本実施形態の熱水抽出物に含まれる糖質の構成糖成分のうち、含まれる糖の合計の質量に対する酢酸の質量の割合が５〜５０％であることを特徴とする。
ここで、糖類の合計の質量に対する酢酸の質量の割合が５％未満であると、後述する植物病原菌への増殖抑制効果が減少する。また、糖類の合計の質量に対する酢酸の質量の割合が５０％以上であると、植物病原菌を抑制する抑制微生物の増殖効率が低下する。
また、本実施形態の熱水抽出物は、酢酸が含まれていることにより、後述する土壌改良材として用いる場合、長期保存が可能となる。
【００２３】
また、本実施形態の熱水抽出物は、含まれる糖におけるグルコースの割合が７．０質量％以下であることを特徴とする。
また、本実施形態の熱水抽出物は、含まれる糖の糖濃度が１質量％のときの波長４２０ｎｍにおける吸光度が０．０５以上であることを特徴とする。
具体的には、本実施形態の熱水抽出物は、加工時に上述の酸加水分解抽出液が精製等されすぎると、下記で説明する植物病原菌の増殖抑制効果を高める物質（以下、「植物病原菌選択抑制組成物」という。）が除去される。すなわち、酸加水分解抽出液が活性炭等による精製で除去される物質に、植物病原菌選択抑制組成物が含まれている可能性が高い。このため、上述のグルコースの割合が７．０質量％以下になる、及び／又は、波長４２０ｎｍにおける吸光度が０．０５以上であるような指標の熱水抽出物を用いることで、下記で説明する、植物病原菌の増殖抑制効果を高めつつ、植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物の増殖を阻害しにくい効果をもつ植物病原菌選択抑制組成物を多く含ませることが可能になる。この、波長４２０ｎｍの吸光度は、国際砂糖分析法統一委員会（ＩＣＵＭＳＡ）色価分析法における糖液の色価を示す値である。すなわち、グルコースの割合が７．０質量％以下であっても、波長４２０ｎｍの吸光度で０．０５以上の淡色〜褐色を呈するように「精製しすぎない」ことで、植物病原菌選択抑制組成物の含有量を高めて、上述の効果を得ることが可能となると考えられる。
なお、このように、グルコースの割合が７．０質量％以下である、及び／又は、波長４２０ｎｍにおける吸光度が０．０５以上であるような指標の熱水抽出物であることで、糖蜜や他の易分解性有機物と区別可能である。また、本実施形態の熱水抽出物の糖質の構成糖成分は、硫酸や塩酸等の酸による全加水分解後、得られた単糖類を定量する一般的な方式で分析可能である。
【００２４】
また、本実施形態の熱水抽出物は、植物病原菌に対して増殖抑制作用を有することを特徴とする。
具体的には、後述の実施例で示すように、本実施形態の熱水抽出物は、フザリウム属等の植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する。
また、本実施形態の植物病原菌の一例としては、フザリウム属（Ｆｕｓａｒｉｕｍ）に属する微生物であることを特徴とする。このフザリウム属の植物病原菌は、例えば、フザリウム・オキシスポラム（Ｆｕｓａｒｉｕｍ  ｏｘｙｓｐｏｒｕｍ）のような、各種植物の萎凋性病害、又は組織を壊死させる病害を引き起こす菌類である。
なお、酸加水分解抽出液を活性炭〜混床カラム等で精製した精製糖液は、上述したような植物病原菌に対しての増殖抑制効果が減少するため、好ましくない。
【００２５】
また、本実施形態の熱水抽出物は、植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物の増殖率は、植物病原菌の増殖率よりも高いことを特徴とする。
具体的には、後述の実施例で示すように、本実施形態の熱水抽出物は、フザリウム属等の植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する。一方、本実施形態の熱水抽出物により植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物は、植物病原菌と比較し増殖が抑制されない。
すなわち、植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物の増殖率は、前記植物病原菌の増殖率よりも高い。この作用により、植物病原菌の増殖を抑えつつ、植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物を相対的に増やして土壌を改善するという効果が得られる。
また、本実施形態の植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物の一例としては、サッカロミケス科（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｔａｃｅａｅ）の病原性でない各種酵母、トリコデルマ属（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ）に属する菌、その他の微生物であることを特徴とする。
また、本実施形態の熱水抽出物は、トリコデルマ属に属する微生物、例えば、トリコデルマ・リーセイ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ  ｒｅｅｓｅｉ）に対して特に増殖促進作用を有する。増殖促進作用は、酸加水分解抽出液が最も高く、次に濃縮液が高く、その次に原液が高い。このように、トリコデルマ属に属する微生物を増殖させることで、植物病原菌が土壌中で支配的になるのを防ぐことが可能となる。また、トリコデルマ属に属する微生物を増殖させることで、セルラーゼが分泌され、作土中に残存する植物病原菌に感染した植物残渣を分解する効果も有する。
【００２６】
本実施形態の植物病原菌抑制剤は、上述の熱水抽出物を含むことを特徴とする。
具体的に、本実施形態の熱水抽出物は、上述のような植物病原菌及び植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物に対する作用により、植物病原菌抑制剤として用いることが可能である。
また、本実施形態の植物病原菌抑制剤は、土壌細菌の栄養となるヘミセルロースの分解物が含まれているため、土壌改良剤として用いることも可能である。
すなわち、本実施形態のように、例えば、バイオマスとして木材チップを用いる場合、製造された熱水抽出物の糖質は、ヘミセルロースを構成する糖のオリゴマーと、その単糖が主成分となる。たとえば、上述のような広葉樹のチップを熱水抽出した場合、熱水抽出物中の糖質はキシロース及びキシロオリゴ糖が主成分で、アラビノース、ガラクトース、マンノース、及びグルコースが含まれるもののその割合は少ない。すなわち、上述のように、構成糖のうちグルコース及びそのオリゴマーの割合が少ない点が特徴となる。
このような糖質の構成成分の熱水抽出物は、土壌還元消毒用の土壌改良剤として用いた場合に、蟻を誘引しないため好適である。
なお、本実施形態の植物病原菌抑制剤は、本実施形態の熱水抽出物から抽出された、上述の植物病原菌選択抑制組成物を含んでいてもよい。また、本実施形態の植物病原菌抑制剤は、植物の肥料、抑制微生物自体、培養土等を含むようにして提供されてもよい。
【００２７】
〔土壌の改良方法（土壌処理）〕
また、本実施形態の熱水抽出物は、圃場に散布することで土壌改良剤として用いることが可能である。
具体的には、本実施形態の熱水抽出物は、土壌改良剤として、直接散布してもよい。
また、下記で説明するように、土壌に散布して、湿潤又は湛水状態でポリシートにて覆って土壌還元消毒を行い、土壌改良を行うことも可能である。
【００２８】
（直接散布）
本実施形態の熱水抽出物は、直接散布を行う場合、糖の合計の終濃度が０．５〜３質量％程度になるように希釈して散布することを特徴とする。
このように散布することで、土壌病原菌及び植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物に対する上述の効果が得られ、土壌を健常な状態にすることが期待できる。
【００２９】
（土壌還元消毒）
本実施形態の熱水抽出物は、土壌還元消毒を行う場合、圃場１平方メートルあたり固形分（糖分）が０．１〜５ｋｇ含まれる量、より好ましくは０．１〜１ｋｇ含まれる量が用いられることが好適である。この場合、固形分が少なすぎると酸化還元電位の低下や発酵熱の発生が不十分となる。また、５ｋｇより多くても、効果があまり変わらず、経済性が悪化する。
【００３０】
また、本実施形態の土壌改良剤は、有害生物の防除効果を高めるため、圃場の土壌に混合する（散布する）直前又は直後に、作土表面を広くポリシートで被覆して、空気を遮断することが好適である。このポリシートは、空気や水等を遮断する各種シート、例えば、ビニールシートや農業用マルチシート等を用いることが可能である。ポリシートの厚さは、空気の透過性を低くして、裂けや穴開きができにくいようにするため、０．０５ｍｍ以上であることが好適である。
また、作土全体に効果を及ぼすため、土壌を湿潤状態又は湛水状態に保つことが好ましい。湛水は、濃縮又は希釈された本実施形態の土壌改良剤を散布した後、合計の水量が例えば、１平方メートルあたり５０リットル乃至２００リットルとなるように、なるべく均一に散布することが好適である。
【００３１】
上述のように本実施形態の熱水抽出物又は濃縮液を散布し、ポリシートでの被覆と湛水状態を保つことによって、熱水抽出物中の栄養成分によって作土中の微生物の働きが活発になり、発酵熱によって地温が上昇する。また、ポリシートで被覆し、外気の流入が遮断されることによって、微生物により酸素が消費される結果、作土が還元状態となる。この状態を維持することによって、高温に耐性のない、酸素を必要とする生物の増殖が抑制される。そして、長期間、この還元、高温状態を保持することによって、有害微生物や有害線虫等を含む有害生物、雑草の種等を死滅させることが可能となる。一方、通性嫌気性又は嫌気性微生物で高温耐性の菌は、この条件では死滅せず、むしろ投入した栄養成分によって増殖する。
このように、本実施形態の土壌還元消毒処理では、高温耐性で、嫌気性条件下で増殖できる微生物が繁殖するため、処理後に侵入した病原菌が、これらの残留した微生物との競争により、すぐに繁殖できない。このため、有害微生物の影響を抑えることができる。
【００３２】
〔本実施形態の主な効果〕
以上まとめると、上述のように構成することで以下のような効果を得ることができる。
従来、特許文献１のリグノセルロース材料と、これを基にした糖液は、この糖液としての用途以外にどのような用途があるのか知られておらず、土壌用改良剤として使用できるか否かは不明であった。
これに対して、本発明の実施の形態に係る熱水抽出物は、バイオマスの熱水抽出物であって、含まれる糖の合計の質量に対する酢酸の質量の割合が５〜５０％であることを特徴とする。
このように構成することで、フザリウム属等の植物病原菌の増殖を抑制し、サッカロミケス科の病原性でない各種酵母、トリコデルマ属に属する菌等である抑制微生物の増殖効率を低下させにくい熱水抽出物を提供することができる。
【００３３】
また、本発明の実施の形態に係るバイオマスの熱水抽出物は、特にパルプ化工程の木材チップ加水分解工程から得られる抽出液を有効に使用することができ、コストを低減することができる。
【００３４】
また、従来の土壌殺菌剤や土壌殺虫剤等の薬剤による消毒の場合、ほぼ全ての微生物が殺菌されるため、殺菌処理後に早期に有害微生物が侵入すると、他の微生物が少ないので、かえって病原菌の蔓延が早いということが知られていた。
これに対して、本発明の実施の形態に係る熱水抽出物により土壌を改良すると、植物病原菌の増殖を抑制しつつ、土壌改良の効果が高い抑制微生物は増殖を抑制せず、土壌の微生物のバランスを植物の生育に適した良好な状態に改質できる。
【００３５】
また、本発明の実施の形態に係るバイオマスの熱水抽出物は、木材チップからの溶解パルプ製造における加水分解における分解液である場合、悪臭がほとんど発生しない。
また、本実施形態のバイオマスの熱水抽出物は、蟻を誘引しないことが予備実験で分かっている。このため、周囲環境に蟻害を生じさせない。
また、本実施形態のバイオマスの熱水抽出物は、窒素分があまり含まれていないので、土壌が窒素過多になることもない。
また、本実施形態のバイオマスの熱水抽出物は、木質バイオマスで製造可能なので、原料の入手性も高い。
また、本実施形態のバイオマスの熱水抽出物は、引火性がなく、容器の蓋が開いていても減容されて濃縮されるだけで品質に変化を生じない。また、本実施形態のバイオマスの熱水抽出物は、ある程度の抗菌性があり、腐敗しにくく、長期保存が可能である。
このため、本実施形態のバイオマスの熱水抽出物は、環境上の問題を生じることがなく、ハンドリング上で容易に用いることができ、土壌改良剤として家庭菜園や都市農地でも利用可能である。
【００３６】
なお、本実施形態の熱水抽出物の原料となる草本類由来のバイオマスとして、ケナフ、稲藁、麦わら、コーンコブ、バガス等の農産廃棄物、油用作物やゴム用作物等の工芸作物の残渣及び廃棄物、草本系エネルギー作物のエリアンサス、ミスカンサスやネピアグラス等のバイオマスを用いることも可能である。また、工芸作物の残渣及び廃棄物として、例えば、ＥＦＢ（Ｅｍｐｔｙ  Ｆｒｕｉｔ  Ｂｕｎｃｈ）等を用いることもできる。
また、上述の実施の形態においては、熱水抽出物を植物病原菌抑制剤及び土壌改良剤として用いる例について説明したものの、これに限られない。本実施形態の熱水抽出物は、バイオマス由来の良質な糖を多く含み、重金属等の有害物質を含まないため、各種医薬品原料、化粧品、香料、甘味料等の食品原料、菌や酵母等の発酵用の培地添加物、バイオエタノールやバイオプラスチックの原料等として幅広く用いることが可能である。
【実施例】
【００３７】
次に、図面に基づき本発明を実施例によりさらに説明するが、以下の具体例は本発明を限定するものではない。
【００３８】
＜製造例１＞
（糖液（原液）の調製）
ユーカリチップ（容積重６１８ｋｇ／ｍ3）を絶乾質量で３００ｇ採取し、水道水１０リットルに一晩浸漬した。その後、チップを取り出して４００メッシュの篩に空け濾別した後、チップを卓上プレス機（商品名：ｍｉｎｉ  ＴＥＳＴ  ＰＲＥＳＳ−１０、ＴＯＹＯＳＥＩＫＩ社製、条件：１ＭＰａ、５秒）で圧搾脱水した。脱水後のチップの含水率は、１０２％であった。この脱水後のチップを２．５リットル容量のオートクレーブに入れ、７Ｋ蒸気を注入して１６５℃まで加温し、１６５℃で９０分間、熱水処理した。７Ｋ蒸気に含まれる水分も加えると、熱水処理時の液比は１．３であった。熱水処理後、処理物（チップ懸濁液）を４００メッシュの篩を通過させてチップと熱水抽出物（原液）に分離した。
【００３９】
＜製造例２＞
（濃縮液の調製）
製造例１で調製した熱水抽出物（原液）を減圧下で、エバポレーターで２０倍に濃縮し、濃縮液を得た。
【００４０】
＜製造例３＞
（酸加水分解抽出液の調製）
製造例２で調製した濃縮液に硫酸を添加し、ｐＨを１．０に調整し、１２０℃で６０分間、加水分解処理（以下、「酸加水分解処理」という。）を行った。酸加水分解処理後の処理液に水酸化カルシウムを添加して中和し、生成した沈澱をろ紙で除去し抽出液（以下、「酸加水分解抽出液」という。）を得た。
【００４１】
＜製造例４＞
（精製糖液の調製）
製造例３で得られた酸加水分解抽出液１００ｍｌを活性炭カラム（クラレケミカル製活性炭、吸着剤量１８０ｍｌ）、Ａｍｂｅｒｌｉｔｅ  ＩＲ１２０Ｂカラム（同１８０ｍｌ）、Ａｍｂｅｒｌｉｔｅ  ＸＥ５８３カラム（３６０ｍｌ）、最後にＡｍｂｅｒｌｉｔｅ  ２００ＣＴ  Ｎａ  とＡｍｂｅｒｌｉｔｅ  ＩＲＡ４１１を１：１で混合した混床カラム（１８０ｍｌ）に順次通し、混床カラムからの溶出液を回収し、精製糖液を得た。
【００４２】
〔製造例１〜４の成分の分析〕
製造例１〜４で得られた原液、濃縮液、酸加水分解抽出液、精製糖液（これらについて、以下、単に「試料」という。）の成分を以下の方法で分析した。また、各試料の糖濃度が１質量％のときの波長４２０ｎｍにおける吸光度を測定した。
【００４３】
（糖の定量）
アジレント社製１１００シリーズＨＰＬＣを使用し、Ａｍｉｎｅｘ  ＨＰＸ−８７Ｐカラム（ＢＩＯ−ＲＡＤ社）を用いて試料に含まれる糖を分析した。溶離液として超純水を用い、流速０．６ｍｌ／ｍｉｎ、カラム温度８０℃で分析した。シグナルはＩＲ検出器により検出した。
【００４４】
（オリゴ糖の定量）
試料に７０質量％硫酸を添加し、硫酸濃度を終濃度で３．５質量％に調製後、１２０℃、４０分間加水分解処理した。加水分解処理前の試料、及び加水分解処理後の処理液に含まれる単糖類を定量した。加水分解処理前の試料、及び加水分解処理後の処理液に含まれる単糖類の含有量の差からオリゴ糖の含有量を算出した。
【００４５】
（ギ酸、酢酸、フルフラール類の定量）
アジレント社製１１００シリーズＨＰＬＣを使用し、Ａｍｉｎｅｘ  ＨＰＸ−８７Ｈカラム（ＢＩＯ−ＲＡＤ社）を用いて試料に含まれるギ酸、酢酸、フルフラール類を分析した。溶離液として５ｍＭ硫酸を用い、流速０．６ｍｌ／ｍｉｎ、カラム温度６５℃で分析した。シグナルは２８０ｎｍの紫外吸収およびＩＲにより検出した。
【００４６】
（リグニンの定量）
試料に硝酸を終濃度が１質量％になるように添加し、生成した固形分をろ過して回収した。この固形分（リグニン）の絶乾重量を測定し、試料に含まれるリグニン含有量を算出した。
【００４７】
〔製造例１〜４の成分の分析結果〕
各試料に含まれる成分の組成、及び吸光度を、下記の表１に示す。
【００４８】
【表１】
2018058782.tif 000002
【００４９】
製造例１〜３は、含まれる糖類（糖）の合計の質量に対する酢酸の質量の割合が９．８〜４３.２％であった。この酢酸の量の割合は、原液（製造例１）、濃縮液（製造例２）、酸加水分解抽出液の順に低くなり、精製液糖（製造例４）ではほぼ０％になった。
また、含まれる糖類（糖）の合計に対するグルコースの割合は、４．１質量％以下になった。
また、含まれる糖類（糖）の糖濃度が１質量％のときの波長４２０ｎｍにおける吸光度は、いずれも５以上であった。
【００５０】
〔微生物の増殖試験〕
次に、１質量％グルコース又は製造例１〜製造例４の各糖液を用いて、植物病原菌であるフザリウム・オキシスポラム（Ｆｕｓａｒｉｕｍ  ｏｘｙｓｐｏｒｕｍ）に対する増殖試験を行った。また、土壌中で植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物として、サッカロミセス・セレビシエ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）、イサチェンキア・オリエンタリス（Ｉｓｓａｔｃｈｅｎｋｉａ  ｏｒｉｅｎｔａｌｉｓ）、及びトリコデルマ・リーセイ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ  ｒｅｅｓｅｉ）に対する増殖試験も行った。各々の菌の培養に適した液体合成培地または寒天平板合成培地に唯一の炭素源として、原液に含まれる糖の最終濃度が１質量％となるように原液を添加した。
フザリウム・オキシスポラム、及びトリコデルマ・リーセイについては、予め調製した胞子を寒天平板培地に１×１０5／ｍｌの密度となるように添加して前培養した。前培養した寒天平板培地から直径０．８ｍｍの寒天片をコルクボーラーで打ち抜き、新しい寒天平板培地に寒天片を移植し、下記の培養条件で培養した。培養後、形成されたコロニーの直径を測定した。
サッカロミセス・セレビシエ、及びイサチェンキア・オリエンタリスについては、前培養した菌を培地に１×１０5／ｍｌの密度となるように添加し、下記の培養条件で培養した。培養後、形成したコロニー数を測定した。
【００５１】
（各菌の培養条件）
それぞれの菌の培養に適した液体合成培地又は寒天平板合成培地を作成し、唯一の炭素源として、原液、濃縮液、酸加水分解抽出液を糖の終濃度が１質量％となるように加えた。比較例として精製糖液とグルコースを糖濃度が終濃度１質量％となるように加えた。その後、ｐＨを各微生物で最適になるように調整した。
各液体培地又は寒天平板培地に、菌のコロニーを１白金耳分取得したものを植えて、それぞれの微生物に最適な温度で培養し、一定時間おきに増殖を測定した。
【００５２】
大腸菌ＪＭ１０９株はデイビス液体培地で、３７℃、１８０ｒｐｍ振盪の条件で培養を行った。培地組成は０．７質量％  Ｋ2ＨＰＯ2、０．３質量％  ＫＨ2ＰＯ2、０．０５質量％  クエン酸ソーダ・３Ｈ2Ｏ、０．０１質量％  ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ、０．１質量％  （ＮＨ4）2ＳＯ4、１質量％  グルコース又は各糖液を含む。
ｐＨは各成分を加えた後にｐＨ７．０に調製した。
【００５３】
植物病原菌のフザリウム・オキシスポラムとアラゲカワラタケはＹＭＧ寒天培地で、３０℃で７日間、静置の条件で培養を行った。培地組成は０．５質量％  ペプトン、０．３質量％  酵母エキス、０．３質量％  マルツエキス、１質量％  グルコース又は各糖液を含む。
ｐＨは各成分を加えた後にｐＨ５．６に調製した。
【００５４】
抑制微生物であるサッカロミセス・セレビシエとイサチェンキア・オリエンタリスは、ＹＰＤ液体培地で、３０℃、１２０ｒｐｍ振盪の条件で培養を行った。培地組成は１質量％  酵母エキス、２質量％  ペプトン、１質量％  グルコース又は各糖液を含む。
ｐＨは各成分を加えた後にｐＨ５．６に調製した。
【００５５】
また、抑制微生物であるトリコデルマ・リーセイはマンデルス寒天培地で７日間、３０℃、静置の条件で培養を行った。
培地組成は、０．１４質量％  （ＮＨ4）2ＳＯ4、０．２質量％  ＫＨ2ＰＯ4、０．０３質量％  尿素、１質量％  ペプトン、０．０４質量％  ＣａＣｌ2・２Ｈ2Ｏ、０．０３質量％  ＭｇＳＯ4・７Ｈ2Ｏ、０．０００５質量％  ＦｅＳＯ4・７Ｈ2Ｏ、０．０００１６質量％  ＭｎＳＯ4・４Ｈ2Ｏ、０．０００１４質量％  ＺｎＳＯ4・７Ｈ2Ｏ、０．０００２質量％  ＣｏＣｌ2・６Ｈ2Ｏ、０．１質量％  トリトンＸ、１質量％  グルコース又は各糖液を含む。
ｐＨは各成分を加えた後にｐＨ５．５に調製した。
【００５６】
＜実施例１＞
糖液として、製造例１で得られた原液を用いて、上述の微生物の増殖試験を行った。
【００５７】
＜実施例２＞
実施例１において、原液の代わりに製造例２で得られた濃縮液を用いた以外は、全て実施例１と同様の方法で試験した。
【００５８】
＜実施例３＞
実施例１において、原液の代わりに製造例３で得られた酸加水分解抽出液を用いた以外は、全て実施例１と同様の方法で試験した。
【００５９】
＜比較例１＞
実施例１において、原液の代わりに製造例４で得られた精製糖液を用いた以外は、全て実施例１と同様の方法で試験した。
【００６０】
＜比較例２＞
実施例１において、原液の代わりにグルコースを用いた以外は、全て実施例１と同様の方法で試験した。
【００６１】
〔実施例１〜４の増殖試験結果〕
下記の表２に、典型的な植物病原菌であるフザリウム・オキシスポラム（植物病原菌）に対して増殖抑制作用を有する微生物であるトリコデルマ・リーセイについての増殖試験の結果を示す。
また、下記の表３に、植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物であるサッカロミセス・セレビシエ、及びイサチェンキア・オリエンタリスについての増殖試験の結果を示す。
なお、大腸菌及びアラゲカワラタケの結果については、実施例１〜３、比較例１〜２において同様の増殖結果を示したので省略する。
【００６２】
【表２】
2018058782.tif 000003
【００６３】
【表３】
2018058782.tif 000004
【００６４】
実施例１〜３では、植物病原菌であるフザリウム・オキシスポラムの増殖に対する増殖抑制効果が高く、土壌中で植物病原菌に対して増殖抑制作用を有するトリコデルマ・リーセイ、サッカロミセス・セレビシエ、及びイサチェンキア・オリエンタリスに対しては増殖を阻害しなかった。特に、実施例１〜３は、植物病原菌に対して増殖抑制作用を有するトリコデルマ・リーセイについては、グルコースを用いた比較例２よりも良好な増殖促進効果を示した。
これに対して、比較例１〜２では、植物病原菌であるフザリウム・オキシスポラムの増殖を抑制しなかった。
結果として、実施例１〜３の糖液は微生物の培養基質として使用した場合、フザリウム・オキシスポラムの増殖を抑制し、サッカロミセス・セレビシエ、イサチェンキア・オリエンタリス、及びトリコデルマ・リーセイを選択的に生育させることができる。
実施例１〜３の糖液は、サッカロミセス・セレビシエ、イサチェンキア・オリエンタリス、及びトリコデルマ・リーセイの培養基質として適している。また、実施例１〜３の糖液は、土壌改良剤としての効果が期待できる。
【００６５】
なお、上記実施の形態の構成及び動作は例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実行することができることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、バイオマスから、植物病原菌に対して増殖抑制作用を有し、且つ、土壌中で植物病原菌に対して増殖抑制作用を有する微生物を選択的に生育させることができる熱水抽出物を提供することで、産業上利用することができる。