(57)【要約】【課題】腎臓病透析患者は，体内のカリウムを十分に排泄することができないために，カリウム摂取が制限されている。日常で私たちが食べている葉菜類にも多くのカリウムが含まれているため，腎臓病透析患者は生食できず，水に曝したり茹でたりしてカリウムを除去する必要がある。しかしこれらの方法では一部のカリウムを除去できる程度であり，さらに他の栄養分が溶脱や分解してしまうことも考えられる。【解決手段】水耕法によってホウレンソウを栽培し，培地のカリウム含有量を調節しながら栽培することにより，カリウム含有量の少ない葉菜類を栽培する。栽培期間５週間のうち，最初の２−３週間は水耕液中のカリウム含有量を減らさずKNO3を加えて栽培し，その後KNO3の代わりに同濃度のHNO3またはNaNO3を加え，水耕液のpHを6.0-6.5にNaOHを用いて調節することで，可食部の生育を維持しながらカリウム含有量を従来のものの1/3から1/4に抑える。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
カリウム欠乏障害を起こすことなく，可食部の生長を維持しつつ，収穫時カリウム含有量を，従来の栽培方法で栽培したものの1/3から1/4である新鮮重１ｇあたり2300μgから1800μgに抑えたホウレンソウの栽培方法。
【請求項２】
水耕栽培法を用いてホウレンソウを栽培する。栽培期間５週間のうち，最初の２−３週間は水耕液中のカリウム含有量を減らさずKNO3を加えて栽培し，その後，水耕液中のカリウム要素であるKNO3の代わりに同濃度のHNO3またはNaNO3を加える。栽培期間を通して水耕液のpHを，NaOHを用いて6.0-6.5に調節することにより，請求項１記載のホウレンソウを栽培する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，葉菜類農産物，具体的にはホウレンソウにおけるカリウム含有量が低い栽培方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
腎臓病透析患者数は2004年末で約25万人であり1990年の約2.5倍にあたり，その数は急激に増加している。腎臓病は自覚症状が少ないため，その予備群を含めると数百万人いると推測され今後透析患者の更なる増加が推測される。さらには，透析に至る原疾患の第一位が日本人に非常に多い糖尿病であることを鑑みると，今後も日本の透析患者数が増加することは容易に想像される。（非特許文献１）
【０００３】
腎臓病透析患者は体内のカリウムを十分に排出することができないために，カリウムの摂取制限を行なわないと不整脈により心不全を起こす可能性がある。そのため，腎臓病透析患者は１日のカリウム摂取量を1500〜2000mgに制限されている。日常で私たちが食べている野菜にも多くのカリウムが含まれているため，腎臓病透析患者は，野菜を生食できずに，水にさらしたり茹でたりしてカリウムを除去することにより，摂取する必要がある。（非特許文献２）
【０００４】
このような腎臓病透析患者の食生活を踏まえると，一定新鮮重に含まれるカリウム含有量のできる限り少ない野菜が望まれる．一方で，カリウムは植物の必須元素の一つであり，カリウムの生理的機能は，細胞内で物質代謝が正常に行なわれるための原形質構造の維持や，pH，浸透圧調節にカリウムイオンとして作用していると考えられている。（非特許文献３）したがって，植物体内のカリウムを過剰に減少させることは，植物体内の恒常性の維持が不可能になり，生育障害を起こすと考えられる。本発明は，植物体内の恒常性を維持しながら，カリウム欠乏による生育障害を起こすことなく，通常栽培と同じ生育を示しながら，かつ従来の栽培方法で栽培したものの1/3から1/4である新鮮重１ｇあたり2300μgから1800μgに抑えたホウレンソウの栽培方法である。
【０００５】
一般に農産物の機能性を変化させる手法としては，交雑育種や遺伝子組み換え技術が挙げられるが，いずれの方法も機能性を変化させるまでには時間がかかり，また遺伝子組み換え作物については，安全性に対する不安から消費者に受け入れられていないのが現状である。本発明は，それら現状の方法とは異なり，栽培環境を制御することにより，カリウム含有量の制御を行う。
【非特許文献１】日本透析医学会2005，図説わが国の慢性透析療法の現状，2004年12月31日現在，社団法人日本透析医学会統計調査委員会，東京，3−12。
【非特許文献２】出浦照國2002，腎不全が分かる本−食事療法で透析を遅らせる，株式会社日本評論社，東京。
【非特許文献３】山崎耕宇・杉山達夫・高橋英一・茅野充男・但野利秋・麻生昇平1993，植物栄養・肥料学，朝倉書店，東京，73-101。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
腎臓病患者はカリウムの摂取が制限されている。日常で私たちが食べている野菜にも多くのカリウムが含まれているため，腎臓病透析患者は，野菜を生食できずに，水にさらしたり茹でたりしてカリウムを除去することにより，摂取する必要がある。しかしながら，野菜を水にさらすまたは茹でる方法を用いると，新鮮重あたりのカリウム含有量を減少させることはできるが，カリウムを完全に溶脱できるわけではなく，一部のカリウムを除去できる程度である。さらに，カリウム以外の養分や栄養分が溶脱や分解してしまうことも考えられる。腎臓病透析患者の食生活を踏まえると，一定新鮮重に含まれるカリウム含有量のできる限り少ない野菜が望まれる。
【０００７】
一般に農産物の機能性を変化させる手法としては，交雑育種や遺伝子組み換え技術が挙げられるが，市場では受け入れられていないのが現状である。
【０００８】
本発明は，このような現状に鑑みてなされたものであり，栽培段階においてカリウム施肥量を調節することで，葉菜類の可食部の生育に影響を与えることなく，葉菜類の可食部のカリウム含有量を減少させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者は，以上のことを解決するために鋭意研究を行い，葉菜類の中でカリウム含有量の高いホウレンソウをモデル植物とし，栽培期間中の培地のカリウム濃度を調節することにより，収穫時に従来の手法で栽培したホウレンソウと比較して，カリウム制限による生長障害は起こらないが，収穫時の可食部における単位新鮮重あたりのカリウム含有量が従来の栽培方法で栽培したものの1/3から1/4である新鮮重１ｇあたり2300μgから1800μgに抑えた栽培方法を確立するに至った。
【００１０】
すなわち，本発明は次の手順により課題を解決した。
（１）カリウム欠乏障害を起こすことなく，可食部の生長を維持しつつ，収穫時のカリウム含有量が少ないホウレンソウを栽培する方法
（２）栽培を培地中の養分組成を容易に変更できる水耕栽培により行い，水耕液中のカリウム要素であるKNO3の代わりに同濃度のHNO3を加え，NaOHを用いてpHを6.0-6.5に調節することにより，（１）記載のホウレンソウを栽培する方法
（３）ホウレンソウの生育を維持しつつ効率的に収穫時のカリウム含有量を減らすために，栽培期間５週間のうち，最初の3週間は水耕液中のカリウム含有量を減らさずKNO3を加えて栽培し，４週目以降KNO3の代わりに同濃度のHNO3を加え水耕液中のカリウム含有量を減らすことにより，カリウム含有量を従来の栽培方法で栽培したものの1/3から1/4に抑え，（１）記載のホウレンソウを栽培する方法
【発明の効果】
【００１１】
本発明によって，カリウム含有量の少ない葉菜類を栽培することで，腎臓病透析患者の食生活の改善に大いに貢献する。すなわち，腎臓病透析患者は体内のカリウムを十分に排出することができないために，カリウムの摂取制限を行なわないと不整脈により心不全を起こす可能性がある。そのため，腎臓病透析患者は１日のカリウム摂取量を1500〜2000mgに制限されている。日常で私たちが食べている葉菜類にも多くのカリウムが含まれているため，腎臓病透析患者は，生食できずに，水にさらしたり茹でたりしてカリウムを除去することにより，摂取する必要がある。葉菜類はビタミン類を主とした多くの栄養成分を含んでおり，水にさらしたり茹でたりすることで，それら栄養素の中には溶質や分解するものも含まれている。また水にさらしたり茹でたりすることだけではカリウムを完全に溶脱できるわけではなく，一部のカリウムを除去できる程度である。本発明によって，収穫時における可食部の単位新鮮重あたりのカリウム含有量が従来の栽培方法で栽培したものの1/3から1/4である新鮮重１ｇあたり2300μgから1800μgに減少できることにより，腎臓病透析患者であっても従来より多くの葉菜類の摂取が可能になり，また生食できることで栄養分を効率的に摂取することが可能になると考えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明では，栽培期間中の培地の養分組成を容易に変更できる水耕法を用いて栽培することが適している。すなわち，本発明において使用される葉菜類農産物の栽培施設は，栽培環境が完全に制御できる植物（野菜）工場施設といえるものである。
【００１３】
ホウレンソウの種子を催芽させた後，水耕栽培によって５週間栽培する。移植後3週間は，生育にカリウムを必要とするため表１で示すカリウムを含む水耕液で栽培し，４週目以降水耕液組成中のKNO3を同濃度のHNO3に変えカリウムを含まない水耕液に変更して栽培を行う。水耕液のpHは，0.1N  NaOHを用いてpH6.5に調整する。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
栽培は充分な光がある条件下（光合成有効放射量320μmol m-2s-1以上）で，湿度70％，明期12時間（温度18℃），暗期12時間（温度14℃）で行い，水耕液には空気ポンプを用いて充分通気を行う。
【実施例】
【００１６】
以下，実施例によって本発明を詳細に説明するが，これらは本発明を限定することを意図するものではない。
【００１７】
（実施例１）
栽培期間を通してカリウム施肥量を減らして育てた栽培方法
（１）方法
１）栽培条件
供試材料としてホウレンソウ（品種：ディンプル）を用いた。種子を１％  NaOCl溶液中で30分間洗浄した後蒸留水で洗浄し，湿らせたろ紙をしいたシャーレ中に置床した後，14℃，暗黒条件の恒温器内で６日間催芽処理を行った。催芽処理期間中に，種子根は約10mm伸長した。
【００１８】
水耕液が8L入った容積10Lのプラスチック性容器（幅39cm，奥行き22cm，深さ16cm）に2cm四方の穴を10個空けた発泡スチロール板を浮かべ，催芽した幼植物の茎以下を立方体型のスポンジで包み，穴に差し込み移植した。栽培はグロースチャンバー（MLR-350H，SANYO）内で行い，湿度70％，明期12時間（温度18℃），暗期12時間（温度14℃），光合成有効放射量320μmol m-2s-1に設定した。水耕液には十分に通気を行った。定植時には10個体植え付け，1週間後の水耕液交換時に生育が良好なもの5個体を選抜してその後の栽培を行った。水耕液交換は栽培開始後1週間ごとに計4回行い，移植後34日目に収穫した。
【００１９】
水耕液の組成は，3.00mM  KNO3，2.00mM  Ca(NO3)24H2O，0.50mM  NH4H2PO4，1.00mM  MgSO47H2O，26.9μM  EDTA-Fe，4.55μM  MnCl24H2O，23.1μM  H3BO3，0.38μM  ZnSO47H2O，0.16μM  CuSO45H2O，0.015μM  (NH4)6Mo7O244H2Oとし，0.1N  NaOHを用いてpH6.5に調節し，対照区の組成とした（表１）。水耕液中のカリウム濃度を減らすためにKNO3を減らし，減少したNO3＋を補うためにHNO3を加え，0.1N  NaOHを用いてpHを6.5に調節した。対照区と比較して，栽培期間を通して水耕液中のカリウム濃度が1/2の処理区（1/2K区），1/4の処理区（1/4K区），1/8の処理区（1/8K区）を設定した（表２）。
【００２０】
【表２】
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【００２１】
２）測定項目および測定方法
移植後34日目に，葉緑素計（SPAD502型，ミノルタ）を用いて葉緑素計値と葉数を測定した。その後収穫し，新鮮重を測定し，80℃の乾燥機内で72時間以上乾燥させた後，乾物重を測定し，含水率を求めた。乾物を粉砕した後，マイクロウェーブサンプルプロセッサー（ETHOS1600，マイルストーンゼネラル株式会社）を用いて分解し，原子吸光計（AA-6800，島津製作所）を用いカリウム，マグネシウム，カルシウム含有量を測定し，ICP発光分析装置（IRIS Advantage ICAP，日本ジャーレルアッシュ）を用いて，銅，鉄，マンガン，ナトリウム，硫黄，亜鉛の含有量を測定した。
【００２２】
（試験結果）
表３に，栽培期間を通してカリウム施肥量を減らして生育させた場合の，収穫時の各処理区における新鮮重，葉数，含水率，葉緑素計値を示した。対照区と比較してカリウム施肥量を減らした各処理区では，新鮮重および葉数は収穫時に有意差が認められなかった。含水率は1/2Ｋ区は93.97％で対照区と比較してわずかに増加したが，1/2K区以外の処理区では対照区と比較して有意な差は認められなかった。葉緑素計値は対照区で43.5だったのに対し，1/2Ｋ区では38.3で有意に低い値を示し，1/8K区では48.0で有意に高い値を示した。
【００２３】
【表３】
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【００２４】
図１に，栽培期間を通してカリウム施肥量を減らして生育させた場合の，カリウム施肥量の差異が収穫時のカリウム含有量に与える影響について示した。本研究では収穫後，食事などによって人体に摂取されるカリウムの量を減少させることを目的としているため，新鮮重1gあたりのカリウム含有量について比較した。対照区と比較して1/2K区と1/4K区では有意差が認められなかったが，1/8K区でカリウム含有量は有意に減少していた。対照区では新鮮重1gあたり7.97mgであったカリウム含有量が，1/8Ｋ区では5.45mgとなり，32％の減少が認められた。
【００２５】
表４に栽培期間を通してカリウム施肥量を減らして生育させた場合のカリウム施肥量の差異が，収穫時におけるマグネシウム，カルシウム，ナトリウム，硫黄，銅，鉄，マンガン，亜鉛の含有量に与える影響について示した。これらの元素は含有量が多い元素（マグネシウム，カルシウム，ナトリウム，硫黄）と少ない元素（銅，鉄，マンガン，亜鉛）に分けることができた。含有量が多い元素では，カリウム施肥量の減少に伴い，硫黄以外の含有量が増加した。特にナトリウム含有量は顕著な増加を示し，各処理区において対照区と比較して有意に高い値を示した。最もカリウム施肥量の少なかった1/8Ｋ区では新鮮重1gあたりのナトリウム含有量は827.7μgで，対照区と比較して12.7倍の含有量であった。マグネシウムおよびカルシウム含有量も，対照区と比較して1/8Ｋ区および1/4Ｋ区と1/8Ｋ区でそれぞれ有意に高い値を示し，1/8Ｋ区ではそれぞれ対照区の1.6倍および1.2倍の含有量であった。含有量の少ない元素では，対照区と比較して，マンガン以外の元素が1/2Ｋ区で，銅と亜鉛が1/8Ｋ区で有意に減少した。
【００２６】
【表４】
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【００２７】
（実施例２）
栽培初期はカリウムを減らさず栽培し，栽培期間の途中から水耕液中のカリウム濃度を減らした栽培方法
（１）方法
１）栽培条件
供試材料および栽培条件は，（実施例１）にしたがった。
【００２８】
水耕液中の組成は，（実施例１）と同様に表１に示すものを対照区とし，移植後５週目から水耕液中のカリウム濃度を0にした処理区（5W0K区），移植後４週目は水耕液中のカリウム濃度を1/4，移植後5週目は0にした処理区（4W1/4K区），移植後4週目以降水耕液中のカリウム濃度を0にした処理区（4W0K区）を設定した（表２）。
【００２９】
測定項目は，（実施例１）に示したものにしたがった。
【００３０】
（試験結果）
表５に，栽培期間の途中からカリウム施肥量を減らして生育させた場合の，収穫時の各処理区における新鮮重，葉数，含水率，葉緑素計値を示した。対照区と比較してカリウム施肥量を減らした各処理区では，新鮮重，葉数および葉緑素計値において，収穫時に有意差が認められなかった。含水率は5W0K区では94.27％で対照区と比較してわずかに増加したが，5W0K区以外の処理区では対照区と比較して有意な差は認められなかった。
【００３１】
【表５】
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【００３２】
図２に，栽培期間の途中からカリウム施肥量を減らして生育させた場合のカリウム施肥量の差異が，収穫時のカリウム含有量に与える影響について示した。各処理区において対照区と比較して，カリウム含有量は有意に減少していた。収穫時に対照区では新鮮重1gあたりのカリウム含有量は7.97mgであったが，5W0K区では4.79mgとなり対照区と比較して40％の減少，4W1/4K区では3.61mgで55％の減少，4W0K区では1.71mgで79％の減少が認められた。
【００３３】
表６に栽培期間の途中からカリウム施肥量を減らして生育させた場合のカリウム施肥量の差異が，収穫時におけるマグネシウム，カルシウム，ナトリウム，硫黄，銅，鉄，マンガン，亜鉛の含有量に与える影響について示した。栽培期間を通してカリウム施肥量を減らして生育させた場合と同様に，比較的含有量が多い元素と少ない元素に分けることができた。含有量が多い元素では，カリウム施肥量の減少に伴い，硫黄以外の含有量が増加した。マグネシウムとナトリウム含有量は，各処理区において対照区と比較して有意に高い値を示した。マグネシウム含有量は，最もカリウム施肥量の少なかった4W0K区では新鮮重1gあたり766.8μgで，対照区の含有量の2.3倍であった。ナトリウム含有量は，4W0K区では新鮮重1gあたり1646μgで，対照区の含有量の25.3倍であった。カルシウム含有量も，対照区と比較して4W0K区で有意に高い値を示し，4W0K区では対照区の1.3倍の含有量であった。含有量の少ない元素では，亜鉛の含有量が対照区と比較して各処理区において有意に減少し，最もカリウム施肥量の少なかった4W0K区では新鮮重1gあたりの含有量は2.4μgで，対照区の含有量の53％であった。
【００３４】
【表６】
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【００３５】
（結果のまとめ）
ホウレンソウは水耕法を用いて栽培し，『栽培期間を通してカリウム施肥量を減らして育てた栽培方法（実施例１）』と『栽培期間の途中からカリウム施肥量を減らして育てた栽培方法（実施例２）』の２処理区を設定した。カリウムの施肥量を減らすことで，両処理区において生育を維持しつつ（表３，表５），カリウム含有量が減少した（図１，図２）。実施例１では，栽培期間を通して水耕液中のカリウム濃度を対照区の1/8にした処理区（1/8K区）で，収穫時のカリウム含有量が対照区の68％まで減少していた。実施例２では，移植後4週目以降水耕液中のカリウム濃度を0にした処理区（4W0K区）で，収穫時のカリウム含有量が対照区の21％まで減少していた。これらの結果から，栽培期間中のカリウム施肥量を制限することにより，可食部の生育を維持しつつ，カリウム含有量の少ないホウレンソウを栽培することが可能であることが明らかになった。また，実施例２の方がより効率的に，収穫時における可食部のカリウム含有量を減少させることが可能であった。
【００３６】
カリウム含有量が大幅に減少したにもかかわらず生育は維持され，このときいくつかの元素の含有量に増加が認められたことから，増加したこれらの元素がカリウムの減少を補い，浸透圧調節に働いたのではないかと考えられた。図３に，栽培期間の途中からカリウム施肥量を減らして生育させた場合の，含有量が多い元素であるカリウム，ナトリウム，マグネシウム，カルシウムの新鮮重１ｇ当たりに含まれるモル数とその合計を示した。カリウム施肥量を減らしその結果カリウム含有量が減少した処理区では，特にナトリウムおよびマグネシウムのモル数が増加し，合計のモル数を維持しようとする傾向が認められた。
【００３７】
カリウム含有量の減少にともないナトリウム含有量が増加していたが，腎臓病透析患者はナトリウムイオンを充分排泄できないために，ナトリウムイオンの増加は高血圧や浮腫の原因となり，腎臓病透析患者にとって好ましいものではない。そこで，本研究で明らかにしたカリウム含有量の減少による利益と，それに伴うナトリウムイオンの増加による弊害とどちらが大きいかについて検討する必要がある。腎臓病透析患者は１日のカリウム摂取量を1500〜2000mgに制限されている。一方，１日の食塩摂取量は5000〜8000mgに制限されており，これをナトリウム量に換算すると約2000〜3200mgになる。したがって，1日のカリウム摂取制限量とナトリウム摂取制限量を比較すると，ナトリウム摂取量の方が1.3倍から1.6倍多い。また，本発明では，「栽培期間の途中から水耕液中のカリウム濃度を減らして生育させた場合」に，カリウム含有量は最大で新鮮重1ｇあたり7864μg（対照区）から1706μg（4W0K区）にまで6000μg以上減少していた（図２）。この時，ナトリウム含有量は，新鮮重1ｇあたり65μg（対照区）から1645μg（4W0K区）にまで約1600μg増加していた（表６）。したがって，新鮮重1ｇあたり最大約1600μgのナトリウム含有量の増加によって，6000μg以上カリウム含有量を減少させることができ，効率的にカリウム制限ができると考えられる。さらにカリウム摂取量は，摂取する食品によってのみ決定されるので，カリウム制限のためには含有量の少ない食品を摂取するという方法しかないが，ナトリウム摂取制限ではナトリウム含有量の少ない食品を摂取するという方法よりも，塩分（NaCl）制限という有効的な手段がある。これらのことを考慮に入れると，ナトリウムイオンの増加による弊害よりもカリウム含有量の減少による利益のほうが大きく，本発明で得られた知見は腎臓病透析患者の食生活の改善に有益であると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
植物工場などの大規模なレベルで安定的に恒常的に生産することで，腎臓病透析患者に向けた葉菜類の生産が可能になり，食品関連企業との事業の創設が可能になると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】栽培期間を通してカリウム施肥量を減らして生育させた場合のカリウム施肥条件が収穫時のカリウム含有量に与える影響。各値は、新鮮重１ｇあたりに含まれるカリウム含有量の平均値±標準誤差を示す（ｎ＝５）。＊＊＊はｔ検定で、対照区と比較して０．１％水準で有意差があることを示す。
【図２】栽培期間の途中からカリウム施肥量を減らして生育させた場合のカリウム施肥条件が収穫時のカリウム含有量に与える影響。各値は、新鮮重１ｇあたりに含まれるカリウム含有量の平均値±標準誤差を示す（ｎ＝５）。＊＊＊はｔ検定で、対照区と比較して０．１％水準で有意差があることを示す。
【図３】栽培期間の途中からカリウム施肥量を減らして生育させた場合の収穫時の各処理区における新鮮重１ｇあたりに含まれるカリウム、ナトリウム、マグネシウムおよびカルシウムのモル数の変化。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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