(57)【要約】【課題】人工培地栽培法において植物中の硝酸態窒素の含有量を低下させる生産する方法、また糖含有量やアミノ酸含有量の高い食用植物を生産する方法と、そのような方法によって得られる安全の高い、あるいは高品質な食用植物を提供することを目的とする。【解決方法】食用植物が有する高いペプチド吸収能を利用して、ペプチド等を窒素源として供与し、植物中の硝酸態窒素含有量を低減させる。また、植物中の硝酸態窒素の同化に消費されるエネルギーを節約することで糖含有量を増加させる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工培地栽培法においてアミノ酸又は／及びペプチドを窒素源として供与し、食用植物に直接吸収させることで、硝酸態窒素のみを与えて成育した同種の食用植物よりも当該植物中の糖含有量を増加した食用植物を生産する食用植物の生産方法。
【請求項２】
人工培地栽培法においてアミノ酸又は／及びペプチドを窒素源として供与し、食用植物に直接吸収させることで、硝酸態窒素のみを与えて成育した同種の食用植物よりも当該植物中のアミノ酸又は／及びペプチドの含有量を増加した食用植物を生産する食用植物の生産方法。
【請求項３】
硝酸態窒素を供与する人工培地栽培法においてアミノ酸又は／及びペプチドを窒素源として供与し、食用植物に直接吸収させることで硝酸態窒素のみを与えて成育した同種の食用植物よりも当該植物中の硝酸態窒素の含有量を低下させた食用植物を生産する食用植物の生産方法。
【請求項４】
アミノ酸又は／及びペプチドの供与は、食用植物収穫前の所定の期間である請求項３に記載の食用植物の生産方法。
【請求項５】
硝酸態窒素の供与は、前記所定の期間停止される請求項４に記載の食用植物の生産方法。
【請求項６】
前記所定の期間は、人工培地に供給されたアミノ酸又は／及びペプチドが雑菌により分解されない長さの期間である請求項４又は５に記載の食用植物の生産方法。
【請求項７】
前記所定の期間は、吸収された硝酸態窒素が食用植物の体内で同化されるに必要な期間である請求項４又は５に記載の食用植物の生産方法。
【請求項８】
前記ペプチドは、分子量１５キロダルトン以下のペプチドを含む混合物である請求項１から７のいずれか一に記載の食用植物の生産方法。
【請求項９】
前記人工培地栽培法は水耕栽培法、又は固形培地栽培法である請求項１から８に記載の食用植物の生産方法。
【請求項１０】
前記食用植物は、葉菜類又は果菜類である請求項１から６に記載の食用植物の生産方法。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一の生産方法で生産される食用植物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は人工培地栽培法によって生産される食用植物、及びその生産方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の露場栽培法に代わる農作物の生産方法として、近年人工培地栽培法が脚光を浴びている。「人工培地栽培法」は、通常の土を用いずに植物の成育に必要な養分を人工的に供給した液体培地や固形培地で栽培する方法である。この栽培法によって栽培された食用植物としては、例えば、トマトやレタス等がよく知られている。当該栽培法は連作による障害がないことや、栄養状態等の根部の環境を制御し易いこと、また工場化、機械化が可能なことによる作業の省力化が計れること等の利点がある。つまり、この栽培法によれば光量や温度、培地の供給等をシステム化してコンピューターで管理することにより、ビル屋内のような完全な人工環境下を農作物生産工場とすることができる。このような生産工場の環境下では減菌化や害虫排除が可能なことから無農薬栽培が可能となる。それゆえ、残留農薬の心配がない農作物の提供ができる。また、天候に左右されないことから年間を通じて安定した生産量を確保することもできる。さらに、工場形式であることから生産者は農地法等の法的規制も受けずに済むという利点もある。このような背景から多くの異業種企業がこの人工培地栽培法による農作物生産事業に参入し始めている。
【０００３】
ところで、人工培地栽培法では植物の生育や代謝に必須の元素である窒素（Ｎ）は、硝酸態窒素（ＮＯ３−Ｎ）の形態で供給されている。「硝酸態窒素」は、植物が根から直接吸収することのできる窒素の形態である。硝酸態窒素は硝化作用の最終形態であるため硝化菌を必要とせず、また植物への供給効率も高い。さらに、安価で入手できるという利点等がある。
【０００４】
しかし、この硝酸態窒素は、植物の同化能力を超える過剰供与をした場合には植物中に蓄積されるという問題がある。硝酸態窒素は、体内に取り込まれると還元作用によって有害な亜硝酸態窒素（ＮＯ２−Ｎ）に変化するが、この亜硝酸態窒素は血中のヘモグロビンと結合して酸欠症状や呼吸障害を引き起こすことが知られている。また、硝酸態窒素と発ガン性との関連性も指摘されている（非特許文献１）。したがって、食用植物の場合には植物中の硝酸態窒素の蓄積が安全上の大きな問題となっている。また、植物は吸収した無機態窒素を代謝する過程で体内に蓄積した糖をエネルギーとして消費する。そのため硝酸態窒素の供与は、植物中の糖含有量を減少させてしまうという栄養価における問題もある。
【非特許文献１】米山忠一、保険の科学（１９８２）２４：７２５−７２９．
【非特許文献２】Ｎｉｓｈｉｚａｗａ  Ｎ  ａｎｄ  Ｍｏｒｉ  Ｓ，  Ｐｌａｎｔ  Ｃｅｌｌ  Ｐｈｙｓｉｏｌ（１９８０）２１：４９３−４９６.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑み、人工培地栽培法において植物中の硝酸態窒素の含有量を低下させることのできる食用植物の生産方法と、それによって得られる安全性の高い食用植物を提供することを目的とする。また、本発明は人工培地栽培法において硝酸態窒素のみを与えて成育した同種の食用植物よりも糖含有量の高い食用植物を生産する方法と、そのような高品質の食用植物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、植物が高いペプチド吸収能を有すること、また吸収したペプチドを窒素源として利用できること、さらに、その結果植物体内中の硝酸態窒素含有量を低減できること等を見出した。
【０００７】
アミノ酸やペプチドは、従来から露場栽培法における有機態窒素の主要な形態の一部として施肥はされていた。しかし、これらの有機態窒素は土壌微生物等の作用により直ちにアンモニア態窒素（ＮＨ４−Ｎ）となり、硝化作用により最終的に硝酸態窒素に変換されてしまう。したがって、通常の露場栽培法では植物がアミノ酸やペプチドを根部から直接吸収することは困難であると考えられている。また、上述のように人工培地栽培法では硝酸態窒素を施肥することが常識であり、有機態窒素の供与は培養液の腐敗やコストの問題から忌避される傾向にあった。植物がアミノ酸やペプチドを根部から直接吸収できることは過去に研究報告がある（非特許文献２）。しかし、前記の理由から農業分野において利用されることはなく、その効果についての詳細な報告はなかった。
【０００８】
以下の（１）から（１１）に示す発明は、本発明者らの係る発見に基づいて完成されたものであり、上記課題を解決するための手段として提供をするものである。
【０００９】
（１）本発明は、人工培地栽培法においてアミノ酸又は／及びペプチドを窒素源として供与し、食用植物に直接吸収させることで、硝酸態窒素のみを与えて成育した同種の食用植物よりも当該植物中の糖含有量を増加した食用植物を生産する食用植物の生産方法の提供である。
【００１０】
（２）本発明は、人工培地栽培法においてアミノ酸又は／及びペプチドを窒素源として供与し、食用植物に直接吸収させることで、硝酸態窒素のみを与えて成育した同種の食用植物よりも当該植物中のアミノ酸又は／及びペプチドの含有量を増加した食用植物を生産する食用植物の生産方法の提供である。
【００１１】
（３）本発明は、硝酸態窒素を供与する人工培地栽培法においてアミノ酸又は／及びペプチドを窒素源として供与し、食用植物に直接吸収させることで硝酸態窒素のみを与えて成育した同種の食用植物よりも当該植物中の硝酸態窒素含有量を低下させた食用植物を生産する食用植物の生産方法の提供である。
【００１２】
（４）本発明は、前記（３）の発明においてアミノ酸又は／及びペプチドの供与が食用植物収穫前の所定の期間であることを特徴とする食用植物の生産方法の提供である。
【００１３】
（５）本発明は、前記（４）の発明において硝酸態窒素の供与が前記所定の期間停止されることを特徴とする食用植物の生産方法の提供である。
【００１４】
（６）本発明は、前記（３）又は（４）の発明において前記所定の期間が人工培地に供給されたアミノ酸又は／及びペプチドが雑菌により分解されない長さの期間であることを特徴とする食用植物の生産方法の提供である。
【００１５】
（７）本発明は、前記（４）又は（５）の発明において前記所定の期間が吸収された硝酸態窒素が食用植物の体内で分解されるに必要な期間であることを特徴とする食用植物の生産方法の提供である。
【００１６】
（８）本発明は、前記ペプチドが分子量１５キロダルトン以下のペプチドを含む混合物であることを特徴とする食用植物の生産方法の提供である。
【００１７】
（９）本発明は、前記人工培地栽培法が水耕栽培法、又は固形培地栽培法であることを特徴とする食用植物の生産方法の提供である。
【００１８】
（１０）本発明は、前記食用植物が葉菜類又は果菜類であることを特徴とする食用植物の生産方法の提供である。
【００１９】
（１１）本発明は、上記（１）から（１０）のいずれか一の生産方法で生産される食用植物の提供である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の食用植物の生産方法によれば、人工培地栽培法において硝酸態窒素のみを窒素源として供与する従来の人工培地栽培法よりも糖含有量の高い食用植物を生産することができる。また、本発明の食用植物の生産方法によれば、アミノ酸又は／及びペプチドを窒素源として供与することで食用植物中のアミノ酸又は／及びペプチドの含有量を硝酸態窒素のみを与えて成育した同種の食用植物よりも増加させることができる。さらに、本発明の別の食用植物の生産方法によれば、人工培地栽培法において硝酸態窒素を窒素源として供与したとしても収穫時の食用植物中の硝酸態窒素の含有量を低減させることができる。以上の効果により、人工培地栽培法において安全で栄養価や付加価値の高い食用植物を供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、前記各発明を実施するための最良の形態を説明するが、本発明はこれらの実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる様態で実施しうる。
【００２２】
なお、実施形態１は主に請求項１、及び８から１１に関する。また、実施形態２は主に請求項２及び８から１１に関する。さらに、実施形態３は主に請求項３から１１に関する。
【００２３】
<<実施形態１>>
【００２４】
<実施形態１：概要>
【００２５】
実施形態１は、食用植物の生産方法と、当該生産方法で得られる食用植物の発明に関する。当該発明は、人工培地栽培法においてアミノ酸又は／及びペプチドを窒素源として供与してそれらを食用植物に直接吸収させることにより、硝酸態窒素のみを与えて成育した同種の食用植物よりも当該植物中の糖含有量が増加した食用植物を生産することを基本とするものである。
【００２６】
図１を用いて本実施形態の概念を説明する。植物（０１０１）は通常根部から硝酸態（０１０２）（＝硝酸態窒素）を吸収し、同化作用によってこの硝酸態窒素からアミノ酸（０１０３）を合成する。この同化作用の過程にはエネルギー（０１０４）が必要とされる。この同化エネルギーは植物が光合成によって得た糖を利用しているため、結果として植物が体内に蓄積した糖の含有量を低下させることになる。本実施形態では人工培地栽培法においてアミノ酸やペプチド（０１０５）を植物に直接吸収させることで、同化に必要なエネルギーを節約する。その結果、硝酸態窒素のみを与えて成育した同種の食用植物よりも糖含有量を増加させることができる。
【００２７】
<実施形態１：構成要件>
【００２８】
以下で本実施形態の各構成要件について具体例を挙げて説明をする。
【００２９】
「人工培地栽培法」は、上記背景技術で述べた説明と同様である。その具体例としては、水耕栽培法や固形培地栽培法が挙げられる。「水耕栽培法」は、土等の固形物を用いずに培養液のみで植物を栽培する方法である。この培養液には、植物の生育上の三大要素である窒素、リン（Ｐ）、カリウム（Ｋ）の他、必須の微量元素等が含まれている。また、「固形培地栽培法」とは前記水耕栽培に対する人工培地栽培法であり、培養液と、植物根部の足場となる固形物を用いて植物を栽培する方法である。固形物には、例えば、砂や礫、バーミキュライト、ウレタン、ロックウール等の無機質材の他、籾殻、やし殻、おがくず、寒天等の天然有機質材が使用される。
【００３０】
人工培地栽培法による食用植物の生産は本発明の前提である。これは、前述のように一般的な露場栽培法では、アミノ酸やペプチド等の有機窒素体が土中の微生物に分解されてしまうため植物に直接吸収させることが困難だからである。それに対して、人工培地栽培法では、培養液の定期的な交換や無菌若しくは減菌環境の下で行う事でアミノ酸やペプチド等を直接供与することができるからである。
【００３１】
本実施形態において「アミノ酸」の種類は特に限定しない。なぜなら、本発明におけるアミノ酸は窒素源として供与されるものだからである。通常、植物は一のアミノ酸を窒素源として他に必要なアミノ酸を自己体内で生合成できることから、単一アミノ酸種のみを供与しても構わない。しかし、多種類のアミノ酸を供与することがより望ましい。その理由は、他のアミノ酸を全て生合成しなければならない単一アミノ酸の供与に比べて、多種類のアミノ酸を供与した場合にはその分だけ植物体内でのエネルギー消費を抑えることができるからである。エネルギーとしては植物体内中の糖が利用される。したがって、多種類のアミノ酸を供与することは糖含有量の増加した食用植物を生産するという本実施形態の目的に資することになる。
【００３２】
本発明の「ペプチド」は、オリゴペプチド、ポリペプチドのいずれも該当する。供与するペプチドの分子量は同一でなくてもよい。ペプチドは植物体内に吸収された後、タンパク質分解酵素によりアミノ酸に分解されるからである。ペプチドの分子量は、１５キロダルトン以下のものを含むことが好ましいが、特に限定はしない。当該好ましい理由は、後述する実施例１の結果に示すように分子量の小さい方が植物への吸収量が多いと考えられるからである。当該実施例の結果に基づけば、より好ましい分子量は１キロダルトン以下である。また、供与するペプチドのアミノ酸配列は特に限定はしない。これは、前記ペプチドの分子量と同様に植物体内に吸収された後、アミノ酸に分解されて再構成されるからである。本実施形態で使用するペプチドは、例えば、適当なタンパク質をペプシン等のタンパク質分解酵素によって加水分解した加水分解物を使用すればよい。このようなタンパク質の加水分解物は、様々な分子量のペプチドやアミノ酸が存在する混合物であり、本実施形態の目的に資する。
【００３３】
「糖含有量」とは、植物中に含まれるグルコースやフルクトース等の糖質の量を意味する。本実施形態の植物は、食用植物であることから、糖含有量の対象となる植物部分は主として可食部を意味する。
【００３４】
「直接吸収させる」とは、アミノ酸、又はペプチドの形態のままで植物に吸収させることをいう。つまり、本発明のアミノ酸、又はペプチドは有機態窒素ではあるが、硝酸態窒素の起点である有機態窒素として供与されるのではない。
【００３５】
「食用植物」とは、植物体の全部又は一部を食用として利用する植物である。本発明の人工培地栽培法では生産スペースや、管理上の問題から主として草本類の食用植物を意味するが、木本類の食用植物であってもよい。これは、木本類であっても同様の効果が得られると考えられるからである。食用植物の具体例としては、レタスやキャベツ、サラダ菜、ほうれん草等の葉菜類、又はトマトや、きゅうり、イチゴ等の果菜類等が該当する。
【００３６】
<実施形態１：生産方法>
【００３７】
実施形態１の生産方法は、従来の人工培地栽培法を基本としている。したがって、基本的な技術や方法については公知の水耕栽培法や固形培地栽培法等に準ずればよい。ここでは本実施形態に特徴的な生産方法について従来から知られる技術とは異なる点について、具体例を挙げて説明をする。
【００３８】
本発明の特徴的な点は、人工培地栽培法における窒素源としてアミノ酸又は／及びペプチドを供与し、食用植物に直接吸収させることである。
【００３９】
アミノ酸又は／及びペプチドの供与方法は、各種アミノ酸、各種ペプチド、又はそれらの混合物（タンパク質加水分解物等）を培養液中に混合すればよい。供与するアミノ酸又は／及びペプチドの濃度は、培養液１リットル当たり窒素５０ｍｇから３００ｍｇ程度であればよいが、これに限られるものではない。混合するアミノ酸又は／及びペプチドの量は食用植物の種類等の条件に応じて適宜勘案して供与すればよいからである。ところで、イボテン酸のようなヒトに対して毒性のあるアミノ酸、若しくはそのようなアミノ酸を含むペプチドを供与しない限り、食用植物にアミノ酸又は／及びペプチドを過剰供与したとしても問題にはならない。なぜなら、当該過剰供与により植物中に蓄積されるものは吸収したアミノ酸やペプチドだからである。これは、過剰供与が問題となる硝酸態窒素の供与と比べて優れた点の一つと言える。
【００４０】
本実施形態で供与する窒素源は、アミノ酸又は／及びペプチドのみであってもよい。後述の実施例１で示すように植物は窒素源としてアミノ酸又は／及びペプチドを利用可能だからである。したがって、アミノ酸又は／及びペプチドのみを供与する方法であれば、植物体内中に硝酸態窒素を含まない安全な食用植物を提供することが可能となる。ただし、この供与方法は雑菌の増殖による培養液の腐敗という別の問題を生じ得る。したがって、この場合は、培養液の定期的な交換、窒素以外の培養液組成の簡素化、あるいは無菌若しくは減菌環境下での使用等を行うことが好ましい。
【００４１】
また、供与する窒素源は、アミノ酸又は／及びペプチドと硝酸態窒素の併用であってもよい。ここでいう併用とは、一の食用植物の生産工程の期間内にアミノ酸又は／及びペプチドと硝酸態窒素の双方を供与することである。具体的には、全期間同時供与、一部期間同時供与、各窒素源の期間分割供与等が挙げられる。なお、これらのアミノ酸又は／及びペプチドと硝酸態窒素を併用した食用植物の生産方法については実施形態３で詳述する。
【００４２】
実施例３で示すように本実施形態の生産方法によって得られる食用植物は、硝酸態窒素のみを与えて成育した同種の食用植物よりも植物中の糖含有量が高い高品質な食用植物である。また、本実施形態の生産方法によって生産したテンサイやサトウキビ等は、一般的な栽培方法によって生産したものよりも単位重量あたりの糖収量を増加させることが可能となるという効果もある。
【００４３】
<実施形態１：効果>
【００４４】
硝酸態窒素のみを窒素源として供与する従来の人工培地栽培法よりも糖含有量の高い食用植物を生産することができる。すなわち、栄養価が高い高品質の食用植物を提供することができる。
【００４５】
<<実施形態２>>
【００４６】
<実施形態２：概要>
【００４７】
実施形態２は、食用植物の生産方法と、当該生産方法で得られる食用植物の発明に関する。当該発明は、人工培地栽培法においてアミノ酸又は／及びペプチドを窒素源として供与してそれらを食用植物に直接吸収させることで、アミノ酸又は／及びペプチドの含有量が増加した食用植物を生産する点に特徴を有する。
【００４８】
<実施形態２：構成要件>
【００４９】
以下で本実施形態の構成要件について説明をする。本実施形態の構成要件のうち「人工培地栽培法」、「アミノ酸」、「ペプチド」、「食用植物」、そして「直接吸収させる」については前記実施形態１と同様である。したがって、これらの説明については省略する。ここでは本実施形態に特徴的な「アミノ酸又は／及びペプチドの含有量」について以下で説明をする。
【００５０】
「アミノ酸又は／及びペプチドの含有量」とは、培養液中に窒素源として供与したそのアミノ酸やペプチドの含有量を意味する。
【００５１】
<実施形態２：生産方法>
【００５２】
実施形態２の生産方法は、前記実施形態１を基本としている。そこで、ここでは本実施形態に特徴的な生産方法について以下で説明をする。本実施形態の生産方法において特徴的な点は、アミノ酸又は／及びペプチドを供与することによって食用植物中のアミノ酸又は／及びペプチドの含有量を増加させることである。特定のアミノ酸又は／及びペプチドの含有量を増加させた食用植物を生産する場合には、そのアミノ酸又は／及びペプチドを窒素源として供与すればよい。供与するアミノ酸又は／及びペプチドの濃度は、前記実施形態１と同様に、培養液１リットル当たり窒素５０ｍｇから３００ｍｇ程度であればよいが、さらに過剰供与しても構わない。例えば、培養液１リットル当たり窒素約８００ｍｇであってもよい。アミノ酸又は／及びペプチドの過剰供与によって吸収したそれらが植物中に蓄積し、その含有量が増加することは本実施形態の趣旨に資するからである。
【００５３】
本実施形態の生産方法によって得られる食用植物は、植物中のアミノ酸又は／及びペプチドの含有量が増加しているため付加価値が高い。また、本実施形態の生産方法によって、大豆ペプチドのような機能性ペプチド、及び機能性アミノ酸等の含有量を増加させることも可能となる。そのようにして得られる食用植物は、栄養補助食品、あるいは機能性強化食品としての効果を持ちながら、日常の食材の一つとして無理なく摂取できるという利点がある。
【００５４】
<実施形態２：効果>
【００５５】
本実施形態の食用植物の生産方法によれば、アミノ酸又は／及びペプチドを窒素源として供与することで食用植物中のアミノ酸又は／及びペプチドの含有量を増加させることができる。これにより、特定のアミノ酸やペプチドの含有量を増加させた付加価値の高い食用植物を生産することができる。
【００５６】
<<実施形態３>>
【００５７】
<実施形態３：概要>
【００５８】
実施形態３は、食用植物の生産方法と、当該生産方法で得られる食用植物の発明に関する。当該発明は、硝酸態窒素を供与する人工培地栽培法において、アミノ酸又は／及びペプチドを窒素源として供与し、それらを食用植物に直接吸収させることによって硝酸態窒素の含有量を低下させた食用植物を生産する点に特徴を有する。
【００５９】
図７を用いて本実施形態の概念を説明する。前述したように、一般的に人工培地栽培法では植物（０７０１）の窒素源として硝酸塩等の硝酸態（０７０２）（＝硝酸態窒素）が供与されている。この硝酸態窒素は植物にとって利用しやすい窒素形態であり、細胞内に貯蔵も可能である。したがって、同化能力（０７０４）を越える硝酸態窒素が供給された場合、植物はそれを植物体内に蓄積（０７０６）する。ところが、この硝酸態窒素がヒトに対して悪影響を及ぼすことは前に述べた。そこで、本実施形態では植物が硝酸態窒素を蓄積しないように硝酸態窒素の過剰供与を抑制すること、又は硝酸態窒素に代わる窒素源としてアミノ酸（０７０３）やペプチド（０７０５）を供与することで硝酸態窒素の追加蓄積を抑制することを特徴としている。
【００６０】
<実施形態３：構成要件>
【００６１】
以下で本実施形態の構成要件について説明をする。本実施形態の構成要件のうち「人工培地栽培法」、「アミノ酸」、「ペプチド」、「食用植物」、そして「直接吸収させる」の構成要件については前記実施形態１と同様である。したがって、これらの説明については省略する。ここでは本実施形態に特徴的な「硝酸態窒素を供与する」及び「硝酸態窒素の含有量」について以下で説明をする。
【００６２】
「硝酸態窒素を供与する」とは、本実施形態では硝酸塩を供与することをいう。硝酸塩とは、例えば、硝酸ナトリウム(ＮａＮＯ３)や硝酸カリウム(ＫＮＯ３)が該当する。硝酸塩は硝化作用による過程を経ることなしに植物が直接吸収できる物質であり、また植物が利用しやすい好窒素源でもある。さらに、細菌の栄養源とならないことから培地の細菌増殖の抑制の効果もある。以上の理由から人工培地栽培法では主に硝酸塩が硝酸態窒素として使用されている。
【００６３】
本実施形態の「硝酸態窒素の含有量」とは、植物中に含まれる硝酸態窒素量を意味するが、当該植物は、食用植物であることからその対象となる植物部分は主に可食部を意味する。
【００６４】
<実施形態３：生産方法>
【００６５】
実施形態３の生産方法は、従来の人工培地栽培法を基本としている。したがって、基本的な技術や方法については公知の水耕栽培法や固形培地栽培法等に準ずればよい。また、生産工程の全期間の窒素源がアミノ酸又は／及びペプチドである場合を除けば、実施形態３の生産方法は、前記実施形態１を基本としている。したがって、ここでは本実施形態に特徴的な生産方法について以下で説明をする。
【００６６】
本実施形態の生産方法において特徴的な点の一つは、硝酸態窒素の供与を前提としていることである。この理由は、窒素源の一部を安価な硝酸態窒素にすることでアミノ酸又は／及びペプチドのみを供与する場合と比較して生産コストを低減することができるからである。また、硝酸態窒素は雑菌の栄養素とならないため、培養液が腐敗しにくいからである。しかし、硝酸態窒素の供給が植物中の硝酸窒素態の含有量の増加に繋がることは上記でも説明した。そこで、本実施形態の食用植物の生産方法は、アミノ酸又は／及びペプチドの供与時期若しくは供与期間、又は硝酸態窒素の供与停止期間等を調整することで植物中の硝酸窒素態の含有量を低下させた食用植物を生産することをさらなる特徴的な点としている。以下、本実施形態に係る食用植物の生産方法について例を挙げて説明をする。
【００６７】
（１）全期間同時供与する方法
【００６８】
人工培地栽培法で、窒素源として硝酸態窒素とアミノ酸又は／及びペプチドを一の食用植物を生産する工程において、窒素源を供与する全ての期間でそれらを同時に供与する生産方法である。後述の実施例４で示すように、窒素濃度が同一であれば、これら二つの窒素源を同時に供与した場合であっても植物中の硝酸態窒素の含有量は硝酸態窒素のみを窒素源として供与した場合に比べて低下させることができる。
【００６９】
（２）一部期間同時供与する方法
【００７０】
人工培地栽培法で、窒素源として硝酸態窒素とアミノ酸又は／及びペプチドを一の食用植物を生産する工程において、窒素源を供与する一部期間のみそれらを同時に供与する生産方法である。他の期間については、硝酸態窒素のみの単独供与、アミノ酸又は／及びペプチドのみの単独供与、それらの交互の供与、そして窒素源非供与等のいずれかであればよい。また、一の食用植物を生産する工程において、同時供与の回数や一回あたりの同時供与期間も特に限定はしない。これは、前述したようにアミノ酸又は／及びペプチドを供与すれば、植物中の硝酸態窒素の含有量を低下させることができるからである。ただし、食用植物収穫前の所定の期間は単独供与、同時供与にかかわらず、アミノ酸又は／及びペプチドを供与することが好ましい。なぜなら、例えば、収穫前に硝酸態窒素のみを窒素源として供与した場合、当該植物中の硝酸態窒素の含有量を低下させることができない可能性があり、本実施形態の趣旨に反するからである。また、同時に植物中で増加していた糖が再び消費されてしまう可能性もあるからである。なお、当該方法は、一の食用植物の生産工程において１日から５日程の窒素源非供与期間を有していてもよい。
【００７１】
前記「所定の期間」は、培地の状態や食用植物の状態を勘案して定めればよい。例えば、人工培地に供給されたアミノ酸又は／及びペプチドが雑菌により分解されない長さの期間を所定の期間として定めてもよい。本実施形態においてアミノ酸又は／及びペプチドの供与は、食用植物中の硝酸態窒素の含有量を低下させる上で必須である。しかし、同時にこれは人工培地の早期腐敗を誘導する。そこで、アミノ酸又は／及びペプチドを供給した人工培地が雑菌によって腐敗し、異臭を発するに至らない期間に当該食用植物に供与する。当該期間は、通常５日以内にすることが好ましいが、特に限定されるものではない。なぜなら、人工培地中に添加したアミノ酸又は／及びペプチドの量や混入している細菌の数、あるいは人工培地の温度等の条件により、この期間は変動するからである。したがって、前記条件を勘案して適当な期間を適宜定めればよい。
【００７２】
また、吸収された硝酸態窒素が食用植物の体内で同化されるに必要な期間を所定の期間として定めてもよい。この場合は、当該所定の期間は窒素源としてアミノ酸又は／及びペプチドのみを供与することが前提となる。植物は吸収した硝酸態窒素を体内でアミノ酸に同化する。ゆえに、硝酸態窒素の供与を停止した後、食用植物中に蓄積した硝酸態窒素が代謝されアミノ酸に変換される期間に窒素源としてアミノ酸又は／及びペプチドのみを供与すれば、当該植物中の硝酸態窒素の含有量を低下させた食用植物を得ることができる。当該吸収された硝酸態窒素が食用植物の体内で同化されるに必要な期間は、通常３日程あればよいが、特に限定されるものではない。なぜなら、硝酸態窒素の供与停止までに供与した量、又は植物の種類や状態によってこの期間は変動するからである。したがって、それらを勘案して適当な期間を適宜定めればよい。
【００７３】
（３）各窒素源の期間分割供与する方法
【００７４】
人工培地栽培法で、一の窒素源を供与する期間、他の窒素源の供与を停止する方法である。例えば、播種から１週間は窒素源として硝酸態窒素のみを供与し、残る期間は窒素源としてアミノ酸又は／及びペプチドのみを供与するというように、生産期間内で各窒素源の供与期間を分割する方法である。当該方法も、前記（２）で述べたように本実施形態の趣旨から収穫前の所定の期間はアミノ酸又は／及びペプチドを供与することを前提とする。すなわち、収穫前の所定の期間は硝酸態窒素の供与を停止する。ここでいう「所定の期間」は、前記（２）のそれと同様である。当該方法は、各窒素源の供与期間の間に１日から５日程の窒素源非供与期間を有していてもよい。
【００７５】
実施例４で示すように本実施形態の生産方法によって得られる食用植物は、硝酸態窒素のみを与えて成育させた同種の食用植物よりも当該植物中の糖含有量を増加した植物中の硝酸態窒素の含有量が低下されている。これにより、例え生産工程で硝酸態窒素を使用した場合であっても植物中の硝酸態窒素の蓄積が抑制されることから、安全な食用植物を摂取することができる。
【００７６】
<実施形態３：効果>
【００７７】
本実施形態の食用植物の生産方法によれば、アミノ酸又は／及びペプチドを供与することで硝酸態窒素を窒素源として供与した場合であっても、硝酸態窒素のみを与えて成育した同種の食用植物よりも植物中の硝酸態窒素の含有量を低減させることができる。
【００７８】
<<実施例>>
【００７９】
以下の実施例１から４をもって本発明を具体的に説明する。なお、以下の実施例は単に例示するのみであり、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【実施例１】
【００８０】
<ペプチドの吸収性と窒素源としての有効性>
【００８１】
（目的）
食用植物が有機態窒素であるペプチドを直接吸収し、また窒素源として利用できるかを検証した。
【００８２】
（材料）
（１）  植物体は、籾殻除去済みの小麦種子（品種名：ホクシン）とトウモロコシ種子（品種名：ロイヤルデント）を用いた。これらは、播種前に７０％エタノールによる表面殺菌後、次亜塩素酸溶液に１５分間浸漬してさらに殺菌処理を行った。
（２）  供与ペプチド（アミノ酸を含む）は、タンパク質加水分解物を用いた。このタンパク質加水分解物は、ギ酸変性させた牛血清アルブミン（シグマ社）をペプシン（和光純薬社：以下同じ）により３７℃で３日間加水分解した後、ポアサイズの異なる透析チューブを用いて分子量ごとに分画して調製したものである。分画した分子量のおおよそのサイズは以下の通りである。
分画Ａ：１キロダルトン以下
分画Ｂ：１キロ〜３.５キロダルトン
分画Ｃ：３・５キロダルトン〜１０キロダルトン
分画Ｄ：１０キロダルトン以上
（３）  培地は上記分画Ａから分画Ｄのタンパク質加水分解物分画を窒素源として、１／４強度修正ホーグランド液（ｐＨ５．８、窒素濃度３０ｍｇ  Ｎ／Ｌ）の滅菌処理した寒天培地２００ｍＬを用いた。また、対照実験としては硝酸塩（ＮＯ３−）を窒素源とする前記１／４強度修正ホーグランド液培地を使用した。なお、ｍｇ  Ｎ／Ｌは、１リットル当たりに含まれる窒素重量（ｍｇ）を意味する。
【００８３】
（方法）
前記各培地上に小麦種子、およびトウモロコシ種子をそれぞれ播種後、無菌条件下で栽培した。栽培条件は、２５℃温度下で明／暗時間をそれぞれ１２時間ずつとして２２日間栽培を行った。続いて、植物体全草を回収し、植物中の窒素含有量を測定するために回収した植物を凍結乾燥した後、微粉砕した。小麦、及びトウモロコシによる各分子量のタンパク質加水分解物の吸収を確認するため、当該微粉砕物の窒素含有量をＮＣアナライザー（スミグラフNC-900：住化センター社）を用いて測定した。なお、種子中に最初から存在していた窒素含有量を排除するため、栽培に用いた種子と同種で同重量の種子を凍結乾燥して粉砕した微粉砕物を用いて同時に測定した。
【００８４】
（結果）
実施例１の結果を図２、及び図３に示す。図２は小麦の、また図３はトウモロコシの窒素含有量の結果である。各図中でＳは種子（Ｓｅｅｄ）の、ＮＯ３−は対照実験の硝酸塩を供与した植物体の、そして分画Ａから分画Ｄは前記各分子量サイズのタンパク質加水分解物分画を供与した植物体の窒素含有量をそれぞれ表す。種子の窒素含有量を除いた破線より上の部分がそれぞれの窒素吸収量に相当する。
【００８５】
この結果から、小麦、トウモロコシは、いずれもタンパク質加水分解物を直接吸収できることが明らかとなった。また、その吸収効率は少なくとも小麦の場合には分子量の小さいタンパク質加水分解物ほど吸収効率がよかった。また、タンパク質加水分解物を窒素源として供与した植物は、硝酸塩を窒素源として供与した植物と同様に成育できた。小麦やトウモロコシには硝化能力はない。したがって、これはタンパク質加水分解物を吸収した植物が、それを窒素源として利用できることを示している。このように、本実施例により食用植物が有機態窒素であるペプチドを直接吸収し、また窒素源として利用できることが立証された。
【実施例２】
【００８６】
<コムギによるペプチドの吸収速度>
【００８７】
（目的）
食用植物がペプチドを効率よく吸収できるかについて検証した。
【００８８】
（材料）
（１）  植物体は、籾殻除去済みの小麦種子（品種名：ホクシン）を用いた。当該小麦は、播種前に７０％エタノールによる表面殺菌後、次亜塩素酸溶液に２０分間浸漬してさらに殺菌処理を行った。
（２）  供与ペプチド（アミノ酸を含む）は、１５Ｎ標識された大腸菌（ＪＭ１０９株）の加水分解物を用いた。当該加水分解物の調製は、以下のようにして行った。まず、前記大腸菌を（１５ＮＨ４）２ＳＯ４を含むＭ９最少液体培地２０Ｌで３日間培養した後、遠心分離によって回収した。次に、回収した大腸菌を超音波破砕して、再度遠心分離を行い可溶性タンパク質を回収した。続いて、この可溶性タンパク質をペプシンで加水分解処理した後、前記実施例１と同様に、ポアサイズの異なる透析チューブを用いて、前記実施例１の（２）と同じ分画Ａから分画Ｃの分子量ごとに分画して調製した。
（３）  標識前用培地は滅菌処理した１／４強度修正ホーグランド液（ｐＨ５．８、窒素濃度３０ｍｇ  Ｎ／Ｌ）に４ｍＭ  ＮａＮＯ３を非標識窒素源として加えた液体培地を用いた。また、標識用培地は、滅菌処理した１／４強度修正ホーグランド液（ｐＨ５．８、窒素濃度３０ｍｇ  Ｎ／Ｌ）に１５Ｎ標識ペプチド、又は対照実験用に硝酸塩（ＮＯ３−）それぞれ加えた。
【００８９】
（方法）
滅菌処理済試験管（φ３×２０ｃｍ）に前記（３）の標識前用培地３０ｍＬを入れ、殺菌処理した小麦種子３粒を播種した後、無菌条件下で９日間振とうして前培養を行った。この時の培養条件は、明／暗時間をそれぞれ１２ｈ／１２ｈ、またそれ対応する温度をそれぞれ２３／１８℃とした。続いて、前記（２）の標識用培地３０ｍＬと標識前用培地とを無菌的に交換した。その後、２３℃で６時間、明条件にて振とう培養を行い、１５Ｎを取り込ませた。６時間後、根部を生理食塩水と蒸留水で洗浄した後、地上部と根部を合わせて凍結乾燥し、微粉砕した。質量分析計（ＤＥＬＴＡ：Ｔｈｅｒｍｏ  Ｆｉｎｎｉｇａｎ社、）用いて１５Ｎ存在比を測定した。当該１５Ｎ存在比と窒素吸収量とから小麦の窒素吸収速度を算出した。
【００９０】
（結果）
実施例２の結果を図４、及び表１に示す。図４は大腸菌加水分解物の分画Ａと硝酸塩（ＮＯ３−）の窒素吸収速度を示した図で、横軸は培地中の窒素濃度（ｍｇ  Ｎ／Ｌ）を、また縦軸は窒素吸収速度（μｇＮ／ｇＦＷ  ｒｏｏｔ／ｈ）をそれぞれ表す。ここで、μｇＮ／ｇＦＷ  ｒｏｏｔ／ｈは、一時間あたりに非乾燥重量（Ｆｒｅｓｈ  Ｗｅｉｇｈｔ）の根部１ｇが取り込んだ窒素重量（μｇ）を意味する。また、表１は培地中の窒素濃度が５．６ｍｇ  Ｎ／Ｌ時における大腸菌加水分解物の各分画に対する小麦の窒素吸収速度を表したものである。
【００９１】
図４の結果から、小麦は図中のいずれの濃度であっても硝酸よりもペプチド態である大腸菌加水分解物の方が吸収速度が速かった。また、表１からも同様に硝酸よりもペプチド態の方が窒素吸収速度が速い結果が得られた。さらに、表１によれば、同じペプチド態の場合には分子量が小さいほど窒素吸収速度が速いことが判明した。このように、小麦等の植物は人工培地栽培法においてアミノ酸又は／及びペプチドを効率よく吸収できることが立証された。
【表１】
2007222123.tif 000002
【実施例３】
【００９２】
<ペプチド供与による植物中の糖含有量の変化>
【００９３】
（目的）
ペプチドの供与による植物体内中の糖含有量を検証した。
【００９４】
（材料）
（１）  植物体は、キャベツ（品種：金系２０１号）の種子を用いた。
（２）  供与ペプチド（アミノ酸を含む）は、タンパク質加水分解物を用いた。このタンパク質加水分解物は、ｐｏｌｙｐｅｐ  ｐｒｏｔｅｉｎ  ｄｉｇｅｓｔ（シグマ社）をさらにペプシンにより３７℃で３日間加水分解した後、３．５キロダルトン以下のタンパク質加水分解物を透析チューブを用いて回収し、調製したものである。
（３）  前培地は滅菌処理した４ｍＭ  ＮａＮＯ３を含む１／４強度修正ホーグランド液（ｐＨ５．８、窒素濃度３０ｍｇ  Ｎ／Ｌ）の液体培地を用いた。また、無窒素源培地は４ｍＭ  ＮａＮＯ３を含まない１／４強度修正ホーグランド液（ｐＨ５．８、窒素濃度３０ｍｇ  Ｎ／Ｌ）の液体培地を用いた。さらに、ペプチド供与液は、以下の（ａ）〜（ｃ）の窒素源をいずれも１００ｍｇ  Ｎ／Ｌで１．２５ｍＭＣａＣｌ２（ｐＨ６．２）１Ｌに添加したものを用いた。
（ａ）ＮＯ３−
（ｂ）ＮＯ３−＋供与ペプチド（２）    Ｎ比＝８：２
（ｃ）供与ペプチド（２）
【００９５】
（方法）
キャベツ種子を砂培地の固定培地栽培法で発芽させた後、水耕栽培法の培養液に移植し、合計で４７日間生育させた。栽培条件は、明／暗時間をそれぞれ１２ｈ／１２ｈ、またそれ対応する温度をそれぞれ２３／１８℃とした条件下で行った。当該栽培期間終了時に、培地を無窒素源培地１Ｌと交換し、１日間無窒素供与処理を行った。次に、ペプチド供与液１Ｌを３日間供与した。なお、ペプチド供与液の供与後は、細菌のコンタミによる腐敗を防止するために培養液を毎日更新した。３日後、可食部であるキャベツ地上部を回収した。当該回収した可食部は凍結乾燥した後に、微粉砕し、Ｆ−キット（ロシュ社）を用いた酵素法により当該微粉砕物の各種糖含有率を測定した。
【００９６】
（結果）
実施例３の結果を表２、及び図５に示す。表２は（ａ）〜（ｃ）の窒素源をそれぞれ供与したキャベツ地上部の乾燥重量（ＤＷ：Ｄｒｙ  Ｗｅｉｇｈｔ）１ｇあたりにおける、グルコース、フクルトース、スクロースの含有量（ｍｇ）を示したものである。また、図５は表２の（ａ）〜（ｃ）におけるグルコースの含有量をグラフ化したものである。
【００９７】
本実施例の結果から、窒素源として収穫前の３日間のみ供与ペプチド（２）のみを供与した（ｃ）では、硝酸窒素態のみを供与した（ａ）と比較して単位重量あたりの含有量が、グルコースで３６％、フルクトースで５４％、そしてスクロースで５８％も増加した。また、（ｂ）の硝酸態窒素と供与ペプチド（２）を収穫前の３日間同時供与した場合であっても、（ａ）と比較するとグルコースやフルクトースではその含有量の増加が見られた。以上のように、人工培地栽培法において窒素源としてアミノ酸又は／及びペプチドを供与すれば、当該供与した植物中の糖含有量が増加することが立証された。
【表２】
2007222123.tif 000003
【実施例４】
【００９８】
<ペプチド供与による植物中の硝酸態窒素含有量の変化>
【００９９】
（目的）
ペプチドの供与による植物体内中の硝酸態窒素含有量を検証した。
【０１００】
（材料）
本実施例の材料は前記実施例３と同様である。
【０１０１】
（方法）
基本的な方法は前記実施例３と同様である。本実施例では、凍結乾燥した微粉砕物に含まれる硝酸態窒素を水抽出し、Ｃａｔａｌｄｏ法により比色定量した。
【０１０２】
（結果）
実施例４の結果を図６、及び表３に示す。表３は（ａ）〜（ｃ）の窒素源をそれぞれ供与したキャベツ地上部の乾燥重量１ｇあたりにおける硝酸態窒素の含有量（ｍｇ）を示したものである。また、図６は表２の（ａ）〜（ｃ）における硝酸態窒素の含有量をグラフ化したものである。
【０１０３】
本実施例の結果から、窒素源として収穫前の３日間のみ供与ペプチド（２）のみを供与した（ｃ）では、硝酸窒素態のみを供与した（ａ）と比較して単位重量あたりの硝酸態窒素の含有量が６６％も減少した。これは、硝酸窒素態の供与を停止した収穫前４日間で植物体内に蓄積した硝酸態窒素が同化されると共に、収穫前の３日間に供与されたアミノ酸又は／及びペプチドが新たな窒素源として利用されたことを示唆している。また、（ｃ）の硝酸態窒素と供与ペプチド（２）を収穫前の３日間に同時供与した場合であっても、（ａ）と比較すると硝酸態窒素の含有量の減少が見られた。以上のように、人工培地栽培法において窒素源としてアミノ酸又は／及びペプチドを供与すれば、硝酸態窒素と同時供与であっても植物中の糖含有量を減少させることができることが立証された。
【表３】
2007222123.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】実施形態１の概念を説明するための図
【図２】実施例１の小麦による窒素吸収量
【図３】実施例１のトウモロコシによる窒素吸収量
【図４】実施例２の小麦による窒素吸収速度
【図５】実施例３のキャベツ幼植物の可食部におけるグルコース含有量
【図６】実施例４のキャベツ幼植物の可食部における硝酸態窒素含有量
【図７】実施形態３の概念を説明するための図
【図１】
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【図２】
2007222123.tif 000006
【図３】
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【図４】
2007222123.tif 000008
【図５】
2007222123.tif 000009
【図６】
2007222123.tif 000010
【図７】
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