九州シンクロトロン光研究センター
県有ビームライン利用報告書
課 題 番 号 ： 100763L（様式第４号）

シンクロトロン光を利用したタマネギ等の元素組成比較による有機農産物の特性解明※
Comparison about elementary composition of organic and common onions
by synchrotron light
浦田貴子

Takako Urata

石橋哲也

Tetsuya Ishibashi

中山敏文

富永 慧

Toshihumi Nakayama

Kei Tominaga

佐賀県上場営農センター

Saga Prefectural Upland Farming Research and Extension Center※ 長 期 利 用 課 題 は ， 実 施 課 題 名 の 末 尾 に 期 を 表 す （ Ⅰ ），（ Ⅱ ），（ Ⅲ ） を 追 記 す る こ と .

１．概要
タ マ ネ ギ を 試 料 と し ，蛍 光 X 線 分 析 に よ り 肥 料 ，品 種 及 び 圃 場 の 違 い が 球 内 元 素 組 成へ 及 ぼ す 影 響 に つ い て 検 討 し た .ま た ，新 鮮 試 料 を 用 い た 分 析 方 法 に つ い て も 検 討 し た .
そ の 結 果 ， 照 射 エ ネ ル ギ ー 1-20keV の 範 囲 で 検 出 さ れ た 蛍 光 X 線 で は ， 肥 料 間 ， 品 種 間及 び 圃 場 間 で 元 素 に よ り 蛍 光 X 線 の 強 度 に 有 意 差 が 認 め ら れ た .今 後 ,さ ら に 栽 培 環 境 や栽 培 方 法 に 関 し て 条 件 別 に 検 討 が 必 要 で あ る .新 鮮 試 料 に つ い て は 鱗 葉 よ り も 保 護 葉 で各元素の蛍光 X 線が高かった.
（ English ）The elementary composition of the onion bulb was analyzed by the synchrotron
radiation X-ray fluorescence spectrometry. A significant difference was admittedwith the element between the fields, between the cultivars, in fluorescent X-rays
detected within the range of irradiation energy 1-20keV.It will be necessary toexamine it according to conditions of the postplanting environment and thecultivation method. Moreover, the onion skin of the fluorescent X-ray intensityof each element was higher than that peeled onion as a result of examining methodsof analysis of a fresh sample.

２．背景と研究目的：
有機栽培に関する研究は進んでいるものの有機農産物を客観的に評価できる手法が確立していない。そのため，化学的な前処理が不要でサンプル量が極少量でも分析可能なシンクロトロン光を利用した蛍光Ｘ線分析により，有機農産物の元素組成や慣行農産物との違いを解析し，その特性を明らかにするとともに，土壌の違いによる植物体の元素組成に基づく産地判別の指標元素についても検討する。
本研究では上場地域のタマネギを供試し，JAS 有機に準じた栽培と慣行栽培で，栽培土壌，肥料の違いによる球内の元素組成への影響を明らかにする.また，現地の有機栽培と慣行栽培についても分析し，圃場の違いによる影響についても明らかにする.さらに品種の違いや土壌などの測定方法について検討する.

３．実験内容（試料，実験方法の説明）
本研究では，BL15 での蛍光 X 線分析法により，錠剤化したタマネギを試料とし，栽培時の肥料及び品種，圃場の違いによる球内元素組成への影響について検討した.
また，新鮮試料を用いた分析方法についても検討した.
1.試料調整各試験区におけるタマネギを真空凍結乾燥，粉砕後，錠剤成型し供試した（図 1）.
新鮮タマネギの分析については，保護葉の有無及び保護葉のみで調整した（図 2,3）.

図1 錠剤および保護葉のみ分析での配置

図2 新鮮タマネギ（保護葉有無）分析での配置

図3 保護葉のみの分析での試料調整

2.測定方法
錠剤をアクリル板にはめ込み，入射口 2×5mm，試料-検出器間距離 15mm，照射エネルギー20keV，15 分間測定をした.
新鮮試料‘保護葉有’については外保護葉面から照射し，‘保護葉無’については，外保護葉を除去し照射した.また、保護葉のみをアクリル板で挟んで固定し、照射した。
４．実験結果と考察
1.肥料の違いによる球内の元素組成への影響について
各肥料区で栽培したタマネギの錠剤サンプルにおいて，1-20keV の範囲で検出された蛍光 X 線では，Ni を除く 11 元素で肥料区間に有意差が認められた（表 1）表1 肥料の違いによるタマネギ球内無機元素組成への影響（強度の積算値）
サンプル
数n=3n=3n=3n=3n=3n=1

肥料
マンモス有機
鶏糞
油粕
ナチュラぼかし無施肥
マルチエース

無機元素
491
466
387
298412504

サンプル
数n=3n=3n=3n=3n=3n=1

肥料
マンモス有機
鶏糞
油粕
ナチュラぼかし無施肥
マルチエース

S±77±49±109±114±114

a
ab
abb
ab
ab

Cl
319 ±31342 ±49395 ±87247 ±22606 ±122
440

a
ab
abb
abc

Fe
1983 ±182
1882 ±442
1891 ±237
1653 ±312
2782 ±1393591

K

ab 20801 ± 1785 a
ab 27137 ± 3286 bb 18796 ± 1163 aa 20065 ± 1642 ac 32395 ± 2099 c
bc 41292
d5377
6672
5119
5773
7940
8369

Ca±367±383
±721
±875
±744

aba
abcc

無機元素
783
622
643
496
686
1979

Mn
±251
±54±56±94±205

aaaabc

420
320
266
190
329
276

無機元素
サンプル
Zn
Br
数
4076
マンモス有機
n=35460 ±1040 ab 1816 ±385 a
4458
鶏糞
n=35866 ±719
ab 2814 ±437 b
3971
油粕
n=35322 ±582
ab 1836 ±210 a
ナチュラぼかしn=34802 ±652402 ±121 bc 4007
b4973
無施肥
n=36570 ±671
4466 ±226 da
マルチエース
n=1
12107
1641
c
ac 5082
注1）値は平均値±標準偏差
注2）LSD法により異なるアルファベット間に5％水準で有意差があることを示す。
肥料

Ni±327±104±42±154±136

Rb±170±275±255±237±192930
13391135
1158
15042031

abbaacc3726
4870
4393
4046
5235
4761

Cu±224±68±35±233±119

St±320±529±746±83±123ace
acacefadeaeabdabe

2.品種の違いについて
品種‘もみじ’，‘ターザン’のタマネギの錠剤サンプルにおいて，1-20keV の範囲で検出された蛍光 X 線では，Mn 及び Fe，Zn，Br，St で品種間に蛍光 X 線強度の有意差が認められた（図 4）
また，品種‘ターザン’，‘アンサー’間では Ca,Cu,Zn,Br で有意差が認められた（図 5）.
品種‘レクスター’，‘七宝早生’，‘ターザン’，‘もみじ 3 号’では Al,Ni,Cu,Zn を除く 10 元素において，品種間に蛍光 X 線強度の有意差が認められた（図 6）
90000

ターザン
もみじ3号

80000
70000

強 60000
度の 50000
積 40000
算
30000
値

**

**

20000
10000

**

**

Mn

Fe*0Al

P

S

ClK

Ca

Ni

*：5％水準で有意差有り（LSD法）**：1％水準で有意差有り（〃）

図4 品種の違いと元素量（農家D）

CuZn

BrRbSt90000

ターザン
アンサー

80000
70000

強 60000
度の 50000
積 40000
算
30000
値

***

20000

*

**

10000
0AlSPClK*：5％水準で有意差有り（LSD法）**：1％水準で有意差有り（〃）

CaMn

Fe

NiCuZnBrRbSt

図5 品種の違いと元素量（農家A）

b

40000

レクスター
七宝早生7号
ターザン
もみじ3号

aaa

35000
30000

abaabbb

強25000度の20000
積算
値15000ababaaabab

10000

abaabbaabbbabbbacbabc
ac
abcb

5000
0Al

PS

ClKCa

Mn

Fe

NiCuZnBrRbSt注）異なるアルファベット間に5％水準で有意差が

図6 品種の違いと元素量（農家B）

3.土壌（圃場）の違いについて異なる 5 圃場において，1-20keV の範囲で検出された蛍光 X 線では Cl を除く 13 元素で圃場，元素により検出強度の差が認められた（図 7）.しかし，これらの差が圃場に由来するものか肥料に由来するものか判然としないため，今後検討が必要である.
80000.0

圃場A圃場B圃場C圃場D
圃場Eabacb70000.0
60000.0

PSaaacbabAl注）異なるアルファベット間に5％水準で有意ccababababaabbaabababbacc0.0

Zn

Brabcccaaabbacbbc
aacabbcaba10000.0

abbaaabb20000.0

acbabdcdababcdcd

強度 50000.0の積 40000.0
算値 30000.0

ClKCaMnFeNi

図7 圃場の違いと元素量

CuRbSt4.タマネギ分析方法について
新鮮試料の分析，1-14keV の範囲で検出された蛍光 X 線では保護葉のみ及び保護葉有新鮮試料で，各元素の強度が高い傾向にあった（図 9）.これは保護葉の水分が他の部位よりも少ないためと考えられる。今後、保護葉を利用したより簡便な非破壊分析への利用について今後の検討が必要である.
60000

保護葉無新鮮（14keV・1500s）
保護葉有新鮮（〃）50000

保護葉（〃）

強度 40000

保護葉泥付き新鮮（〃・300s）
錠剤(20keV・900ｓ）

30000

20000

10000

図9 試料調整方法による 蛍光X線スペクトル強度への影響

1000

900

800

700

600

500

400

300

200

10000（ ×10eV）

５．今後の課題：
1)蛍光 X 線分析と ICP による分析との比較.
2)有機栽培と慣行栽培土壌のタマネギ球内及び栽培土壌の元素組成の検討.
６．論文発表状況・特許状況
特になし
７．参考文献特になし
８．キーワード（試料及び実験方法を特定する用語を２～３）・蛍光 X 線
物質をＸ線で照射したときに原子の内殻軌道の電子を励起放出し，この空準位に高い準位の電子が移るときに放射される特性Ｘ線のこと.
・タマネギ
ユリ科の多年草.地下部の肥大した鱗茎を食用とする.
・有機栽培
化学農薬と化学肥料を使用せずに 3 年以上経過して栽培されているものであり，農林水産省の登録認定機関の認定を受ければ有機 JAS マークを添付して販売できる.