還元型無機リン酸の選択的酸化方法及び測定方法

高知大学
教育研究部自然科学系農学部門

准教授

山口 晴生
2022年8月30日

今回の新技術についての紹介概要

1. 新技術が生まれた経緯

2. 新技術の特徴
従来技術の問題点は何か？ それを克服しての優位性は？

3. 今後の展望・想定される用途、実用化に向けた課題
・企業への期待

4. その他 知的財産権、産学連携の経歴、問い合わせ先

リンとはP

生命活動*に不可欠! だが枯渇気味*DNA・細胞膜・エネルギー化合物の構成要素の一つ・水圏環境・陸圏環境

リン負荷 「富栄養化」「貧酸素化」「赤潮」!!
肥料三大成分の一つ、農業生産を左右分布・変動を捉えるべき重要環境指標の一つ

これまでとこれからの常識
酸化型

PO4

正リン酸
（あらゆる分野の一般常識）
リンといえばコレ!

還元型

PO3 PO2亜リン酸

次亜リン酸(工業分野など)
メッキ処理で大量に出てくる還元型リンがリンの一角を占める!?

湖水にPO3/PO2がPasek et al. (2012, PNAS)
Redox chemistry in the phosphorus biogeochemical cycle

湖水には・・・

・PO2とPO3が溶存している・しばしばPO4と同等量!!?
これまでの常識・・・「天然には還元型リンなど存在しない!」

従来の概念は転換しつつある

亜リン酸あるいは次亜リン酸は微生物に利用される!?

PO4正リン酸

PO3 還元型
PO2...some bacteria have evolved mechanisms to metabolise reduced phosphorus
compounds to acquire P. (Bisson et al. 2017, Nature Communications)

いくつかの細菌は還元型リンを利用できる代謝機能をもつ
これから求められること 水域におけるPO2/PO3濃度・分布
微生物によるPO2/PO3利用

農業分野：亜リン酸は病害発生を抑制する!?
農業系の一般雑誌「タキイ最前線」より

・病害発生を防ぐ亜リン酸肥料～栽培現場における亜リン酸肥料の効果～

大阪府環境農林水産総合研究所
草刈眞一（2011）・新しい機能性肥料 亜リン酸への期待

大塚アグリテクノ株式会社～作物体の分析を通じて分かった亜リン酸の動態とその肥料効果～ 佐藤毅（2011）

・鳥取県西部におけるネギ「ホワイトタイガー」の鳥取県
亜リン酸肥料を活用した夏越し対策 佐古勇（2012）農林総合研究所

これからの農業において亜リン酸は重要!!?

農業分野：亜リン酸は病害発生を抑制する!?

重要な指摘 佐藤毅（2011）
ぐにゃ
まっすぐ佐古勇（2012, タキイ最前線夏号）

植物は直接亜リン酸を吸収できないといわれています。亜リン酸は土壌中で微生物などによって分解され、リン酸肥料（正リン酸）として植物に利用される…

PO3

PO4
どんな微生物が亜リン酸を酸化?

これから求められること 微生物によるPO3利用，それに伴うPO3/PO4の濃度変動

近年得られた知見を踏まえてのニーズ

PO4
正リン酸

PO3 還元型
PO2

１．水圏において還元型リンが分布している! 変動している!?
2．農業では還元型リンが効く!!? 変動している!!?
富栄養化のモニタリング（水質アセス）でPO2/PO3重要!
農作物へ効用成分としてPO2/PO3重要今回の新技術についての紹介概要

1. 新技術が生まれた経緯 自然環境に還元型リンが!

2. 新技術の特徴

農作物の生育に効く!!?

従来技術の問題点は何か？ それを克服しての優位性は？

3. 今後の展望・想定される用途、実用化に向けた課題
・企業への期待

4. その他 知的財産権、産学連携の経歴、問い合わせ先新技術を創出：還元型リンを簡単に測定
酸化型

PO4

正リン酸
（あらゆる分野の一般常識）
リンといえばコレ!

還元型

PO3 PO2亜リン酸

次亜リン酸(工業) メッキ処理で大量に出てくる(水産・環境) 水圏から検出!
(農業) 特に亜リン酸が生産性向上に効く!?

簡単に測定可!
従来法では簡単に測れない還元型リンを簡単に、特異的に測れる技術が重要!

どうすれば測れる？

×××
正リン酸のみ測定可

一般的なリン酸測定法

PO4 PO3 PO2 有機リン

一般的な全リン測定法

PO4 PO3 PO2 有機リン

なにもかもひっくるめて!
PO2+3を他と区別できない

現在の一般普及技術では測れない!

新技術の特徴
酸化型

PO4

正リン酸

特異 還元型
酸化PO3 PO2亜リン酸

次亜リン酸

広く活用されている普及技術を一部改良
PO2+3を特異的に酸化してPO4にできる!測れる！
ニーズ高まる「還元型リンの測定」を簡単に行える!!

従来技術の問題点
クリアすべき
要件

理想技術

ハード
操作性
感度
適用範囲
特異性

一般
簡単
高い
広い
あり

従来技術
酸化法
ｸﾛﾏﾄｸﾞﾗﾌｨｰ
特殊
煩雑
高い
限定
あり

一般的～特殊
簡単～煩雑
まちまち
広い
担保なし

従来技術 vs 新技術
クリアすべき
要件

ハード
操作性
感度
適用範囲
特異性
波及性

新技術
ほぼ理想形

一般
極めて簡単
高い
広い
あり
高い!!?
普及技術の改良

従来技術
酸化法
ｸﾛﾏﾄｸﾞﾗﾌｨｰ
特殊
煩雑
高い
限定
あり
低い

一般的～特殊
簡単～煩雑
まちまち
広い
不明
低い

従来技術 vs 新技術
クリアすべき要件

ハード操作性
感度
適用範囲
特異性
波及性

新技術
ほぼ理想形

一般
極めて簡単
高い
広い
あり高い!!?
普及技術の改良

世界中の人が“簡単に”還元型リンを測れる!!
従来技術
酸化法
ｸﾛﾏﾄｸﾞﾗﾌｨｰ
特殊
煩雑
高い
限定
あり
低い

一般的～特殊
簡単～煩雑
まちまち
広い
不明
低い

今回の新技術についての紹介概要

1. 新技術が生まれた経緯 自然環境に還元型リンが!

2. 新技術の特徴

農作物の生育に効く!!?

従来技術の問題点は何か？ それを克服しての優位性は？

3. 今後の展望・想定される用途、実用化に向けた課題
・企業への期待

簡易性、波及性、特異性、コスト面で優位

4. その他 知的財産権、産学連携の経歴、問い合わせ先これからのリン：還元型リンが重要
これまで

現在～これから

PO4

PO3 PO2

正リン酸

亜リン酸

リンといえばコレ!

あちこちに分布、かなり重要!?

次亜リン酸

新技術なら誰もが定量的に検出できる!!

展望

重要な元素「リン」の一角をPO2＋３が占める!
＝定量ニーズは確実に高まりつつある・農業分野： 土壌における変動・残留性をみたい
・水質管理： 富栄養化の原因物質として測りたい
・各種研究： いろいろ知りたい（生物利用性など）

新しいニーズに応えることができる新技術

想定される用途誰もが測れる! 測れるようにするために!
１．研究・試験で使う
ノウハウ提供野心的テーマへの挑戦
2．キット開発
PO2+3＋４の網羅定量キット
3．現行のリン酸測定機器への導入
普及技術の部分改良∴受け入れられやすい

実用化に向けての課題

１．研究・試験で使うどのようにして使いやすくするか，改良余地は？
2．キット開発
どのようなキット構成にすべきか!?
３．現行のリン酸測定機器への導入
どのようなモデュールを構成すべきか!?
ニーズの掘り起こしと，ニーズへの応えかたを詰める企業への期待
いよいよ注目あつまる還元型リン

PO2 次亜リン酸
PO3 亜リン酸

・還元型リンの簡易定量手法

・計測を可能とする機器やソフトの開発

関心があればより詳しい情報を提供さしあげたい（秘密保持契約を結んで）さらに・・・

特許ライセンスや共同研究の可能性について協議！

今回の新技術についての紹介概要

1. 新技術が生まれた経緯

2. 新技術の特徴

自然環境に還元型リンが!
農作物の生育に効く!!?

従来技術の問題点は何か？ 何が優れている？

簡易性、波及性、
3. 今後の展望
特異性、コスト面
・想定される用途、実用化に向けた課題
で優位
・企業への期待
種々の試験で使ってほしい
4. その他
そのためのキット化
知的財産権、産学連携の経歴、問い合わせ先本技術に関する知的財産権

発明の名称
出願番号
出願人
発明者

：還元型無機リン酸の選択的酸化方法
及び測定方法：特願2021-103797：高知大学：山口晴生、浦田真平

産学連携の経歴（山口晴生）

2016年-2021年
高知県海洋深層水研究所と共同研究実施

問い合わせ先

高知大学 次世代地域創造センター
地域イノベーション部門
知財担当 恒川 典之
山下 奉海
ＴＥＬ 088-844-8418
ＦＡＸ 088-844-8556
e-mail kt05＠kochi-u.ac.jp