別紙4‑2 (課程博士(和文))2024年1月
上建築・都市システム学

学籍番号

第 219501号

指導教員 局山

4日

隆信
弘太郎

専攻
氏名

坂口直己

論文内容の要旨(博士)
博士学位論文名

人工光栽培システムによるスイートバジルの香り制御
植物工場および店頭生育維持システム(要旨 1,200字程閲
近年,市場に流通している農産物の多様化が進み,薬用としてだけではなく香辛料や料理用として,様々な香草類の使用が一般家庭で定着している.こうした香草類を含む農産物の多様化に伴い,作物の生育状態に合わせて環境制御が可能な人工光型植物工場による高付加価値化作物の生産に注目が集まっている.環境を適切に制御することで消費者二ーズに合った香りを有する香草類を生産することが可能になれば,高付加価値化が期待される.これまで,香草類の香りの質的評価に関する研究は数多く行われているが,植物葉内部の精油成分で評価しており,実際の喫食時の状況と異なる状態で評価している.また,ガスクロマトグラフ質量分析計(GC・MS)などの高精度な質量分析機器で評価されており,簡易なセンサを用いた香りの評価の例は少ない.そこで本研究では,栽培期間における①光強度,②養液濃度(EC Eloot亘0虹 C⑪duotNity)および③貯蔵期間における光照射がスィートバジルの放出する揮発性有機化合物(V0のの量や比率(=成分比)に与える影響を調査した.さらに,水晶振動子(QCM)センサを用いた計測システムを開発し,異なる光強度で栽培されたスイートバジルの香りの違いを検知可能か検討した.本研究では,スイトバジル(OC加U現haS所CU抗.L)を用いた.光合成光量子束密度(PPFD)300μmolm、2S、1で明期16時間,暗期8時間で23日間栽培したスィートバジル(PPFD300区)とPPFD200μmolm、2‑で23日間栽培したスィートバジル(PPFD200区),およびPPFD I00μmolm・2 ‑で27日間栽培したスィートバジル(PPFDI00区)を対象に携帯型ガス分析装置(GC・SAW)を用いてVOC計測を行った.スィートバジル
は,小葉(wholeleaDの状態とハンドシュレッダを用いて細断した(shreddedlea0状態で計測を行った.また,スイートバジル葉の着生位置によってVOCの放出量が異なる可能性があるため, Lower
IeafとUpperleatで分けて計測を行った.その結果, upperleafのShredded lea{ーでは,スィートバジ
ルの代表的なVOCであるLinalo01, cineole,(Z)、3・hexena1において, PPFD300区の方がPPFDI00区よりも,放出量が有意に多いことを確認した.次に,栽培期間における養液中のECを制御し,スイトバジルのVOCが変化するか検討した. ECは,1 12(TD,2.ト2.3(T2),43 4.5(T3) mscm、1の3処理区を用意した.なお,全ての区において光強度はPPFD300で栽培した.本実験では, VOC捕集剤であるT伽axTAが充填されたガラス管を用いて,スィートバジルのVOCを濃縮捕集し, GC・MSで解析を行った.その結果, UPP改leafのShreddedleafにおけるCinooleおよび,微量に含まれているモノテルペン類であるα、P血ene,β・pinene, myrceneにおいて, T1区の方が, T3区よりも有意に放出量が多いことを確認した、次に,店頭生育維持システムであるfa血boX⑧を用いた新しい貯蔵方法と冷蔵貯蔵をしたスィートバジルを対象にGC・SAWを用いて匂い成分計測を行った.その結果,
Linalo01, cineole,Eugen01において,冷蔵貯蔵よりも放出量が有意に多いことが確認され,fa如boX⑧を用いることで,スィートバジルの香りを高く保つことが可能であることが確認された.次に,QCMセンサを用いた匂い計測システムでPPFD300とPPFDI00で栽培されたスィートバジルを対象に匂い成分計測を行った.その結果, upperleafのShredded leafにおいてPPFD300の方がPPFDI00に比べてVOCの放出量が有意に高いことを確認した.以上のことから,適切に環境制御をすることで,スィートバジルのVOC放出量を制御可能であり,消費者の二ーズに合った多種多様なスィトバジルの生産が可能であることが示唆された

別紙41 (課程博士(英文))Date of submission (mon征l day, year)

akanobu lnoue

Depar壮nent ofAI'chitecture andStud釦tΦ Number

CivilEn目ineerin牙
Pplicant's name

J釘Iuary 4,2024

D219501

Otaro Takayama
Supervisors

Naokisaka牙UCI)i

Abstract (Doctor)
Title ofThesis

Flavor contr010fsweetbasilwith art遁Cia11ight cultivation systemcases ofplant fact01'y and h〕‑store cultivation system

Approx.80o words
In tecent years, the vatiety of agricultural products on the market has been diversifying, and various
herbs and spices have talくen tootin households not only for medicinal purposes but also for use in spices
and cooking. W'ith the diversification of agricultural products, including herbs, there has been a growinginterest in the production of hi合h‑value・added crops in plant factories with attificial Hghts, where theenvironment can be contr011ed according to the growth conditions of the crops.1f it becomes possible toProduce aromatic herbs with aavor that meet consumer needs by contr011ing the environment
appropriately, it is expected to add value to the products. Many studies have been conducted on thequalitative evaluation of the aroma of aromatic herbs, but the evaluation has been based on the essential
Oil components inside the plant leaves, which is different from the actual eating conditions.1n addition,

evaluations have been conducted using high・precision mass spectrometry equipment such as GC・MS, andthere are a fe工刃 examples of aroma evaluations using simple odor sensors.1n this study,1 Proposed a
Simple treatment method that mimicked mastication and investigated the effects of light intensity andnutrient concentration (EC: Electrical conductivity) during the cultivation period and light inadiation
duting the storage period on the amount and ratio (ニ・,aavor) ofvolatile otganic compounds (VOC) emitted
by sweet basil. Furthernlore, we developed a measurement system using a Qclvl sensor and investigatedthe possibility of detecting differences in aavor between sweet basil plantS 合rown under different lightIntensitles.

I used sweet basil(oci1πU"1 hasilicU乃1.L) ofthree treatment such as grown at ppFD300(Light : Dark = 16h :8h) for 23 days, PPFD20o for 23 days, and ppFDloo for 27 days for plant material. sweet basil wasmeasured as whole leaves and shredded leaves using a hand shredder. Because the emission ofvocs may
diff9r depending on tbe position ofthe sweet basi11eaf, measurements were made separately for the loW賀Ieaf and the upperleaf. As a result,it was confitmed thatthe emission ofvocs emitted from the shredded
Ieaves oft、e upper leafwas signiflcantly higher in the ppFD30o treatmentthan in the ppFDloo treatment
for Linalo01, cineole, and (Z)・3・hexenal.
Next,1investigated whether the vocs of sweet basil were changed by contr011in今 tbe Ec in the nutrient

Solution dudng the growing period. Three treatments were prepated witb Ec ranging from lt0 1.2 (TD,
2.1 t02.3 (T2), and 4.3 t04.5 (T3) ms cm、1. AⅡ tTeatments were grown at ppFD300μmol m、2 S、1.1n thisexperin)ent, sweet basilvocs were concentrated and c0Ⅱected using glass tubeS 丘11ed with TenaxTA andanalyzed by GC・MS. As a result,it was conamled thatthe emission ofcineole in the shtedded upper leaf
and the monoterpenes a・pinene,β・pinene, and myrcene were significantly higber in the Tltreatmentthan
in the T3 treatment.

Next,1 measured vocs using GC・SAw on sweet basil pteserved in fartnbox@ and in cold stota窟e. The
results showed that tbe emission of Linalo01, cineole, and Eugenol was signiflcantly higher than that ofCold storage, confirming thatthe aavor of sweet basil C蝕 be kept high by using farmboX⑧.
Next,1 measured vocs of sweet basil grown at ppFD30o and ppFDloo using an voc measurementSystem with a QCM sensor. As a result, it was conflnned tl)at the emission of vocs emitted fromPPFD30o was significantly hi合her 壮lan that ppFDloo in the shredded leafofthe upper leaf.
These results sug号est that with appropriate environ皿entalcontrols, it is possible to contr01
Voc emissions from sweet basil and pToduce a wide variety ofsweet basilto meet consumer
demands.