2015 Fiscal Year Annual Research Report
パルスパワー・プラズマによる青果物の収量改善と鮮度保持科学の深化
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15H02231
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
高木 浩一 岩手大学, 工学部, 教授 (00216615)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大嶋 孝之 群馬大学, その他部局等, 教授 (30251119)
王 斗艶 熊本大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (30508651)
林 信哉 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (40295019)
秋山 雅裕 岩手大学, 工学部, 准教授 (50611430)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | パルスパワー / プラズマ / 静電気 / 発芽促進 / 生長促進 / 鮮度保持 / 酵素活性制御 / ストレス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、「パルスパワー放電による青果物の収量改善とその鮮度保持科学の深化」を「パルスパワー電源開発」、「植物発芽・生長促進」、「生鮮食品鮮度保持」の３つの観点より科学的・工学的に探究することで、農工連携学術領域の確立を目的とする。今年度は、パルスパワー電源として、操作性に優れる小型パルスパワー電源の開発およびその制御システムの開発を行った。出力電圧は30kV、パルス幅は数百nsからμ秒オーダ、繰り返しは数百から数kppsとした。さらに、SIサイリスタを用いた電源などを開発し、性能を評価した。SIサイリスタ電源は、接続する負荷に対する出力変動が小さく、本研究に適していることを確認した。本電源を分担研究グループへ供給することで、それぞれのグループで実施したデータの互換性・共通性が担保され、共通実施の基盤となる。
開発電源も活用し、植物の生長促進効果の評価およびメカニズム解明を進めた。水中プラズマ照射に伴う環境変化（養液や土壌などの培地中のイオン変化など）を中心に検討した。実用面でも、トマトの幼苗に重大な影響を与える青枯れ病菌を用いた幼苗試験などを実施した。循環水にプラズマ照射を行い、それを用いてトマト幼苗の栽培を行うことで、青枯れ病菌の影響が抑えられること、また水中のラジカルが青枯れ病菌不活性化の要因であることなども明らかにした。鮮度保持については、開発電源の活用で、発生するイオン量やクーロン力の制御性を高めて実験を行い、発生イオン量と捕集されるカビ胞子、またカビなどの菌の不活性化との関係について、定量性を高めた評価を行った。電場印加により、たんぱく質の二次構造が変化することなども、紫外線吸光スペクトルの解析や、トリプシン分解酵素を用いた消化速度の変化から明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は、「パルスパワー放電による青果物の収量改善とその鮮度保持科学の深化」を「パルスパワー電源開発」、「植物発芽・生長促進」、「生鮮食品鮮度保持」の３つの観点より科学的・工学的に探究し、農工連携学術領域の確立を目的とする。今年度は、本研究目的を期間内に達成するための、研究分担者および代表者が、それぞれの実施内容が進められるように基盤整備を行い、加えて研究のプラットフォーム創出のためのパルスパワー電源の開発、情報共有などを計画していた。パルスパワー電源としては、研究実績の概要にも記載のように、操作性に優れる小型パルスパワー電源の開発およびその制御システムの開発を行った。さらに、SIサイリスタを用いた電源およびフルブリッジタイプの電源を開発し、その性能評価を行った。SIサイリスタを用いたものは、接続する負荷に対する変動が小さく、本研究に適していることが確認された。この電源を分担研究グループへ供給することで、それぞれのグループで実施したデータの互換性・共通性が担保され、共通で実施する基盤が実現する。
研究代表者は、初年度の研究計画に記載している、植物の生長促進効果の評価およびメカニズムの解明について、水中プラズマ照射に伴う環境変化を中心に検討を進めた。実用面でも、トマトの幼苗に重大な影響を与える青枯れ病菌をを用いた幼苗試験なども実施済みである。鮮度保持について、カビなどの菌の不活性化、たんぱく質の二次構造の変化などの観点から研究を実施している。各研究分担者においても、これまでの研究資産に加えて、発芽促進メカニズムの解明や、植物の生長促進に対するパルス電界印加効果、また食品加工におけるパルス電界印加の効果について、本研究を実施するための準備をおおよそ終えている。
以上の状況から、おおむね順調との判断に至った。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度は、研究代表および研究分担者が、それぞれ分担している研究テーマの実施に必要な研究環境の整備、またこれまでの研究資産を活用して、本研究テーマの進捗に資する実験を行っている。加えて、研究プラットフォーム構築に必要となるパルス電源の開発や、それらの制御手法の確立を行っている。初年度は、個々の研究体制構築に重点を置いており、お互いの研究内容の情報共有などは、十分には行われていない。
２年目からは、研究代表が中心となり、研究分担者との情報共有を密にして、お互いの成果や得られている知見を共有しつつ、本分野を日本・世界で牽引するように展開していく必要がある。このため、おのおのの研究を進めるのは基本となるが、加えて、年２回程度の研究推進会議を行い、論文の特集号や、研究会でのテーマ付きセッションなどの提案も行っていき、本研究に携わっている研究者を核にしつつ、本分野の研究者の裾野拡大なども検討していく。また、バイオ研究者、植物生理学を専門とする研究者との情報交換や連携も進め、本分野の学理深化を目指すことが重要と考えている。
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