2023 Fiscal Year Final Research Report

Novel function control of plant and marine products by pulsed power and its scientifically deepening

Research Project

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Project/Area Number	19H05611
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Broad Section C
Research Institution	Iwate University
Principal Investigator	Takaki Koichi 岩手大学, 理工学部, 教授 (00216615)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	高橋克幸岩手大学, 理工学部, 准教授 (00763153) 大嶋孝之群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (30251119) 王斗艶熊本大学, 産業ナノマテリアル研究所, 准教授 (30508651) 林信哉九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (40295019) 袁春紅岩手大学, 農学部, 教授 (80431336)
Project Period (FY)	2019-06-26 – 2024-03-31
Keywords	パルスパワー / プラズマ / 生長促進 / 植物 / 食品機能性 / 鮮度保持 / タンパク質立体構造 / ストレス
Outline of Final Research Achievements	The purpose of this research is to produce spatio-temporally controlled electric field and plasma for bio-reaction, such as physiological activity and protein structure changes in plants, and to create a new research field of bio-plasma interaction. For spatio-temporally controlled electric field and plasma, a compact and easy-to-handle pulsed power supply using SiC devices was developed and was evaluated focusing on the spatio-temporal evolution of the discharge. In the plant activity control, the germination of seed, seedling growth promotion, disease tolerance, and photosynthetic activity were analyzed after pulsed electric field and plasma irradiation to clarify the activation mechanism. In the post-harvest and food processing, the experimental results using Ovalbumin (egg white albumin) showed that the application of pulsed electric fields promotes structural changes, such as changes in the position of epitopes and increased binding to antibodies.
Free Research Field	高電圧パルスパワー工学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究は、パルス電界・プラズマ複合反応場による植物・水産物の革新的機能制御の実現と作用機序の解明を目的として、パルスパワーによる時空間制御された反応場創出、その反応場を活用した植物の生理活性変化の機序解明、農産物や水産物のタンパク構造変化、酵素活性制御などを試みた。研究成果で記載のように、本分野の研究者のためのインフラ的な成果（電源開発、時空間制御プラズマ反応場の創成）や植物や食品と時空間変化する電場の相関性といった新たな学理を立ち上げるに至った。世界先導に関して、Nature Springer社からの専門書の発刊や、レビュー論文の掲載など、社会的にも、学術的にも意義の高い内容となっている。