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2013 年度 実施状況報告書

ナノバブルによる水の物性変化と農作物の代謝促進への適用

研究課題

研究課題/領域番号 25660202
研究種目

挑戦的萌芽研究

研究機関東京大学

研究代表者

大下 誠一  東京大学, 農学生命科学研究科, 教授 (00115693)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードナノバブル / オオムギ種子 / 発芽率促進 / NMR緩和時間 / 水の流動性
研究概要

同一の溶存酸素濃度(DO)、pH、温度、暗黒条件で20時間浸漬した結果、バブルを含まない水に対してナノバブル含有水の場合に、発芽率が顕著に向上した。ナノバブルのゼータ電位は、これまでの知見から-20~-40mVである(Ushikubo et al., 2010)。発芽率向上の理由の一つには、ナノバブルの特性であるゼータ電位が考えられる。一方、ゼータ電位はpHによって変化することが知られている(Najafi et al., 2007 )。そこで、微量のHCLまたはNaOHによりpHを調整した水にナノバブルを発生させ、pHが異なる種々のナノバブル含有水を調製した。これを用いてオオムギ種子の発芽試験を行い、pHおよびDOを同じ値に調整し、25℃でコントロール(バブルを含まない水)とナノバブル水(ナノバブルを含有する水)に種子を浸漬した場合の発芽率を比較検討した。用いた種子は2011年産のオオムギである。その結果、コントロールとナノバブル水における発芽率は、それぞれ、pH4, DO 8.1mg/Lでは85%および95%、pH4.9-5.0, DOナ 7.7 mg/Lでは65%および 80%、pH6.1-6.5, DO 8.0-8.1 mg/Lでは65%および79%、pH7.1-7.3, DO 7.9-8.0 mg/Lでは72%および85%、pH8.0-8.1, DO7.8-7.9mg/Lでは55%および70%、pH9.0-9.1, DO 7.9-8.0では4。9%および71%であった。
以上により、溶存酸素濃度が同一の条件ではいずれのpHでもナノバブルによる発芽率促進効果が認められた。また、その効果はpHが高いほど顕著であった。
さらに、オオムギ種子内の水のプロトン緩和時間T2が、ナノバブル含有水に浸漬した種子
において長いことが示され、種子内の水の流動性が高いことが推察された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

ナノバブルの存在によりオオムギ種子の発芽率が向上することが示された。さらにpHが大きくなるにつれて発芽率の促進効果が顕著になった。
pHはバブルのゼータ電位に影響を与える要因であるので、ゼータ電位が発芽率向上に寄与するという仮説が裏付けられ、さらにゼータ電位の大きさに依存して発芽率が変化する可能性が見いだされたことによる。

今後の研究の推進方策

発芽率の向上に寄与する要因としては、ゼータ電位だけでなく、ナノバブルによる活性酸素種の発生も大きな要因であると考えられる。
今後はナノバブルの存在による活性酸素種の発生を実験的に検討し、発芽率促進の理由を明らかにする。

次年度の研究費の使用計画

研究は3か年の計画であり、実験に用いる消耗品を年度を渡って使用中であるため。
実験に用いる蛍光試薬の購入に充てる予定で、現在も実験を継続中である。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 学会発表 (3件) 図書 (1件)

  • [学会発表] ナノバブル含有水がオオムギ種子の生理活性に及ぼす影響2013

    • 著者名/発表者名
      大塚由理奈、Liu Shu、牧野義雄、大下誠一
    • 学会等名
      第72回農業食料工学会年次大会講演要旨
    • 発表場所
      帯広畜産大学
    • 年月日
      20130910-20130913
  • [学会発表] The effect of nanobubbles on physical states ofcell-associated water in germinating barley seeds observed by 1H NMR2013

    • 著者名/発表者名
      Shu Liu, Yurina Otsuka, Yoshio Makino, Seiichi Oshita
    • 学会等名
      第72回農業食料工学会年次大会講演要旨
    • 発表場所
      帯広畜産大学
    • 年月日
      20130910-20130910
  • [学会発表] Influence of nano-bubbles on water mobility of barley seeds as studied by nuclear magnetic resonance spectroscopy

    • 著者名/発表者名
      Shu Liu, Seiichi Oshita, Otsuka Yurina, Makino Yoshio
    • 学会等名
      Proceedings of the 8th CIGR Section VI international Technical Symposium
    • 発表場所
      Guangzhou, China
  • [図書] ナノ・マイクロスケール熱物性ハンドブック6-32014

    • 著者名/発表者名
      大下誠一
    • 総ページ数
      500
    • 出版者
      養賢堂

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公開日: 2015-05-28  

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