植物のミカタ

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EFポリマーにラーメンのスープを吸収させる実験を行った。水に比べ吸収速度は遅く、30分後ではあまり変化が見られなかったが、3時間後にはスープを吸収し膨張していた。ラーメンのスープに含まれるタンパク質、脂質、ビタミン、ミネラル等の成分を吸収したEFポリマーは、他の食品残渣と混ぜ、堆肥化の難しい有機物の発酵促進に活用できる可能性がある。廃液処理に使用されるアクリル酸系ポリマーは分解されにくいため土壌混入は避けたいが、同様の機能を持つEFポリマーは土壌利用においても有用性が高い。

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吸水済みのEFポリマーの再利用について検証した。吸水ポリマーを植物性有機物と混ぜると、有機物を吸着し塊になる。これは粘土質土壌への施用時と似た状態だが、吸水前のポリマーほどの細かさにはならないため、土壌への直接施用は効果が薄い。しかし、事前に高カロリー化合物や微量要素を吸水させたポリマーを有機物と混ぜることで、養分を供給し堆肥化を促進する効果は期待できる。つまり、吸水ポリマーは土壌改良材としてではなく、堆肥化促進剤として活用できる可能性がある。

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EFポリマーは、食品残渣の堆肥化を促進する可能性がある。食品残渣に含まれる余剰水分を吸収し、腐敗を抑制する効果が期待される。実験では、濃度の濃い紅茶溶液にEFポリマーを添加した結果、溶液が吸収されることが確認された。このことから、EFポリマーは濃度の高い溶液にも有効であることが示唆された。ラーメンの残ったスープのような高カロリーの廃液も、EFポリマーで吸収し、油分を堆肥化の際の微生物のカロリー源として活用できる可能性がある。これにより、下水への負担軽減にも繋がる可能性がある。費用対効果については更なる検討が必要である。

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EFポリマーは食品残渣の堆肥化過程を簡略化できる可能性がある。水分量の多い食品残渣は悪臭の原因となるが、EFポリマーは残渣周辺の水分を吸収し、残渣自体の水分は奪わないため、腐敗臭の発生を抑制する。実験では、EFポリマーを施した食品残渣はダマにならず、撹拌機の負担軽減も期待できる。EFポリマーの主成分は糖質であり、堆肥の発酵促進にも寄与する。水分調整と発酵促進の両面から堆肥化を効率化し、悪臭を抑えることで、肥料革命となる可能性を秘めている。今後の課題として、家畜糞への効果検証が挙げられる。

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近所の歩道に植えられたシャリンバイらしき低木に、冬になりたくさんの実が付いている。鳥の貴重な食料源になるかと思ったが、意外と実が残っている。この低木は5月頃には蜜源になりそうな花を大量に咲かせ、ミツバチにとっても貴重なものだった。花も実も豊富に提供するシャリンバイは、都市で生きる生物にとって重要な存在と言える。

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ハクモクレンとシモクレンはどちらも蕾が生薬「辛夷」の原料となるが、有効成分が異なる。紫色のシモクレンはオイゲノールを含み、白いハクモクレンはエストラゴールを含む。エストラゴールはオイゲノールのヒドロキシ基がメトキシ基に、メトキシ基が水素に置き換わった構造をしている。このベンゼン環における官能基の違いが花弁の色の違いに関連している可能性がある。

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紫木蓮の花蕾は生薬「辛夷」として用いられ、有効成分はオイゲノールである。オイゲノールはカシワの葉にも含まれる成分。モクレンの生薬は冬芽ではなく花蕾が使われるが、オイゲノールは花弁形成段階で増加するのか、冬芽の葉に他の苦味成分が多いのかは不明。生薬研究は新たな知見につながる可能性がある。

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庭木の剪定中に息子にモクレンの冬芽を聞かれ、春に咲く大きな花と葉について教えた。モクレンは最古の花木とされ、かつては常緑樹だった可能性を考えた。落葉性は後天的な形質であり、恐竜時代には葉を茂らせたまま花を咲かせていた博物館のイラストが根拠だ。現在、世界に常緑のモクレンが存在するのか、それとも落葉性が生存に有利で常緑種は淘汰されたのか疑問に思った。

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ChromebookとRaspberry Pi 5の組み合わせが最高の開発環境。ChromebookのLinux開発環境(Crostini)の制限をRaspberry Pi 5をサーバーにすることで回避。複数人でRaspberry Pi 5にアクセスし、Micro Editorを使って開発することで、小中学生でも容易にコーディングが可能に。ChromebookのSSH機能強化も貢献。Raspberry Pi 5のストレージはNVMeに換装することで信頼性向上。以前のRaspberry Pi 4B単体での開発環境に比べ、高速でストレスフリー。Chromebookはターミナルとして使用し、開発環境はRaspberry Pi 5に集約することで、ChromebookのPowerwashの影響も回避。

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筆者は、遠方の土壌診断に関する問い合わせをきっかけに、造岩鉱物に着目した土壌分析手法を確立し、研修会で共有した。地質図と地理情報を用いて土質や天候を予測し、施肥設計まで落とし込む内容を体系化し、ブログにも詳細を掲載している。この手法により、問い合わせ内容の質と量が向上した。今後は、造岩鉱物、腐植、そしてEFポリマーの知識を組み合わせることで、より多くの栽培問題を解決できると考えている。EFポリマーは保水性、通気性、排水性を向上させ、肥料の効果を高める画期的な資材であり、土壌改良に革新をもたらす可能性を秘めている。効果的な使用には、土壌の状態、作物の種類、生育段階に合わせた適切な施用方法が重要となる。

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稲作農家から、米粉を活用したビール「レモンのゴールデンエール」の試作品を頂いた。このビールは、高槻市の醸造所「BEER BASE 高槻」で製造されたもので、水溶性と甘さに優れた清水っ粉を使用することで、麦芽の雑味を抑え、飲みやすい仕上がりになっている。米の甘みと高品質な栽培方法により、苦みが少なく日本酒とは異なる味わいだ。米粉は、粉末状であることから発酵食品の品質向上に役立つ可能性を秘めていると感じた。

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緑茶の緑色は葉緑素だが、紅茶の茶葉の褐色はフィオフィチンによる。フィオフィチンは、葉緑素の中心にあるマグネシウムが水素に置き換わることで生成される。マグネシウムの喪失により、緑色から褐色に変化する。紅茶の発酵過程でこの変化が起こる。つまり、紅茶の褐色は、変質した葉緑素であるフィオフィチン由来の色である。抽出された紅茶の溶液にもフィオフィチンが含まれる可能性が高い。

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キノンはケトンと類似の性質を持つカルボニル基を持ち、腐植形成に重要な役割を果たす。カルボニル基の炭素は酸素より電気陰性度が低いためδ+に荷電し、求核剤の攻撃を受けやすい。例えば、アセトンは水と反応し、水和反応を起こす。この反応では、水のOH-がカルボニル炭素に付加し、プロパン-2,2-ジオールが生成される。この求核付加反応はキノンの反応性を理解する上で重要な要素となる。

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キノンを理解するために「キノンはケトン」と捉えるアプローチが紹介されている。ケトンはカルボニル基(-C=O)を持つ化合物で、ホルムアルデヒドやアセトンが代表例。キノンの構造式を見ると、カルボニル基が二つ重なって見えるため、ケトンと類似していると言える。この視点により、キノンへの理解が深まり、腐植の理解にも繋がる。今後はカルボニル基の理解を深めることが重要となる。

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EFポリマーの効果を最大化するために、土壌への長期的な保水性向上を目指した施用方法が考察されている。EFポリマーは分解されるが、その断片を団粒構造に取り込むことで土壌改良効果を継続させたい。そこで、植物繊維を分解する酵素を分泌する糸状菌「トリコデルマ」に着目。トリコデルマの活性化により、EFポリマー断片の団粒構造への取り込みを促進すると考え、キノコ菌を捕食するトリコデルマの特性から、EFポリマーと廃菌床の併用を提案。廃菌床によりEFポリマーの分解は早まる可能性があるが、長期的には土壌の保水性向上に繋がると期待している。

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EFポリマーは食品残渣由来の土壌改良材で、高い保水性を持ち、砂地や塩類集積土壌に有効。吸水すると粒状になり、堆肥と混ぜると保水性を高める。更に、重粘土質の土壌に添加すると団粒構造を形成し、通気性・通水性を向上させる効果も確認された。植物繊維が主原料のため、土壌微生物により分解されるが、腐植と併用することで団粒構造への取り込みが期待される。緑肥播種前の施肥も有効。二酸化炭素埋没効果も期待できる、画期的な土壌改良材。

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ハロゲン陰イオンの求核性は、元素番号の大きいI⁻＞Br⁻＞Cl⁻＞F⁻の順に強くなる。これは原子半径の大きさが関係する。一般的に、原子半径が大きいほど溶媒の影響を受けにくく、求核置換反応の速度が低下しにくい。つまり、ヨウ素は溶媒の影響を最も受けにくいため、最も速く反応する。また、原子半径が大きいほど電子密度が分散し、電子が他の分子に与えられやすいため、求核攻撃が起こりやすくなる。前述のOH⁻とCl⁻の比較は、今回のハロゲン同士の比較とは異なる要因が影響している。

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水酸化物イオン(OH⁻)と塩素イオン(Cl⁻)は共に負電荷を持ち非共有電子対を持つため求核剤となるが、OH⁻の方が求核性が強い。これはOH⁻の方が電子密度が高いためである。電子密度は原子半径が小さいほど高くなり、酸素は塩素より原子半径が小さいため、OH⁻の電子密度はCl⁻より高く、求核性も高い。また、酸素の電気陰性度が塩素より高いことも関係する。腐植形成における求核置換反応では、このような求核剤の性質が重要となる。

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ファームプロから八女紅茶を頂いた。緑茶用の品種を、一番茶は緑茶に、後の収穫は紅茶に加工するというユニークな取り組みだ。通常、後の収穫は品質が劣ると思われがちだが、八女紅茶は違う。緑茶品種の後期収穫が紅茶製造に適しており、渋みが少なく飲みやすい。栽培も手を抜かず、環境測定をしながら一番茶同様の管理を行う。これは、生産者の労働価値を高め、消費者の健康にも貢献する興味深い試みと言える。

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水酸化物イオン(OH⁻)は強力な求核剤である。その理由は、酸素原子上に3つの非共有電子対を持ち電子豊富であること、そして負電荷を持つことで正電荷または部分正電荷を持つ原子核に引き寄せられるためである。 これらの非共有電子対を提供することで新たな結合を形成する。前述のCH₃-Cl + NaOH の反応では、OH⁻が求核剤として働き、Cl⁻を置換してCH₃-OHを生成する。つまり、OH⁻の豊富な電子と負電荷が求核反応の駆動力となっている。

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求核置換反応は、求電子剤の一部が求核剤で置き換わる反応です。例として、塩化メチル（求電子剤）と水酸化ナトリウム（求核剤）の反応で、水酸化物イオン(OH⁻)が塩化メチルの炭素に結合し、塩素が脱離してメタノールが生成します。化学反応式はCH₃-Cl + NaOH → CH₃-OH + NaCl です。一般化するとR-X + NaOH → R-OH + NaXとなります。ハロゲン原子（X）は陰イオンになりやすく、高い電気陰性度と酸化力を持つ元素です。この記事では、キノンの求核置換反応への理解にはまだ至っていません。

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アカメガシワは落葉高木だが、観察によると緑色のまま葉を落とすことがある。これは木が葉から養分を回収せず落葉させるためと考えられる。落ち葉にはマグネシウムやマンガン等の養分が残っており、土壌の保肥力向上に繋がる。アカメガシワは先駆植物として、春に旺盛な吸水力で養分を吸収できるため、古い葉からの養分回収は必須ではないようだ。この特性は里山再生に役立つ可能性があり、土壌改良の観点からも有望な樹種と言える。

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腸内細菌が食物繊維などを分解して産生する短鎖脂肪酸（酪酸、プロピオン酸、酢酸など）が注目されている。特に酪酸は、無菌マウス実験でうつ様症状を改善する効果が報告されている。つまり、酪酸は単なるエネルギー源ではなく、何らかのシグナル機能を持つと考えられる。ただし、過剰摂取は免疫系への悪影響も報告されており、適量の摂取が重要となる。その他、プロピオン酸や酢酸は食欲や肥満への関与も示唆されている。

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ポリフェノールは腸内細菌叢で代謝され、最終的に単純な有機酸となる。ケルセチンを例に挙げると、フロログルシノールと3-(3,4-ヒドロキシフェニル)-プロピオン酸に分解され、それぞれ酪酸・酢酸と4-ヒドロキシ馬尿酸へと変化する。4-ヒドロキシ馬尿酸生成過程ではアミノ酸抱合が関わっていると考えられる。この代謝経路は土壌中での分解と類似すると推測される。ポリフェノール豊富な飼料を家畜に与えると糞中ポリフェノールは減少し、土壌改良効果も低下するため、ポリフェノールを含む食品残渣は直接堆肥化するのが望ましい。