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苦味や渋みの原因となるタンニンは、植物由来のポリフェノールの一種で、渋柿やお茶、コーヒー、ワインなどに含まれています。タンニンは、口の中で唾液中のタンパク質と結合し、凝固させることで渋みを感じさせます。
タンニンの効果としては、抗酸化作用、抗菌作用、消臭効果などがあり、健康に良いとされています。しかし、過剰に摂取すると、鉄分の吸収を阻害したり、便秘を引き起こす可能性があります。
タンニンは、お茶やワインの熟成にも関与しており、時間の経過とともに変化することで、味わいをまろやかにしたり、香りを複雑にしたりします。
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黒糖は精製前の糖で、ショ糖（精製された砂糖）とは異なり、カリウム、カルシウム、鉄、マグネシウムといった豊富なミネラルを含みます。記事ではGoogle検索の栄養成分表を引用し、精製過程でこれらのミネラルが失われ、精製糖がほぼショ糖のみで構成されることを比較。これらのミネラルは酵母やコウジカビの増殖に重要とされ、微生物資材への応用が示唆されます。筆者は、黒糖を基質にアミノ酸を合成した「黒糖肥料」を推奨。ミネラルが保持されつつアミノ酸が増加し、二糖の反応性が軽減される点を高く評価しています。
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フルクトースは、グルコースの2位の炭素が異性化酵素等の作用で酸素と二重結合になった五員環構造の単糖である。スクロースはグルコースとフルクトースがグリコシド結合した二糖類だ。フルクトースはケトン基を持つが還元性が高く、グルコースよりメイラード反応を起こしやすい。前記事で触れた黒糖やショ糖（スクロース）の構成要素であるフルクトースは、グルコースの異性体で果糖とも呼ばれる。五員環構造を持つため、グルコースと化学的性質が異なり、メイラード反応を起こしやすい。これは、フルクトースの還元性がグルコースよりも高いためである。このため、フルクトースを含む糖蜜はメイラード反応により褐色を呈する。
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本記事は、土壌の微生物層を豊かにする糖蜜の効果に着目し、その単体利用の可能性を提示しています。冒頭の黒糖から、甘味の主成分であるショ糖（スクロース）へと焦点を移し、ショ糖がグルコースとフルクトースからなる二糖であることを解説。植物が光合成で生成した糖を、反応性の低いショ糖の形で全身へ運搬するメカニズムについて言及しています。今後は、ショ糖を構成する単糖から、さらに糖に関する深い知見を探求していくことを予告しています。
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ホルモース反応は、生命誕生の鍵を握るとされる、ホルムアルデヒドから糖を生成する反応です。ホルムアルデヒド水溶液に水酸化カルシウム（消石灰）を加えると、グリセルアルデヒドやジヒドロキシアセトンといった炭素数3の糖が生成されます。これらの糖や中間生成物はアルドール反応により縮合し、炭素数5や6の糖へと変化します。ホルムアルデヒドは生物の代謝で自然発生し、水酸化カルシウムは土壌に普遍的に存在するため、ホルモース反応は生命の起源において重要な役割を果たしたと考えられています。ジヒドロキシアセトンはメイラード反応にも関与し、土壌における反応との関連が示唆されます。
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土壌消毒を見直すべき時期が来ている。深く耕すと病原菌が浮上する懸念があるが、土壌消毒剤は深部に届かない可能性がある。糖蜜やエタノールを用いた土壌還元消毒は深部の病原菌を減少させる効果がある。これは米ぬかによる土壌還元消毒と同じ原理で、嫌気環境下で有機物が分解される際に土壌の酸化還元電位が変化し、過酸化水素や二価鉄が生成され、ヒドロキシラジカルによる強力な滅菌作用が生じるためと考えられる。土壌改良材、米ぬか/糖蜜、酸素供給材を組み合わせ、マルチで覆うことで、病原菌の生育環境を改善できる可能性がある。連作を避け、ソルガムなどの緑肥を栽培すれば更に効果的。米ぬかは菌根菌増殖や食害軽減にも繋がる。
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おがくず堆肥化の課題は、C/N比の高さに加え、撥水性による水分浸透の悪さである。リグニン分解に必要な白色腐朽菌の活動には、十分な水分と栄養が不可欠。そこで、糖蜜の粘性と栄養を利用し、水分保持と菌の活性化を図ることが提案されている。糖蜜には糖、アミノ酸が豊富で、水分発生と菌の栄養源となる。さらに、pH調整に苦土石灰、微量要素供給と保水性を高めるためにベントナイトの添加も有効と考えられる。おがくずの撥水性を克服し、水分を保持させる工夫が、堆肥化成功の鍵となる。
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白色腐朽菌とトリコデルマの生存競争において、培地成分が勝敗を左右する。硫安添加はトリコデルマを活性化させる一方、糖の種類も菌の繁殖に影響する。グルコース添加では白色腐朽菌、キシロースではトリコデルマが優勢となる。これは、米ぬかや糖蜜などデンプン質をキノコ培地に添加する既存のノウハウを裏付ける。つまり、窒素系肥料は控えめ、デンプン質は多めにするのが有効である。この知見はキノコ栽培だけでなく、堆肥作りにも応用できる可能性を秘めている。
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植物へのアミノ酸の効果は多岐に渡り、それぞれの種類によって異なる影響を与えます。グルタミン酸は光合成産物の転流促進やクロロフィル合成に関与し、グリシンもクロロフィル合成に寄与します。プロリンは浸透圧調整や抗酸化作用、乾燥ストレス耐性を高めます。アラニンは同様に浸透圧調整に関わり、バリン、ロイシン、イソロイシンは分枝鎖アミノ酸としてタンパク質合成や植物ホルモンの前駆体となります。リジンは成長促進や病害抵抗性向上に働き、メチオニンはエチレン合成に関与します。アスパラギン酸は窒素代謝や糖新生に関わり、フェニルアラニンはリグニンの合成や花の色素形成に関与。これらのアミノ酸は単独ではなく、相互作用しながら植物の成長や環境ストレスへの耐性に影響を与えます。ただし、過剰な施用は逆効果になる可能性もあるため、適切な量と種類を選ぶことが重要です。
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堆肥作りにおいて、家畜糞は窒素源として微生物を活発化させる起爆剤とされるが、本当に有効なのか疑問視されている。窒素はエネルギーを使ってアミノ酸、タンパク質へと変換されて初めて微生物に利用されるため、コストに見合う効果が得られるか不明。キノコ栽培では米ぬかやフスマ等の植物性資材が栄養源として用いられ、家畜糞は使用されない。良質堆肥作りの上で家畜糞は必須ではない。むしろ、米ぬか、油かす、廃糖蜜の方が有効な可能性がある。家畜糞の利用は作業量を増やし、コスト高につながるため、特に農業系の学生にとっては黒字化を遠ざける要因になりかねない。
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アミノ酸液肥には動物性と植物性があり、それぞれゼラチン、サトウキビ（黒糖肥料）由来である。ゼラチン由来の動物性肥料はアミノ酸含有量が80%以上と高く、炭水化物はほぼない。一方、黒糖肥料由来の植物性肥料はアミノ酸含有量は少ないが、カロリーとミネラルが豊富。特にカリウム含有量は高く、根張りに効果的。つまり、動物性肥料はアミノ酸を直接供給したい場合に、植物性肥料はアミノ酸に加え、カロリーとミネラルも補給したい場合に適している。植物性肥料は根張りを意識した施肥が効果的。
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微生物資材の効果に疑問を持つなら、その微生物が活躍する発酵食品の製造過程を学ぼう。例えば納豆菌なら、納豆製造過程から、稲わらを好み、大豆タンパク質を餌に、25度程度の温度で活動し、水分が必要なことがわかる。畑に稲わらと大豆油粕、納豆を投入すれば納豆菌の恩恵を受けられる可能性がある。たとえ効果がなくても、有機物が土壌を改善する。微生物は適切な環境があれば増殖するので、微生物資材投入よりも環境整備が重要である。
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ニンジン発芽後の中耕時に、植物性有機肥料として黒糖肥料を使用した。京都農販で紹介されたこの肥料は、サトウキビの搾りかす（廃糖蜜）を粒状にしたもので、糖分、アミノ酸、ミネラルが豊富。N:P:K比は5:0:2で、リン酸が少ないのが利点。廃糖蜜は優れた肥料であり、詳細は次回にまとめる予定。