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人工ゼオライトは石炭灰をアルカリ溶液で処理して生成されますが、本記事ではその農業利用の可能性と課題を深掘りしています。水酸化ナトリウムによる処理のため、人工ゼオライトは負電荷部位がナトリウムイオンで飽和しており、多用すると植物にクロロシスやネクロシスといったナトリウム過剰症を引き起こすリスクが指摘されています。市販の農業用ゼオライトがカルシウム型であるのに対し、人工ゼオライトにおけるナトリウム過剰症の解消は困難と筆者は考察。このことから、ゼオライトの飽和陽イオンの種類が農業利用において極めて重要であるという学びが得られたと結んでいます。
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本記事は、天然ゼオライトと対比される「人工ゼオライト」について掘り下げます。逸見彰男氏の報告を引用し、人工ゼオライトが石炭燃焼で生じる石炭灰中のガラス質（不純物を含む非品質ケイ酸アルミニウム）を原料とすることを解説。このガラス質は土壌のアロフェンに似ており、アルカリ処理によりゼオライトに結晶化します。生成される人工ゼオライトのSi/Al比は2.53。高い陽イオン交換容量（CEC）が見込まれる一方で、農業資材としてのそのままの利用については疑問を呈し、今後の検討課題と示唆しています。
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白川郷ではかつてトイレの横で硝石を作っていました。硝石は黒色火薬の原料となる物質です。伝統的な製法は手間がかかりますが、牛糞と草木灰から硝酸とカリウムを取り出すことで精製できます。牛糞と草木灰はカリウム肥料としても有用ですが、リン酸やカルシウム過多になる可能性も。硝石製造の過程でリン酸やカルシウムだけを取り除くことができれば、よりバランスの取れた有機肥料を作れるかもしれません。
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三温糖は、上白糖精製の過程で出る、糖分を含む上澄みを煮詰めて作られます。上澄みには微量の不純物が残っており、煮詰める過程で糖同士が結合しカラメル化するため、薄い褐色と特有の苦味を持つようになります。つまり、上白糖の純度を高める過程で生まれた副産物が、三温糖として利用されているのです。
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白い砂糖は、サトウキビから作られる原糖を精製して作られます。工場に運ばれた原糖は、糖液に溶かされ、石灰乳や炭酸ガスを用いて不純物が取り除かれます。その後、骨炭やイオン交換樹脂でさらに精製され、濃縮・結晶化を経て、白い砂糖が出来上がります。精製は、収穫場所から離れた工場で行うことが可能です。このように、白い砂糖は、原糖から複雑な工程を経て作られています。
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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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植物は、水中生活から陸上生活に移行する際に、過剰な光エネルギーへの対策として様々な進化を遂げました。その一つが、光合成の補助色素であるカロテノイドの獲得です。カロテノイドは、強光下で発生する活性酸素から植物自身を守る役割を担っています。水中は光が届きにくいため、水中生活を送っていた祖先は、光合成に必要な光エネルギーを得ることに苦労していました。しかし、陸上進出に伴い光が豊富に得られるようになると、今度は過剰な光エネルギーが細胞に損傷を与えるという問題が生じました。そこで、植物はカロテノイドを進化させることで、過剰な光エネルギーを吸収し、熱エネルギーに変換することで無害化することを可能にしました。
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旨味成分であるイノシン酸は、体内で分解されて尿酸となります。尿酸は水に溶けにくいため、過剰に蓄積すると関節などに結晶化し、激痛を伴う痛風を引き起こすことがあります。
しかし、尿酸は必ずしも悪者ではなく、進化論的に見ると興味深い側面も持ち合わせています。
記事では、植物の発根を促進する物質として、旨味成分であるグルタミン酸に着目し、イノシン酸にも同様の効果があるかどうかを実験で検証しています。
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徳島県吉野川市周辺では「青い石が出る園地は良いミカンが出来る」という言い伝えがある。この青い石は緑泥石片岩で、三波川変成帯でよく見られる。緑泥石片岩は、マグネシウム肥料の原料となる水滑石（ブルーサイト）を生成する場所であることから、土壌にマグネシウムが豊富に含まれる。さらに、緑泥石片岩は風化するとカリウムやマグネシウム、2:1型粘土鉱物を含む肥沃な土壌となる。これらの要素がミカン栽培に適していると考えられ、地元農家からは土地への高い信頼が寄せられている。
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鉱物の風化と植物の死が、岩石を土壌へと変える過程を解説している。岩石は、風化によって物理的・化学的に分解され、細かい粒子となる。物理的風化は、温度変化や水の凍結などにより岩石が砕ける現象。化学的風化は、水や酸素などが岩石と反応し、組成が変化する現象。生成した粘土鉱物は保水性や保肥性に優れ、植物の生育に適した環境を作る。さらに、植物の死骸は微生物によって分解され、有機物となる。この有機物は土壌に養分を供給し、団粒構造を形成、通気性や保水性を向上させる。つまり、岩石の風化と植物の死骸の分解が土壌生成の重要な要素であり、両者の相互作用が豊かな土壌を育む。
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パルミジャーノ・レジャーノを購入し、長期熟成チーズに現れるチロシンの結晶を観察した。30ヶ月熟成のため高価だが、旨味成分であるグルタミン酸増加の目安となるチロシン結晶を実際に見てみたかった。切り分けたチーズには白い粒子が確認でき、接写で結晶らしきものを観察。結晶周辺の隙間はタンパク質分解で生じた可能性がある。チロシンは疎水性アミノ酸で微苦だが、その性質が結晶化に関係しているかもしれない。チロシンは様々な食品や栽培に関する情報でよく見かける物質である。
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舞鶴でのグローバック栽培に関する勉強会をきっかけに、地域の土壌と水質について考察。グローバック栽培は初期費用が安く土壌病害のリスクも低い一方、水耕栽培のため原水のpH調整が重要となる。舞鶴のある施設では原水pHが7.5と高く、周辺の地質が斑れい岩であることを確認。斑れい岩は塩基性火成岩で、pHを高める鉱物を多く含むため、水質も高pHになると推測。さらに、塩基性火成岩はカリウム含有鉱物が少なく、土壌分析の結果もカリウム不足を示唆。カリウムは根の吸水に重要で、舞鶴の栽培ではカリウム肥料の施用が必須。土壌だけでなく、散水に使う川の水のミネラル組成も考慮する必要がある。
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大阪市立科学館で展示されている大きなかんらん石は、マグネシウムを含む苦土かんらん石(MgSiO₄)である。かんらん石は、マグネシウムを含む苦土かんらん石と鉄を含む鉄かんらん石に大別される。苦土かんらん石を主成分とする岩石の蛇紋岩が水的作用で変性すると、熱水で溶出して再結晶化し苦土石となる。苦土は栽培にとって重要な鉱物である。著者は、超苦鉄質の地質エリアでかんらん石の小石を探したいと考えている。
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奈良県天川村洞川の鉄鉱山跡訪問に際し、近隣の面不動鍾乳洞を探検。モノレールで登った洞窟内は鍾乳石でいっぱいだった。鍾乳洞は石灰岩が二酸化炭素を含んだ雨水で溶かされ形成される。溶けた炭酸カルシウムは洞窟内で方解石として再結晶化し、鍾乳石となる。天川村洞川は石灰岩地帯であることが判明。この土地で鉄鉱山がどう形成されたのか、また、村内でよく見かける白い石の正体についても考察したい。