理工学部高木浩一教授らの投稿論文が英語雑誌（Reviews of Modern Plasma Physics, Springer）2023年のダウンロード数トップの快挙

掲载日2024.06.20

概要

岩手大学理工学部高木浩一教授らの研究グループによる、日本学術振興会から2019年に採択された「科研費基盤研究（S）」の研究成果を基にした英語雑誌(Reviews of Modern Plasma Physics, Springer)への掲载论文が、2023年に最もダウンロードされました。
本研究は、电场?プラズマ作用場創出において、（1）パルスパワー技術を基礎とした高精度の時空間制御の実現、（2）植物の活性制御やその機序解明、（3）鮮度保持?食品機能性制御およびその機構解明の3点からプラズマ農業?食品分野の学術深化?世界先導を目指したものであり、社会的にも学術的にも意義の高いものとなっています。ダウンロード数がトップとなったことからその関心の高さが改めてうかがえます。

研究成果のポイント

本研究により、プラズマ農業?食品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电场の相関性といった新たな学理を立ち上げるに至りました。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です。

背景

高电圧?静电気现象は、农业では品种改良（育种）、また农薬の静电散布などに用いられてきました。水产业では、蓄养での环境保全や渔获后の鲜度维持に、また冷冻?解冻プロセスでの利用で、食品分野でも、クリーンな环境维持（静电気によるダストやカビの捕集）などで利用されており、関连製品も复数のメーカーから贩売されていました。
近年では、新たに植物の発芽制御および生长促进、担子菌（きのこなど）での子実体形成促进、农产物?水产物など生鲜食品の鲜度保持、电界などによる食品机能性向上および発酵?酵素反応制御などの研究が进められています。これらは农工融合领域研究で新しい学际领域を日本から発信できる可能性が高く、现在、农工融合领域で多くの研究成果が报告されていますが、その大半は実験事実に基づく报告や、装置开発に関するもので、电场やプラズマが植物の生体面に及ぼす効果について明确な説明が可能なモデルは构筑できていませんでした。

研究内容

本研究は以下の项目1～3について行い、电场やプラズマが植物生理面に与える効果を明らかにしました。

项目1

電界?プラズマ作用場の創出およびその時空間制御では、磁気圧縮（MPC）やSiC スイッチングデバイスを用いた本研究に適したスペック（ナノ秒パルス、高電圧?高繰り返しでの出力など）を有するコンパクトなパルスパワー電源、またそれらとインピーダンス整合がとれている時空間制御が可能なプラズマ源を開発し、ナノ秒、マイクロスケール反応場創出といった、高精度に時空間制御された反応場創生を実現する。

项目2

电界?プラズマによる植物の活性制御とその机序解明では、项目１で创生する反応场を活用して、パルス电场やプラズマ照射后の种子や植物体のレドックス変移やエピジェネティクス、遗伝子発现の解析などを通して活性化の机序を明らかにする。

项目3

電界?プラズマによる農水産物の鮮度保持?食品機能性制御とその機序解明では、パルス电场やプラズマ照射による液状食品の殺菌?静菌効果の検証（ファージ不活性化、芽胞不活性化）、食品保管庫内の空中浮遊菌に対する静菌?殺菌効果、エチレンなど植物ホルモン作用物質の発生抑制と分解を中心に、農産物（青果物）鮮度保持効果の把握と機構解明を進める。魚介類に対しては、酵素や発酵微生物、膜タンパクなどの立体構造の変化（二次構造のα へリックスからβ シート構造への変化など）や、それに伴う機能性変化（酵素活性、発酵活性など）を中心に、鮮度保持機構や食品機能性への効果?機構解明を進める。

今后の展开

今回の研究を通して电场やプラズマが植物の各生长过程で生理面に与える効果の作用机序の理解が进んだこと、また生鲜食品の鲜度维持や食品加工において电场やプラズマの果たす役割の理解が进んだことで、电场やプラズマの农业?食品分野での社会実装の动きの加速につなげたいと计画しています。これまでも、植物の生育を助けるためのプラズマ発生装置や、きのこの発芽を促すための电源の开発、生鲜食品の海外输出のためのカビ胞子の捕集、植物ホルモン分解装置などを开発してきました。今回の研究を通して、より植物生理に根差した装置开発、またこれまで开発してきた装置の小型?軽量化でさらなる社会実装を行う予定です。加えて得られた知见を社会に広げるための书籍発刊や、科学馆の科学イベントや小中高校の授业なども积极的に行い、次世代の科学人材育成につなげたいと考えています。

掲载论文

題目：Pulsed power applications for agriculture and food processing
著者：高木浩一、髙橋克幸、林信哉、王斗艶、大嶋孝之
誌名：Reviews of Modern Plasma Physics, 5, 12 (112pp), Springer
公表日：2021年12月4日
DOI:

用语解説

パルスパワー
电気エネルギーを时空间的に制御する技术です。
プラズマ
物质の第四の状态です。気体が电子とイオンにわかれた状态です。
生理活性
生物の机能をつかさどるいろんな酵素が活発に働いている状态を指します。
エピジェネティクス
顿狈础の変化を伴わない変化を指します。一般には顿狈础が化学的に修饰された状态で、世代间をまたがない変化が大半となります。
电场
电気的な力が作用する场を指します。

本研究は、以下の研究事业の成果の一部として得られました。
?文部科学省科学研究费补助金?基盘研究(Ｓ)「パルスパワーによる植物?水产物の革新　的机能性制御とその学理深化」（课题番号：19贬05611）研究代表者：高木浩一

本件に関する问い合わせ先

理工学部システム創成工学科
教授　高木浩一
019-621-6941
takaki@iwate-u.ac.jp

猫咪视频