植物のミカタ

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p-クマリルアルコールは、リグニンの構成要素であるモノリグノールの一種です。その生合成は、フラボノイド合成経路と一部共通しています。p-クマロイルCoAからCoA-Sが外れ、p-クマルアルデヒドを経てp-クマリルアルコールが生成されます。p-クマロイルCoAはフラボノイドの基となるカルコンの合成にも関与するため、モノリグノールとフラボノイドは合成経路を共有していることが分かります。p-クマリルアルコールが主要な構成要素となるリグニンは、p-ヒドロキシフェニルリグニン(H-リグニン)と呼ばれます。

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土壌の重要な構成要素であるリグニンは、ベンゼン環を持つモノリグノール（p-クマリルアルコール、コニフェリルアルコール、シナピルアルコール）と、イネ科植物特有のO-メチル化フラボノイドであるトリシンが結合した複雑な高分子化合物である。一見複雑な構造だが、これらの構成要素の合成経路や重合方法を理解することで、土壌の理解を深めることができる。リグニンは木の幹の主要成分であり、その構造は一見複雑だが、基本構成要素を理解することで土壌への理解を深める鍵となる。

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タンパク質は20種類のアミノ酸が結合してできており、その並び順で機能が決まります。活性酸素によるタンパク質の酸化は、特定のアミノ酸で起こりやすく、タンパク質の機能損失につながります。例えば、アルギニンは酸化によって塩基性を失い、タンパク質の構造や機能に影響を与えます。他のアミノ酸、メチオニンやリシンも酸化されやすいです。タンパク質は体を構成するだけでなく、酵素など生理反応にも関与するため、酸化による機能損失は深刻な問題を引き起こす可能性があります。

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植物はイノシン酸やグアニル酸といった核酸系旨味成分を合成しますが、旨味成分として話題になることは稀です。これは、植物に含まれるグルタミン酸などのアミノ酸系旨味成分の存在感に比べて、含有量が相対的に少ないことが理由として考えられます。干しシイタケや魚粉など、乾燥によって核酸系旨味成分が凝縮される食材も存在しますが、野菜では乾燥させてもグルタミン酸の旨味が dominant な場合が多いようです。

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有機質肥料を選ぶ際、作物と肥料のアミノ酸の相性を考慮する必要がある。イネを例に挙げると、魚粉はグルタミン酸やアスパラギン酸が多く含まれており、初期生育(根の成長)が抑制される可能性がある。一方、米ぬかと菜種粕は、初期生育に必要なグルタミンが多い。ただし、魚粉は施用後30日でグルタミンが減少する点が気になる。作物の生育段階や土壌中のアミノ酸量の変化を踏まえて、適切な有機質肥料を選ぶことが重要である。

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魚粉肥料によく使われるイワシの成分表を見ると、旨味成分であるグルタミン酸、アスパラギン酸が多い一方で、苦味成分であるリジンも多い。もし、ネギがこれらの成分をそのまま吸収すると苦くなってしまうはずだが、実際はそうならない。つまり、魚粉肥料の効能には、単に成分が吸収される以上のメカニズムが隠されている可能性がある。

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胆汁酸の大部分は、タウリンやグリシンが抱合した抱合型として存在します。抱合とは、毒性物質に特定の物質が結合し無毒化する作用を指します。タウロコール酸はコール酸にタウリンが、グリココール酸はコール酸にグリシンがそれぞれ抱合したものです。コール酸自体は組織を傷つける可能性があるため、通常はタウリンなどが抱合することでその働きを抑えています。タウリンが遊離するとコール酸は反応性を持ち、本来の役割を果たします。

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この記事は、魚粉肥料に含まれるタウリンの土壌への影響について考察しています。タウリンは抑制性の神経伝達物質として働き、眼の健康にも関与していますが、栄養ドリンクから摂取しても直接的な効果は薄いようです。しかし、神経伝達物質以外の働き方も示唆されており、さらなる研究が必要です。筆者は土壌微生物への影響に関する情報が少ないことを課題に挙げ、タウリン全体の効能について掘り下げていく姿勢を見せています。

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目のサプリとして知られるブルーベリー。その効能は、豊富に含まれるアントシアニンという成分が、網膜で光を認識するロドプシンという物質の再合成に関与しているためとされています。 ロドプシンは光を感知すると構造変化を起こし、その信号が脳に伝わることで視覚が生じます。その後、ロドプシンは再合成されて再び光を感知できる状態に戻ります。 ブルーベリーのアントシアニンがこの再合成を助けることで、視覚機能の維持に貢献すると考えられています。しかし、アントシアニンが具体的にどのように再合成に関与するのか、詳しいメカニズムは記事では触れられていません。

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玄米食は白米食に比べ亜鉛含有量に大きな差はなく、亜鉛不足解消に劇的な効果は期待できない。 玄米(穀粒)100g中の亜鉛含有量は1.8mg、精白米(穀粒)は1.4mgと、糠層より胚乳に多く含まれる。 亜鉛はタンパク質合成に必須だが、植物の生育や人間の健康に欠かせないため、摂取が難しい栄養素である。 土壌への牛糞施肥は亜鉛吸収を阻害する可能性があり、光合成効率を高める川からの恩恵や、大豆生産における稲作技術の活用が重要となる。

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味噌の原料である大豆は、タンパク質や必須アミノ酸のリシンが豊富です。しかし、大豆から豆乳を絞って作る豆腐は、タンパク質量が減少し、リシンも100gあたり480mgに減少します。一方、絞り粕である大豆粕にはタンパク質が多く残り、最近の味噌にはこの大豆粕が使われています。つまり、大豆のタンパク質は、豆腐よりも味噌に多く含まれることになります。

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この記事は、白米と玄米のリジン含有量を比較し、玄米食がリジン摂取量増加に有効かどうかを検証しています。 白米100gあたりのリジン含有量は102mgである一方、玄米は310mgと約3倍も多く含まれています。茶碗一杯（150g）に換算すると、白米は153mg、玄米は465mgとなり、玄米食の優位性が分かります。 しかし、味噌汁一杯（味噌15g）のリジン含有量は87mgと少なく、味噌汁だけでリジン不足を補うのは難しいようです。 記事では、味噌汁の具材である豆腐なども考慮する必要性に触れており、今後の検証が期待されます。

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疲労感を軽減するヒスチジン配合のお菓子について、ヒスチジン単体での効果に疑問を持ち調査開始。ヒスチジンは必須アミノ酸で、アレルギーに関わるヒスタミンはヒスチジンから作られる。ヒスタミンはホルモン・神経伝達物質として働き、血管拡張や覚醒作用などを持つが、疲労感軽減との直接的な関連は薄い。より有力な情報が見つかったため、今回はここまで。

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ケトン体は、脂肪酸から生成されるアセト酢酸、3-ヒドロキシ酪酸、アセトンの総称です。 糖質制限などでブドウ糖が不足すると、脂肪酸が分解されてアセチルCoAが生成されますが、クエン酸回路が十分に回らないため、余剰のアセチルCoAからケトン体が作られます。 ケトン体は脳関門を通過し、脳のエネルギー源として利用されます。 ただし、ケトン体が増えすぎると血液が酸性になり（ケトアシドーシス）、疲労感や体調不良を引き起こす可能性があります。 ケトン体はあくまで緊急時のエネルギー源であり、過度な糖質制限は避けるべきです。

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巷で話題のプリン体とは、プリン骨格を持つ核酸塩基のことです。プリンは、ビールでよく耳にする痛風と関係が深く、体内で分解されると尿酸となります。 プリン体はグリシンから合成され、グルタミン、アスパラギン酸、ギ酸も材料となります。つまり、グリシン摂取＝プリン体増加、というわけではありません。 プリン体は健康面で何かと話題に上がるため、もう少し詳しく見ていく必要がありそうです。

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クレアチンは、グリシンとアルギニンから合成される非必須アミノ酸で、無酸素運動のエネルギー供給に重要な役割を果たします。クレアチンの合成は腎臓と肝臓で行われ、筋肉組織に貯蔵されます。休息時には、筋肉組織でATPを用いてクレアチンリン酸が合成され、無酸素運動時にエネルギー源として利用されます。クレアチンリン酸は、筋肉中に貯蔵されたクレアチンとATPから合成され、無酸素運動の初期段階でエネルギーを供給します。つまり、クレアチンは、短時間・高強度の運動時に重要なエネルギー源となる物質です。

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運動には、長時間使う有酸素運動と、短時間で一気に力を出す無酸素運動がある。どちらもエネルギー源はATPだが、貯蔵量が少ないため、運動中に産生する必要がある。無酸素運動では、乳酸性・非乳酸性の2つのエネルギー供給機構がある。乳酸性機構は、ブドウ糖から乳酸とATPを作り出す。非乳酸性機構は、クレアチンリン酸とADPからクレアチンとATPを作り出す。どちらも速やかに反応するため、無酸素運動で重要となる。

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この記事は、睡眠サプリとして注目されるグリシンの過剰摂取について考察するために、体内の様々な役割を解説しています。グリシンは、ヘモグロビンの原料となるポルフィリン、抗酸化物質であるグルタチオン、そして体内で最も多いタンパク質であるコラーゲンの合成に必要です。さらに、エネルギー代謝に関わるクレアチン、遺伝情報の伝達に関わるプリン体の原料にもなります。このように多岐にわたるグリシンの役割を理解した上で、過剰摂取の問題を検討していく必要があると結論付けています。

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味の素の研究員が、本来は睡眠と無関係のアミノ酸の効能を検証する社内試験中に、対象食であるグリシンを摂取し忘れたため、夜にまとめて摂取したところ、睡眠時のいびきが減り、翌日の体調が良かったという妻の気づきから、グリシンの睡眠効果に注目が集まりました。 グリシンは抑制性の神経伝達物質で、体内時計の中枢に作用し深部体温を下げることで睡眠を促します。多くの栄養素と異なり、グリシンは脳に直接運搬されるため、睡眠サプリメントとして有効です。

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日本は、コメとダイズを組み合わせることで必須アミノ酸を効率的に摂取できる食文化を持つ。これは、コメに少ないリジンをダイズが、ダイズに少ないメチオニンをコメが補完するためである。さらに、この組み合わせは鉄や亜鉛の摂取にも貢献する。また、稲作は低肥料で、ダイズ栽培にも適した土壌を作るため、持続可能な食料生産にも適している。肥料不足が深刻化する中、日本古来の稲作文化の重要性が見直されている。

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免疫向上に重要なグルタチオンは、グルタミン酸、システイン、グリシンから合成され、抗酸化作用、解毒作用、免疫調節作用を持つ。グルタチオンは体内で作られるが、加齢やストレスで減少する。免疫細胞の機能維持、抗酸化酵素の活性化、サイトカイン産生調整に関与し、NK細胞活性向上やTh1/Th2バランス調整に寄与する。グルタチオンレベルの維持・向上は免疫機能強化に繋がり、感染症予防や健康維持に重要。野菜、果物、肉、魚介類に含まれるが、サプリメント摂取も有効。食事、運動、睡眠など生活習慣改善もグルタチオン産生促進に効果的。

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野菜の旨味成分としてGABAが注目されている。GABAは抑制性の神経伝達物質で、リラックス効果や血圧低下作用などが知られている。グルタミン酸脱炭酸酵素(GAD)によってグルタミン酸から変換されるGABAは、トマトや発芽玄米などに多く含まれる。特にトマトでは、成熟過程でGABA含有量が急増する品種も開発されている。茶葉にもGABAが多く含まれ、旨味成分として機能している。GABAは加工食品にも応用されており、GABA含有量を高めた醤油などが販売されている。健康効果と旨味成分としての両面から、GABAは食品分野で重要な役割を担っている。

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土壌有機物の生成において、メイラード反応が重要な役割を果たす可能性が示唆されています。メイラード反応は、糖とアミノ酸が加熱によって褐色物質（メラノイジン）を生成する反応です。土壌中では、植物由来の糖やアミノ酸が微生物によって分解され、メイラード反応を起こしやすい物質に変化します。生成されたメラノイジンは、土壌粒子と結合しやすく、安定した有機物として土壌に蓄積されます。この過程が、土壌の形成や肥沃度の向上に貢献していると考えられます。

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ニンニクを食べると元気になるのは、ニンニクの匂い成分アリシンとビタミンB1が関係している。ビタミンB1は糖代謝に必須だが水溶性のため体内に留まりにくい。しかし、アリシンと反応するとアリチアミンという脂溶性の物質に変わり、体内に長く留まることができる。結果として糖代謝が促進され、元気になるという仕組み。アリシンは本来、ニンニクの自己防衛物質だが、人間にとってはビタミンB1の効果を高める役割を果たす点が興味深い。

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殺虫剤は昆虫の神経系に作用するものが多く、アセチルコリン、GABA以外にもグルタミン酸、グリシン、オクトパミン、チラミンなどが神経伝達物質として利用されている。昆虫と脊椎動物では神経伝達物質の役割が異なり、例えば昆虫の体制筋ではグルタミン酸が、脊椎動物ではアセチルコリンが使われている。ハチはグルタミン酸の前駆体であるプロリンを蓄えるが、これは体制筋の迅速な活動に関連している可能性がある。

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フルキサメタミドは、昆虫の神経伝達物質GABAの働きを阻害することで殺虫効果を発揮する。昆虫はGABA作動性クロライドイオンチャンネルを通じて神経の興奮を抑制するが、フルキサメタミドはこのチャンネルを阻害し、過剰な興奮を引き起こす。一方、ヒトを含む脊椎動物ではGABAの作用機序が異なり、このチャンネルを持たないため、フルキサメタミドは昆虫選択的に作用する。有機リン系殺虫剤とは異なる作用機序のため、耐性昆虫にも効果的。GABAは野菜の旨味成分としても知られるが、フルキサメタミドの作用は昆虫の神経系に特異的であるため、人体への影響は少ないと考えられる。

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野菜の美味しさは、甘味、うま味などの呈味成分に加え、食感や香り、さらにはポリフェノールと食物繊維のバランスで決まる。ポリフェノールは渋みや苦味、エグ味などの不快な味に関与する一方、抗酸化作用など人体に有益な効果も持つ。食物繊維は食感に関与し、腸内環境を整える役割も担う。最適なポリフェノールと食物繊維のバランスは野菜の種類や個人の嗜好によって異なり、過剰摂取は風味を損なったり、栄養吸収を阻害する可能性もある。美味しさはこれらの要素が複雑に絡み合い、個々の味覚によって感じ方が異なる主観的なものと言える。

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家畜糞堆肥は土壌改良に広く利用されているが、土壌病害リスク、雑草種子混入、過剰な窒素供給による硝酸態窒素の流出、土壌酸性化、アンモニアガス発生などの問題点がある。これらの問題は土壌生態系を乱し、持続可能な農業を阻害する。化学肥料は土壌劣化を招くと批判されるが、適切な施肥設計に基づいた化学肥料の使用は、土壌環境の悪化を防ぎ、健全な作物生産を実現する。家畜糞堆肥の利用を見直し、土壌と環境への負荷を軽減する方向へ転換する必要がある。

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β-カロテンなどのカロテノイドは、植物性食品に含まれるプロビタミンAとして摂取される。小腸でβ-カロテンは2分子のレチノール（ビタミンA）に変換され、肝臓に貯蔵される。ビタミンAは、眼の桿状体細胞でロドプシンという視色素の構成成分となり、視覚に重要な役割を果たす。ビタミンAが不足すると夜盲症などを引き起こす。また、免疫機能の維持にも関与し、欠乏すると感染症にかかりやすくなる。かぼちゃはβ-カロテンを豊富に含むため、風邪予防に効果的と言える。

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この記事では、納豆のネバネバ成分であるポリグルタミン酸の合成について考察しています。筆者は当初、大豆にグリシンが多く含まれることから、納豆菌はグリシンからグルタミン酸を容易に合成し、ポリグルタミン酸を作ると考えていました。しかし、グリシンからグルタミン酸への代謝経路は複雑で、ピルビン酸からクエン酸回路に入り、ケトグルタル酸を経てグルタミン酸が合成されることを説明しています。つまり、大豆のグリシンから直接グルタミン酸が作られるわけではないため、納豆菌はポリグルタミン酸を作るのに多くのエネルギーを費やしていることが示唆されます。このことから、筆者は納豆菌の働きを改めて認識し、納豆の発酵過程への愛着を深めています。さらに、人間がポリグルタミン酸を分解できるかという疑問を提起し、もし分解できるなら納豆のネバネバはグルタミン酸の旨味に変わるため、納豆は強い旨味を持つと推測しています。

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二年熟成味噌を購入し、一年味噌との味の違いを考察している。熟成が進むと大豆タンパク質がペプチドを経てアミノ酸に分解され、甘味が増す。特に大豆の学名(Glycine max)からグリシンが豊富と推測し、グリシンが甘味を持つアミノ酸であることから、二年味噌の甘味の強さは理にかなっていると結論づけている。また、安価な味噌は脱脂大豆を使用するため風味が劣るという情報や、大豆に含まれる油分が味噌のまろやかさに貢献していることにも触れている。さらに、味噌の熟成と発酵食品としての特性、無添加味噌のカビについても言及している。

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有機態窒素は、土壌中の窒素の約95％を占める重要な栄養素です。タンパク質やアミノ酸など、生物由来の有機化合物に含まれ、植物は直接利用できません。 有機態窒素は、微生物の分解活動によって無機態窒素（アンモニアや硝酸）に変換され、植物に吸収利用されます。この過程を「窒素無機化」と呼び、土壌の肥沃度に大きく影響します。 土壌中の有機物の量や種類、温度、水分、pHなどが窒素無機化の速度を左右します。適切な管理によって、有機態窒素を効果的に利用し、植物の生育を促進することができます。

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筆者はアミノ酸肥料の効果、特に食味向上への影響について考察している。人間の味覚は甘味、塩味、酸味、苦味、旨味から構成され、アミノ酸は甘味、旨味、酸味、苦味を持つ。旨味はグルタミン酸とアスパラギン酸、甘味はアラニン、グリシン、スレオニン、セリン、プロリン、苦味はアルギニン、イソロイシン等が持つ。この味覚とアミノ酸の関係性を踏まえ、アミノ酸肥料の施肥が作物の味にどう影響するかを過去の投稿記事の構成比と合わせて考察しようとしている。

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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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グルタチオンはグルタミン酸、システイン、グリシンから成るトリペプチドで、植物の光合成において重要な役割を果たす。従来、光合成の副産物である活性酸素は有害とされていたが、グルタチオンの抗酸化作用との組み合わせが光合成を活性化し、植物の生育を促進することがわかった。グルタチオンを与えられた植物は、光合成産物の移動量も増加した。今後の課題は、グルタチオンの生合成経路の解明である。また、グルタチオンは免疫向上にも関与していると考えられている。

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アミノ酸はタンパク質の構成要素であるだけでなく、個々のアミノ酸自体が植物に様々な影響を与える。例えば、プロリンは乾燥ストレス時に細胞内に蓄積し、植物の耐性を高める。また、チロシンは植物ホルモンであるサリチル酸の前駆体であり、サリチル酸は植物の病害抵抗性や成長に関与する。このように、アミノ酸は単なる材料ではなく、植物の様々な生理機能に直接関わる重要な役割を担っている。

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有機態窒素とは、肥料中の炭素(C)と窒素(N)を含む有機化合物、主にタンパク質、ペプチド、アミノ酸です。植物は窒素を無機態で吸収すると考えられていたため、有機態窒素は土壌中で無機化される過程でゆっくりと肥効を発揮するとされていました。家畜糞堆肥にも、未消化の飼料や微生物の死骸などに由来するタンパク質が含まれるため、有機態窒素を含んでいます。

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タンパク質はアミノ酸がペプチド結合で連なったもので、ペプチド結合はアミノ酸のアミノ基とカルボキシル基が脱水縮合することで形成される。この結合は加水分解で切断できる。しかし、蕎麦アレルゲンFag e 2は酵素分解されにくい。これはペプチド結合以外の結合、例えばジスルフィド結合などがタンパク質の構造を安定化させているためと考えられる。ジスルフィド結合の理解は、蕎麦殻の有効活用につながる可能性がある。

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2015年にJAはくいで開催されたスマートアグリシンポジウムにて、セレクトファームのWeb販売開始1年目の取り組みについて講演が行われました。講演内容は、サイト開設当初に重点的に議論・設計したWebサイトの構成について。 画像は講演の様子と会場の様子を写しています。セレクトファームは、JAはくい管内で展開されているサービスのようです。

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米ぬかボカシを作る際、嫌気発酵が必須であり、密封と適切な水分量が重要です。水分過多だとタンパク質が分解されアンモニアが発生し、有機酸の利点を損ないます。また、密封が不完全だと酸素が入り込み、好気分解により水が生成され、これもアンモニア発生につながります。成功すれば有機酸が豊富になり甘い香りがしますが、失敗するとアンモニア臭が強くなります。適切な水分量と密封により、ピルビン酸や乳酸などの有機酸が豊富に含まれた良質なボカシ肥料を作ることができます。