專利名稱：功能性農產品和栽培所述功能性農產品的方法
功能性農產品和栽培所述功能性農產品的方法本發明涉及功能性農產品和栽培所述功能性農產品的方法，更具體地，涉及含有 金屬的功能性農產品，所述金屬是比如鉬、金和/或銀，熟知具有各種對人體有益的效力， 和栽培所述功能性農產品的方法。鉬、金和銀已被用于治愈各種疾病。公元8世紀以來，金灰在印度已被用于數種臨 床疾病。印度草醫學醫師將金灰用于治愈支氣管哮喘、風濕性關節炎、糖尿病和神經病。最近，研究表明與用抗原和佐劑產生免疫的標準方法相比膠體金使得可以快速高 效地制備抗體。鑒于這樣的效果可以預期能夠用金來改善免疫，增加溶菌酶在血中的濃度， 增進蛋白互補系統的活性，和改善免疫，比如消毒活性。已經確認將含金膠體與半抗原或完 全抗原一起注射入實驗動物比如兔或小鼠中可以引起高活性抗體的形成。另外，已發表的 研究結果顯示持續內用對風濕性關節炎的治愈有效果。近期已發現，膠體金對記憶或視力 減退、不育癥、早衰、衰弱和類似起作用，因此將其加入各種食品或藥品中使用。最近對鉬的研究很活躍，并且由于特有粒子的表面離子特征將鉬用作抗癌藥 物。日本的研究結果顯示，在使用小鼠模型的試驗中發現鉬超細粒子可用于治愈新陳代 謝綜合征導致的心血管疾病。根據在福網市舉行的第21屆International Society of Hypertension(ISH2006)上發表的論文，東京大學醫院腎和內分泌內科的研究小組在離體 試驗中確認鉬超細粒子通過催化除去反應性含氧物質(R0S)。該研究小組將作用于升高血 壓的增壓素I I和高鹽度餐喂食至肥胖小鼠模型(db/db小鼠)以引起高血壓，由此獲得新 陳代謝綜合征的模型。每天用鉬納米粒子加水喂食這樣的模型，在4周內觀察該模型發生 的變化。結果顯示，雖然正常小鼠的收縮壓(n = 6)是113mmHg，但是未注射鉬納米粒子的 模型小鼠的收縮壓(n = 6)升高至136mmHg，而注射了鉬納米粒子的模型小鼠的收縮壓(n =6)降低至129mmHg。正常小鼠的膽甾醇水平是150mg/dL，而未-注射小鼠的膽甾醇水平 是151mg/dL，也即它們幾乎相等。然而，注射了鉬納米粒子的小鼠的的膽留醇水平降低至 140mg/dL。此外，已確認在尿中作為氧化應激標記物的8-is0-PGF2a的量通過注射鉬納米 粒子得到顯著降低，而冠狀動脈纖維化在組織學上減少了 50%。根據這樣的研究結果，研究 者得出結論鉬超細粒子是抗氧化劑，其除去引起機體損傷的活性氧。類似地，說明金、鉬、銀和類似物可以有效用于醫藥領域的研究結果正大量產生。 用于將這樣的物質注射入人體的方法(其正在日本等廣泛使用)可以包括加工這樣的金 屬使之細粉末化，比如鍍金(gilt)，并加入食品供直接攝入的方法；將金屬加工成為納米 粒子從而形成膠體，并將這樣的膠體粒子涂至皮膚上或者飲用或注射入體內的方法；將金 屬納米粒子的這種膠體與其它醫藥供應品或食品混合從而施用至體內的方法；等等。[公開][技術方案]然而，直接將金屬施用入人體或制備這種直接攝入的金屬的上述方法并未廣泛使用，因為其仍然會造成普通人群的排斥感。因此，已進行了許多嘗試來將這樣的金屬包含在供食用農產品中。如果有可能使得農產品可以含有貴金屬，尤其是前文提及的熟知具有各種效力的 金、銀、鉬等，那么這種含貴金屬的農產品可以方便地獲取和食用，另外貴金屬的效力與各 種農產品的各種已知效力相加還預期協同效果。此外，栽培這樣的含有貴金屬的農產品可 以產生高回報。然而問題在于，因為上述金、銀和鉬難以電離，即使將這樣的金屬施用至土壤中用 于栽培農產品，這種農產品的根也無法與水一起吸收這樣的金屬成分。植物通過其根吸收水和無機物。水通過滲透壓吸收，而無機物通過植物的運輸主 動吸收，其量根據需要。主動運輸表示通過使用(三磷酸腺苷)ATP類生命能量對抗濃度 梯度移運粒子的介導過程。通過植物吸收的無機物可以包括例如鐵、鉀、鈣、磷、硫、鎂、錳、 鋅和類似。這樣的物質通常在水中有高溶解性并且與水一起吸收，此后被植物選擇性地主 動運輸。然而，如上所述，難電離金屬組分無法與水一起方便地吸收，因此已知含有這種貴 金屬的農產品并不存在于自然界中。為嘗試獲得含有貴金屬組分的植物，1997年新西蘭Massay大學的C. Anderson為 了用植物提取金將化學品比如強酸分布于整個廢棄的金礦使金溶解，并且此后種植甘藍、 花椰菜和蕪菁來吸收這種金。作為結果，1公頃內的植物吸收了 1kg金。Anderson的觀察報 告論及使用化學品來電離金使植物可以與水一起吸收這樣的電離金。然而，他所忽略的是 用來電離的化學品的毒性可能導致植物死亡。眾所周知，金僅被王水電離。使用Anderson 的方法，通過強酸電離的金較有可能被植物吸收，但是由于強酸的毒性的影響植物未能正 常生長。作為結果，被植物吸收的金屬組分無法與植物一起攝入人體中。與此同時，用于獲得含銀植物的方法由韓國專利登記號No. 10-0533252提出，其 公開了銀離子螯合于殼聚糖寡糖配體使銀可以與殼聚糖寡糖一起被吸收的方法。與前文提 及的使用強酸的方法不同，該方法使得植物較有可能生長為可攝入人體的狀態。然而，這種 方法所需工藝復雜，因此增加了農產品的生產成本。此外，使用了硝酸銀溶液來制備工藝溶 液，然而硝酸鹽所含的毒性在將銀離子螯合于殼聚糖寡糖后仍會存在問題。此外，農產品中 所含物質并不是銀本身，而是與殼聚糖寡糖螯合的銀離子。因此，實際上攝入農產品時，具 有高活性的銀離子與其它物質發生化學反應并以復合狀態被吸收，因此銀本身的效力或特 性并不能原樣顯現。本發明是在認識到根據有關領域來栽培含有金屬的功能性農產品的缺點后才做 出的。為了解決這些缺點，本發明一個目的是提供含有金屬的功能性農產品，其中貴金屬可 以原樣而不是以活性離子狀態包含于農產品中，因此使得在攝入人體時可以有效顯現所含 貴金屬的效力和特性，以及提供栽培所述功能性農產品的方法。本發明的另一目的是使得含貴金屬農產品的生產可以具有低成本并且便于在農 場中應用。為了實現本發明的這些目的，提供功能性農產品，其特征在于金屬納米粒子以粒 子形式吸收于農產品中。本文中，優選各金屬納米粒子具有等于或小于lOnm的尺寸。金屬納米粒子在其表面可以用聚山梨醇酯包衣(coated)。
在本發明的另一發明中，提供用于栽培功能性農產品方法，其特征在于將金屬納 米粒子膠體，其中金屬納米粒子分散于水或電解液中，供給至農產品中。本文中，金屬納米粒子膠體可以這樣獲得向在電解質水溶液(電解液)中相對 放置的一對金屬電極棒上加載電流，其中溶有(melted)金屬鹽并加入了聚山梨醇酯，同時 攪拌電解液，這樣在電解質水溶液中還原從金屬電極棒電離的金屬離子以沉淀金屬納米粒 子，并且用聚山梨醇酯包衣所沉淀金屬納米粒子的各外表面。[有益效果]在本發明中，將鉬、金和/或銀膠體供給至農產品，例如包括蔬菜、蘑菇、藥草、水 果、茶葉、谷物、人參等等，以在其中吸收和儲存，這樣可以栽培具有鉬、金和/或銀的效力 的增值農產品。此外，本發明使得可以方便地將這樣的栽培方法應用于農場并且還使得可以低成 本地生產含有貴金屬的農產品，因此使得含有難電離貴金屬的功能性農產品的實際應用成 為可能。另外，這種通過本發明栽培的農產品可以用來生產具有鉬、金和/或銀效力的相 關產品，比如提取物、茶、飲料等。因此，含有貴金屬的產品可以令人放心地服下。此外，在 根據本發明栽培具有醫藥作用的植物比如藥草的情況下，可以制備更高效的藥物。
圖1是透視圖，示出植物的根，其部分切開以顯示根的內部，它顯示了植物借以吸 收營養的通道；圖2是示意圖，示出樣品1通過激光粒子尺寸分析儀分析的粒子尺寸分布；圖3是示意圖，示出樣品2通過激光粒子尺寸分析儀分析的粒子尺寸分布；和圖4是示意圖，示出樣品3通過激光粒子尺寸分析儀分析的粒子尺寸分布。[發明模式]不同于相關領域電離金屬從而隨后將其吸收入植物中的方法，本發明源于非-電 離金屬超細粒子的概念，具體來說，如果使用金屬納米粒子的膠體，金屬納米粒子(下文稱 為“金屬納米粒子”)可以粒子形式吸收入植物中；該概念得到長期試驗的支持。也即，本發 明提供功能性農產品，其中金屬納米粒子以粒子形式被吸收。本文中，金屬納米粒子可以是選自包括金、鉬和銀的組中的至少一種。然而，本發 明并不局限于此。農產品可以選自包括蔬菜、蘑菇、藥草、水果、茶葉、谷物、人參等的組中的一種 ’然 而，本發明并不局限于這樣的組。參照
圖1，其示出植物借以吸收營養的通道，植物需要的各種成分通過滲透壓與水 一起吸收入植物中。也即，水借助滲透壓通過這樣的通道吸收根毛一表皮一皮層一內皮一 脈管。水沿著根細胞的細胞質和細胞壁的孔流動。在水于流入中央部分之前到達皮層的情 況下，由于稱為凱氏帶(casparian strips)的蠟質部分，水沿著內皮組織的細胞質流動，其 在內皮的細胞壁處流出。所述水沿細胞壁移動，到達脈管。由于這種復雜的細胞結構，水和 電離無機物可以通過，但是物質比如大分子量的碳水化合物或葡萄糖不能通過。本發明人開發了用于制備細分的穩定金屬納米粒子膠體的方法，并將其公開于韓國專利申請No. 10-2007-0025423。在上述開發的同時，本發明人還研究了如何多方面應用 經開發的技術。本發明人所注意的是植物吸收營養的原理和通道的研究結果。作為結果，本 發明人認識到因為金屬穩定地分散于水，這樣的金屬可以與水一起吸收到達植物的脈管， 另外，如果滿足粒子所具有的尺寸小到可以通過細胞壁的條件，這種粒子即使并未電離也 可以被吸收并包含于植物中。本發明人開發的金屬納米粒子膠體是膠體狀態，其中均具有 等于或小于IOnm尺寸的金屬納米粒子均勻地分散于水或電解液。本發明所進行的許多試 驗(實驗)都基于這樣的條件可以被滿足的情況。作為結果，本發明人確認當將金屬納米 粒子膠體供給至農產品時，即使難電離金屬也可以被有效地吸收和包含在農產品中，這使 得吸收入植物中的金屬組分可以與植物一起被攝入人體。為了將金屬納米粒子膠體供給至植物，在主要考慮吸收效率、工作便利性、人員開 銷等之后，才確定將膠體供給至根中的方法對于各種農產品最實用，因此各實驗都基于這 種方法來進行。另選地，當根據各農產品的特征將金屬納米粒子膠體注射入農產品(例如， 使用脈管注射(vessel injection))或直接將其作為溶液用于水耕法(waterculture)時， 發現吸收效率得到某些程度的改進。另外，當直接將金屬納米粒子膠體散布至可食用部分 比如農產品的果實(例如，葉面噴霧時)時，注意到也可以有某種程度的吸收。在本發明的幾個實施例中，將金屬納米粒子膠體供給入植物中以栽培代表性農產 品，并測量金屬納米粒子的含量以確定栽培是否成功。另外，按照各種粒子的尺寸來比較上 述含量，從而檢驗粒子尺寸如何影響植物的吸收。還改變用于將膠體供給至根中的方法，檢 驗植物在最困難的條件下是否吸收金屬納米粒子。如上所述，在申請人于在先申請(韓國專利申請No. 10-2007-0025423)中提出的 制備金屬納米粒子膠體的方法中，向在電解液中相對放置的一對金屬電極棒上加載電流， 其中溶有(melted)金屬鹽并加入了聚山梨醇酯，同時攪拌電解液。由此在電解液中還原金 屬離子從而沉淀金屬納米粒子，并用聚山梨醇酯包衣所沉淀金屬納米粒子的各外表面，由 此防止金屬納米粒子的沉降。堿金屬鹽可以優選用作溶于(melted)水溶液的金屬鹽。堿 金屬鹽可以包括例如檸檬酸鈉、檸檬酸鉀、檸檬酸鋰、乙酸鈉、乙酸鉀和/或抗壞血酸鈉。當 將電流加載至該對金屬電極棒時，金屬離子從至少一個金屬電極棒(例如，正極)電離，隨 后存在于水溶液中。另一方面，溶于水溶液中的堿金屬鹽的陽離子從負極得到電子，并將 該電子傳遞至從電極棒電離的金屬離子。作為結果，金屬離子在電解質水溶液中被還原， 由此沉淀出金屬納米粒子。由此還原的金屬納米粒子的各表面用聚山梨醇酯包衣，這樣獲 得金屬納米粒子膠體，其防止了金屬納米粒子間的聚集。這樣的方法使得金屬納米粒子可 以穩定地分散于電解質水溶液中，還可以防止金屬納米粒子由于金屬納米粒子間的絮凝變 得粗糙，即使是長期儲存，這使得能夠提供金屬納米粒子膠體，其中均具有等于或小于IOnm 尺寸的金屬納米粒子可以保持穩定地分散。本發明的實施例示例性地使用通過上述方法制 備的金屬納米粒子膠體。然而，任何膠體，只要其中分散了均具有等于或小于預設尺寸(優 選，lOnm)的尺寸的納米粒子，就可以用于本發明，而不局限于通過上述方法制備的那些。[實施例1]在攪拌含有溶于其中的檸檬酸鈉的電解質水溶液(電解液)的同時，通過使用金 作電極，將20V電流加載至溶液，保持電解液在溫度低于90°C的狀態，從而制備金屬納米粒 子膠體。此時，加入0. 聚山梨醇酯以制備具有0. 8nm平均粒度的金膠體(下文，稱為“樣品1”)，加入0. 005%聚山梨醇酯，以制備具有5nm平均粒度的金膠體(下文，稱為“樣品 2”)。同時，將Sigma有限公司制備的"金膠體20NM Colloidal Gold"(下文，稱為“樣 品3”)用作具有等于或大于IOnm的直徑的金膠體。圖2示出樣品1通過激光粒子尺寸分析儀分析的粒子尺寸分布，其中樣品1具有 0. 5-2nm范圍的尺寸。圖3示出樣品2通過激光粒子尺寸分析儀分析的粒子尺寸分布，其中 樣品2具有I-IOnm范圍的尺寸。圖4示出樣品3通過激光粒子尺寸分析儀分析的粒子尺 寸分布，其中樣品3具有ll-30nm范圍的尺寸。將9株梨樹分為三組，然后將樣品1、2和3的金膠體(濃度IOppm)分別供給至各 組梨樹的根中，就此比較和分析各組中樹的根是否吸收了相應的金膠體。金膠體在八月初 和九月初供給兩次，大約九月20日采集梨。金膠體都以5L平均地供給至根中。通過ICP-MS 分析所采集梨中的金含量。表1示出通過按照實施例1供給金膠體來生長和采集的梨中的金含量。[表 1]
樣品金含量(ppm)樣品10. 3±0. 02樣品20. 2±0. 04樣品30如表1所示，注意到在樣品1和2中金成功地被吸收入梨中，而在樣品3中金未被 吸收入梨中。因此，考慮到粒子尺寸等于或大于IOnm的情況，可以認識到樣品3中吸收不 成功的原因是粒子尺寸大到不能通過根細胞。也即，可以提出，在通過滲透壓吸收水時，具 有等于或小于IOnm尺寸的金膠體可以無阻礙地通過根的細胞壁。[實施例2]在實施例2中，將樣品1的金膠體供給入杏鮑菇中從而分析蘑菇是否吸收金膠體。 按實施例1中所示制備IOppm的金納米粒子膠體。當蘑菇栽培者栽培杏鮑菇時，在萌芽誘 導步驟對每瓶蘑菇注射30ml金膠體。注射之后15天采集蘑菇，然后分析蘑菇的金含量。[實施例3]在實施例3中，將樣品1的金膠體供給入栽培綠茶植株中。按實施例1中所示制 備IOppm的金納米粒子膠體。在大約三月中旬，每周供給3L金膠體，在四月下旬采集綠茶 葉，從而通過I CP-MS分析金含量。[表 2]
杏鮑菇金含量(ppm)綠茶葉金含量(PPm)2±0. 40. 4±0. 03
表2示出實施例2杏鮑菇和實施例3綠茶葉中金含量的ICP-MS分析結果。從杏 鮑菇中檢測到平均2ppm的金,而從綠茶葉中檢測到平均0. 4ppm金。這種結果可以顯示蘑 菇(也即真菌的一種)和綠茶葉可以吸收金。
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權利要求
功能性農產品，其中金屬納米粒子以粒子形式被吸收。
2.權利要求1的產品，其中所述金屬納米粒子的各尺寸等于或小于lOnm。
3.權利要求1的產品，其中所述金屬納米粒子均在其表面用聚山梨醇酯包衣。
4.權利要求1的產品，其中所述金屬納米粒子為選自包括金、鉬和銀的組中的至少一種。
5.權利要求1的產品，其中所述農產品為選自包括蔬菜、蘑菇、藥草、水果、茶葉、谷物 和人參的組中的一種。
6.權利要求1的產品，其中所述金屬納米粒子經由農產品的脈管被吸收。
7.用于栽培功能性農產品的方法，其特征在于將其中金屬納米粒子分散于水或電解液 中的金屬納米粒子膠體供給至農產品中。
8.權利要求7的方法，其中分散于金屬納米粒子膠體中的所述金屬納米粒子的各尺寸 等于或小于lOnm。
9.權利要求7的方法，其中將所述金屬納米粒子膠體供給至農產品的根附近的土壤上 從而通過根來吸收。
10.權利要求7的方法，其中通過葉面噴霧將所述金屬納米粒子膠體散布在農產品上。
11.權利要求7的方法，其中通過脈管注射將所述金屬納米粒子膠體供給至農產品中。
12.權利要求7的方法，其中這樣獲得所述金屬納米粒子膠體向在電解質水溶液(電 解液)中相對放置的一對金屬電極棒上加載電流，其中溶有金屬鹽并加入了聚山梨醇酯， 同時攪拌電解液，這樣在電解質水溶液中還原從金屬電極棒電離的金屬離子以沉淀金屬納 米粒子，并且用聚山梨醇酯包衣所沉淀金屬納米粒子的各外表面。
全文摘要
本發明公開功能性農產品和栽培所述功能性農產品的方法。所述功能性農產品的特征在于將金屬納米粒子以粒子形式吸收入農產品中。此外，在栽培功能性農產品的方法中，將其中金屬納米粒子分散于水或電解液的金屬納米粒子膠體供給至農產品中。因此，含有難電離金屬的農產品可以低成本地栽培。
文檔編號A01G1/00GK101888772SQ200880119402
公開日2010年11月17日 申請日期2008年12月5日 優先權日2007年12月5日
發明者尹義植, 李鐘石 申請人:尹義植;李鐘石