專(zhuān)利名稱(chēng)：通過(guò)施加400nm到700nm波長(zhǎng)的光來(lái)改變植物細(xì)胞中植化因子水平的方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改變植物細(xì)胞和/或植物組織中植化因子(phytochemical)水平的方法及其裝置。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及一種通過(guò)向其施加選自白光或可見(jiàn)光譜的波長(zhǎng)的光，來(lái)改變收獲的植物細(xì)胞和/或植物組織中的植化因子(例如植物次級(jí)代謝產(chǎn)物)的水平的方法及其裝置。
眾所周知，施加UV光譜的光，如UV-B和UV-C可幫助提高全植物中例如“精油”和次級(jí)代謝產(chǎn)物的水平。然而，UV-B和UV-C對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō)難以操作并且十分容易引發(fā)癌癥類(lèi)疾病。因此，UV-B和UV-C被認(rèn)為對(duì)健康的哺乳動(dòng)物組織有潛在的危害并且使用起來(lái)很危險(xiǎn)。
“精油”對(duì)于許多植物，例如含有芳香花朵的植物和香草，如烹調(diào)用香草的芳香度來(lái)說(shuō)起著主要的作用。精油主要由萜類(lèi)物質(zhì)構(gòu)成，包括的這類(lèi)化合物如1，8-桉葉素、檸檬烯、芳樟醇、和β-羅勒烯。精油中存在的其它化合物，即非萜類(lèi)油包括苯-丙烷(propanoid)衍生化合物，如甲基胡椒酚、肉桂酸甲酯、丁子香酚、和甲基丁子香酚。因此，在定性意義下使用的術(shù)語(yǔ)“精油”包括這里所述的有助于植物，如芳香觀賞植物和烹調(diào)用香草的芳香度的化合物。
紫外光線(尤其是UV-B)已知由于作用于關(guān)鍵的調(diào)控酶類(lèi)而影響著植物的苯-丙烷途徑的次級(jí)化合物水平，所述酶例如苯丙氨酸解氨酶(Kuhn，D.N.等(1984)Proc.Natl.Acad.Sci.，USA，81，1102-1106)和查耳酮合成酶(Batschauer，A.等(1996)The Plant Journal 9，63-69和Christie，J.M.和Jenkins，G.I.(1996)The Plant Cell 8，1555-1567)。還有許多發(fā)表的報(bào)道是有關(guān)UV-B刺激酚類(lèi)化合物，包括表面黃酮醇和類(lèi)黃酮(Cuadra，P.和Harborne，J.B.(1996)Zeitschrift für Faturforschung51c，671-680和Cuadra，P.等(1997)Phytochemistry45，1377-1383)，花青素(Yatsuhashi，H.等(1982)Plant Physiology 70，735-741和Oelmüller，R.和Mohr，H.(1985).Proc.Natl.Acad.Sci.，USA 82，6124-6128)以及β花青苷(Rudat，A.和Goring，H.(1995).J.Expl.Bot.46，129-134)，并且這些化合物同時(shí)涉及植物的自我保護(hù)(Chappell，J.和Hahlbrock，K.(1984)Nature 311，76-78和Guevara，P.等(1997)Phyton60，137-140)以及對(duì)UV光線的防御(Lois，R.(1994)Planta194，498-503；Ziska，L.H.等(1992)Am.Jnl.Bot.79，863-871和Fiusello，N.等(1985)Allionia(Turin)26，79-88)。
盡管有報(bào)道稱(chēng)，發(fā)現(xiàn)一定波段的UV光線和紅外光線可改變，通?？稍黾又参锛?xì)胞中的某些植化因子水平，但現(xiàn)有技術(shù)似乎沒(méi)有對(duì)其它波長(zhǎng)的光照射植物細(xì)胞或組織的效果有所提及。
人們意識(shí)到，一個(gè)問(wèn)題在于收獲蔬菜或收獲蔬菜局部的植化因子水平，如植物的次級(jí)代謝物水平在收獲之后幾乎立即就開(kāi)始降低。例如，當(dāng)收獲的蔬菜被冷凍和/或裝罐或僅僅放入冰箱中，如家用時(shí)，或僅僅是在室內(nèi)短期放于敞放表面上以便隨后被消費(fèi)者食用時(shí)，根據(jù)存在于其中的植化因子水平，它們流失了大部分的營(yíng)養(yǎng)成分。術(shù)語(yǔ)“植化因子”包括天然存在于植物中的任何化合物，如次級(jí)植物代謝產(chǎn)物。這類(lèi)植化因子包括抗氧化劑如維生素，例如維生素C和/或E，硫配醣體(glucosinolate)如黑芥子甙(sinigrin)、萊服子硫(sulphoraphane)、4-甲基亞硫酰丁基硫配醣體、和/或3甲基-亞硫酰丙基硫配醣體，原告伊春甙(progoitrin)和葡萄糖蕓苔素(glucobrassicin)，異硫氰酸酯/鹽類(lèi)，吲哚類(lèi)(硫配醣體水解產(chǎn)物)，谷胱甘肽，類(lèi)胡蘿卜素如β-胡蘿卜素、茄紅素、和葉黃素類(lèi)胡蘿卜素如葉黃素和玉米黃質(zhì)，酚類(lèi)化合物包括類(lèi)黃酮類(lèi)如黃酮醇(例如槲皮苷、蕓香苷)、黃烷/丹寧酸(如原花青色素(procyanidins)包括香豆素、原花色素、兒荼素、和花色素苷(anthocyanin))、黃酮類(lèi)(例如來(lái)自朝鮮薊的木犀草素)、植物性雌激素(phytoestrogen)如coumestans、木酚素、白藜蘆醇、異黃酮例如染料木黃酮(genistein)、黃豆苷原(daidzein)、和黃豆黃素(glycitein)，和二羥基苯甲酸內(nèi)酯類(lèi)，和有機(jī)硫磺化合物，植物甾醇類(lèi)，萜類(lèi)如卡諾醇、迷迭香酸(rosmarinicacid)、甘草甜素和皂角苷類(lèi)、和葉綠素和葉綠酸、糖類(lèi)、和其它食品例如花色素苷類(lèi)、香子蘭以及其它的果蔬香料和組織改性劑等等。研究表明，某些植化因子的抗氧化劑特性可有助于防止哺乳動(dòng)物，尤其是人類(lèi)的老化和慢性疾病，如癌癥和心血管疾病。
植化因子本身還可以用作哺乳動(dòng)物種類(lèi)，如人類(lèi)的藥用化合物，或者可以從植物中存在并可分離出的它們的其它中間化合物來(lái)合成藥物活性衍生物。因此，基本上無(wú)藥用活性的“植化因子”可用在治療疾病，如癌癥，和/或?qū)加屑膊〉牟溉閯?dòng)物，如人類(lèi)，的疼痛治療的活性劑合成中，提供或作為中間物質(zhì)。因此，落在這里所述的“植化因子”定義中、并已知用于設(shè)計(jì)和/或提供藥物活性化合物的植物化學(xué)物質(zhì)包括來(lái)自于長(zhǎng)春花(Catharanthusroseus)、texanes中的長(zhǎng)春新堿和長(zhǎng)春堿，如在USP5665576中所記載得那些，例如來(lái)自于紅豆杉科植物的紫杉醇(taxol)(paclitaxel)、漿果赤霉素III、10-去乙酰漿果赤霉素III、10-去乙酰紫杉醇、木糖紫杉醇、7-表紫杉醇、7-表漿果赤霉素III、10-去乙酰三尖杉寧堿(desacetylcephalomannine)、7-表三尖杉寧堿、泰索帝(taxotere)、三尖杉寧堿、木糖三尖杉寧堿、taxagifine、8-苯甲酰氧代taxagifine、9-乙酰氧基紫杉素、9-羥基紫杉素、taiwanxam、taxane Ia、taxane Ib、taxane Ic、taxane Id、GMP紫杉醇(paclitaxel)、9-二氫13-乙酰漿果赤霉素III、以及10-去乙酰-7表紫杉醇，所述紅豆杉科的植物例如穗花杉屬、澳洲紅豆杉屬、白豆杉屬、榧樹(shù)屬和紅豆杉屬，例如來(lái)自于紅豆杉屬的植物，如短葉紅豆杉(T.brevifolia)、歐洲紅豆杉(T.baccata)、曼地亞型紅豆杉(T.xmedia)(例如，hicksii選育的曼地亞紅豆杉、曼地亞型紅豆杉Rehder)、西藏紅豆杉(T.wallichiana)、加拿大紅豆杉(T.Canadensis)、東北紫杉(T.cuspidata)、佛州紅豆杉(T.floridiana)、西里伯紅豆杉(T.celebica)、和T.x hunnewelliana、加拿大紅豆杉，以及來(lái)自于大麻類(lèi)植物如大麻(Cannabis sativa)、印度大麻(Cannabis indica)和野大麻(Cannabis ruderalis)的四氫大麻酚(THC)、大麻二酚(CBD)，以及其它的藥物如染料木黃酮(genistein)、大豆黃素、可待因、嗎啡、奎寧、紫草素、ajmalacine、蛇紋石(serpentine)等等。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將一定波長(zhǎng)選自白光的組成光線暴露或者照射在收獲的植物材料之上，如綠色植物局部或含有葉綠素的植物細(xì)胞上，可以瞬間提高其中的植化因子水平。這種植化因子包括在此所述的次級(jí)代謝產(chǎn)物，以及其它這里所提及的可用作藥物的植化因子。因此，僅僅通過(guò)較短時(shí)間地施加選自冷光，即可見(jiàn)光的波長(zhǎng)或波段的光，就可提高收獲的植物材料中的預(yù)期植物植化因子(如植物次級(jí)代謝產(chǎn)物例如抗氧化劑)的水平。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種通過(guò)至少一種其波長(zhǎng)選自400nm到700nm波長(zhǎng)范圍的光照射含有葉綠素的植物細(xì)胞或含有葉綠素的植物組織，來(lái)改變所述植物細(xì)胞或植物組織中至少一種植化因子水平的方法。
所使用的光的波長(zhǎng)可以是一種或者是至少兩種選自400nm到700nm范圍的波長(zhǎng)的組合，這樣通過(guò)暴露適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔并在適當(dāng)?shù)墓鈴?qiáng)下，它或它們就能夠改變植物細(xì)胞或植物組織中存在的植化因子水平，通常可提高其中所含的植化因子水平。因此，技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明中所使用的光的波長(zhǎng)可用在植物材料上，如收獲的蔬菜或綠色葉片材料或培養(yǎng)物中的綠色植物細(xì)胞，如蘚類(lèi)細(xì)胞，例如小立碗蘚(physcomitrella patens)的細(xì)胞，根據(jù)本發(fā)明的方法并不包括所有構(gòu)成白光的波長(zhǎng)，而其選自于它們之中。而且，還應(yīng)當(dāng)明白的是，本發(fā)明中采用的一種或多種波長(zhǎng)的光選自所謂的“冷光”波長(zhǎng)，也就是說(shuō)本發(fā)明中所使用的光不包括UV波長(zhǎng)也不包括紅外波長(zhǎng)，因?yàn)樗麄兪褂闷饋?lái)都具有潛在的危險(xiǎn)。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所使用的光的波長(zhǎng)或波段處于420nm到700nm的范圍，優(yōu)選從450nm到700nm，或者其中的光波長(zhǎng)的任意組合，根據(jù)設(shè)計(jì)和目的植化因子而定。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的可影響植物組織中某些植化因子水平的一組合適波長(zhǎng)為，向葉片正面施加420nm-700nm、能量上限高達(dá)2000μM/m-2/s-1的光，向其側(cè)面施加多達(dá)700nm的光，而向其背面(下面)施加例如650nm-700nm、能量為600μM/m-2/s-1的光，或者其中兩種或三種波長(zhǎng)的任意組合，施加時(shí)間在長(zhǎng)達(dá)180分鐘或更長(zhǎng)，這根據(jù)設(shè)計(jì)、光強(qiáng)度和所使用的植物材料而定?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，在可見(jiàn)光譜的紅光和/或藍(lán)光部分，一種波長(zhǎng)或混合波長(zhǎng)的光似乎特別適用于改變由一個(gè)或多個(gè)能夠進(jìn)行光合作用的植物細(xì)胞構(gòu)成植物組織內(nèi)的植化因子水平。紅光波長(zhǎng)可選自600nm-700nm范圍內(nèi)的波長(zhǎng)，優(yōu)選620nm-690nm，更優(yōu)選625nm-680nm，通常至少為大約650nm+/-15nm。藍(lán)光波長(zhǎng)典型地選自420nm-490nm范圍內(nèi)的波長(zhǎng)，優(yōu)選430nm-470nm，更優(yōu)選435nm-465nm，并且通常至少為大約450nm+/-15nm。紅光或藍(lán)光或者紅藍(lán)光以任何給定能量比率的組合都可以用于本發(fā)明的方法中。例如，藍(lán)光∶紅光的能量比可以選自以下的范圍7∶1至1∶7，6∶1至1∶6，如5∶1至1∶5，如5∶2至2∶5、5∶3至3∶5或5∶4至4∶5。其它的藍(lán)光∶紅光的比例可以選自4∶1至1∶4、3∶1至1∶3、2∶1至1∶2和1∶1內(nèi)的范圍，以及這些范圍內(nèi)的任何排列，其根據(jù)設(shè)計(jì)而定。實(shí)際所選擇的紅光∶藍(lán)光或藍(lán)光∶紅光的能量比可根據(jù)物種、植物部分的齡期、目的植化因子和設(shè)計(jì)而定。典型地，一個(gè)單位的藍(lán)光能量在大約50-150μM/m-2/s-1+/-30μM/m-2/s-1，例如在100μM/m-2/s-1+/-30μM/m-2/s-1。典型地，一個(gè)單位的紅光能量在大約50-100μM/m-2/s-1+/-10μM/m-2/s-1，例如在75μM/m-2/s-1+/-10μM/m-2/s-1。根據(jù)這些值或近似值，即可以計(jì)算出照射在植物材料如葉片表面上的，例如單獨(dú)使用的紅光，或單獨(dú)使用的藍(lán)光，或以一定藍(lán)光∶紅光比率同時(shí)使用的藍(lán)和紅光的光強(qiáng)。當(dāng)然，技術(shù)人員應(yīng)明白，根據(jù)所采用的植物細(xì)胞或植物組織，可隨設(shè)計(jì)改變植物細(xì)胞或組織被暴露在這里所述的波長(zhǎng)光線中的時(shí)間長(zhǎng)度。適當(dāng)?shù)氖牵参锛?xì)胞或植物組織被暴露于本發(fā)明所使用的波長(zhǎng)中以便影響被測(cè)植化因子水平的時(shí)間長(zhǎng)度在長(zhǎng)達(dá)180分鐘的范圍內(nèi)。優(yōu)選的，曝光長(zhǎng)達(dá)100分鐘。更優(yōu)選曝光長(zhǎng)達(dá)60分鐘，還優(yōu)選長(zhǎng)達(dá)45分鐘。而更加優(yōu)選的是，曝光長(zhǎng)達(dá)30分鐘，并再次更優(yōu)選在5到15分鐘。典型地，在向植物組織或植物細(xì)胞培養(yǎng)物施加如這里所述的短時(shí)間隔的光照之后，植化因子水平得以提高。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明可應(yīng)用于，能夠?qū)@里所述的波長(zhǎng)的光線曝光或輻射有所響應(yīng)的任何植物組織上。優(yōu)選地，所述植物組織包括能夠進(jìn)行光合作用的組織。能夠用于本發(fā)明方法中的植物材料包括所有的綠色蔬菜和綠色種子，例如豌豆，青豌豆，菠菜，來(lái)自甘藍(lán)(Brassica oleracea)的物種，如椰菜(broccoli)、高麗菜(green cabbage)、紫色包心菜(red cabbage)、芽甘藍(lán)(Brussels Sprouts)、甘藍(lán)(kohlrabi)、花椰菜(cauliflower)、包心菜(white cabbage)等等，以及能夠?qū)x自如這里所述的400nm到700nm范圍波長(zhǎng)的光有所響應(yīng)的所有植物材料，如綠色植物材料，例如含有葉綠素的細(xì)胞，綠色莖干、花萼、葉等。可用按照本發(fā)明的方法處理的其它植物材料可以是綠色材料，如來(lái)自于非蔬菜來(lái)源，如這里所述的紅豆杉目植物的綠色針葉，茶葉，以及在生物反應(yīng)器中的植物細(xì)胞培養(yǎng)物中生長(zhǎng)的細(xì)胞，如來(lái)自小立碗蘚的蘚類(lèi)細(xì)胞和組織(例如原絲體)，以及其它植物細(xì)胞培養(yǎng)物，例如愈傷細(xì)胞培養(yǎng)物、lemnospora物種培養(yǎng)物、藻類(lèi)或甚至體細(xì)胞胚簇。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，提供了一種通過(guò)使活植物細(xì)胞或植物組織暴露于至少一種波長(zhǎng)、選自來(lái)自于人造光源的冷光中所存在波長(zhǎng)的光，來(lái)提高環(huán)境中所述植物細(xì)胞或植物組織中植化因子含量的方法。當(dāng)然，技術(shù)人員應(yīng)明白，這里所述的可改變植物細(xì)胞或植物組織，如收獲組織的植化因子分布的、富集了(一種或多種)選定波長(zhǎng)的光的白光都落在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，目的植物組織所暴露的光由選自波長(zhǎng)范圍在420nm-700nm的波長(zhǎng)構(gòu)成，例如白光和紅光的組合、紅光本身、紅光和藍(lán)光的組合、紅光、藍(lán)光和白光的組合、藍(lán)光或富集藍(lán)光的白光等等。優(yōu)選地，光源的組合包括波長(zhǎng)選自600nm-700nm范圍內(nèi)的紅光，優(yōu)選在620nm-690nm，更優(yōu)選在625nm-680nm，通常在大約650nm+/-15nm。藍(lán)光的波長(zhǎng)典型地選自420nm-490nm的波長(zhǎng)范圍，優(yōu)選在430nm-470nm，更優(yōu)選在435nm-465nm，通常在大約450nm+/-15nm。本發(fā)明的方法中可采用紅光或藍(lán)光或者紅藍(lán)光的組合，或者紅和/或藍(lán)光與白光以這里所述的任意選定能量比組合的光。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述植物細(xì)胞或植物組織可位于遮蔽物下(under cover)。“遮蔽物下”的意思是，當(dāng)曝光時(shí)，例如在進(jìn)一步的加工如冷凍或裝罐或加熱處理或烹制之前的食物處理步驟過(guò)程中，該細(xì)胞或組織位于遮蔽物下。
在另一方面，提供了一種在遮蔽物下收獲植物細(xì)胞或植物組織的方法，其中所述植物細(xì)胞或植物組織暴露于至少一種波長(zhǎng)、選自來(lái)自于人造光源的冷光中所存在波長(zhǎng)的光。
作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，還包括可通過(guò)本發(fā)明的方法獲得的、并具有改變的植化因子水平，通常與未暴露于本發(fā)明方法中所使用的波長(zhǎng)的光的植物材料或植物細(xì)胞相比，具有提高的植化因子水平的收獲植物材料或植物細(xì)胞。
“遮蔽物”應(yīng)理解成一個(gè)通用術(shù)語(yǔ)，指一種可放置植物細(xì)胞的容器，例如，一種具有內(nèi)置光源的封閉容器，如包括在需要時(shí)可被激活一定時(shí)間段的內(nèi)置光源的電冰箱單元。因此，作為本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種冷卻裝置，例如傳統(tǒng)電冰箱，其包括能夠發(fā)出選自這里所述波長(zhǎng)的光的光源。或者，“遮蔽物下”可用于指一種加工工廠，其中在加工操作過(guò)程中，例如裝罐、冷凍植物材料，或者在食品直接烹制之前用于制造嬰兒食品，例如濃湯等，或進(jìn)一步加工的食品如湯、蔬菜沙司等等時(shí)，該工廠將收獲的植物材料暴露于一個(gè)或多個(gè)能產(chǎn)生短時(shí)間的一種或多種適當(dāng)波長(zhǎng)的光的光源下。
因此作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種可通過(guò)食品加工方法獲得的加工食品，所述加工方法中包括了對(duì)活植物細(xì)胞的照射，其中用至少一種選自來(lái)自于人造光源的冷光中所存在的波長(zhǎng)的光照射該活植物細(xì)胞。合適波長(zhǎng)的光就是本文中所述的那些，并且這些光應(yīng)施加適當(dāng)?shù)?、預(yù)定的時(shí)間間隔，如這里所述。本發(fā)明還有另一個(gè)方面在于提供一種食品加工方法，包括將活植物細(xì)胞暴露于至少一種選自來(lái)自于人造光源的冷光中所存在的光的波長(zhǎng)下。典型地，所述光的波長(zhǎng)(一種或多種)范圍選自420nm-700nm，如這里所述，并且施加的預(yù)定時(shí)間段應(yīng)足以改變所暴露的植物細(xì)胞和/或收獲的植物組織的植化因子分布。
“植物細(xì)胞”也包括那些由于揮發(fā)性植化因子的存在而顯示出芳香性的植物局部或組織，所述揮發(fā)性植化因子就本發(fā)明目的來(lái)說(shuō)包含在這里的定義“植化因子”中，并且當(dāng)構(gòu)成植物局部的這些植物細(xì)胞被切割或者收獲時(shí)其能夠被人類(lèi)的嗅覺(jué)所感測(cè)到。這類(lèi)植物可顯示出芳香的特性，例如在來(lái)自于收割葉片的收割香草中。植物細(xì)胞或組織或局部包括唇形科的成員，例如寬葉香草。寬葉香草的適合實(shí)例包括羅勒、牛至、鼠尾草、芫荽、蒔蘿、馬郁蘭和百里香。可能受益于根據(jù)本發(fā)明的方法處理的其它香草，如收割香草，包括細(xì)香蔥、大蒜、月桂葉、香蜂草、薄荷、熏衣草、歐芹、茴香類(lèi)，例如bronze fennel和common fennel等等?？梢詰?yīng)用本發(fā)明的常見(jiàn)香草的更加完整列表可在Taylors Guide to Herbs 1995，Eds.Buchanan R.&Tenebaum F.HoughtonMifflin Co.New York中找到，該指導(dǎo)文獻(xiàn)的內(nèi)容在此引入本發(fā)明的內(nèi)容中作為參考。當(dāng)然，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，所述植物細(xì)胞或植物局部在根據(jù)本發(fā)明曝光時(shí)是活的，并且能夠?qū)λ┘拥膩?lái)自于冷光的光刺激作出響應(yīng)。
植物細(xì)胞或植物局部可以在其生長(zhǎng)的任何階段收獲，只要該收獲的植物細(xì)胞或組織能夠?qū)κ┘拥墓獾牟ㄩL(zhǎng)和持續(xù)時(shí)間有所響應(yīng)，如這里所述。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，可在3到4個(gè)葉片階段時(shí)，將寬葉香草的收獲植物細(xì)胞或組織暴露于本發(fā)明中使用的光的波長(zhǎng)下，最優(yōu)選的是在烹調(diào)用香草的情況下，例如羅勒，在5葉階段?？梢栽O(shè)計(jì)成，使植物細(xì)胞和/或組織，如烹調(diào)香料和綠色蔬菜最適合于這里所述的直接在加工過(guò)程之前曝光(例如，凍干、加入到加工食品，如沙司、湯、罐裝食物等等中)，也就是說(shuō)在從這些植物上收割和/或預(yù)備了植物幼苗用以加工例如成為干香草之后。在收獲后立即用這里所述的光短期處理過(guò)的干香草，尤其是在5葉階段測(cè)得的那些，被認(rèn)為呈現(xiàn)出的芳香度相對(duì)于未暴露于這里所述的光線的對(duì)照樣品來(lái)說(shuō)有所提高。
人造光源可以為任何適合的常規(guī)光源，如發(fā)光二極管或者甚至是在白光源中包含可使預(yù)期波長(zhǎng)(一種或多種)的光通過(guò)的濾色器。光源可以設(shè)置成距離收獲材料任何距離，只要所利用的光能足以影響，例如在光系統(tǒng)-II的反應(yīng)中心處引發(fā)或充滿(mǎn)氧氣的生成過(guò)程，和/或觸發(fā)，也就是引起短暫的光氧化應(yīng)激性和/或抑制中間光合電子傳遞。通過(guò)例如，利用常規(guī)方法(例如，按照Hansatech Instruments Ltd.，King’s Lynn，UK的指導(dǎo)手冊(cè)和軟件)監(jiān)測(cè)氧氣生成和葉綠素?zé)晒獾姆绞娇梢詢(xún)?yōu)化光能和光的組成。優(yōu)選將光源設(shè)置在能向收獲的植物材料提供每平方單位(例如，cm2、m2等)最大輻射量的位置處。適當(dāng)?shù)氖?，根?jù)所遮蔽的面積，例如加工工場(chǎng)中的加工隔間面積，或者冰箱或其它容器如微波爐或磁控管的面積，其中所述設(shè)備安裝了能夠被手動(dòng)或自動(dòng)激活，例如采用定時(shí)裝置的方式，并從而發(fā)出本文中所說(shuō)明和描述的光的適當(dāng)光源?；蛘?，可以采用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)獨(dú)立的容器，用于將植物局部或細(xì)胞暴露于本文所述的波長(zhǎng)的光下。還有另一種替代方式中，可使光源的數(shù)目最少化以至作為整體“電池”式光源組中的一個(gè)，所述光源組設(shè)置成串聯(lián)和/或并聯(lián)的形式，例如在食品加工工廠的設(shè)備中，將每個(gè)光源適當(dāng)?shù)卦O(shè)置成彼此之間有適當(dāng)?shù)拈g距，使得能夠影響植物材料對(duì)本文所述的波長(zhǎng)的光的曝光情況，從而造成其中存在的植化因子水平發(fā)生顯著的改變，優(yōu)選增加所希望的植化因子。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，提供了一種應(yīng)用，其中將至少一種波長(zhǎng)、選自來(lái)自于人造光源的冷光中所存在的波長(zhǎng)的光用于在遮蔽物下加工植物細(xì)胞或收獲植物組織的方法中。優(yōu)選地，所述波長(zhǎng)選自420nm-700nm范圍中存在的光的波長(zhǎng)，如這里所述。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，提供了一種應(yīng)用，其中將至少一種波長(zhǎng)、選自冷光中存在的波長(zhǎng)的光用于提高收獲的活植物材料中的植化因子含量。在優(yōu)選方式中，所述植物材料位于遮蔽物下。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，提供了一種植物局部在制造人類(lèi)食料中的應(yīng)用，所述植物局部曾暴露于至少一種波長(zhǎng)、選自冷光中存在的波長(zhǎng)的光下，例如冷凍蔬菜(例如菠菜或來(lái)自甘藍(lán)種的植物)或種子(例如豌豆)、瓶裝或罐裝調(diào)味品，例如肉用沙司、魚(yú)和禽類(lèi)配料，香料，例如橄欖醬(tapenade)、沙拉醬，食用油如橄欖油、葵花子油等等，湯、意大利面(pasta)以及奶酪。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用以實(shí)施根據(jù)前述任何方面中的方法的設(shè)備，該設(shè)備包括一個(gè)限定曝光室的封閉物，設(shè)置在該室中用以支持其中的植物材料的載體裝置，其承載植物材料的方式和位置使得可以在多個(gè)方向上曝光，以及發(fā)光和應(yīng)用裝置，用以產(chǎn)生至少一種預(yù)定波長(zhǎng)的光并將發(fā)出的光從多個(gè)方向施加到所承載的植物材料上預(yù)定的時(shí)間，從而使所述材料的不止一面被曝光。
所述封閉物優(yōu)選呈任何適當(dāng)體積的外殼形式，例如至少一些面封閉的立方體形。這種外殼可以從，適于家用的較小型臺(tái)式器具，例如類(lèi)似于微波爐的樣子，到適用于商業(yè)食品作坊的中型裝置，例如餐館，到適用于工業(yè)上處理大量材料的大型設(shè)備，例如食品加工工廠。在較大型的應(yīng)用中，所述封閉物可以是由墻壁、底板和天花板圍起來(lái)的構(gòu)造，至少其中一部分具有集成式或內(nèi)部安裝的建筑元素。
通過(guò)所述封閉物圈定的曝光室可類(lèi)似地具有任何適當(dāng)?shù)捏w積，不過(guò)優(yōu)選其尺寸是，在至少是主要方向上的光路長(zhǎng)度能夠使所述材料被暴露在預(yù)定強(qiáng)度的光線下，從而發(fā)光和應(yīng)用裝置的工作能量達(dá)到給定的最小開(kāi)支。因此，所述封閉物可足夠大，以使光路在所有預(yù)期的方向上都能到達(dá)所承載的植物材料上，不過(guò)優(yōu)選不要太大而使在光路的長(zhǎng)度上需要過(guò)多不必要的開(kāi)支來(lái)保證能夠施加所需強(qiáng)度的光線。
載體裝置優(yōu)選設(shè)置成，使光線能夠到達(dá)所述材料的多個(gè)面，以使其面積的預(yù)定最小部分被曝光。在一種基本形式中，其包括形成了一個(gè)表面并且上面能放置植物材料的組件，如架子。在這種情況下，所述組件應(yīng)當(dāng)能夠透光，或者使用透明材料例如玻璃或透明塑料，或者由例如本身不透明或半透明的材料制成并具有透光的開(kāi)口，例如光柵、網(wǎng)格或具有開(kāi)孔的板。同樣，根據(jù)植物材料的種類(lèi)可以有其它形式的載體裝置，例如如果在穩(wěn)定的形式中，條板設(shè)置在材料的端部下方，鉗住或夾住以固定和拉伸或懸掛該材料，一個(gè)或多個(gè)銷(xiāo)栓可呈點(diǎn)狀地托住材料甚至串插著所述材料或容器——無(wú)論透明還是打孔式的——從而容納著所述材料，尤其是散料。
此外，載體裝置可以是靜止或者移動(dòng)的，取決于是否要將該植物材料保留在腔室中的固定位置，還是更移動(dòng)通過(guò)所述腔室。在材料移動(dòng)的情況下，所述載體裝置可以是靜止的，而封閉物本身，除發(fā)光和應(yīng)用裝置之外，可以移動(dòng)，從而相對(duì)于載體裝置并且在所承載的材料中運(yùn)動(dòng)，可能以往復(fù)的方式。在移動(dòng)載體裝置或移動(dòng)封閉物的情況下，封閉物可以形成一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口，其限定了入口和出口或者組合出/入口，所述開(kāi)口或每個(gè)開(kāi)口可通過(guò)門(mén)或其它的封閉裝置而關(guān)閉。
所述發(fā)光和應(yīng)用裝置優(yōu)選包括，在不同方向上發(fā)光的多個(gè)光源，具有多個(gè)從光源向不同方向上反光的反射器的單個(gè)光源，或者分別在不同方向上發(fā)光和反射光的多個(gè)光源和多個(gè)反射器。所述或者每個(gè)這種光源可包括，例如發(fā)光二極管。所述發(fā)光和應(yīng)用裝置優(yōu)選發(fā)射紅光、藍(lán)光、或紅光和藍(lán)光波長(zhǎng)的光，可選擇地與白光或這里所述的可見(jiàn)光譜的光相組合。反射器的使用減少了能量成本，但對(duì)光強(qiáng)有一些減弱，其重要與否取決于所述曝光室的大小以及被處理的植物材料量。一個(gè)或多個(gè)光源和反射器的數(shù)量和配置因而優(yōu)選為根據(jù)設(shè)備的構(gòu)造參數(shù)還有特定的處理方法的參數(shù)來(lái)選擇。優(yōu)選的是，所述發(fā)光和應(yīng)用裝置的發(fā)光和/或反射元件設(shè)置在所述封閉物的多個(gè)面上。在小型工具中，為方便起見(jiàn)，在設(shè)置電源時(shí)可將光源安裝在同樣的通用區(qū)域中，例如腔室的頂板上，而反射器設(shè)置在腔室的底部區(qū)域。光從光源表面發(fā)出，反射器的反射表面的平面方向可確保選定的一種或多種波長(zhǎng)的光直接對(duì)準(zhǔn)備承載的植物材料的上面、下面和側(cè)面。除了發(fā)光二極管、單個(gè)燈或燈陣列之外，這種光源還可以是，例如白熾燈泡或熒光燈管。所述反射器可以是，例如鏡子、拋光金屬板或者僅僅是反射性涂層或以適當(dāng)方式設(shè)置在封閉物內(nèi)表面覆蓋層。在400到700nm的優(yōu)選波長(zhǎng)范圍中，光的發(fā)射可以是，使所述或每個(gè)光源發(fā)出的光傳導(dǎo)通過(guò)透射濾鏡，只通過(guò)選定的特地波長(zhǎng)的光。類(lèi)似地，光施加到承載的植物材料上的持續(xù)時(shí)間可以通過(guò)開(kāi)關(guān)裝置來(lái)控制，從而關(guān)閉發(fā)光和施加裝置，例如在預(yù)定的時(shí)間段之后切斷一個(gè)或多個(gè)光源的操作電壓。優(yōu)選通過(guò)具有選時(shí)設(shè)置的定時(shí)裝置來(lái)進(jìn)行控制。然而，對(duì)曝光時(shí)間的控制同樣可以通過(guò)其它的光學(xué)測(cè)定法來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括屏蔽或者遮蓋所述植物材料，屏蔽或遮蓋所述一個(gè)或多個(gè)光源和一個(gè)或多個(gè)反射器，以及有選擇性地將反射性表面改變成透光性的?；蛘?，將被處理的植物材料在預(yù)定時(shí)間結(jié)束之后從曝光室中取出，從而在休眠狀態(tài)的停留時(shí)間之后將其送出，或者在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)移動(dòng)通過(guò)所述腔室之后離開(kāi)該腔室，這種移動(dòng)既包括支持所述材料的載體裝置的移動(dòng)，也包括除所述一個(gè)或多個(gè)光源及任何相關(guān)聯(lián)的反射鏡之外的封閉物的移動(dòng)。
應(yīng)當(dāng)明白，這里所引用的所有參考文獻(xiàn)指導(dǎo)內(nèi)容都包含在本說(shuō)明書(shū)中。
現(xiàn)在將參考以下實(shí)施方式和附圖(


圖1)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。應(yīng)該明白的是，
圖1中給出的實(shí)例和信息并不能看作是以任何方式對(duì)本發(fā)明范圍的限制。
試驗(yàn)植物材料從超市中購(gòu)得收割的大白菜(bokchoi)，綠椰菜(greenbroccoli)和菠菜。從Nottingham Arabidopsis stock centre購(gòu)得擬南芥(Arabidopsis thaliana)Col-0植株。
光處理用光強(qiáng)上限在1400μM/m-2/s-1下限在180μM/m-2/s-1的光照射植物的局部/葉片。將植物的局部/葉片放在透明的托盤(pán)上，噴上水并充滿(mǎn)CO2，以有助于防止植物局部/葉片變干并提供了曝光過(guò)程中用于光合作用的額外CO2。
1400μM/m-2/s-1光源包括兩個(gè)Swarco Austria的Futur LED紅光型R21OR2-MF(總光強(qiáng)180μM/m-2/s-1，680nm+/-20nm)；用＞650和＜700nm的透射濾鏡得到的300μM/m-2/s-1的紅色過(guò)濾光(General ElectricQuartzline EHJ，250W 24V的光)；其余的(920μM/m-2/s-1)為白色鹵素光(General Electric Quartzline EHJ，250W 24V的燈)。
180μM/m-2/s-1光源包括兩個(gè)Swarco Austria的Futur LED紅光型R210R2-M燈構(gòu)成(總光強(qiáng)180μM/m-2/s-1，680nm+/-10nm)。
環(huán)境條件溫度為20攝氏度，濕度80％。
植物材料分析各種植物取20-50克植物材料用于暴露在不同的光強(qiáng)下，如上所述。分析3×1克樣品，并重復(fù)分析三次。
抗壞血酸水平的測(cè)定Yoshimura.K等(2000)Plant Physiol.123，223-233谷胱甘肽水平的測(cè)定Karpinski，S等(1997)Plant Cell，9，627-642；Creissen G等(1999)Plant Cell，11，1277-1291。
結(jié)果大白菜
椰菜
菠菜
擬南芥
在PLP中曝光90分鐘前后的抗壞血酸含量，以μmol/gFW計(jì)大白菜 椰菜菠菜擬南芥
大白菜TotalGSH 大白菜SampleArea Amountnmoles/nmolesg/FWmean val.SD131654089 10,859 181,887 180,49429,3206795341101872 13,447 225,244427238531 9,649161,623527295469 9,665161,885629161120 10,176 170,446736141765 12,088 202,482821379688 8,044134,736936831972 12,277 205,6491*39296546 12,952 216,959 281,09669,98867283*43822014 14,192 237,7284*48533904 15,483 259,3515*34841563 11,732 196,5156*50240901 15,951 267,1857*69414709 21,204 355,1768*78703191 23,749 397,8039*61325543 18,988 318,054
BroccoliTotal GSH BroccoliSample Area Amountnmoles/nmolesg/FWmean val.SD1 41736924 13,621228,159 232,17431,94474563 51946723 16,418275,0134 48612523 15,505259,7125 40125988 13,180220,7666 39622245 13,042218,4547 40026742 13,153220,3108 30111456 10,436174,8089 48711647 15,532260,1671*96714429 28,683480,459 405,25067,64188493*84627781 25,372424,9924*66388725 20,375341,2905*68466721 20,944350,8266*99927747 29,564495,2057*76245116 23,075386,5228*60224542 18,686313,0019*90013325 26,847449,707SpinachTotal GSH SpinachSample Area Amountnmoles/nmoles9/FWmean val.SD1 16715549 6,766 113,332 123,87322,66976893 19755348 7,599 127,2824 25672399 9,220 154,4365 24672953 8,946 149,8496 10044238 4,938 82,7167 16335627 6,662 111,5888 20004652 7,667 128,4269 18899746 7,364 123,3551*53397468 16,816281,671 271,40865,42675223*58951541 18,337307,1594*40128664 13,180220,7785*37552495 12,475208,9566*40002342 13,146220,1987*42987689 13,964233,8998*56244911 17,596294,7389*80023341 24,111403,861ArabidopsisTotal GSH ArabidopsisSample Area Amountnmoles/nmolesg/FWmean val.SD1 11072453 5,220 87,435 97,860 19,20256043 10999341 5,200 87,099
4154944286,431107,7285205985627,830131,15169534478 4,79880,37779387374 4,75879,7028116672365,38390,1649179992457,118119,2231*4100936313,422 224,820215,02741,08037893*277011879,776163,7474*256222989,206154,2065*4288893413,937 233,4456*3677267212,261 205,3777*5090244516,132 270,2218*3777245312,535 209,9659*4833387415,428 258,433Reduced glutathione content in nano-mol per gram FW before and after 90min exposure inPLP.
Chin Cab. BroccoliSpinach Arabidopsis
豌豆-維生素C水平植物材料從超市購(gòu)得新鮮的綠豌豆。
光處理用光強(qiáng)上限在1400μM/m-2/s-1下限在180μM/m-2/s-1的光照射豌豆。
1400μM/m-2/s-1光源包括兩個(gè)Swarco Austria的Futur LED紅光型R210R2-MF(總光強(qiáng)180μM/m-2/s-1，680nm+/-20nm)；用＞650和＜700nm的透射濾鏡得到的300μM/m-2/s-1的紅色過(guò)濾光(General ElectricQuartzline EHJ，250W 24的光)；剩余(920μM/m-2/s-1)為白色鹵素光(General Electric Quartzline EHJ，250W 24V的光)。
180μM/m-2/s-1光源包括兩個(gè)Swarco Austria的Futur LED紅光型R210R2-M燈構(gòu)成(總光強(qiáng)180μM/m-2/s-1，680nm+/-10nm)。
環(huán)境條件溫度為20攝氏度，濕度80％。
植物材料分析將豌豆暴露在不同光強(qiáng)的光下，如上所述。處理豌豆用于分析。同樣測(cè)定對(duì)照豌豆，即未進(jìn)行光處理的豌豆中的維生素含量。觀察對(duì)照品和處理過(guò)的豌豆(x3副本)中的維生素C水平差異。
抗壞血酸水平的測(cè)定Yoshimura.K等(2000)Plant Physiol.123，223-233芽甘藍(lán)、高麗菜——維生素C水平植物材料從超市購(gòu)得收割的芽甘藍(lán)和高麗菜光處理植物局部/葉用上限為1400μM/m-2/s-1和下限為180μM/m-2/s-1的光強(qiáng)度進(jìn)行照射。
1400μM/m-2/s-1光源包括兩個(gè)Swarco Austria的Futur LED紅光型R210R2-MF(總光強(qiáng)180μM/m-2/s-1，680nm+/-20nm)；用＞650和＜700nm的透射濾鏡得到的300μM/m-2/s-1的紅色過(guò)濾光(General ElectricQuartzline EHJ，250W 24的光)；剩余(920μM/m-2/s-1)為白色鹵素光(General Electric Quartzline EHJ，250W 24V的光)。
180μM/m-2/s-1光源包括兩個(gè)Swarco Austria的Futur LED紅光型R210R2-M燈構(gòu)成(總光強(qiáng)180μM/m-2/s-1，680nm+/-10nm)。
環(huán)境條件溫度為20攝氏度，濕度80％。
植物材料分析各種植物取20-50克植物材料用于暴露在不同的光強(qiáng)下，如上所述。分析3×1克樣品，并重復(fù)分析。觀察處理過(guò)的植物材料和未處理過(guò)的植物材料(對(duì)照品)中的維生素C水平差異。
抗壞血酸水平的測(cè)定Yoshimura.K等(2000)Plant Physiol.123，223-233第2項(xiàng)將長(zhǎng)春花葉暴露于紅光和白光下及其HPLC分析結(jié)果說(shuō)明HPLC分析用來(lái)測(cè)定長(zhǎng)春花葉中的雙吲哚生物堿含量。這種測(cè)定用來(lái)判斷對(duì)長(zhǎng)春花植物類(lèi)的不同處理方式在綠色材料，如葉片中的生物堿含量上的效果。
所使用的方法如Leiden University的D.A.C.Hallard等(2000)的博士論文Transgenic Plant Cells for the Production of indole Alkaliuds中所述。
方法材料植物生長(zhǎng)條件在溫室中培養(yǎng)長(zhǎng)春花植物，長(zhǎng)時(shí)間光照(13h)200-400μM/m-2/s-1，溫度為白天22℃，晚上18℃，較高的相對(duì)濕度(70％+/-5％)。將15周的開(kāi)花長(zhǎng)春花葉片(頂部及附近的葉片)摘下并用本文所述的方法處理，其中有以下改變將紅光同時(shí)照在葉片的近軸(頂面)和遠(yuǎn)軸(底面)處，光強(qiáng)160μM/m-2/s-1，每面照射3小時(shí)；白光照射葉片2小時(shí)。
樣品編號(hào) 鮮重(mg)(內(nèi)部設(shè)計(jì))溫室中的01號(hào)對(duì)照品370溫室中的02號(hào)對(duì)照品290溫室中的03號(hào)對(duì)照品350曝光(紅光+白光)頭2h的24號(hào)樣品 360曝光(紅光+白光)頭2h的25號(hào)樣品 230曝光(紅光+白光)頭2h的26號(hào)樣品 230將24-26號(hào)樣品再曝光(紅光)一小時(shí)的R44號(hào)樣品360將24-26號(hào)樣品再曝光(紅光)一小時(shí)的R45號(hào)樣品290將24-26號(hào)樣品再曝光(紅光)一小時(shí)的R46號(hào)樣品490提取通過(guò)Dr.S.Karpinski(Stockholm University Sweden)將植物材料制成凍干的葉片材料。
將每個(gè)樣品精確稱(chēng)重約10mg三份(一份樣品-行02-副本)，在Eppendorf杯中與0.50ml 0.1％的三氟乙酸(TFA)充分混合。然后用超聲波破碎儀(sonicor Copiague NY，USA)將樣品進(jìn)行超聲波處理30分鐘，之后通過(guò)13000rpm離心10分鐘沉淀葉片殘?jiān)?。將上清液用于HPLC分析。然后收集樣品并儲(chǔ)存在-80℃下以便后續(xù)分析之用。用0.1-2mM范圍的長(zhǎng)春新堿和長(zhǎng)春堿等摩爾混合物的4份稀釋液繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。
通過(guò)HPLC分析所有的組分的光電二極管陣列(PDA)檢測(cè)結(jié)果，其中使用具有717個(gè)自動(dòng)取樣器和990個(gè)光電二極管陣列檢測(cè)器的Waters 600EHPLC泵。
HPLC根據(jù)表1采用Vydac 218MS54柱(內(nèi)徑250×4.6mm)，線性梯度乙腈的0.01％水溶TFA。注入體積為50μl。
表1.用于HPLC反相C-18柱(RP-18)的梯度
利用光電二極管陣列檢測(cè)器在波長(zhǎng)200-350nm范圍內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)。
結(jié)果&討論HPLC通過(guò)HPCL色譜圖，對(duì)215nm波長(zhǎng)處的峰積分得到了以下結(jié)果(參見(jiàn)平均值的表2&全套結(jié)果的表3)。
校正曲線在使用的范圍內(nèi)(盡管長(zhǎng)春堿的最大值十分高因而沒(méi)有計(jì)算出)，長(zhǎng)春新堿和長(zhǎng)春堿都呈線性反應(yīng)性。在5個(gè)點(diǎn)上作線性回歸(面積vs.注入nmol數(shù)的圖中)得到了0.041的相關(guān)系數(shù)和0.9978的r2。
樣品表2.被測(cè)葉片材料中的一些吲哚生物堿類(lèi)的濃度，以μmol/g DW計(jì)。表示了三份的平均值。
值得注意的是，植株R44和R46中的無(wú)水長(zhǎng)春堿(AHVB)含量降到了相當(dāng)?shù)偷某潭?。這伴隨著另一種至今未鑒明的雙吲哚生物堿，標(biāo)記為“？”的增加。所述未知的雙吲哚物質(zhì)被認(rèn)為類(lèi)似于長(zhǎng)春堿，因?yàn)檫@兩種化合物的UV光譜近乎相同?？赡芎蜻x化合物包括N-脫甲基常春堿，去乙酰氧長(zhǎng)春堿，15’-羥基長(zhǎng)春堿或者14’-羥基長(zhǎng)春堿。
長(zhǎng)春堿(雙吲哚末端產(chǎn)物的單體之一)的含量也變化明顯。這些水平似乎與阿馬里新的含量相關(guān)，但與雙吲哚型生物堿的含量無(wú)關(guān)。
表3.被測(cè)葉片材料中一些吲哚生物堿的濃度，以μmol/g DW計(jì)。表示了三份測(cè)定結(jié)果(n.d.＝未測(cè)得，-＝未檢測(cè))。
結(jié)論對(duì)凍干植物葉片制品的吲哚生物堿測(cè)定表明，相對(duì)于對(duì)照品來(lái)說(shuō)，用本文所述的方法在光下處理過(guò)的樣品具有不同的阿馬里新、文朵靈、長(zhǎng)春堿、無(wú)水長(zhǎng)春堿以及至今未鑒明的雙吲哚生物堿水平。
1.近軸和遠(yuǎn)軸的葉片表面暴露于紅光和藍(lán)光的植物葉片材料將植物(長(zhǎng)春花、大白菜、豌豆、椰菜、菠菜和擬南芥)用上文所述的方法培育，并摘下植物葉片材料暴露于以下比例(如下)的紅光和藍(lán)光下2小時(shí)，其中紅光(640nm+/-15nm)照射其上表面(近軸表面)，藍(lán)光(450nm+/-15nm)照射其下表面(遠(yuǎn)軸表面)。
如上所述從植物中選取植物材料，并按照標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程凍干。
藍(lán)光∶紅光5∶15∶25∶35∶45∶54∶53∶5
2∶51∶5將處理后的植物在上述紅光∶藍(lán)光比例下曝光，如本文所述，檢測(cè)植物次級(jí)代謝產(chǎn)物濃度的改變。觀察植物次級(jí)代謝產(chǎn)物的濃度改變。
1.i)近軸葉片表面和ii)遠(yuǎn)軸葉片表面暴露于紅光和藍(lán)光的植物葉片材料將植物(長(zhǎng)春花、大白菜、豌豆、椰菜、菠菜和擬南芥)用上文所述的方法培育，并摘下植物葉片材料暴露于以下比例(如下)的紅光和藍(lán)光下2小時(shí)，其中紅光(640nm+/-15nm)和藍(lán)光(450nm+/-15nm)都照射在葉片的上表面(近軸表面)上。
相同的方法用于使同樣波長(zhǎng)的紅光和藍(lán)光照射在葉片的遠(yuǎn)軸表面上。
如上所述從植物中選取植物材料，并按照標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程凍干。
藍(lán)光∶紅光5∶15∶25∶35∶45∶54∶53∶52∶51∶5將處理后的植物在上述紅光∶藍(lán)光比例下曝光，如本文所述，檢測(cè)植物次級(jí)代謝產(chǎn)物濃度的改變。觀察植物次級(jí)代謝產(chǎn)物的濃度改變。
設(shè)備現(xiàn)在參見(jiàn)附圖(
圖1)，表示了一種是適合于實(shí)施本發(fā)明方法的設(shè)備10的正面示意圖。僅由實(shí)例的方式表示，該設(shè)備10具有家用器具的外形，適合于廚房使用，其包括通常為立方體形的外殼11，具有固定封閉的頂板、底板和三個(gè)側(cè)壁，第四個(gè)側(cè)壁(未示出)起到門(mén)的作用，以提供到達(dá)該外殼內(nèi)部的入口。
所述外殼限定了曝光室，其大致中央的部位具有一個(gè)玻璃板12用作腔室中被曝光處理的植物材料13的載體。由設(shè)置在所述腔室上部的三個(gè)互相分離的光源14產(chǎn)生所述光線，并且所述光源具有發(fā)光表面15。該發(fā)光表面設(shè)置成將光線大致朝著板12上部照射的形式，并因此照射到板上所承載的植物材料的上表面，而板的主要側(cè)面朝著腔室的底部。鏡子形式的反射器16設(shè)置在底部附近，其位置可攔截住側(cè)向照射的光線，該鏡子的角度可使入射光線射向板12的下面，并因而照在植物材料的下表面上，由于該板是透明的，因此所述下表面暴露在光線中。反射器16所示位置及其相關(guān)的反射光束僅僅作為一種實(shí)例的形式，可以具有另外的反射器來(lái)向相對(duì)于附圖平面的斜前方和斜后方反射光束。因此，在其側(cè)表面處，板12上承載的材料13的上下表面都以不同程度被曝光。已發(fā)現(xiàn)這種光源和反射器的設(shè)置可同時(shí)實(shí)現(xiàn)被承載的植物材料有效曝光于產(chǎn)生的光線下和具有操作成本經(jīng)濟(jì)的簡(jiǎn)單構(gòu)造。
所述光源包括透射濾鏡，從而只通過(guò)400到700nm范圍內(nèi)的一種或多種選定波長(zhǎng)的光，并且通過(guò)位于電源18中的可編程定時(shí)器17來(lái)發(fā)出預(yù)定時(shí)間的光，其足以實(shí)現(xiàn)在被處理的植物材料中細(xì)胞或組織植化因子的預(yù)期短暫改變。
因此，直接在烹制或使用被處理過(guò)的材料之前，所述器具可方便地實(shí)現(xiàn)處理方法。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)至少一種波長(zhǎng)選自400nm到700nm波長(zhǎng)范圍的光照射含有葉綠素的植物細(xì)胞或含有葉綠素的植物組織，來(lái)改變所述植物細(xì)胞或植物組織中至少一種植化因子水平的方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述至少一種波長(zhǎng)的光為波長(zhǎng)在600nm-700nm范圍內(nèi)的紅光。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述紅光的波長(zhǎng)在620nm-690nm范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的方法，其中所述紅光的波長(zhǎng)在625nm-680nm范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任意一個(gè)的方法，其中所述紅光的波長(zhǎng)大約為650nm+/-15nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述至少一種波長(zhǎng)的光為波長(zhǎng)在420nm-490nm范圍內(nèi)的藍(lán)光。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述藍(lán)光的波長(zhǎng)在430nm-470nm范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的方法，其中所述藍(lán)光的波長(zhǎng)在435nm-465nm范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任意一個(gè)的方法，其中所述藍(lán)光的波長(zhǎng)大約為450nm+/-15nm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述光包括兩種波長(zhǎng)選自紅光和藍(lán)光的光，所述紅光和藍(lán)光的波長(zhǎng)選自根據(jù)權(quán)利要求2至9中任意一個(gè)中的紅光和藍(lán)光的波長(zhǎng)范圍。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中藍(lán)光紅光的能量比例在7∶1到1∶7的范圍內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中藍(lán)光∶紅光的能量比例在6∶1到1∶6的范圍內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或權(quán)利要求12的方法，其中藍(lán)光∶紅光的能量比例在5∶1到1∶5的范圍內(nèi)。
14.根據(jù)前述任意一個(gè)權(quán)利要求的方法，其中所述植物細(xì)胞或植物組織暴露于所述至少一種波長(zhǎng)的光下的時(shí)間大于180分鐘。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任意一個(gè)的方法，其中所述植物細(xì)胞或植物組織暴露于所述至少一種波長(zhǎng)的光下的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)180分鐘。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中所述時(shí)間長(zhǎng)達(dá)120分鐘。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或權(quán)利要求16的方法，其中所述時(shí)間長(zhǎng)達(dá)60分鐘。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述時(shí)間長(zhǎng)達(dá)45分鐘。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或權(quán)利要求18的方法，其中所述時(shí)間長(zhǎng)達(dá)30分鐘。
20.根據(jù)權(quán)利要求17至權(quán)利要求19中任意一個(gè)的方法，其中所述時(shí)間在5至15分鐘的范圍內(nèi)。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至20中任意一個(gè)的方法，其中所述植物細(xì)胞或植物組織包含在植物中，或者選自從植物中獲得的植物組織，并且能夠進(jìn)行光合作用，其選自較高等植物的綠色莖干、花萼、和葉片，藻類(lèi)細(xì)胞，蘚類(lèi)細(xì)胞，以及可食用和/或不可食用、或者味道不好的較高等和較低成植物種類(lèi)的較高等和較低等植物細(xì)胞的細(xì)胞培養(yǎng)物。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中所述植物細(xì)胞或植物組織來(lái)自于選自以下組中的植物香草、長(zhǎng)春花、紅豆杉科的植物、大麻類(lèi)植物、綠色蔬菜和綠色種子。
23.根據(jù)權(quán)利要求21或權(quán)利要求22的方法，其中所述植物細(xì)胞或植物組織來(lái)自于選自以下組中的植物長(zhǎng)春花、豌豆、青豌豆，菠菜，來(lái)自甘藍(lán)的物種，如椰菜、高麗菜、紫色包心菜、芽甘藍(lán)、甘藍(lán)、花椰菜、包心菜、萵苣、大白菜、蘚類(lèi)組織如小立碗蘚、lemrospora物種培養(yǎng)物、以及藻類(lèi)細(xì)胞培養(yǎng)物。
24.一種在遮蔽物下收獲植物細(xì)胞或植物組織的方法，其中所述植物細(xì)胞或植物組織暴露于來(lái)自人造光源的、至少一種可見(jiàn)光譜中存在的波長(zhǎng)并位于400nm和700nm之間的光下。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中所述波長(zhǎng)的光選自紅光或藍(lán)光，或者任選地與白光組合的紅光和藍(lán)光的組合光。
26.收獲的植物材料或者植物細(xì)胞，其可通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1至25中任意一個(gè)的方法獲得。
27.一種可通過(guò)食品加工方法獲得的加工食品，所述加工方法包括用來(lái)自人造光源的、至少一種可見(jiàn)光譜中存在的波長(zhǎng)并位于400nm和700nm之間的光照射該活植物細(xì)胞。
28.一種加工食品，包括根據(jù)權(quán)利要求1至25中任意一個(gè)中的方法獲得的處理過(guò)的植物材料或植物細(xì)胞。
29.至少一種波長(zhǎng)選自來(lái)自于人造光源的可見(jiàn)光譜(冷光)中所存在的波長(zhǎng)的光在遮蔽物下加工植物細(xì)胞或收獲植物組織的方法中的用途。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的應(yīng)用，其中所述至少一種波長(zhǎng)的光選自紅光、藍(lán)光、或紅光和藍(lán)光的組合光，其中所選光的波長(zhǎng)可選擇性地與白光相組合。
31.用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1至25中任意一個(gè)中的方法的設(shè)備，包括一個(gè)限定曝光室的封閉物，設(shè)置在該室中用以支持其中的植物材料的載體裝置，其承載植物材料的方式和位置使得可以在多個(gè)方向上曝光，以及發(fā)光和應(yīng)用裝置，用以產(chǎn)生至少一種預(yù)定波長(zhǎng)的光并將發(fā)出的光從多個(gè)方向施加到所承載的植物材料上預(yù)定的時(shí)間，從而使所述材料的不止一面被曝光。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的設(shè)備，其中所述封閉物具有其至少一些面被封閉的外殼的形式。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的設(shè)備，其中所述設(shè)備是家用的臺(tái)式器具。
34.根據(jù)權(quán)利要求31的設(shè)備，其中所述封閉物包括由墻壁、底板和天花板圍起來(lái)的構(gòu)造，至少其中一些部分具有集成式或內(nèi)部安裝的建筑元素。
35.根據(jù)權(quán)利要求31至34中任意一個(gè)的設(shè)備，其中所述曝光室的尺寸設(shè)計(jì)成，在至少是主要方向上的光路長(zhǎng)度能夠使所述材料被暴露在預(yù)定強(qiáng)度的光線下，并且發(fā)光和應(yīng)用裝置的工作能量達(dá)到給定的最小開(kāi)支。
36.根據(jù)權(quán)利要求31至35中任意一個(gè)的設(shè)備，其中所述載體裝置設(shè)置成，使光線能夠到達(dá)所述材料的多個(gè)面，以使其面積的預(yù)定最小部分被曝光。
37.根據(jù)權(quán)利要求31至36中任意一個(gè)的設(shè)備，其中所述載體裝置包括，具有表面并且上面能放置植物材料的組件。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的設(shè)備，其中所述元件是透光材料和/或構(gòu)造。
39.根據(jù)權(quán)利要求31至38中任意一個(gè)的設(shè)備，其中所述載體裝置和封閉物彼此可相對(duì)移動(dòng)。
40.根據(jù)權(quán)利要求31至39中任意一個(gè)的設(shè)備，其中所述發(fā)光和應(yīng)用裝置包括在不同的方向上發(fā)光的多個(gè)光源。
41.根據(jù)權(quán)利要求31至39中任意一個(gè)的設(shè)備，其中所述發(fā)光和應(yīng)用裝置包括單個(gè)光源和多個(gè)從光源向不同方向上反射的反射器。
42.根據(jù)權(quán)利要求31至39中任意一個(gè)的設(shè)備，其中所述發(fā)光和應(yīng)用裝置包括，分別在不同方向上發(fā)光和反射光的多個(gè)光源和多個(gè)反射器。
43.根據(jù)權(quán)利要求40至42中任意一個(gè)的設(shè)備，其中所述或每個(gè)光源包括發(fā)光二極管。
44.根據(jù)權(quán)利要求31至43中任意一個(gè)的設(shè)備，其中所述發(fā)光和應(yīng)用裝置包括設(shè)置在所述封閉物多個(gè)面上的發(fā)光和/或反光元件。
45.根據(jù)權(quán)利要求31至44中任意一個(gè)的設(shè)備，其中所述發(fā)光和應(yīng)用裝置可發(fā)出藍(lán)光、紅光中存在的波長(zhǎng)的光，和白光中存在的紅光和藍(lán)光波長(zhǎng)的光。
46.根據(jù)權(quán)利要求45的設(shè)備，其中所述發(fā)光和應(yīng)用裝置進(jìn)一步可用以發(fā)出白光。
47.根據(jù)權(quán)利要求31至46中任意一個(gè)的設(shè)備，包括開(kāi)關(guān)裝置，用以在工作了預(yù)定時(shí)間段之后切斷所述發(fā)光和應(yīng)用裝置。
48.根據(jù)權(quán)利要求31至47中任意一個(gè)的設(shè)備，包括定時(shí)裝置，用以選擇預(yù)定的時(shí)間段。
全文摘要
一種通過(guò)至少一種波長(zhǎng)選自400nm到700nm波長(zhǎng)范圍的光照射含有葉綠素的植物細(xì)胞或含有葉綠素的植物組織，來(lái)改變所述植物細(xì)胞或植物組織中至少一種植化因子水平的方法，用以改變植物組織中植化因子的水平而選自所述范圍波長(zhǎng)的光的應(yīng)用，具有改變的植化因子水平的收獲植物局部，以及用于產(chǎn)生具有改變的植化因子水平的植物組織的設(shè)備。
文檔編號(hào)A01G9/00GK1826050SQ200480021120
公開(kāi)日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2004年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月23日
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