close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY13156

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.04.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
A 01N 65/00
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР
ОТ ГРИБНЫХ И БАКТЕРИАЛЬНЫХ БОЛЕЗНЕЙ И ВРЕДИТЕЛЕЙ
(21) Номер заявки: a 20081488
(22) 2008.11.21
(71) Заявители: Государственное научное
учреждение "Институт природопользования Национальной академии
наук Беларуси"; Республиканское
научное дочернее унитарное предприятие "Институт защиты растений" (BY)
(72) Авторы: Наумова Галина Васильевна; Макарова Наталья Леонидовна;
Жмакова Надежда Анатольевна;
Овчинникова Татьяна Феликсовна;
Прищепа Иосиф Алексеевич; Колядко Нина Николаевна; Попов Федор Антонович (BY)
BY 13156 C1 2010.04.30
BY (11) 13156
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатели: Государственное
научное учреждение "Институт природопользования Национальной академии наук Беларуси"; Республиканское
научное дочернее унитарное предприятие "Институт защиты растений" (BY)
(56) GB 230203, 1925.
US 4994272, 1991.
EP 0775443 B1, 2002.
(57)
Способ получения средства защиты овощных культур от грибных и бактериальных
болезней и вредителей, заключающийся в том, что семена алкалоидсодержащего люпина
измельчают и экстрагируют при комнатной температуре 5-7 %-ным водным раствором
гидроксида натрия при гидромодуле 1 : (5-10), чередуя перемешивание и настаивание, в
течение 4-6 часов, после чего отделяют твердый остаток.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к способу получения
средства защиты, предназначенного для использования в растениеводстве с целью борьбы
с болезнями и вредителями овощных культур.
Задача настоящего изобретения - разработка способа получения препарата для борьбы
с грибными и бактериальными болезнями, а также вредителями овощных культур на основе природного сырья - семян люпина алкалоидного.
Поставленная задача решается тем, что препарат для защиты овощных культур от
болезней и вредителей получают из предварительно измельченных семян алкалоидсодержащего люпина методом щелочной экстракции 5,0-7,0 %-ным водным раствором
гидроксида натрия при комнатной температуре в течение 4-6 часов, чередуя настаива-
BY 13156 C1 2010.04.30
ние с перемешиванием реакционной суспензии, при гидромодуле 1 : (5-10) с последующим отделением твердого остатка.
Семена люпина в качестве сырья выбраны потому, что это наиболее доступное алкалоидсодержащее сырье, а их содержание в составе сухого вещества семян может достигать 3 %.
В семенах люпина в настоящее время обнаружено 16 алкалоидов, все они являются физиологически активными веществами, и многие оказывают угнетающее действие на вредителей и патогенную микрофлору.
В растительном материале алкалоиды содержатся в виде солей органических кислот, и
для их выделения необходимо разрушить соли путем обработки аммиаком или щелочью.
Поэтому наиболее простым и эффективным способом получения алкалоидсодержащего
препарата из семян люпина является щелочная экстракция.
Из литературных источников неизвестны способы получения средства защиты овощных культур от болезней и вредителей на основе семян люпина методом экстракции при
указанных технологических режимах.
Способ обладает новизной и предлагается впервые.
Изобретение поясняется выполнением конкретных примеров.
Пример 1.
В лабораторный реактор, снабженный мешалкой, вносят 100 г предварительно измельченных воздушно-сухих семян люпина сорта "Синий горький № 892", добавляют
700 мл 5,0 %-ного раствора гидроксида натрия (гидромодуль 1 : 7). Водно-щелочную суспензию настаивают 1 час, затем включают мешалку и перемешивают смесь в течение 1,5 часов,
выключают мешалку и настаивают реакционную смесь 1 час, после чего включают мешалку и перемешивают в течение 1,5 часов, затем настаивают 1 час и разделяют суспензию на твердую фазу и жидкий экстракт с использованием лабораторной центрифуги при
2000 об/мин. Выход продукта составил 55 % от ОМ исходного сырья, концентрация действующих веществ - 9,0 %, содержание алкалоидов в растворе - 0,38 %.
Пример 2.
В лабораторный реактор, снабженный мешалкой, вносят 200 г предварительно измельченных воздушно-сухих семян люпина сорта "Синий горький", добавляют 1600 мл 7,0 %-ного
водного раствора гидроксида натрия (гидромодуль 1 : 8). Водно-щелочную суспензию настаивают 1 час, затем включают мешалку и перемешивают смесь в течение 1 часа, выключают мешалку и настаивают реакционную смесь 1 час, после чего включают мешалку и
перемешивают смесь в течение 1 часа, затем настаивают 1 час и разделяют суспензию
на твердую фазу и жидкий экстракт с использованием лабораторной центрифуги при
2000 об/мин. Выход продукта составил 54,8 % от сухого вещества исходного сырья, концентрация действующих веществ - 8,5 %, содержание алкалоидов в растворе - 0,32 %.
Учитывая важную роль концентрации щелочи при экстракции алкалоидов люпина, в
табл. 1 приведены результаты исследования по влиянию этого параметра на выход, концентрацию препарата и содержание в нем алкалоидов.
Результаты исследований показали, что для более полного извлечения алкалоидов из
семян люпина при комнатной температуре достаточно осуществлять их водно-щелочную
экстракцию 5 %-ным водным раствором едкого натра. При этом выход препарата составил
37,5 %, содержание органических веществ в растворе - 8,7 %, а содержание алкалоидов 0,32 %. Применение для экстракции 3 %-ного раствора едкого натра недостаточно для
полного извлечения алкалоидов, а использование щелочи в концентрации 7 % практически не приводит к повышению содержания органических веществ в растворе и выхода алкалоидов.
2
BY 13156 C1 2010.04.30
Таблица 1
Влияние концентрации гидроксида натрия на выход препарата
и содержание в нем алкалоидов
Концентрация
Концентрация органических
Выход
Содержание алкагидроксида натрия, %
веществ, % в растворе
препарата, % лоидов, % в растворе
3
7,9
42,1
0,20
5
8,7
50,5
0,32
7
8,8
52,3
0,32
При экстракции растительного сырья, которая обычно направлена на перевод в раствор отдельных его ценных компонентов, важным технологическим показателем является
его гидромодуль, то есть соотношение твердой и жидкой фаз. В экспериментах по щелочной экстракции семян люпина при различных соотношениях жидкой и твердой фаз
гидромодуль в суспензиях изменяли в следующих пределах: 1 : 15; 1 : 12; 1 : 10; 1 : 7 и 1 : 5.
Экстракция проводилась в течение 24 часов при комнатной температуре. В полученных экстрактах определено содержание алкалоидов. Результаты исследований представлены в табл. 2.
Содержание алкалоидов в экстрактах семян люпина,
полученных при разных гидромодулях
№ п/п
1
2
3
4
5
Гидромодуль
1:15
1:12
1:10
1:7
1:5
Таблица 2
Содержание алкалоидов, % в растворе
0,18
0,23
0,30
0,36
0,36
Анализ полученных данных свидетельствует о том, что концентрацию действующих
веществ в препарате можно повысить путем изменения гидромодуля при щелочной экстракции семян люпина. При этом целесообразно использовать гидромодуль 1 : 7, при котором достигается наибольший переход алкалоидов в жидкую фазу.
Экстракционный метод извлечения отдельных компонентов из растительного сырья
относится к эффективным физико-химическим приемам воздействия на исходный материал, когда в процессе диффузии из твердой фазы при помощи жидких экстрагентов в растворимое состояние переходят ценные химические соединения, а в данном случае алкалоиды. Наиболее доступным с точки зрения аппаратурного оформления и экономии
энергетических ресурсов является способ настаивания измельченного исходного сырья
(семена люпина) в жидком экстрагенте. Вместе с тем процесс экстракции из твердой фазы в
жидкую существенно ускоряется при перемешивании суспензии. С целью повышения эффективности экстракции, снижения ее продолжительности и энергозатрат предложен способ экстракции, при котором процесс настаивания чередуется с перемешиванием. Важное
значение в данном процессе имеет его продолжительность в целом, а также продолжительность отдельных стадий - настаивания и перемешивания.
Изучено влияние времени настаивания семян люпина в щелочном растворе на выход
алкалоидов, а также возможность сокращения продолжительности экстракции исходного
сырья путем сочетания процессов перемешивания и настаивания. При настаивании семена
люпина выдерживали в щелочной среде 4, 6, 9 и 12 ч. Общая продолжительность процесса
в опытах по комбинированной экстракции составляла 4,0; 4,5; 5,0; 5,5 и 6,0 часов. При
этом время перемешивания в разных вариантах опыта составляло от 1 до 3 часов при
различных интервалах перемешивания и настаивания. Следует отметить, что на первой
стадии процесса экстракции необходимо проводить настаивание для набухания сухого
растительного материала.
3
BY 13156 C1 2010.04.30
Результаты экспериментов представлены в табл. 3.
Таблица 3
Влияние времени экстракции и продолжительности
стадий перемешивания и настаивания на выход алкалоидов
№ п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
Общая продолжитель- Продолжительность Продолжительность Содержание
ность экстракции, ч
перемешивания, ч
настаивания, ч
алкалоидов, %
4
4
0,21
6
6
0,28
9
9
0,34
12
12
0,34
4,0
1,0
3,0
0,26
-"2,0
2,0
0,30
-"3,0
1,0
0,33
4,5
1,0
3,5
0,28
-"2,0
2,5
0,32
-"3,0
1,5
0,34
5,0
1,0
4,0
0,31
-"2,0
3,0
0,38
-"3,0
2,0
0,39
5,5
1,0
4,5
0,32
-"2,0
3,5
0,38
-"3,0
2,5
0,39
6,0
1,0
5,0
0,33
-"2,0
4,0
0,38
-"3,0
3,0
0,40
Установлено, что для более полного извлечения алкалоидов путем настаивания семян
люпина при комнатной температуре необходимо осуществлять их водно-щелочную экстракцию 5 %-ным водным раствором едкого натра на протяжении 9 часов. Дальнейшее
увеличение продолжительности настаивания не приводит к увеличению содержания алкалоидов. Более эффективно процесс экстракции протекает при чередовании настаивания с
перемешиванием. Перемешивание существенно ускоряет процесс растворения и перехода
алкалоидов из сырья в жидкую фазу и позволяет на 30 % повысить выход алкалоидов при
одинаковой продолжительности экстракции. Так, если при 6-часовом настаивании содержание алкалоидов в препарате составляет 0,28 %, то при комбинированной обработке 0,38-0,40 % на сухое вещество препарата.
Наиболее важным фактором, влияющим на выход алкалоидов из семян люпина при их
экстракции, является продолжительность перемешивания водно-щелочной суспензии. Характерно, что при перемешивании такой суспензии на протяжении 2 часов достигается
практически максимальный выход алкалоидов (до 0,39 %). В меньшей мере экстракция
алкалоидов зависит от продолжительности другой стадии процесса - настаивания.
Полученные данные позволяют выбрать оптимальные условия экстракции алкалоидов
из семян люпина как по общей продолжительности процесса, так и его отдельных стадий.
Целесообразно ограничить общую продолжительность экстракции семян 5 часами при
2-часовом перемешивании, что будет способствовать получению препарата с высоким содержанием алкалоидов (0,38 %) при существенной экономии электроэнергии.
Эффективность нового препарата проверена специалистами РУП "Институт защиты
растений". Изучена фунгицидная активность алкалоидсодержащего препарата по отноше4
BY 13156 C1 2010.04.30
нию к возбудителям болезней овощных культур in vitro. Установлено, что в концентрации
0,5 % препарат оказывает высокое токсическое действие на возбудителей серой гнили
(Botrytis cinerea) и альтернариоза (Alternaria brassicae). Ингибирование роста мицелия гриба Botrytis cinerea составило 84,4 %, a Alternaria brassicae - 82,8 %, что видно из данных
табл. 4.
Таблица 4
Фунгицидное действие алкалоидсодержащего препарата
на рост мицелия возбудителей серой гнили и альтернариоза (опыт in vitro, 2006 г.)
Вариант
опыта
Концентрация
рабочего
раствора, %
Препарат
0,1
0,3
0,5
Контроль
(вода)
-
Botrytis cinerea
средний
торможение
диаметр
роста
колоний, см
колоний, %
9,0
0,0
3,5
61,0
1,4
84,4
9,0
-
Alternaria brassicae
средний
торможение
диаметр
роста
колоний, см
колоний, %
6,4
22,8
4,5
35,1
1,2
82,8
7,0
-
О токсическом действии препарата на рост колоний грибов свидетельствуют показатели ростового коэффициента (РК), табл. 5. Его значение для Botrytis cinerea составляло
0,30, а для Alternaria brassicae - 0,22.
Репродуктивная способность фитопатогенов была дифференцированной и зависела от
концентрации рабочего раствора. Установлено, что в 0,3 и 0,5 %-ных концентрациях препарат сдерживает процесс спорообразования Botrytis cinerea. Спорообразование колоний
гриба Alternaria brassicae при применении препарата в 0,5 %-ной концентрации было слабое, а в концентрациях 0,1 и 0,3 % - умеренное.
Таблица 5
Влияние препаратов растительного происхождения на скорость роста колоний
тест-культур и интенсивность спорообразования (опыт in vitro, 2006 г.)
КонцентBotrytis cinerea
Alternaria brassicae
Вариант
рация
ростовой
интенсивность
ростовой
интенсивность
опыта
рабочего
коэффициент
спорообразования
коэффициент
спорообразования
раствора, %
0,1
1,62
(+ + +)
0,97
(+ +)
Препарат
0,3
0,63
(+ +)
0,81
(+ +)
0,5
0,30
(+ +)
0,22
(+)
Контроль
(вода)
1,62
(+ + +)
1,28
(+ + +)
Примечание: спороношение (+) - слабое; (+ +) - умеренное; (+ + +) - обильное.
В лабораторных условиях определено влияние алкалоидсодержащего препарата на
снижение фитопатогенного потенциала и посевные качества семян моркови столовой сорта "Карлена" и капусты белокочанной сорта "Белорусская 85". Семена замачивали в рабочем растворе препарата (0,1; 0,2 и 0,3 %) в течение 12 и 24 часов при температуре
18-20 °С. Расход рабочей жидкости 2 л/кг семян. Контроль - дистиллированная вода.
Установлено, что наиболее эффективно замачивание семян моркови и капусты в
0,3 %-ном растворе препарата при экспозиции 24 часа. При этом пораженность проростков моркови и капусты альтернариозом снижается соответственно в 1,8 и 2,3 раза, а бактериозами - полностью отсутствует (табл. 6).
5
BY 13156 C1 2010.04.30
Таблица 6
Влияние алкалоидсодержащего препарата на посевные качества семян
моркови столовой и капусты и пораженность проростков болезнями.
Концентрация Энергия Всхо- Пораженность проростков, % Длина
Вариант
рабочего
прорас- жесть,
пророопыта
альтернариозом бактериозом стка, см
раствора, % тания, %
%
Морковь
Препарат,
0,1
90,3
90,3
1,6
1,6
4,4
экспозиция
0,2
91,0
92,0
1,2
1,0
4,7
12 часов
0,3
89,3
93,0
1,0
0,7
4,6
Контроль
87,8
88,5
1,8
1,6
4,2
Препарат,
0,1
91,0
91,3
1,3
0,7
4,2
экспозиция
0,2
91,3
92,0
1,0
0,7
4,7
24 часа
0,3
91,3
93,0
0,8
0,0
4,3
Контроль
87,5
89,5
1,4
1,5
4,0
Капуста
Препарат,
0,1
90,3
90,3
1,6
1,6
4,4
экспозиция
0,2
91,0
92,0
1,0
1,0
4,7
12 часов
0,3
89,3
93,0
0,8
0,7
4,6
Контроль
87,8
88,5
1,8
1,6
4,2
Препарат,
0,1
91,0
91,3
1,3
0,7
4,2
экспозиция
0,2
91,3
92,0
1,0
0,5
4,7
24 часа
0,3
91,3
93,0
0,6
0,0
4,3
Контроль
87,5
89,5
1,4
1,5
4,0
Препарат оказывает ростстимулирующее действие на прорастание семян и линейный
рост проростков, увеличивая энергию прорастания и всхожесть семян, при этом активность прорастания семян моркови столовой и капусты находилась на одном уровне как
при 12-часовой, так и при 24-часовой экспозиции.
Полевой опыт по изучению фунгицидных свойств алкалоидсодержащего препарата
проведен на капусте белокочанной в КУСХП совхоз-агрофирма "Рассвет" Минского района. Сорт капусты - "Белорусская 85". Площадь делянок - 3 м2, повторность 4-кратная.
Для полевых опытов семена капусты замачивали в 0,3 %-ном растворе препарата в течение
24 часов, просушивали и высевали в гряды. Учет болезней проводился путем визуального
осмотра растений в 10 местах на 0,25 м погонного рядка по диагоналям делянки. Биометрические измерения рассады - на 30-й день после высева в гряды. Результаты полевых испытаний нового препарата представлены в табл. 7.
Таблица 7
Влияние алкалоидсодержащего препарата на рост и развитие рассады
капусты белокочанной и пораженность ее болезнями
Полевая
Пораженность Длина
Вариант
всхожесть, рассады черной растеопыта
%
ножкой, %
ний, см
Препарат
Контроль
НСР05
83,7
78,0
7,5
12,4
16,6
15,4
0,7
АссимиляциДополниКоличество
онная потельный
растений,
верхность
выход расшт/м2
растения, см2
сады, %
46,2
36,7
10,9
230
203
13,3
-
Установлено, что предпосевное замачивание семян капусты в 0,3 %-ном растворе препарата снижает поражение растений черной ножкой по сравнению с контрольным вариан6
BY 13156 C1 2010.04.30
том на 39,5 %. Кроме того, препарат оказал положительное влияние на полевую всхожесть
семян, которая составляла 83,7 % при 78,0 % в контроле. Предпосевное замачивание семян в растворе препарата стимулировало рост и развитие растений капусты: в рассадный
период ассимиляционная поверхность растений увеличилась на 25,9 %, их высота - на
7,8 %, что в конечном итоге отразилось на густоте растений и дополнительном выходе
(увеличение на 13,3 %) качественной рассады с 1 м2 площади.
Инсектицидная активность алкалоидсодержащего препарата оценивалась в лабораторнополевых опытах по отношению к капустной тле (Brevicorynae brassicae L.) и гусеницам
капустной моли (Plutella maculipennis Curt). Для этого использовали метод изоляции насекомых. Подсчет гибели насекомых проводили на 7-й день после опрыскивания. Установлено, что препарат проявляет высокотоксичное действие по отношению к личинкам тли и
гусеницам капустной моли (100 % гибель фитофагов), табл. 8.
Таблица 8
Оценка токсического действия алкалоидсодержащего препарата на вредителей
капусты белокочанной (лабораторно-полевой опыт, сорт "Белорусская 85")
Исходная численность Биологическая эффекособей/растение
тивность, %
Концентрация,
Вариант опыта
%
капустной капустной капустная капустная
тли
моли
тля
моль
Препарат
0,5
102
13
100
100
Контроль (вода)
90*
10*
89*
10*
Примечание: * в контроле - количество живых особей фитофагов.
Инсектицидная активность алкалоидсодержащего препарата против вредителей огурца (сорт Конни) - обыкновенного паутинного клеща (Tetranychus uriticae Koch.) и тепличной белокрылки (Trialeurodes vaporariorum Westw.) испытана в условиях защищенного
грунта МОУСП "Старо-Борисов" Борисовского района. Численность клеща на растениях
огурца до обработки колебалась по вариантам опыта от 20 до 25 особей/лист. В популяции тепличной белокрылки преобладали личинки младших возрастов, численность которых перед закладкой опыта составляла 17-20 особей/лист. Биологическую эффективность
определяли по снижению численности фитофагов в контрольном и опытном вариантах.
Полученные данные обработаны статистически [1]. Учет гибели личинок паутинного
клеща проведен на 5-й день после опрыскивания алкалоидсодержащим препаратом (табл. 9).
Таблица 9
Эффективность действия алкалоидсодержащего препарата против обыкновенного
паутинного клеща и тепличной белокрылки на культуре огурца в защищенном
грунте
Численность личинок до
Биологическая
Вариант
обработки, особей/лист
эффективность, %
опыта
паутинного
тепличной
паутинный
тепличная
клеща
белокрылки
клещ
белокрылка
0,2
21
19
68,7
70,8
Препарат
0,3
23
17
100
100
0,5
20
20
100
100
Контроль
25
18
32*
24*
Примечание: * в контроле - численность вредителей (особей/лист).
Концентрация
рабочего раствора, %
Установлено, что обработка растений 0,2 %-ным раствором препарата снижала плотность паутинного клеща на 68,7 %, а тепличной белокрылки - на 70,8 %. Увеличение концентрации рабочего раствора до 0,3-0,5 % приводило к полной гибели обоих вредителей.
7
BY 13156 C1 2010.04.30
Инсектицидная активность препарата оценивалась также против зеленой персиковой
тли (Myzodes persicae Sulz.) на культуре томата (сорт Алькасар) в условиях теплиц
МОУСП "Старо-Борисов" Борисовского района, табл. 10. Биологическую эффективность
определяли по снижению численности фитофагов в контрольном и опытном вариантах.
Во избежание миграции крылатых самок-расселительниц тлей на учетные растения надевали изоляторы.
В открытом грунте изучено токсическое действие препарата на листогрызущих - гусениц капустной (Pieris brassicae L.) и репной (P. rapae L.) белянок (табл. 11).
Таблица 10
Эффективность действия алкалоидсодержащего препарата
против зеленой персиковой тли на культуре томата в защищенном грунте
Концентрация
Биологическая эффективВариант
Численность личинок тли до
рабочего расность, % на день учета
опыта
обработки, особей/лист
твора, %
5-ый
7-ой
0,2
32
57,8
63,0
Препарат
0,3
50
69,6
73,6
0,5
29
100
100
Контроль
35
38*
38*
Примечание: *в контроле - численность тли (особей/лист).
Учеты, проведенные на 5-й и 7-й дни после обработки, показали, что при концентрации рабочего раствора 0,2-0,3 % биологическая эффективность препарата против личинок
зеленой персиковой тли составляла 69,6 и 73,6 % соответственно (табл. 10), а при увеличении концентрации препарата до 0,5 % - 100 % вредителей капусты.
Таблица 11
Влияние алкалоидсодержащего препарата на листогрызущих вредителей капусты
белокочанной (опытное поле РУП "Институт защиты растений", сорт "Мара").
Численность вредителей,
Концентрация
Биологическая
особей/25 учетных растений
рабочего
эффективность, %
Вариант опыта
до обработки
раствора, %
капустной
репной
капустная
репная
по препарату
белянки
белянки
белянка
белянка
0,2
12
8
68,7
60,0
Препарат
0,3
14
11
75,0
64,2
0,5
12
12
87,5
71,4
Контроль
12
11
16*
14*
Примечание: *в контроле - численность гусениц вредителей на 25 учетных растениях.
Установлено, что препарат в концентрации рабочего раствора 0,5 % снижал численность гусениц капустной белянки на 87,5 %, а репной белянки - на 71,4 %.
Таким образом, предлагаемый способ дает возможность получать высокоэффективный экологобезопасный препарат на основе растительного сырья для защиты овощных
культур от вредоносных организмов.
Источники информации:
1. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта: (с основами статистической обработки результатов исследований). - М.: Колос, 1985. - 351 с.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
8
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
152 Кб
Теги
by13156, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа