Способ переработки чеснока для получения средства защиты растений и способ обработки семян

 

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано при создании экологически безопасных технологий защиты растений. Способ переработки чеснока для получения средства защиты растений заключается в том, что чеснок предварительно режут на ломтики или кусочки и нагревают до температуры 80-85°С в течение 3-5 минут. Затем измельчают до состояния пасты и выдерживают при комнатной температуре в закрытой емкости. Перед резкой чеснок может быть заморожен. Нагрев чеснока осуществляют в воде, паром, в масле или жире. Способ обработки семян согласно изобретению заключается в их экспозиции в атмосфере летучих соединений чеснока, выделяющихся из пасты, полученной описанным способом переработки чеснока. Использование изобретения позволяет получить средство защиты растений с высоко концентрированным содержанием активных веществ и длительным сроком хранения, которое может использоваться как в жидкой форме, так и для фумигации. 2 н. и 6 з.п.ф-лы, 3 табл.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, к созданию экологически безопасных технологий защиты растений.

Целью данного изобретения является получение пестицида из растительного сырья, в частности чеснока. Научные исследования, касающиеся эффективности действия чеснока на фитопатогенные организмы - бактерии, грибы, вирусы, свидетельствуют о том, что чесночные экстракты активны в высоких разведениях в отношении большого числа разнообразных микроорганизмов, а также насекомых-вредителей. Однако промышленные технологии, использующие чеснок для защиты растений, практически неизвестны, поскольку спрос на пестициды растительного происхождения еще недостаточен. Оценка экономической эффективности производства натуральных средств защиты растений в сравнении с производством химических средств должна включать критерий сохранения окружающей среды и здоровья людей, но такой критерий пока что не разработан. Тем не менее преимущества безопасности натуральных средств защиты растений в сравнении с так называемыми ядохимикатами становятся настолько значимыми, что переход к их промышленному производству - задача ближайшего времени.

В списке растений-пестицидов чеснок занимает первое место. Известные технические достижения используют различные экстракты из чеснока сами по себе или в сочетании с другими растительными или химическими компонентами в качестве пестицида, инсектицида, акарицида - ЕР 0945066 A1; US Patent 5429817; FR 2779615; ЕР 0843965 A1 - прототип. “A method of protecting agricultural products”. В этих способах и других источниках (Chemical Abstracts, 1998, 130: 138521, 222339, 1999, 131: 16186; Т.Д.Купрашвили “Защита и карантин растений”, 1996, №5, с.31) используют чесночные экстракты, полученные с помощью воды или органических растворителей. Научные исследования показывают, что выход активных веществ чеснока в жидкую фазу и их состав зависят от степени разрушения ткани, времени, температуры и рН экстракции (Е. Block et al., 1992). Если эти факторы не контролируются, эффективность извлечения и активность веществ чесночного масла оказываются недостаточными, что делает способ неэкономичным. Аналоги этого не учитывают.

Целью данного изобретения является способ переработки чеснока для получения средств защиты растений, в котором продукт 1) высоко концентрирован по содержанию активных веществ; 2) отличается длительным сроком хранения в связи с п.1); 3) используется как в жидкой форме, так и для фумигации; 4) содержит стимулирующие рост вещества; 5) удобен для обработки семян.

Возможность для решения этих задач усматривается в самом химизме образования чесночного масла и сопутствующих биологически активных веществ. Чесночное масло, как таковое, не присутствует в целых неразрушенных луковицах, а образуется в момент измельчения чеснока, т.е. разрушения структуры ткани зубков. Масло есть продукт ферментативного превращения неактивных предшественников, которые соединяются с ферментом только в момент разрушения клетки. Образуются высокоактивные летучие вещества, вступающие в различные химические реакции. Превращения этих веществ с момента их образования можно контролировать с помощью температуры и рН в чесночном гомогенате, что и было использовано в данном изобретении.

Ожидаемый результат достигается тем, что чеснок очищают, целые зубки замораживают, измельчают на ломтики или кусочки в замороженном состоянии, затем заливают кипящей водой так, чтобы вся масса находилась в воде, быстро нагревают смесь до температуры 70-85°С и поддерживают эту температуру в течение 3-5 минут при помешивании, при этом поддерживают рН смеси около 7-8 добавлением щелочи КОН, отделяют жидкость, заменяют ее новой порцией горячей воды, продолжают нагревание в течение 1 мин при помешивании, после чего жидкость сливают, измельчают влажный остаток до состояния пасты, оставляют на сутки при комнатной температуре в плотно закрытой емкости. Полученную пасту используют для фумигации или опрыскивания, при этом перед употреблением она может быть разведена в воде или в каком-либо носителе или эмульгирована. В другом варианте тепловую обработку проводят с помощью пара или подогретого масла, или жира также в режиме кратковременного шока, не допуская перегрева.

Смысл обработки заключается в возможно полном превращении предшественников чесночного масла и сорбирования его летучих компонентов на биополимерах чеснока. Обычно для получения пестицидных препаратов из чеснока не прибегают к сильному нагреванию; в ряде случаев предпочитают длительное выдерживание гомогената или экстракта при пониженной температуре. Применение теплового шока с этой целью отвечает критерию новизны. Воздействие горячего агента на замороженный материал способствует разрушению клеточной структуры и, следовательно, освобождению фермента аллииназы в ходе резкого оттаивания. При этом in situ должна пройти аллииназная реакция, время завершения которой в условиях оптимума (36°С, рН 7) составляет 1-2 минуты - в процессе оттаивания должна быть такая фаза; после этого дезактивация фермента не будет иметь значения, а дальнейшее повышение температуры будет способствовать стабилизации образовавшегося чесночного масла, его сорбции на пищевых волокнах, а также пастеризации продукта. В варианте с водой целесообразно использовать минимальное количество воды не только для того, чтобы получить необходимую температурную кривую в материале, но и чтобы не снизить разбавлением и не размыть естественные высокие концентрации реагирующих фермента и субстрата в местах их нахождения в травмированных клетках растительной ткани. От этого последнего обстоятельства зависит полнота химических превращений. Это условие соблюдается в вариантах с паром и маслом.

Поскольку в результате вышеописанной процедуры получают пасту, отличающуюся бактерицидной и фунгицидной активностью, можно полагать, что химические превращения чесночного масла идут именно в указанной выше последовательности. Внешним признаком этого является легко уловимый чесночный аромат, отличающийся от сильного, резкого запаха сырого чеснока. В то же время в чесноке присутствует большое количество разнообразных ферментов, биологически активных веществ и антибиотиков и также в связанной форме, как и чесночное масло. Поэтому действующее начало препаратов из чеснока на самом деле оказывается многокомпонентным. В частности, стимулирующие рост вещества оказываются одним из сопутствующих и важных результатов в данном способе.

Существенным моментом является добавление щелочи в ходе процесса, способствующее своевременной нейтрализации и образованию более качественного состава чесночного масла, в частности образованию аллицина. При щелочном рН снижается токсичность продукта благодаря подавлению образования веществ с горьким вкусом и резким запахом, что ощущается органолептически; часть их может быть удалена заменой жидкости (что однако необязательно); предотвращается постепенное самопроизвольное окрашивание продукта в сине-зеленый цвет, зависящее от кислой среды; облегчается гидратация пищевых волокон.

Антимикробные и ростстимулирующие свойства чеснока, обработанного вышеописанным способом, иллюстрируются в опытах с проращиванием семян таблицами 1, 2. Семена выдерживались в атмосфере летучих соединений, выделяемых чесночной пастой. Атмосфера летучих соединений создавалась в закрытых сосудах объемом 250 мл., на дно которых помещалась навеска чесночной пасты; семена находились в подвешенном состоянии в марлевом мешочке над навеской в течение суток при комнатной температуре. После этого определялась всхожесть, энергия прорастания и обсемененность микроорганизмами стандартными методами. Полученные результаты сравнивались с действием на семена известного химического пестицида ТМТД в установленной нормами дозе и с вариантом без обработки.

Влияние способа получения пасты и длительности ее хранения при температуре 0 - 4°С на активность ее летучих соединений испытывалось в опытах с семенами и растениями лука. Оно показано в табл. 3. Оценивалось защитное действие препаратов против пероноспороза. Семена лука обрабатывали, как описано выше, непосредственно перед посевом. Развитие болезни учитывали по стандартной шкале. Подавление болезни учитывали по формуле: ((С_к-С_o)/С_к)·100, где С_к – развитие болезни в контроле (без обработки). С_о - развитие болезни в опыте.

Таким образом, заявленный способ представляет собой еще один вариант использования возможностей, заключенных в химической природе чеснока как пестицида. Испытание на семенах является достаточным тестом пестицидных свойств. Обеззараживающий и стимулирующий эффекты наблюдаются у концентрированной пасты, отличающейся способностью к хранению благодаря 1) собственным антимикробным веществам и 2) тепловой обработке, равнозначной пастеризации. Такая форма пестицида не предлагается в известных патентах, заявках и научных публикациях. В работе Т.Д.Купрашвили, проведенной с семенами овощных культур, обработка проводилась замачиванием семян в водной вытяжке из чеснока. Но само замачивание может дополнительно провоцировать развитие патогенов и преждевременное прорастание семян. Экспозиция семян в атмосфере летучих веществ может оказаться более тонким способом обработки, не говоря о техническом упрощении. Наше новшество дает надежду, что натуральный чесночный пестицид может быть продуктом технологичного, а не кустарного производства и, следовательно, товаром. Изобретательскому критерию соответствует то, что для обогащения пасты летучими веществами применена рискованная температурная обработка, которая тем не менее позволяет получить надежный результат.

Исследования чеснока ведутся в пищевой химии, медицине, органической химии во многих странах мира. Основываясь на авторитетном опыте, можно утверждать и убедительно доказать, что чесночные пасты, полученные нами с помощью воды, пара или масла, будут иметь особенности по составу действующих веществ. Они будут подобны в чем-то соответствующим экстрактам, которые испытывались неоднократно с различными целями (American Chemical Society: Symposium Series, 534, 1993, р.306; 546, 1994, р.84; 564, 1994, р.63). Поэтому имеет смысл предложить набор препаратов для испытания и применения на объектах, различающихся по чувствительности, какими являются, например, семена, или по природе заболевания. Они могут по-разному подходить для фумигации и для опрыскивания зерна, овощей, продуктов переработки, растений, помещений, тары и т.д. Особенности масляных препаратов зависят от природы масла. Чеснок, обработанный нагреванием в целом неизмельченном виде, содержит свой набор активных веществ.

Способ осуществляют следующим образом.

Пример 1

Чеснок очищают, измельчают зубки на ломтики или кусочки, погружают в воду, нагретую до 95-98°С, поддерживают температуру в смеси около 80°С в течение 2-3 мин, сливают воду, измельчают массу до состояния пасты, охлаждают, помещают в емкость с плотной крышкой и выдерживают при комнатной температуре в течение суток до использования. Хранение возможно при температуре 0 - 4°С в течение полугода.

Пример 2

Чеснок подвергают тепловому шоку по п.1, но в более предпочтительном варианте луковицы или зубки предварительно замораживают, измельчают и погружают в воду, нагретую до 100°С в замороженном состоянии. При этом снижается выделение летучих веществ в процессе подготовки сырья и нагревания, продлевается ферментативная фаза процесса, снижается риск перегрева чеснока.

Пример 3

Чеснок подвергают обработке по п.1, 2, но при этом в процессе нагревания в смесь вводят концентрированный раствор КОН, поддерживая тем самым рН в смеси 7,5. При этом снижается выделение веществ с резким запахом, повышается вязкость пасты, стабилизируется цвет.

Пример 4

Свежий очищенный чеснок измельчают на ломтики или кусочки и прогревают паром с температурой 100°С в течение 5 мин, измельчают, получают пасту. Хранение при температуре 0 - 4°С возможно в течение полугода.

Пример 5

Очищенные чесночные зубки режут ножом на ломтики толщиной 1 мм. Нагревают 100 г соевого масла до температуры 125°С в емкости диаметром 35-40 см и помещают в него 300 г ломтиков, помешивают в течение 5 мин до появления чесночного аромата; извлекают ломтики, рассыпают их на сухой холодной поверхности для быстрого охлаждения, измельчают, добавляя использованное масло и воду (30%) и получают пасту-эмульсию. Хранение возможно в течение полугода при температуре 0 - 4°С.

Пример 6

Чеснок обрабатывают по п.4 или 5, но при этом зубки измельчают и соединяют с теплоносителем (пар или масло) в замороженном состоянии, а температуру пара /масла повышают на 10/25°С.

Пример 7

Чеснок обрабатывают по п.4, 5, 6, при этом в процессе нагревания в смесь вводят концентрированный раствор КОН, поддерживая рН смеси 7,5.

Пример 8

Чеснок обрабатывают в неизмельченном неочищенном виде в течение 20 мин в кипящей воде, после чего его очищают и измельчают до состояния пасты, затем его используют.

Пример 9

Навеску чеснока, обработанного по п.1-8, массой 10 г помещают на дно сосуда объемом 1000 см³. Над навеской на высоте 7-8 см размещают в подвешенном виде в марлевом мешочке семена капусты. Закрывают емкость притертой крышкой и оставляют для экспозиции на 24 часа при комнатной температуре. Затем семена высевают.

Формула изобретения

1. Способ переработки чеснока для получения средства защиты растений, отличающийся тем, что чеснок предварительно режут на ломтики или кусочки, нагревают до температуры 80-85°С в течение 3-5 мин, измельчают до состояния пасты и выдерживают при комнатной температуре в течение суток в закрытой емкости.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед резкой чеснок замораживают.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что нагрев чеснока осуществляют в воде.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в процессе нагрева чеснока поддерживают рН среды в интервале 7-8 путем добавления раствора щелочи.

5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что нагрев чеснока осуществляют паром с температурой 100-125°С.

6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что нагрев чеснока осуществляют в масле или жире.

7. Способ по п.5 или 6, отличающийся тем, что в процессе нагрева чеснока поддерживают рН среды 7-8.

8. Способ обработки семян средством защиты растений из чеснока, отличающийся тем, что обработку осуществляют путем экспозиции семян в атмосфере летучих соединений чеснока, выделяющихся из пасты, полученной способом по п.1.