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

Формула изобретения

1. Способ переработки чеснока для получения средства защиты растений, отличающийся тем, что чеснок предварительно режут на ломтики или кусочки, нагревают до температуры 80-85С 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 100-125С.

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.

Описание изобретения к патенту

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 70-85С 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 (36С, 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 - 4С 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 95-98С, поддерживают температуру в смеси около 80С 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 - 4С 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 100С 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 100С в течение 5 мин, измельчают, получают пасту. Хранение при температуре 0 - 4С возможно в течение полугода.

Пример 5

Очищенные чесночные зубки режут ножом на ломтики толщиной 1 мм. Нагревают 100 г соевого масла до температуры 125С 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 - 4С.

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 10/25С.

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.