Способ обогащения селеном овощей

 

Изобретение предназначено для использования в сельском хозяйстве. Способ включает обработку вегетирующих растений водным раствором соли селена с содержанием селена в ряду концентраций между 1 и 200 г селена на 1 м³ раствора. Причем раствор, помимо соли, содержит растительный экстракт в пропорции 0,1-10%. Для получения водного экстракта используют побочные продукты пищевой и фармацевтической промышленности, а при его получении регулируют рН, температуру и длительность экстракции в зависимости от природы растительного материала для достижения полноты экстракции. Изобретение позволяет увеличить поступление селена в растения, стимулировать рост, а также осуществлять защиту растения. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к способу повышения пищевой ценности овощей.

Обогащение селеном овощей представляет собой перспективный способ получения продуктов, содержащих максимальное количество природных антиоксидантов, действующих в организме человека как синергисты: селен, водо- и жирорастворимые витамины, флавоноиды и т.п.

Известно обогащение селеном путем внесения элемента в почву вместе с удобрениями [1] . Однако коэффициент использования вносимого селена в этом способе крайне низок (менее 0,2%), азотные удобрения снижают уровень аккумулирования селена растениями, а сам метод приводит к изменению микроэлементного состава овощей (кобальта, марганца, железа) [2].

Альтернативным вариантом является обогащение селеном растений с использованием технологии гидропоники [3]. Метод обеспечивает более четкий уровень обогащения селеном, исключает загрязнение окружающей среды селеном, однако микроэлементный состав овощей также меняется.

Известно получение обогащенного селеном чеснока путем опрыскивания растений водным раствором селенита натрия в присутствии солей серы в соотношении селен-сера 1: 3-1: 30 [4]. Метод не изменяет микроэлементный состав растений и практически не загрязняет окружающую среду селеном. Однако коэффициент использования селена также невысок (2-5%).

Наиболее близким аналогом предлагаемому изобретению является композиция, предназначенная для увеличения содержания селена в овощах и фруктах путем внекорневой подкормки вегетирующих растений [5] (прототип). Композиция представляет собой водный раствор солей селена и нескольких органических веществ из класса растворителей, детергентов и биополимеров, каждое из которых само по себе или в сочетании с другими регулирует поступление селена в растения и при этом не поглощается. Недостатки композиции заключаются в том, что она состоит из веществ небиологического происхождения и создает в определенной степени химическую нагрузку для растений; назначение веществ-носителей ограничивается функцией усиления адсорбции селена поверхностью листьев.

Целью данного изобретения является обогащение овощей селеном с использованием для обработки растений смеси соли селена и веществ биологического происхождения, способствующих не только адсорбции селена листовой поверхностью, но и включению его в обменные процессы, а также достижение дополнительного эффекта обработки, выражающегося в стимулировании роста растений, повышении иммунного статуса и усилении естественного поглощения селена из почвы через корневую систему.

Указанная цель достигается использованием при опрыскивании растительных экстрактов. В основе применения растительных экстрактов для решения поставленной задачи лежит свойство адгезивности и поверхностной активности водорастворимых биополимеров, конститутивно присутствующих в любом растительном материале - пектиновых и белковых веществ, клетчатки и кутикулярных веществ, продуктов деградации биополимеров и т.д. Стимулирование роста и повышение иммунного статуса достигается благодаря тому, что в разрушенной растительной ткани и клетке согласно общему закону накапливаются вещества стресса, обладающие универсальным защитным действием и при контакте с поверхностью клеток активизирующие защитные силы целых частей организма; усиление поглощения селена из почвы корнями растений может быть частной реакцией такого общего воздействия экстрактов на целое растение. Само по себе стимулирование роста растений при обработке их растительными экстрактами различного происхождения не является новостью (Патенты RU 2109446, RU 3110918). В заявленном способе оно реализуется в сочетании с решением основной задачи - обогащение растений в период роста селеном путем опрыскивания без использования вспомогательных химических веществ. При этом однако выявилось, что обогащение селеном может дополняться также и за счет усиления корневого поглощения селена из почвы.

В дополнение к вышеуказанному сочетанию эффектов обработки растений по предлагаемому способу естественным образом проявляются и пестицидные свойства водных экстрактов многих растений (известно около 2000 таких растений: А.А. Кузнецова "Растения-пестициды в борьбе с болезнями растений," ж. "Защита растений", 1990, 6, с.59).

Технический результат при использовании способа выражается в получении композиции в виде раствора или сухой смеси, содержащей соли селена и натуральные растительные компоненты, сочетание которых в наносимом составе способствует поглощению и усвоению селена растениями через листовой аппарат и корни и помимо этого обеспечивает ускорение роста, увеличение урожая и снижает заболеваемость растения.

Технический результат достигается тем, что растительную ткань в количестве 5-50 г гомогенизируют с 2-3-кратным количеством воды, доводят рН до 8 0,5-1 мл 10% раствора едкого калия или используют раствор без обработки щелочью, фильтруют, добавляют раствор селената или селенита натрия и воду до 500 мл с расчетом конечной концентрации селена 100-200 мкг/мл (100-200 г/м³). Полученный раствор разбавляют в 10-100 раз (10-20 г/м³ - 1-2 г/м³) и наносят на листья в количествах 0,05-10 мл на растение. Тот же результат получают, применяя указанные смеси в сухом виде, то есть используя порошки растительных экстрактов.

Содержание селена в собранных овощах, полученных при обработке растений в период вегетации такими смесями, оказывается выше, чем в контрольных, выращенных при обработке водным раствором солей селена и серы.

В качестве растительной ткани могут быть взяты любые части растений: листья, корни, стебли, плоды, семена. Увеличение сорбции селена и повышение урожая зависят от особенностей состава растительного экстракта.

Подщелачивание при обработке проводят для полноты экстракции, так как при щелочных рН растворимые пектиновые вещества легче переходят в воду, и растительная ткань быстрее и полнее разрушается. Добавление щелочи может быть исключено, однако предпочтительно при обработке малооводненного материала - семена, стебли, выжимки, отходы пищевой и фармацевтической промышленности. При работе с выжимками фруктов и овощей используют также и кислую экстракцию, добавляя кислоту до рН 4. Полноту экстракции регулируют также с помощью температуры и длительности процесса.

Эффект дополнительного обогащения селеном овощей получается как с помощью экстрактов этих же самых растений, так и других не родственных видов, как культурных, так и дикорастущих. Это иллюстрирует таблица 1. Таблица 2 приводит данные обогащения селеном свеклы при использовании экстракта корней одуванчика, из которых видно, что в контрольном варианте экстракт одуванчика сам по себе способствует значительному повышению урожая и почти трехкратному увеличению в корнеплодах количества биологически активного селена (водорастворимых форм) в сравнении с необработанными растениями. В опытном варианте присутствие экстракта одуванчика в смеси с солью селена влияет и на качество селена, поглощенного при опрыскивании. Такого эффекта химических веществ на поглощение селена в прототипе не отмечается.

Таким образом данные показывают, что экстракты не уступают химическим аналогам прототипа по влиянию на адсорбцию селена и вместе с тем оказывают стимулирующее воздействие на рост и развитие растений. Обработка дает дополнительный выход обогащенной продукции и оказывается таким образом более эффективной. К тому же обработка растительными экстрактами стимулирует естественное поглощение селена из почвы корнями. Это означает, что с помощью экстрактов определенное обогащение растений селеном может быть в принципе достигнуто без применения селена, и источником элемента может быть естественный почвенный фон. Важно также под воздействием экстрактов селен усваивается более органично, включается в обменные процессы и активно используется самим растением, не накапливаясь в химически иммобилизованной форме.

Сопоставительный анализ предлагаемого способа с аналогами и прототипом позволяет заключить, что эффект растительных экстрактов на адсорбцию селена листовой поверхностью и корнями, не описан, что дает основание считать предлагаемый способ соответствующим критерию новизны. Вместе с тем влияние экстрактов на рост растений и качество усвоения селена придает способу в сравнении с прототипом существенно новое свойство. Эти существенные признаки способа дополняются преимуществами исключения из обработки химических реагентов и простотой технологии.

Способ осуществляется следующим образом.

Пример 1.

Испытывают действие экстракта листьев салата и листьев репы на растениях салата.

Измельчают и гомогенизируют листья с 10-кратным количеством воды, фильтруют и добавляют селенит натрия до концентрации 91 мкг селена/мл в каждом случае. Контрольными растворами служат: 1) вода, 2) раствор селенита натрия без экстрактов листьев салата и репы, содержащий ту же концентрацию селена и сульфат натрия в количестве, эквивалентном содержанию серы 270 мкг/мл (соотношение селена и серы 1:3).

Четыре ряда растений салата на одной делянке по 25-30 растений в ряду опрыскивают параллельно контрольными и опытными растворами, предварительно разбавленными в 10 раз из расчета 10 мл на растение. Растения обрабатывают в возрасте 20-23 дней в фазе активного роста дважды.

По окончании вегетационного периода растения собирают, промывают водопроводной водой, затем проточной дистиллированной, высушивают при комнатной температуре и измельчают. Содержание селена в средних пробах составляет: Контроль: вода - 34 мкг/кг селенит натрия+сульфат натрия - 136 мкг/кг Опыт: селенит натрия+экстракт салата - 476 мкг/кг селенит натрия+экстракт репы - 330 мкг/кг Пример 2.

Испытывают экстракты листьев лука, крапивы и семян подорожника на растениях редиса, смеси для обработки готовят также, как в примере 1, за исключением того, что семена подорожника экстрагируют при добавлении к гомогенату щелочи до рН 8; используют те же контрольные варианты. Таким же образом, как в примере 1, проводят испытания на растениях.

Содержание селена составляет в средних пробах сухого материала: Контроль: вода - 105 мкг/кг
селенат натрия+сульфат натрия - 604 мкг/кг
Опыт:
селенат натрия+экстракт лука - 1640 мкг/кг
селенат натрия+экстракт семян подорожника - 1212 мкг/кг
селенат натрия +экстракт крапивы - 291 мкг/кг
Пример 3.

Испытывают действие экстрактов шрота семян подсолнечника, выжимок корней свеклы на растениях шпината по примеру 1, за исключением того, что экстракцию проводят при температуре 60^oС. Контрольные варианты обрабатывают 1-ый - водой, 2-ой - раствором селената и сульфата натрия.

Содержание селена в средних пробах составляет:
Контроль:
вода - 610 мкг/кг
селенат натрия+сульфат натрия - 1100 мкг/кг
Опыт:
селенат натрия+экстракт подсолнечника - 1781 мкг/кг
селенат натрия+экстракт свеклы - 1530 мкг/кг
Источники информации
1. Alfthan G. Effect of selenium fertilization on the human selenium status and the environmemt//Norw.J.Agr.Sciences - 1993 - Suppl.11 - Р.175-181.

2. Торшин С.П., Ягодин Б.А., Клинский Г.Д. Влияние селена и кобальта на элементный состав, прорастание семян и формирование проростков растений салата//Агрохимия - 1997 - 12 - С.36-42.

3. Iр С. Hydroponic garlic enriched with selenium//J.Trace Elem. Res. - 1992 - Vol.33 - P.122-126.

4. Berendt Т., Leyh H., Hering H. Verfahren zur Herstellung eines selenhaltigen Pflanzenpraparats aus Altium sativum und Allium moly, neue sorten dieses Pflanzen und ihre Verwendung in Pharmakologisch wirksamen Zubereitungen und in Brot// пат. Германии DE 3737566 A1, приоритет от 05.11.87.

5. Pifferi P., Poggi V. Composition for increasing selenium and decreasing nitrate inside vegetables and use thereof//EP 0864257 A2 (прототип).

Формула изобретения

1. Способ обогащения селеном овощей, состоящий в обработке вегетирующих растений водным раствором соли селена с содержанием селена в ряду концентраций между 1 и 200 г селена на кубический метр раствора, отличающийся тем, что указанный раствор, помимо соли, содержит растительный экстракт в пропорции 0,1-10% для увеличения поступления селена в растения, стимулирования роста и защиты растения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержит растительный экстракт, при получении которого регулируют рН, температуру и длительность экстракции в зависимости от природы растительного материала для достижения полноты экстракции.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что содержит водный экстракт, для которого используют побочные продукты пищевой и фармацевтической промышленности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2