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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft wässrige,
bioverfügbares
Silicium und Bor enthaltende Lösungen,
die zur Kräftigung
von Pflanzen und Bäumen
oder als Nahrungsmittel oder als Zusatzstoff zur Nahrung bei Menschen
und Tieren verwendet werden können.
Die Erfindung betrifft ebenfalls die Herstellung stabiler, bioverfügbares Silicium
und Bor enthaltender Lösungen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Silicium
ist ein essentieller Nährstoff
für Pflanzen
und ist als niedrig konzentrierte Orthokieselsäure (H2SiO4) im Erdreich, in Mineralien und im Wasser
der Ozeane enthalten. In modernen landwirtschaftlichen Systemen
sind Nährstofflösungen meistens
hinsichtlich Orthokieselsäure
mangelhaft und zugesetzte Silicate können diesen Mangel nicht kompensieren.
Kieselsäure
wird manchmal bei der Zubereitung von Nährstoffen eingeschlossen, aber
sie ist als solche nicht ausreichend bioverfügbar, weil sie in Form von
Silicaten nur schlecht in Wasser löslich ist.
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Silicate
werden von Organismen nicht gut absorbiert. Wahrscheinlich ist Orthokieselsäure die
Siliciumverbindung mit der höchsten
Bioverfügbarkeit
für Diatomeen,
Pflanzen, Tiere und Menschen. In Wasser werden Silicate und Kieselgel
langsam zu Orthokieselsäure
hydrolysiert, die schlecht löslich
ist und rasch zu kleinen Partikeln polymerisiert (nicht-kolloidales
Material, keine Opaleszenz, nicht trüb). Diese polymerisierten Strukturen
aggregieren direkt zu längeren
Ketten (immer noch nicht kolloidal), was zu einem richtigen Netzwerk
führt (Kolloid,
opaleszent, trüb).
Dieser Vorgang führt
zur Bildung eines weichen Gels, das schlecht bioverfügbar ist.
Die Bildung dieser Kolloide und Gele ist pH-abhängig. Die längste Gelierzeit tritt bei
pH 2 auf. Bei niedrigerem und stärker
alkalischem pH nimmt die Zeit zur Bildung des Kolloids und schließlich des
Gels ab (Iller RK, The Chemistry of Silica, Wiley, New York, 1979).
Gemäß dieser
Referenz können
die Stufen vom Monomer bis zur Sol-Gel-Polymerisation wie folgt zusammengefasst
werden:
- 1. Monomere Orthokieselsäure in saurem
Medium,
- 2. Polymerisation von Orthokieselsäure-Monomeren zu kleinen Oligomeren,
(hauptsächlich
Dimere, Trimere und Tetramere, linear oder zyklisch),
- 3. weitere Kondensation zu linearen oder wahllos verzweigten
Polymeren (kleine Partikel, ± 2
nm) (Vorstufe des Sols),
- 4. Wachstum dieser Partikel (Sol, kolloidal, Partikelgröße von etwa
5–100
nm),
- 5. Verknüpfung
der Partikel zu Ketten (Aggregation, kolloidal),
- 6. Kettenbildung zu einem Netzwerk und Ausbreitung durch die
gesamte Flüssigkeit
(Aggregation, Vorstufe des Gels),
- 7. Verdickung zu einem Gel (Gel).
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Gemäß der Literatur
hilft Silicium beim Hartwerden der Wurzeln von Pflanzen und ist
ebenfalls für
ein gutes Wachstum der Pflanzen und bei der Krankheitsresistenz
wesentlich. Blätter
werden durch Bildung von Kieselsäure,
die als eine mechanische Barriere wirkt, gekräftigt. Silicium verbindet auch
pflanzliche Substanzen wie zum Beispiel Zucker, Proteine oder phenolische
Verbindungen, die in allen Arten von Pflanzenfasern vorkommen. Die
Mycele von Pilzen können
dann nicht mehr in die Pflanze eindringen. Es erhöht den Ertrag, induziert
Stressresistenz, kontrolliert Erkrankungen und Schädlinge,
es reduziert die Toxizität
bestimmter Mineralien wie zum Beispiel Mangan und Aluminium, es
erhöht
die Toleranz bei Frostkatastrophen, es reguliert den Wasserverbrauch
und fördert
die aufrechte Haltung von Blättern
und führt
zu einer Verstärkung
der Photosynthese. Es wird beschrieben, dass Silicium über die
Wurzeln als Orthokieselsäure
absorbiert wird. Üblicherweise
werden Silicate, Kieselgel, Metasilicate, Zeolithe und weitere Silicium-Verbindungen
verwendet, die jedoch eine niedrige Bioverfügbarkeit haben.
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Neue
in der Landwirtschaft verwendete Chemikalien induzieren ebenfalls
Polymerisation und Aggregation von Orthokieselsäure zu Kolloiden (z.B. Fluoride,
Nitro- und chlorierte
Verbindungen, Insektizide, Antibiotika, Fungizide etc.). Dadurch
entfällt die
zur besseren Bioverfügbarkeit
von Mineralien und zur Löslichkeitsvermittlung
von Silicaten führende
synergistische Aktivität
zwischen Wurzeln und Mikroben oder sie wird reduziert, was zu schwächeren Pflanzen
mit einem niedrigeren Mineralstoffgehalt führt. Um dieses Problem zu umgehen,
müssen
Pflanzen mehr Dünger
als nötig
erhalten und sie müssen
ebenfalls durch mehr Insektizide, Fungizide, etc. als nötig geschützt werden.
Dies ist insbesondere bei Pflanzen in Hydrokultur ein Problem.
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Zusätzlich zu
der Bedeutung des Siliciums für
Pflanzen gibt es auch Hinweise, dass Silicium ein wesentliches Element
für Tiere
und Menschen ist (
DE19530882 ).
Es erhebt sich die Frage, ob Silicium in der Lage ist, Tiere und
Menschen vor der Infiltration durch pathogene Mikroben zu schützen (Bakterien,
Pilze) und dies könnte
einen direkten Bezug zu bestimmten physiologischen Zuständen haben.
Der menschliche Körper
enthält
eine sehr beträchtliche
Menge an Silicium, die viel größer ist
als die der meisten essentiellen Spurenelemente wie Mn, Fe, Cu oder
Zn. Insbesondere enthalten Organe, Bindegewebe, Knorpel und Knochen
große Mengen
an Silicium. Einige Studien zeigen, dass die Siliciumgehalte mit
dem Alter abnehmen. Schwangere Frauen haben niedrige Silicium-Serumkonzentrationen
und die Anwendung von Silicium-Ergänzungsmitteln zeigte bei ihnen
therapeutische Wirkung auf die Haut und senkt die Aluminium-Toxizität (Reffitt
DM, Jugdaohsingh R, Thompson RPH, Powell JJ, Silicic acid: its gastrointestinal
uptake and urinary excretion in man and effects an aluminium excretion.
J. Inorg. Biochem. 1999, 76, 141–146 und Van Dyck K., Van Cauwenbergh,
R., Robberecht H., Deelstra H.,: Bioavailability of silicon from
food and food supplements. Fresenius J. Anal. Chem. 199, 363, 541–544). Die
Verwendung von Silicium-Ergänzungsmitteln
reduziert ebenfalls die Aluminium-Toxizität. Aluminium hemmt die Knochenbildung
und ist korreliert mit neurologischen Erkrankungen wie Parkinson
und Alzheimer. Silicium steht in Zusammenhang mit der Elastizität der Arterien-
und Blutgefäßwand und
stärkt
das Immunsystem.
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Es
gibt klinische Berichte über
die Verbesserung von Hauterkrankungen, Herzerkrankungen, Asthma, rheumatischen
Erkrankungen, Psoriasis, Knochenerkrankun gen, etc. durch Anwendung
von Kieselgelen. Kieselgele werden in der ganzen Welt benutzt. Diese
Gele haben jedoch wegen der Schwierigkeiten bei der Auflösung kolloidaler
Kieselsäure
eine schlechte Bioverfügbarkeit.
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Daher
muss man, um Silicium in einer wirksamen, bioverfügbaren Weise
anzuwenden, eine nicht-kolloidale Orthokieselsäure-Lösung verwenden und man muss
die Kolloid- und Gelbildung vermeiden. Es ist jedoch bei allen pH-Werten
sehr schwierig, die Kolloid- und Gelbildung in hochkonzentrierten
(> 10–4 Mol
Si) Lösungen
zu hemmen. Kolloide und Gele sind nicht bioverfügbar, aber die Kolloide depolymerisieren
langsam zu kleineren Partikel und Orthokieselsäure. Diese Depolymerisierung
ist begrenzt und nicht sehr reproduzierbar, da diese Kolloide relativ
instabil sind und die Polymerisation vom Wassergehalt, pH und von
der Salzkonzentration abhängt.
Dies führt
zu einer sehr niedrigen Konzentration von Orthokieselsäure, die
sich an jede Art von biologischem Material, in gastrointestinalen
Systemen und an kolloidales Restmaterial anhängt.
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Neben
Silicium wird Bor ebenfalls für
ein wichtiges Spurenelement gehalten. Bor ist ein gut dokumentiertes,
essentielles Element für
Pflanzen. Mangel führt
zu Wachstumshemmung (Ishii T, Matsunanga T, Hayashi N. Formation
of rhamnogalacturonan II-borat dimer in pectin determines cell wall
thickness of pumpkin tissue. In: Plant Physiology., 126, (4) 1698–1705 Aug.
2001) und Borsäure
verzögert
die Seneszenz bei Nelkenblüten
(Serrano M, Amoros A, Pretel MT, Martinez-Madrid MC, Romojaro F.,
Perservative solutions containing boric acid delay senescence of
carnation flowers. Postharvest Biology and Technology, 23: (2) 133–142, Nov.
2001). Hohe Konzentrationen von Bor im Wasser ergeben abnehmende
Ernteausbeuten. Borsäure
wird als Fungizid, Insektizid und Herbizid bei verschiedenen, aber
hohen Konzentrationen verwenden. Als Herbizid ist sie ein starkes
Gift. Sie kann als Austrocknungspräparat wirken oder sie kann
die Photosynthese und die Algenbildung in Schwimmbecken und Abwassersystemen
hemmen. Als Fungizid wird sie als Holzkonservierungsmittel verwendet.
Borsäure
wird deshalb in der Landwirtschaft und in nicht-landwirtschaftlichen
Betrieben, speziell in Bereichen der Nahrungs- und Futtermittelbearbeitung,
verwendet.
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Bor
wird ebenfalls beim Menschen bei der Heilung von Wunden, bei vaginalen
Infektionen, in Lösungen
zum Auswaschen der Augen, in Kosmetika und in Nahrungsmitteln als
Konservierungsstoff oder als antimikrobielle Verbindung, als mildes
Antiseptikum verwendet. Die hohe Toxizität limitiert seine Verwendung
als antimikrobielle Verbindung bei Tieren und Menschen. Vor 1980
wurde Bor für
ein nicht-essentielles
Element bei der menschlichen Ernährung
gehalten. Zahlreiche Studien mit Tieren und Menschen aus jüngerer Zeit
zeigen, dass es für
normales Wachstum bei diesen ebenso essentiell ist wie bei Pflanzen
und es ist wichtig für die
daran beteiligten Hormone (Testosteron und Östrogen) und den Knochenstoffwechsel.
Es ist ebenfalls bei der Knochenmineralisierung beteiligt.
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In
der Natur wird Bor (wie Silicium) in vulkanischen und anderen natürlichen
Wasserquellen (Mineralbrunnen) gefunden und als Borat ebenfalls
in Mineralien.
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Kombinationen
von Silicium und Bor in Nahrungsmittelzusätzen oder als Arzneimittel
sind aus der Literatur bekannt. Z. B. wird in
DE 19530882 ein Medikament verwendet,
das 21,43 Gew.-% Silicium (aus Kieselerde) und 2,14 Gew.-% Bor (aus
Borax) umfasst. Dieses Medikament wird als Feststoff oder als Flüssigkeit verwendet.
Ein klarer Nachteil ist, dass Silicium auf diese Weise nicht bioverfügbar ist.
Ein anderes Dokument,
WO00/27221 beschreibt
eine Lösung
zum Konzentrieren von Metallen in Pflanzen, umfassend mindestens 100
mg/kg Silicium und mindestens 100 mg/kg Bor. Hier ist ebenfalls
ein Nachteil, dass Silicium nicht oder kaum bioverfügbar ist.
Außerdem
können
die Konzentrationsbereiche, in denen Silicium und Bor zugesetzt werden
können,
zu Kombinationen führen,
die eine negative Auswirkung auf die Bioverfügbarkeit haben. Zum Beispiel
kann bei Menschen hohe Silicium-Aufnahme zu Lithiasis, immunologischen
Auswirkungen oder Silicium-Akkumulation führen. Beide Elemente interferieren
ebenfalls mit der Absorption weiterer Mineralien. Hohe Bor-Aufnahme kann Testosteron-
und Östrogen-Spiegel
erhöhen
und kann mit der Hormonfunktion der Nebenschilddrüse interferieren.
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Bor-
und Kieselsäure
sind schwache Säuren
und in Wasser schlecht löslich.
Sie kommen üblicherweise
auf der ganzen Erde in nicht verschmutzten Gewässern vor und sind lebenswichtig
für das
Mineralstoffgleichgewicht von Pflanzen, Tieren und Menschen. Alle
diese Säuren
werden in verschmutzten Gewässern
abgereichert und ihre Bioverfügbarkeit
nimmt ab.
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Weitere
ebenfalls in der Literatur gefundene Kombinationen verwenden Silicium
nicht in seiner bioverfügbaren
Form und sie machen keinen Gebrauch von der synergistischen Wirkung
von Bor auf die Bioverfügbarkeit
nicht-kolloidaler Kieselerde. Weiterhin besteht ebenfalls ein Bedarf
für eine
Lösung
mit hoher Konzentration an Kieselsäure, die als Stammlösung verwendet
werden kann, bei der die Kieselsäure
ungeachtet ihrer hohen Konzentrationen und der Gegenwart von Bor
in ihrer nicht-kolloidalen
Form vorliegt.
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Es
ist das Ziel der Erfindung, eine Lösung mit erhöhter Bioverfügbarkeit
und Aktivität
des Siliciums (in Form von Kieselsäure) in Gegenwart von Bor (in
Form von Borsäure)
in dieser Lösung
herzustellen. Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine hoch
konzentrierte Lösung
von Kieselsäure
herzustellen, die nicht polymerisiert und/oder geliert, die man über einen
langen Zeitraum als Stammlösung
ohne Polymerisation oder Gelieren dieser Lösung in Kombination mit Borsäure aufbewahren
kann:
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung beinhaltet eine wässrige, Borsäure und
nicht-kolloidale Kieselsäure
umfassende Lösung.
Die Lösung
kann ebenfalls einen wasserabsorbierenden Zusatzstoff enthalten.
Die Lösung
enthält
bioverfügbare
nicht-kolloidale Kieselsäure
und die Lösung
ist für > 1 Jahr stabil.
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Die
Erfindung umfasst ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung einer
Lösung,
bei der eine oder mehrere Silicium-Verbindungen in einer wässrigen,
ein oder mehrere gelöste
(stark) wasserabsorbierende Zusatzstoffe (Befeuchtungsmittel) enthaltenden
sauren Lösung
hydrolysiert sind.
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Die
Erfindung umfasst ebenfalls die Verwendung dieser Lösung, bei
der nach Verdünnung
die Lösung zu
Pflanzen oder Bäumen
gegeben wird, zur Erhöhung
von deren Widerstandskraft gegenüber
einem oder mehreren Faktoren aus der Gruppe mikrobieller Infektion,
Insekten, Schädlinge,
Pilze, Unkraut oder extreme physikalische Bedingungen oder zum Verfüttern an
Fische. Die Erfindung umfasst ebenfalls die Verwendung der Lösung zur
Stärkung
von Bindegewebe, Knochen, Haut, Nägeln, Arterien, Knorpeln und
Gelenken bei Tieren und Menschen.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist nun überraschenderweise
gefunden worden, dass die Bioverfügbarkeit einer Kombination
aus nicht-kolloidaler Kieselsäure
in Kombination mit Borsäure
eine verstärkte
Bioverfügbarkeit
der Kieselsäure
ergibt.
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Die
gefundenen Auswirkungen werden nicht für eine dieser schwachen Säuren allein
gefunden, sondern nur wenn sie in Kombination verwendet werden.
Die biologischen Auswirkungen des Zusatzes von Kieselsäure sind
viel größer, wenn
Borsäure
zugegeben wird. Daher kann Bor nicht nur seine eigene Funktion haben,
die Gegenwart von Bor verstärkt
außerdem
die Funktion der Kieselsäure.
Diese Wirkungen werden jedoch nur erhalten, wenn die schwachen Säuren zusammen
verwendet werden und die Kieselsäure
nicht zu großen
Partikeln polymerisiert ist.
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Die
Funktion von Bor als synergistisches Element in der Lösung mit
nicht-kolloidaler Kieselsäure
liegt nur dann vor, wenn das Verhältnis von Bor zu Silicium nicht
zu hoch ist. Die erfindungsgemäße Lösung hat
ein Silicium-Bor-Verhältnis
zwischen 1 und 1000.
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Da
die Kieselsäure,
damit sie bioverfügbar
ist, in nicht-kolloidaler Form vorliegen sollte, sollte die Bildung
kolloidaler Kieselsäure
verhindert werden. Dies kann durch Auswahl der richtigen Konzentration
herbeigeführt
werden, z.B. eine Konzentration unter etwa 10–4 Mol
Si. Die erfindungsgemäße Lösung sollte
durch ein 0,1 Mikron-Filter,
z.B. ein Membran-Filter filtrierbar sein. Mit filtrierbar ist gemeint,
dass etwa 90% der Lösung oder
mehr das Filter passieren. Wenn die Konzentration zu hoch ist und
sich kolloidale Kieselsäure
gebildet hat, wird ein Teil der Lösung das Filter nicht passieren.
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In
dieser Lösung
werden die Konzentrationen für
Silicium als Kieselsäure
und Bor als Borsäure
zwischen etwa 0,0001 und 0,005 Gew.-% bzw. 0,000001 und 0,005 Gew.-%,
vorzugsweise zwischen etwa 0,0001 und 0,01 und 0,000001 und 0,01
Gew.-% liegen.
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Eine
Lösung
wie oben beschrieben kann eine hohe Kieselsäure-Konzentration haben. Dies
kann bei der Anwendung oder Lagerung einer solchen Lösung ein
Nachteil sein. Es bedeutet, dass große Volumina erforderlich sind.
Es ist nun überraschenderweise
gefunden worden, dass eine Kombination von Kieselsäure, Borsäure und
einem starken wasserabsorbierenden Mittel (ein Befeuchtungsmittel,
das in der Lage ist, Wasser zu absorbieren, dies absorbiert zu halten
und das Wasser am Verdampfen zu hindern) dieses Problem lösen kann.
In dieser Ausführungsform
kann die Lösung
nun hohe Konzentrationen nicht-kolloidaler Kieselsäure umfassen
(es werden z.B. 2 Gew.-% Si erreicht) und den synergistischen Effekt
in Gegenwart von Borsäure
beibehalten, wenn die Lösung
ebenfalls einen wasserabsorbierenden Zusatzstoff enthält. Eine
solche Lösung sollte
einen niedrigen pH-Wert von unter pH 2 und vorzugsweise unter pH
1, z.B. 0,5, haben. Dieser niedrige pH-Wert kann durch Zusatz von
Säuren
wie HCl oder H3PO4 erreicht
werden. Da der pH-Wert sehr niedrig ist (z.B. < 1), sind das Wasser und die Partikel
stark protoniert.
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Es
werden hauptsächlich
Oligomere (kleine Partikel) gefunden: Dimer, lineares Trimer, lineares
Tetramer, bis zum Heptamer, cyclisches Trimer, cyclisches Tetramer,
cyclisches Pentamer und kleine Derivate von diesen cyclischen und
linearen Verbindungen. Diese kleinen Verbindungen (± einige
wenige Nanometer oder kleiner) wachsen durch die Aktivität des starken
Befeuchtungsmittels nicht mehr, wodurch ihre Aggregation und Präzipitation
gehemmt wird. Borsäure
lagert sich an diese kleinen Partikel an. Diese Partikel passieren leicht
100 nm-Filter, passieren aber mit mehr Schwierigkeiten ein molekulares
Filter mit einem Molekulargewicht von unter 10000 (Da), z.B. ein
Amicon-Filter.
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Sol-Partikel,
die größer als
etwa 4 nm sind, werden heterogen und kolloidal und können nicht
durch ein 0,1 Mikron-Filter oder z.B. ein 20000 MW-Filter passieren.
Da die kleinen, in der erfindungsgemäßen Lösung vorliegenden „Partikel" leicht durch ein
0,1 Mikron-Filter passieren, kann die Beschaffenheit der Zubereitung
weder ein Sol noch ein Gel sein (nicht-kolloidal, daher kein Sol,
kein Gel). Darüber
hinaus werden praktisch keine „Partikel" auf einem 20000
MW-Filter (oder Filtern mit höherem
Ausschluss) zurückgehalten,
was nur sehr kleinen Partikeln (wie den kleinen Oligomeren und den
kleinen Polymeren der Stufen 2 und 3 s. oben) zu passieren gestattet.
Auf der anderen Seite sind Oligomere normalerweise (nach Verdünnung) durch
Zerfall im Gleichgewicht mit der Orthokieselsäure. Die Löslichkeit der Orthokieselsäure ist
auf die Si-Konzentration von unter 50 ppm begrenzt. Unter Berücksichtigung
dieser Ergebnisse wird der Schluss gezogen, dass die Synthese nicht-kolloidaler Kieselsäure zu einer
Stabilisierung der Kieselsäure-Oligomere
mit niedrigem Molekulargewicht führt
und dass die weitere Bildung von Sol und Gel durch Stabilisierung
des Oligomers gestoppt wird. Die Konzentration der Orthokieselsäure (Monomere)
in der konzentrierten Stammlösung
kann durch die gut bekannte Silicomolybdänsäure-Reaktion (R.K. Iler 1979,
S. 95–105)
gemessen werden. Die Anwendung dieses Verfahrens zeigt keine positive
Reaktion. Dies bedeutet, dass die erfindungsgemäße Stammlösung eine Lösung ist, die aus stabilisierten
Kieselsäure-Oligomeren (oligomeren
Partikeln) besteht, die kleiner als etwa 4 nm sind und keine messbare
freie Orthokieselsäure
umfasst. Diese stabilisierten Kieselsäure-Oligomere polymerisieren
nicht weiter zu einem Kolloid (Sol, Aggregate) oder Gel und sind
durch ein 0,1 Mikron-Filter oder z.B. ein 20000 MW-Filter filtrierbar.
Diese Form der Kieselsäure
der Stufen 2 und 3 ist bioverfügbar.
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Damit
enthält
die erfindungsgmäße Lösung, neben
B, nicht-kolloidale Kieselerde, d.h. Kieselerde, die hauptsächlich in
Stufe 2 (Polymerisation von Orthokieselsäure zu kleinen Oligomeren,
hauptsächlich
Dimere, Trimer und Tetramere, linear oder cyclisch) und Stufe 3
(lineare oder willkürlich
verzweigte Polymere, kleine Partikel, ± 2 nm, Vorstufe des Sols)
vorliegt und nicht nachweisbare kleinere Mengen von Monomeren der
Orthokieselsäure.
Diese Lösung
passiert durch ein 0,1 Mikron-Filter. Obwohl das Monomer vorhanden
sein kann (aufgrund des Gleichgewichts), ist vorzugsweise keine
messbare (Silicomolybdänsäure-Reaktion)
freie Orthokieselsäure
vorhanden. Die Erfindung ist nicht auf kolloidale Kieselerde oder
Kieselerde als Sol gerichtet. Kolloide umfassen Teilchen von etwa
5 bis 100 nm (Kirk-Othmer, „Colloids") und Römpp beschreibt
in seinem Chemie-Lexikon Kieselerde-Sol als eine wässrige anionische
Lösung
kolloidalen, amorphen SiO2 mit einer mittleren
Partikelgröße von 5–150 nm.
Es kann nicht ausgeschlossen werden, dass geringe Mengen dieser Spezies
in der erfindungsgemäßen Lösung vorliegen,
aber die erfindungsgemäße Lösung umfasst
im Wesentlichen nicht-kolloidale Kieselerde (Orthokieselsäure, die
hauptsächlich
in den wie oben beschriebenen Stufen 2 und 3 vorliegt, und die bioverfügbares Silicium
ist).
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Die
biologische Aktivität
der erfindungsgemäßen Lösung beruht
erstaunlicherweise auf diesen Partikeln: den kleinen Oligomeren
der Kieselsäure
in Verbindung mit Borsäure.
Reine Kieselsäure
hat eine geringere Aktivität.
Das Befeuchtungsmittel ermöglicht
eine hohe Kieselsäure-Konzentration
(nicht-kolloidale Kieselerde) und verhindert Aggregation. Aggregation
dieser Partikel führt
zu Opaleszenz, Trübheit,
Lichtreflektion, Kolloid- und Gel-Bildung und damit zu Verlust der
Bioaktivität.
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Der
Zusatzstoff wird vorzugsweise aus der Gruppe von Nahrungszusatzstoffen
(E- und A-Liste)
ausgewählt.
Damit ist die erfindungsgemäße Lösung eine
Lösung,
in der der wasserabsorbierende Zusatzstoff (Befeuchtungsmittel)
Polysorbat, Pflanzengummi, Polydextrose, Propylenglycol, Propylenglycolalginat,
Polyoxyethylenglycolester, Pektin oder amidiertes Pektin, Saccharoseester
von Fettsäuren,
acetylierte oder Hydroxypropylstärke,
Stärkephosphate,
Harnstoff, Sorbit, Maltit, ein Vitamin etc. oder Mischungen davon
sein kann/können.
Das starke Befeuchtungsmittel zieht Wasser an und hemmt die Aggregation
von Kieselsäure
zu Kolloiden. Von einem Befeuchtungsmittel-Wasser-Komplex absorbierte
Kieselsäure
wird nicht aggregieren.
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Um
eine hohe Konzentration nicht-kolloidaler Kieselsäure zu erhalten,
ist eine hohe Konzentration des wasserabsorbierenden Zusatzstoffs
erforderlich. Der wasserabsorbierende Zusatzstoff in der erfindungsgemäßen Lösung liegt
in einer Konzentration von mindestens 30% vor (G/V, Gewicht pro
Volumen der Pulver und V/V für
die Flüssigkeiten),
vorzugsweise 40%. Solche Lösungen
können überraschenderweise
als Stammlösung
gelagert und für
lange Zeit (> 1 Jahr)
vor Verdünnung
und Anwendung bei Pflanzen, Tieren und Menschen bei Raumtemperatur
gelagert werden. Damit wird auf diese Weise eine Lösung mit
hoher Konzentration an Kieselsäure
geschaffen, die als Stammlösung
verwendet werden kann, in der Kieselsäure ungeachtet ihrer hohen
Konzentration und der Anwesenheit von Bor in ihrer nicht-kolloidalen,
bioverfügbaren
Form vorliegt. Diese Lösung
hat einen pH-Wert
von unter 2 und vorzugsweise von unter 1, hat ein Silicium-Bor-Verhältnis zwischen
0,1 und 1000 und ist durch ein 0,1 Mikron-Filter, z.B. ein Membran-Filter,
filtrierbar und ist ebenfalls durch ein 20000 MW (Da)-Filter, z.B.
ein Amicon-Filter, filtrierbar.
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Bei
diesen konzentrierten, einen wasserabsorbierenden Zusatzstoff (oder
eine Kombination wasserabsorbierender Zusatzstoffe) enthaltenden
Lösungen
können
die Konzentrationen für
beide Elemente in der Form von Säuren
zwischen etwa 0,01 und 2 Gew.-% (Si) und 0,0001 bzw. 4 Gew.-% (B)
liegen (1% ist 10 mg/ml).
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Es
ist bekannt, dass B ebenfalls nicht-kolloidale Kieselerde stabilisieren
kann. Diese Stabilisierung hält jedoch
nur für
einen kurzen Zeitraum, etwa einen Tag. Weiterhin wird diese Stabilisierung
nur erreicht, wenn die Menge von B viel höher ist als in der erfindungsgemäßen Lösung (z.B.
mindestens 10mal höher
als Si).
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Bor-,
Kiesel- und ebenfalls Fulvinsäure
(Extrakt aus Fulvin-Material und heterogenem Material, umfassend
schwache organische Säuren
und Mineralien) sind schwache Säuren
und in Wasser schlecht löslich.
In niedrigen Konzentrationen kommen sie üblicherweise in nicht-verschmutztem
Wasser überall
auf der Erde vor. Sie sind für
die Mineralstoffgesundheit von Pflanzen, Tieren und Menschen lebenswichtig.
Alle diese Säuren werden
in verunreinigten Systemen abgereichert und dadurch nimmt ihre Bioverfügbarkeit
ab. Es wurde gefunden, dass ausgewählte Mischungen dieser Säuren bei
niedrigen Konzentrationen in flüssigen
Zubereitungen normale Gesundheitsbedingungen stimulieren und als
einzelne Erkrankungen verhindernder Nährstoff sowie als Anti-Aging-Mittel
verwendet werden können.
Daher kann die erfindungsgemäße Lösung in
einer speziellen Ausführung
ebenfalls Fulvin enthalten. In einer solchen Lösung liegt Fulvin in einer
Endkonzentration zwischen 0,1 und 10% (V/V) vor.
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Konzentrierte
Lösungen
wie diese, umfassend nicht-kolloidale Kieselsäure, Borsäure (und ggf. Fulvinsäure) und
einen wasserabsorbierenden Zusatzstoff, können auf eine Weise hergestellt
werden, bei der eine oder mehrere Silicium- und Borverbindungen
in einer sauren Lösung
hydrolysiert werden, die einen oder mehrere gelöste, wasserabsorbierende Zusatzstoffe
(Befeuchtungsmittel) enthält.
Während
dieses Verfahrens wird der wasserabsorbierende Zusatzstoff (Befeuchtungsmittel)
in Wasser gelöst
und eine starke Säure
wird zugegeben. Es kann erforderlich sein, den wasserabsorbierenden
Zusatzstoff (z.B. PEG 400 oder 600, Polyethylenglycol mit einem
mittleren Molekulargewicht von 400 bzw. 600) vor der Zugabe zu der
Säure auf
etwa 20°C zu
bringen oder auf dieser Temperatur zu halten. Dann wird die Lösung auf
eine Temperatur gebracht die höher als
etwa 20°C
ist, aber niedriger als etwa 40°C,
z.B. etwa 25°C,
und bei dieser Temperatur während
mehrerer Stunden, z.B. 5 h, für
eine gute Hydratation gehalten. Borsäure kann zugegeben werden,
z.B. in Form von kristallinem Material oder Alkali- oder Erdalkaliboraten.
Es ist bevorzugt, die wasserabsorbierenden Zusatzstoffe (Befeuchtungsmittel
als Flüssigkeiten
oder als mit Wasser gemischtes Pulver) vor der Zugabe zu der Kieselerde
anzusäuern
und vollständig
für einige
Zeit bei einer Temperatur von etwa z.B. >20°C
zu hydratisieren. Dann wird Silicium zugegeben (z.B. eine Alkali-
oder Erdalkalisilicat-Lösung).
Ein gutes Ergebnis wurde z.B. mit der Zugabe eines gleichen Volumens
einer verdünnten
fünf- oder
zehnfachen alkalischen Kaliumsilicatlösung (12–18% Si) in Wasser (das Wasser
muss eine Temperatur von etwa >22C
haben) erhalten, die sehr langsam unter Rühren zu einer konzentrierten
PEG-Borsäure-Lösung gegeben
wurde. Die Lösung
wird bis auf 25°C
erwärmt,
um das Befeuchtungsmittel vollständig
zu hydratisieren (zum Verhindern des Präzipitierens von Kieselsäure). Dies
bedeutet, dass die Konzentration des Befeuchtungsmittels zu Beginn
mindestens 60%, vorzugsweise mindestens 80% beträgt und nach Zugabe der Silicium
enthaltenden Lösung
ist die Endkonzentration des Befeuchtungsmittels mindestens 30%,
vorzugsweise mindestens 40%.
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Die
Erfindung umfasst auch die wässrige
Lösung
des angesäuerten,
stark wasserabsorbierenden Zusatzsatzstoffs und der Borsäure allein,
die vor der Verwendung mit einer Kieselsäurelösung vereinigt werden kann.
Nach dem Vereinigen kann die erhaltene Lösung verdünnt und angewendet werden.
Zum Beispiel wird die Befeuchtungsmittel-Bor-Lösung vor der Verwendung mit
der Kieselsäurelösung vereinigt
und dann z.B. verdünnt
und auf Pflanzen gespritzt. Mehrere Kombinationen von Lösungen sind
möglich,
um die erfindungsgemäße Lösung zu
erhalten.
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Die
erhaltene Lösung
hat eine hohe Konzentration an Silicium und kann für länger als
1 Jahr gelagert werden ohne, oder im Wesentlichen ohne, Kolloidbildung
(Stammlösung).
Wegen des niedrigen pH-Werts müssen
die Lösungen
vor Verwendung verdünnt
werden, so dass ein annehmbarer pH-Wert erreicht wird. Dieser pH-Wert hängt von
der Anwendung ab. Die konzentrierte erfindungsgemäße Lösung kann
nach Verdünnung
der Lösung
zu Pflanzen oder Bäumen
gegeben werden. Die Lösung
wird vor der Zugabe zu Pflanzen oder Bäumen von etwa 200 bis 20000fach,
vorzugsweise 300 bis 10000fach und insbesondere bevorzugt 500 bis
3000fach mit Wasser verdünnt.
Die verdünnte
erfindungsgemäße Lösung kann
zur Kräftigung
von Pflanzen oder Bäumen
verwendet werden, um ihre Widerstandskraft gegenüber mikrobieller Infektion,
Insekten, Schädlingen,
Pilzen oder extremen physikalischen Bedingungen wie Frost zu erhöhen.
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Es
ist klar, dass die (konzentrierte) zu den Pflanzen oder Bäumen gegebene
Lösung
ebenfalls weitere Zusatzstoffe enthalten kann. Diese Zusatzstoffe
können
zum Beispiel nach Verdünnung
der konzentrierten Lösung
zugegeben werden. Der Fachmann wird die geeignete Art und Weise
auswählen.
Zusatzstoffe sind zum Beispiel Mineralien, Nährstoffe, antimikrobielle Mittel,
Insektizide, Pestizide, Fungizide, Herbizide, etc. oder Kombinationen
davon. Vorzugsweise senken diese Zusatzstoffe die Löslichkeit
der Kieselsäure
in der Lösung nicht
wesentlich oder fördern
nicht die Kolloidbildung. Wenn die erfindungsgemäße Lösung jedoch (nach Verdünnung) zum
Spritzen von z.B. Obst benutzt wird, sind wegen der verbesserten
Obstqualität üblicherweise weniger
Fungizide etc. erforderlich.
-
Die
konzentrierte erfindungsgemäße Lösung kann
nach Verdünnung
durch Spritzen auf Pflanzen oder Bäume und/oder deren Blätter oder
durch Zugabe der Lösung
zu dem Medium, in dem die Pflanzen oder Bäume ihre Wurzeln haben, zugegeben
werden. Wie oben beschrieben, wird dies die Gesundheit der Pflanzen oder
Bäume stärken. Es
ist ebenfalls ein Weg zur Konzentrierung von Bor und Silicium in
z.B. Gemüse
oder Obst. Das Gemüse
und Obst kann dann zur menschlichen Ernährung verwendet werden.
-
Gute
Ergebnisse z.B. an Früchten
wie Bananen, Äpfeln,
Weintrauben, Birnen etc., an Reis, Zwiebeln, Kartoffeln, Tomaten
etc., aber auch an Blumen etc. können
mit einer Lösung
erhalten werden, die eine Si-Konzentration von etwa 0,1 bis 1, vorzugsweise
etwa 0,2 bis 0,6 Gew.-%, eine B-Konzentration von etwa 0,01 bis 0,5,
vorzugsweise etwa 0,05 bis 0,2 Gew.-% und als Befeuchtungsmittel
PEG 400 in einer Menge von etwa 30 bis 60, vorzugsweise etwa 35
bis 50 Gew.-% hat. Der pH-Wert dieser Lösung ist etwa 0,3 bis 0,7,
vorzugsweise 0,4 bis 0,6.
-
Die
(konzentrierte) erfindungsgemäße Lösung kann
ebenfalls nach Sättigung
in Superabsorbern (Natriumacrylat oder Homopolyaminosäure-Verbindungen
wie Polyaspartat, oder natürliche
Materialien wie Tonerden oder Zeolithe etc.) verwendet werden. Mischungen
dieser Verbindungen zusammen mit Erdreichsubstraten als Mittel für eine langsame
Abgabe können
eingesetzt werden, zum Beispiel für eine langsame Abgabe von
Si und B an Pflanzen.
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Die
(konzentrierte) erfindungsgemäße Lösung kann
ebenfalls nach Verdünnung
zur Stärkung
von Fischen (einschließlich
Schalentieren) und zur Erhöhung
ihrer Widerstandskraft gegenüber
mikrobieller Infektion verwendet werden. Die Lösung wird üblicherweise vor der Zugabe
zu den Fischen etwa 1000 bis 30000fach verdünnt. Sie kann zum Beispiel
nach Verdünnung
so in das Fischbecken gegeben werden, dass eine geeignete Konzentration
der Säuren
erhalten wird. Diese Lösung
kann ebenfalls zur Konzentrierung von Bor und Silicium in Algen
verwendet werden.
-
Diese
Lösung
kann ebenfalls in Kombination mit Mineralien, Nährstoffen, antimikrobiellen
Mitteln oder Kombinationen davon verwendet werden. Diese Zusatzstoffe
können
zum Beispiel nach Verdünnung
der konzentrierten Lösung
zugegeben werden. Die Zuatzstoffe können ebenfalls zu der konzentrierten
Stammlösung gegeben
werden. Der Fachmann wird die geeignete Art und Weise auswählen.
-
Die
(konzentrierte) erfindungsgemäße Lösung kann
ebenfalls nach Verdünnung
bei Menschen und Tieren zur Stärkung
von z.B. Bindegewebe, Knochen, Haut, Nägeln, Arterien, Knorpeln und
Gelenken angewendet werden. Menschen und Tiere profitieren sowohl
von dem bioverfügbaren
Silicium als auch von dem Bor und insbesondere von dem synergistischen
Effekt der durch die Gegenwart von Bor erhöhten Bioverfügbarkeit
von Silicium. Die Lösung
kann nach Verdünnung
zur Behandlung von mit Knochen, Haut, Arterien, Bindegewebe, Knorpeln,
Gelenken, Osteoporose, rheumatischen Erkrankungen, Arteriosklerose,
Haar-, Nagel- und Hauterkrankungen, kardiovaskulären Erkrankungen, allergischen
Erkrankungen, Arthritis, degenerativen Erkrankungen etc. verbundenen
Erkrankungen verwendet werden. Die Lösung sollte in einer therapeutischen Form
verwendet werden, d.h. einschließlich möglicher physiologisch annehmbarer
Zusatzstoffe. Dies kann z.B. durch Zugabe von Tropfen einer unverdünnten oder
verdünnten.
Lösung
zu Getränken,
Verwendung der unverdünnten
oder verdünnten
Lösung
bei der Herstellung von Nahrungsmitteln als Nahrungszusatz oder
-ergänzungsmittel
durchgeführt
werden. Die Lösung
kann ebenfalls in Kosmetika, therapeutischen Cremes und Salben,
Shampoos, Gelen etc. und bei deren Herstellung verwendet werden.
-
Die
Endkonzentration soll so sein, dass ein annehmbarer pH-Wert erreicht
wird. Dies hängt
von der Anwendung ab. Üblicherweise
liegt die Verdünnung
mit Wasser (oder Flüssigkeiten
auf Wasserbasis) vor der Aufnahme im Bereich von etwa 10 bis 500fach.
Falls nötig,
kann die Verdünnung
stärker
oder schwächer
sein. Es ist bevorzugt, dass bei Verdünnung der Lösung oder Erhöhung des
pH-Werts der Lösung,
z.B. im Verlauf einer Anwendung, der pH-Wert nicht höher als
etwa 4 bis 6 ist. Wenn der pH-Wert höher als etwa 6 ist, kann die
nützliche
Wirkung abnehmen. Daher wird die Lösung hauptsächlich bei sauren pH-Werten
(niedriger als etwa 6) verwendet. Geringe Verdünnungen (wie etwa <20fach) können weniger
stabile Lösungen
bereitstellen, wohingegen stärker
verdünnte
Lösungen
(wie etwa stärker
als 500 bis 1000fach) länger
stabile Lösungen
für die
Anwendung bereitstellen können.
-
Ebenfalls
hängen
die Aufnahme und/oder die Häufigkeit
der Verwendung von z.B. die (verdünnte) erfindungsgemäße Lösung enthaltenden
Kosmetika vom Verwendungszweck ab. Die menschliche Aufnahme pro
Tag kann etwa 0,5 bis 10 mg Si bei einem Körpergewicht von 50 kg (Mensch
oder Tier) sein, bei Kosmetika kann die Konzentration etwa 0,5 mg/ml
bis 0,0001 mg/ml Si sein.
-
In
Abhängigkeit
von der Anwendung kann die (konzentrierte) erfindungsgemäße Lösung Zusatzstoffe wie
Geschmacksstoffe, Süßstoffe,
Farbstoffe, Konservierungsstoffe, Stabilisierungsmittel, etc. enthalten.
Diese Zusatzstoffe können
zum Beispiel nach Verdünnung
der konzentrierten Lösung
und vor ihrem Gebrauch zugegeben werden. Die Zusatzstoffe können aber
auch zu der konzentrierten Stammlösung gegeben werden. Der Fachmann
wird die geeignete Art und Weise wählen. Vorzugweise senken diese
Zusatzstoffe die Löslichkeit
der nicht-kolloidalen Kieselsäure
nicht wesentlich und fördern
die Kolloidbildung oder das Gelieren nicht. Der Fachmann wird ebenfalls
eine geeignete Verdünnung
vor der Anwendung wählen.
-
BEISPIELE
-
Experiment 1: Einfluss von Bor auf die
Toxizität
von Silicium
-
In
dem Experimenten wurden die Blätter
von Salatpflanzen (Kopfsalat) mit einer frisch angesetzten Lösung von
löslicher
Orthokieselsäure
und nicht-kolloidalem Silicium in einer Konzentration von 0,01 %
(W/V) Si in Propylenglycol 5% (V/V) jeden Tag während zwei Wochen gespritzt.
Kaliumsilicat wurde als Si-Quelle verwendet.
-
Die
Lösungen
wurden frisch verwendet, es wurde keine Filtration durchgeführt. Das
Pflanzenwachstum wurde vollständig
gestoppt und die Pflanzen wurden sehr steif. Die Zugabe von 0,001%
Bor als Borsäure zu
der Kieselsäure-Lösung senkte
die Toxizität
wieder (Wachstum), aber die Pflanzen waren immer noch steif. Kontrollexperimente
mit nur 0,001% Bor in 5% Propylenglycol zeigten keine Wirkung (Placebo).
Dies zeigt, dass Borsäure
am Stoffwechsel der Kieselsäure
beteiligt ist und dass das Verhältnis
Si/B wichtig ist.
-
Experiment 2: Antimikrobielle Aktivität der Borsäure mit
oder ohne Silicium
-
Verschiedene
Konzentrationen von Borsäure
in Wasser enthaltenden Lösungen
wurden hergestellt: 1%, 0,1%, 0,03%, 0,01%, 0,005%, 0,0003% und
0,0001% (W/V).
-
Natriumsilicat
(10% Si) wurde 10fach in Wasser verdünnt und dann weiter 1000fach
in die Lösungen oder
in Wasser verdünnt
mit einem pH-Wert von 4,5 nach Verdünnung, was zu einer Endkonzentration
von 0,0010 Gew.-% (oder 10 μg/ml
Si) führte.
-
Alle
Lösungen
wurden durch ein 0,1 μ Membranfilter
filtriert. Es wurden klare Lösungen
erhalten. Die Lösungen
wurden sofort verwendet. Ein Kartoffelgarten wurde für den Test
der Verbindungen gegenüber
Infektion mit Phytophthora infestans verwendet. Eine Kultur von
20 m2 wurde für den Test verwendet und jeder m2 enthielt 6 Kartoffelpflanzen (Stamm Bintje)
im Alter von zwei Monaten. Zweimal pro Woche wurden die Pflanzenblätter mit
den verschiedenen Lösungen
(etwa 10 l/Ar) gespritzt. Vier Quadratmeter wurden für Placebozwecke
verwendet.
-
Ergebnisse:
-
Nach ± 2 Monaten
begann eine allgegenwärtige
Phytophthora-Infektion auf den Blättern der Kartoffelpflanzen.
Alle Kontrollpflanzen zeigten grüne
bis schwarze Flecken auf den Blättern
und wurden langsam nekrotisch. Überraschenderweise
waren auch alle Bor-behandelten Pflanzen infiziert, außer denen
mit Silicium (1 μg/ml)
und niedrigen Konzentrationen an Borsäure behandelten, wenn die Bor-Konzentration nicht
höher als
die Silicium-Konzentration war.
-
Hoch
konzentrierte Bor-Lösungen
zeigten sogar toxische Reaktionen (nekrotische Wirkungen auf Blätter wie
zum Beispiel schwarze Flecken, Löcher,
etc.) nach einwöchiger
Behandlung der Pflanzen (1% und 0,1% und 0,03% Borsäure), aber
keine antimykotische Wirkung. Silicium allein verzögerte die
Mykose nur etwas. Alle mit Silicium behandelten Pflanzen waren kräftiger (sogar
ohne Bor). Von 0,003% Borsäure
an waren die Blätter
der Pflanzen kräftiger
und die Mykose reduziert. Die besten Ergebnisse zeigten etwa 70%
Reduktion befallener Pflanzen.
-
Experiment 3:
-
Lösungen wurden
wie in Experiment 2 hergestellt:
| Borsäure 0,0003%,
Silicium 10 μg/ml | (1) |
| Borsäure 0,0001%,
Silicium 10 μg/ml | (2) |
| Silicium
10 μg/ml | (3) |
-
Die
Lösungen
wurden während
2 Monaten bei Raumtemperatur gelagert, gefolgt von Filtration durch ein
0,1 μ Membranfilter
(Millipore Typ 0,1 Mikron). Die Filtrate wurden in weiteren Experimenten
als Spritzlösung
zur Anwendung auf Kartoffelblättern
(3 Monate alt) zweimal die Woche angewandt.
-
Ergebnisse:
-
Praktisch
alle Pflanzen zeigten normale nekrotische Auswirkungen der Phytophthora-Infektion. Es zeigte
sich auch wie in Experiment 2 eine Kräftigung der Blätter. Nur
Lösung
2 zeigte eine etwas reduzierte Anzahl von Flecken in der Anfangsphase
der Infektion und eine gewisse Verzögerung der Infektion.
-
Diese
Ergebnisse zeigen, dass die Wirkstoffe in der Lösung durch Kolloidbildung zwei
Monate nach der Herstellung inaktiviert waren (da die Lösung nicht
mit einem Befeuchtungsmittel stabilisiert war). Bor und Silicium
zeigen bei niedrigen Konzentrationen einen synergistischen Effekt
auf den Widerstand der Pflanzen gegenüber der Mykose. Bor wirkt als
ein Co-Faktor für
die Aktivität
des Siliciums gegenüber
der Mykose. Kombinierte Säuren
in einem schwach sauren Medium werden effizient von den Blättern der
Pflanzen absorbiert.
-
Experiment 4: Aktive Partikel sind über ein
Molekularfilter filtrierbar (≠ Orthokieselsäure)
-
Die
Borsäure
0,0003% + Silicium 10 μg/ml
und Silicium allein 10 μg/ml
in Wasser enthaltenden Lösungen
aus Experiment 2 wurden über
ein Molekularfilter mit einem Ausschluss von 5000 Dalton (Amicon-Filter 5000
Dalton) filtriert (nach Membranfiltration, 0,1 Mikron). Nach Herstellung
der Lösungen
wurde Experiment 2 wiederholt. Beide Lösungen zeigten stark gesenkte
Aktivität
im Vergleich zu ähnlichen
Lösungen
aus Experiment 1 ohne Molekularfiltration, was zeigt, dass Orthokieselsäure nicht
für die
synergistische Aktivität
beider Verbindungen verantwortlich ist (Kieselsäure wird durch das Filter nicht
zurückgehalten).
-
Die
Mokelularfiltration entfernt kleines Material, das für die biologische
Aktivität
verantwortlich ist. Orthokieselsäure
ist immer noch in der Lösung
zugegen, aber die Aktivität
ist gesenkt. Dies bedeutet, dass das nicht-kolloidale Silicium in
der erfindungsgemäßen Lösung, das
ein 0,1 Mikronfilter passiert, aber nicht ein Molekularfilter mit
einem Ausschluss von 5000 Dalton, die Form des nicht-kolloidalen
Siliciums ist, die zugegen sein sollte (zusammen mit Bor).
-
Experiment 5: Herstellung der Stammlösungen,
Test der Stabilität über die
Zeit
-
Konzentrierte
flüssige
Natrium- und Kaliumsilicate wurden als Ausgangsmaterialien verwendet
(13% W/V Si als Silicat, s. ebenfalls Exp. 7). Konzentrierte Lösungen wurden
zuerst fünf-
bis zehnfach in unterschiedlich konzentrierte, bis pH 0,5 angesäuerte Befeuchtungsmittel
verdünnt.
Diese Stammlösungen
enthielten bis zu 1% Silicium und bis zu 0,1% Bor. Nur die Zugabe
von hoch konzentrierten Befeuchtungsmitteln wie zum Beispiel nicht-toxische
Lebensmittelzusätze
wie Polysorbate, Polyethylenglycole, Propylenglycol, Harnstoff,
Polydextrose, Sorbit, etc. ergab stabile Lösungen der beiden schwachen
Säuren.
-
Alle
diese Befeuchtungsmittel sind hochgradig mit Wasser mischbar und
sie sind ebenfalls mit verschiedenen Arten von Silicaten oder Silanolen
mischbar. Nur starke Befeuchtungsmittel (z.B. diejenigen, die Wasser
etwa 0,5mal oder stärker
als Glycerin absorbieren) waren zur Hemmung der Kolloid- und Gel-Bildung von
Kiesel säure
nach langer Zeit in der Lage: mehr als 6 Monate bei Raumtemperatur,
noch filtrierbar durch ein 0,1 Mikronfilter (= kein Kolloid). Die
Stabilität über die
Zeit wurde für
mehr als 100 starke Befeuchtungsmittel und deren Kombinationen während 3
Wochen bei 50°C
beobachtet (10 starke Befeuchtungsmittel wurden ausgewählt, verschiedene
Konzentrationen und Kombinationen wurden verwendet). Es wurde die
Schlussfolgerung gezogen, dass die Befeuchtungsmittel-Konzentration
zur Hemmung der Kolloid-Bildung in der endgültigen angesäuerten Stammlösung mindestens
30%, vorzugsweise 40%, betragen muss. Nur mit ausgewählten Befeuchtungsmitteln
wurden über
ein 0,1 μ Membranfilter
ohne Abnahme der Filtrationsflussrate nach drei Wochen filtrierbare
Lösungen
erhalten.
-
Beispiele
solcher stark absorbierenden Zusatzstoffe sind PEG 200, PEG 400,
PEG 600, PEG 800, Propylenglycol, Harnstoff, Dextrose, Poylsorbat,
Sorbitol, Galactose, Cellulose, Dextran, Pflanzengummi und Kombinationen
davon. Konzentrationen unter 30% W/V führten zu Kolloid- und Gel-Bildung
nach 3 Monaten und in einigen Fällen
sogar früher.
-
Biologische Tests für Befeuchtungsmittel-Typen
-
Experiment 6: Herstellung von Stammlösungen beider
Säuren – Suche
nach einer guten Stabilisierung der aktiven Partikel (nicht-kolloidal)
und der biologischen Aktivität
-
Um
den synergistischen Effekt in ökonomischer
Weise zu nutzen, wurden zwei Pflanzen als antimykotisches Modell
ausgewählt:
Lollo bionda (ein Salat) und White Lisbon (eine Zwiebel). Für beide
Kulturen wurden starke antimykotische Verbindungen zur Hemmung der
zu Grauschimmel führenden
Mykose (Botrytis) verwendet. Die Pflanzen wurden im Freiland während der
Monate März
bis August kultiviert und waren vollständig ohne Botrytis nach Behandlung
mit antimykotischen Chemikalien. Fehlende Behandlung führte zu schwerer
Infektion. Wir ersetzten nun die antimykotische Behandlung (Spritzen
einmal pro Woche) durch mehrere verdünnte Stammlösungen.
-
PEG
400 und Propylenglycol (Merck) bei 40% Endkonzentration (V/V) wurden
als Befeuchtungsmittel-Typen verwendet und verschiedene Konzentrationen
von Kieselsäure – Borsäure, Si
6 mg/ml, Si/B im Bereich von 1/1 bis 1/300 wurden zur Verwendung
bei den zwei Pflanzentypen hergestellt. Die Stammlösung wurde
vor Verwendung 1000fach verdünnt.
Die besten Ergebnisse bei der präventiven
antimykotischen Aktivität und
beim verstärkten
Pflanzenwachstum ergaben sich für
Silicium:Bor > 1,5.
Das Verhältnis
konnte ohne Verlust großer
biologischer Aktivität
sogar noch auf bis zu 300 ausgedehnt werden. Es ist absolut neu,
dass sehr niedrige Konzentrationen von Borsäure die Aktivität von Kieselsäure erhöhen und
als Co-Faktor wirken.
-
Experiment 7: Herstellung der Stammlösung (die
vor Gebrauch zu verdünnen
ist)
-
5
Liter PEG 600 (Merck) wird auf eine Temperatur von 20°C gebracht
und 300 ml konzentrierte HCl (zuvor mit 300 ml Aqua dest. verdünnt) werden
zugegeben. Diese Lösung
wird auf 25°C
gebracht und bei dieser Temperatur während etwa 5 h gehalten. Dann
werden 2 Gramm Borsäure
(kristallin) zugegeben und gelöst. Anschließend werden
500 ml konzentrierte Kaliumsilicat-Lösung, verdünnt in 4,5 Liter Aqua dest.,
langsam unter Rühren
zugegeben. Die resultierende Lösung
enthält
0,6% Si und 0,2% Borsäure
(Si:B = 18) und der endgültige
pH-Wert ist ± 0,4.
-
Qualitätskontrolle:
Nicht-kolloidale Lösungen
von Kiesel- und Borsäure
-
Die
Lösung
muss, aufbewahrt bei Raumtemperatur, sogar noch 1 Jahr nach der
Herstellung stabil sein. Um diese Bedingung zu erfüllen, muss
die Lösung
vollständig
klar sein (transparent), keine Opaleszenz oder Farbe aufweisen,
keine Wirkung in einem Trübungsmesser
zeigen (Lichtreflektion) und sollte nach 3 Monaten bei 50°C ohne Reduktion
des Durchflusses über
ein 0,1 Mikronfilter filtrierbar sein.
-
5fache
Verdünnungen
der Stammlösung
in einen Phosphat-Puffer, pH 6,5, führen nach 10 min zu vollständigem Gelieren,
was zeigt, dass auch ein hoher pH-Wert sofort zum Gelieren führt. Die
Lösung
wird bei Zubereitungen mit PEG 400 oder Propylenglycol nach 1/10
Verdünnung
nur teilweise in einem Molekularfilter mit einem Ausschluss von
5000 zurückgehalten.
-
Experiment 8: Test bei Patienten
-
10
Freiwillige (2 Männer,
8 Frauen) mit gutem Allgemeinbefinden, ohne Haar-, Haut- oder Nagelerkrankungen,
mit normalem Haar- und Nagelwachstum wurden ausgewählt. Einige ältere (30%)
Patienten hatten rheumatische Beschwerden. Sie erhielten (in einem
50 ml Plastikgefäß), hergestellt
mit PEG 400 (s. oben)
- a) Stammlösung mit
Bor (0,03% WN B) und Silicium (0,5% WN Si)
- b) Stammlösung
ohne Bor
- c) Stammlösung
ohne Bor und Silicium
- d) Stammlösung
ohne Silicium.
-
Alle
Patienten erhielten nacheinander blind in verschiedener Reihenfolge
die 4 Stammlösungen.
Jeder Patient nahm jeden Tag und während 3 Tagen einen Tropfen
(60 μl)
zur Bewertung einer raschen biologischen Wirkung der verschiedenen
Lösungen.
Zwischen der Verwendung von zwei verschiedenen aufeinander folgenden
Lösungen
wurde während
einer Woche eine Auswaschphase eingehalten. Die Bewertung der biologischen
Aktivität
wurde beginnend mit einer bestimmten Behandlung an Tag 5 durchgeführt.
-
Schlussfolgerungen
nach 3monatiger Einnahme der verschiedenen Lösungen. Es wurde eine bemerkenswerte
Auswirkung auf das Wachstum von Haar und Nägeln gefunden:
70% aller
Patienten stellten keine Wirkung nach Einnahme von Lösung d (nur
Bor) fest.
80% aller Patienten stellten keine Wirkung nach
Einnahme von Lösung
b (nur Silicium) fest.
80% aller Patienten stellten keine Wirkung
nach Einnahme von Lösung
c (das Placebo) fest.
90% aller Patienten stellten spürbare Wirkungen
nach Einnahme von Lösung
a fest.
-
Überraschenderweise
gaben die meisten (90%), die synergistische Zubereitung erhaltenden
Patienten bereits nach 5 Tagen an, starke Wirkungen zu verspüren. Die
genannten Wirkungen waren: viel stärkere Nägel (90%), Linderung von Nackenschmerzen
(10%), Linderung von Knieschmerzen (10%). Die Schmerzlinderung bei
zwei Patienten mit rheumatischen Beschwerden setzte sich sogar noch
5 bis 3 Tage später
fort. 40% aller Patienten gaben ebenfalls nach dem vollständigen Experiment
an, stärkeres
Haar- und Nagelwachstum zu verspüren
und 50% der Patienten bemerkten, dass ihr natürlicher Haarausfall nach der
vollständigen Behandlung
abgenommen hatte.
-
Da
die tägliche
Aufnahme von Silicium mit Nahrung und Wasser bei etwa 40–60 mg/Tag
und von Bor bei etwa 3–10
mg/Tag liegt, sollte gemäß der Literatur
die getrennte Aufnahme solch niedriger Konzentrationen (1 Tropfen
enthaltend 0,5% WN Si allein) von Kieselsäure und Borsäure keine
schnelle biologische Wirkung begünstigen.
Nur eine Behandlung mit höheren
Konzentrationen während
mehrerer Wochen sollte eine gewisse Wirkung begünstigen.
-
Diese
Ergebnisse zeigen, dass eine kurze orale Behandlung nur mit der
synergistischen Zubereitung allein direkte biologische Wirkungen
auf Patienten hat (Schmerzlinderung, starke Nägel) und ebenfalls, dass die
nicht-kolloidale Kieselsäure-Borsäure-Zubereitung
bei Menschen in hohem Maße
bioverfügbar
ist.
-
Experiment 9: Verbesserung brüchiger Nägel
-
Zwei
Patienten mit brüchigen
Nägeln
erhielten jeden Tag 2 Tropfen (0,12 ml verdünnt in einem Glas Mineralwasser)
der Lösung
(Lösung
a, Exp. 8) während
einer Woche. Beide Patienten gaben an, bemerkenswert stärkere Nägel während mindestens
2 Wochen nach der Behandlung zu haben.
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Experiment 9: Abnahme des Haarausfalls
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Zwei
Patienten mit Haarausfall-Problemen (48 und 57 Jahre, männlich)
wurden ausgewählt.
Beide erhielten jeden Tag 2 Tropfen der Lösung (Lösung a, Exp. 8). Wäh rend einer
Woche gaben beide Patienten an, mehr als 50% weniger Haarausfall
in der ersten Woche nach der Behandlung zu haben.
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Experiment 10: Zunahme des Haarwuchses
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Drei
weibliche Patienten mit frisch koloriertem Haar wurden gebeten,
das Ausmaß ihres
Haarwuchses (neu gebildete Haare) während zwei Monaten vor dem
Experiment zu messen (Kontrollwert). Nach einer zweiten professionellen
Haarkoloration wurde mit der oralen Behandlung mit verschiedenen
Lösungen
begonnen. Jeden Tag nahmen die Patientinnen zwei Tropfen der Lösung (Lösung a,
Exp. 8) ein. Nach 60 Tagen wurde der neue Haarwuchs wie folgt bewertet.
Alle Patientinnen maßen
nach 2 Monaten längere
Haare. Das mittlere Wachstumsverhältnis für behandeltes und unbehandeltes
Haar war 1,3 bei den drei Patientinnen. Sie bewerteten ihr Haarwachstum
während
6 Monaten mit einer Koloration alle 2 Monate und Messung des Nachwuchses
(mittlerer Wert in cm Nachwuchs an 5 verschiedenen Stellen). Sie
bemerkten ebenfalls stärkere
Nägel und schnelleres
Wachstum der Nägel.
Ein Patient mit einem Tennisellenbogen gab an, Schmerzlinderung
zu verspüren
und ein Patient mit Schultertendinitis (chronisch) gab ebenfalls
wesentliche Schmerzlinderung an.
-
Experiment 11: Einfluss einer niedrigen
Dosis auf die Widerstandskraft und das immunologische System qegen
Mykose bei der Regenbogenforelle in Kultur
-
Pilze
rufen im Allgemeinen sekundäre
Infektionen bei Fischen hervor und sie treten meistens auf, wenn
andere Traumata, wie zum Beispiel Verletzung (Wunden) oder Erkrankungen
die Gelegenheit für
eine Pilzinfektion schaffen. Ein typisches Beispiel ist Saprolegnia,
ein ubiquitärer
Pilz, und normaler Süßwasserbewohner.
Der Pilz greift in Fällen
von schlechter Ernährung,
Stress, Schockbedingungen, Parasitenbefall, niedrigem Sauerstoffgehalt,
Wundbildung mit bakterieller Infektion (Verletzungen) an. Die Fische
entwickeln weiße, zu
beiden Seiten des Mauls beginnende und sich über den gesamten Körper ausdehnende
filzartige Büschel. Die
Forelle ist sehr empfänglich
gegenüber
Saprolegniasis oder ähnlichen
Pilzen. Die Bedeutung in Teichen und Fischzuchten ist groß und ist
für die
geringe Qualität
von Fischfleisch verantwortlich. Bei den Fischen treten schnell
weiße
und graue Stellen mit einer filzfaserartigen Erscheinung auf der
Haut auf.
-
Es
ist allgemein akzeptiert, dass die Infektion den Fisch tötet und
das Fleisch eines infizierten Fisches wird nicht empfohlen. Der
Immunstatus des Fisches scheint sehr wichtig für die Entwicklung der Erkrankung zu
sein. Die Behandlung des infizierten Fisches ist ohne Verwendung
sehr toxischer Verbindungen praktisch unmöglich.
-
Die
Regenbogenforelle wurde in Becken von 8×4×2 Metern gehalten. 300 Fische
mit einem Durchschnittsgewicht von 350 g werden während des
Frühlings
und Sommers gehalten. Die Wassertemperatur ist ± 16°C, eine Wasserzulaufsqueile
ist vorhanden, Siliciumgehalt < 1
mg/Liter, Borgehalt < 1
mg/Liter.
-
Normalerweise
werden die Fische im Sommer mit dem Pilz infiziert, beginnend mit
weißen
bis grauen Flecken am Maul und auf infizierten offenen Wunden aufgrund
der typischen Bewegung des Fisches. Ohne antimykotische Behandlung
wird der Fisch innerhalb von zwei Monaten völlig infiziert und stirbt.
Mit dem Auftreten der Symptome haben wir die Wasserversorgung abgestellt
und Lösung
a) (Lösung
aus Experiment 7, aber nun mit PEG 400) in einer Verdünnung von
20000 zugegeben. Die Si- und Bor-Konzentration ist extrem niedrig
und ein direkter antimykotischer Effekt ist ausgeschlossen. Die
Inkubationszeit betrug 2 Tage. Der Wasserzulauf wurde nach der Behandlung
wieder hergestellt. Die Behandlung wurde alle 3 Wochen wiederholt. Alle
Fische überlebten
und die Infektion verschwand allmählich vollständig bis
3 Monate nach der Behandlung. Die Fische wurden getötet und
die kulinarischen Eigenschaften waren ausgezeichnet.
-
Das
Experiment wurde wiederholt. 10 Kontrollfische wurden aus dem Becken
entfernt und in einem kleinen Becken gehalten. Anders als die behandelten
Fische wurden die unbehandelten Fische infiziert und starben.
-
Diese
Experimente zeigen, dass sehr hohe Verdünnungen der Lösung mit
Bor und Silicium in der Lage sind, die Fische vor der Pilzinfektion
zu schützen
und dass der immunologische Status der Fische durch die Behandlung
wiederhergestellt wird. Die Verwendung von Kieselerde oder anderen
mineralischen Verbindungen allein bewirkte nicht denselben Schutz.
-
Experiment 12: Anwendung einer Lösung auf
Gala- und Royal Gala-Obst (in Südafrika)
-
Die
etwa 0,4 Gew.-% Si, etwa 0,1 Gew.-% Bor und etwa 45 Gew.-% PEG 400
mit einem pH-Wert von etwa 0,5 enthaltende Lösung wurde vor der Verwendung
etwa 800fach verdünnt
und auf Gala- und Royal Gala-Obst (Apfel) angewandt. Das Obst wurde
jede Woche während
einer Dauer von 6 Wochen behandelt, wobei jede Woche 250 ml der
Lösung
pro Hektar gespritzt wurden.
-
Drei
Proben wurden von beiden Obstsorten genommen. Die Ergebnisse sind
in der folgenden Tabelle gezeigt:
| Tag der Proben | Probe ID | Fruchtgröße | Gewicht | Festigkeit | Fruchtfarbe | Farbe der Samen | Rote Farbe | %
TSS | % Säure | Stärke |
| Gala |
| 15. Jan. | 25970 | 62,2 | 108,3 | 12,1 | 1,0 | 1,0 | 4,9 | 11,7 | 0,39 | 0,1 |
| Kontrolle | 61,1 | 107,1 | 11,1 | 1,3 | 1,2 | 3,3 | 11,5 | 0,37 | 0,0 |
| Zu-/Abnahme | 1,1 | 1,2 | 1,0 | –0,3 | –0,2 | 1,6 | 0,2 | 0,0 | 0,1 |
| 21. Jan. | 26076 | 65,5 | 140,3 | 12,4 | 1,1 | 1,0 | 5,7 | 11,9 | 0,42 | 5,9 |
| Kontrolle | 62,6 | 118,5 | 9,5 | 1,6 | 1,3 | 3,5 | 11,6 | 0,38 | 33,1 |
| Zu-/Abnahme | 2,9 | 21,8 | 2,9 | -0,5 | –0,3 | 2,2 | 0,4 | 0,0 | –27,2 |
| 28. Jan. | 26362 | 68,8 | 151,7 | 12,8 | 1,2 | 1,1 | 8,6 | 12,1 | 0,37 | 41,5 |
| Kontrolle | 64,1 | 138,3 | 9,6 | 1,9 | 2,2 | 4,3 | 11,9 | 0,39 | 38,9 |
| Zu-/Abnahme | 4,7 | 13,4 | 3,2 | –0,7 | –1,1 | 4,3 | 0,2 | –0,0 | 2,6 |
| Royal Gala |
| 14. Jan. | 25832 | 60,6 | 107,7 | 10,9 | 1,0 | 1,0 | 7,5 | 10,1 | 0,44 | 1,0 |
| Kontrolle | 58,4 | 103,6 | 9,4 | 1,2 | 1,2 | 4,3 | 12,1 | 0,38 | 0,4 |
| Zu-/Abnahme | 2,2 | 4,1 | 1,5 | –0,2 | –0,2 | 3,2 | –2,0 | 0,1 | 0,6 |
| 21. Jan. | 26074 | 64,5 | 138,2 | 11,2 | 1,1 | 1,0 | 8,6 | 9,8 | 0,39 | 2,5 |
| Kontrolle | 59,9 | 130,4 | 9,5 | 1,3 | 1,3 | 4,4 | 12,3 | 0,37 | 0,8 |
| Zu-/Abnahme | 4,6 | 7,8 | 1,7 | –0,2 | 09,3 | 4,2 | –2,5 | 0,0 | 1,7 |
| 28. Jan. | 26361 | 69,8 | 156,3 | 11,9 | 1,1 | 1,1 | 8,9 | 10,1 | 0,38 | 41,5 |
| Kontrolle | 60,1 | 131,8 | 9,6 | 1,6 | 1,4 | 4,5 | 12,5 | 0,39 | 40,8 |
| Zu-/Abnahme | 9,7 | 24,5 | 2,3 | –0,5 | –0,3 | 4,4 | –2,4 | 0,0 | 0,7 |
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Es
scheint, dass nach 6 Wochen die Fruchtgröße, das Gewicht und die Festigkeit,
der TSS-Wert (TSS = Gesamt lösliche
Feststoffe, was sich auf die Zuckermenge bezieht) und die Stärkemengen
in allen Fällen höher waren
als bei den unbehandelten Früchten.
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Experiment 13: Verbesserung der Fruchtqualität (Jonagold-Äpfel und
Conference-Birnen)
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In
der RSF-Forschungsstation in Gorsem in Belgien wurden Jonagold-Äpfel und
Conference-Birnen auf dieselbe Weise behandelt wie in Experiment
12. Behandelte und unbehandelte Früchte wurden verglichen und
es erschien, dass die behandelten Äpfel mehr Saft in den Früchten enthielten
und eine signifikant bessere grüne
Hintergrundfarbe hatten. Weiter erschien es, dass es keine Auswirkungen
auf die Mineralstoffzusammensetzung der Früchte gab.
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In
Hinblick auf die Birnen erschien es, dass nach der Behandlung auf
der Schattenseite der Früchte ein
signifikant höherer
Refraktionsindex in den Früchten
gemessen wurde (was bedeutet, dass die Frucht einen höheren Zuckergehalt
hat). Weiterhin waren das mittlere Fruchtgewicht und der Fruchtdurchmesser
bei der behandelten Frucht tendenziell größer. Weiterhin schien es auch
hier keine Auswirkung auf die Mineralstoffzusammensetzung der Früchte zu
geben.
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Experiment 14: Kräftigung der Chrysanthemen „Vesuvio
Green"
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Bei
einigen Pflanzen sind die Blütenstängel farbig.
Dies führt
zu reduzierter Lebensdauer der Blumen im Blumengeschäft (eine
Abnahme von etwa 40 Tagen (farbig) auf 27 Tage (ungefärbt). Außerdem zeigen
farbige Blumen eine erhöhte
Oxidation der Blätter
(Blattbrand).
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Eine
Lösung
(Stammlösung)
von etwa 0,5 Gew.-% Si, etwa 0,1 Gew.-% B und etwa 45 Gew.-% PEG 400
mit einem pH-Wert von 0,5 wurden mit Leitungswasser 500fach verdünnt. Der
pH-Wert lag über
6 und die Temperatur der Lösung
war etwa 17°C.
Etwa 1 Liter wurde zum Spritzen von 20 m2 verwendet
(50 cm3 verdünnte Lösung pro m2)
verwendet, so dass die Blumen (kleine Zweige) mit einem für das Auge
sichtbaren Film überzogen
waren. Nach dem Spritzen wurden die Blumen während 24 h nicht berieselt
(mit Wasser oder Herbiziden/Pestiziden etc.). Während 7 Wochen wurde jede Woche
in regelmäßigen Abständen 7mal
während
einer Zeitspanne von 4 h gespritzt. Jedes Mal wurde eine frische
Lösung
durch Verdünnung
der konzentrierten Stammlösung
hergestellt.
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Die
mit der erfindungsgemäßen Lösung (nach
Verdünnen
und Spritzen mit der verdünnten
Lösung) behandelten
Blumen zeigten eine starke Verbesserung der Wasseraufnahme und Farbe
(im Vergleich zu nur mit Leitungswasser behandelten Blumen). Dies
ist vereinbar mit einer regelmäßigen Struktur
der vaskulären Gefäße, was
zu geringeren Behinderungen bei der Aufnahme führt. Weiterhin führte die
Behandlung zu längerem Überleben
im Blumengeschäft.